(57)【要約】【課題】  プラズマ処理時における被処理物への汚染を防止するとともに、効率よくチャンバ内を排気することが可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  プラズマ処理が施される被処理物６を載置する載置台２と、載置台２を昇降駆動するアクチュエータ３と、アクチュエータ３をチャンバ３０内から気密的に遮断するベローズ４とを備えるプラズマ処理装置において、ベローズ４を包囲するとともに、載置台２の昇降に伴って伸縮するコイルスプリング５を備え、コイルスプリング５の巻回線同士が螺旋方向に沿って離間するまで載置台２を上昇させて、コイルスプリング５がベローズ４の周囲を外部へ開放した状態でチャンバ３０内の排気を行うようにした。【選択図】  図１
2005056994.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理が施される被処理物を載置する載置台と、
前記載置台を昇降駆動するアクチュエータと、
前記載置台の下方に設けられ、前記アクチュエータを前記プラズマ処理装置内から気密的に遮断するベローズと、
を備えるプラズマ処理装置であって、
前記ベローズを包囲するとともに、前記載置台の昇降に伴って伸縮するコイルスプリングを備え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】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、チャンバ内における汚染を防止する技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程では、ウエハの表面に酸化シリコンなどの薄膜を形成するプラズマＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）や、ウエハの表面に形成した薄膜にエッチ
ング処理を施すドライエッチングなどにおいて、プラズマ処理装置が使用されている（例えば、特許文献１〜５を参照）。
【０００３】
従来のプラズマ処理装置の一例を図４に示す。このプラズマ処理装置２０は、チャンバ３０内に、上部電極１０と、下部電極を構成するとともにウエハ６などの被処理物が保持される載置台２とを備えている。
【０００４】
上部電極１０には、図示しないガス供給源からガス供給路１２を介して反応ガスが供給され、その下端部に設けられた多数の貫通孔１３，１３…からチャンバ３０内へシャワー状に反応ガスが供給される。
【０００５】
そして、上部電極１０と、下部電極を構成する載置台２との間に反応ガスが供給された状態で、これらの電極間に、上部電極１０に接続された高周波電源１１からの高周波を印加することによってプラズマが生成され、ウエハ６に所定のプラズマ処理が施される。
【０００６】
載置台２は、その下方に設けられたアクチュエータ３の駆動により昇降し、例えば図示しないウエハ搬送機構によってウエハ６を載置台２に載置した後、載置台２を上昇させて上部電極１０との間隔を調整してからプラズマ処理が施される。
【０００７】
アクチュエータ３の周囲には、このアクチュエータ３をチャンバ３０内から気密的に遮断するベローズ４が設けられ、その上端が載置台２の下方に取り付けられ、その下端がチャンバ３０の底部側に取り付けられている。
【０００８】
このベローズ４は通常、ステンレスなどで形成されている。例えばステンレスの場合、プラズマ処理の際に、その表面がプラズマイオンによって粒子状に剥離し、特にステンレスの成分の１つであるＣｒがウエハ６の主成分であるＳｉと反応してＣｒ−Ｓｉ（クロムシリサイド）を生成し、これがウエハ６の表面に付着して、パターン不良の原因となる。このため、ベローズ４の周囲を、ウエハ汚染への影響が少ない材料を用いて形成した円筒状のベローズカバー４０で覆い、ベローズ４をプラズマ雰囲気から遮断してウエハ６への汚染を防止するようにしている。４１は、チャンバ３０の底部側に取り付けられたガイド筒であり、アクチュエータ３の駆動により載置台２とともに昇降するベローズカバー４０の移動を案内する。
【特許文献１】特開２０００−１２４１９７号公報
【特許文献２】特開２０００−２８６２３５号公報
【特許文献３】特開２００２−２５２２０９号公報
【特許文献４】特開平７−５４１５３号公報
【特許文献５】特開平１０−７９３５０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
例えば処理を施すウエハ６をチャンバ３０内に導入する際などに、チャンバ３０内を大気にさらすとその内壁に大気の成分、特に水分が吸着される。一般に、プラズマ処理においては、その効果を高めるために不純物を極力少なくする必要があり、前工程として予備真空作業が行われるが、特に水分は除去が難しく高真空下にする必要がある。このため、チャンバ３０内を、排気口３２から排気ポンプ３４により排気して、適切な処理を行うために必要な、例えば１０-8Ｔｏｒｒ以下のような真空度まで到達させる必要がある。しかし、上記の従来技術における装置では、例えばベローズカバー４０の内部空間が閉鎖構造となっているためにベローズカバー４０の内壁やベローズ４の表面などの排気が難しいなど、構造が複雑であるため、必要な真空度へ到達するまでに長時間を要し、場合によってはこのような真空度へ到達しないことも考えられる。
【００１０】
したがって、より能力の大きい排気ポンプが必要となり、装置の費用が増加する要因ともなる。
【００１１】
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決するために為されたものであり、その目的は、プラズマ処理時における被処理物への汚染を防止するとともに、効率よくチャンバ内を排気することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマ処理が施される被処理物を載置する載置台と、
前記載置台を昇降駆動するアクチュエータと、
前記載置台の下方に設けられ、前記アクチュエータを前記プラズマ処理装置内から気密的に遮断するベローズと、
を備えるプラズマ処理装置であって、
前記ベローズを包囲するとともに、前記載置台の昇降に伴って伸縮するコイルスプリングを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明のプラズマ処理装置では、コイルスプリングの巻回線同士が螺旋方向に沿って離間するまで載置台を上昇させて、ベローズの周囲をコイルスプリングの外部空間へ開放した状態とすることができる。したがって、ベローズの表面やコイルスプリングの内周側の表面まで通気が十分に確保され、コイルスプリングの内方も効率よく且つ迅速に排気することができる。
【００１４】
そして、コイルスプリングの各巻回線の間を開放した状態で高真空となるまで排気を行った後、コイルスプリングの各巻回線の間を閉止した状態でプラズマ処理を行うため、プラズマ処理時において、コイルスプリングの内側の閉止空間はその真空度が高い状態に保たれ、プラズマ反応がほとんど生じることがない。
【００１５】
したがって、プラズマ処理時における被処理物への汚染を防止するとともに、効率よくチャンバ内を排気することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照しながら本発明を詳細に説明する。なお、前述した従来技術と対応する部分には同一番号を付してその説明を一部省略する。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の排気工程時における概略断面図、図２は、図１の状態から載置台を降下させ、コイルスプリングを巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させた状態を示す概略断面図、図３は、図１のプラズマ処理装
置のプラズマ処理工程時における概略断面図である。
【００１８】
図１〜３に示したように、本発明のプラズマ処理装置１は、チャンバ３０内に、上部電極１０と、下部電極を構成するとともにウエハ６などの被処理物が保持される載置台２とを備えている。
【００１９】
上部電極１０には、図示しないガス供給源からガス供給路１２を介して反応ガスが供給され、その下端部に設けられた多数の貫通孔１３，１３…からチャンバ３０内へシャワー状に反応ガスが供給される。
【００２０】
そして、上部電極１０と、下部電極を構成する載置台２との間に反応ガスが供給された状態で、これらの電極間に、上部電極１０に接続された高周波電源１１からの高周波を印加することによってプラズマが生成され、ウエハ６に所定のプラズマ処理が施される。
【００２１】
ウエハ６は、例えば静電チャックにより載置台２に吸着保持される。載置台２には、必要に応じて図示しない加熱機構が設けられ、この加熱機構によってウエハ６が加熱される。載置台２の下方には、油圧シリンダなどのアクチュエータ３が取り付けられ、このアクチュエータ３の駆動により載置台２を昇降させている。
【００２２】
アクチュエータ３の周囲には、載置台２の昇降とともに伸縮するベローズ４が設けられている。このベローズ４は、アクチュエータ３をチャンバ３０内から気密的に遮断するように、その上端が載置台２の下方に取り付けられ、その下端がチャンバ３０の底部側に取り付けられている。
【００２３】
本実施形態では、ベローズ４の周囲に、このベローズ４を包囲するようにコイルスプリング５が設けられている。このコイルスプリング５は、その上端が載置台２の下方に取り付けられ、その下端がチャンバ３０の底部側に取り付けられており、アクチュエータ３の駆動による載置台２の昇降に伴って伸縮するようになっている。
【００２４】
プラズマ処理を行う際には、図３に示したように、アクチュエータ３を駆動して載置台２を降下させることによって、コイルスプリング５をその巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させて、ベローズ４をプラズマ雰囲気から遮断する。この状態では、コイルスプリング５の巻回線同士はほぼ密着している。コイルスプリング５の材質としては、良好な密着状態が得られ、プラズマガスに対する耐食性が良好なアルミニウムが好ましく、例えば表面がアルマイト処理されたものが使用される。
【００２５】
一方、上記のプラズマ処理を行う前に、排気ポンプ３３によってチャンバ３０内を排気する際には、図１に示したように、コイルスプリング５の巻回線同士が螺旋方向に沿って離間するまで載置台２を上昇させ、ベローズ４の周囲をコイルスプリング５の外部空間へ開放した状態とする。したがって、ベローズ４の表面やコイルスプリング５の内周側の表面まで通気が十分に確保され、コイルスプリング５の内方も効率よく且つ迅速に排気することができる。
【００２６】
このように、コイルスプリング５の各巻回線の間を開放した状態で高真空となるまで排気を行った後、コイルスプリング５の各巻回線の間を閉止した状態でプラズマ処理を行うため、プラズマ処理時においてコイルスプリング５の内側の閉止空間は、その真空度が高い状態に保たれ、プラズマ反応がほとんど生じることがない。さらに、プラズマ反応により少量の粒状物が発生したとしても、この空間外への放出が抑えられ、ウエハ６への粒状物の付着が防止される。
【００２７】
また、チャンバ３０の底部は、電気的導通のために接地され、プラズマ処理時において、高周波電源１１からの高周波電流は、上部電極１０から、プラズマ、載置台２、コイルスプリング５、チャンバ３０の底部の経路で流れるようになっている。
【００２８】
以下、このように構成されたプラズマ処理装置１によるプラズマ処理について説明する。
【００２９】
先ず、図１に示したように、チャンバ３０内にウエハ６を導入するために、上部電極１０を上方へ移動させる。上部電極１０は、昇降可能に構成され、本実施形態では、上部電極１０に取り付けられた押し板１７の下方にスプリング１９を介装するとともに、このスプリング１９で付勢された押し板１７の位置を位置合わせ用ネジ１８で調節することによって上部電極１０の位置を規定している。１５は気密性を保持するためのベローズ、１６はベローズを取り付けるための絶縁板、１４は、絶縁体からなり、上部電極１０の昇降を案内するためのガイド部材である。
【００３０】
上部電極１０の昇降機構としては、上記の構成に限らず、公知の構成を採用することができる。例えば、上部電極１０にプレートなどを介してボールスクリュー機構を取り付け、ステッピングモータやパルスモータなどの駆動により上部電極１０を昇降させる構成としてもよく、あるいは油圧昇降機構などを使用してもよい。
【００３１】
このように上部電極１０を上方に移動させるとともに、アクチュエータ３の駆動により載置台２を適切な位置まで移動させた状態で、例えば図示しないウエハ搬送機構によってウエハ６を載置台２に載置する。
【００３２】
次いで、図１に示したように、必要に応じてアクチュエータ３の駆動によりコイルスプリング５を伸張させ、コイルスプリング５の巻回線同士が螺旋方向に沿って離間している状態で、排気口３２に設けられた開閉弁３３を開放し、排気ポンプ３４によってチャンバ３０内を排気する。
【００３３】
チャンバ３０内が所定の真空度に達したことを真空計３１で確認した後、図２に示したように、アクチュエータ３を駆動して載置台２を降下させ、コイルスプリング５をその巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させ、コイルスプリング５の内方に閉止空間を形成する。
【００３４】
次いで、図３に示したように、上部電極１０を降下させ、ウエハ６に対してプラズマ処理を施すための適切な位置まで移動させる。
【００３５】
この状態で、上部電極１０からチャンバ３０内へ反応ガスを供給する。上部電極１０には、図示しないガス供給源からガス供給路１２を介して反応ガスが供給され、その下端部に設けられた多数の貫通孔１３，１３…から、上部電極１０と載置台２の間隙へシャワー状に反応ガスが供給される。この際、チャンバ３０内を所定の真空度に保つために、反応ガスを供給するとともに排気ポンプ３２により排気口３４から排気を行う。
【００３６】
このように、上部電極１０と、下部電極を構成する載置台２との間に反応ガスが供給された状態で、これらの電極間に、上部電極１０に接続された高周波電源１１からの高周波を印加し、ウエハ６へ所定時間プラズマを作用させる。
【００３７】
ウエハ６へプラズマ処理を施した後、ウエハ６をチャンバ３０内から取り出し、上記の操作を繰り返して各ウエハについて処理が行われる。
【００３８】
なお、ベローズ４の周囲は、コイルスプリング５のみで構成されているため、ベローズ４の交換等は簡単に行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】図１は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の排気工程時における概略断面図である。
【図２】図２は、図１の状態から載置台を降下させ、コイルスプリングを巻回線同士が螺旋方向に沿って当接するまで収縮させた状態を示す概略断面図である。
【図３】図３は、図１のプラズマ処理装置のプラズマ処理工程時における概略断面図である。
【図４】図４は、従来のプラズマ処理装置の概略断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１…プラズマ処理装置
２…載置台
３…アクチュエータ
４…ベローズ
５…コイルスプリング
６…ウエハ
１０…上部電極
１１…高周波電源
１２…ガス供給路
１３…貫通孔
１４…ガイド部材
１５…ベローズ
１６…絶縁板
１７…押し板
１８…位置合わせ用ネジ
１９…スプリング
２０・・・プラズマ処理装置
３０…チャンバ
３１…真空計
３２…排気口
３３…開閉弁
３４…排気ポンプ
４０…ベローズカバー
４１…ガイド筒
【図１】
2005056994.tif 000003
【図２】
2005056994.tif 000004
【図３】
2005056994.tif 000005
【図４】
2005056994.tif 000006