ドライエッチング装置
【課題】保護部材の交換を容易とすることで、ランニングコストを低減することができるとともに、メンテナンスを容易とすることができるドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】ドライエッチング装置１０は、被処理材１２が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間１４を形成する筒状の容器本体１７と、処理空間と外部とを連通する、上部開口２６ａ及び下部開口２６ｂを有する中空部２６が設けられた容器上端部２０と、を有する処理容器１６を備える。上部開口は隔壁２２により塞がれる。中空部に、隔壁を保護するように板状の保護部材２４が収容されている。保護部材の周縁部の下面と当接する板状の当接部材４０が容器上端部に取り付けられている。容器上端部は、容器本体に取り付けたときの第１位置と、容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動機構により移動される。
【解決手段】ドライエッチング装置１０は、被処理材１２が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間１４を形成する筒状の容器本体１７と、処理空間と外部とを連通する、上部開口２６ａ及び下部開口２６ｂを有する中空部２６が設けられた容器上端部２０と、を有する処理容器１６を備える。上部開口は隔壁２２により塞がれる。中空部に、隔壁を保護するように板状の保護部材２４が収容されている。保護部材の周縁部の下面と当接する板状の当接部材４０が容器上端部に取り付けられている。容器上端部は、容器本体に取り付けたときの第１位置と、容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動機構により移動される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材をエッチングするドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ等の被処理材の表面をエッチングするための装置の１つに、プラズマを利用するドライエッチング装置がある。そのようなドライエッチング装置は、プラズマにより被処理材の表面をエッチングする処理空間を形成する処理容器を備えている。処理容器には開口が設けられており、その開口は、誘電体を含む隔壁で塞がれる。また、上記ドライエッチング装置は、高周波電源と接続された、高周波磁場を生成するコイルを隔壁の外に備える。処理空間には、例えばフッ素系のプロセスガスが導入される。高周波電源からコイルに電力が供給されると、コイルで発生した高周波磁場に捕捉された電子が、隔壁を通じて処理空間のプロセスガスに作用し、これによって、処理空間にプラズマが発生する。
【０００３】
このようなドライエッチング装置では、プラズマによって隔壁が次第に削られてしまう。隔壁が削られて薄くなると、やがて真空圧等の負荷に耐えられずに隔壁は損壊してしまう。そこで、隔壁が損壊する前に定期的に新しい隔壁に交換することも考えられる。
【０００４】
隔壁の材料としては、ある程度の厚みのある石英の板材等が使用される。そのような材料は比較的高価であるために、隔壁の交換が頻繁であると、ドライエッチング装置のランニングコストが上昇する。このため、従来、隔壁を保護するようにプラズマを遮蔽する保護部材を、隔壁に対して処理容器の内側に配置している。そして、隔壁の代わりに保護部材を交換することで、ドライエッチング装置のランニングコストを抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
保護部材は隔壁に対して処理容器の内部側に配置されるものである。このため、それを交換するときには、先に隔壁を処理容器から取り外し、その後で保護部材を処理容器から取り外す必要性がある。ところが、隔壁の外側には、さらにプラズマを生成するためのコイルやコイルを覆うためのカバーが配置されることが多い。よって、保護部材を交換するためには、先に、コイルやカバーを取り外すことが必要となる。
【０００７】
ところが、コイルは、高周波電源と接続される部材である。また、コイルが剛体のコアを有していないような場合には、比較的に変形しやすい。このため、コイルを処理容器から取り外すときには、配線の損傷や、コイルの変形を生じさせないように細心の注意をはらう必要性が生じる。
【０００８】
以上のような理由で、隔壁をプラズマから保護する保護部材を隔壁自体の代わりに定期的に交換する構成では、従来、保護部材の交換が非常に手間の掛かる作業になっている。その結果、保護部材の交換作業が長時間に及ぶ場合がある。そのような場合には、ドライエッチング装置の運転を長時間停止する必要性が生じるために生産性の低下を招くこともある。
【０００９】
本発明は、保護部材の交換を容易とすることで、ランニングコストを低減することができるとともに、メンテナンスを容易とすることができるドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成する容器本体と、前記処理空間と外部とを連通する、上部開口及び下部開口を有する中空部が設けられた容器上端部と、を有する処理容器、
前記上部開口を塞ぐ隔壁、
前記隔壁を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、
前記中空部に、前記隔壁を保護するように収容された板状の保護部材、
前記保護部材の周縁部の下面と当接して、前記保護部材を前記中空部内に支持するように前記容器上端部に着脱自在に取り付けられた板状の当接部材、並びに
前記容器上端部を、前記容器本体に取り付けたときの第１位置と、前記容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動させる移動機構、
を備える、ドライエッチング装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、移動機構により容器上端部を第１位置から第２位置に移動させた後、当接部材を容器上端部から取り外すだけで、保護部材を交換することができる。このとき、隔壁を支持部から取り外す必要性が生じないので、保護部材の交換に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。よって、ドライエッチング装置のメンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
さらに、本発明の好ましい形態によれば、容器上端部を容器本体に取り付けた状態で、当接部材を容器上端部に締結する締結部材の操作部分が、容器本体の上端面により覆われる。このため、締結部材の操作部分（例えばネジの頭）が処理空間に露出してしまうことが避けられる。その結果、プラズマの作用により締結部材の操作部分から生じる異物が処理空間に混入するのを防止することが可能となる。よって、良好なエッチング処理の実現が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置を正面から見たときの一部断面図である。
【図２】処理容器の開口の周囲の部分の上面図である。
【図３】隔壁及び保護部材を処理容器の開口に取り付けたときの図２のIII-III線による矢視断面図である。
【図４】処理容器の上端部を隔壁及び保護部材とともに回動させたときの図１と同様の一部断面図である。
【図５】図４の状態で、処理容器の上端部を図２とは反対側から見た、上端部の下面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るドライエッチング装置を正面から見たときの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のドライエッチング装置は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成する容器本体と、処理空間と外部とを連通する、上部開口及び下部開口を有する中空部が設けられた容器上端部と、を有する処理容器を備える。中空部の上部開口は、隔壁により塞がれる。
【００１５】
処理空間には、高周波磁場生成部により生成された高周波磁場が隔壁を介して導入される。その高周波磁場により、プロセスガスがプラズマ化される。上記の中空部には、隔壁を例えばプラズマから保護するように板状の保護部材が収容される。容器上端部には、保護部材を中空部内に支持するように、保護部材の周縁部の下面と当接する板状の当接部材が着脱自在に取り付けられる。ドライエッチング装置は、さらに、容器上端部を、容器本体に取り付けたときの第１位置と、容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動させる移動機構を備える。
【００１６】
以上の構成では、保護部材は、容器上端部の中空部の内部に、隔壁と当接部材とで挟まれた状態で保持される。容器上端部が第２位置にある状態で、当接部材を容器上端部から取り外すと、保護部材を、中空部の下部開口から容易に取り出すことができるようになる。このため、保護部材の交換作業を短時間で済ませることができる。
【００１７】
さらに、保護部材を容器上端部から取り外すときに、隔壁を容器上端部から取り外す必要性が生じない。このため、隔壁本体と近接して対向配置されることが多いコイル等の高周波磁場生成部を取り外す必要性も生じない。その結果、保護部材の交換作業が極めて容易となり、その交換作業に要する時間を大幅に短縮することができる。よって、ドライエッチング装置のメンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。その結果、ドライエッチング装置を不稼働とする時間も短くなり、生産性を向上させることも容易となる。
【００１８】
本発明の好ましい形態においては、隔壁が第２位置にあるときに中空部の下部開口が上を向いている。
【００１９】
以上の構成によれば、容器上端部を第１位置から第２位置に移動させた後、保護部材を交換するために当接部材を容器上端部から取り外した状態で、中空部の下部開口が上を向いている。このため、中空部の下部開口に取り付けられた当接部材を取り外す作業が容易となる。さらに、中空部の下部開口が上を向いているので、保護部材が中空部の下部開口から抜け出して、落下するのを防止することができる。したがって、作業者の安全性の確保の点からも好ましい。
【００２０】
本発明の一形態においては、移動機構は、回転出力軸を有する電動機と、一端が容器上端部に接続され、他端が回転出力軸に接続されたアームと、を含む。このとき、隔壁は、移動機構により、第１位置と第２位置との間で、９０〜１８０°の所定角度だけ回転される。
【００２１】
隔壁が第１位置にあるときに中空部の下部開口は例えば真下を向いている（図１参照）。したがって、９０〜１８０°の所定角度だけ隔壁を回転することで、第２位置で中空部の下部開口を上に向けることが可能となる。このように、第１位置と第２位置との間で、隔壁を、上記のような比較的大きな角度回転させることで、保護部材を交換するときの十分な作業スペースを確保することが容易となる。
【００２２】
本発明の一形態においては、ドライエッチング装置は、さらに、当接部材を容器上端部に締結する締結部材（例えばネジ）を備えている。そして、容器本体は、容器上端部の下面と当接する上端面を有している。締結部材は、当接部材の容器上端部への締結およびその解除の際に操作される操作部分（例えばネジの頭部）を含む。そして、締結部材は、容器上端部が第２位置にあるときには当接部材の表面で操作部分が露出する一方、容器上端部が第１位置にあるときには、容器本体の上端面により操作部分が覆われる。
【００２３】
その結果、容器上端部が第２位置にあるときには当接部材の表面で操作部分が露出しているので、締結部材による部材の締結及びその解除の操作を容易に行うことができる。よって、保護部材の交換作業が非常に容易となる。一方、容器上端部が第１位置にあるときには締結部材の操作部分は容器本体の上端面により覆われる。これにより、プラズマが締結部材の操作部分（例えばネジの頭部）に作用することにより生じる異物が処理空間に混入するのを防止することができる。その結果、良好なエッチング処理の実現が容易となる。締結部材は、ネジに限らず、様々な機構のクリップ等とすることができる。
【００２４】
本発明の一形態においては、高周波磁場生成部が、電源と接続されるコイルを含み、コイルが、隔壁の保護部材と対向する側とは反対側の面と対向するように容器上端部に固定される。
【００２５】
上述したとおり、処理空間には処理容器の外部から、プロセスガスをプラズマ化するための高周波磁場が隔壁を介して導入される。よって、高周波磁場を、高周波電源等に接続されたコイルで生成する場合には、そのコイルは、隔壁の外側で隔壁と近接する位置に配される。このような構成においては特に、コイル等が配される側とは反対の側から保護部材を取り出すという構成を有する本発明は、保護部材の交換作業を簡単にするという効果をより顕著に発揮する。
【００２６】
ここで、本発明は、保護部材が、処理空間に向かってプロセスガスを放出する複数の貫通孔を有する場合にも、容器本体が処理空間に向かってプロセスガスを放出するガス放出部を有する場合にも、好適に適用することができる。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１に、本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を、前方から見た一部断面図により示す。図２に、開口が設けられた処理容器の上部を上面図により示す。図３に、図２のIII-III線による矢視断面図を拡大して示す。
【００２９】
図示例のドライエッチング装置１０は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材１２をエッチングするドライエッチング装置であり、被処理材１２をエッチングするための処理空間１４を形成する処理容器１６を備える。処理空間１４には、被処理材１２が配置されるとともに、高周波磁場によりプラズマ化されるプロセスガスが導入される。処理空間１４は、例えば中心軸が上下方向を向く円柱状または角柱状等の形状を有する。図示例の装置では、処理空間１４は、中心軸が上下方向を向く円柱状である。処理容器１６の内部には、被処理材１２が載置されるステージ１８が設けられる。エッチング時の処理空間１４は、真空圧で維持される。
【００３０】
通常の場合、ステージ１８に載置された被処理材１２は、処理空間１４の中心または重心付近に位置付けられる。また、プロセスガスは、例えばフッ素系のガスである。
【００３１】
処理容器１６は、上端部（以下、容器上端部という）２０が容器本体１７から取り外し可能に構成されている。容器本体１７は、処理空間１４を形成するための筒状部を含む。容器上端部２０は平板状部材であり、そのその中央部には処理容器１６の内部に電磁波を導入するための開口２０ａが容器上端部２０の厚さ方向に貫通している。この開口２０ａは、処理容器１６の内部に高周波磁場を導入する機能を有している。この開口２０ａによって形成される空間は、後述する保護部材２４を保持するための中空部２６となっている。また、容器本体１７は、処理容器１６の側部（筒状部）１６ｂ、底部１６ｃ及び回動機構載置部１６ｈを含む。
【００３２】
処理容器１６の側部１６ｂの適宜位置には、処理容器１６に被処理材１２を出し入れするための出し入れ口が設けられている。出し入れ口は図示を省略している。処理容器１６の底部１６ｃには、図示しない排気ポンプと接続されたガス排気口１６ｄが設けられる。処理容器１６の内部の空気及びプロセスガスは、上記排気ポンプによりガス排気口１６ｄから外部に排出される。
【００３３】
プロセスガスは、図示しないプロセスガス供給部により外部からドライエッチング装置１０に導入される。プロセスガスの導入量は、例えば制御弁を使用して調整される。上記排気ポンプによるガスの排出量、及び上記プロセスガスの導入量は、作業者の入力を受け付け、また所定のソフトウェアプログラムを実行する図示しないコントローラにより制御される。
【００３４】
中空部２６は、容器上端部２０の上面側の上部開口２６ａ及び容器上端部２０の下面側の下部開口２６ｂを有している。上部開口２６ａは、石英等の誘電体を材料とする隔壁２２により塞がれる。そして、隔壁２２よりも処理容器１６の内部側である、中空部２６の内部には、プラズマを遮蔽して隔壁２２を保護する保護部材２４が収容される。隔壁２２及び保護部材２４はともに円形の板材であり、所定の隙間Ｄ（図３参照）を設けて同軸心に重ねて配置される。隔壁２２は保護部材２４よりも径が大きく、厚みも大きい。
【００３５】
隔壁２２は、容器上端部２０の上面における上部開口２６ａの周囲の部分（以下、開口端面２０ｂという）に載置されている。このとき、隔壁２２の周縁部の下面（以下、周縁部下面２２ａ）は、開口端面２０ｂと当接している。一方、保護部材２４は、中空部２６の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部の下面が、後で説明する当接部材４０と当接している。これにより、保護部材２４は、中空部２６の内部に保持されている。そして、保護部材２４と被処理材１２とは所定の距離だけ離間されている。
【００３６】
保護部材２４には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔３２が形成されている。それらの貫通孔３２の一端は処理空間１４に向かって開口しており、外部から供給されるプロセスガスは、それらの開口から処理空間１４に向かって放出される。複数の貫通孔３２の他端は、隔壁２２と保護部材２４との隙間Ｄに開口している。このように、隔壁２２と保護部材２４との隙間Ｄは、複数の貫通孔３２と連通されて、外部から供給されるプロセスガスを各貫通孔３２に分配するガス分配空間３４を形成している。貫通孔３２は、ガス分配空間３４の中心から放射状に等間隔で並べて設けたり、ガス分配空間３４の全面に一様な分布で設けたり、複数の同心円を描くように並べて設けたりすることができる。
【００３７】
容器上端部２０の上面には所定数のリテーナ３８が取り付け可能となっており、隔壁２２は、周縁部下面２２ａが開口端面２０ｂと当接した状態で、複数のリテーナ３８により容器上端部２０に固定される。
【００３８】
容器上端部２０の開口端面２０ｂには、中空部２６を囲うように、ガス分配空間３４と連通された溝４４が環状に形成されている。この溝４４が、外部から供給されるプロセスガスの圧力を均一化する機能する。溝４４は、中空部２６から少なくとも距離Ｌ（図２参照）だけ離間して設けられている。
【００３９】
溝４４は、容器上端部２０の内部に形成された導入路４５を介して外部のプロセスガス供給源（図示省略）に接続されており、この導入路４５を通じて溝４４にプロセスガスが導入される。図示例では、導入路４５は１つであるが、これに限られず、複数の導入路４５を通して溝４４にプロセスガスを導入することができる。また、図示例では、導入路４５は溝４４の底部に開口しているが、これに限られず、溝４４の側部に開口させることもできる。
【００４０】
さらに、開口端面２０ｂで溝４４の外側には、溝４４を囲うように窪みが環状に形成されている。その窪みにはＯリング３６Ａ（第１Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ａが隔壁２２の周縁部下面２２ａと当接することで、溝４４よりも外側で、周縁部下面２２ａと開口端面２０ｂとの隙間がシールされている。その結果、開口２０ａは、隔壁２２により密閉される。
【００４１】
中空部２６（開口２０ａ）の内径は、保護部材２４の外径よりも若干大きく、かつ、容器上端部２０の厚みは、保護部材２４の厚みよりも大きくされている。それにより、保護部材２４の全体を、中空部２６の内部に収容することが可能となる。
【００４２】
処理容器１６の側部１６ｂの上端面（以下、本体上端面という）１６ｆは、容器上端部２０の下面と密接するような平面に形成されている。本体上端面１６ｆにも、窪みが環状に形成されており、その窪みにＯリング３６Ｂ（第２Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ｂが容器上端部２０の下面と当接することで、容器上端部２０の下面と本体上端面１６ｆとの隙間がシールされている。
【００４３】
中空部２６の下部開口２６ｂには、環状で平板状の当接部材４０が取り付けられている。中空部２６の下部開口２６ｂの周囲には、当接部材４０の厚みと等しい段差が環状に設けられている。その段差が設けられた部分は、円柱状である中空部２６と同軸心であり、当接部材４０が過不足なく嵌り込むような、円環状の凹部を形成している。
【００４４】
当接部材４０は、容器上端部２０に所定数のネジ４２により留められている。当接部材４０の内周側の部分は、保護部材２４の周縁部の下面と全周に亘って当接するように、中空部２６の下部開口２６ｂの周縁から中央側に突き出している。一方、上述したとおり、中空部２６の上部開口２６ａは隔壁２２の下面により塞がれているので、保護部材２４は、中空部２６の内部で保持される。
【００４５】
当接部材４０の上面の保護部材２４と当接する部分には、窪みが環状に設けられており、その窪みにはＯリング３６Ｃ（第３Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ｃが保護部材２４の周縁部の下面と当接することで、保護部材２４と当接部材４０との隙間がシールされている。
【００４６】
さらに、処理容器１６は、容器本体１７の上端面にある開口１６ｇの近傍で容器本体１７の壁部の断面形状が、内径が開口１６ｇに向かって徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている。これにより、開口１６ｇの径は、当接部材４０の外径よりも小さくなっている。その結果、当接部材４０の下面は、外周側から所定幅の部分が本体上端面１６ｆと重なっている。そして、ネジ４２が当接部材４０を容器上端部２０に留める位置は、ネジ４２の頭部が本体上端面１６ｆと重なる位置に設定されている。その結果、容器本体１７に容器上端部２０が取り付けられた状態では、ネジ４２の頭部は、処理空間１４に露出しておらず、本体上端面１６ｆにより覆われた状態となっている。これにより、ネジ４２の頭部にプラズマが作用することで生じる異物が処理空間１４に混入するのを防止することができる。
【００４７】
以上のように、容器本体１７の開口１６ｇの周囲（開口端面）には、ネジ４２の頭部を覆う覆い部が形成されている。図示例では、その覆い部は処理容器１６の壁部と一体に形成されている。これに限らず、処理容器１６の壁部とは別体の部材で覆い部を形成してもよい。また、図示例では、開口１６ｇ近傍の壁部の断面形状をテーパ形状として覆い部を形成しているが、これに限られない。開口１６ｇの中央に向かって周囲から方形等の様々な断面形状の壁部や他部材を突出させることで覆い部を形成することもできる。さらに、本発明は、開口１６ｇまで内径が一様であるような容器本体１７を使用して、その開口の周囲の部分でネジ４２の頭部を覆う場合も包含する。その場合にも、開口の周囲の部分が覆い部を形成する。
【００４８】
次に、溝４４についてさらに説明する。溝４４は、プロセスガスを一時的に滞留させるものであり、これにより、溝４４の内部でプロセスガスの圧力が均一化される。溝４４とガス分配空間３４とは、上述したとおり、少なくとも距離Ｌだけ隔てられており、溝４４とガス分配空間３４との間の部分には、流路面積が互いに等しい所定数（図示例では４つ）の連絡路４６が等間隔で形成されている。これらの連絡路４６により、溝４４とガス分配空間３４とが連通されている。したがって、溝４４、ガス分配空間３４及び連絡路４６は、全て、隔壁２２の１つの面（下面）に接している。
【００４９】
このように、ガス分配空間３４に、その周囲の一様な分布の隙間である複数の連絡路４６を介して、プロセスガスを溝４４から供給することで、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの圧力を均一にすることができる。その結果、貫通孔３２からのプロセスガスの放出により、ガス分配空間３４の周縁部から中央部に向かって減少する内圧の傾斜を、ガス分配空間３４の中心から周縁部を臨むほぼ全ての方向で一様なものにすることができる。これにより、被処理材１２に到達するプラズマの密度を均一化することが容易となる。
【００５０】
より詳しく説明すると、上記内圧の傾斜により、プロセスガスから生成されるプラズマの密度は、保護部材２４の近傍では、処理空間１４の中央部で小さく、周縁部で大きくなる。しかしながら、保護部材２４と被処理材１２との間にはある程度の距離があるために、プラズマが被処理材１２に到達するまでに、後述のコイル４８の形状による効果で、プラズマが、処理空間１４の周縁部から中央部に回り込む。これにより、プラズマが被処理材１２に到達する時点では、プラズマの密度は、処理空間１４の周縁部から中央部まで均一化される。
【００５１】
これに対して、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの圧力に差異があると、保護部材２４の近傍における処理空間１４の周縁部のプラズマの密度にも差異が生じる。そのような密度分布の周方向における不均一さは、周方向の長さが径方向の長さの最大で６倍以上である（円周＝半径×２×πだからである）ことから、プラズマが被処理材１２に到達する時点までに解消されることなく維持されてしまうことが多い。そのような場合には、エッチング処理の程度が処理空間１４の周方向において不均一なものとなる。
【００５２】
図示例のドライエッチング装置１０では、ガス分配空間３４の周囲に配した環状の溝４４からガス分配空間３４にプロセスガスを導入する構成を採用したことで、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの内圧を均一にすることができる。これにより、被処理材１２に到達するプラズマの密度を処理空間１４の径方向及び周方向の両方で容易に均一化することができる。よって、被処理材１２の全ての部分でエッチング処理の程度を均一にすることができる。なお、図示例では、ガス分配空間３４の周囲に複数の連絡路４６を設けているが、これに限られず、ガス分配空間３４の周囲に全周に亘る隙間を均一に設けて、溝４４からガス分配空間３４にプロセスガスを導入することもできる。
【００５３】
さらに、容器上端部２０には、コイル４８が、コイル支持部５０により固定されている。コイル４８は、図示しない高周波電源と接続されており、プロセスガスをプラズマ化するための高周波磁場を生成するＩＣＰ（誘導結合プラズマ）生成ユニットを構成している。コイル４８により生成された高周波磁場は、中空部２６を通して処理容器１６の内部に形成される。さらに、隔壁２２、コイル４８、及びコイル支持部５０を全て覆うように、カバー５１が容器上端部２０の上面に取り付けられている。
【００５４】
コイル４８は、細長い帯状の金属板を螺旋状に形成したものであり、その軸心が隔壁２２及び保護部材２４の中心軸と一致するように、コイル支持部５０によって支持されている。コイル４８は、図示例のような一重の螺旋状とすることもできるし、フェルマーの螺旋のような二重の螺旋状とすることもできる。
【００５５】
ステージ１８には、内部電極５２が内蔵されており、この内部電極５２も図示しない高周波電源と接続されている。内部電極５２に高周波電力を投入することにより、処理空間１４にて発生したプラズマをステージ１８側へ引き付けるバイアスを付与することができる。なお、ステージ１８と内部電極５２とを別体とする必要性はなく、ステージ１８を内部電極と兼用することもできる。
【００５６】
さらに、容器上端部２０は、電動機２８ａを含む回動機構２８により回動されることで、容器本体１７から取り外される。回動機構２８は、電動機２８ａの出力回転軸２８ｂに取り付けられたアーム２８ｃが、容器上端部２０の一端部に連結されている。アーム２８ｃが、電動機２８ａの回転出力により回動されることで、容器上端部２０の処理容器１６に対する取り付け及び取り外しが行われる。
【００５７】
図４に、容器上端部２０が容器本体１７から取り外された状態を示す。図５に、図４の状態で容器上端部２０を下面側から見た様子を示す。容器上端部２０が容器本体１７に取り付けられているとき（図１の状態）の容器上端部２０の位置を第１位置とし、容器上端部２０が容器本体１７から取り外されたとき（図４の状態）の容器上端部２０の位置を第２位置とする。回動機構２８は、容器上端部２０を第１位置と第２位置との間で回動させる。第１位置と第２位置との間の回転角度は、中空部２６の下部開口２６ｂが上を向くように、例えば９０〜１８０°の所定角度とすることができる。
【００５８】
図１の状態では、容器上端部２０が第１位置にあり、中空部２６の下部開口２６ｂは真下を向いている。そして、ネジ４２の頭部は、本体上端面１６ｆにより覆われている。一方、図４の状態では、容器上端部２０が第２位置にあり、中空部２６の下部開口２６ｂは斜め上を向いている。そして、ネジ４２の頭部は、本体上端面１６ｆにより覆われることなく当接部材４０の表面に露出している。よって、ネジ４２を、ドライバ等を使用して容易に取り外すことができ、当接部材４０を容器上端部２０から容易に取り外すことができる。
【００５９】
当接部材４０を容器上端部２０から取り外すと、保護部材２４を中空部２６の下部開口２６ｂから取り出すことができるようになる。使用後の保護部材２４を下部開口２６ｂから取り出した後、未使用の保護部材２４を下部開口２６ｂから中空部２６の内部に挿入する。その後、当接部材４０をネジ４２により容器上端部２０に固定することで保護部材２４の交換が終了する。このとき、隔壁２２やコイル４８を容器上端部２０から取り外す必要性がないので、保護部材２４の交換を短時間で行うことができる。
【００６０】
また、中空部２６の下部開口２６ｂは斜め上を向いているので、保護部材２４が下部開口２６ｂから抜け落ちて落下するのを防止することができる。その結果、作業者の安全性を確保することもできる。なお、保護部材２４を中空部２６から取り出しやすいように、保護部材２４の外周部に、指等を差し入れることができる切欠を設けることができる。
【００６１】
以下、これまでに説明した構成のドライエッチング装置１０の動作を説明する。
【００６２】
作業者は、上記の被処理材出し入れ口を通してステージ１８に未処理の被処理材１２をセットする。その後、処理空間１４が適切な真空圧となるようにコントローラにより制御しながら、処理空間１４にプロセスガスを導入する。
【００６３】
高周波電源からコイル４８に高周波電力を投入するとともに、別の高周波電源からステージ１８の内部電極５２に高周波電力を投入する。コイル４８に電力が投入されると、コイル４８が高周波磁場を生成する。生成された高周波磁場は隔壁２２を伝播し、処理空間１４に高周波磁場が形成される。高周波磁場に補足された電子の作用によりプロセスガスがイオン化され、隔壁２２の近傍にトロイダル状又はドーナツ状のプラズマが発生する。ステージ１８の内部電極５２への高周波電力の投入により、プラズマが被処理材１２へ向けて引き付けられるように下方へ拡散する。隔壁２２から被処理材１２までは所定の距離だけ離間しているため、この拡散過程でプラズマの密度が均一化される。均一化したプラズマが被処理材１２に到達することによって、被処理材１２のエッチング処理が開始される。
【００６４】
被処理材１２のエッチング処理が終了すると、作業者は、被処理材出し入れ口を通して処理済みの被処理材１２を処理空間１４から取り出し、続けて、未処理の被処理材１２をステージ１８にセットする。セットされた被処理材１２にエッチング処理を行う。エッチング処理が終了すると、作業者は、処理済みの被処理材１２を取り出し、以降、同様に未処理の被処理材１２のセット、エッチング処理、及び処理済みの被処理材１２の取り出しを繰り返す。
【００６５】
このように被処理材１２のエッチング処理を繰り返す間に、保護部材２４は次第に削られる。保護部材２４が最低限厚さになると保護部材２４を交換する必要があるため、作業者は、保護部材２４の厚さを定期的に計測等することによって、保護部材２４の交換時期を判断する。保護部材２４が最低限厚さになるまで削られたかどうかは、保護部材２４のプラズマにより削られ易い部分の上面に最低限厚さと同じ深さの孔を設け、その孔の底が抜けたときに、最低限厚さまで保護部材２４が削られたと判断することができる。
【００６６】
以上のようにして、保護部材２４が最低限厚さになったと判断されると、容器上端部２０を容器本体１７から取り外した状態（図４の状態）とするように、回動機構２８により容器上端部２０を９０〜１８０°の所定角度（例えば１１０°）だけ回転させる。その状態で、作業者は、全てのネジ４２を取り外す。そして、当接部材４０を容器上端部２０から取り外した後、使用後の保護部材２４を中空部２６の下部開口２６ｂから取り出す。その後、未使用の保護部材２４（エッチングを開始する前の保護部材２４）を下部開口２６ｂから中空部２６の内部に挿入し、当接部材４０を容器上端部２０に取り付け、ネジ４２で当接部材４０を容器上端部２０に固定する。その後、回動機構２８により容器上端部２０を回動させて、容器上端部２０を容器本体１７に取り付ける。
【００６７】
以上のような保護部材２４の交換手順を採用することで、カバー５１、コイル４８及び隔壁２２等には何らの作業をすることなく、保護部材２４だけを交換することが可能となる。よって、保護部材２４の交換作業を短時間で終了させることができるとともに、コイル４８、その配線、並びに高価な隔壁２２等を損傷する危険性を生じさせずに保護部材２４を交換することができる。
【００６８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を説明する。図６に、本発明の実施の形態２に係るドライエッチング装置の概略構成を一部断面図により示す。図６のドライエッチング装置６０は、処理空間１４にプロセスガスを導入するプロセスガス導入部が、図１のドライエッチング装置１０とは異なっている。
【００６９】
ドライエッチング装置６０においては、導入路４５は、処理容器１６の側部１６ｂを貫通するように設けられている。導入路４５の先端が、処理空間１４に向かって開口しており、その開口から処理空間１４に向かってプロセスガスが放出される。ここで、保護部材５６は、貫通孔を有しておらず、容器上端部２０は、溝（４４）を有していない。複数の導入路４５を、処理容器１６の側部１６ｂを貫通するように設けることで、それらの先端の複数の開口から処理空間１４に向かってプロセスガスを放出することもできる。この場合にも、上述した特有の効果を発揮することができる。
【００７０】
上記の各実施形態では、隔壁及び保護部材はいずれも誘電体を材料とする平板であるとしたが、これに限定されない。隔壁及び保護部材は、例えば湾曲した形状であってもよい。これによって、種々の高周波磁場生成部に適した形状の隔壁及び保護部材を適用することができる。
【００７１】
また、実施形態ではコイル４８は一重または二重の螺旋構造であるとしたが、コイル４８に代えて、プラズマを利用するドライエッチング装置として通常使用されるコイル及びアンテナ等の任意のものが適用されてよい。またコイル４８以外の高周波磁場生成部が適用される場合であっても、本実施形態又は変形例に係る隔壁を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、プラズマを利用して、シリコン等を材料とする基板をエッチングするドライエッチング装置に適用することができる。本発明は、プロセスガスとしてフッ素系のガスを利用するものに好適であり、また、深掘り加工等のために高電力を利用するドライエッチング装置に好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１２・・・被処理材
１４・・・処理空間
１６・・・処理容器
１７・・・容器本体
２０・・・容器上端部
２２・・・隔壁
２４、５６・・・保護部材
２６・・・中空部
４８・・・コイル
５２・・・内部電極
３２・・・貫通孔
３４・・・ガス分配空間
４４・・・溝
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材をエッチングするドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シリコンウエハ等の被処理材の表面をエッチングするための装置の１つに、プラズマを利用するドライエッチング装置がある。そのようなドライエッチング装置は、プラズマにより被処理材の表面をエッチングする処理空間を形成する処理容器を備えている。処理容器には開口が設けられており、その開口は、誘電体を含む隔壁で塞がれる。また、上記ドライエッチング装置は、高周波電源と接続された、高周波磁場を生成するコイルを隔壁の外に備える。処理空間には、例えばフッ素系のプロセスガスが導入される。高周波電源からコイルに電力が供給されると、コイルで発生した高周波磁場に捕捉された電子が、隔壁を通じて処理空間のプロセスガスに作用し、これによって、処理空間にプラズマが発生する。
【０００３】
このようなドライエッチング装置では、プラズマによって隔壁が次第に削られてしまう。隔壁が削られて薄くなると、やがて真空圧等の負荷に耐えられずに隔壁は損壊してしまう。そこで、隔壁が損壊する前に定期的に新しい隔壁に交換することも考えられる。
【０００４】
隔壁の材料としては、ある程度の厚みのある石英の板材等が使用される。そのような材料は比較的高価であるために、隔壁の交換が頻繁であると、ドライエッチング装置のランニングコストが上昇する。このため、従来、隔壁を保護するようにプラズマを遮蔽する保護部材を、隔壁に対して処理容器の内側に配置している。そして、隔壁の代わりに保護部材を交換することで、ドライエッチング装置のランニングコストを抑えるようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２０９８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
保護部材は隔壁に対して処理容器の内部側に配置されるものである。このため、それを交換するときには、先に隔壁を処理容器から取り外し、その後で保護部材を処理容器から取り外す必要性がある。ところが、隔壁の外側には、さらにプラズマを生成するためのコイルやコイルを覆うためのカバーが配置されることが多い。よって、保護部材を交換するためには、先に、コイルやカバーを取り外すことが必要となる。
【０００７】
ところが、コイルは、高周波電源と接続される部材である。また、コイルが剛体のコアを有していないような場合には、比較的に変形しやすい。このため、コイルを処理容器から取り外すときには、配線の損傷や、コイルの変形を生じさせないように細心の注意をはらう必要性が生じる。
【０００８】
以上のような理由で、隔壁をプラズマから保護する保護部材を隔壁自体の代わりに定期的に交換する構成では、従来、保護部材の交換が非常に手間の掛かる作業になっている。その結果、保護部材の交換作業が長時間に及ぶ場合がある。そのような場合には、ドライエッチング装置の運転を長時間停止する必要性が生じるために生産性の低下を招くこともある。
【０００９】
本発明は、保護部材の交換を容易とすることで、ランニングコストを低減することができるとともに、メンテナンスを容易とすることができるドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一局面は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成する容器本体と、前記処理空間と外部とを連通する、上部開口及び下部開口を有する中空部が設けられた容器上端部と、を有する処理容器、
前記上部開口を塞ぐ隔壁、
前記隔壁を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、
前記中空部に、前記隔壁を保護するように収容された板状の保護部材、
前記保護部材の周縁部の下面と当接して、前記保護部材を前記中空部内に支持するように前記容器上端部に着脱自在に取り付けられた板状の当接部材、並びに
前記容器上端部を、前記容器本体に取り付けたときの第１位置と、前記容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動させる移動機構、
を備える、ドライエッチング装置に関する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、移動機構により容器上端部を第１位置から第２位置に移動させた後、当接部材を容器上端部から取り外すだけで、保護部材を交換することができる。このとき、隔壁を支持部から取り外す必要性が生じないので、保護部材の交換に要する時間を大幅に短縮することが可能となる。よって、ドライエッチング装置のメンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。
【００１２】
さらに、本発明の好ましい形態によれば、容器上端部を容器本体に取り付けた状態で、当接部材を容器上端部に締結する締結部材の操作部分が、容器本体の上端面により覆われる。このため、締結部材の操作部分（例えばネジの頭）が処理空間に露出してしまうことが避けられる。その結果、プラズマの作用により締結部材の操作部分から生じる異物が処理空間に混入するのを防止することが可能となる。よって、良好なエッチング処理の実現が容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置を正面から見たときの一部断面図である。
【図２】処理容器の開口の周囲の部分の上面図である。
【図３】隔壁及び保護部材を処理容器の開口に取り付けたときの図２のIII-III線による矢視断面図である。
【図４】処理容器の上端部を隔壁及び保護部材とともに回動させたときの図１と同様の一部断面図である。
【図５】図４の状態で、処理容器の上端部を図２とは反対側から見た、上端部の下面図である。
【図６】本発明の他の実施形態に係るドライエッチング装置を正面から見たときの一部断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明のドライエッチング装置は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成する容器本体と、処理空間と外部とを連通する、上部開口及び下部開口を有する中空部が設けられた容器上端部と、を有する処理容器を備える。中空部の上部開口は、隔壁により塞がれる。
【００１５】
処理空間には、高周波磁場生成部により生成された高周波磁場が隔壁を介して導入される。その高周波磁場により、プロセスガスがプラズマ化される。上記の中空部には、隔壁を例えばプラズマから保護するように板状の保護部材が収容される。容器上端部には、保護部材を中空部内に支持するように、保護部材の周縁部の下面と当接する板状の当接部材が着脱自在に取り付けられる。ドライエッチング装置は、さらに、容器上端部を、容器本体に取り付けたときの第１位置と、容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動させる移動機構を備える。
【００１６】
以上の構成では、保護部材は、容器上端部の中空部の内部に、隔壁と当接部材とで挟まれた状態で保持される。容器上端部が第２位置にある状態で、当接部材を容器上端部から取り外すと、保護部材を、中空部の下部開口から容易に取り出すことができるようになる。このため、保護部材の交換作業を短時間で済ませることができる。
【００１７】
さらに、保護部材を容器上端部から取り外すときに、隔壁を容器上端部から取り外す必要性が生じない。このため、隔壁本体と近接して対向配置されることが多いコイル等の高周波磁場生成部を取り外す必要性も生じない。その結果、保護部材の交換作業が極めて容易となり、その交換作業に要する時間を大幅に短縮することができる。よって、ドライエッチング装置のメンテナンスに要する時間を大幅に短縮することができる。その結果、ドライエッチング装置を不稼働とする時間も短くなり、生産性を向上させることも容易となる。
【００１８】
本発明の好ましい形態においては、隔壁が第２位置にあるときに中空部の下部開口が上を向いている。
【００１９】
以上の構成によれば、容器上端部を第１位置から第２位置に移動させた後、保護部材を交換するために当接部材を容器上端部から取り外した状態で、中空部の下部開口が上を向いている。このため、中空部の下部開口に取り付けられた当接部材を取り外す作業が容易となる。さらに、中空部の下部開口が上を向いているので、保護部材が中空部の下部開口から抜け出して、落下するのを防止することができる。したがって、作業者の安全性の確保の点からも好ましい。
【００２０】
本発明の一形態においては、移動機構は、回転出力軸を有する電動機と、一端が容器上端部に接続され、他端が回転出力軸に接続されたアームと、を含む。このとき、隔壁は、移動機構により、第１位置と第２位置との間で、９０〜１８０°の所定角度だけ回転される。
【００２１】
隔壁が第１位置にあるときに中空部の下部開口は例えば真下を向いている（図１参照）。したがって、９０〜１８０°の所定角度だけ隔壁を回転することで、第２位置で中空部の下部開口を上に向けることが可能となる。このように、第１位置と第２位置との間で、隔壁を、上記のような比較的大きな角度回転させることで、保護部材を交換するときの十分な作業スペースを確保することが容易となる。
【００２２】
本発明の一形態においては、ドライエッチング装置は、さらに、当接部材を容器上端部に締結する締結部材（例えばネジ）を備えている。そして、容器本体は、容器上端部の下面と当接する上端面を有している。締結部材は、当接部材の容器上端部への締結およびその解除の際に操作される操作部分（例えばネジの頭部）を含む。そして、締結部材は、容器上端部が第２位置にあるときには当接部材の表面で操作部分が露出する一方、容器上端部が第１位置にあるときには、容器本体の上端面により操作部分が覆われる。
【００２３】
その結果、容器上端部が第２位置にあるときには当接部材の表面で操作部分が露出しているので、締結部材による部材の締結及びその解除の操作を容易に行うことができる。よって、保護部材の交換作業が非常に容易となる。一方、容器上端部が第１位置にあるときには締結部材の操作部分は容器本体の上端面により覆われる。これにより、プラズマが締結部材の操作部分（例えばネジの頭部）に作用することにより生じる異物が処理空間に混入するのを防止することができる。その結果、良好なエッチング処理の実現が容易となる。締結部材は、ネジに限らず、様々な機構のクリップ等とすることができる。
【００２４】
本発明の一形態においては、高周波磁場生成部が、電源と接続されるコイルを含み、コイルが、隔壁の保護部材と対向する側とは反対側の面と対向するように容器上端部に固定される。
【００２５】
上述したとおり、処理空間には処理容器の外部から、プロセスガスをプラズマ化するための高周波磁場が隔壁を介して導入される。よって、高周波磁場を、高周波電源等に接続されたコイルで生成する場合には、そのコイルは、隔壁の外側で隔壁と近接する位置に配される。このような構成においては特に、コイル等が配される側とは反対の側から保護部材を取り出すという構成を有する本発明は、保護部材の交換作業を簡単にするという効果をより顕著に発揮する。
【００２６】
ここで、本発明は、保護部材が、処理空間に向かってプロセスガスを放出する複数の貫通孔を有する場合にも、容器本体が処理空間に向かってプロセスガスを放出するガス放出部を有する場合にも、好適に適用することができる。
【００２７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。
【００２８】
図１に、本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を、前方から見た一部断面図により示す。図２に、開口が設けられた処理容器の上部を上面図により示す。図３に、図２のIII-III線による矢視断面図を拡大して示す。
【００２９】
図示例のドライエッチング装置１０は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材１２をエッチングするドライエッチング装置であり、被処理材１２をエッチングするための処理空間１４を形成する処理容器１６を備える。処理空間１４には、被処理材１２が配置されるとともに、高周波磁場によりプラズマ化されるプロセスガスが導入される。処理空間１４は、例えば中心軸が上下方向を向く円柱状または角柱状等の形状を有する。図示例の装置では、処理空間１４は、中心軸が上下方向を向く円柱状である。処理容器１６の内部には、被処理材１２が載置されるステージ１８が設けられる。エッチング時の処理空間１４は、真空圧で維持される。
【００３０】
通常の場合、ステージ１８に載置された被処理材１２は、処理空間１４の中心または重心付近に位置付けられる。また、プロセスガスは、例えばフッ素系のガスである。
【００３１】
処理容器１６は、上端部（以下、容器上端部という）２０が容器本体１７から取り外し可能に構成されている。容器本体１７は、処理空間１４を形成するための筒状部を含む。容器上端部２０は平板状部材であり、そのその中央部には処理容器１６の内部に電磁波を導入するための開口２０ａが容器上端部２０の厚さ方向に貫通している。この開口２０ａは、処理容器１６の内部に高周波磁場を導入する機能を有している。この開口２０ａによって形成される空間は、後述する保護部材２４を保持するための中空部２６となっている。また、容器本体１７は、処理容器１６の側部（筒状部）１６ｂ、底部１６ｃ及び回動機構載置部１６ｈを含む。
【００３２】
処理容器１６の側部１６ｂの適宜位置には、処理容器１６に被処理材１２を出し入れするための出し入れ口が設けられている。出し入れ口は図示を省略している。処理容器１６の底部１６ｃには、図示しない排気ポンプと接続されたガス排気口１６ｄが設けられる。処理容器１６の内部の空気及びプロセスガスは、上記排気ポンプによりガス排気口１６ｄから外部に排出される。
【００３３】
プロセスガスは、図示しないプロセスガス供給部により外部からドライエッチング装置１０に導入される。プロセスガスの導入量は、例えば制御弁を使用して調整される。上記排気ポンプによるガスの排出量、及び上記プロセスガスの導入量は、作業者の入力を受け付け、また所定のソフトウェアプログラムを実行する図示しないコントローラにより制御される。
【００３４】
中空部２６は、容器上端部２０の上面側の上部開口２６ａ及び容器上端部２０の下面側の下部開口２６ｂを有している。上部開口２６ａは、石英等の誘電体を材料とする隔壁２２により塞がれる。そして、隔壁２２よりも処理容器１６の内部側である、中空部２６の内部には、プラズマを遮蔽して隔壁２２を保護する保護部材２４が収容される。隔壁２２及び保護部材２４はともに円形の板材であり、所定の隙間Ｄ（図３参照）を設けて同軸心に重ねて配置される。隔壁２２は保護部材２４よりも径が大きく、厚みも大きい。
【００３５】
隔壁２２は、容器上端部２０の上面における上部開口２６ａの周囲の部分（以下、開口端面２０ｂという）に載置されている。このとき、隔壁２２の周縁部の下面（以下、周縁部下面２２ａ）は、開口端面２０ｂと当接している。一方、保護部材２４は、中空部２６の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部の下面が、後で説明する当接部材４０と当接している。これにより、保護部材２４は、中空部２６の内部に保持されている。そして、保護部材２４と被処理材１２とは所定の距離だけ離間されている。
【００３６】
保護部材２４には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔３２が形成されている。それらの貫通孔３２の一端は処理空間１４に向かって開口しており、外部から供給されるプロセスガスは、それらの開口から処理空間１４に向かって放出される。複数の貫通孔３２の他端は、隔壁２２と保護部材２４との隙間Ｄに開口している。このように、隔壁２２と保護部材２４との隙間Ｄは、複数の貫通孔３２と連通されて、外部から供給されるプロセスガスを各貫通孔３２に分配するガス分配空間３４を形成している。貫通孔３２は、ガス分配空間３４の中心から放射状に等間隔で並べて設けたり、ガス分配空間３４の全面に一様な分布で設けたり、複数の同心円を描くように並べて設けたりすることができる。
【００３７】
容器上端部２０の上面には所定数のリテーナ３８が取り付け可能となっており、隔壁２２は、周縁部下面２２ａが開口端面２０ｂと当接した状態で、複数のリテーナ３８により容器上端部２０に固定される。
【００３８】
容器上端部２０の開口端面２０ｂには、中空部２６を囲うように、ガス分配空間３４と連通された溝４４が環状に形成されている。この溝４４が、外部から供給されるプロセスガスの圧力を均一化する機能する。溝４４は、中空部２６から少なくとも距離Ｌ（図２参照）だけ離間して設けられている。
【００３９】
溝４４は、容器上端部２０の内部に形成された導入路４５を介して外部のプロセスガス供給源（図示省略）に接続されており、この導入路４５を通じて溝４４にプロセスガスが導入される。図示例では、導入路４５は１つであるが、これに限られず、複数の導入路４５を通して溝４４にプロセスガスを導入することができる。また、図示例では、導入路４５は溝４４の底部に開口しているが、これに限られず、溝４４の側部に開口させることもできる。
【００４０】
さらに、開口端面２０ｂで溝４４の外側には、溝４４を囲うように窪みが環状に形成されている。その窪みにはＯリング３６Ａ（第１Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ａが隔壁２２の周縁部下面２２ａと当接することで、溝４４よりも外側で、周縁部下面２２ａと開口端面２０ｂとの隙間がシールされている。その結果、開口２０ａは、隔壁２２により密閉される。
【００４１】
中空部２６（開口２０ａ）の内径は、保護部材２４の外径よりも若干大きく、かつ、容器上端部２０の厚みは、保護部材２４の厚みよりも大きくされている。それにより、保護部材２４の全体を、中空部２６の内部に収容することが可能となる。
【００４２】
処理容器１６の側部１６ｂの上端面（以下、本体上端面という）１６ｆは、容器上端部２０の下面と密接するような平面に形成されている。本体上端面１６ｆにも、窪みが環状に形成されており、その窪みにＯリング３６Ｂ（第２Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ｂが容器上端部２０の下面と当接することで、容器上端部２０の下面と本体上端面１６ｆとの隙間がシールされている。
【００４３】
中空部２６の下部開口２６ｂには、環状で平板状の当接部材４０が取り付けられている。中空部２６の下部開口２６ｂの周囲には、当接部材４０の厚みと等しい段差が環状に設けられている。その段差が設けられた部分は、円柱状である中空部２６と同軸心であり、当接部材４０が過不足なく嵌り込むような、円環状の凹部を形成している。
【００４４】
当接部材４０は、容器上端部２０に所定数のネジ４２により留められている。当接部材４０の内周側の部分は、保護部材２４の周縁部の下面と全周に亘って当接するように、中空部２６の下部開口２６ｂの周縁から中央側に突き出している。一方、上述したとおり、中空部２６の上部開口２６ａは隔壁２２の下面により塞がれているので、保護部材２４は、中空部２６の内部で保持される。
【００４５】
当接部材４０の上面の保護部材２４と当接する部分には、窪みが環状に設けられており、その窪みにはＯリング３６Ｃ（第３Ｏリング）が嵌め込まれている。Ｏリング３６Ｃが保護部材２４の周縁部の下面と当接することで、保護部材２４と当接部材４０との隙間がシールされている。
【００４６】
さらに、処理容器１６は、容器本体１７の上端面にある開口１６ｇの近傍で容器本体１７の壁部の断面形状が、内径が開口１６ｇに向かって徐々に小さくなるテーパ形状に形成されている。これにより、開口１６ｇの径は、当接部材４０の外径よりも小さくなっている。その結果、当接部材４０の下面は、外周側から所定幅の部分が本体上端面１６ｆと重なっている。そして、ネジ４２が当接部材４０を容器上端部２０に留める位置は、ネジ４２の頭部が本体上端面１６ｆと重なる位置に設定されている。その結果、容器本体１７に容器上端部２０が取り付けられた状態では、ネジ４２の頭部は、処理空間１４に露出しておらず、本体上端面１６ｆにより覆われた状態となっている。これにより、ネジ４２の頭部にプラズマが作用することで生じる異物が処理空間１４に混入するのを防止することができる。
【００４７】
以上のように、容器本体１７の開口１６ｇの周囲（開口端面）には、ネジ４２の頭部を覆う覆い部が形成されている。図示例では、その覆い部は処理容器１６の壁部と一体に形成されている。これに限らず、処理容器１６の壁部とは別体の部材で覆い部を形成してもよい。また、図示例では、開口１６ｇ近傍の壁部の断面形状をテーパ形状として覆い部を形成しているが、これに限られない。開口１６ｇの中央に向かって周囲から方形等の様々な断面形状の壁部や他部材を突出させることで覆い部を形成することもできる。さらに、本発明は、開口１６ｇまで内径が一様であるような容器本体１７を使用して、その開口の周囲の部分でネジ４２の頭部を覆う場合も包含する。その場合にも、開口の周囲の部分が覆い部を形成する。
【００４８】
次に、溝４４についてさらに説明する。溝４４は、プロセスガスを一時的に滞留させるものであり、これにより、溝４４の内部でプロセスガスの圧力が均一化される。溝４４とガス分配空間３４とは、上述したとおり、少なくとも距離Ｌだけ隔てられており、溝４４とガス分配空間３４との間の部分には、流路面積が互いに等しい所定数（図示例では４つ）の連絡路４６が等間隔で形成されている。これらの連絡路４６により、溝４４とガス分配空間３４とが連通されている。したがって、溝４４、ガス分配空間３４及び連絡路４６は、全て、隔壁２２の１つの面（下面）に接している。
【００４９】
このように、ガス分配空間３４に、その周囲の一様な分布の隙間である複数の連絡路４６を介して、プロセスガスを溝４４から供給することで、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの圧力を均一にすることができる。その結果、貫通孔３２からのプロセスガスの放出により、ガス分配空間３４の周縁部から中央部に向かって減少する内圧の傾斜を、ガス分配空間３４の中心から周縁部を臨むほぼ全ての方向で一様なものにすることができる。これにより、被処理材１２に到達するプラズマの密度を均一化することが容易となる。
【００５０】
より詳しく説明すると、上記内圧の傾斜により、プロセスガスから生成されるプラズマの密度は、保護部材２４の近傍では、処理空間１４の中央部で小さく、周縁部で大きくなる。しかしながら、保護部材２４と被処理材１２との間にはある程度の距離があるために、プラズマが被処理材１２に到達するまでに、後述のコイル４８の形状による効果で、プラズマが、処理空間１４の周縁部から中央部に回り込む。これにより、プラズマが被処理材１２に到達する時点では、プラズマの密度は、処理空間１４の周縁部から中央部まで均一化される。
【００５１】
これに対して、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの圧力に差異があると、保護部材２４の近傍における処理空間１４の周縁部のプラズマの密度にも差異が生じる。そのような密度分布の周方向における不均一さは、周方向の長さが径方向の長さの最大で６倍以上である（円周＝半径×２×πだからである）ことから、プラズマが被処理材１２に到達する時点までに解消されることなく維持されてしまうことが多い。そのような場合には、エッチング処理の程度が処理空間１４の周方向において不均一なものとなる。
【００５２】
図示例のドライエッチング装置１０では、ガス分配空間３４の周囲に配した環状の溝４４からガス分配空間３４にプロセスガスを導入する構成を採用したことで、ガス分配空間３４の周縁部でプロセスガスの内圧を均一にすることができる。これにより、被処理材１２に到達するプラズマの密度を処理空間１４の径方向及び周方向の両方で容易に均一化することができる。よって、被処理材１２の全ての部分でエッチング処理の程度を均一にすることができる。なお、図示例では、ガス分配空間３４の周囲に複数の連絡路４６を設けているが、これに限られず、ガス分配空間３４の周囲に全周に亘る隙間を均一に設けて、溝４４からガス分配空間３４にプロセスガスを導入することもできる。
【００５３】
さらに、容器上端部２０には、コイル４８が、コイル支持部５０により固定されている。コイル４８は、図示しない高周波電源と接続されており、プロセスガスをプラズマ化するための高周波磁場を生成するＩＣＰ（誘導結合プラズマ）生成ユニットを構成している。コイル４８により生成された高周波磁場は、中空部２６を通して処理容器１６の内部に形成される。さらに、隔壁２２、コイル４８、及びコイル支持部５０を全て覆うように、カバー５１が容器上端部２０の上面に取り付けられている。
【００５４】
コイル４８は、細長い帯状の金属板を螺旋状に形成したものであり、その軸心が隔壁２２及び保護部材２４の中心軸と一致するように、コイル支持部５０によって支持されている。コイル４８は、図示例のような一重の螺旋状とすることもできるし、フェルマーの螺旋のような二重の螺旋状とすることもできる。
【００５５】
ステージ１８には、内部電極５２が内蔵されており、この内部電極５２も図示しない高周波電源と接続されている。内部電極５２に高周波電力を投入することにより、処理空間１４にて発生したプラズマをステージ１８側へ引き付けるバイアスを付与することができる。なお、ステージ１８と内部電極５２とを別体とする必要性はなく、ステージ１８を内部電極と兼用することもできる。
【００５６】
さらに、容器上端部２０は、電動機２８ａを含む回動機構２８により回動されることで、容器本体１７から取り外される。回動機構２８は、電動機２８ａの出力回転軸２８ｂに取り付けられたアーム２８ｃが、容器上端部２０の一端部に連結されている。アーム２８ｃが、電動機２８ａの回転出力により回動されることで、容器上端部２０の処理容器１６に対する取り付け及び取り外しが行われる。
【００５７】
図４に、容器上端部２０が容器本体１７から取り外された状態を示す。図５に、図４の状態で容器上端部２０を下面側から見た様子を示す。容器上端部２０が容器本体１７に取り付けられているとき（図１の状態）の容器上端部２０の位置を第１位置とし、容器上端部２０が容器本体１７から取り外されたとき（図４の状態）の容器上端部２０の位置を第２位置とする。回動機構２８は、容器上端部２０を第１位置と第２位置との間で回動させる。第１位置と第２位置との間の回転角度は、中空部２６の下部開口２６ｂが上を向くように、例えば９０〜１８０°の所定角度とすることができる。
【００５８】
図１の状態では、容器上端部２０が第１位置にあり、中空部２６の下部開口２６ｂは真下を向いている。そして、ネジ４２の頭部は、本体上端面１６ｆにより覆われている。一方、図４の状態では、容器上端部２０が第２位置にあり、中空部２６の下部開口２６ｂは斜め上を向いている。そして、ネジ４２の頭部は、本体上端面１６ｆにより覆われることなく当接部材４０の表面に露出している。よって、ネジ４２を、ドライバ等を使用して容易に取り外すことができ、当接部材４０を容器上端部２０から容易に取り外すことができる。
【００５９】
当接部材４０を容器上端部２０から取り外すと、保護部材２４を中空部２６の下部開口２６ｂから取り出すことができるようになる。使用後の保護部材２４を下部開口２６ｂから取り出した後、未使用の保護部材２４を下部開口２６ｂから中空部２６の内部に挿入する。その後、当接部材４０をネジ４２により容器上端部２０に固定することで保護部材２４の交換が終了する。このとき、隔壁２２やコイル４８を容器上端部２０から取り外す必要性がないので、保護部材２４の交換を短時間で行うことができる。
【００６０】
また、中空部２６の下部開口２６ｂは斜め上を向いているので、保護部材２４が下部開口２６ｂから抜け落ちて落下するのを防止することができる。その結果、作業者の安全性を確保することもできる。なお、保護部材２４を中空部２６から取り出しやすいように、保護部材２４の外周部に、指等を差し入れることができる切欠を設けることができる。
【００６１】
以下、これまでに説明した構成のドライエッチング装置１０の動作を説明する。
【００６２】
作業者は、上記の被処理材出し入れ口を通してステージ１８に未処理の被処理材１２をセットする。その後、処理空間１４が適切な真空圧となるようにコントローラにより制御しながら、処理空間１４にプロセスガスを導入する。
【００６３】
高周波電源からコイル４８に高周波電力を投入するとともに、別の高周波電源からステージ１８の内部電極５２に高周波電力を投入する。コイル４８に電力が投入されると、コイル４８が高周波磁場を生成する。生成された高周波磁場は隔壁２２を伝播し、処理空間１４に高周波磁場が形成される。高周波磁場に補足された電子の作用によりプロセスガスがイオン化され、隔壁２２の近傍にトロイダル状又はドーナツ状のプラズマが発生する。ステージ１８の内部電極５２への高周波電力の投入により、プラズマが被処理材１２へ向けて引き付けられるように下方へ拡散する。隔壁２２から被処理材１２までは所定の距離だけ離間しているため、この拡散過程でプラズマの密度が均一化される。均一化したプラズマが被処理材１２に到達することによって、被処理材１２のエッチング処理が開始される。
【００６４】
被処理材１２のエッチング処理が終了すると、作業者は、被処理材出し入れ口を通して処理済みの被処理材１２を処理空間１４から取り出し、続けて、未処理の被処理材１２をステージ１８にセットする。セットされた被処理材１２にエッチング処理を行う。エッチング処理が終了すると、作業者は、処理済みの被処理材１２を取り出し、以降、同様に未処理の被処理材１２のセット、エッチング処理、及び処理済みの被処理材１２の取り出しを繰り返す。
【００６５】
このように被処理材１２のエッチング処理を繰り返す間に、保護部材２４は次第に削られる。保護部材２４が最低限厚さになると保護部材２４を交換する必要があるため、作業者は、保護部材２４の厚さを定期的に計測等することによって、保護部材２４の交換時期を判断する。保護部材２４が最低限厚さになるまで削られたかどうかは、保護部材２４のプラズマにより削られ易い部分の上面に最低限厚さと同じ深さの孔を設け、その孔の底が抜けたときに、最低限厚さまで保護部材２４が削られたと判断することができる。
【００６６】
以上のようにして、保護部材２４が最低限厚さになったと判断されると、容器上端部２０を容器本体１７から取り外した状態（図４の状態）とするように、回動機構２８により容器上端部２０を９０〜１８０°の所定角度（例えば１１０°）だけ回転させる。その状態で、作業者は、全てのネジ４２を取り外す。そして、当接部材４０を容器上端部２０から取り外した後、使用後の保護部材２４を中空部２６の下部開口２６ｂから取り出す。その後、未使用の保護部材２４（エッチングを開始する前の保護部材２４）を下部開口２６ｂから中空部２６の内部に挿入し、当接部材４０を容器上端部２０に取り付け、ネジ４２で当接部材４０を容器上端部２０に固定する。その後、回動機構２８により容器上端部２０を回動させて、容器上端部２０を容器本体１７に取り付ける。
【００６７】
以上のような保護部材２４の交換手順を採用することで、カバー５１、コイル４８及び隔壁２２等には何らの作業をすることなく、保護部材２４だけを交換することが可能となる。よって、保護部材２４の交換作業を短時間で終了させることができるとともに、コイル４８、その配線、並びに高価な隔壁２２等を損傷する危険性を生じさせずに保護部材２４を交換することができる。
【００６８】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２を説明する。図６に、本発明の実施の形態２に係るドライエッチング装置の概略構成を一部断面図により示す。図６のドライエッチング装置６０は、処理空間１４にプロセスガスを導入するプロセスガス導入部が、図１のドライエッチング装置１０とは異なっている。
【００６９】
ドライエッチング装置６０においては、導入路４５は、処理容器１６の側部１６ｂを貫通するように設けられている。導入路４５の先端が、処理空間１４に向かって開口しており、その開口から処理空間１４に向かってプロセスガスが放出される。ここで、保護部材５６は、貫通孔を有しておらず、容器上端部２０は、溝（４４）を有していない。複数の導入路４５を、処理容器１６の側部１６ｂを貫通するように設けることで、それらの先端の複数の開口から処理空間１４に向かってプロセスガスを放出することもできる。この場合にも、上述した特有の効果を発揮することができる。
【００７０】
上記の各実施形態では、隔壁及び保護部材はいずれも誘電体を材料とする平板であるとしたが、これに限定されない。隔壁及び保護部材は、例えば湾曲した形状であってもよい。これによって、種々の高周波磁場生成部に適した形状の隔壁及び保護部材を適用することができる。
【００７１】
また、実施形態ではコイル４８は一重または二重の螺旋構造であるとしたが、コイル４８に代えて、プラズマを利用するドライエッチング装置として通常使用されるコイル及びアンテナ等の任意のものが適用されてよい。またコイル４８以外の高周波磁場生成部が適用される場合であっても、本実施形態又は変形例に係る隔壁を適用することができる。
【産業上の利用可能性】
【００７２】
本発明は、プラズマを利用して、シリコン等を材料とする基板をエッチングするドライエッチング装置に適用することができる。本発明は、プロセスガスとしてフッ素系のガスを利用するものに好適であり、また、深掘り加工等のために高電力を利用するドライエッチング装置に好適である。
【符号の説明】
【００７３】
１２・・・被処理材
１４・・・処理空間
１６・・・処理容器
１７・・・容器本体
２０・・・容器上端部
２２・・・隔壁
２４、５６・・・保護部材
２６・・・中空部
４８・・・コイル
５２・・・内部電極
３２・・・貫通孔
３４・・・ガス分配空間
４４・・・溝
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成する容器本体と、前記処理空間と外部とを連通する、上部開口及び下部開口を有する中空部が設けられた容器上端部と、を有する処理容器、
前記上部開口を塞ぐ隔壁、
前記隔壁を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、
前記中空部に、前記隔壁を保護するように収容された板状の保護部材、
前記保護部材の周縁部の下面と当接して、前記保護部材を前記中空部内に支持するように前記容器上端部に着脱自在に取り付けられた板状の当接部材、並びに
前記容器上端部を、前記容器本体に取り付けたときの第１位置と、前記容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動させる移動機構、
を備える、ドライエッチング装置。
【請求項２】
前記隔壁が前記第２位置にあるときに、前記中空部の前記下部開口が上を向いている、請求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記移動機構が、回転出力軸を有する電動機と、一端が前記容器上端部に接続され、他端が前記回転出力軸に接続されたアームと、を含み、
前記容器上端部は、前記移動機構により、前記第１位置と前記第２位置との間で、９０〜１８０°の所定角度だけ回転される、請求項２記載のドライエッチング装置。
【請求項４】
さらに、前記当接部材を前記容器上端部に締結する締結部材を備え、
前記容器本体が、前記容器上端部の下面と当接する上端面を有し、
前記締結部材は、前記当接部材の前記容器上端部への締結およびその解除の際に操作される操作部分を含むとともに、前記容器上端部が前記第２位置にあるときには前記当接部材の表面で前記操作部分が露出し、前記容器上端部が前記第１位置にあるときには前記上端面により前記操作部分が覆われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。
【請求項５】
前記高周波磁場生成部が、電源と接続されるコイルを含み、
前記コイルが、前記隔壁の前記保護部材と対向する側とは反対側の面と対向するように前記容器上端部に固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。
【請求項６】
前記保護部材が、前記処理空間に向かって前記プロセスガスを放出する複数の貫通孔を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。
【請求項１】
被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成する容器本体と、前記処理空間と外部とを連通する、上部開口及び下部開口を有する中空部が設けられた容器上端部と、を有する処理容器、
前記上部開口を塞ぐ隔壁、
前記隔壁を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、
前記中空部に、前記隔壁を保護するように収容された板状の保護部材、
前記保護部材の周縁部の下面と当接して、前記保護部材を前記中空部内に支持するように前記容器上端部に着脱自在に取り付けられた板状の当接部材、並びに
前記容器上端部を、前記容器本体に取り付けたときの第１位置と、前記容器本体から取り外したときの第２位置との間で移動させる移動機構、
を備える、ドライエッチング装置。
【請求項２】
前記隔壁が前記第２位置にあるときに、前記中空部の前記下部開口が上を向いている、請求項１記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記移動機構が、回転出力軸を有する電動機と、一端が前記容器上端部に接続され、他端が前記回転出力軸に接続されたアームと、を含み、
前記容器上端部は、前記移動機構により、前記第１位置と前記第２位置との間で、９０〜１８０°の所定角度だけ回転される、請求項２記載のドライエッチング装置。
【請求項４】
さらに、前記当接部材を前記容器上端部に締結する締結部材を備え、
前記容器本体が、前記容器上端部の下面と当接する上端面を有し、
前記締結部材は、前記当接部材の前記容器上端部への締結およびその解除の際に操作される操作部分を含むとともに、前記容器上端部が前記第２位置にあるときには前記当接部材の表面で前記操作部分が露出し、前記容器上端部が前記第１位置にあるときには前記上端面により前記操作部分が覆われる、請求項１〜３のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。
【請求項５】
前記高周波磁場生成部が、電源と接続されるコイルを含み、
前記コイルが、前記隔壁の前記保護部材と対向する側とは反対側の面と対向するように前記容器上端部に固定されている、請求項１〜４のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。
【請求項６】
前記保護部材が、前記処理空間に向かって前記プロセスガスを放出する複数の貫通孔を有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載のドライエッチング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−６２３５９（Ｐ２０１３−６２３５９Ａ）
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１９９５９８（Ｐ２０１１−１９９５９８）
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年４月４日（２０１３．４．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月１３日（２０１１．９．１３）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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