KR20010112324A - 플라즈마처리장치 및 그 메인티넌스방법 - Google Patents

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KR20010112324A
KR20010112324A KR1020017011655A KR20017011655A KR20010112324A KR 20010112324 A KR20010112324 A KR 20010112324A KR 1020017011655 A KR1020017011655 A KR 1020017011655A KR 20017011655 A KR20017011655 A KR 20017011655A KR 20010112324 A KR20010112324 A KR 20010112324A
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가네키요히로시
후지모토데츠오
스에히로미츠루
마타노가츠지
다카하시가즈에
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가나이 쓰도무
가부시끼가이샤 히다치 세이사꾸쇼
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Abstract

처리실 내부의 부품교환이나 메인티넌스작업을 용이하게 행할 수 있는 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리방법을 제공한다.
내부에 처리실(100)이 형성된 진공용기와, 상기 처리실내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마발생장치(110, 101)와, 상기 처리실내에서 처리되는 시료를 유지하는 전극을 가지는 플라즈마처리장치에 있어서, 상기 진공용기의 상부벽을 개폐 가능부분으로 하고, 그 개폐 가능부분에 비금속 취성부재를 포함하는 상기 플라즈마발생장치를 구성하는 부품의 적어도 하나(110)를 배치하고, 그 처리실의 위쪽의 면을 구성하는 상부벽의 적어도 일부를 개략 수평인 축의 주위로 회전시켜 상기 개폐 가능부분이 처리실 내부측을 위쪽을 향한 상태로 안정되게 유지 가능하게 하고, 상기 개폐 가능부분의 처리실 내부측이 상기 개폐 가능부분의 개방시에 상기 부품을 유지한 채, 수평면으로부터 30도 이내의 각도로 유지되도록 하였다.

Description

플라즈마처리장치 및 그 메인티넌스방법{PLASMA PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF MAINTAINING THE SAME}
반도체제조공정에서는, 예를 들면 성막, 에칭, 애싱 등의 미세 가공공정에서 플라즈마처리장치가 널리 사용되고 있다. 플라즈마처리장치로서는 예를 들면 특개평07-161695호 공보(이하 공지예 1), 특개평05-335263호 공보(이하 공지예 2) 등에 기재된 것이 있다.
공지예 1에는, 처리실 상부에 석영유리 등을 구비한 고주파 유도결합방식의 플라즈마처리방법이 개시되어 있다. 또 공지예 2에는 처리실의 천정덮개를 힌지에 의해 회전되어 개방 가능하게 설치하여 플라즈마 증강용 자장코일을 천정덮개와는 독립하여 지지하고, 자장코일을 이동 가능하게 하여 처리실의 위쪽을 개방 가능하게 한 것이 개시되어 있다.
이와 같은 플라즈마처리장치를 이용한 플라즈마처리에 의한 공정은 진공용기(리액터) 내부에 도입된 공정가스를 플라즈마발생수단에 의해 플라즈마화하여 반도체웨이퍼 표면에서 반응시켜 미세가공을 행함과 동시에, 휘발성의 반응생성물을 배기함으로써 소정의 처리를 행하는 것이다.
이 플라즈마처리장치 및 플라즈마처리공정에 있어서는, 시료를 처리가공할 때에 시료를 얹어 놓는 하부전극 주변의 표면에 반응생성물이 부착되어 마침내 박리하여 이물로서 웨이퍼 표면에 부착되어 수율을 저하시키는 문제가 있다. 이 때문에 정기적으로 플라즈마처리장치를 대기 개방하여 부착물을 제거하는 습식세정이라 불리우는 청소작업을 행할 필요가 있다. 또 진공용기 내에서 플라즈마에 노출되는 부품은 공정을 거듭함과 동시에 소모되어 가기 때문에, 정기적으로 소모부품을 교환할 필요가 있다.
이와 같은 진공용기 내부의 메인티넌스에 관한 기술로서, 예를 들면 일본국 특개평07-147241호 공보(이하 공지예 3), 특개평10-41096호 공보(이하 공지예 4) 등에 기재된 것이 있다.
공지예 3에는 처리실 상부에 설치된 웨이퍼 스테이지(웨이퍼를 표면을 아래쪽으로 하여 설치한다) 전체를 승강기구와 수평이동기구에 의해 이동시키는 메인티넌스기구가 개시되어 있다. 공지예 3에서는 진공용기의 상부에 있는 개폐 가능한 부분은 연직/수평으로 이동 가능한 웨이퍼유지기구로 되어 있다. 공지예 3에 있어서, 개폐 가능한 상부에 설치된 스테이지는 기구계, 즉 기계부품으로 구성되어 있다.
또 공지예 4에는, 상부 배기실(UC)과 처리실(PC)과 하부배기실(DC)이 분리 가능하게 구성되고, 상부 배기실(UC)이 승강 자유로움과 동시에 회전기구에 의해천지(天地) 역전 가능한 장치가 개시되어 있다. 예를 들면 도 6에 나타내고 있는 바와 같이 상부 배기실이 승강 자유로움과 동시에, 회전기구에 의해 천지 역전 가능하게 되어 있다. 상부 배기실(UC)의 벽은 커버로 되어 있다.
이와 같은 진공용기 내부의 메인티넌스시에 작업성을 확보하기 위한 다른 방법으로서, 진공용기의 상부벽을 힌지 등의 기구에 의해 개폐 가능하게 하여 진공용기 상부를 개략 90도로 개방하여, 대략 직립한 상태로 하여 부품교환 등의 메인티넌스를 행하는 방법이 취해지고 있다.
그러나 상기한 바와 같이 진공용기 상부벽이 대략 직립한 상태에서는 교환부품의 설치나사를 풀면 부품은 자립적으로 유지되지 않고 빠져버릴 가능성이 있다. 이 때문에 작업자는 교환부품의 설치 ·해체시에, 동시에 부품을 손으로 지지하고 있을 필요가 있어, 부품설치용 지그를 이용하는 등으로 하여도 작업이 하기 어렵다는 난점이 있었다. 또 설치시에 부품의 위치결정이 어긋나거나, 설치나사를 조일 때에 부품에 무리한 힘이 가해져 이지러짐이 생기거나, 부품에 균등하게 힘이 가해지지 않아 가동 중에 열응력 사이클에 의해 파손되거나 한다는 여러가지 불편함이 생길 가능성이 있었다.
특히, 예를 들면 실리콘 산화막 에칭장치에서는 진공용기 상부에 닿는 안테나나 상부전극 등의 부분에 고가이고 깨어지기 쉬운 실리콘제 샤워플레이트나 석영제 링 등의 비금속 취성(脆性)부품을 사용하고 있다.
또 마그네트론형 플라즈마처리장치나 평행 평판형 플라즈마처리장치에서도 상부전극 및 가스공급수단의 일부에 실리콘이나 석영과 같은 비금속 취성부품을 사용하고 있다. 그리고 이들 부품을 교환할 때에 진공용기 상부가 90도 정도까지 밖에 개방되지 않으면 부품을 미끄러져 떨어뜨리거나, 무리한 힘이 가해져 부품을 파손하는 일이 있었다.
결과적으로, 웨이퍼지름의 대구경화에 수반하여 진공용기 내부의 구성부품도 대형화하고, 또는 중량이 증가하는 방향에 있으므로 작업자에게 있어서는 부품의 핸들링이 하기 어렵게 되어 점점 더 부담이 증가하는 경향에 있다.
이와 같은 사태를 피하기 위하여 1인 작업이 아닌 2인으로 작업하는 것도 하나의 방법이기는 하나, 이 경우, 메인티넌스를 위해 불필요한 인원이 필요하게 되어 인건비의 증대에 이어져 버린다.
본 발명은, 상기한 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 진공용기 내부의 소모부품의 교환이나 습식세정시 등의 메인티넌스성이나 사용상 편리함을 좋게 함으로써, 생산성의 향상에 기여할 수 있는 플라즈마처리장치 및 그 메인티넌스방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 특히, 진공용기로서 비금속 취성부재를 포함할 가능성이 있는 처리실의 메인티넌스작업성에 우수한 플라즈마처리장치 및 그 메인티넌스방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 플라즈마처리장치 및 그 메인티넌스방법에 관한 것으로, 특히 반도체제조공정에 있어서의 미세한 패턴을 형성하는 데 적합한 플라즈마처리장치 및 그 메인티넌스방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명을 유자장 UHF 대 전자파방사 방전방식의 플라즈마 에칭장치에 적용한 실시예의 모식도,
도 2는 본 실시예에 의한 플라즈마 에칭장치에 있어서의 메인티넌스방법을 나타내는 모식도,
도 3은 실시예에 의한 플라즈마에칭장치에 있어서의 메인티넌스방법을 나타내는 모식도,
도 4는 본 실시예에의한 플라즈마 에칭장치에 있어서의 메인티넌스방법을 나타내는 모식도,
도 5는 본 실시예에 의한 플라즈마 에칭장치에 있어서의 도입단자의 접속을 나타낸 도,
도 6은 도 5에 있어서의 도입단자의 접속의 상세를 나타내는 도,
도 7은 본 실시예에 의한 플라즈마에칭장치에 있어서의 메인티넌스작업시의 상황을 모식적으로 나타내는 모식도,
도 8은 종래의 플라즈마 에칭장치에 있어서의 메인티넌스작업시의 상황을 모식적으로 나타내는 모식도,
도 9는 본 발명의 완전 평평 개방구조의 진공용기를 플라즈마처리장치시스템에 탑재한 실시예를 나타내는 모식도,
도 10은 도 1의 실시예의 플라즈마처리장치의 힌지기구의 일 실시예를 나타내는 도,
도 11은 본 발명을 자장을 이용한 RIE 장치(예를 들면 마그네트론 RIE 장치)에 적용한 실시예를 나타내는 도,
도 12는 본 발명을 평편행 평판형 플라즈마처리장치에 적용한 예를 나타내는 도면이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명이 특징으로 하면 점은, 시료가 진공처리되는 진공처리실을 구비한 복수의 진공처리모듈에 대응하여 배치되는 이동 가능한 폐쇄용기와, 상기 폐쇄용기를 개폐하는 개폐수단과, 상기 각 폐쇄용기와 상기진공처리모듈의 진공처리실 사이에 설치되어 상기 폐쇄용기 내에 상기 각 개폐수단을 거쳐 상기 시료를 반출입하는 수단을 구비한 데에 있다.
또 본 발명의 다른 특징은, 시료가 진공처리되는 진공처리실을 구비한 복수의 진공처리모듈에 대응하여 배치되는 이동 가능한 폐쇄용기와, 그 폐쇄용기를 상기 진공처리모듈에 대응하는 위치로 이동시키는 수단과, 상기 폐쇄용기를 개폐하는 개폐수단과, 상기 각 폐쇄용기와 상기 진공처리모듈의 진공처리실과의 사이에 설치되어 상기 폐쇄용기 내에 상기 각 개폐수단을 거쳐 상기 시료를 반출입하는 수단을 구비한 데에 있다.
본 발명의 다른 특징은, 내부에 처리실이 형성된 진공용기와, 상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마발생장치와, 상기 처리실내에서 처리되는 시료를 유지하는 전극을 가지는 플라즈마처리장치의 메인티넌스방법에 있어서, 상기 플라즈마처리장치는, 상기 진공용기의 상부벽을 개폐 가능부분으로 하고, 그 개폐 가능부분에 비금속 취성부재를 포함하는 상기 플라즈마발생장치를 구성하는 부품의 적어도 하나를 배치하고, 그 처리실의 위쪽의 면을 구성하는 상부벽의 적어도 일부를 개략 수평인 축의 주위로 회전시켜 상기 개폐 가능부분이 처리실 내부측을 위쪽을 향한 상태로 안정되게 유지 가능하게 하고, 상기 개폐 가능부분의 처리실 내부측이 상기 개폐 가능부분의 개방시에 상기 부품을 유지한 채, 수평면으로부터 30도 이내의 각도로 유지되도록 구성되어 있고, 상기 부품을 유지한 채 상기 개폐 가능부분을 그 개폐 가능부분의 처리실 안쪽이 위쪽을 향한 각도로 개방하여 상기 플라즈마처리장치의 메인티넌스작업을 행하는 데에 있다.
상기 개폐 가능부분의 개방시, 상기 부품류가 안정되고 자연스럽게 유지되기위해서는, 그 개폐 가능부분의 처리실 안쪽이 수평면으로부터 30도 이내의 각도로 유지되는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 특징은, 상기 개폐 가능부분이 개방되는 방향을 메인티넌스작업용 영역방향으로 한 데에 있다.
본 발명의 또 다른 특징은, 상기 개폐 가능부분에의 전력공급부를 그 개폐 가능부분에 대하여 착탈 가능하게 접속되어 용이하게 결합과 분리가 가능한 구조로 하고, 이 접속이 결합되었을 때에만 인터록기구가 해제되어 전력공급부로부터의 전력공급이 가능해지도록 구성하고, 다시 전력공급부의 분리시에 개폐 가능부분의 핫측 단자가 어스접속되도록 한 데에 있다.
본 발명에 의하면, 진공용기의 개폐 가능한 상부벽 부분에 비금속 취성부재를 포함하는 플라즈마발생장치를 구성하는 부품의 적어도 하나를 배치한 것에 있어서 진공용기의 상부벽의 처리실 내부측을 대략 평평하게, 즉 수평위치로부터 30도 이내의 범위에서 개방상태로 유지할 수 있다. 이에 의하여 진공용기 내의 메인티넌스작업이 용이하게 된다. 30도 이내의 범위이면 상부벽을 구성하는 비금속 취성부품을 마찰에 의해 물리적으로 안정되게 유지 가능하다.
본 발명의 실시예에서는 리액터의 상부에 설치된 안테나에 전력을 공급하여 플라즈마를 발생시키고 있고, 플라즈마발생장치인 안테나 그 자체를 개폐 가능하게 하고 있다.
본 발명에 의하면, 상부 벽부분으로부터 비금속 취성부품을 착탈할 때에 설치나사를 모두 푼 상태에서도 비금속 취성부품이 상부 벽내의 안테나나 상부 전극에 대하여 대략 수평인 상태로 마찰력에 의해 물리적으로 안정되게 유지된다.
본 발명에 의하면 플라즈마발생장치를 구성하는 부품 중, 예를 들면 안테나의 구성재료의 일부인 석영이나 실리콘과 같은, 비금속 취성부품이 깨지기 어렵게 되어 상부벽의 핸들링이 용이해진다. 즉 비금속 취성부품을 착탈하는 경우에 부품이 수평으로 유지되기 때문에, 예를 들면 탈착작업시에 설치나사부에 무리한 힘이 가해지거나 부품을 실수로 떨어뜨리거나 하는 일이 없으므로, 석영이나 실리콘이라는 비금속 취성부품이더라도 깨짐이나 파손이 생기지 않는 효과가 있다.
또 안쪽을 상향으로 대략 평평하게 유지함으로써, 작업자의 자세가 편하게 되어 작업성이 향상한다. 이에 의하여 진공용기 내, 특히 플라즈마발생장치부분의 메인티넌스작업이 용이하게 된다. 즉, 부품교환작업을 하는 작업자가 편한 자세로 부품의 탈착이나 핸들링 작업을 할 수 있으므로 작업자의 육체적, 또 심리적인 부담을 크게 경감할 수 있는 이점이 있다.
특히 플라즈마발생장치는 부품의 구조나 설치방법이 복잡하기 때문에 장치가 수평위치로 유지되어 있어 부품을 낙하시킬 걱정이 없고, 편한 자세로 부품을 취급할 수 있는 것의 효과는 큰 것이다.
또 본원발명의 다른 특징에 의하면, 코일이나 플라즈마발생장치에의 전력공급부분을 상부 벽부분으로부터 착탈 가능한 접속부분을 이용하여 분리 가능하게 구성하였기 때문에 상부 벽부분에 비금속 취성부재를 포함하는 것에 있어서의 메인티넌스작업이 한층 더 용이하게 된다. 또한 착탈 가능한 접속부분이 결합되었을 때에만 전력공급부로부터의 전력공급을 가능하게 하고, 전력공급부의 분리시에는 개폐 가능부분의 접속부의 핫측 단자를 바깥쪽의 어스부분에 접촉시킴으로써 접속이 불충분한 상태에서 전력이 공급되거나, 작업자가 대전(帶電)부에 접촉하거나 하는 일이 없어 장치나 작업자의 안전을 확보할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예에 대하여 도면에 의거하여 설명한다.
먼저, 본 실시예에 있어서의 장치의 구성을 도 1에 의해 상세하게 설명한 다음에 부품교환이나 메인티넌스작업의 방법에 대하여 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명을 유자장 UHF 대 전자파방사 방전방식의 플라즈마 에칭장치에 적용한 실시예를 나타내는 것으로, 처리실(100)은 10-6Torr 정도의 진공도를 달성 가능한 진공용기이고, 그 상부에 전자파를 방사하는 안테나(110)를 구비하고, 하부에는 웨이퍼 등의 시료(W)를 얹어 놓는 하부전극(130)을 구비하고 있다. 안테나(110)와 하부전극(130)은 평행하게 대향하는 형으로 설치된다. 처리실(100)의 주위에는 예를 들면 전자코일과 요크에 의해 이루어지는 자장형성수단(101)이 설치되어 있다. 그리고 안테나(110)로부터 방사되는 전자파와 자장형성수단(101)으로형성되는 자장과의 상호작용에 의해 처리실 내부에 도입된 처리가스를 플라즈마화하여 플라즈마(P)를 발생시켜 시료(W)를 처리한다.
처리실(100)은 진공실(105)에 접속된 진공배기계(106)에 의해 진공배기되고, 압력제어수단(107)에 의해 압력이 제어된다. 진공실(105)은 어스전위로 되어 있다. 처리실(100)의 측벽(102)에는 측벽 안쪽 유닛(103)이 교환 가능하게 설치되고, 열매체 공급수단(104)으로부터 열매체가 순환공급되어 내표면의 온도가 0℃ 내지 100℃, 바람직하게는 20℃ 내지 80℃의 범위에서 ±10℃ 이내의 정밀도를 가지고 제어된다. 또는 히터 가열기구와 온도검지수단에 의해 제어하여도 좋다. 측벽 (102), 측벽 안쪽 유닛(103)는 예를 들면 알루미늄으로서 표면에 내플라즈마성의 알루마이트 등의 표면처리를 실시하는 것이 바람직하다.
안테나(110)는 원판형상 도전체(111), 유전체판(112), 유전체링(113)으로 이루어져 진공용기의 일부로서의 하우징(114)에 유지된다. 또 원판형상 도전체(111)의 플라즈마에 접하는 쪽의 면에는 판(115)이 설치되고, 다시 그 바깥쪽에 바깥 둘레링(116)이 설치된다. 원판형상 도전체(111)는 도시 생략한 온도제어수단에 의해 온도가 조정되고, 원판형상 도전체(111)에 접하는 판(115)의 표면온도가 제어된다. 시료의 에칭처리를 행하는 처리가스는, 가스공급수단(117)으로부터 소정의 유량과 혼합비를 가지고 공급되어 원판형상 도전체(111)와 판(115)에 설치된 다수의 구멍을 통하여 처리실(100)에 공급된다.
판(115)에는 예를 들면 실리콘이나 카본을, 바깥 둘레링(116)에는 예를 들면 석영이나 알루미나를 이용하는 것이 적합하다. 본 실시예에서는 판(115)에는 실리콘을, 바깥 둘레링(116)에는 석영을 이용하고 있다.
안테나(110)는 힌지(118)에 의해 측벽(102)에 설치되어 있고, 화살표(A) 부분에 있어서 측벽(102)과 분리되어 위쪽으로 들어 올림으로써 힌지(118)의 개략 수평으로 설치된 회전축을 지지점로 하여 화살표 (1)과 같이 회전시킴으로써 대략 180도(도면에 있어서 파선으로 나타내는 위치)로 까지 개방할 수 있다. 이 상태에서 판(115)이나 바깥 둘레링(116)의 설치나사를 풀더라도 마찰에 의해, 또는 예를들면 수 mm 내지 10 mm 정도 높이의 단차 등의 걸어멈춤부분에 의해 물리적으로 안정된 상태로 유지된다. 안테나(110)를 개방할 때에는 자장형성수단(101)을 미리 화살표와 같이 위쪽으로 이동시켜 안테나와 위치적으로 간섭하지 않고 메인티넌스의 지장이 되지 않는 위치에 퇴피시켜 둔다.
안테나(110)에는 안테나전원계(120)로서 안테나전원(121), 안테나 바이어스전원(122)이 각각 매칭회로·필터계(123, 124)를 거쳐 도입단자(126)에 의해 접속되고, 또 필터(125)를 통하여 어스에 접속된다. 안테나전원(121)은 300 MHZ 내지 1 GHz의 UHF대 주파수의 전력을 공급한다. 본 실시예에서는 안테나전원(121)의 주파수를 450 MHZ로 하고 있다. 한편 안테나 바이어스전원(122)은 안테나(110)에 주파수가 수 10 KHZ 내지 수 10 MHZ 범위의 바이어스전력을 인가한다. 본 실시예에서는 주파수는 13.56 MHZ로 하고 있다. 판(115)의 하면과 웨이퍼(W)의 거리(이하, 갭이라 부른다)는 30 mm 이상 150 mm 이하, 바람직하게는 50 mm 이상 120 mm 이하로 한다.
처리실(100)의 하부에는 안테나(110)에 대향하여 하부전극(130)이 설치되어있다. 하부전극(130)에는 예를 들면 400 KHZ 내지 13.56 MHZ 범위의 바이어스전력을 공급하는 바이어스전원(141)이 매칭회로·필터계(142)를 거쳐 접속되어 시료(W)에 인가하는 바이어스를 제어함과 동시에, 필터(143)를 거쳐 어스에 접속된다. 본 실시예에서는 바이어스전원(141)의 주파수를 800 KHZ로 하고 있다.
하부 전극(130)은 정전흡착장치(131)에 의해 그 상면, 즉 시료탑재면에 웨이퍼 등의 시료(W)를 탑재 유지한다. 정전흡착장치(131)의 표면에는 정전흡착막이 형성되어 있고, 정전흡착용 직류전원(144)과 필터(145)로부터 수 100V 내지 수 KV의 직류전압을 인가함으로써 정전흡착력에 의해 시료(W)를 하부 전극(130) 위에 흡착·유지한다. 정전흡착장치(131)의 상면에서 또한 시료(W)의 바깥쪽부에는 예를들면 실리콘제의 포커스링(132)이 설치되어 있고, 절연체(133)에 의해 정전흡착장치(131)와 절연된다. 전극의 바깥쪽에는 전극 바깥 둘레 커버(134)를 설치하고 있다. 절연체(133), 전극 바깥 둘레 커버(134)에는 알루미나나 석영을 이용하는 것이 적합하다. 다시 처리실 하부의 내면에는 하부 커버(135)가 설치되어 있다.
본 실시예에 의한 플라즈마 에칭장치는 이상과 같이 구성되어 있고, 이 플라즈마 에칭장치를 이용하여 예를 들면 실리콘산화막의 에칭을 행하는 경우의 구체적인 공정은 도 1을 사용하여 설명한다.
먼저, 처리 대상물인 웨이퍼(W)는 도시 생략한 시료반입기구로부터 처리실 (100)에 반입된 후, 하부 전극(130)의 위에 탑재·흡착되어 필요에 따라 하부 전극의 높이가 조정되어 소정의 갭으로 설정된다. 이어서 처리실(100) 내에 시료(W)의에칭처리에 필요한 가스, 예를 들면 C4F8과 Ar과 O2가 가스공급수단(117)으로부터 판(115)을 통하여 처리실(100)에 공급된다. 동시에 처리실(100)은 진공배기계 (106)에 의해 소정의 처리압력이 되도록 조정된다.
다음에 안테나전원(121)으로부터의 450 MHZ의 전력공급에 의해 전자파가 방사된다. 그리고 자장형성수단(101)에 의해 처리실(100)의 내부에 형성되는 160 가우스(450 MHZ에 대한 전자사이클로트론자장강도)의 개략 수평인 자장과의 상호작용에 의해 처리실(100) 내에 플라즈마(P)가 생성되고, 처리가스가 해리되어 이온·래디컬이 발생한다. 또한 안테나 바이어스전원(122)으로부터의 안테나 바이어스전력이나 하부 전극으로부터의 바이어스전원(141)으로부터의 바이어스전력에 의해 이온이나 래디컬을 제어하여 웨이퍼(W)에 에칭처리를 행한다. 그리고 에칭처리의 종료에 수반하여 전력·자장 및 처리가스의 공급을 정지하여 에칭을 종료한다.
본 실시예에 있어서의 플라즈마처리장치에 의한 웨이퍼의 에칭처리는 상기한바와 같이 하여 행하여진다. 그리고 처리공정을 반복하는 동안에 처리실 내부에는 반응생성물이 서서히 퇴적되어 가고, 퇴적막이 박리하는 등으로 하여 이물이 발생하게 된다. 그리고 이물수가 소정의 관리기준(예를 들면 φ0.2㎛ 이물로 20개/웨이퍼 이하)을 초과한 시점에서 처리실을 대기개방하여 습식세정을 행한다.
다음에 본 실시예의 장치에 있어서의 습식세정시의 장치의 분해·조립의 개략의 순서나 부품류의 해체방법을 도 2 내지 도 7을 사용하여 설명한다.
도 2는 본 발명에 의한 메인티넌스의 상황을 나타내기 위하여 도 1에서 나타낸 플라즈마 에칭장치의 요부를 사시도에 의해 모식적으로 나타낸 것이으로, 일부를 단면으로 나타내고 있다. 진공실(105)에 얹어놓여진 측벽(102)의 위에 안테나(110)가 설치되고, 그 주위에 자장형성수단(101)이 설치됨과 동시에, 안테나 (110)에 도입단자(126)를 거쳐 안테나 전원계(120)가 접속되어 있다.
습식세정에 있어서의 장치분해시에는 처리실(100) 및 진공실(105)을 대기개방하여 안테나(110)와 안테나 전원계(120)를 접속하는 도입단자(126)의 접속을 해제한다.
다음 단계는 도 3에 나타내고 있다. 먼저 도 3의 화살표 (1)에 나타내는 바와 같이 자장형성수단(101) 및 안테나 전원계(120)(도시 생략)를 상승시켜 메인티넌스작업에 지장이 없는 위치에 고정한다. 그리고 화살표 (2)에 나타내는 바와 같이 안테나(110)를 힌지(118)의 축의 주위로 회전시켜 개방하여 개략 수평위치로 유지하여, 판(115), 링(116)을 화살표 (3), (4)로 나타내는 바와 같이 위쪽으로 떼어 낸다.
다시 다음 단계는 도 4에 나타내고 있고, 화살표 (5), (6)으로 나타내는 바와 같이 측벽 안쪽 유닛(103)과 하부 커버(135)를 위쪽으로 들어 올려 떼어 낸다. 또 하부 전극에 대해서도, 포커스링(132)이나 전극 바깥 둘레 커버(134) 등을 떼어 낸다. 떼어 낸 부품은 퇴적막의 제거나 초음파 세정과 건조 등의 처리를 행한다. 그리고 상기와 반대의 순서에 의해 부품류를 설치하여 장치를 원래의 상태로 복구시켜 진공빼기를 행한다.
그 후 처리실(100)의 진공도가 소정의 값에 도달한 것을 확인하고, 필요에따라 이물체크나 에칭율체크 등의 성능확인을 행하여 장치의 동작을 확인하고 장치는 가동상태로 복구하여 습식세정작업을 종료한다. 미리 교환부품을 한벌 준비하여 하여 두면, 장치의 복구·진공빼기를 신속하게 행할 수 있으므로 장치의 정지시간을 단축할 수 있다.
다시 진공 플랜지부의 밀봉부분 등에 볼트류를 사용하지 않고 클램프로 고정하는 등의 연구에 의해 습식세정의 작업성을 향상시킴으로써 부품교환의 작업은 1.5 내지 2시간으로 가능하고, 진공빼기나 이물이나 속도체크 등의 동작확인을 포함하여도 장치의 정지시간(Good Wafer to Good Wafer)을 대략 3 내지 4시간 정도로 억제하여 장치의 가동율을 확보하고 있다.
본 실시예에 있어서는 도 3에 나타낸 바와 같이, 안테나(110)를 힌지(118)의 축의 주위로 회전시켜 개방하는 구조로 하고 있기 때문에 안테나(110) 전체를 처리실로부터 들어 올려 떼어 내거나 할 필요가 없어 작업자에게는 중량물이 들어 올림이라는 부담이 가해지지 않는다. 이미 설명한 바와 같이 실리콘제 샤워플레이트인 판(115)이나 석영제의 링(116)를 떼어 낼때에도 도 4의 화살표 (3), (4)와 같이 위쪽으로 들어 올리면 좋고, 작업성이 좋으므로 작업의 효율을 올릴 수 있어 부품을 파손할 가능성도 작아진다.
또 본 실시예에 있어서는, 처리실의 위쪽에 있는 안테나 전원계(120)를 도입단자(126)에 있어서 안테나(110)에 대하여 착탈 가능하게 접속되어 용이하게 결합과 분리가 가능한 구조로 하고 있고, 이 때문에 안테나(110)를 개략 수평위치로 까지 개방하는 것이 가능하게 되어 있다. 도입단자(126)는 전력을 공급하는 안쪽의핫측 단자와 바깥쪽의 어스가 절연된 구조로 되어 있다. 도입단자(126)의 접속을 해제하였을 때에는 안테나(110) 안쪽의 핫측 단자를, 예를 들면 어스선이나 스프링 등의 간편한 기구를 사용하여 바깥쪽의 어스부분에 접촉시키는 구조로 하고 있다. 안테나(110)는 그 내부를 순환하는 냉매에 의해 냉매유로 내벽면과의 마찰에 의해대전하고 있는 일이 있으나, 안테나를 어스에 접속함으로써 안테나가 대전하고 있는 경우에도 전하를 달아나게 하여, 작업자가 실수로 핫측 단자에 닿았을 경우에도 작업자의 안전을 확보하도록 하고 있다.
상기한 도입단자(126) 부분의 분리·결합의 구조 및 방법을 도 5에 의해 설명한다. 먼저 도 1에서 설명한 바와 같이 안테나 전원계(120)와 안테나(110) (도 5에서는 일부만을 나타낸다)는 결합과 분리가 용이하게 가능하도록 도입단자(126)에 있어서 착탈 가능하게 접속되어 있다. 안테나 전원계(120)와 자장형성수단 (101)은 일체로 되어 상하로 이동 가능하다. 따라서 도입단자(126)의 접속을 해제하여 안테나 전원계(120)와 자장형성수단(101)을 위쪽으로 일체로 이동시킴으로써 안테나 전원계(120)와 안테나(110)를 분리하는 것이 가능하다.
한편 도입단자(126)를 결합하는 데에는 안테나 전원계(120)와 자장형성수단 (101)을 일체로 하여 하강시켜 가는 것이나, 이 때에 도입단자(126)의 접속을 재현성 좋고 원활하게 행할 수 있을 필요가 있다. 이를 위하여 자장형성수단(101)과 안테나(110)의 서로의 상대적인 위치가 위치결정기구(127)에 의해 결정된다. 여기서는 위치결정기구(127)로서 안테나(110)에 설치된 수직바(110A)와 자장형성수단 (101)에 설치된 슬리브(101A)를 사용하고 있다. 그리고 안테나 전원계(120)와 자장형성수단(101)을 일체로 하여 아래쪽으로 내려가면 복수세트의 수직바 (110A)와 슬리브(101A)에 의해 서로의 위치결정이 이루어져, 안테나(110)와 자장형성수단 (101)의 중심축이 정확하게 일치한다. 그 결과, 다음에 설명하는 도입단자 (126)에 있어서의 맞물림과 접속이 어긋나는 일 없이 원활하고 재현성 좋게 행할 수 있다.
다음에 도입단자(126) 부분의 상세구조를 마찬가지로 도 5에 의해 설명한다. 도입단자(126)는 UHF대 전자파를 전달하기 위한 동축관이 접속되는 구조로 되어 있다. 안테나 전원계(120)와 안테나(110) 각각의 중심도체(핫측 단자)(120A, 110A)와 바깥쪽의 어스실드(120B, 110B)가 절연체(120C, 110C)를 거쳐 절연되어 있다. 그리고 안테나 전원계(120)와 자장형성수단(101)을 하강시켜 가면 중심도체(120A, 110A)가 맞물려 결합되고, 이 시점에서 도시 생략한 위치센서가 정지위치를 검출하여 하강이 정지한다. 그리고 어스실드(120B, 110B)를 그 바깥쪽에 있어서 접속 유닛(128)에 의해 접속한다.
접속유닛(128)은 도 6에 나타내는 바와 같이, 클램프(128A)를 해제하여 힌지 (128B)를 중심축으로 회전하도록 하여 2개의 유닛(128L, 128R)으로 분할 가능한 구조를 취한다. 좌우로 분할된 유닛(128L, 128R)은 각각의 중심에 내면이 반원형의 부분을 설치하고 있고, 클램프(128A)를 결합함으로써 좌우의 반원형의 부분이 합쳐져 원형이 되어 이 부분에 도 5에서 나타낸 어스실드(120B, 110B)를 끼워 넣도록 하여 고정한다. 이때에 어스실드(120B, 110B)와의 접촉을 확보하고, 또한 UHF대 전자파의 누설을 방지할 목적으로 유닛(128L, 128R)에는 서로의 접촉면 및 반원형의 상하부분에 전자실드(128C)가 설치된다. 전자실드(128C)로서는 예를 들면 쿠션성이 있는 와이어메시나 더욱 강성이 높은 핑거타입의, 또는 거미줄형상의 전자실드부재가 적합하다.
다시 클램프(128A)에는 도시 생략한 인터록 스위치가 내설되어 있어 클램프를 고정함으로써 인터록이 해제되어 도 5에서 나타낸 안테나 전원계(120)의 투입이 가능하게 되도록 구성하고 있다. 인터록이 해제되기 위해서는 다시 안테나 전원계(120)와 자장형성수단(101)을 소정위치까지 하강시키는 것이 필요함은 물론이다. 이들의 인터록기구에 의해 습식세정시에 작업자가 도입단자(126)나 접속유닛(128)의 결합을 잊는 일이 있더라도 페일세이프인터록기구에 의해 안테나 전원계(120)에의 전력투입을 할 수 없도록 하고 있다.
본 실시예에서는 리액터의 상부에 설치되어 전력이 공급되는 플라즈마발생장치인 안테나 그 자체를 개폐 가능하게 하고 있으므로, 예를 들면 공지예 2에 나타내는 바와 같이 단지 코일을 상하 이동시키는 것만이 아니라, 안테나(110)와 안테나 전원계(120)가 용이하게 결합과 분리가 가능한 구조로 함으로써, 비로소 양호한 메인티넌스성을 달성하는 것이 가능하게 된다.
본 실시예에 있어서의 플라즈마 에칭장치의 구성 및 부품교환이나 메인티넌스작업의 방법은 상기와 같다. 상기한 바와 같이 완전 평평 개방구조로 함으로써 부품교환이나 메인티넌스의 작업성이 향상하고 있다. 이것은 메인티넌스시의 작업자의 자세나 작업상황을 모식적으로 나타낸 도 7, 도 8을 사용하여 설명함으로써 더욱 분명하게 이해된다.
도 7은 도 1에서 나타낸 실시예의 플라즈마 에칭장치에 있어서의 완전 평평 개방상태에서의 메인티넌스의 상황을 모식적으로 나타낸 것이다. 도 7에 있어서 전자파를 방사하는 안테나(110)는 대략 180도로 개폐 가능한 힌지(118)에 의해 측벽(102)에 설치되어 있다. 도 7은 안테나(110)를 대략 180도로 개방하여, 안테나의 안쪽을 상면을 향하여 개략 수평으로 한 완전 평평 개방상태에 있어서 안테나 (110)의 바깥 둘레링(116)과 그 안 둘레의 판(115)을 떼어 내려고 하고 있는 바이다.
본 실시예에 있어서는 바깥 둘레링(116)은 석영제 링, 플레이트(115)는 다수의 가스구멍이 뚫린 실리콘제 샤워플레이트로서, 어느 것이나 깨어지거나 파손되기 쉽고, 또한 고가의 부품이다. 그러나 이들이 설치되는 안테나(110)를 개략 수평으로 함으로써, 작업자(M)는 위쪽으로부터 편한 자세로 이들 부품의 설치나 핸들링을 행할 수 있다. 또 부품의 설치나사를 모두 푼 상태에서도 부품은 마찰에 의해 또는 걸어멈춤부분에 의해 개략 수평위치에, 즉 물리적으로 안정된 상태로 유지되어 있어 부품을 지지할 필요가 없다.
이 때문에 도 7에 나타나 있는 바와 같이 작업자(M)는 부품을 양손으로 다룰 수 있으므로 부품류를 놓쳐 떨어뜨리거나 할 염려가 없다. 또 부품설치시에 나사부 등에 무리한 힘이 가해지거나 하여 부품을 파손하는 일도 생기기 어렵다. 또 안테나(110)를 개방하는 방향을, 메인티넌스영역에 있는 작업자를 향하는 방향으로 하고 있기 때문에 안테나(110)는 작업자에게 엑세스하기 위한 위치에 유지되므로, 작업자는 안정된 자세로 작업을 행할 수 있다. 또한 부품교환을 한사람으로 행할수 있으므로, 공동작업자를 필요로 하지 않음은 물론이다.
비교를 위해, 본 실시예에 있어서 종래기술과 같이 개략 90도의 개폐각으로서 처리실을 개략 직립시킨 상태로 메인티넌스를 행하는 경우를 도 8에 나타낸다. 석영제의 바깥 둘레링(116)이나 실리콘제의 판(115)을 떼어 낼때에는 설치나사를 풀면 부품이 빠져 온다. 이 때문에 작업자(M)는 한쪽 손으로 부품을 누르면서 설치나사를 풀지 않으면 안되어 작업성이 좋다고는 할 수 없다. 그 뿐만이 아니라 부품을 미끄러져 떨어뜨릴 가능성 조차 있다. 또는 부품설치시에 나사구멍부에 무리한 힘이 가해져 부품을 파손하는 일도 생기기 쉽다. 비싸고 깨어지기 쉬운 석영·실리콘부품을 파손할 가능성이 작업자에게 주는 심리적 압박감도 있을 것이다. 또 안테나(110)의 내면이 작업자에게 마주 대하는 위치에 없기 때문에 작업자는 몸을 내밀어 작업하게 되어, 이 점에서도 작업자에게 주는 부담은 크다.
이와 같은 점을 비교하면, 도 7에 나타낸 바와 같은 완전 평평 개방구조가 메인티넌스작업성이 우수한 것이 분명하다. 이는 실제로 장치의 메인티넌스작업을 행하면 마찬가지로 실감하는 점이고, 이 구조가 작업자의 부담을 크게 경감하여 작업효율을 올림으로써 생산성의 향상에 기여하는 것은 용이하게 추측되는 것이다.
처리실의 일부를 완전 평평 개방구조로 하는 것은, 내부에 플라즈마처리실이 구성되는 진공용기(리액터)를 탑재한 플라즈마처리장치시스템에 있어서도 전체의 배치나 메인티넌스를 균형 좋게 행할 수 있다.
도 9는 완전 평평 개방구조의 진공용기를 플라즈마처리장치시스템에 탑재한 본 발명의 다른 실시예로서, 위쪽에서 본 평면도이다. 본 장치는 2개의 플라즈마처리실(E1, E2)을 구비하고 있고, 시료웨이퍼는 로더기구(151)로부터 로드록실 (152)을 통하여 버퍼실(153)로 반송되고, 시료반송기구(154)에 의해 플라즈마처리실(E1, E2)로 반송된다.
플라즈마처리실(E1)은 장치가 조립된 상태로서, 진공실(105)의 위에 자장형성수단(101) ·안테나 전원계(120)가 탑재되어 있다. 플라즈마처리실(E2)은 습식세정작업 중의 상태로서, 처리실(100) 내부가 대기개방되어 있고, 안테나(110)가 힌지(118)에 의해 완전 평평한 상태로 개방되어 있다. 자장형성수단(101), 안테나 전원계(120)는 작업에 지장이 없는 위치에 퇴피되어 있다. 안테나(110)는 메인티넌스영역(여기서는 장치 주위의 80 cm 정도의 폭의 영역을 메인티넌스영역으로 하고 있다.)에 있는 작업자(M)의 방향[베이스프레임(150)의 바깥쪽 방향)으로 개방되어 있어 시스템의 베이스필름(150)에 대하여 절반정도가 돌출된 형으로 되어 있으므로 작업자(M)는 메인티넌스작업을 용이하게 행할 수 있다. 또 안테나(110)가 메인티넌스영역으로 과도하게 돌출되어 청정룸내의 공간을 여분으로 점유하는 일도 없다. 청정룸은 흘러 내림 등에 의해 청정도가 유지되어 있어 고가의 공간이다. 이 때문에 장치는 가동상태에 있어서의 바닥 점유면적(완전 평평)을 작게 할 뿐만 아니라, 장치의 간격을 가능한 한 작게 하여 설치할 수 있는 것이 요구된다. 이 때문에 장치의 주위에는 메인티넌스나 통행을 위하여 필요한 최저한, 예를 들면 80cm 정도 폭의 공간 밖에 주어지지 않는 것이 양산공장의 실제이다. 이 때문에 본 실시예와 같이 메인티넌스시에도 리액터가 기껏해야 절반정도, 즉 최대로도 수 10cm 정도밖에 돌출하지 않는 것은 청정룸 공간의 효율이용에서 보아 양산장치로서바람직한 일이다. 또 공지예 3에서는 승강기구나 수평이동기구에 의해 웨이퍼 스테이지 전체를 이동시키거나, 또는 공지예 4에서는 승강기구와 회전기구에 의해 배기실을 회전시키거나 하고 있으나, 이와 같은 기구는 대규모가 되거나, 메인티넌스시에 이동기구가 장치의 주위로 튀어 나와 장치 전체의 소형화가 상실되거나 하게 된다. 이점, 본 실시예에서는 처리실을 인출기구에 의해 끌어 당겨 내거나, 크레인 등의 승강기구로 안테나를 매달아 올리거나 할 필요도 없다. 이와 같이 완전 평평 개방구조의 플라즈마처리실(리액터)을 탑재함으로써 전체 배치의 소형화와 메인티넌스성을 겸비한 균형좋은 플라즈마처리장치시스템을 실현할 수 있다.
그런데 도 1의 실시예의 플라즈마처리장치에 있어서는, 도시는 생략되어 있으나, 원판형상 도전체(111)의 온도를 제어하기 위한 열매체가 안테나(110)에 공급되고 있다. 여기서 안테나(110)를 180도 개방한 완전 평평 개방상태로 할때에 열매체의 공급로(예를 들면 호스)를 커넥터 등의 접속부분에서 탈착하도록 하면, 커넥터의 시일부로부터 냉매가 누설될 가능성이 있고, 또 여분의 작업시간이 걸린다. 또 안테나부분은 180도로 까지 반복하여 개폐되므로 열매체를 공급하는 호스의 굴곡이 크고, 또한 호스는 반복하여 구부러지게 되어 호스가 파손될 가능성이 있다. 따라서 안테나를 개폐하는 힌지(118) 내에 열매체의 도입로를 설치함으로써, 안테나부를 개폐할때에도 접속부를 탈착할 필요가 없어져 접속시일부나 호스파손에 의한 냉매의 누설에 대한 신뢰성의 향상과 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.
도 10은 이와 같은 힌지기구의 일 실시예를 나타내고 있다. 도 10은 도 1의 실시예의 플라즈마처리장치에 있어서, 열매체 유로를 내부에 설치한 개략 180도로개폐 가능한 힌지(118) 구조의 단면도로서, 힌지(118)를 180도로 개방한 상태에서 위쪽에서 본 것이다. 안테나(100)의 하우징(114)에는 지지부(162)가 설치되고, 샤프트(163)에 대하여 예를 들면 고정나사 등의 걸어멈춤부품(164)에 의해 고정된다. 샤프트(163)는 측벽(102)의 측면에 설치된 힌지설치부(161)에 대하여 회전 가능하게 설치되어 예를 들면 리테이닝링 등의 걸어멈춤부품(165)에 의해 축방향의 움직임이 구속됨으로써 서로의 위치관계가 결정된다.
열매체는 샤프트(163)의 축 주위로 회전 가능한 자재이음매(166A)로부터 샤프트내에 설치한 유로(167A)를 통하여 안테나 하우징(114) 내부의 유로(168A)내를 흘러 유로(168B, 167B)를 통하여 166B로부터 배출된다. 열매체의 통로는 O링 등의 시일부재(169)에 의해 열매체의 누설이 없도록 밀봉된다. 열매체로서는 예를 들면 플로리나트(상표명) 등의 냉매를 사용하여 온도는 30℃ 내지 80℃ 정도로 설정하는 것이 적합하다.
본 실시예에 의하면 안테나부를 개폐할 때에 열매체를 접속하는 커넥터를 탈착할 필요가 없어지므로, 커넥터의 시일부로부터의 냉매의 누설을 방지할 수 있어 작업의 신뢰성을 향상시킬 수 있음과 동시에, 작업시간의 단축을 도모할 수 있다.
또한 상기한 각 실시예는 어느 것이나 유자장 UHF대 전자파방사 방전방식의 플라즈마처리장치의 경우이었으나, 방사되는 전자파는 UHF대 이외에도 예를 들면 2.45 GHz의 마이크로파나, 또는 수 10MHZ 내지 300MHZ 정도까지의 VHF대이어도 좋다. 또 자장강도는 450MHZ에 대한 전자사이크로트론공명자장강도인 160가우스의 경우에 대하여 설명하였으나, 반드시 공명자장을 이용할 필요는 없고, 이것보다도강한 자장이나 또는 반대로 수 10가우스 이하의 약한 자장을 이용하여도 좋다. 또한 자장을 이용하지 않은 예를 들면 무자장 마이크로파방전이어도 좋다. 또는 상기 이외에도 예를 들면 자장을 이용한 마그네트론형의 플라즈마처리장치나 평행평판형의 용량결합방식 플라즈마처리장치, 또는 유도결합형의 플라즈마처리장치 등에 상기한 각 실시예를 적용할 수 있다.
도 11은 본 발명을 자장을 이용한 RIE장치(예를 들면 마그네트론 RIE장치) 에 적용한 실시예이다. 본 실시예에서는 진공용기로서의 처리실(100)은 측벽(102)과, 웨이퍼 등의 시료(W)를 얹어 놓는 하부 전극(130)과, 이에 대향하여 접지되는 상부 전극(200)을 구비하고, 또 진공용기 내에 소정의 가스를 도입하는 가스공급수단(117)과, 진공용기 내를 감압배기하는 진공배기계(106)와, 하부 전극에 전력을 공급하는 하부 전원(205)과, 진공용기 내에 자장을 발생시키는 자장발생수단(204)을 구비하고 있다. 자장발생수단(204)은 복수의 영구자석 또는 코일이 처리실 (100)의 바깥 둘레 또는 위쪽에 링형상으로 배치되고, 처리실 내부에 전극에 대하여 대략 평행한 자장을 형성한다. 자장은 구배를 주어 회전 가능하게 하고 있다. 그리고 하부 전원(205)으로부터 공급되는 전력으로 전극 사이에 발생하는 전계에 의해 처리가스를 플라즈마화하여 플라즈마(P)를 발생시켜 시료(W)를 처리한다. 자장을 이용한 RIE 장치에서는 자계발생수단(204)에 의해 전계와 대략 직교하는 방향으로 자장이 형성되므로, 전자와 플라즈마 중의 분자·원자의 충돌빈도가 자장이나 마그네트론의 효과에 의해 높아져 플라즈마밀도가 증가하여 높은 에칭특성을 얻을 수 있다. 하부 전원(205)의 주파수는 수 100KHZ 내지 수 10MHZ 정도의 저주파대로부터 고주파대가 적합하다.
상부 전극(200)은 어스에 접지된 전극판(201)에 다수의 가스구멍이 뚫린 판(202)이 설치되고, 바깥 둘레 링(203)에 의해 커버된다. 판(202)은 실리콘이나 카본이 적합하고, 또는 알루마이트 처리된 알루미늄을 이용하여도 좋다. 상부 전극 (200)은 힌지(118)에 의해 측벽(102)에 설치되어 있다. 그리고 화살표(A) 부분에 있어서 측벽(102)과 분리되어 위쪽으로 들어 올려 힌지(118)의 개략 수평인 지지축을 지지점으로 하여 회전시킴으로써 개략 180도(도면 중에 파선으로 나타내는 위치) 로까지 개방할 수 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써 판(202)이나 바깥 둘레 링(203)을 떼어 내거나 교환하거나 할 때에, 상부 전극(200)을 완전 평평 개방으로 한 상태에서 위쪽으로부터 작업할 수 있으므로 작업성이 좋고, 작업의 효율을 향상시킴과 동시에 신뢰성·안전성을 확보할 수 있다. 또 부품을 떨어뜨리거나 무리한 힘을 가하거나 하여 파손할 가능성도 작아진다. 또한 상부 전극(200) 전체를 들어 올려 떼어 내거나 할 필요가 없어 중량물의 들어 올림이라는 부담이 작업자에게 가해지지 않는다. 또한 본 실시예의 경우는 상부 전극(200)에 전원이 접속되어 있지 않으므로, 도 1의 실시예와 같이 전원을 단자부분에서 분리할 필요가 없어, 더욱 작업성이 향상하는 이점이 있다.
도 12는 본 발명을 평행평판형 플라즈마처리장치에 적용한 예이다. 본 실시예에서는 진공용기로서의 처리실(100)은 측벽(102)과, 웨이퍼 등의 시료(W)를 얹어 놓는 하부 전극(130)과, 이에 대향하는 상부 전극(210)으로 구성되고, 또한 진공용기 내에 소정의 가스를 도입하는 가스공급수단(117)과, 진공용기 내를 감압 배기하는 진공배기계(106)를 구비하고 있다. 그리고 상부 전원(221)으로부터 상부 전극 (210)에 공급하는 전력에 의해 전극 사이에 전계를 발생시켜 처리가스를 플라즈마화하여 플라즈마(P)를 발생시켜 시료(W)를 처리한다.
상부 전극(210)은, 전극판(211)이 절연체(212, 213)로 절연되어 하우징(214)에 유지된다. 또 전극판(211)의 플라즈마에 접하는 쪽의 면에는 판(215)이, 그 바깥 둘레에는 실드링(216)이 설치된다. 실드링(216)은 절연체(212, 213)를 플라즈마로부터 보호함과 동시에, 포커스링(132)으로 쌍을 이루어 플라즈마(P)를 처리실 (100)에 밀봉함으로써 플라즈마밀도를 향상시켜 높은 에칭특성을 얻는다. 판(215)에는 예를 들면 실리콘이나 카본을, 실드링(216)에는 예를 들면 석영이나 알루미나 등을 이용하는 것이 적합하다.
또 상부 전원(221)의 주파수는 개략 10MHZ의 고주파대로부터 100MHZ를 초과하는 VHF대가 적합하다. 이와 같은 고주파대 또는 VHF대에서는 표피효과나 접촉부에서의 파워손실의 관점으로부터 전극판(211)과 매칭회로·필터계(223) 및 필터 (225)를 가능한 한 짧은 거리로 접속하고, 또한 동판(銅版)이나 동파이프 등을 사용하여 확실하게 결합하는 것이 바람직하다. 따라서 본 실시예의 경우는 다이오드에 의한 스위칭회로를 사용한 소형·경량의 매칭회로·필터계(223)와 필터(225)를 일체화한 매칭박스(220)를 상부 전극(210)의 상부에 직접 탑재하여 접속단자(226)에 의해 상부 전원(221)과 접속하는 구성으로 하고 있다.
본 실시예에 있어서는, 상부 전극(210)이 힌지(118)에 의해 측벽(102)에 설치되어 있고, 화살표(A) 부분에 있어서 측벽(102)으로 분리되어 위쪽으로 들어 올려 힌지(118)의 개략 수평인 지지축을 지지점으로 하여 회전시켜 개방할 수 있도록 구성되어 있다. 그리고 상부 전극(210)에 탑재된 매칭회로·필터계(223)와 필터(225)를 소형·경량화함으로써 이들을 상부 전극(210)으로부터 떼어 내는 일 없이 상부 전극(210)을 165도 내지 180도의 개방각, 즉 수평면으로부터 15도 이내로까지 개방하는 것을 가능하게 하고 있다.
이와 같은 구성으로 함으로써 예를 들면 실리콘제의 판(215)이나 석영제의 절연체(216)를 교환할 때에 설치나사를 풀더라도 부품은 마찰이나 걸어멈춤부분에 의해 물리적으로 안정된 상태로 유지되므로, 부품에 무리한 힘이 가해지거나 떨어뜨리거나 하여 파손할 가능성이 작은 이점이 있다. 또 작업자는 위쪽으로부터 작업할 수 있으므로 작업성도 좋고, 상부 전극(210)을 위로 들어 올려 떼어 낼 필요도 없으므로, 작업자에게 부담이 가해지지 않는 이점이 있다.
또 본 실시예에서는 상부 전원(221)을 접속단자(226)에 의해 분리 가능한 구조로 하고 있으나, 고효율이고 소형·경량의 상부 전원(221)을 상부 전극(210)의 상부에 직접 탑재하여도 좋다. 이 경우 개방각을 약 150도 내지 180도, 즉 수평면으로부터 30도 이내로까지 개방하는 것이 충분히 가능하여 판(215)이나 절연체 (216)의 교환작업을 효율적으로 안전하게 행할 수 있다.
또 상부 전원(221)을 접속단자부분에서 분리할 필요가 없으므로, 더욱 작업성이 향상하는 이점이 있다.
또 상기한 각 실시예는 어느 것이나 처리대상이 반도체웨이퍼이고, 이에 대한 에칭처리의 경우이었으나, 본 발명은 이에 한정하지 않고, 예를 들면 처리대상이 액정기판인 경우에도 적용할 수 있고, 또 처리 자체도 에칭에 한정하지 않으며, 예를 들면 스패터링이나 CVD 처리에 대해서도 적용 가능하다.
본 발명에 의하면, 처리실을 구성하는 진공용기의 일부를 개폐 가능한 개폐 가능부분으로서 구성하고, 이 개폐 가능부분이 처리실측을 위쪽을 향하여 부품류가 수평에 가까운 상태에서 마찰에 의해 또는 걸어멈춤부분에 의해 물리적으로 안정된 상태로 유지된다. 그 때문에 처리실 상부가 메인티넌스작업용 영역으로 개방되므로, 작업자의 처리실에의 엑세스가 용이하게 되고, 메인티넌스작업을 위쪽으로부터 편한 자세로 행할 수 있다. 그 결과, 작업자에게 있어서는 메인티넌스시의 부품류의 핸들링이 용이하게 되어 작업성이 향상하므로, 메인티넌스성이나 사용상 편리성이 우수한 플라즈마처리장치를 실현할 수 있어 생산성의 향상에 기여하는 플라즈마처리장치를 제공할 수 있다.

Claims (8)

  1. 내부에 처리실이 형성된 진공용기와;
    상기 처리실 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마발생장치와;
    상기 처리실 내에서 처리되는 시료를 유지하는 전극을 가지는 플라즈마처리장치에 있어서,
    상기 진공용기의 상부벽을 개폐 가능부분으로 하고, 그 개폐 가능부분에 비금속 취성부재를 포함하는 상기 플라즈마발생장치를 구성하는 부품의 적어도 하나를 배치하고,
    상기 처리실의 위쪽의 면을 구성하는 상부벽의 적어도 일부를 개략 수평인 축의 주위로 회전시켜 상기 개폐 가능부분이 처리실 내부측을 위쪽을 향한 상태로 안정되게 유지 가능하게 하고,
    상기 개폐 가능부분의 처리실 내부측이 상기 개폐 가능부분의 개방시에 상기부품을 유지한 채, 수평면으로부터 30도 이내의 각도로 유지되도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐 가능부분을 메인티넌스작업용 영역방향으로 개방하도록 한 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 개폐 가능부분에 설치된 상기 부품에의 전력공급부를 가지고,
    상기 전력공급부는 상기 개폐 가능부분에 대하여 착탈 가능하게 접속되어 결합과 분리가 가능하게 한 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 개폐 가능부분에의 전력공급부를 상기 개폐 가능부분으로부터 분리하였을 때에, 상기 전력공급부의 핫측 단자가 어스접속되고, 또 전력공급부와 상기 개폐 가능부분과의 접속이 결합되었을 때에만 전력공급부로부터의 전력공급이 가능해지도록 구성한 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 개폐 가능부분에 상기 플라즈마발생장치의 안테나를 배치하고,
    상기 처리실의 주위에 자장형성수단을 배치하고,
    상기 안테나는 석영제의 바깥 둘레 링과 실리콘제 판을 가지는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  6. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마발생장치가 평행평판형 플라즈마처리장치이고,
    상기 개폐 가능부분에 상기 플라즈마발생장치의 상부 전극 및 가스공급수단을 설치한 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.
  7. 내부에 처리실이 형성된 진공용기와;
    상기 처리실내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마발생장치와;
    상기 처리실내에서 처리되는 시료를 유지하는 전극을 가지는 플라즈마처리장치의 메인티넌스방법에 있어서,
    상기 플라즈마처리장치는 상기 진공용기의 상부벽을 개폐 가능부분으로 하고, 상기 개폐 가능부분에 비금속 취성부재를 포함하는 상기 플라즈마발생장치를 구성하는 부품의 적어도 하나를 배치하고,
    상기 처리실의 위쪽의 면을 구성하는 상부벽의 적어도 일부를 개략 수평인 축의 주위로 회전시켜 상기 개폐 가능부분이 처리실 내부측을 위쪽을 향한 상태로 안정되게 유지 가능하게 하고,
    상기 개폐 가능부분의 처리실 내부측이 상기 개폐 가능부분의 개방시에 상기 부품을 유지한 채, 수평면으로부터 30도 이내의 각도로 유지되도록 구성되어 있고,
    상기 부품을 유지한 상기 개폐 가능부분을 상기 개폐 가능부분의 처리실내측이 위쪽을 향한 각도로 개방하여 상기 플라즈마처리장치의 메인티넌스작업을 행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치의 메인티넌스방법.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 개폐 가능부분을 메인티넌스작업용 영역방향으로 개방하여 상기 플라즈마처리장치의 메인티넌스작업을 행하는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치의 메인티넌스방법.
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