(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置に於いて、カソード電極とアノード電極間の間隙の不均一を解消し、而も、プラズマ処理装置の製作コストの低減を図る。【解決手段】容器本体２内部のアノード電極４と対向する容器上蓋２５を絶縁リング２３を介して前記容器本体に気密に取付け、前記容器上蓋をカソード電極とすると共に前記容器上蓋を補強部材３０により補強した。【選択図】　　　　図１
2004063662.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器本体内部のアノード電極と対向する容器上蓋を絶縁リングを介して前記容器本体に気密に取付け、前記容器上蓋をカソード電極とすると共に前記容器上蓋を補強部材により補強したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記絶縁リングの上下両面にシールリングを埋設し、前記絶縁リングの接触面をシールした請求項１のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はシリコンウェーハ等の基板にプラズマを利用してＣＶＤ処理、ドライエッチング処理等を行うプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図２は従来のプラズマ処理装置の概略断面図を示しており、図２により従来のプラズマ処理装置について説明する。
【０００３】
真空容器１は上方が開口された容器本体２と開口部を気密に閉塞する容器上蓋３により構成され、前記容器本体２内には基板載置台を兼ねるアノード電極４が設置され、前記容器上蓋３には前記アノード電極４と対向するカソード電極５が配設される。該カソード電極５は絶縁体６を介して前記容器上蓋３に取付けられる。前記カソード電極５は前記アノード電極４に対向する電極板５ａと該電極板５ａより上方に延出する軸部５ｂより形成され、前記絶縁体６は前記電極板５ａ、軸部５ｂを覆っている。
【０００４】
前記カソード電極５には高周波電源７が接続され、前記カソード電極５と前記アノード電極４間に高周波電力が印加される様になっている。
【０００５】
前記電極板５ａの下面には前記アノード電極４と対峙するシャワー板８が設けられ、該シャワー板８と前記カソード電極５間には間隙９が形成されている。前記シャワー板８には前記間隙９に連通する多数の反応ガス吐出孔（図示せず）が穿設され、前記間隙９には前記カソード電極５の中心を貫通するガス導入路１２が連通し、更に該ガス導入路１２は図示しない反応ガス供給源に接続されている。
【０００６】
前記真空容器１は気密構造であり、該真空容器１と容器本体２の接触面、前記容器上蓋３と前記絶縁体６との接触面、該絶縁体６と前記カソード電極５との接触面にはそれぞれ真空シール用のＯリング１３，１４，１５が設けられている。又、前記カソード電極５内部には流体路２０が形成され、冷却水又は加熱流体が流通され前記カソード電極５が冷却又は加熱される。
【０００７】
前記真空容器１には排気ライン１６が接続され、該排気ライン１６には圧力制御弁１７、真空ポンプ１８が設けられている。尚、前記容器本体２にはゲート弁（図示せず）により開閉される基板搬送口（図示せず）が設けられ、該基板搬送口を通して処理される基板１９が搬入出される。前記カソード電極５、前記高周波電源７等の高周波ラインはシールドケース２１により覆われ、シールドされている。
【０００８】
前記基板１９が処理される場合、前記真空ポンプ１８により前記真空容器１内が１Ｐａ以下の真空度迄真空排気される。その後、前記ガス導入路１２を介して反応ガスが供給され、前記間隙９を介して反応ガス吐出孔より反応ガスが均等に導入され、前記圧力制御弁１７により前記真空容器１内を処理に最適な圧力に維持する。
【０００９】
前記カソード電極５に電力を供給し、前記シャワー板８と前記アノード電極４間にプラズマ１１を発生させ、化学反応により前記基板１９表面に反応ガスにより供給される物質を堆積させ、或は該基板１９をエッチングする。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
近年、高集積化が進むと共に歩留りの向上の要求から前記基板１９の大径化が進み、基板１９の大径化に伴いプラズマ処理装置が更に大型化している。又、基板１９の処理中は前記容器上蓋３、シャワー板８、カソード電極５は長時間高温下に曝される。
【００１１】
前記カソード電極５は前記容器上蓋３の中央に支持され、該容器上蓋３の中央には前記カソード電極５の自重が作用し、前記容器上蓋３には前記真空容器１内部が真空とされることで外圧が作用する。従って、前記容器上蓋３には変形を起させる外力が作用していると共に該容器上蓋３が大型化していること、高温となり機械強度が低下するという条件が加わり該容器上蓋３の変形を助長している。
【００１２】
前記カソード電極５は前記容器上蓋３に取付けられているので、該容器上蓋３が変形すると前記カソード電極５が変位し、該カソード電極５と前記アノード電極４間に不均一な間隙が発生する。間隙の不均一はプラズマの安定性、即ち処理安定性が損われる原因となり、更に異物の発生、絶縁体の損傷等の要因となる。
【００１３】
又、前記カソード電極５が大型化することで、該カソード電極５と容器上蓋３間に設けられる絶縁体６も大型化する。該絶縁体６は加熱を必要とするプラズマ処理には石英、アルミナが用いられ、エッチング処理には弗素樹脂（ポリテトラフルオロエチレン（ＣＦ２　ＣＦ２　）ｎ　）が用いられており、前記絶縁体６の製作コストは大型化により増大しプラズマ処理装置自体の製作コストの高騰の大きな要因となっている。
【００１４】
本発明は斯かる実情に鑑み、カソード電極とアノード電極間の間隙の不均一を解消し、而も、プラズマ処理装置の製作コストの低減を図るものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、容器本体内部のアノード電極と対向する容器上蓋を絶縁リングを介して前記容器本体に気密に取付け、前記容器上蓋をカソード電極とすると共に前記容器上蓋を補強部材により補強したプラズマ処理装置に係り、又前記絶縁リングの上下両面にシールリングを埋設し、前記絶縁リングの接触面をシールしたプラズマ処理装置に係るものである。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施の形態を説明する。
【００１７】
図１は本発明の実施の形態を示す概略断面図であり、図中、図２で示したものと同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。
【００１８】
容器本体２の上端に絶縁リング２３及び金属製の冷却リング２４を介して容器上蓋２５を取付ける。
【００１９】
該容器上蓋２５は導電性のよい金属、例えばアルミ合金等により作製され、アノード電極４と対峙する中央部分２５ａが下方に突出し、断面が逆凸字状となっている。該中央部分２５ａの下面には間隙９を形成する様にシャワー板８が取付けられ、前記間隙９には前記容器上蓋２５を上下方向に貫通するガス導入路１２が連通している。前記容器上蓋２５の内部には流体路２０が形成され、冷却水又は加熱流体等の熱媒体が流通され前記容器上蓋２５が所定温度に保持される。
【００２０】
該容器上蓋２５の上面には補強部材３０が固着されている。該補強部材３０は機械的強度の高い、例えばステンレス鋼であり、所定間隔で或は格子状に設けられる。前記容器上蓋２５に高周波電源７が接続され、該高周波電源７に高周波電力が供給される様になっている。
【００２１】
前記中央部分２５ａの周囲には絶縁環２６が外嵌され、前記絶縁リング２３、冷却リング２４は前記絶縁環２６に外嵌している。
【００２２】
前記絶縁リング２３には上下両面にシールリング２７，２８が埋設され、又該シールリング２７，２８の外側には前記絶縁リング２３の高さと同じ高さの絶縁支持ブロック２９が埋設されている。該絶縁支持ブロック２９は絶縁性を有する機械的強度の高い材質であるアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）であり、形状はリング状であっても又所定間隔で設けられたブロックであってもよい。
【００２３】
前記冷却リング２４には冷却水等の冷媒が流通する冷却路３１が形成され、前記冷却リング２４の上面にはシールリング３２が埋設されている。
【００２４】
前記容器本体２と前記絶縁リング２３間は前記シールリング２７によりシールされ、前記絶縁リング２３と前記冷却リング２４間は前記シールリング２８により、又前記冷却リング２４と前記容器上蓋２５間は前記シールリング３２によりそれぞれシールされ、真空容器１は気密構造となっている。
【００２５】
真空ポンプ１８により前記真空容器１内が１Ｐａ以下の真空度迄真空排気される。その後、前記ガス導入路１２を介して反応ガスが供給され、前記間隙９を介して反応ガス吐出孔より反応ガスが均等に導入され、圧力制御弁１７により前記真空容器１内が処理に最適な圧力に維持される。前記容器上蓋２５に電力が供給され、前記シャワー板８と前記アノード電極４間にプラズマ１１が発生し、化学反応により基板１９表面に反応ガスにより供給される物質が堆積され、或は該基板１９をエッチングされる。
【００２６】
上記実施の形態に於いて、前記容器上蓋２５は周縁部で前記冷却リング２４、絶縁リング２３を介して前記容器本体２に支持されており、中央部が肉厚となっており、更に前記補強部材３０により補強されているので、前記真空容器１を真空とした場合に作用する外圧に対して高強度を発揮する。又、前記シャワー板８は前記中央部分２５ａの周辺部で支持されているので、前記容器上蓋２５の中央部の変位は前記シャワー板８の変位として現れない。従って、該シャワー板８の上下変位は生じ難く、又前記アノード電極４と前記シャワー板８間の間隙の不均一性は殆ど発生しない。
【００２７】
前記容器上蓋２５を前記補強部材３０により高強度とすることができるので、プラズマ処理装置の長時間の稼働や前記容器上蓋２５内に加熱電源を設け、該容器上蓋２５を１００℃〜３００℃の加熱を可能とし、ホットウォール電極構造とすることも可能である。
【００２８】
又、前記容器上蓋２５にカソード電極を兼ねさせることで、前記容器本体２との絶縁は前記絶縁環２６、前記絶縁リング２３のみでよく、全体の絶縁体の大きさ、容積を著しく小さくできる。従って、絶縁体の製作コストを大幅に低減できると共に製作期間の短縮も図れる。
【００２９】
又、前記冷却リング２４は前記シールリング３２、前記シールリング２７，２８を冷却し、これらシールリングの劣化損傷を防止でき、又循環する冷却水の温度を制御することで、シールリングの使用範囲を拡大することが可能である。
【００３０】
更に、前記絶縁リング２３と冷却リング２４間をシールするシールリング２８は前記絶縁リング２３側に溝を刻設して埋設し、金属製の冷却リング２４の当接面をシール面としている。
【００３１】
前記絶縁リング２３の材質を選択する場合、シールリングに比べ絶縁材の方が機械的強度が劣ることがあり、該絶縁リング２３側をシール面とした場合、シールリングによる押圧力でシール面が塑性変形、クリープにより変形し、窪みを生じる場合がある。窪みが生じると、シールリングが温度環境の変化等で移動した場合窪みからずれ部分的にシールリングの潰し代が変化しリークが発生する虞れが生じる。
【００３２】
上記実施の形態では、シール面を前記冷却リング２４の金属面としているので、シール面に変形を生じることはなく、シールリングの安定した潰し代が得られ、信頼性の高いシール性能が得られる。
【００３３】
又、前記絶縁リング２３には前記容器上蓋２５の自重、外圧による圧縮力が作用するが、前記絶縁支持ブロック２９が設けられていることで、前記圧縮力を支え前記絶縁リング２３の塑性変形、クリープの発生を抑止し、又前記容器上蓋２５の上下変位を抑止し、前記シャワー板８と前記アノード電極４間の間隙変化を抑制する。
【００３４】
尚、上記実施の形態で、稼働した結果、前記シャワー板８と前記アノード電極４間の間隙に変化は現れず、又絶縁体の重量は従来に比べ、重量比で１／５、カソード電極を含む上蓋総重量でも１／２の軽減となった。
【００３５】
又、上記実施の形態で、前記絶縁リング２３の内径を前記容器本体２の上端開口部の内径より小さくすれば、前記絶縁環２６は省略することが可能である。又、前記冷却路３１を前記容器上蓋２５側に設ければ、前記冷却リング２４を省略できる。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べた如く本発明によれば、容器本体内部のアノード電極と対向する容器上蓋を絶縁リングを介して前記容器本体に気密に取付け、前記容器上蓋をカソード電極とすると共に前記容器上蓋を補強部材により補強したので、カソード電極側の変形が抑止され、カソード電極とアノード電極間の間隙の不均一の発生が解消される。又、絶縁体は真空容器の上端周囲だけでよいので、小型化でき製作コストが低減する。
【００３７】
又、前記絶縁リングの上下両面にシールリングを埋設し、前記絶縁リングの接触面をシールしたので、シールリングがシール面を移動した場合もシールリングの潰し代が安定して得られ、シール性能の信頼性を向上する等の優れた効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す概略断面図である。
【図２】従来例の概略断面図である。
【符号の説明】
１　　　　　真空容器
２　　　　　容器本体
４　　　　　アノード電極
２３　　　　絶縁リング
２４　　　　冷却リング
２５　　　　容器上蓋
２６　　　　絶縁環
２９　　　　絶縁支持ブロック
３０　　　　補強部材
３１　　　　冷却路
【図１】
2004063662.tif 000003
【図２】
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