JPS6295828A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。

〔発明の背景〕

内部でプラズマを利用して試料が処理される処理室を有
するプラズマ処理装置擾こは、例えば、ドライエツチン
グ装置がある。第６図に従来のドライエツチング装置の
代表例の縦断面を示す。第６図に示すように、密閉され
た処理室１の中に２枚の平板の電極２．３を対向させて
配し、一方の電極３に高周波型＃４を接続し、対向する
電極２からは原料ガスを供給できる構造になっている。

処理室１には真空ポンプ５が接続されており、処理室１
内のガスを吸引し排気できる。ドライエツチングを行う
試料、例えば、ウェハ６は、Ｍ薄膜を施した面が電極２
と対向するようにＮ極３の表面上に置く、ドライエツチ
ングの処理工程としては、まず処理室１内の空気を排気
した後に原料ガスでゐる８＋Ｃ１４，ＣＣＩ！４．およ
びＢＣＩ！３等のガスを供給し、処理室１の内部を所定
の圧力である０、０１〜５　Ｔ　ｏｒｒ程度暑こする。

その状態で、電極２および３の間に高周波電力を与え、
グロー放電で活性なイオン種を生じさせ、ＭＩ’Ｊｍに
反応させてエツチングを行なう。エツチング反応により
アルミニウム塩化物（以下Ｍ塩化物と記す）が処理室１
の内面および電極２．３に再付着し堆積するため、エツ
チング反応を不安定にさせたり、堆積物が塵となってウ
ェハ上に落）シ真物となる恐れがある。

通常は定期的に、フランジ７を開き処理室ｌの内部を大
気尋こ開放し、堆積物を除去する必要がある。

そのため、従来の装置に対しても次に記すような、堆積
する付着生成物の除去法が考案されている。

例えば、特開昭５９−１４３０７３号公報では、加熱さ
れた不活性ガスを処理室１の中瘉こ導入し、Ｍ塩化物を
蒸発させるようになっている。しかし。

二の方法ではエツチング中の堆積を少なくすることはで
きず、不活性ガスで加熱するためにはドライエツチング
装置の運転を中断することが必要となる。また、特開昭
５９−１３４８３２号公報に記載されているように、電
極３のウェハ以外の部分を熱伝導性の悪い炭素製とする
ことにより、電極のウメハで覆われた以外の部分を高温
にして反応生成物の付着防止を行っている。しかし、こ
の方法では処理室１の内面には対策がなされていないの
で不十分である。また、公知のドライエツチング装置の
中には電極３に相当する電極の周辺に冷却されたリング
を置いて、そのリングに反応生成物を付着させている例
もあるが、充分な方法とは云えない。上記したリングの
代りに冷却された棒状の部材を置いているが、やはり充
分な効果は期待できないのが実情である。

以上のように、従来技術においては、運転中における反
応生成物の堆積を防Ｉヒシ、また除去する有効な方法お
よび装置がないため、フランジ７を開放して人手に頼っ
て処理室等の洗浄を行っている。そのため、処理室１の
内部および電極２．電ｗ１３を大気環境に晒すことにな
り、腐食を生じるためにドライエツチング装置の信頼性
の低下を招（。また、ドライエツチング装置の運転を止
める必要があり、生産能力が低下する。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、運転を中断することなく、また、処理
室内部を大気環境に晒すことなしに処理室での反応生成
物の堆積を防止し、また、除去することで、生産性およ
び信頼性を向上できるプラズマ処理装置を提供すること
にある。

〔発明の概要〕

本発明は、プラズマ処理装置を、内部でプラズマを利用
して試料が処理される処理室内若しくは外に前記プラズ
マに影響を及ぼすことな（加熱ガスを前記処理室との間
で内在する隔離室を設けた装置としたことで、運転を中
断することなく、また、処理室内部を大気環境に晒すこ
となしに処理室での反応生成物の堆積を防止し、また、
除去しようとしたものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図、第２図によりて説明
する。第１図に、本発明を適用したドライエツチング装
置の縦断面と、ガスの供給と排気の管路および高周波ｘ
ｉ等の接続を示す。第１図において、処理室１．電極２
，３．高周波電源４゜真空ポンプ５．ウェハ６およびフ
ランジ７等は第６図におけると同様なものである。しか
し、＠６図と異なる点は、第１図において処理室ｌの内
部に電極２．　３を囲むように隔離室８を設け、かつ処
理室１に加熱された不活性ガスを供給する配管系を接続
したことにある。不活性ガスの配管系は、管路９．流量
コントローラ１０．加熱器１１．バルブ票から成立って
いる。不活性ガスの流量および温度はおのおの流量コン
トローラｌＯおよび加熱器１１によって所定の条件に調
整することができる。バルブ校を開くと、所定の温度お
よび流量の不活性ガスが、不活性ガス入口１３より処理
室１に供給されるとともに、流量を調整することにより
処理室１内の圧力が調整できる。原料ガスは、バルブ１
４を開き、原料ガス人口１５を通り電極３より隔離室８
内に供給する。第２図に隔離室８の縦断面を拡大して示
す。第２図に示すように隔離室８は円筒隔壁８１および
上部隅ｍ８２から成立っている。円筒隔ＩＪｅ８１には
、スティ羽を設け、上部隅ｕ＆８２には、原料ガス人口
１５を挿入する挿入孔枳を設ける。円筒隔壁８１の内壁
の上端部近くに設けたステイ羽の上端面に上部隔慕聞を
置く。このステイ羽の上端面と上部隔壁羽との接触部は
気密性は必要ないが。

量常のセラミック等の成形１機械切削、研磨等の工作精
度の範囲で、すき間はできるだけ小さくなるようにする
。円筒隔壁８１の下端面と処理室のフランジ７１との接
触面、上部隔壁鯰と原料ガス人口１５およびフランジ７
２との接触面についても、工業的な成形１機械切削、研
磨等の精度範囲でなるべく小さくする。

第１図で、１６．１６’はおのおの原料ガス用排気口お
よび不活性ガス用排気口である。原料ガスは、排気口１
６から、真空ポンプ５によって処理室ｌの外に排気され
る。不活性ガスは、排気口１６／から真空ポンプ５′に
よって排気される。

第２図に示す隔離室８を構成する材料としては、ウェハ
のドライエツチングを行う場合に異常放電を生じないよ
うなアルミナ、石英、テフロン等の電気絶縁材料で、し
かも７０℃以上の温度範囲で長期使用できる材料を使用
する。

以上のような隔離室８を備えたドライエツチング装置を
使用してウェハ上のＭ薄膜のエツチングを行う場合は次
のような操作を行う。最初に、処理室ｌ内の空気を真空
ポンプ５および５′により排気する。真空ポンプ５およ
び５′による排気を続け、バルブ１４を開き原料ガスを
流し、次にバルブＬを開き加熱された不活性ガスを、不
活性ガス人口１３より処理室１内に供給する。隔離室８
内の原料ガスのａＭ１圧力は一定の条件で行う必要があ
るので、隔離室８の内部に不活性ガスが流れ込まないよ
うに流量コントローラ１０を調整する。この場合、第２
図かられかるように隔離室８の上部隅ｕ！諺に原料ガス
人口１５を挿入した部分、上部隔壁鯰と円筒隔ｆｆ１８
１との慄触部２円筒隔壁８１とフランジｎとの接触部に
は、すき間を形成しているが、それらのすき間をガスが
通り抜ける抵抗は、隔離室８の外側と処理室１の内面と
の空間皓こよって形成される流路のガス流れに対する抵
抗よりも大きい。したがって、処理室ｌ内に供給された
不活性ガスは、隔離室８の外側に沿って隔離室８を加熱
しながら流れ、排気口１６′に流入し、真空ポンプ５′
によって処理室１の外部に排気される。一方、原料ガス
は、電極２から隔離室８内・二流入し、円筒隔徴８１と
上部隔壁羽等のすき間から少■；ま不活性ガスに混入す
るが、従来技術と同様に大部分は電極３の方向に向って
流下し、排気口１６に流入し真空ポンプ５により処理室
外に排気される。不活性ガスの温度は、上記の条件下で
隔離室８の温度が７０°Ｃ以上となる程度に調整する。

高周波電源４によって電極２と電極３との間にグロー放
電を発生させて。

ウェハ６のエツチングを行うと、エツチング反応により
Ｍ塩化物を生じるが、隔離璧８に到達しても隔壁温度が
７０℃以上壷こ昇温しているため・凝縮することなしに
ガスに混入して排気口１６１こ流入し、真空ポンプ５に
よって処理室の外に排気される。上記のようにして、反
応生成物のドライエツチング装置内への付着堆積を防Ｉ
Ｅできる。

次に、第３図〜第５図に、本発明の他の実施例を示す。

第３図で、第１図と異なる点は隔離ｇ１７の構造と、そ
れに伴って真空ポンプを１台にした点にある。第４図に
、隔離室１７の縦断面を示す。

第４図に示すように、隔離室１７は円筒隔１（！１７１
　。

上部隅Ｗ　１７２　、底部隔壁１７３．支持台１７４　
とから成る。円筒隔壁１７１にステイ１７５を設け、そ
れに上部隅ＩＪ！　１７２を置（ことおよび上部隔壁１
７２に原料ガス入口１５の挿入孔１７６を設けること等
は、第２図の場合と同じである。第４図で、第２図に示
す隔離室８と異なる点は、底部隔壁１７３．支持台１７
４を設けたことにある。底部隔ｆｉ　１７３には原料ガ
ス通気孔１７７が１個以上開けである。原料ガス通気孔
１７７の孔径は、ＷＬ電極を通して供給される原料ガス
を真空ポンプ５で排気できる程度であれば、小さいほど
よい。また、底部隔壁１７４の一面には案内となる止め
板１７８が設けてあり、そこに第４図に示すように支持
台１７４を挿入する。底部隔壁１７３の中央に［極２の
軸重８を挿入する軸孔１７９を設ける。挿入孔１７６の
直径は、原料ガス人口１５が容易に挿入できる範囲で原
料ガス人口１５の外径に近い寸法であればよい。また、
軸孔１７９の直径は、軸１８を容易に挿入できる範囲で
軸１８の外径にできるだけ近い寸法であればよい。また
、支持台１７４の側面には、不活性ガス通気孔１７１０
を１個以上開ける。不活性ガス通気孔１７１０の直径は
、なるべ（大きく、数はできるだけ多鳴する。

以上のような隔離室１７を備えたドライエラチン　。

グ装置を使用してウェハ上のＭＮ膜のエツチングを行う
操作は、先の第１図の場合とはぼ同じであるが、エツチ
ングガスの腐食性が弱く、不活性ガス用の真空ポンプを
使用可能な時に、次のような理由により、真空ポンプが
１台で運転できる利点がある。第３図の実施例でも隔離
室１７内の原料ガスの圧力は一定の値に調整されている
ので、不活性ガスの圧力は、不活性ガスが隔離室内暑こ
流れ込まない程度に調整する。第３図に示すように隔離
室１７の、上部隔壁１７２に原料ガス人口１５を挿入し
た部分および上部隔壁１７２と円筒隔壁１７１　との接
触部は、単に接触しているだけで、すき間を形成してい
るが、そのすき間をガスが通り抜ける抵抗は、隔離室１
７の外側と処理室１の内面との空間および支持台１７４
に開けられた不活性ガス通気孔１７１０によって形成さ
れる流路の抵抗よりも大きい。

そのため、処理室１内に供給されたガスは、隔離室１７
の外側と処理室１との間に形成される通路を通って処理
室１の底部の排気口１６から真空ポンプによって排気さ
れる。原料ガスは、電極２から隔離室１７に流入し、隔
離室１７の上部に形成されるすき間を通り少量は不活性
ガスに混入するが、従来技術と同様に大部分は電極３方
向に向って流れ、隔離室１７の底面の原料ガス通気口１
７７を通って排気口Ｉ６に流入しポンプ５によって処理
室１の外に排気される。不活性ガスの温度を、隔離室１
７の温度が７０℃以上になるように調整すること壷こよ
り、第１図、７５２図に示す実施例におけると同様に。

反応生成物のドライエツチング装置内への付着堆積を防
止できる。

なお、以上の実施例では、処理室内に隔離室を設けてい
るが、この逆としても良い。また、プラズマ処理装置と
しては、この他に、反応生成物が処理室壁面に付着して
堆積可能な装置、例えば、プラズマＣＶＤ５１＆置であ
っても適用上の問題は特にない。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、運転を中断することな
く、また、処理室内部を大気環境に晒すことなしに処理
室での反応生成物の堆積を防止でき、また、除去できる
ので、プラズマ処理装置の生産性および信頼性を向上で
きる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１因は、本発明によるプラズマ処理装置の一実施例を
示すドライエツチング装置の構成図、第２図は、第１図
の隔離室の縦断面図、第３図は、本発明によるプラズマ
処理装置の他の実施例を示すドライエツチング装置の構
成図、第４図は、第３図の隔離室の縦断面図、第５図は
、同じく底面からみた平面図、第６因は、ドライエツチ
ング装置の従来例を示す構成図である。 １・・・・・・処理室、２，３・・・・・・電極、４・
・・・・・高周波電♂ス、５，５′・・・・・・真空ポ
ンプ、８，１７・・・・・・隔＃室、９・・・・・・管
路、１０・・・・・・流景コントローラ、１１・・・・
・・加熱器 １１１図 、ニジＨポング 才３図 第４図 才５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、内部でプラズマを利用して試料が処理される処理室
   内若しくは外に前記プラズマに影響を及ぼすことなく加
   熱ガスを前記処理室との間で内在する隔離室を設けたこ
   とを特徴とするプラズマ処理装置。