特許 6352012 プラズマ処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6352012

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】プラズマ処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/3065 20060101AFI20180625BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/302 101M

   H01L21/68 A

【請求項の数】8

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2014-53680(P2014-53680)

(22)【出願日】2014年3月17日

(65)【公開番号】特開2015-177108(P2015-177108A)

(43)【公開日】2015年10月5日

【審査請求日】2017年1月17日

(73)【特許権者】

【識別番号】501387839

【氏名又は名称】株式会社日立ハイテクノロジーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110000350

【氏名又は名称】ポレール特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】布村 暢英

【審査官】 小川 将之

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１６５９２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−２１８４７７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１６８６７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０３５４１５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空容器と、前記真空容器内で形成されたプラズマを用いて被処理基板を処理する処理室と、前記処理室に接続された搬送室と、前記処理室と前記搬送室とを接続する通路と、前記通路に配置された着脱可能なカバーとを有し、
前記カバーが２つ以上の分割構造となっており、分割カバーのひとつが前記通路の内壁の表面を覆い、他方のカバーが前記通路の内壁を覆うひとつのカバーの前記搬送室側の端部と前記通路の内壁との間の隙間を覆うものであって当該通路の内外を密封して閉塞する或いは開放するシール部となっている構造を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】

請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記通路の内壁を覆うカバーと前記搬送室側のシール部となっているカバーが重なりあう構造で前記通路の側壁を覆うことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項3】

請求項２に記載のプラズマ処理装置であって、
前記搬送室側のシール部となっているカバーが前記処理室の外側から着脱可能な構造を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項4】

請求項１に記載のプラズマ処理装置であって、
前記処理室と前記搬送室との間にはプロセスゲートバルブユニットが配置されており、前記プロセスゲートバルブユニットは、前記処理室側を開放し或いは閉塞して密封することで前記処理室との間を連通、遮断するプロセスゲートバルブを有し、
前記シール部となっている構造は、前記プロセスゲートバルブを含むことを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項5】

請求項４に記載のプラズマ処理装置であって、
前記搬送室は、前記プロセスゲートバルブユニット側を開放し或いは閉塞して密封することで前記プロセスゲートバルブユニットとの間を連通、遮断する大気ゲートバルブを有し、前記プロセスゲートバルブと前記大気ゲートバルブは、前記被処理基板を前記処理室へ搬入或いは前記処理室から搬出する際にはそれぞれ開放され、前記プラズマを用いて前記被処理基板を前記処理室で処理する際にはそれぞれ閉塞して密閉されるものであることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項6】

請求項５に記載のプラズマ処理装置であって、
メンテナンスで前記処理室を開放する際には、前記プロセスゲートバルブは開放され、前記大気ゲートバルブは閉塞され、前記通路の内壁を覆うカバー及び／又は前記搬送室側のシール部となっているカバーは交換されるものであることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項7】

プラズマを用いて被処理基板を処理する処理室と、前記被処理基板を前記処理室へ搬入或いは前記処理室から搬出する搬送ロボットを備えた真空搬送室と、前記処理室と前記真空搬送室とを接続するプロセスゲートバルブユニットとを備え、
前記真空搬送室は、前記プロセスゲートバルブユニット側を開放し或いは閉塞して密封する第１ゲートバルブを備え、
前記プロセスゲートバルブユニットは、前記処理室側を開放し或いは閉塞して密封する第２ゲートバルブを備え、
前記処理室は、前記プロセスゲートバルブユニットに通じる通路と、前記通路の内壁を覆って配置された交換可能な第１カバーと、前記第１カバーの前記搬送室側の端部と前記通路の内壁との間の隙間を覆って配置されると共に前記通路の前記プロセスゲートバルブユニット側開口部を取り囲むように配置され前記第２ゲートバルブとの間で当該通路の内外を密封して閉塞する或いは開放するシール部を構成する交換可能な第２カバーと、を有することを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項8】

プラズマを用いて被処理基板を処理する処理室と、前記被処理基板を前記処理室へ搬入或いは前記処理室から搬出する搬送ロボットを備えた真空搬送室とを備え、
前記真空搬送室は、前記処理室側を開放し或いは閉塞して密封するゲートバルブを備え、
前記処理室は、前記真空搬送室に通じる通路と、前記通路の内壁を覆って配置された交換可能な第１カバーと、前記第１カバーの前記搬送室側の端部と前記通路の内壁との間の隙間を覆って配置されると共に前記通路の前記真空搬送室側の開口部を取り囲むように配置され前記ゲートバルブとの間で当該通路の内外を密封して閉塞する或いは開放するシール部を構成する交換可能な第２カバーと、を有す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、プラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、被処理物である半導体ウエハを処理して半導体デバイスを製造するためのプラズマ処理装置では、真空容器内部に配置され所定の真空度まで減圧される処理室内部に処理用ガスを導入して半導体ウエハ表面に所望の形状を形成している。例えば、処理室内部に導入された反応性の高いガスを真空容器外部から電界を供給してプラズマ化し、プラズマ内のイオン等荷電粒子やラジカルといった反応性粒子との物理的、化学的反応によってウエハ表面に予め形成された薄膜を所望の形状となるように加工している。この処理の際に発生する反応生成物の粒子（デポ）が処理室内側壁等に付着する。そこで処理室内の清掃を簡素化する為、プラズマに晒される部品は、ほぼスワップ（交換可能な）構造となっている。また、処理室内と搬送室の間の通路部にもスワップのカバーが設置されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】国際公開第２００２／０２９８７７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の技術では、ウエハ処理をする際の反応生成物の付着した部品を取外し可能な構造としてスワップすることにより、メンテナンス時間の短縮を図っている。しかしながら、反応生成物の付着した通路部の部品をスワップした後にも関わらずウエハに異物が付着する場合の有ることが分かった。

【0005】

本発明の目的は、被処理基板に付着する異物数を低減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】

【0006】

上記目的を達成するための一実施形態として、真空容器と、前記真空容器内で形成されたプラズマを用いて被処理基板を処理する処理室と、前記処理室に接続された搬送室と、前記処理室と前記搬送室とを接続する通路と、前記通路に配置された着脱可能なカバーとを有し、
前記カバーが２つ以上の分割構造となっており、分割カバーのひとつが前記通路の内壁の表面を覆い、他方のカバーが前記通路の内壁を覆うひとつのカバーの前記搬送室側の端部と前記通路の内壁との間の隙間を覆うものであって当該通路の内外を密封して閉塞する或いは開放するシール部となっている構造を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。

【0007】

また、プラズマを用いて被処理基板を処理する処理室と、前記被処理基板を前記処理室へ搬入或いは前記処理室から搬出する搬送ロボットを備えた真空搬送室と、前記処理室と前記真空搬送室とを接続するプロセスゲートバルブユニットとを備え、
前記真空搬送室は、前記プロセスゲートバルブユニット側を開放し或いは閉塞して密封する第１ゲートバルブを備え、
前記プロセスゲートバルブユニットは、前記処理室側を開放し或いは閉塞して密封する第２ゲートバルブを備え、
前記処理室は、前記プロセスゲートバルブユニットに通じる通路と、前記通路の内壁を覆って配置された交換可能な第１カバーと、前記第１カバーの前記搬送室側の端部と前記通路の内壁との間の隙間を覆って配置されると共に前記通路の前記プロセスゲートバルブユニット側開口部を取り囲むように配置され前記第２ゲートバルブとの間で当該通路の内外を密封して閉塞する或いは開放するシール部を構成する交換可能な第２カバーと、を有することを特徴とするプラズマ処理装置とする。

【0008】

また、プラズマを用いて被処理基板を処理する処理室と、前記被処理基板を前記処理室へ搬入或いは前記処理室から搬出する搬送ロボットを備えた真空搬送室とを備え、
前記真空搬送室は、前記処理室側を開放し或いは閉塞して密封するゲートバルブを備え、
前記処理室は、前記真空搬送室に通じる通路と、前記通路の内壁を覆って配置された交換可能な第１カバーと、前記第１カバーの前記搬送室側の端部と前記通路の内壁との間の隙間を覆って配置されると共に前記通路の前記真空搬送室側の開口部を取り囲むように配置され前記ゲートバルブとの間で当該通路の内外を密封して閉塞する或いは開放するシール部を構成する交換可能な第２カバーと、を有することを特徴とするプラズマ処理装置とする。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、異物発生源となっていた通路側壁への反応生成物の付着が抑制され、被処理基板に付着する異物数を低減可能なプラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成概略上面図（一部透視図）である。

【図2】図１に示すプラズマ処理装置における真空搬送室と処理ユニットの概略断面図である。

【図3】図２に示す真空搬送室と処理ユニットとを接続するプロセスゲートバルブ部の拡大断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

発明者等は、反応生成物の付着した通路部の部品（カバー）をスワップした後にも関わらずウエハに異物が付着する原因について検討した。その結果、処理室と搬送室の間の通路部のカバーは処理室と搬送室とを仕切るゲートバルブの弁体に当たらない構造である必要がある為、カバーと弁体の隙間から反応生成物が入り込み、通路の側壁に付着してしまうことが判明した。また、通路部は処理室内に比べて見えにくく、反応生成物が壁に付着した際に、取り除くのが困難である。そこで、発明者等は、カバーと弁体との隙間から反応生成物が入り込み難い構造や入り込んだ場合であってもそれを容易に取り除ける構造について検討し、処理室と搬送室を仕切るゲートバルブの弁体でシールする箇所を分割してスワップ可能な構造とした。また、通路カバーと重ね合う構造とした。これにより、通路の側壁に反応生成物が付着するのを抑制すること、また反応生成物を容易に取り除くことができる。これにより、異物発生源を低減し、被処理物への異物付着を抑制することができる。
以下、本発明の実施例を図を用いて説明する。

【0012】

〔実施例〕
図１は本発明の実施例に係るプラズマ処理装置全体の構成の一例を示す上面図である。本プラズマ処置装置は、大気ブロック１０１と処理ブロック１０２に別れている。大気ブロック１０１は大気圧下でウエハ等の試料を搬送、収納位置決め等をする部分であり、処理ブロック１０２は大気圧から減圧された圧力下で試料を搬送し、処理等を行ない、試料を載置した状態で圧力を上下させる部分である。

【0013】

大気ブロック１０１は内部に搬送ロボットを備えた大気搬送室（筐体）１０７を有し、この筐体１０７に取付けられ、処理用又はクリーニング用の試料が収納されているカセット１０８を備えている。

【0014】

処理ブロック１０２は減圧して試料を処理する処理ユニット１０３及び１０４、（エッチング室及びアッシング室）と、これらの処理ユニットに試料を減圧下で搬送する真空搬送室１０５（バッファ室）及びこの真空搬送室１０５と大気ブロック１０１を接続するロードロック室１０６を備えている。処理ユニット１０３の一つをメンテナンスする際に、他の箇所は稼働可能な様にするために、処理ユニット１０３と真空搬送室１０５の間にプロセスゲートバルブユニット１０９を設置している装置もある。この処理ブロック１０２は減圧されて高い真空度の圧力に維持可能なユニットである。

【0015】

ロードロック室１０６は大気搬送室１０７と処理ブロック１０２との間で試料の取出しや受け渡しのための開閉機構であるとともに、いずれも内部の圧力を大気圧と真空搬送室１０５内の減圧された所定の真空度の圧力との間で変動可能な可変圧インターフェイスとして機能する。

【0016】

図２に本実施例に係るプラズマ処理装置における真空搬送室１０５と処理ユニット１０３の構成の略図を示す。

【0017】

本プラズマ処理装置は、処理ユニット１０３と真空搬送室１０５との間に設けられたプロセスゲートバルブユニット１０９と真空搬送室１０５との間を開放し或いは閉塞して密封することでプロセスゲートバルブユニット１０９と真空搬送室１０５とを連通、遮断する大気ゲートバルブ２０１と、真空処理ユニット１０３とプロセスゲートバルブユニット１０９との間を開放し或いは閉塞して密閉することで真空処理ユニット１０３とプロセスゲートバルブユニット１０９とを連通、遮断するプロセスゲートバルブ２０２とを備えている。大気ゲートバルブ２０１は、真空搬送室１０５の内側の側壁上に配置されて駆動手段２０３によって、上下水平方向に移動可能に構成されており、内側側壁上でプロセスゲートバルブユニット１０９を密閉するよう閉塞し、或いは開放する。プロセスゲートバルブ２０２は、プロセスゲートバルブユニット１０９内に配置され、その下方の駆動手段２０４によって、上下水平方向に移動可能に構成されており、プロセスゲートバルブユニット１０９の側壁上に配置されて内側側壁上でゲートを密閉するように閉塞し、或いは開放する。なお、図２において、大気ゲートバルブ２０１及びプロセスゲートバルブ２０２は共に閉塞した状態を示す。

【0018】

プロセスゲートバルブユニット１０９は、ウエハを搬送する真空搬送室１０５内のウエハ搬送ロボット２０５のロボットアームがウエハを搬送した状態で、ウエハ及びロボットアームと接触しない位置と形状で配置されている。

【0019】

上記の構成において、各ゲートバルブはウエハ搬送の際に支障が生じないように開放される。また、ウエハを処理する際には処理室内に設けられたゲートを閉じるプロセスゲートバルブ２０２と大気ゲートバルブ２０１とは閉塞されて密封され、これらの内外の空間の間を遮断する。また、処理ユニット１０３内のメンテナンス等で処理ユニット１０３を開放する場合には、大気ゲートバルブ２０１は閉塞された状態で、プロセスゲートバルブ２０２は解放され処理ユニット１０３とプロセスゲートバルブユニット１０９の空間を連通する。

【0020】

図３に、図２に示したプロセスゲートバルブユニット１０９と処理ユニット１０３のゲート部の拡大図を示す。なお、図中の黒丸（●）は真空シール（Ｏ−リング等）を示す。
処理ユニット１０３内部には処理ユニット１０３側壁に反応生成物が付着しないようにインナーカバー３０１が設置されており、処理ユニット１０３とプロセスゲートバルブユニット１０９の間のゲート部には側壁に反応生成物が付着しないように通路カバー３０２を設置している。従来の通路カバーではプロセスゲートバルブ２０２と干渉しないような構造にする為、プロセスゲートバルブ２０２と通路カバー３０２の間には隙間が生じる。その為、前記隙間より反応生成物が入り込んでしまい、プロセスゲートバルブユニット１０９の側壁に付着してしまう。そこでプロセスゲートバルブ２０２でシールするプロセスゲートバルブユニット１０９の側壁の部分を分割して取外し可能な構造へ変更する。

【0021】

プロセスゲートバルブユニット１０９から分割したスリーブ３０３が通路カバー３０２の外側と重なりあう構造とし、通路カバー３０２とスリーブ３０３の隙間から入り込む反応生成物がプロセスゲートバルブユニット１０９ゲート部の側壁まで届かなくする。スリーブ３０３は、通路のプロセスゲートバルブユニット側開口部を取り囲むように配置されている。なお、スリーブ３０３は通路カバー３０２よりも反応生成物が付着し難いため、通路カバー３０２よりも交換頻度を少なくすることができる。また、スリーブ３０３は通路カバー３０２を交換する際、同時に交換することが作業効率上望ましいが、別々のタイミングで交換することもできる。

【0022】

プロセスゲートバルブユニット１０９が無い装置においては大気ゲートバルブ２０１でシールする真空搬送室１０５の側壁部分にスリーブ３０３を設置する構造とする。
また、スリーブ３０３はプロセスゲートバルブ２０２と同様に、プロセスゲートバルブユニット１０９の上部蓋３０４を取り外すことにより容易に着脱可能である。

【0023】

反応生成物の付着した通路部の部品を交換する際に、プロセスゲートバルブユニットのスリーブも併せて交換した結果、プロセス処理の際の被処理物への異物付着を大幅に低減することができた。
以上、本実施例によれば、被処理基板に付着する異物数を低減可能なプラズマ処理装置を提供することができる。

【0024】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある構成の一部を他の構成に置き換えることも可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。

【符号の説明】

【0025】

１０１・・・大気ブロック、１０２・・・処理ブロック、１０３、１０４・・・処理ユニット、１０５・・・真空搬送室、１０６・・・ロードロック室、１０７・・・大気搬送室、１０８・・・カセット、１０９・・・プロセスゲートバルブユニット、２０１・・・大気ゲートバルブ（第１ゲートバルブ）、２０２・・・プロセスゲートバルブ（第２ケートバルブ）、２０３・・・大気ゲートバルブ駆動部、２０４・・・プロセスゲートバルブ駆動部、２０５・・・ウエハ搬送ロボット、３０１・・・インナーカバー、３０２・・・通路カバー（分割カバーの一方、第１カバー）、３０３・・・スリーブ（分割カバーの他方、第２カバー）、３０４・・・蓋。

【図1】

【図2】

【図3】