(57)【要約】【課題】従来に比べて円筒状部材の破損発生可能性を低減することができ、メンテナンス頻度を低下させて装置稼働率の向上とランニングコストの低減を行うことができ、生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】円筒状部材４０が、シールドリング１９の内側から係止用透孔３０に挿入され、後端の係止用フランジ４１が、シールドリング１９の内側の係止用透孔３０の周囲に形成された平面状の当接面３１に当接されるように構成されている。円筒状部材４０には、ボルト５０が、シールドリング１９の外側から捩じ込まれ、このボルト５０の先端部が円筒状部材４０から突出してインシュレータリング１５に当接されることによって、シールドリング１９がインシュレータリング１５に支持される。【選択図】　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理基板を収容してプラズマを生起し、前記被処理基板にプラズマ処理を施すための真空チャンバと、
径方向に沿って形成された係止用透孔を有し、前記真空チャンバ内に配置される環状部材と、
前記環状部材が支持される支持部材と、
内部に捩子が形成され前記係止用透孔に挿入される円筒状部材であって、後端に前記係止用透孔の周囲の当接面に当接される係止用フランジが形成された円筒状部材と、
前記係止用フランジとは反対側から前記円筒状部材内に捩じ込まれ、先端部が前記係止部材に当接されることによって前記環状部材を前記支持部材に係止するボルトとを具備したプラズマ処理装置であって、
前記環状部材の前記係止用フランジとの当接面を、平面状に形成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記環状部材が石英から構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、
前記円筒状部材及び前記ボルトが樹脂から構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項３記載のプラズマ処理装置において、
前記ボルトの頭部に、六角レンチ用の六角穴であって、六角形各頂点に位置するように小孔を穿設し、これらの各小孔に切削加工を施して形成された六角穴が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマを生起し、このプラズマを利用して半導体ウエハ等の被処理基板のエッチング処理、成膜処理等を行うプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、プラズマを生起し、このプラズマを被処理物に作用させて所定の処理を施すプラズマ処理装置が多用されている。
【０００３】
例えば、半導体装置の製造分野においては、半導体装置の微細な回路構造を形成する際に、半導体ウエハ等の被処理基板にプラズマを作用させて、エッチング処理や成膜処理等を行っている。
【０００４】
このようなプラズマ処理装置のうち、例えば、半導体ウエハのプラズマ処理を行うものでは、半導体ウエハが略円板状に構成されているため、円板状或いは環状に構成された部材が使用されている場合が多い。
【０００５】
例えば、所謂平行平板型のプラズマ処理装置では、真空チャンバ内に、互いに対向するように設けられた上部電極及び下部電極電極も半導体ウエハを処理するプラズマ処理装置の場合は、通常円板状に構成されており、下部電極の周囲には所謂フォーカスリング等の環状の部材が設けられ、上部電極の周囲には所謂シールドリング等の環状の部材が設けられている。
【０００６】
また、上記のシールドリング等の場合、不所望な放電が生じたり、不所望な不純物として半導体ウエハ中に混入することを防止するため、石英等の材質で構成される場合が多い。
【０００７】
しかしながら、石英によってかかるシールドリング等を構成した場合、石英のシールドリング等に直接ネジを形成して支持することが困難なため、シールドリング等には係止用透孔のみを形成し、この係止用透孔に、樹脂等により円筒状に構成され内側にネジが形成された円筒状部材（ブッシュ）を配置し、この円筒状部材に同じく樹脂等から形成されたボルトを捩じ込んで、シールドリング等を支持部材に支持することが行われている。
【０００８】
なお、上記した円筒状部材には、後端側に係止用フランジが形成され、この係止用フランジが係止用透孔の周囲の当接面に当接されて、円筒状部材の回転等を防止するようになっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、本発明者等が詳査したところ、上述した構成の従来のプラズマ処理装置では、上述した円筒状部材の破損、特に、円筒状部材の円筒状部分と係止用フランジ部分との境界部分等に破損が生じ易く、短時間のうちに円筒状部材の破損が発生するため、頻繁にメンテナンスを行って、円筒状部材を交換しなければならず、装置稼働率の低下を招くとともに、ランニングコストが上昇し、生産性の悪化を招く可能性があることが判明した。
【００１０】
本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもので、従来に比べて円筒状部材の破損発生可能性を低減することができ、メンテナンス頻度を低下させて装置稼働率の向上とランニングコストの低減を行うことができ、生産性の向上を図ることのできるプラズマ処理装置を提供しようとするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
すなわち、請求項１のプラズマ処理装置は、被処理基板を収容してプラズマを生起し、前記被処理基板にプラズマ処理を施すための真空チャンバと、径方向に沿って形成された係止用透孔を有し、前記真空チャンバ内に配置される環状部材と、前記環状部材が支持される支持部材と、内部に捩子が形成され前記係止用透孔に挿入される円筒状部材であって、後端に前記係止用透孔の周囲の当接面に当接される係止用フランジが形成された円筒状部材と、前記係止用フランジとは反対側から前記円筒状部材内に捩じ込まれ、先端部が前記係止部材に当接されることによって前記環状部材を前記支持部材に係止するボルトとを具備したプラズマ処理装置であって、前記環状部材の前記係止用フランジとの当接面を、平面状に形成したことを特徴とする。
【００１２】
また、請求項２のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記環状部材が石英から構成されていることを特徴とする。
【００１３】
また、請求項３のプラズマ処理装置は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、前記円筒状部材及び前記ボルトが樹脂から構成されていることを特徴とする。
【００１４】
また、請求項４のプラズマ処理装置は、請求項３記載のプラズマ処理装置において、前記ボルトの頭部に、六角レンチ用の六角穴であって、六角形各頂点に位置するように小孔を穿設し、これらの各小孔に切削加工を施して形成された六角穴が設けられていることを特徴とする
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をエッチング装置に適用した実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本実施形態に係るエッチング装置の全体の概略構成を模式的に示すもので、同図において、符号１は、材質が例えばアルミニウム等からなり、内部を気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャンバを示している。
【００１７】
上記真空チャンバ１内には、略円板状に形成され、下部電極を兼ねた基板載置台２が設けられており、この基板載置台２は、セラミックなどの絶縁板３を介して真空チャンバ１の底部から支持されている。
【００１８】
この基板載置台２の表面には、図示しない静電チャックが設けられており、基板載置台２内には、温度調節媒体として、例えば冷却用の絶縁性流体を循環させるための温調媒体流路４と、載置面と半導体ウエハＷの裏面との間にヘリウム等の温調ガスを供給するためのガス流路５が形成されており、これらの機構によって、基板載置台２上に配置された半導体ウエハＷを所定温度に温度調節できるように構成されている。
【００１９】
さらに、基板載置台２の半導体ウエハＷの載置面の周囲を囲むように、導電性材料または絶縁性材料から環状に形成されたフォーカスリング６が設けられている。
【００２０】
また、基板載置台２のほぼ中央には、高周波電力を供給するための給電線７が接続されている。この給電線７には、マッチングボックス８及び高周波電源９が接続され、高周波電源９からは、所定周波数、例えば、数ＭＨｚ〜百数十ＭＨｚの範囲の高周波電力が、基板載置台２に供給されるようになっている。
【００２１】
さらに、フォーカスリング６の外側には、環状に構成され、多数の排気孔が形成された排気リング１０が設けられており、この排気リング１０を介して、排気ポート１１に接続された排気系１２により、真空チャンバ１内の処理空間の真空排気が行われるよう構成されている。
【００２２】
一方、基板載置台２の上方の真空チャンバ１の天壁部分には、シャワーヘッドを構成する上部電極１３が、基板載置台２と平行に対向する如く設けられており、この上部電極１３と基板載置台（下部電極）２が、一対の電極として機能するようになっている。
【００２３】
上記上部電極１３には、その下面に多数のガス吐出孔１４が設けられている。また、この上部電極１３の周縁部は、絶縁性材料、例えばＡｌ２　Ｏ３　等から環状に構成されたインシュレータリング１５によって支持されており、上部電極１３の上側にはガス拡散用空隙１６が形成されている。このガス拡散用空隙１６の天井部には、ガス供給配管１７が接続され、このガス供給配管１７の他端には、エッチング用の処理ガス（エッチングガス）を供給する処理ガス供給系１８が接続されている。この処理ガス供給系１８は、図示しないマスフローコントローラ　（ＭＦＣ）及び処理ガス供給源等から構成されている。
【００２４】
また、インシュレータリング１５の外側には、石英等から環状に構成され、インシュレータリング１５の下面及び上部電極１３の周縁部下面を覆うように、シールドリング１９が設けられている。このシールドリング１９のインシュレータリング１５への取付部分の構成については、後述する。
【００２５】
一方、真空チャンバ１の外側周囲には、真空チャンバ１と同心状に、環状の磁場形成機構（リング磁石）２０が配置されており、基板載置台２と上部電極１３との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。この磁場形成機構２０は、回転機構２１によって、その全体が、真空チャンバ１の回りを所定の回転速度で回転可能とされている。
【００２６】
次に、上述したシールドリング１９のインシュレータリング１５への取付部分の構成について説明する。
【００２７】
図２に示すように、シールドリング１９には、その径方向に沿って穿設された係止用透孔３０（図中点線で示す）が複数（図２に示す例では４つ）、所定間隔（図２に示す例では９０度間隔）を設けて配設されている。
【００２８】
これらの係止用透孔３０には、図３，４に示すように構成された円筒状部材４０が設けられる。この円筒状部材４０は、樹脂、例えばＰＥＡ等から円筒状に構成され、その内側面にネジが形成されており、その後端部には矩形状の係止用フランジ４１が設けられている。
【００２９】
そして、図５にも示すように、円筒状部材４０が、シールドリング１９の内側から係止用透孔３０に挿入され、後端の係止用フランジ４１が、シールドリング１９の内側の係止用透孔３０の周囲に形成された平面状の当接面３１に当接されるように構成されている。この当接面３１は、シールドリング１９の上側から、係止用透孔３０の周囲の矩形状の領域を、係止用フランジ４１の形状に合わせて平面状に切削して形成されたものである。
【００３０】
上記当接面３１を形成することにより、この当接面３１に対して、係止用フランジ４１が略全面で面接触する構成となっている。
【００３１】
このため、この平面状の当接面３１が形成されておらず、円弧状のシールドリング１９の内側面に平面状の係止用フランジ４１が線接触状態あるいは点接触状態で接触する場合に比べて、係止用フランジ４１に加わる力を分散させることができ、一部に応力が集中することを防止することができるので、例えば、円筒状部材４０の円筒状部分と係止用フランジ部分の境界部分等に破損が生じる可能性を大幅に低減することができる。
【００３２】
これによって、円筒状部材４０の交換等に関するメンテナンスの周期を長期化することができるので、従来に比べて装置稼働率を向上させることができるとともに、ランニングコストを低減することができ、従来に比べて生産性の向上を図ることができる。
【００３３】
上記円筒状部材４０には、図５に示すように、ボルト５０が、シールドリング１９の外側から捩じ込まれ、このボルト５０の先端部が円筒状部材４０から突出してインシュレータリング１５に当接されることによって、シールドリング１９がインシュレータリング１５に支持されるよう構成されている。なお、ボルト５０は、４つの各係止用透孔３０内に挿入された４個の円筒状部材４０に夫々捩じ込まれるようになっており、これらを捩じ込むバランスを調整することによって、インシュレータリング１５に対するシールドリング１９の取付位置の調整を行えるようになっている。
【００３４】
上記ボルト５０は、樹脂、例えばベスペル（登録商標、デュポン社製）から構成されており、図６，７に示すように、このボルト５０の頭部には、六角レンチ用の六角穴５１が形成されている。この六角穴５１は、まず、ボルト５０の頭部の六角穴５１の各頂点の位置に、小孔５２をドリル等で穿設し、これらの小孔５２の間をエンドミル等を用いて六角穴状に切削することにより形成されている。
【００３５】
なお、通常の金属からなるボルトに六角レンチ用の六角穴を形成する場合は、放電加工によって形成するが、ボルト５０のように樹脂製のボルトの場合は、放電加工によって六角穴を形成することができない。このため、従来は、マイナス溝を切削によって形成したボルトを用いていたが、マイナス溝をマイナスドライバによって係止してボルトを回転させる場合は、滑り易くメンテナンス性が低下する一因となっていた。これに対して、上記の方法で六角穴５１を形成したボルト５０を用いることにより、従来に比べて大幅にメンテナンス性の向上を図ることができる。
【００３６】
次に、上記のように構成されたエッチング装置によるエッチング手順について説明する。
【００３７】
まず、真空チャンバ１に設けられた図示しない開閉機構を開放し、図示しない搬送機構により半導体ウエハＷを真空チャンバ１内に搬入し、基板載置台２上に載置する。そして、図示しない静電チャックにより、半導体ウエハＷをクーロン力等により吸着する。
【００３８】
この後、搬送機構を真空チャンバ１外へ退避させた後、開閉機構を閉じ、排気系１２の真空ポンプにより排気ポート１１を通じて真空チャンバ１内を排気する。真空チャンバ１内が所定の真空度になった後、真空チャンバ１内には、処理ガス供給系１８から、所定のエッチングガスが、所定流量で導入され、真空チャンバ１内が所定の圧力、例えば１．３３〜１３３Ｐａ（１０〜１０００ｍＴｏｒｒ）に保持される。
【００３９】
そして、この状態で高周波電源９から、基板載置台２に、所定周波数（例えば数ＭＨｚ〜百数十ＭＨｚ）の高周波電力を供給する。
【００４０】
この場合に、下部電極である基板載置台２と上部電極１３との間の処理空間には高周波電界が形成されるとともに、磁場形成機構２０による磁場が形成され、この状態でプラズマによる半導体ウエハＷのエッチング処理が行われる。
【００４１】
このエッチング処理の際に、基板載置台２の温調媒体流路４には、冷却用の絶縁性流体が循環され、また、ガス流路５を通じて、基板載置台２の載置面と半導体ウエハＷの裏面との間には、ヘリウム等の温調ガスが供給されることによって、半導体ウエハＷは、所定温度に保たれる。
【００４２】
そして、所定のエッチング処理が実行されると、高周波電源９からの高周波電力の供給を停止することによって、エッチング処理を停止し、上述した手順とは逆の手順で、半導体ウエハＷを真空チャンバ１外に搬出する。
【００４３】
上記のような手順で半導体ウエハＷのエッチング処理を行ったところ、従来は通常のメンテナンスサイクル（処理の積算時間が２００時間程度）以前に円筒状部材に破損が生じることがあったが、本実施形態においては、このようなメンテナンスサイクル以前に円筒状部材４０に破損が生じることなく、良好な状態で使用することができた。
【００４４】
なお、上述した実施形態では、本発明を、シールドリング１９の支持部分に適用した例について説明したが、本発明はかかる場合に限定されるものではなく、その他の環状部材についても同様にして適用することができることは、勿論である。また、部材の全体の形状が環状に形成されたものに限らず、部材の一部が環状に形成され、この環状に形成された部材の部分で係止される構成のものについても同様にして適用することができる。
【００４５】
さらに、上述した実施形態では、本発明を、下部電極に高周波電力を供給するタイプのエッチング装置に適用した例について説明したが、本発明はかかる場合に限定されるものではなく、例えば、上部電極と下部電極の双方に高周波電力を供給するタイプのエッチング装置や、成膜を行うプラズマ処理装置等、あらゆるプラズマ処理装置に適用することができる。
【００４６】
【発明の効果】
以上説明したとおり、本発明のプラズマ処理装置によれば、従来に比べて円筒状部材の破損発生可能性を低減することができ、メンテナンス頻度を低下させて装置稼働率の向上とランニングコストの低減を行うことができ、生産性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の全体の概略構成を示す図。
【図２】図１のプラズマ処理装置のシールドリングの全体の概略構成を示す図。
【図３】図１のプラズマ処理装置の円筒状部材の概略構成を拡大して示す図。
【図４】図３の円筒状部材の側面概略構成を拡大して示す図。
【図５】図１のプラズマ処理装置の要部概略構成を拡大して示す図。
【図６】図１のプラズマ処理装置のボルトの概略構成を拡大して示す図。
【図７】図６のボルトの断面概略構成を拡大して示す図。
【符号の説明】
Ｗ……半導体ウエハ、１……真空チャンバ、２……基板載置台、１３……上部電極、１５……インシュレータリング、１９……シールドリング、３０……係止用透孔、３１……当接面、４０……円筒状部材、４１……係止用フランジ、５０……ボルト。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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