(57)【要約】【目的】損傷部位のみを交換するだけで、シールドリング全体を交換することがなく時間的・経済的損失を少なくできる上に、使用寿命の長いシールドリングを提供すること。【解決手段】プラズマ状態のガスで被処理基板の表面をエッチングするプラズマエッチング装置の上部電極の一部を遮蔽するシールドリングにおいて、前記シールドリングが、中空円板状で、その外周部に垂直に突出する凸部を有する石英製本体部とその内側部分に篏合する上部電極で生成したプラズマを通過する中空部を有する分離部とからなることを特徴とする分離型シールドリング。【選択図】　　　　図３
2004104061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ状態のガスで被処理基板の表面をエッチングするプラズマエッチング装置の上部電極の一部を遮蔽するシールドリングにおいて、
前記シールドリングが、中空円板状で、その外周部に垂直に突出する凸部を有する石英製本体部とその内側部分に篏合する上部電極で生成したプラズマを通過する中空部を有する分離部とからなることを特徴とする分離型シールドリング。
【請求項２】
本体部の内周部が下方に向って傾斜し内径を小さくし、該本体部の内側に分離部が篏合され、その篏合が分離部の外周部に設けた上方に向けて傾斜する傾斜部と前記本体部の傾斜部で行われることを特徴とする請求項１に記載の分離型シールドリング。
【請求項３】
本体部の内側下部に直径方向に突出する固定用凸部が設けられ、分離部の外側下部に設けた固定用凹部と前記固定用凸部とが一体的に篏合することを特徴とする請求項１に記載の分離型シールドリング。
【請求項４】
固定用凸部の上部面に固定突起が設けられ、分離部の固定用凹部に前記固定突起が挿入する固定溝が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の分離型シールドリング。
【請求項５】
固定用凸部の上部面に固定溝が設けられ、分離部の固定用凹部に前記固定溝に挿入する固定突起が設けられていることを特徴とする請求項３に記載の分離型シールドリング。
【請求項６】
本体部と分離部上部面の表面粗さが分離部下部面の表面粗さより粗であることを特徴とする請求項１に記載の分離型シールドリング。
【請求項７】
本体部と分離部上部面の表面粗さが１．３〜１．８μｍ、分離部下部面の表面粗さが０．１７〜０．２２μｍの範囲にあることを特徴とする請求項６に記載の分離型シールドリング。
【請求項８】
分離部が石英、酸化アルミニウム又はＹＡＧのいずれかで作成されることを特徴とする請求項１ないし７に記載の分離型シールドリング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、ウェーハのエッチング工程で用いるシールドリングに関し、より詳しくは、ウェーハのプラズマエッチング時にプラズマに曝される部分が分離可能な分離型シールドリングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最近、半導体素子の高集積化に伴い半導体素子の表面処理にプラズマを使ったエッチング工程がよく用いられている。プラズマエッチングは半導体ウェーハの製造において絶縁膜や導電体膜などの被処理膜の加工手段として用いられるが、使用するエッチング装置は、パターンのエッチング精度、感光性樹脂パターンの寸法精度、エッチング速度などを考慮して選択されるのが一般的であるが、さらに、プラズマエッチング時の異常放電の防止、プラズマ密度の均一化、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）がかかるとき発生するプラズマのウェーハへの集中なども考慮する必要がある。該プラズマエッチング装置としてその上部電極の不要な部位をシールドリングで覆う装置がある。従来のシールドリング１００を備えたエッチング装置を図１に示す。図１において、反応チャンバー１１０内に所定の量と圧力の反応ガスを供給し、高周波をＲＦ（Ｒａｄｉｏ　Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）モジュール１１２から上部電極及び下部電極にかけ上部電極１１１と下部電極１０７との間にプラズマを発生させ、反応ガスをイオン化させ被処理膜をエッチングする。反応チャンバー１１０内にはウェーハ１１３を支持する石英製カバーリング１０９、フォーカスリング１０８が装着され、ウェーハ１１３の下部に下部電極１０７が装着されている。カバーリング１０９はウェーハ１１３を固定するガイドの役目を果すとともにガスの円滑な流れをも誘導し、ポリマーを蒸着させる。また、上部及び下部電極はウェーハのエッチングのために電子を発生させる。チャンバー１１０は絶縁の役目を果たす石英からなる断熱円筒部１０２、１０３を備える。上部電極１１１はＲＦモジュール１１２と連結され、上部電極の下部にはＲＦがかかったときプラズマをウェーハに集中させるため不要な部位を覆うシールドリング１００が設けられている。シールドリング１００とウェーハ１１３との間隔は約２５〜３０ｍｍ程であり、図１では拡大して示していあ。
【０００３】
前記シールドリング１００は図２ａ及び２ｂのような構造からなる。図２ａは従来のシールドリング１００の平面図で、図２ｂは図２ａのＡ−Ａ部断面図である。シールドリングには外周に垂直に突出する凸部１３３を設け、該凸部１３３には固定孔１３１が設けられボルトのような締結具でシールドリングニ固定する。従来のシールドリングは、ウェーハのエッチングの際発生するプラズマでシールドリング下部面１３２がエッチングされると全体を頻繁に取替える必要があった。通常、約３００〜３５０分使用後に交換しなければならないので、シールドリング全体の交換に伴う経済的負担及び交換作業に伴う時間上のロスガ大きな問題となっていた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記欠点を解決すべく案出されたもので、本発明は、プラズマエッチング装置に用いるシールドリングの損傷部位のみを交替できる分離型シールドリングを提供することを目的する。
【０００５】
また、本発明は、シールドリングの表面粗さをプラズマでエッチングされる分離部とされない本体部分とで異ならせ、使用寿命を長くしたシールドリングを提供することを目的とする。
【０００６】
さらに、本発明は、シールドリングのプラズマでエッチングされる分離部をアルミナ、ＹＡＧなどのセラミックスで形成し耐久性の高いシールドリングを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成する本発明は、プラズマ状態のガスで被処理基板の表面をエッチングするプラズマエッチング装置の上部電極の一部を遮蔽するシールドリングにおいて、前記シールドリングが、中空円板状で、その外周部に垂直に突出する凸部を有する石英製本体部とその内側部分に篏合する上部電極で生成したプラズマを通過する中空部を有する分離部とからなる分離型シールドリングであり、好ましくは、本体部の内周部が下方に向って傾斜し内径を小さくし、該本体部の内側には分離部が篏合され、その篏合が分離部の外周部に設けた上方に向けて傾斜する傾斜部と前記本体部の傾斜部で行われているのがよく、また、本体部の内側下部に直径方向に突出する固定用凸部が設けられ、分離部の外側下部に設けた固定用凹部と前記固定用凸部とが一体的に篏合してもよい。
【０００８】
さらに、好ましくは、分離型シールドリングの本体部と分離部上部面の表面粗さが分離部下部面の表面粗さよりたかいのがよい。より好ましくは、本体部と分離部上部面の表面粗さが１．３〜１．８μｍ、分離部下部面の表面粗さが０．１７〜０．２２μｍの範囲にあるのがよい。
【０００９】
上前記分離部は石英、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又はＹＡＧ（Ｙｔｔｒｉｕｍ　Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ　Ｇａｒｎｅｔ）のいずれかで形成されるが、好ましくは酸化アルミニウム又はＹＡＧが耐久性の高い分離部が作成できてよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましき実施例について添付の図面に基づきより詳しく説明する。図３は本発明による分離型シールドリングの一実施例を示す断面図、図４ａないし図４ｇは本発明による分離型シールドリングの他実施例を示す断面図である。
【００１１】
本発明のシールドリングは、上部電極下面に固定されるリングであって、本体部２及び本体部の内側に分離可能に篏合する分離部３からなる。本体部２は所定の内径と外径からなり、その外周部には垂直に突出した凸部５が形成され、その凸部５には固定孔４が多数個設けられボルトなどの締結手段により上部電極下面に固定される。本体部の素材は石英からなる。
【００１２】
分離部３は円板状で前記本体部の内側部分に篏合される。そしてその中央部にはプラズマが通過する中空部がある。前記篏合はシールドリングが装着された状態で分離部が分離できればよく、様々な態様が可能である。１態様として、本体部の内周部が下方に向って傾斜し内径が小さくなっており、その本体部の内側に分離部が篏合するが、該篏合は分離部の外周部が上方に向かって傾斜する傾斜部と本体部の傾斜部で行い、下部に抜け落ちがないようにする構造となっている。この例ではシールドリングがプラズマで摩耗したとき分離部のみ外し、同じ寸法の新たな分離部を篏合することで再利用が図られる。図４に他の態様を示す。この態様では、本体部２の内側下部に直径方向に突出する固定用凸部６が設けられる。前記固定用凸部６には、図４ａのように本体部２の内側下部が段差をなして直径方向に突出するもの、図４ｂのように本体部の外周に形成された凸部５が突出するもの、図４ｃのように固定用凸部６が上部面から傾斜をなし突出するもの、図４ｄのように前記傾斜が２段になっているもの、図４ｅのように図４ｄの２段目が突出型のものなどがある。また、図４ｆ及び図４ｇのように、固定用凸部６及び固定用凹部７に固定突起９を形成してもよい。図４ｆにおいては固定用凹部７に突起９が形成され、図４ｇにおいては固定用凸部の上部面に固定突起９が形成されている。一方、分離部３には固定用凹部７が形成され、これにより本体部と分離部とが相互に嵌合できる。特に、分離部の内側下部の隅部をグラインド処理し丸みをつけるのがよい。これによりガスの流れが円滑となる。このように、本発明の分離型シールドリングは本体部２と分離部３とからなり、プラズマエッチングで分離部３下部面の摩耗が激しくなったとき分離部を新たに交換すればよく、本体部はそのまま使用できるので従来のシールドリングのように全体を交換するのに比べ費用を大幅に節減できる。さらに、好ましくは、本発明の分離型シールドリングの本体部と分離部上部面の表面粗さを分離部下部の表面粗さより粗くするするのがよい。前記本体部と分離部上部面の表面粗さは１．３〜１．８μｍ、分離部下部面の表面粗さは０．１７〜０．２２μｍの範囲がよい。表面粗さでプラズマによるエッチング量が決まるが、表面粗さが小さい方が粗いものよりプラズマによるエッチングの影響が少ない。これは、表面積が表面粗さが小さいい方が小さいことによる。プラズマに曝される分離部下部面の表面を本体部と分離部の上部面より精密に加工することで前記表面粗さが達成できる。その結果、シールドリングの使用時間を長くできる上に、エッチング中発生するポリマーを表面の粗い部位に蒸着させることができる。
【００１３】
図５において、分離部のＡ部分はプラズマによりエッチングされる部分で、Ｂ及びＣ部分はプラズマに影響されない部分である。従来用いる一体型シールドリングにおいては、全体シールドリングまたはシールドリングの全体の下部面の表面粗さを同一に加工していたが、本発明では分離部下部のみを精密加工して所望の表面粗さにした。すなわち、分離部の下部面のＡ部分の表面粗さを０．１７〜０．２２μｍにする。表面粗さが０．１７μｍ未満では必要以上の加工を行うことで加工コストが高くなる。また、粗度さが０．２２μｍを超えると、エッチングが激しくなりシールドリングの交換時期を早くする必要がありコスト高となる。一方、Ｂ及びＣ部の表面粗さは１．３〜１．８μｍの範囲でよい。これはエッチングに直接影響を受けない部分で粗くてもよい。
【００１４】
前記分離部は石英、酸化アルミニウム又はＹＡＧのいずれかで形成できるが、それらの特性を表１に示す。
【００１５】
【表１】
2004104061.tif 000003
【００１６】
本発明の分離型シールドリングの分離部は石英で作製してもよいが、好ましくは酸化アルミニウムやＹＡＧがよい。前記酸化アルミニウム又はＹＡＧを用いることで、シールドリングの交換時間を飛躍的に長くできる上に、強度、その他の特性も向上できる。
【００１７】
上記には本発明の特定の態様について図示し。説明したが、以下の特許請求範囲により具備される本発明の精神や分野を外れない限度内において、本発明が多様に改造及び変化され得ることは当業界において通常の知識を有する者ならば容易に想到できる。
【００１８】
【発明の効果】
本発明のシールドリングは分離型で、損傷部位のみを交換するだけで、シールドリング全体を交換する必要がなく時間的・経済的損失を少なくできる。また、本発明のシールドリングの表面粗さを本体部及び分離部の上面部と分離部の下部とで異ならせることで、従来のシールドリングより遥かに長い使用寿命が達成できる。
【００１９】
また、本発明のシールドリングは分離部を石英だけでなく、酸化アルミニウムやＹＧＡ等で作成でき、より耐久性の高いシールドリングが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のシールドリングを用いたプラズマエッチング装備の断面図である。
【図２】従来のシールドリングを示す詳細図である。
【図３】本発明の分離型シールドリングの断面図である。
【図４】図４Ｓａないし図４ｇは本発明の分離型シールドリングの他実施例を示す断面図である。
【図５】本発明の分離型シールドリングの表面粗さを説明する断面図である。
【符号の説明】
２　　本体部
３　　分離部
４　　固定孔
５　　凸部
６　　固定用凸部
７　　固定用凹部
９　　固定突起
【図１】
2004104061.tif 000004
【図２】
2004104061.tif 000005
【図３】
2004104061.tif 000006
【図４】
2004104061.tif 000007
【図５】
2004104061.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月28日(2002.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２】
2004104061.tif 000010
【図３】
2004104061.tif 000011
【図４ａ】
2004104061.tif 000012
【図４ｂ】
2004104061.tif 000013
【図４ｃ】
2004104061.tif 000014
【図４ｄ】
2004104061.tif 000015
【図４ｅ】
2004104061.tif 000016
【図４ｆ】
2004104061.tif 000017
【図４ｇ】
2004104061.tif 000018
【図５】
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