JP2000077392A

JP2000077392A - 真空処理装置

Info

Publication number: JP2000077392A
Application number: JP24745198A
Authority: JP
Inventors: Isao Murakishi; 勇夫村岸; Yoshihiro Nakamura; 嘉宏中村
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1998-09-01
Filing date: 1998-09-01
Publication date: 2000-03-14

Abstract

(57)【要約】【課題】処理後の基板を処理装置内から確実に取り出
すことができる真空処理装置を提供することを目的とす
る。【解決手段】基板押圧リング２４によって下部電極１
２上に固定される基板１７を、ピンホルダー２１を昇降
させることによってピン１８の先端で受け渡しする真空
処理装置において、前記基板押圧リングを昇降させる手
段と、前記ピンホルダーを昇降させる手段を制御して、
前記被処理基板を前記基板押圧リングと前記突き上げピ
ンで挟持した状態で突き上げる機構を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体チップ、液
晶パネル等の電子デバイスを製造するときに用いられる
真空処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、各種電子デバイスを構成する様々
な薄膜を所望の形状にパターニングする手段として、エ
ッチマスクを付けた基板をエッチング液に浸漬するウエ
ットエッチング法や、金属マスクを付けた基板を真空チ
ャンバー内に入れ、プラズマやイオンなどを照射するド
ライエッチング法などが利用されている。近来、電子デ
バイスの極小化に伴い、各種薄膜のパターン形状の極細
化が進み、ウエットエッチング法よりも加工精度の高い
ドライエッチング法を用いるのが主流となっている。

【０００３】図３は、ドライエッチング用真空処理装置
の一例の概略構成を示す断面図である。１は、真空チャ
ンバーを示す。真空チャンバー１には、マニュピレータ
ー等によって基板を挿入する基板挿入口２と、反応ガス
槽（図示せず）と連結するバルブ３を開閉することによ
って反応ガスを供給するガス供給口４と、調圧弁９に連
結する排気口１０とが設けられている。調圧弁９は、真
空ポンプ５および６と連結するバルブ７および８に連結
し、バルブ７および８の開閉と調圧弁９の動作によっ
て、真空チャンバー１内の調圧をおこなう。真空チャン
バー１は、基板挿入口２を開閉する扉を介して予備排気
室（図示せず）に連通している。真空チャンバー１の上
面には、上部電極１１が設置され、この上部電極１１と
対向して、真空チャンバー１の底部の基台１５にその底
部を乗せ、側面から押圧するホルダー１６によって固定
された下部電極１２が設置されている。そして、前記両
電極間に高周波電圧を印加する高周波電源１３と整合機
１４が接続されている。

【０００４】下部電極１２上には、処理しようとする基
板１７がドーナツ状の基板押圧リング２４によって固定
されている。基板押圧リング２４は、昇降リング２３に
取り付けられたバネ２５に支持され、昇降リング２３側
からかかるバネ２５の張力によって、基板１７を押圧し
ている。昇降リング２３は、下部に昇降機構（図示せ
ず）を有する昇降軸２２によって上下に移動可能なよう
に支持されている。下部電極１２の中心付近を貫通する
突き上げピン１８は、少なくとも３本あり、突き上げピ
ンホルダー２１に支持されている。突き上げピンホルダ
ー１８は、摺動部をハウジング１９で保持され、底部を
ベローズ２０で大気側と隔離されている。突き上げピン
ホルダー２１をベローズ２０の下に設置されている昇降
機構（図示せず）によって昇降させて、ピン１８の先端
で基板１７を受け取ったり、基板１７を下部電極１２か
ら持ち上げたりする。基台１５、ホルダー１６および基
板押圧リング２４はセラミックで作製され、下部および
上部電極はアルミニウムで作製されている。昇降機構と
しては、可変速モータやカム機構などが用いられる。

【０００５】このような構成の真空処理装置を用いて、
基板表面をエッチングするには、予備排気室に基板１７
を設置し、予備排気室内を真空引きした後、基板挿入口
２の扉を開き、マニュピレータなど（図示せず）を用い
て基板１７を真空チャンバー１内に挿入する。そして、
昇降軸２２を上昇させて基板押圧リング２４を持ち上
げ、基板１７を突き上げピン１８の上方まで水平方向に
搬送した後、突き上げピンホルダー２１を上昇させ、突
き上げピン１８の先端で基板１７を受け取る。この後、
突き上げピンホルダー２１を下降させ、基板１７を下部
電極１２上に配置する。続いて、昇降軸２２を下降さ
せ、降りてきた基板押圧リング２４によって基板１７を
下部電極１２上に固定する。

【０００６】次に、バルブ３を開いてガス供給口４から
反応ガスを真空チャンバー１内に一定量供給し、バルブ
８および９を開閉して真空チャンバー１内を所望の圧力
状態に調整する。そして、高周波電源１３および整合機
１４を作動させて、上部電極１１と下部電極１２の間に
高周波電圧を印加してプラズマを発生させる。このプラ
ズマに基板１７を曝すことによって、基板１７表面をエ
ッチングする。エッチング処理後は、バルブ３を閉め
て、基板押圧リング２４を上げ、基板１７の固定を解除
する。続いて、昇降軸２２を上げて、下部電極内に収納
されていた突き上げピン１８を上昇させ、基板１７をピ
ン１８の先端で押し上げる。こうして基板１７を下部電
極１２から突きあげた後、基板搬入口２の扉を開け、マ
ニュピレータ等で基板を挟んで、予備排気室に取り出
す。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような構成の真
空処理装置では、基板をプラズマに曝すことによって、
基板表面をエッチングするため、基板に電荷が蓄積し、
この静電気によって基板が下部電極に吸着される。その
結果、エッチング処理後、突き上げピンで基板を押し上
げるときに、基板が飛び跳ねて位置ズレを起こしたり、
ピン先から脱落したりすることがあった。基板の位置が
変わると、マニュピレーター等で基板を挟むことができ
なくなるため、真空処理装置内から基板を取り出すこと
ができないという問題が生じた。本発明は、上記問題に
鑑み、処理後の基板を確実に取り出せる真空処理装置を
提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による真空処理装
置は、ガス供給口および排気口を有し、上下に対向させ
て設けた上部電極および下部電極を有する反応室、反応
室内の雰囲気ガスおよび圧力を調整する手段、前記両電
極間に電圧を印加する電源装置、被処理基板の周辺部を
押圧手段によって押圧して下部電極上に固定する基板押
圧リング、前記基板押圧リングを昇降させる手段、前記
下部電極の中央付近を貫通して前記被処理基板をその底
部から突き上げる突き上げピン、前記突き上げピンを緩
衝機構を介して支持するピンホルダー、および前記ピン
ホルダーを昇降させる手段を具備し、前記被処理基板を
前記基板押圧リングの下面に突き上げピンで押し付けた
状態で突き上げるように構成されたことを特徴とする。
また、前記緩衝機構は、前記突き上げピンを支持し、周
方向に少なくとも３点設けた保持部を軸方向に少なくと
も２箇所持ったスライド部、前記突き上げピンホルダー
に固定され前記スライド部を保持するためのハウジング
部、および前記ピンホルダー上面から前記スライド部底
部を支持する緩衝機からなることが好ましい。前記基板
押圧リングを昇降させる手段が、基板押圧リングが下部
電極から所定の距離に達した時点を検知する手段と連動
して、基板押圧リングの上昇速度を変化させる機構を有
すると好適である。

【０００９】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明による真空
処理装置は、突き上げピンを支持するピンホルダーを昇
降させる手段、基板押圧リングを昇降させる手段を具備
し、突き上げピンおよびピンホルダーが上昇する過程に
おいて、突き上げピンの先端が被処理基板の下面に接触
し緩衝機を介して所定の圧力で基板の下面を押圧した時
点で、基板押圧リングの上昇が開始するように、前記両
手段を制御することによって、基板を突き上げピンの先
端と基板押圧リングとの間に挟んだ状態で下部電極上か
ら持ち上げるものである。このような構成をとることに
よって、下部電極に吸着した基板が、飛び跳ねたり、位
置ズレを起したりすることなく、基板を下部電極から押
し上げることができる。

【００１０】また、基板押圧リングの下面が下部電極上
から所定の距離に達した時点で、基板押圧リングの上昇
速度を変化させ、基板押圧リングがピンホルダーよりも
速く上昇するように、前記基板押圧リングを昇降させる
手段を制御することによって、基板押圧リングが基板か
ら離れ、基板がピンの先端に乗っただけの状態になるの
で、マニュピレーターなどで、基板を容易に挟んで取り
出すことができる。真空処理装置としては、平行平板型
反応性イオンエッチング装置などのエッチング装置の他
に、スパッタ法や化学的気相成長法（ＣＶＤ）で基板上
に薄膜を形成する成膜装置などに適用することができ
る。

【００１１】図１は本発明による真空処理装置の一例の
概略構成を示す断面図である。図３と同様にして、真空
チャンバー１に、基板挿入口２、バルブ３と連結するガ
ス供給口４、調圧弁９と連結する排気口１０が設けられ
ている。調整弁９には、真空ポンプ５および６と連結す
るバルブ７および８が連結している。そして、真空チャ
ンバー１内には、上部電極１１および下部電極１２が設
置され、前記両電極間に高周波電圧を印加する高周波電
源１３、整合機１４が接続されている。下部電極１２上
には、処理しようとする基板１７が設置され、図３と同
様にして、基板押圧リング２４によって固定されてい
る。

【００１２】また、後述のようにして支持された、少な
くとも３本の突き上げピン１８が、下部電極１２の中心
付近を貫通している。そして、突き上げピンホルダー２
１を昇降させることによって、ピン１８の先端で基板１
７の受け渡しをする。突き上げピン１８は、図２に示さ
れるように、ハウジング部３２に収納されたスライド部
３０に支持されている。スライド部３０は、その底部に
緩衝機（バネ）３３を有し、保持部３１として、周方向
に少なくとも３点、軸方向に少なくとも２箇所の窪みを
持つ。保持部３１には、球３４が設置され、スライド部
３０が、円滑にハウジング部３２内を上下に動かすこと
ができる。ハウジング部３２の底部は、ピンホルダー２
１に支持されている。

【００１３】突き上げピンホルダー２１と昇降軸２２の
底部には、第１センサー２６および第２センサー２７に
よって、所定の位置を検出するための小片２８、２９が
取り付けられている。第１センサー２６によって、突き
上げピン１８が所定の圧力で基板の下面を押圧する位置
を検知する。また、第２センサー２７によって、基板押
圧リング２４が、下部電極１２から所定の位置に達した
ことを検知する。バネ２５は、緩衝機（バネ）３３より
バネ定数が高いように設計されている。

【００１４】このような構成の真空処理装置を用いて、
基板表面をエッチング処理するには、図３と同様にし
て、基板１７を下部電極１２上に設置した後、反応ガス
を真空チャンバー１内に一定量供給し、高周波電源１３
および整合機１４を動作させて、プラズマを発生させ、
基板をプラズマにさらす。この時、基板に電荷が蓄積さ
れ、基板が下部電極に吸着される。エッチング処理終了
後、突き上げピンホルダー２１を昇降機構によって上昇
させて、突き上げピン１８を上昇させる。突き上げピン
１８の先端が基板１７の下面に接触し、所定の位置を第
１センサー２６が検出した後、基板押圧リング２４が上
昇を開始する。このとき、基板押圧リング２４の上昇速
度が、ピンホルダー２１と同速度以下になるように制御
して、基板１７を突き上げピン１８と基板押圧リング２
４で挟持した状態で下部電極１２から持ち上げる。突き
上げピン１８を支持するスライド部３０の底部にある緩
衝機３３の押圧力を利用するため、安定して基板を持ち
上げることができる。続いて、基板押圧リング２４の下
面が下部電極上から所定の距離に達したことを第２セン
サー２７が検出すると、基板押圧リング２４が、ピンホ
ルダー２１よりも高速度で上昇し、基板押圧リング２４
が基板１７から離れる。そして、基板挿入口２から水平
に挿入されたマニュピュレーターによって基板を挟める
位置に、基板１７が達すると、ピンホルダー１８の上昇
を停止させる。基板押圧リング２４は、挿入されるマニ
ュピュレーターに接触しない位置まで上昇させる。そし
て、ピン１８の先端に乗った基板１７をマニュピレータ
等で挟んで予備排気室に取り出す。

【００１５】

【実施例】図１の構成の装置を平行平板型反応性イオン
エッチング装置に適用して、本発明をより詳細に説明す
る。突き上げピン１８を支持する摺動部の大きさは、ハ
ウジング部３２の内径１０ｍｍ、スライド部の外径９．
５ｍｍ、球３４の保持部３１の外径７ｍｍ、球３４の直
径３ｍｍであった。突き上げピンは３本であり、ピン１
本につき、保持部３１は、周方向に３箇所、軸方向に２
箇所設けた。基板として、ＳｉＯ₂膜、ポリＳｉ膜、お
よびアルミニウム膜を順次形成した６インチシリコンウ
エハを用意した。これを予備排気室に入れ、真空引きし
た後、基板挿入口２より真空チャンバー１内に挿入し、
可変速モータで突き上げピンホルダーを上昇させて基板
をピン先で受け取った。続いて、可変速モータで基板押
圧リング２４を下げて、基板を下部電極１２上に固定し
た。そして、バルブ３を開けて、Ｃｌ₂、ＢＣｌ₃、およ
びＨＢｒの混合ガスを真空チャンバー１内に供給し、バ
ルブ７および８を開閉し、調圧弁９を微動作させて、真
空チャンバー内の圧力を１．０〜８．０Ｐａ程度に調節
した。続いて、上部、下部電極間に高周波電圧を印加し
た。電源１３の出力は４００Ｗであった。

【００１６】エッチング終了後、突き上げピンホルダー
２１を可変速モータによって上昇させて、突き上げピン
１８を上昇させた。突き上げピン１８の先端が基板１７
の下面に接触する位置を光学式の第１センサー２６が検
出すると、基板押圧リング２４が、ピンホルダー２１の
上昇速度の９０〜９５％の速度で上昇を開始した。基板
１７は、突き上げピン１８と基板押圧リング２４で挟持
した状態で安定して下部電極１２から持ち上げられた。
続いて、基板押圧リング２４の下面が下部電極上から約
３０ｍｍに達したことを光学式の第２センサー２７が検
出すると、基板押圧リング２４の上昇速度をピンホルダ
ー２１の上昇速度の１５０〜２００％に変化させ、基板
押圧リング２４を基板１７から離した。基板１７は、ピ
ン１８の先端に位置ズレを起こすことなく残された。そ
して、ピン１８の先端に乗った基板１７をマニュピレー
タ等で挟んで予備排気室に取り出した。

【００１７】なお、光学式の第１および第２センサーを
用いる代わりに、あらかじめ基板押圧リング２４とピン
ホルダー２１の動作のタイミングを測定し、これをもと
に、可変速モータの動作を時間的に制御するようにプロ
グラムを組んで利用してもよい。

【００１８】

【発明の効果】上記のように、本発明によれば、下部電
極に吸着した基板を安定に突き上げて、確実に取り出す
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における真空処理装置の概略
構成を示す縦断面図である。

【図２】同真空処理装置の要部の拡大図である。

【図３】従来の真空処理装置の概略構成を示す縦断面図
である。

【符号の説明】

１１上部電極１２下部電極１８突き上げピン２１突き上げピンホルダー２２昇降軸２３昇降リング２４基板押圧リング２５バネ２６第１センサー２７第２センサー２８、２９小片３０スライド部３１保持部３２ハウジング３３緩衝機３４球

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K029 BD01 EA00 JA06 4K030 GA02 KA41 LA12 4K057 DA20 DB05 DB06 DD01 DD02 DD03 DD07 DD08 DE01 DE04 DE11 DM02 DM03 DM13 DM33 DM35 DN01 5F004 AA16 BA04 BA09 BB11 BB18 BB20 BB21 BB23 BC08 BD07 CA09 DA00 DA04 DA11 DB02 DB09 DB15 DB16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス供給口および排気口を有し、上下に
対向させて設けた上部電極および下部電極を有する反応
室、反応室内の雰囲気ガスおよび圧力を調整する手段、
前記両電極間に電圧を印加する電源装置、被処理基板の
周辺部を押圧手段によって押圧して下部電極上に固定す
る基板押圧リング、前記基板押圧リングを昇降させる手
段、前記下部電極の中央付近を貫通して前記被処理基板
をその底部から突き上げる突き上げピン、前記突き上げ
ピンを緩衝機構を介して支持するピンホルダー、および
前記ピンホルダーを昇降させる手段を具備し、前記被処
理基板を前記基板押圧リングの下面に突き上げピンで押
し付けた状態で突き上げるように構成されたことを特徴
とする真空処理装置。
【請求項２】前記緩衝機構が、前記突き上げピンを支
持し、周方向に少なくとも３点設けた保持部を軸方向に
少なくとも２箇所持ったスライド部、前記突き上げピン
ホルダーに固定され前記スライド部を保持するためのハ
ウジング部、および前記ピンホルダー上面から前記スラ
イド部底部を支持する緩衝機からなる請求項１記載の真
空処理装置。
【請求項３】前記基板押圧リングを昇降させる手段
が、基板押圧リングが下部電極から所定の距離に達した
時点を検知する手段と連動して、基板押圧リングの上昇
速度を変化させる機構を有する請求項１または２記載の
真空処理装置。