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プラズマ処理装置 新技術説明会

国内特許コード P09A014679
掲載日 2009年9月25日
出願番号 特願2006-352925
公開番号 特開2008-166418
登録番号 特許第5174346号
出願日 平成18年12月27日(2006.12.27)
公開日 平成20年7月17日(2008.7.17)
登録日 平成25年1月11日(2013.1.11)
発明者
  • 松本 和憲
  • 竹林 雄二
出願人
  • 富山県
発明の名称 プラズマ処理装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】間隔の狭いウエハ間隙に対しても一様なプラズマを生成して複数枚のウエハを一括して大量かつ均一に処理できるバッチ式プラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】12枚の電極1を12インチウエハ2の周囲から6mm離れた位置に円周状に30°づつずらして配置し、電極1の一端に取り付けた給電端子3を介して各電極1を位相が1/12周期ずつずれた12相交流電位を印加する対称多相交流電源に接続する。電極1は裏面をガラスで絶縁した幅75mm×長さ160mm×厚さ1mmのアルミ板で形成し、両端を図示しない支持部材を介して一対のアルミ側板5に固定する。ウエハ2はリングボート装着して13.5mm間隔で12枚取り付け、ウエハ支え6に支持して12枚の電極1に囲まれた円周内に固定する。
【選択図】図2
従来技術、競合技術の概要


枚葉式プラズマ処理装置は、図10に示すように、チャンバ内に一対の平行平板電極1(上部および下部電極)を配置して電極1間にウエハ2を挿入し、処理ガスをチャンバ内に導入する。そして、電極1の一方に高周波電位を印加して電極1間に高周波電界を形成し、この高周波電界により処理ガスのプラズマPを形成し、このプラズマPをウエハ2表面に作用させて所望の処理を施す。



しかし枚葉式は、ウエハ2を一枚ずつ処理するため、スループットが低下するという問題がある。例えば枚葉式プラズマ処理装置における正味の処理時間を10分、搬送系の動作時間を2分とした場合、1時間に処理できるウエハ2の枚数は5枚に過ぎない。
そこで通常の枚葉式プラズマ処理装置におけるやり方で、複数枚のウエハ2を同時に処理しようとしても、図11に示すように、重なり合うウエハ2がプラズマPを遮り、複数枚を同じようには処理できない。



この点、複数枚のウエハを一枚ごとに処理する枚葉式に比べ、複数枚のウエハを1バッチとして一括処理できるバッチ式プラズマ処理装置は、処理時間を短縮できる利点がある。
このバッチ式プラズマ処理装置のうち従来例のひとつは、図12に示すように、石英容器7の外周に2枚の円弧状分割電極1を配置してウエハ2周辺を囲み、電極1の一方に高周波電位を印加して電極1間に高周波電界を形成し、この高周波電界によりプラズマPを発生し、プラズマを周辺からウエハ2間へ拡散させる。
別の従来例では、図13に示すように、石英容器7の外周にコイル状電極1を巻いてウエハ2周辺を囲み、コイル状電極1に高周波電流を流して電極1間に誘導高周波電界を形成し、この誘導高周波電界によりプラズマPを発生し、プラズマPを周辺からウエハ2間へ拡散させる。
何れの電極形態でも、ウエハ間隔が狭くなるとウエハ中心部までプラズマが拡散しない。例えば、図14に示すように、縦軸に示すウエハ間のプラズマ密度の分布は、横軸に示すウエハ間隔が狭くなるにつれてプラズマがウエハ中心部まで拡散しづらくなり、ウエハ間隙に一様なプラズマを生成するのが難しくなる。その結果、ウエハ表面にわたって一様な所望の処理を施すことが困難になる。
ウエハ間隔を広くすればプラズマ密度が拡散されてある程度均一化されるが、そうするとウエハの処理枚数が大幅に減少し、処理効率が低下する。



また、図15に示すように、円弧状分割電極1間に形成される高周波電界分布は電極1の間距離が狭くなった所で強く、離れた所で弱くなる。
また、図16に示すように、コイル状電極1内に形成される高周波電界分布は電極1の周辺に集中する。
そのため電極1により形成される電界は本質的に石英容器7内で一様でなくなり、放電により生成されるプラズマは不均一になる。
プラズマが不均一になると、表面処理が不十分なウエハができたり、表面処理が過多なウエハができてしまう。

産業上の利用分野


半導体集積回路の製造分野では、CVD、エッチング、アッシング、スパッタリングなどの工程で、処理ガスのイオン化や化学反応促進のためプラズマが利用されている。半導体の処理基板すなわちウエハをプラズマで処理する装置には、ウエハを1枚ずつ処理する枚葉方式と複数枚を一括して処理するバッチ式がある。
本発明は、そのうちのバッチ式のプラズマ処理装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数枚のウエハを所定の間隔で保持するボートと、
このボートの周辺を円周状に囲むn枚の電極と、
この電極へ位相が1/n周期ずつずれた20kHz程度の低周波のn相交流電位を印加する対称多相交流電源と、
を備えてなることを特徴とするプラズマ処理装置。

【請求項2】
前記ウエハ面が電極面に対して直角に配置されることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。

【請求項3】
前記電極の枚数nと対称多相交流電源の相数nが12であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2006352925thum.jpg
出願権利状態 登録
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