JP3118497B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】本発明はプラズマ処理装置及びプラズマ処
理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、半導体製造工程において、ガ
スをプラズマ化し、被処理体を処理するプラズマ処理装
置として、例えばプラズマエッチング装置が知られてい
る。このようなプラズマエッチング装置として、例えば
特開昭63−300517号が開示されている。この技
術は、半導体ウエハの直径より大きな直径の静電チャッ
クにより半導体ウエハを保持し、プラズマを生起させ半
導体ウエハをエッチング処理するものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、半導体
ウエハを吸着保持する静電チャックのウエハ保持面にポ
リミド系の樹脂等を使用した場合、静電チャックのウエ
ハ吸着面の半導体ウエハを保持しない箇所がプラズマに
よりエッチングされてしまうので、静電チャックの寿命
を延命化することができないという問題点があった。ま
た被処理体、例えば半導体ウエハの周縁部は、例えば特
開平1−198026号等にも開示されているように、
半導体ウエハを搬送する際、パーティクルの発生を防止
するために、周辺露光等の処理が施されている。そし
て、この露光等の処理が施された半導体ウエハを前述の
エッチング装置でエッチングする際、半導体ウエハの本
来処理を施したい箇所と共に、露光等の処理でレジスト
膜等が剥離された半導体ウエハの周縁部も同様にエッチ
ング処理されてしまう。そして、この半導体ウエハの周
縁部がエッチング処理されると、半導体ウエハの周縁部
が微細な凹凸形状となり、エッチング処理の後、搬送装
置等で半導体ウエハを搬送する際、半導体ウエハの周縁
部が破損したり損傷するという問題が生じていた。
【0004】また、半導体ウエハの周縁部が凸凹形状と
なると搬送等の際、この凸凹形状にパーティクルがトラ
ップされ、次の工程を行なう装置の処理室内に、このト
ラップされたパーティクルが飛散し、半導体ウエハに付
着して歩留りを低下させてしまうという改善点を有して
いた。さらに、プラズマ処理装置が例えばCVD装置で
あれば、半導体ウエハの周縁部に膜が付着してしまうの
で、この膜が、半導体ウエハを搬送する搬送手段等によ
って搬送される際に破損或いは損傷しパーティクルとし
て飛散してしまうという問題が生じていた。
【0005】本発明の目的は、覆い体によって被処理体
の処理面の周縁部にプラズマによる処理の進行を抑制
し、被処理体の周縁部の被処理体の周縁部に付着するパ
ーティクルの付着量を抑制することができるプラズマ処
理装置を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、処理室内に配
置された静電チャック機構に被処理体をクーロン力で吸
着保持し、前記処理室内にプラズマを生起して、前記被
処理体を処理するプラズマ処理装置であって、前記被処
理体とプラズマのシース部との間に配置され、前記被処
理体の処理面の周縁部を非接触で覆う覆い体を具備し、
この覆い体によって前記被処理体の処理面の周縁部にプ
ラズマによる処理を施さないことを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明は、被処理体とプラズマのシース部との
間に被処理体の処理面の周縁部を非接触で覆う覆い体を
配置したので、この覆い体によって被処理体の処理面の
周縁部にプラズマによる処理の進行を抑制することがで
き、被処理体の処理面の周縁部の表面を処理が終了して
も、処理前の状態に維持することができる。
【0008】
【実施例】以下に、本発明に基づくプラズマ処理装置を
プラズマエッチング装置に適用した一実施例を、添付図
面を参照しながら説明する。
【0009】まず図1に示すようにプラズマエッチング
装置1は、導電性材料、例えばアルミニウム製の略円筒
形状の気密に構成された処理室2を有している。この処
理室2内の下部には昇降機構、例えばサーボモータ3が
設けられており、サーボモータ3によって上下動自在に
構成された載置台としての下部電極4が前記処理室2の
内部に設けられている。また、この下部電極4の周囲に
は下部電極4の上下動にともなって伸縮自在に構成さ
れ、前記処理室2内部を気密に隔離する材質、例えばス
テンレス鋼等からなるべローズ5が設けられている。
【0010】前記下部電極4には、冷媒、例えばチラー
等を流通循環させるための冷媒収容部、例えば冷却ジャ
ケット6が設けられ、この冷却ジャケット6には、チラ
ーを供給及び排出するための冷媒供給/排出路7が接続
されている。さらに、前記下部電極4には、温調用ヒー
タ8が設けられており、この温調用ヒータ8は、電力供
給リード線9を介して温調用ヒータ8に電力を供給する
ための電力源10に接続され、温調用ヒータ8と前記冷
媒ジャケット6に収容される冷媒とによって前記下部電
極4を所定温度、例えば20℃以下に設定可能に構成さ
れている。
【0011】さらに、前記下部電極4は、表面にアルマ
イト処理を施した導電材質、例えばアルミニウム等から
なり、被処理体、例えば半導体ウエハWを載置する面に
前記半導体ウエハWをクーロン力によって吸着保持する
静電チャック機構40が設けられている。この静電チャ
ック機構40は、図2に示すように、2枚の高分子フィ
ルム42,43の間に銅箔等の導電膜41を封入したも
ので、この静電チャック機構40の半導体ウエハWの載
置面は、半導体ウエハWの径より小さな径に構成されて
いる。そして、前記導電膜41は、開閉手段、例えば電
磁スイッチ45を介して直流電源44に接続され、この
直流電源44をONするとともに前記電磁スイッチ45
を閉じることで前記高分子フィルム42,43の表面に
分極による静電気が発生し、そのクーロン力によって前
記半導体ウエハWは、前記高分子フィルム42の半導体
ウエハW載置面側に吸着され保持されるよう構成されて
いる。また、前記下部電極4には、複数、例えば3つの
貫通孔部12が設けられ、この貫通孔部12には、それ
ぞれリフターピン13が設けられ、これらのリフターピ
ン13は接合部材14を介して上下機構、例えばエアー
シリンダー15と接続され、上下動自在に構成されてい
る。なお、前記半導体ウエハWは、前記リフターピン1
3にて支持され、前記エアーシリンダー15が上下動す
ることにより前記静電チャック機構40のウエハ載置面
から着脱するよう構成されている。
【0012】また、前記下部電極4には、ブロッキング
コンデンサー30を介して高周波、例えば13.56M
Hz或いは40MHz等の高周波電源31が接続され、
また、前記高周波電源31は、制御器32の指示により
ON/OFFされるよう構成され、この制御器32は、
前記高周波電源31のON時間を積算するよう構成され
ている。また、前記処理室2の下部側部付近には排気管
16を介して排気手段、例えば真空ポンプ17が接続さ
れており、前記処理室2内を所望の減圧雰囲気に真空引
き可能なように構成されている。
【0013】また、前記下部電極4の上部には、前記半
導体ウエハWの処理面の周縁部を非接触で覆う覆い体と
してのリング18が配置されている。このリング18
は、複数例えば4本の高純度アルミナ製のシャフト19
を介して処理室2の外側上部に設けられたエアシリンダ
20に接続され構成されている。
【0014】そして、前記リング18の半導体ウエハW
との対向面側即ち内側部には、半導体ウエハWの処理面
の周縁部にプラズマによるエッチングが進行しないよう
に、廂部22が形成されており、この廂部22の外周に
はテーパー面21が形成されている。さらに、この廂部
22の幅は、半導体ウエハWの外周部、つまりエッジか
ら、0.1〜2.0mmの範囲の所定の領域Aを覆うよ
うに構成されている。つまり、この所定の領域Aは、前
述のように、この装置の処理の前処理として、レジスト
等を周辺露光で剥離した領域である。そして、このリン
グの材質としては、後述する反応ガス種によって選択さ
れるものである。例えば反応ガスとして塩素系のガスを
使用する場合は、塩素系のガスと反応するSi系の素材
例えばSi,SiC等は、使用せず、塩素系のガスと反
応しない材質、例えばセラミックス,石英ガラス,窒化
アルミ等の材質で形成するのが好ましい。また、反応ガ
スとしてフッ素系のガスを使用する場合は、前述のSi
系の素材例えばSi,SiC等で形成するのが好まし
い。
【0015】また、前記リング18の上部には、前記下
部電極4と対向する上部電極24が設けられている。こ
の上部電極24の下面には、材質例えばアモルファスカ
ーボン等からなる導電性を有する板状部材25が設けら
れ、その上部に空隙26を開けて配置されている。この
空隙26には、反応ガス、例えばCHF3 ,CF4等
のガスや不活性ガス、例えばN2 ,Ar等のガスを供
給するためのガス供給管27が接続されており、このガ
ス供給管27から供給されたガスを、前記空隙26内に
設けられた多数の透孔を有する複数のバッフル板28に
よって前記ガスを均等に拡散させ、前記板状部材25に
設けられた複数の透孔29から前記処理室2内に供給す
るよう構成されている。
【0016】そして、前記上部電極24は、電気的に接
地され、前記下部電極4に高周波電力を高周波電源31
によって印加することにより、それらの電極4,24間
でブラズマを生起するよう構成されている。
【0017】次に、以上のように構成されたプラズマエ
ッチング装置1の作用について説明する。
【0018】まず、図1に示すように処理室2内圧力を
真空ポンプ17にて所定圧力、例えば10-3Torr以
下の減圧雰囲気とし、半導体ウエハWをリフターピン1
3にて支持し、エアーシリンダー15によってリフター
ピン13を下動し、下部電極4に設けられた静電チャッ
ク機構40の半導体ウエハW載置面に載置し、直流電源
44をONするとともに、電磁スイッチ45を閉じて、
静電チャック機構40の半導体ウエハW載置面に吸着し
保持する。
【0019】この後、昇降機構3によって下部電極4を
上昇させ、半導体ウエハWの周縁部をリング18と離間
させた所定間隔位置で上昇を停止する。この停止位置
は、図3に示すように、半導体ウエハWの処理面と廂部
22とが接触しない間隔Bであり、この間隔Bは、プラ
ズマ中の活性種が、半導体ウエハWの周縁部に作用しな
い間隔で、半導体ウエハWの処理面から、10mm以下
の所定距離に設定する。
【0020】しかる後、図1に示すように処理室2内を
排気して所定の真空度、例えば数十mTorrに設定し
つつ、ガス供給管27から所定のガスを供給し、制御器
32からの指示信号によって高周波電源31をONし、
下部電極4と上部電極24との間に高周波電力、例えば
200W以上の電力を印加し、プラズマを生起させ半導
体ウエハWをエッチング処理する。
【0021】このエッチング処理にて、図3に示すよう
に、上部電極24と下部電極4との間に生起したプラズ
マPのプラズマシース部P1の下部に配置したリング1
8は、プラズマP中の活性種、例えばイオン等で処理さ
れる半導体ウエハWの周縁部をそれらの活性種が作用し
ないように半導体ウエハWの周縁部を非接触で覆ってい
る。このように、リング18と半導体ウエハWの周縁部
とが非接触にされる理由としては、エッチング処理で生
成される反応生成物が半導体ウエハWの周縁部とリング
18との間に付着するのを抑制できる、或いは半導体ウ
エハWがリング18に接触した際、その振動によってリ
ング18に付着した反応生成物が半導体ウエハW上に落
下するのを防止するためである。また、エッチング処理
ではなくて、CVD装置では、膜付けするので、半導体
ウエハWがリング18に接触していると半導体ウエハW
の処理面とリング18の上面に生成される膜がつながっ
て成長する恐れがあり、半導体ウエハWの処理面とリン
グ18が離れる際に、この膜が剥離し、半導体ウエハW
上に落下し付着するのを防止するためである。
【0022】以上のように構成された本実施例の効果に
ついて説明する。
【0023】このように、半導体ウエハWの処理面と廂
部22とが接触しない間隔B、つまり、この間隔Bは、
プラズマ中の活性種が、半導体ウエハWの周縁部に作用
しない間隔で、半導体ウエハWの処理面から、10mm
以下の所定距離に設定して配置され半導体ウエハWの処
理が行なわれるので、半導体ウエハWの処理面の周縁部
にプラズマによる処理の進行を抑制することができ、半
導体ウエハWの処理面の周縁部の表面を処理が終了して
も、処理前の状態に維持することができるので、半導体
ウエハWの周縁部の被処理体の周縁部に付着するパーテ
ィクルの付着量を抑制することができ、被処理体の歩留
りを向上することができる。
【0024】なお、実施例では、半導体ウエハを被処理
体としているが、代わりに、例えばLCD基板を被処理
体としてもよい。また、実施例では、覆い体としてリン
グ状のものを用いているが、覆い体の形状は被処理体の
形状に依存して四角等に変更することができ、被処理体
の周縁部を実質的に覆えるものなら何でもよい。また、
実施例では、下部電極に高周波電力を印加し且つ上部電
極を電気的に接地しているが、この印加を逆として等方
性エッチング(アノードカップル型)を行うようにして
もよい。
【0025】さらに、実施例では、一例として本発明に
基づくプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置に適
用した例を示したが、かかる装置に限定されることな
く、CVD装置、アッシング装置、LCD装置等の処理
の際に反応生成物が発生する装置であればどのような装
置にも適応可能である。
【0026】
【発明の効果】本発明は、覆い体によって被処理体の処
理面の周縁部にプラズマによる処理の進行を抑制するこ
とができ、被処理体の処理面の周縁部の表面を処理が終
了しても、処理前の状態に維持することができるので、
被処理体の周縁部の被処理体の周縁部に付着するパーテ
ィクルの付着量を抑制することができ、被処理体の歩留
りを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施例が適用されるプラズ
マエッチング装置の概略的な断面図である。
【図2】図1の静電チャック機構の部分概略図である。
【図3】図1の覆い体の作用を説明する部分概略図であ
る。
【符号の説明】
1 プラズマエッチング装置(プラズマ処理装置) 2 処理室 4 載置台(下部電極) 18 覆い体(リング) 21 テーパー面 22 廂部 24 上部電極 46 エッジ W 被処理体(半導体ウエハ) P プラズマ P1 シース部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 H01L 21/68

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】処理室内に配設された下部電極の静電チャ
    ックに被処理体を吸着保持し、前記処理室内にプラズマ
    を生起して、前記被処理体に対してプラズマ処理を施す
    ためのプラズマ処理装置であって、 シャフトを介して前記処理室の上部から支持された、前
    記被処理体の処理面の周縁部を非接触で覆う覆い体と、 前記下部電極上に前記被処理体が載置された後、前記下
    部電極を上昇させ、前記覆い体と前記被処理体の前記処
    理面との距離を10mm以内の距離に設定するように、
    前記下部電極を上下に移動させるための昇降機構と、 を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項2】前記覆い体で覆う前記被処理面の前記周縁
    部は、前記被処理体のエッジから0.1〜2.0mmの
    範囲の領域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。
  3. 【請求項3】前記覆い体の材質は、前記プラズマを生起
    するために前記処理室内に供給される反応ガスの種類に
    応じて選択されることを特徴とする請求項1または2
    記載のプラズマ処理装置。
  4. 【請求項4】前記プラズマ処理装置はエッチング装置で
    あることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載
    のプラズマ処理装置。
  5. 【請求項5】処理室内に配設された下部電極の静電チャ
    ックに被処理体を吸着保持し、前記処理室内にプラズマ
    を生起して、前記被処理体に対してプラズマ処理を施す
    ためのプラズマ処理方法であって、 前記下部電極上に前記被処理体を載置する載置工程と、 シャフトを介して前記処理室の上部から支持された、前
    記被処理体の処理面の周縁部を非接触で覆う覆い体と、
    前記被処理体の前記処理面との距離を10mm 以内の距
    離に設定するように、前記載置工程後に、前記下部電極
    を上下に移動させるための昇降機構により、前記下部電
    極を上昇させる設定工程と、 前記設定工程後、前記処理室内にプラズマを生起し、前
    記覆い体によって前記処理面の前記周縁部における前記
    プラズマ処理の進行を抑制しながら前記被処理体に対し
    て前記プラズマ処理を施す処理工程と、 を具備する ことを特徴とするプラズマ処理方法。
  6. 【請求項6】前記覆い体で覆う前記被処理面の前記周縁
    部は、前記被処理体のエッジから0.1〜2.0mmの
    範囲の領域であることを特徴とする請求項5に記載のプ
    ラズマ処理方法。
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