JP2593690Y2 - Ｌｅｐ石英チャンバ - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この考案は、ＬＥＰプラズマを利
用するエッチング装置や、薄膜成長装置、イオン注入装
置などの石英チャンバの構造の改良に関する。ＬＥＰ装
置は回転電界を利用して電子を加速しこれによりガスを
励起して、プラズマとするものである。回転電界を作る
ために３枚以上Ｍ枚の上部電極を互いに内向きに回転対
称になるように設けている。これらの電極に３６０／Ｍ
度ずつ位相の異なる高周波電圧を印加する。すると電極
によって囲まれる領域に回転電界が発生する。複数の電
極の組合せによって、回転電界を作り出すのでリサ−ジ
ュの名前を取りＬＥＰと略称しているのである。

【０００２】

【従来の技術】ＬＥＰ装置は初め特願平２−４０２３１
９号、特願平４−２１５８２０号などによって提案され
た。３枚以上の上部電極とこれらの下方に設けられる下
部電極と、高周波電源と、電極の冷却機構などを含む。
上部電極と下部電極はチャンバの内部に設けられる。下
部電極の上に処理すべき基板を戴置する。上部電極はプ
ラズマが激しく衝突するし相互に放電も起こるので強く
加熱される。下部電極もプラズマが強い運動量をもって
衝突するので、加熱される。そこで上部電極と下部電極
は冷却される。

【０００３】チャンバは例えば、ステンレスなどの金属
の内部にアルミナを溶射して絶縁膜を形成したものを用
いる。チャンバは上部電極や下部電極と電気的に絶縁さ
れなければならない。絶縁が不完全であると、チャンバ
の内壁と電極の間に放電が起こる。それで金属製のチャ
ンバの内面にアルミナを溶射したものを用いた。主体が
金属であるので、電極の取り付けや蓋板の取り付け等が
容易である。形状的な工夫を凝らすこともできる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】しかし金属製のチャン
バの内面にアルミナ溶射したものは、パ−ティクルが発
生しやすいという欠点があることがわかった。パ−ティ
クルというのは微粉末のことである。プラズマの励起に
よりチャンバ壁のアルミナが削られて微粉末になるよう
である。これが容器内面に飛散し容器を汚染する。基板
もパ−ティクルにより汚染される。小さいパ−ティクル
でも高集積度の半導体の生産においては致命的である。

【０００５】パ−ティクルが発生しないように工夫すれ
ば良いはずである。アルミナ溶射したままの壁面は凹凸
が多い粗面である。粗面であれば不安定な付着状態のア
ルミナもある。これがプラズマによって叩かれて削られ
るというのは理解できる。そこでこれを研磨して平滑な
面にしてみた。しかし平坦な面にしてもやはりパ−ティ
クルが発生しチャンバや基板を汚染することが分かっ
た。

【０００６】チャンバを金属で作ると、上部電極や下部
電極から絶縁しなければならない。もしもチャンバを石
英で作ると絶縁の問題はない。石英は硬質の表面を持つ
ので、プラズマで叩いてもパ−ティクルが発生しないで
あろう。しかし石英のチャンバは上部電極の支持や、上
部電極の冷却構造の支持などが難しい。穴を開けたり螺
子を切ったりできないからである。やはり上部電極など
の支持のためには金属製のチャンバを用いるべきであろ
う。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本考案のＬＥＰ装置のチ
ャンバは、筒型の金属製外チャンバと、金属製外チャン
バに内接する筒型の石英内チャンバと、金属製外チャン
バの上に設けられ上部電極を保持する天井蓋と、金属製
チャンバの下に設けられるベ−スチャンバと、金属製外
チャンバの外周に設けられ石英内チャンバを加熱するヒ
−タとを含み金属製外チャンバと石英内チャンバの間に
シ−ル材を設け、金属製外チャンバと石英内チャンバの
両方により気密を保持するようにした。また、金属製チ
ャンバに穴を穿孔するだけでのぞき窓とすることができ
る。

【０００８】

【作用】外部からエッチングガス（塩素ガス）を導入
し、上部電極に位相の異なる高周波電圧、下部にも高周
波電圧を印加する。ガスが回転電界により励起される。
プラズマが発生する。これがウエハ３をエッチングす
る。プラズマがチャンバの壁面に衝突するが、直接に当
たるのは石英面である。これは硬質の表面を持つのでエ
ッチングされない。ためにチャンバからパ−ティクルが
発生しない。

【０００９】ヒ−タで石英を間接的に加熱しているので
石英の内面に付着物が付かない。石英の内壁面の清浄を
保つことができる。内部の放電の様子、エッチングの様
子はのぞき窓から観察できる。ポ−トのような円筒部が
ないので、のぞき穴が比較的小さくても、開口角が広
く、観察可能な領域が広い。

【００１０】

【実施例】図１は本考案の実施例に係るＬＥＰチャンバ
の概略断面図である。金属製のベ−スチャンバ１が最下
方に設けられる。中央の凹部には絶縁物１５を介して、
下部電極２が設置される。その上にウエハ３を戴置す
る。このウエハをエッチングするのである。ウエハは例
えばＧａＡｓ基板、ＩｎＰ基板、Ｓｉ基板に半導体、絶
縁物、金属などの薄膜を形成しホトリソグラフィにより
任意のレジストパタ−ンを描いたものなどである。

【００１１】ベ−スチャンバ１の上には、円筒形または
角筒形の石英チャンバ４が設けられる。これは金属製の
チャンバ５によって囲まれる。石英チャンバ４は金属製
チャンバ５に内接する。石英チャンバ４と金属製チャン
バ５の間は気密が保たれる。金属製チャンバは、アル
ミ、或いはステンレスのチャンバである。

【００１２】石英チャンバ４は、内側にあることを明確
にするために、ここでは石英内チャンバと呼ぶ。金属製
チャンバ５は外側にあることをはっきりさせるために金
属製外チャンバと呼ぶこともある。金属外チャンバ５の
外周には、シ−スヒ−タ６が巻き付けてある。これは石
英を加熱し、石英の内面に付着物が付かないようにす
る。

【００１３】金属製外チャンバ５の上部の開口には、天
井フタ７が取り付けられる。天井フタ７には開口があ
り、上部電極８がここから懸架してある。ここでは３枚
の電極があるが、これは４枚でも、５枚でも良い。これ
には位相の異なる高周波電界を印加する。エッチングガ
スを外部から導入し、回転電界でガスをプラズマにす
る。下部電極２にも高周波を印加する。プラズマにより
ウエハ３がエッチングされる。

【００１４】重要なことは、石英の内チャンバと金属の
外チャンバが共同して真空を維持できるようになってい
るということである。金属製の外チャンバだけで真空を
維持しているのではない。金属製チャンバ内面と、石英
チャンバの外面はゆるい嵌あいになるように加工され
る。

【００１５】気密を保持するために、石英チャンバの外
周面と、金属外チャンバの内周面の間にＯリング９、１
０が介装される。一方のＯリング９は両チャンバの上端
近くに、他方のＯリング１０は両チャンバの下端近くに
設けられる。Ｏリングは、金属チャンバ５の内面に切っ
た周回溝の中に挿入されている。石英チャンバの上下の
外周はＯリングが入りやすいようにテ−パになってい
る。もちろん、Ｏリングを入れる溝を石英チャンバの外
周面に切っても良い。

【００１６】上下２つのＯリングに挟まれる空間は、チ
ャンバの内部空間と遮断される。金属製外チャンバの上
下のＯリング９、１０に挟まれる部分に穴を穿孔して
も、石英チャンバにより真空を維持することができる。
そこで金属製チャンバ５の側壁に穴１１が穿たれてい
る。これはのぞき窓１１となる。石英チャンバと、金属
チャンバの間には空気が入る。

【００１７】通常の金属チャンバの場合は金属側壁に開
口を穿ち、ここに金属円筒のポ−トを立てて、ポ−トの
先にガラス窓を付けるようになっている。本発明の場合
は、単に金属壁に穴を穿孔するだけで良い。穴の後に透
明の石英があり、ガラス窓の代わりに真空を維持できる
ようになっているからである。しかも単に穴を穿つだけ
で、ポ−トを立てる必要がない。のぞき窓の構造を極め
て単純にできる。

【００１８】のぞき窓を付けると、石英の外、金属の内
側が空気層になる。しかしこの上下にＯリング９、１０
があるので、チャンバ内の真空を損なうことがない。こ
こが空気であると、真空である場合よりも熱伝導が良く
なる。外部ヒ−タの熱が石英チャンバに伝達し易くな
り、石英を効率よく加熱することができる。

【００１９】金属チャンバにのぞき窓を作らないとき
は、内部の空気層が熱膨張しＯリングを通って内部の真
空度を損なう恐れがある。これを避けるために空気抜き
の穴を穿つ必要がある。熱伝導を上げて石英チャンバの
加熱をより効率よく行なうには、Ｏリングで挟まれる狭
い空間に分子量の小さい気体（ヘリウムなど）を充填し
ても良い。或いは水のような液体をＯリングの間に入れ
ても良い。

【００２０】天井フタ７と、金属製外チャンバ５の間に
は、Ｏリング１２があって、やはり気密構造になってい
る。ベ−スチャンバ１と金属製外チャンバ５の間にはＯ
リング１３があり気密になっている。

【００２１】天井フタ７の内面には絶縁物１７がある。
これは石英板にすることもできるし、セラミック層にす
ることもできる。また、金属外チャンバの内面は石英に
よって覆われている。上部電極８を、チャンバに対して
絶縁しなければならないが、天井フタの絶縁物１７と石
英チャンバ４が、上部電極を空間的に絶縁している。

【００２２】ヒ−タ６は金属層を通じて、石英チャンバ
４を加熱するものである。石英の表面が低温であると、
付着物が付く。これを防ぐために、ヒ−タ６によって加
熱するのである。ヒ−タの温度は２００℃以下である。
ニクロム線を絶縁物で被覆したシ−スヒ−タを用いる。
石英の内面は７０℃〜１００℃程度に保たれる。

【００２３】石英が内側にあるので、ヒ−タも金属製チ
ャンバの内側に設けるのが好都合のように思える。しか
しそうすると、ヒ−タのための電流導入端子が必要にな
るし、真空用の高価なヒ−タを使う必要がある。本考案
はそのような必要がない。

【００２４】

【考案の効果】金属製チャンバの内面にアルミナ溶射し
たものではなく、石英を金属チャンバに内接させてい
る。上部電極に対向するものは石英である。これは硬質
で平滑な表面を持ち容易にエッチングされない。ために
パ−ティクルが発生しない。パ−ティクルによりウエハ
が汚染されない。清浄な雰囲気で加工されるので、半導
体生産の歩留まりを上げることができる。

【００２５】ヒ−タがあり石英を加熱するので石英の内
面に付着物がつかない。付着物の再飛散によりウエハが
汚染される惧れがない。このヒ−タは外部に設けられる
ので、真空用の高価なヒ−タを使用しなくて良い。大気
用の安価なヒ−タを利用できコストを引き下げることが
できる。外部にヒ−タがあるので、チャンバ内へ電流を
導くための電流導入端子も不要である。チャンバ内の配
線作業スペ−スを削減できる。

【００２６】石英は円筒形または角筒形の単純な形状で
ある。金属製外チャンバはこれに外接するのであるか
ら、単純な形状になる。通常の金属製のチャンバであれ
ば、不透明であるので、ポ−トを作り、ここにガラス窓
を付ける必要がある。本発明は穴を穿つだけでのぞき窓
になるから、チャンバの加工が極めて単純である。ポ−
トを作る必要がないのでこの点でも単純化される。

【００２７】天井フタの荷重を支えるのは金属である。
石英チャンバに縦方向に荷重が掛からない。石英は内圧
に耐えるだけの強度があれば良い。石英の肉厚を薄くで
き加工も容易になることから石英チャンバのコストも下
げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の実施例に係るＬＥＰ石英チャンバの概
略断面図。

【符号の説明】

１ ベ−スチャンバ ２ 下部電極 ３ ウエハ ４ 石英チャンバ ５ チャンバ ６ ヒ−タ ７ 天井フタ ８ 上部電極 ９ Ｏリング １０ Ｏリング １１ のぞき窓 １２ Ｏリング １３ Ｏリング １４ 絶縁物 １５ 絶縁物

Claims (2)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 筒型の金属製外チャンバと、金属製外チ
   ャンバに内接する筒型の石英内チャンバと、金属製外チ
   ャンバの上に設けられ上部電極を保持する天井蓋と、金
   属製外チャンバの下に設けられる下部電極を保持するベ
   ースチャンバと、金属製外チャンバの外周に設けられ石
   英内チャンバを加熱するヒ−タとを含み金属製外チャン
   バと石英内チャンバの間にシール材を挟み、金属製外チ
   ャンバと、石英内チャンバの両方により気密を保持する
   ようにした事を特徴とするＬＥＰ石英チャンバ。
2. 【請求項２】 筒型の金属製外チャンバと、金属製外チ
   ャンバに内接する筒型の石英内チャンバと、金属製外チ
   ャンバの上に設けられ上部電極を保持する天井蓋と、金
   属製外チャンバの下に設けられる下部電極を保持するベ
   ースチャンバと、金属製外チャンバの外周に設けられ石
   英内チャンバを加熱するヒ−タとを含み金属製外チャン
   バと石英内チャンバの間にシール材を挟み、金属製外チ
   ャンバと、石英内チャンバの両方により気密を保持し、
   金属製外チャンバに穴を穿孔してのぞき窓とした事を特
   徴とするＬＥＰ石英チャンバ。