JPH0480382A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、プラズマエツチング装置に関する。

（従来の技術） 従来より、プロセス室に対向電極を配置してその一方の
電極に被処理体を支持し、上記対向電極間にプラズマを
生成すると共に被処理体に平行な磁場を形成してエツチ
ングを行うマグネトロンプラズマエツチング装置が知ら
れている。

この種のマグネトロンプラズマエツチング装置では、被
処理体に平行な均一磁場を形成するために、被処理体の
面積よりも広い領域にわたって磁場を形成するようにし
ている。したがって、例えばプロセス室の内壁を四角形
状に形成した場合には、四部となる四隅においてプラズ
マ処理中余分な放電が発生しやすい。このような余分な
放電を防止するためには、例えばプロセス室の内壁を円
形面で形成し、プロセス室内壁の凹凸が少なくなるよう
な形状にすることが考えられる。

（発明が解決しようとする課題） 上述したように、プロセス室の内壁を円形面にて形成す
れば、余分な放電を低減することか可能であるが、この
プロセス室内壁の全面を円形にすることは不可能である
。すなわち、この種のマグネトロンプラズマエツチング
装置では、プラスマ状態をプロセス室外部より監視する
ために、プロセス室の内壁の一部を切り欠き、これを外
壁側にて透明部材で覆うことにより、プラズマ監視用窓
部を形成している。このように、プラズマ監視用の窓部
を形成するためには、プロセス室内壁の一部を切欠しな
ければならず、この部分に四部が形成され余分な放電が
生じてしまう。

一方、このプロセス室に被処理体を搬入出するためのゲ
ート口もプロセス室内壁に臨んで開口するように形成さ
れている。したがって、このゲート口がプロセス室内壁
の凹部となり、この部分にも余分な放電が生ずるという
問題があった。

このような問題はマグネトロンプラズマエツチング装置
に限らず、磁界に頼らないプラズマエツチング装置でも
同様である。

そこで、本発明の目的とするところは、その機能上プロ
セス室内壁に臨んで四部となる領域について、プロセス
室内壁への段差を少なくすることで、余分な領域での放
電を極力低減することができるプラズマエツチング装置
を提供することにある。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明は、プロセス室内・に設けた被処理体に臨んで電
界を形成してプラズマエツチングを行なうプラズマエツ
チング装置において、 上記プロセス室の内壁を曲面とし、かつ、この内壁の一
部に設けられる部材の内面を、上記内壁とほぼ同一の曲
率でかつ上記内壁とほぼ面一に形成したことを特徴とす
る。

（作　用） 本発明によれば、プロセス室内壁を曲面とし、かつ、こ
の内壁の一部に設けられる部材、例えば透明部材で形成
されたプラズマ監視用窓部あるいはゲートが、上記内壁
とほぼ同一の曲率でかつこの内壁とほぼ面一に形成され
ているので、透明部材あるいはゲート等の内面とプロセ
ス室内壁とをほぼ連続した曲面として構成することがで
きる。

したがって、このプラズマ監視用窓部あるいはゲート等
によって凹部が形成されることがなく、この部分での余
分な放電を確実に防止できる。

（実施例） 以下、本発明を適用したマグネトロンプラズマエツチン
グ装置の一実施例について、図面を参照して、具体的に
説明する。

まず、このマグネトロンプラズマエツチング装置の全体
概要について、第２図を参照して説明する。マグネトロ
ンプラズマエツチング工程を行うプロセスチャンバー１
０の両側には、ウェハ搬入用のロードロックチャンバー
１２とウェハ搬出用のロードロックチャンバー１４とが
それぞれ連結されている。このチャンバー１０．１２．
１４は、それぞれ真空引きが可能である。前記ロードロ
ックチャンバー１２．１４と対向する位置であって、常
圧雰囲気にはそれぞれセンダー１６およびレシーバ１８
が設けられている。センダー１６は、図示しないカセッ
トより一枚のウェハを取り田し、プリアライメントする
ものである。このプリアライメント後に、前記ロードロ
ックチャンバー１２内に設けられている搬送アーム（図
示せず）によって、ウェハをロードロックチャンバー１
２を経由して前記プロセスチャンバー１２に搬入するも
のである。一方、レシーバ−１８は同様にカセットを支
持し、前記ロードロックチャンバー１４を経由して搬出
される処理済みのウェハを搭載するものである。

また、前記センダー１６およびレシーバ−１８の間には
、コントロールボックス２０が配置され、のコントロー
ルボックス２０内部にはこのプラズマエッチング装置の
電気系が内蔵されている。

上記各部材は、本体フレーム２２に支持されているが、
前記センダー１６およびレシーバ−１８は、その本体フ
ロント面２４よりも第２図の矢印方向に引き出し可能と
なっている。一方、前記コントロールボックス２０は、
本体フロント面２４より引き出した後に、前レシーバ−
１８の前方へ向けて回転可能に支持されている。なお、
これらの各挿引き出し構造については後述する。

前記プロセスチャンバー１０には真空靭気管２６が接続
されている。この真空排気管２６は２つに分岐され、そ
の分岐端側にはそれぞれゲートバルブ２８．２８を介し
てターボポンプ３０３０が接続されている。このように
、２つのポンプ３０．３０を接続することにより、メイ
ンテナンスの向上と、大きなコンダクタンスを図ること
が可能となる。

次に、前記プロセスチャンバー１０の詳細について、第
１図を参照して説明する。

このプロセスチャンバー１０の外形は断面四角形となっ
ているが、反応処理室に臨む内壁］、　Ｏａは円形断面
で構成されている。このプロセスチャンバー１０内部に
はサセプタ３２が配設され、その上面に静電チャック３
４が設けられている。この静電チャック３４には高電圧
が印加され、図示しないウェハとの間にクーロン力を作
用させることて、静電チャック３４上にウェハを静電吸
着可能である。前記サセプタ３２は、プロセスチャンバ
ー１０の土壁（図示せず）と対向電極を構成し、例えば
ＲＩＥ方式のプラズマエツチングを行う際には、サセプ
タ３２にＲＦパワーを供給し、チャンバー１０を接地す
ることで、この対向電極間にプラズマを生成可能である
。さらに、プロセスチャンバー１０の上壁（図示せず）
の上方には、マ゛グネット（図示せず）が配設され、例
えばこれを偏心回転駆動することにより、静電チャック
３４上に載置固定されるウェハと平行な水平磁場を形成
可能である。

前記プロセスチャンバー１０には、ロードロックチャン
バー１２のゲート口１２ｃと対向する位置に搬入ゲート
口３６が設けられ、同様に、ロードロックチャンバー１
４のゲート口１４ｃと対向する位置に搬出ゲート口３８
が設けられている。

この各ゲート口３６．３８は、それぞれプロセスチャン
バー１０の内壁１０ａにて開口している。

そして、この各ゲート口３６．３８をプロセスチャンバ
ー１０内部にて開閉するためのゲート４０４２がそれぞ
れ設けられている。この各ゲート４０．４２は、それぞ
れプロセスチャンバー１０の内壁１０ａと同一の曲率に
て湾曲形成され、第１図の裏面から表面に向かう方向に
沿って駆動することで、前記各ゲート口３６．３８を開
閉可能である。このゲート４０．４２の材質としては、
高周波に対して導電性な部材例えばフェライトにて構成
することが好ましい。なお、前記ロードロックチャンバ
ー１２．１４の各ゲート口１２Ｃ１１４ｃを開閉するゲ
ート１２ａ、１４ａは、それぞれＯリング１２ｂ、１４
ｂによってプロセスチャンバー１０との気密シールが可
能である。したがって、プロセスチャンバー１０内部に
配設される前記ゲート４０．４２は、必ずしも気密シー
ルを施す必要はない。

さらに、プロセスチャンバー１０内部でのプラズマ状態
を監視するためのプラズマ監視用窓４４が設けられてい
る。このプラズマ監視用窓４４は、プロセスチャンバー
１０の内壁１０ａと外壁とに連通ずる凹部１０ｂに石英
などの透明部材を埋め込むことで構成される。このプラ
ズマ監視用窓４４の前記内壁１０ａに臨む内面４６は、
この内壁１０ａと同一の曲率であって、この内壁］、　
Ｏａと面一にて構成されている。

さらに、圧力検出ポート４８ａがプロセスチューブ１０
の内壁１０ａに開口するように設けられている。本実施
例では圧力検出ポート４８ａの口径がそのまま内壁１０
ａに開口して大きな四部を形成することを防止するため
に、例えば石英等から構成したポート開口形成部４９ａ
を内壁１０ａに臨んで前記圧力検出ポー）４８ａに嵌合
させ、小径のポート開口４８ｂを形成している。また、
このポート開口形成部４９ａが前記内壁１０ａに臨む内
面４９ｂは、この内壁１０ａと同一の曲率であって、こ
の内壁１０ａと面一にて構成されている。

次に、作用について説明する。

このプロセスチャンバー１０内部へのウェハの搬入は、
搬出側の各ゲート４２．１４ａを閉鎖した状態にて、そ
の搬入側のゲート４０．１２ａのみを開放し、ロードロ
ックチャンバ−１２内部に配設されている搬送アームに
よって行う。搬入されたウェハは、静電チャック３４よ
りも上方に突出するブツシャ−ビン（図示せず）によっ
て受は取られ、このプッシャーピンを下降することで、
静電チャック３４上にウェハを載置できる。搬入側のゲ
ート４０．１２ａを閉鎖した後、所定真空度までの真空
引き、その後のエツチングガスの導入を実施し、併せて
対向電極へのＲＦパワーの供給によるプラズマの生成、
およびマグネットの偏心回転駆動による水平磁場の形成
をそれぞれ行う。

また、上記プラズマを通してウェハを接地し、方静電チ
ャック３４に高電圧を印加することで、クーロン力によ
りウェハを吸着保持する。このようにして、ウェハに対
するプラズマエツチング処理が開始されることになる。

この際、ウェハと平行な水平磁場を形成するために、マ
グネットによる磁場範囲はかなり広範囲なものとなり、
磁場を回転することによりプラズマがプロセスチャンバ
ー１０の内壁１０ａを舐めるように移動することになる
。この際、プロセスチャンバー１０の内壁１０ａに凹部
が形成されていると、この部分にて余分な放電が生じて
しまう。

本実施例では、この内壁１０ａを円形断面にて構成する
ことで、四角断面のものと比べて凹部の形成を防止でき
、余分なプラズマの発生を低減することが可能となる。

さらに、前記内壁１０ａに臨んで形成される搬入ゲート
口３６．搬出ゲートロ３８も凹部を形成することになる
が、この部分はゲート４０．４２によって閉鎖されるこ
とにより、内壁１０ａとほぼ同一の曲率である丸さが維
持され、余分な部分での放電を防止することが可能であ
る。特に、このゲート４０．４２を例えばフェライト等
にて構成することで、その防磁効果により搬入ゲート口
３６．搬出ゲートロ３８に磁場が形成されることを低減
でき、ゲート口３６．３８でのプラズマの生成を抑制す
ることが可能である。

さらに、プラズマ監視用窓４４の内面４６もプロセスチ
ャンバー１０の内壁１０ａと同一の曲率にて面一で構成
されているので、この部分でのチャンバー内壁の丸さを
維持でき、余分な放電を効果的に防止できる。また、圧
力検出ポート４８ａも、内壁１０ａに臨むポート開口４
８ａが比較的小径であり、かつ、ポート開口形成部４９
ａが内壁１０ａに臨む内面４９ｂも内壁１０ａと同一曲
率て面−隣っているので、チャンバー内壁の円さを維持
てき、余分な放電を防止できる。

なお、上記のようなプロセスチャンバー１０を構成する
に際しては、ゲート４０．４２のヰ４質。

その駆動方式、プラズマ監視用窓４４の材質等について
は種々の変形実施が可能であり、特に、プロセスチャン
バー１０内部にてゲート４０．４２を開閉駆動する際に
は、−基チャンバー１０の内壁１０ａよりゲート４０．
４２を離間させ、その接触を絶った状態にて駆動するこ
とが好ましい。

第３図は、前記プラズマ監視用窓４４の外側に、終点検
出装置（ＥＰＤ）を取り付けたものを示している。ＥＰ
Ｄボックス５０は取付板５２に固定され、この取付板５
２には前記プラズマ監視用窓４４と対向する位置に検出
用窓５４を備えている。

この取付板５２は、プロセスチャンバー１０の外壁にヒ
ンジ５６を介して開閉自在に支持されている。このよう
な構成により、終点検出を行う際には、第３図（Ａ）に
示すように取付板５２をプロセスチャンバー１０外壁に
密着させ、ＥＰＤボックス５０内部に設けたセンサーに
より、検出用窓５４、プラズマ監視用窓４４を介してプ
ロセスチャンバー１０内のプラズマ状態を監視てきる。

方、終点検出が不要の場合には、同図（Ｂ）に示すよう
に、取付板５２をヒンジ５６を介して上方に持ち上げ駆
動することで、プラズマ監視用窓４４より直接目視する
ことが可能となる。なお、同図（Ｂ）に示すように取付
板５２を上方に退避させた場合には、この位置にてロッ
クできる機構を設けるものが好ましい。

次に、このプラズマエッング装置のメインテナンス性を
向上することができる各種機構について第４図〜第８図
を参照して説明する。

第４図は、プロセスチャンバー１０のメインテナンス性
を向上させる機構を示している。同図に示すように、プ
ロセスチャンバー１０の一端には支点軸６０が設けられ
、この支点軸６０に対して上蓋部材６２が回転可能に支
持されている。この結果、プロセスチャンバー１０内部
のメインテナンスを行う場合には、支点軸６０を介して
上蓋部材６２を上方に回転させ、プロセスチャンバ１０
内部を容易に開放することが可能となる。なお、上蓋部
材６２を閉鎖した際には、プロセスチャンバー１０に対
して気密に支持できる構成が必要である。

次に、センダー１６．レシーバ−１８を本体フレーム２
２の本体フロント面２４より引き出し可能とする構造に
ついて、第５図を参照して説明する。

第５図は、第２図の一部を示す右側面図であり、レシー
バ−１８の引き出し構造を示している。なお、センダー
１６の引き出し構造も同様である。

前記レシーバ−１８の両サイド側の下方にはスライドレ
ール７０．７０　（第５図はその一方のみ図示）が設け
られている。このスライドレール７０は、本体フレーム
２２に固定されたアウターレル７２と、このアウターレ
ール７２に移動可能に支持されたインナーレール７４と
から構成されている。このインナーレール７４の離間し
た２か所には固定プレート７６が固定され、この固定プ
レート７６は前記レシーバ−１８の下端側に固定されて
いる。

上記のような構成によれば、レシーバ−１８を手前に引
っ張ると、このレシーバ−１８と固定プレート７６を介
して固定されたインナーレール７４がアウターレール７
２に沿って本体フロント而２４より手前に引き出される
ように移動することになる。この結果、レシーバ−１８
を本体フロント面２４よりも距離ＬＩだけ手前に引き出
すことが可能となる。このように、レシーバ−１８を本
体フロント面２４より引き出させることにより、このレ
シーバ−１８のメインテナンス性が向上すると共に、こ
の裏側のロードロックチャンバー１４のメインテナンス
性も向上する。同様の機構により、センダー１６および
ロードロックチャンバー１２のメインテナンス性が向上
することになる。

次に、前記コントロールボックス２０の引き出し構造に
ついて、第６図〜第８図を参照して説明する。

前記コントロールボックス２０を搭載するコントローラ
フレーム８０は、その右側面にキャスターブラケット８
２を介してポールキャスター８４を有し、左側面にもほ
ぼ同じ高さにポールキャスター８６を有している。この
各ポールキャスター８４．８６は、前記本体フレーム２
２に設けた右サイトレール８８ａ、左サイトレール８８
ｂに沿って移動可能に案内され、このコントローラフレ
ーム８０を第６図の矢印Ｂ方向に引き出し可能としてい
る。

さらに、このコントローラフレーム８０は、第６図に示
すようにヒンジ９０を介して同図の矢印Ｃ方向に回転可
能である。これらの引き出し１回転により、装置中央部
にあるプロセスチャンバー１０手前まで作業者が近付け
るため、メインテナンス性が向上する。

ヒンジ９０の詳細について、第７図のＡ−Ａ矢視方向図
である第８図を参照して説明する。このヒンジ９０は、
コントローラフレーム８０の高さ方向にて離間した上下
２段に設けられている。このヒンジ９０は、前記コンヒ
ーラフレーム８０側に固定された第１のヒンジピース９
２と、本体フレーム２２側に設けられる第２のヒンジピ
ース９４とを、ピン９６によって回転可能に連結したも
のである。前記第２のヒンジピース９４はヒンジブラケ
ット９８にねじ止め固定され、このヒンジブラケット９
８は前記本体フレーム２２側に固定されているＬＭガイ
ド１００に沿って移動可能となっている。また、上段側
の前記ヒンジブラケット９８には伸縮アーム１０２の一
端が回転自在に支持され、その他端側はコントローラフ
レーム８０の背面側に回転自在に支持されている。この
結果、前記コントローラフレーム８０を第６図の矢印Ｃ
方向に回動する際には、伸縮アーム１０２の伸縮によっ
てその回転を円滑に案内することが可能となる。

なお、コントローラフレーム８０のフロント面下端には
、止め金具１０４が下方に突出するように固定され、こ
のコントローラフレーム８ｏを正規の位置に設置する際
には、この止め金具１０４が本体フレーム２２のフロン
ト面２４と当接してストッパとして作用することになる
。さらに、コントローラフレーム８０の左サイドの走行
を円滑にするために、コントローラフレーム８ｏの左サ
イトの走行面下端側にはレール１０６か設゛けられ一方
、コントローラフレーム８０の左サイド下端にはキャス
ター１０８が設けられ、本体フレーム２２内部を走行す
る際には、この両者が転接することで円滑な走行案内を
実現できる。

上記のような構造によれば、コントロールボックス２０
を搭載したコントローラフレーム８ｏは、第６図の矢印
Ｂ方向に沿って引き出され、本体フレーム２２の本体フ
ロント面２４よりも距ＭＬ２だけ前方に突出した位置に
引き出すことが可能となる。さらに、この位置にてヒン
ジ９０，９０を中心にコントローラフレーム８ｏを第６
図の矢印Ｃ方向に回転させることで、コントロールボッ
クス２０をレシーバ−１８の前面側に移行させることが
できる。この結果、センダー１６およびレシーバ−１８
の間に人間が入り込めるだけのスペースが確保され、そ
の周辺の各部材のメインテナンス性が向上する。

なお、第５図〜第８図に示す各種機構については、必ず
しもプラズマエツチング装置に適用するものに限らす、
この種の部材を必要とする各種装置に適用可能である。

［発明の効果コ 以上説明したように、本発明によればプラズマエッング
装置のプロセスチャンバー内壁を曲面にて形成し、かつ
、この内壁に対して構造上四部を形成するゲート口また
はプラズマ監視用の窓等を、プロセスチャンバー内壁と
ほぼ連続するような曲率の部材を配置することで、プロ
セスチャンバー内壁に四部が形成されることを防止し、
この結果余分な領域での放電を防止することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を適用したプラズマエツチング装置に
おけるプロセスチャンバーの横断面図、第２図は、実施
例装置の全体構成を説明する平面図、 第３図（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれプラズマ監視用窓に
対して開閉自在な終点検出カメラを設けた構造を説明す
るための概略斜視図、 第４図は、プロセスチャンバー１０の上蓋部祠を開閉自
在とした構成を示す概略説明図、第５図は、レシーバ−
の引き出し構造を説明するだめの概略説明図、 第６図は、コントロールボックスの引き出し移動１回転
移動を実現する機構を説明するための概略平面図、 第７図は、その概略正面図、 第８図は、第７図のＡ−Ａ方向から見たヒンジ部分の拡
大図である。 １０　・・・　プロセスチャンバー　１０ａ・・・内壁
１２．１４　　・・・　ロードロックチャンバー１６　
・・・　センダー １８　・・　レシーバ− ２０・・・　コントロールボックス、 ３６．３８　　・・・　ゲート口、 ４０．４２　　・・・　ゲート、 ４４　・・・　プラズマ監視用窓、 ４６　・・・　内面。 代理人　弁理士　井　上　−（他１名）へ 第 図 第 図 第 図 Ｕ コントローラフレーム 第 図 口Ａ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）プロセス室内に設けた被処理体に臨んで電界を形
   成してプラズマエッチングを行なうプラズマエッチング
   装置において、 上記プロセス室の内壁を曲面とし、かつ、この内壁の一
   部に設けられる部材の内面を、上記内壁とほぼ同一の曲
   率でかつ上記内壁とほぼ面一に形成したことを特徴とす
   るプラズマエッチング装置。
2. （２）請求項（１）において、 プロセス室内壁に臨んで配設されるプラズマ監視用の窓
   部を透明部材で形成し、この透明部材の内面を、上記内
   壁とほぼ同一の曲率でかつ上記内壁とほぼ面一に形成し
   たプラズマエッチング装置。
3. （３）請求項（１）において、 プロセス室内壁に臨んで開口するゲート口開閉用のゲー
   トをプロセス室内部に設け、このゲートの内面を、上記
   内壁とほぼ同一の曲率で形成したプラズマエッチング装
   置。
4. （４）請求項（１）において、 プロセス室内に設けた被処理体に臨んで磁界を形成し、
   かつ上記処理中、上記磁界を回転することを特徴とする
   プラズマエッチング装置。