(57)【要約】【課題】ガス供給流路表面における異物付着や汚染を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】プラズマ処理装置において、真空容器１４と、プラズマにより被加工試料２の表面処理を行う処理室と、被処理加工試料設置手段１と、ガス流路１０２及び多数の微細孔６を有する上部電極３と、上部電極３のガス流路１０２内に配置され、微細孔６を開閉するためのガス遮蔽板１０３と、ガス遮蔽板１０３を駆動する駆動装置１０１と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器と、
前記真空容器内を排気する真空排気手段と、
前記真空容器内に配置され、導入された原料ガスのプラズマにより被加工試料の表面処理を行う処理室と、
前記処理室内に配置され、前記被加工試料を載置する被処理加工試料設置手段と、
前記被加工試料設置手段の対面に配置され、内部に原料ガスを流通するガス流路と、前記被加工試料設置手段側に前記ガス流路と流体連結して形成された多数の微細孔と、を有する上部電極と、
前記上部電極の前記ガス流路内に配置され、前記微細孔を開閉するためのガス遮蔽部材と、
前記ガス遮蔽部材を駆動する駆動装置と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記駆動装置は、前記ガス遮蔽部材を移動させて前記微細孔を開閉することで前記微細孔を通じた原料ガスの供給量を制御する機能を有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記駆動装置は、前記ガス遮蔽部材を上下に移動するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記ガス遮蔽部材は、石英であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項１記載のプラズマ処理装置において、
前記原料ガスは、腐食性ガスであるであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライエッチング装置に代表されるプラズマ処理装置は、真空排気手段を有する真空容器内に原料ガスを導入し、該原料ガスを電磁波によりプラズマ化して被加工試料にさらすことで被加工試料表面のマスク部以外をエッチングすることで所望の形状を得る半導体微細加工装置である（例えば、特許文献１）。
【０００３】
被加工試料面内での加工均一性にはプラズマの分布、被加工試料面内の温度分布、供給ガスの組成および流量分布等が影響する。特に並行平板型のプラズマ装置では、被加工試料の対面に配置される微細なガス放出孔が多数形成された上部電極を通じて原料ガスが供給され、かつ被加工試料と上部電極との間の距離も比較的短いことからシャワープレートから供給されるガス供給分布が、加工速度や加工形状等に影響する。平行平板型のプラズマ装置は、この特性を活用して、加工速度や形状の被加工試料面内の分布を制御し、所望の均一性を得ることができる利点を有する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第４８０１５２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のプラズマ処理装置においては、プラズマ処理装置の処理室を構成する部品やプラズマ処理時に処理室内に生じた反応生成物による処理基板への異物付着や汚染を考慮し、プラズマ処理及びその前後の処理においてその低減策が検討されている。しかしながら、それ以外の状況において生じた当該部品への異物付着や汚染、それらに起因する処理基板への異物付着や汚染については十分に配慮されていないように思われた。そこで発明者等は、それ以外の状況での当該部品への異物付着や汚染の状況を確認すると共に、その対策の要否について検討した。その結果、真空容器内部の部品を清掃あるいは交換といったメンテナンスをする場合、真空容器を大気開放すると上部電極の微細孔を通じて上部電極内のガス流路に大気が流入し、ガス流路の表面の残留した反応性の処理ガス分子とガス流路に流入した大気中の水分が反応し、その生成物が固形化してガス流路表面に付着したり、ガス流路表面を腐食させたりしていることが分かった。こうして生成した付着固形物や腐食は、大気開放後のプラズマ処理において再び原料ガスを供給すると、ガス流れに乗じて上部電極の微細孔を通じて被加工試料面に運ばれるため、異物や汚染による加工不良を生じ、ひいてはプラズマ処理装置の歩留まり低下につながることが危惧された。従来から、大気圧開放した場合には大気開放前のガス流路にＮ２等の不活性ガスを通じて反応性ガスを置換する操作がなされてはいるものの、ガス流路自体は清浄との前提で行われるガス置換ではガス流路表面に付着した固形物や腐食を除去することは困難であり、異物や汚染によるデバイス不良をひきおこすことになる。このような問題は、今後デバイスが微細化するにつれ益々顕著になることが危惧される。
【０００６】
本発明の目的は、ガス供給流路表面における異物付着や汚染を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するための一実施形態として、真空容器と、
前記真空容器内を排気する真空排気手段と、
前記真空容器内に配置され、導入された原料ガスのプラズマにより被加工試料の表面処理を行う処理室と、
前記処理室内に配置され、前記被加工試料を載置する被処理加工試料設置手段と、
前記被加工試料設置手段の対面に配置され、内部に原料ガスを流通するガス流路と、前記被加工試料設置手段側に前記ガス流路と流体連結して形成された多数の微細孔と、を有する上部電極と、
前記上部電極の前記ガス流路内に配置され、前記微細孔を開閉するためのガス遮蔽部材と、
前記ガス遮蔽部材を駆動する駆動装置と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ガス供給流路表面における異物付着や汚染を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の基本構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、実施例により説明する。なお、実施例においてはプラズマ処理装置として平行平板型のドライエッチング装置を用いて説明するが、これに限定されない。
【実施例１】
【００１１】
本発明の第１の実施例について図１を用いて説明する。図１は、本実施例に係るプラズマ処理装置の一つである平行平板型のドライエッチング装置の基本構成図である。本ドライエッチング装置は、被加工試料２が載置され、下部電極を兼ねる被加工試料設置手段１と、被加工試料設置手段１との対向位置に配置され、アルミやステンレス等の導体で形成された上部電極３とを有する。
【００１２】
上部電極３は、その内部にガス供給のために形成されたガス流路１０２を備えている。またガス流路内には駆動装置１０１と接続したガス遮蔽板１０３を備えており、上下方向に動作させることでガス供給部６を開閉することができる。なお、ガス遮蔽板１０３としては耐熱性があり腐食され難い石英やアルミナ等を用いることができる。また、上部電極３の被加工試料２側にガス供給手段として同径の平面状部材５が配置されている。平面状部材５へのガス供給は、上部電極３に施されたガス供給部６から行われる。
【００１３】
プラズマの原料ガスを供給する場合は、ガス遮蔽板１０３を駆動装置１０１で上昇させる。原料ガスは導体で形成された上部電極３に施されたガス流路１０２から、ガス供給部６を介して、平面状部材５のガス孔１０に導かれ、最終的に放電空間１１に導入される構造となっている。なお、符号１３は上部電極に高周波電圧を印加するための高周波電源、符号１２は高周波印加の際にインピーダンスの整合をとるための整合器、符号１５は真空容器の周囲に設置されたソレノイドコイル、符号１４は真空容器、符号１６はプラズマ、符号１７は被加工試料へバイアス電圧を印加するための高周波電源、符号１８は整合器、符号１９は冷却手段、符号２４は上部電極温度制御手段である。
【００１４】
本装置を用いて所定の枚数或いは所定の期間、ＨＢｒ／Ｃｌ２／Ｏ２、或いはＳＦ６、ＣＦ４、ＣＨＦ３等のフッ素系ガス（腐食性ガス）を用いて被加工試料２のエッチングを行った後、装置のメンテナンスその他の理由で処理室を大気開放する場合は、ガス遮蔽板１０３を駆動装置１０１で下降させることで、ガス供給部６を介して大気がガス流路１０２に流入するのを防止する。その後、所定のメンテナンス等を行い、再度処理室を真空状態にし、ガス遮蔽板１０３を駆動装置１０１で上昇させた。ガス遮蔽板１０３を上下動とすることにより、ガス流路の開閉に伴う異物の発生を抑えることができる。但し、メンテナンス等の後のガス遮蔽板１０３の移動は処理室には製品となる被加工試料が無い状態で行われるため、多少異物が発生し易くなるが、ガス遮蔽板１０３に上部電極３に設けたガス供給部６に対応した穴を設け、ガス遮蔽板１０３を水平方向にスライドさせることによりガス流路の開閉を行うこともできる。なお、ガス遮蔽板１０３を上昇させるときにガス流路にＮ２等の不活性ガスを流しておいてもよい。また、ガス遮蔽板１０３は単なる開閉動作だけでなく、開閉状態を制御して微細孔を開閉することで微細孔を通じた原料ガスの供給量を制御してもよい。
【００１５】
上記操作を行うことにより、ガス流路への異物付着や汚染、ガス流路表面の腐食等を抑制することができた。また、上記操作を行うことにより処理室を大気開放した後の半導体デバイス製造のためのシリコン系材料等のプラズマエッチングにおいても被加工試料への異物付着や汚染が増加することはなく、歩留まりの低下を抑制することができ、信頼性の高いデバイスを安定して製造することができた。
【００１６】
以上、本実施例によればガス供給流路表面における異物付着や汚染を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供することができる。
【００１７】
以上、本願発明を説明したが、以下に主な発明の形態を記載する。
真空排気手段を有する真空容器内で原料ガスをプラズマ化し被加工試料の表面処理を行う処理室と、該処理室内に該被加工試料の対面に配置された上部電極と、該上部電極内に形成された原料ガスを流通するガス流路と、該上部電極の被加工試料側に該ガス流路と流体連結して形成された多数の微細孔と、該ガス流路内に該微細孔を塞いで配置されたガス遮蔽部材と、該ガス遮蔽部材を稼働する駆動装置とを備えており、該ガス遮蔽部材を移動させて該微細孔を開閉することで該微細孔を通じた原料ガスの供給量を制御する機能を有していることを特徴とするプラズマ処理装置。
これにより、処理室を大気開放した場合にガス遮蔽板を用いてガス供給孔を閉じることで、ガス供給流路へ大気が流入しないためにガス供給流路表面において異物や汚染の原因物質を生じないため、歩留まりの高いプラズマ処理装置が提供可能となる。
【００１８】
なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある構成の一部を他の構成に置き換えることも可能であり、また、ある構成に他の構成を加えることも可能である。
【符号の説明】
【００１９】
１…被加工試料設置手段、２…被加工試料、３…上部電極、５…平面状部材、６…上部電極に施されたガス供給部、１０…平面状部材５のガス孔、１１…放電空間、１２…整合器、１３…高周波電源、１４…真空容器、１５…ソレノイドコイル、１６…プラズマ、１７…高周波電源、１８…整合器、１９…冷却手段、２４…上部電極温度制御手段、１０１…駆動装置、１０２…ガス供給流路、１０３…ガス遮蔽板。
【図１】
2014179386.tif 000003