JP2002100616A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
のない電極板を有するプラズマ装置を提供する。 【解決手段】 電極支持体22と電極板23との境界面
の少なくとも片方に,薄い絶縁被膜62を設け,電極支
持体22と電極板23との直接の接触を避け,絶縁被膜
の厚さを調整して,融着を防止しつつ性能を保持したプ
ラズマ装置を構成する。
Description
板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関し,特に
それに用いられる電極に関する。
いては,半導体ウエハなどの表面の絶縁膜をエッチング
して,例えばコンタクトホールを形成するための装置と
してプラズマ装置が使用されている。
置した平行平板型のプラズマ装置は,均一性に優れ,大
口径ウエハの処理が可能で,装置構成も比較的簡易であ
ることからプラズマ装置の主流となっている。
えば処理室内の上下に電極が対向して設けられており,
被処理基板である半導体ウエハは下側の電極に載置さ
れ,この処理室内にエッチングガスを導入すると共に,
高周波電力を上部および下部電極に供給して上下電極間
に好ましい解離状態のプラズマを発生させ,エッチング
ガスの解離によって生じたエッチャント成分によって,
半導体ウエハの絶縁膜をエッチングするように構成され
ている。
上部電極121を模式的に示した図である。図3に示す
ように,上部電極121は,電極板123,その上部に
位置する電極支持体122を有する。
で構成される。電極支持体122は,電極板123を支
持すると共に,電極板123のクーリングプレートとし
て機能する。
支持体122に取りはずし可能に設置されており,メイ
ンテナンスなどは取り外して行う。電極板123は,例
えばシリコン材等が用いられる。
装置を用いてプラズマ処理を行うと,高真空にした装置
内に処理ガスが導入され,高周波電力が印加されて処理
室内の温度が上昇するため,電極支持体122のアルミ
ニウム材と,電極板123のシリコン材とが両者の境界
面で融着を起こすことがあった。
グ処理に使用した後,融着を起こした状態を模式的に示
した断面図,図5は,電極支持体122から取り外した
融着を起こした電極板123を概念的に示した図であ
る。
122と電極板123の境界面でアルミニウムの食われ
165およびシリコンの融着167などの凹凸が生じ,
平面性が損なわれている。
装置のクリーニングなどメインテナンスのためにはずさ
れた電極板123を再び電極支持体122に取り付ける
際,凹凸の位置関係は取り外し前とは異なることが避け
られない。よって,再装着時にネジ160で固定する際
に電極支持体122および電極板123の凸部に応力が
集中し,電極板123が割れを起こすという問題があっ
た。
記問題点に鑑みてなされたものであり,本発明の目的
は,シリコンおよびアルミニウムの融着を防止して再装
着しても割れの生じない電極板を有するプラズマ装置を
提供することである。
め,本発明によれば,真空処理室内において被処理体を
載置可能な第1電極と,第1電極に対向配置された第2
電極と,真空処理室内に処理ガスを導入するガス導入手
段と,少なくとも第2電極に高周波電力を印加して処理
ガスをプラズマ化する高周波電力供給手段とを備えたプ
ラズマ処理装置において,第2電極は,基台と,被処理
体に対する対向面を形成する電極材とから成り,基台と
電極材との接触面には少なくともどちらか片方に絶縁被
膜が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置
が提供される。
くは10〜30μmが適当である。また,基台は,アル
ミニウム,電極材はシリコンで構成することができる。
絶縁被膜の材料には,アルミニウムの表面には希土類酸
化物またはアルミニウム化合物,シリコンの表面にはシ
リコン化合物を用いることができる。かかる構成によれ
ば,再装着しても割れを起こすことのない電極を有する
耐久性に優れたプラズマ装置が提供される。
本発明にかかるプラズマ装置の好適な実施の形態につい
て詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,
実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,
同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
プラズマ装置1の構成を示す断面図である。プラズマ装
置1における処理室2は,例えば酸化アルマイト処理さ
れたアルミニウムなどからなる円筒形状の処理容器とし
て形成され,接地されている。
縁支持板3が設けられており,この絶縁支持板3の上部
に,被処理基板,例えば直径8インチの半導体ウエハW
を載置するための略円柱状のサセプタ支持台4が設けら
れている。さらにサセプタ支持台4の上に,下部電極を
構成するサセプタ5が設けられており,ハイパスフィル
ター(HPF)6が接続されている。
設けられ,外部から熱交換媒体が熱交換媒体導入管8お
よび熱交換媒体排出管9を介して循環し,サセプタ5を
介して半導体ウエハWを所定温度に維持することが可能
なように構成されている。またかかる温度は,温度セン
サ(図示せず),温度制御機構(図示せず)によって自
動的に制御される構成となっている。
吸着保持するための静電チャック11が設けられてい
る。この静電チャック11は,例えば導電性の薄膜電極
12をポリイミド系の樹脂によって上下から挟持した構
成を有し,処理室2の外部に設置されている直流電源1
3から例えば1.5kVの電圧が電極12に印加される
と,そのクーロン力によってウエハWは,静電チャック
11の上面に吸着保持されるようになっている。もちろ
んそのような静電チャックに拠らず,機械的クランプに
よってウエハWの周縁部を押圧するようにして,サセプ
タ5上にウエハWを保持する構成としてもよい。
セプタ5,および静電チャック11には,半導体ウエハ
Wの裏面に例えばHeガスなどを供給するためのガス通
路14が形成されており,このHeガスなどの伝熱媒体
を介して半導体ウエハWが所定の温度に維持される。
1を囲むようにして,略環状のフォーカスリング15が
設けられている。フォーカスリング15は例えば導電性
のシリコンからなり,プラズマ中のイオンを効果的に半
導体ウエハWに入射させる機能を有している。
びシールドリング55を介して,上部電極21が支持さ
れている。上部電極21は,例えばアルミニウムからな
る電極支持体22および,サセプタ5と平行に対向し,
多数の吐出孔24を備えた例えばシリコンからなる電極
板23等を有している。サセプタ5と上部電極21と
は,例えば10〜60mm程度離間している。上部電極
21の詳細な構成は後述する。
けられ,ガス供給管27に接続されている。さらに,バ
ルブ28およびマスフローコントローラ29を介して処
理ガス供給源30に接続され,エッチングガスやその他
の処理ガスが処理室2内に導入される。
ンガス(CxFy),ハイドロフロロカーボンガス(C
pHqFr)等の,ハロゲン元素を含有するガスを用い
ることができる。
気装置35に通ずる排気管31が接続されている。排気
装置35は,ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備え
ており,処理室2内は,例えば10mTorr〜100
0mTorrの任意の減圧度にまで真空引きすることが
可能となっている。
設けられ,ゲートバルブ32を開にした状態で半導体ウ
エハWを,隣接するロードロック室(図示せず)との間
で搬送させるようになっている。
給系について説明する。まず上部電極21に対しては,
整合器41および給電棒33を介して,周波数が27〜
150MHzの周波数の高周波電力を出力する第1の高
周波電源40からの電力が供給される構成となってい
る。また,上部電極21にはローパスフィルター(LP
F)42が接続されている。
り,処理室2内に,好ましい解離状態でかつ高密度のプ
ラズマを形成でき,低圧条件下のプラズマ処理が可能と
なる。本実施の形態では,高周波電源40として,60
MHzのものを用いている。
は,周波数がたとえば4MHz以下の高周波電力を出力
する高周波電源50からの電力が,整合器51を介して
供給される構成となっている。このような範囲の周波数
を印加することで,半導体ウエハWに対してダメージを
与えることなく適切なイオン作用を与えることができ
る。
説明する。図2は,本実施の形態にかかる上部電極21
を模式的に示す断面図である。上部電極21は,電極支
持体22,電極板23および絶縁被膜62等を有してい
る。
と共に,高周波電力を伝達し,またその高い熱伝導性に
よって電極板23の温度分布を一定に保ち,かつ温度上
昇を防ぐクーリング材として機能する。電極板23は,
ネジ60によって取り外し可能に電極支持体22に固定
される。
を考慮して,電極支持体と電極板は,直接接触するよう
に構成されていた。しかし,本実施の形態においては,
電極支持体22と電極板23との境界面の少なくともど
ちらか片方に,薄い絶縁被膜62を形成してある。電極
支持体22がアルミニウムで構成され,その表面に絶縁
被膜62が設けられる場合は,希土類酸化物またはアル
ミニウム化合物などを絶縁被膜62の材料として用いる
ことができる。希土類酸化物とは,例えばY2O3溶射
膜,アルミニウム化合物とは,例えば,アルマイト被
膜,Al2O3溶射膜などが適用できる。
その表面に絶縁被膜62が設けられる場合には,シリコ
ン化合物を絶縁被膜62の材料として用いることができ
る。シリコン化合物とは,例えば,SiO2,Si3n
4などである。これにより,電極支持体22のアルミニ
ウムと,電極板23のシリコンが直接接触することを避
けられるので,融着を防止できる。また,絶縁被膜62
を,例えば50μm以下の厚さにすることで,高周波の
伝達および熱伝導を妨げることなく十分なエッチングレ
ートを確保できる。
かるプラズマ装置の好適な実施形態について説明した
が,本発明はかかる例に限定されない。当業者であれ
ば,特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内に
おいて各種の変更例または修正例に想到し得ることは明
らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範
囲に属するものと了解される。
PVDなど,他の製法によるものでもよい。また,絶縁
被膜の材料は,絶縁性および耐食性に優れ,薄膜化でき
るものであれば,他の材料でもよい。
電極支持体と電極板の境界面に絶縁被膜を形成し,電極
支持体と電極板の材料の融着を防ぎ,かつ絶縁被膜の厚
さを調整することで,十分な処理性能を保持し,電極板
の割れを防ぐことのできるプラズマ装置が提供できる。
面図である。
模式的に示した図である。
した後,融着を起こした状態を模式的に示した断面図で
ある。
た電極板123を概念的に示した図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 真空処理室内において被処理体を載置可
能な第1電極と,前記第1電極に対向配置された第2電
極と,前記真空処理室内に処理ガスを導入するガス導入
手段と,少なくとも前記第2電極に高周波電力を印加し
て前記処理ガスをプラズマ化する高周波電力供給手段と
を備えたプラズマ処理装置において,前記第2電極は,
基台と,前記被処理体に対する対向面を形成する電極材
とから成り,前記基台と前記電極材との接触面には少な
くともどちらか片方に絶縁被膜が形成されていることを
特徴とする,プラズマ処理装置。 - 【請求項2】 前記絶縁被膜の厚みは,50μm以下で
あることを特徴とする,請求項1に記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項3】 前記基台は,アルミニウムからなり,前
記電極材はシリコンからなることを特徴とする請求項2
に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項4】 前記絶縁被膜は,前記アルミニウムの表
面に形成されることを特徴とする請求項3に記載のプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項5】 前記絶縁被膜は,前記シリコンの表面に
形成されることを特徴とする請求項3に記載のプラズマ
処理装置。 - 【請求項6】 前記アルミニウム表面の絶縁被膜は,希
土類酸化物またはアルミニウム化合物であることを特徴
とする,請求項4に記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項7】 前記シリコン表面の絶縁被膜は,シリコ
ン化合物であることを特徴とする請求項5に記載のプラ
ズマ処理装置。
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