(57)【要約】【課題】エッチング時に発生する反応生成物及び処理室内構成パーツへのイオン衝突によるパーティクルの発生を抑えるため、プロセス特性の維持及び天板部周りのメンテナンス性を考慮し、常に安定したプロセスが行えパーティクルの発塵を抑制する。【解決手段】処理室内の特に反応生成物の付着しやすい場所及びプラズマの集中しやすい箇所に対し従来の天板部の構造を見直し天板の外周部に樹脂系素材からなる天板外周リングを設ける。この天板外周部に樹脂系素材のパーツを用いることによりエッチング時に発生する反応生成物が付着しにくい特性を有し、プラズマに対する耐食性に優れ、イオン衝突の緩和を図る構造を備える。又、イオン衝突の緩和を図るため、特にイオンの集中しやすい箇所に対しイオンの入射角度を考慮した天板外周部構造の形状を変更する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室上部に設けられた高周波発生手段と、石英またはアルミナセラミックスからなる誘電体で構成された天板部と、前記高周波発生手段とは別に処理室内にプラズマを発生させる手段を有するプラズマ処理装置において、前記天板の外周部と処理室側壁接合部が隙間無く形成されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記天板の外周部と該天板に繋がる処理室側壁上部とが、前記天板および前記処理室側壁と異なる材料で形成された一体構造であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記異なる材料はイミド、アミド、エーテル結合等を導入して成形したポリイミド系樹脂素材であ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体基板あるいは半導体基板上に成膜された絶縁物、金属薄膜等をガスプラズマによりエッチング処理する装置に関するものであり、特にそのプラズマ処理において、エッチング処理時に発生するエッチング反応生成物の抑制及びイオン衝突によるパーティクルの発生を押さえるプラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から特許文献１にあるように、半導体基板の処理にはプラズマ処理が多用されている。プラズマ処理は反応性のガスを高周波、磁場等を用いて励起し被処理物をエッチングする、あるいは気相反応で生成した膜を基板上に堆積するものである。
【０００３】
図３は、従来のプラズマ処理装置の一例として示すドライエッチング装置の断面図である。図において、１はドライエッチを行う処理室、２は処理室１を真空排気するための排気口、３はドライエッチングガスを処理室１に導入するガス導入口、４はガス導入口３から入ったプロセスガスを処理室１内へ噴出するガス吹き出し口、５は高周波コイル、６は石英またはアルミナセラミックス等の誘電体で構成された天板、７は基板周辺リング、８は高周波が印加される下部電極、９はエッチング対象物である基板、１０、１１はブロッキングコンデンサ、１２は高周波電源１、１３は高周波電源２、１４はエッチングの際に発生し付着した反応生成物である。
【０００４】
以上のように構成されたドライエッチング装置について、以下その動作について説明する。
【０００５】
搬送機（図示せず）により基板９を下部電極８の上に搬送し設置する。次に処理室１の内部を所定の真空度に到達するまで、排気口２から真空排気し、ガス導入口３からエッチングに必要な反応性ガスを導入し、ガス吹き出し口４から反応性ガスを噴出する。
【０００６】
ガスは処理室下部または上部に設けられた多数の開孔部から処理室内に均一に導入される。開孔部は通常均一に配置されるかまたは、反応性ガス密度が等しくなるように配置され、ガスは基板全面に均一に吹き出すようになっている。ガスの流量と圧力が安定化してから、高周波電源１２より下部電極８に対しブロッキングコンデンサ１０を介し、電圧を印加してガスプラズマを発生させる。また高密度のプラズマ領域をつくるため、石英またはアルミナセラミックス等の誘電体で形成された天板６の上部に電磁波を送る高周波コイル５を設け、この高周波コイル５に対しブロッキングコンデンサ１１を介して高周波電源１３より電圧を印加し、発生したガスプラズマを用いて下部電極８上に設置された基板９がエッチングされる。
【０００７】
従来のような高密度のプラズマを用いたドライエッチング装置の処理室構成では、エッチングによる反応生成物の付着、またはイオンの衝突による付着物の剥離や、処理室側壁及び誘電体の天板部の劣化消耗により、特に石英等の天板の外周部からのパーティクルの発生を招いている。特にプラズマ処理装置において、前記天板部６の外周部と処理室側壁接合部がプラズマに曝されることによりパーティクルの発生原因となる場合などもある。
【０００８】
従来の石英、アルミナセラミックス等で形成された天板部６は処理室上部に設置された高周波コイル５の電磁波の誘導体として用いられ、プロセス特性を満たすよう形状、大きさ等の改良がなされ、近年ではパーティクル対策としてエッチング時に発生する反応生成物の密着性を上げるため表面のブラスト処理等が施されている場合などもある。しかし、微細化プロセスが進むに従いパーティクル対策が必要となってきたため、メンテナンスサイクルを短くして対応しているが、設備稼働コストの増加が問題となっている。
【特許文献１】特開平１１−２９７６７５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は上記従来のプラズマ処理において石英等の誘電体で形成された天板部及び天板と接する処理室側壁上部の構造的欠点を除去するためになされたもので、天板部周りのメンテナンス性及びコスト面を考慮し、常に安定したプロセスを実現しながらパーティクルの発塵を抑制する方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の問題点を解決するために本発明においては前記天板の外周部の少なくとも表面が天板と異なるポリイミド樹脂等の高機能樹脂系素材で形成し、前記天板の外周部と処理室側壁接合部が隙間無く形成した構造を用いている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は処理室構成パーツにおいて、反応生成物の付着量を低減し、更にプラズマの集中によるイオン衝突を緩和し処理室構成パーツからのパーティクルの発塵を抑制した、天板部の構造及びパーツの形成方法を提供する。その結果、処理室内起因のパーティクルが低減し、歩留まり向上につながり、更にはパーツのコスト低減及び装置メンテナンス性の向上が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明のドライエッチング装置について、図面を参照しながら説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施の形態におけるドライエッチング装置の断面図を示すものである。図１において、１はドライエッチを行う処理室、２は処理室１を真空排気するための排気口、３はドライエッチングガスを処理室１に導入するガス導入口、４はガス導入口３から入ったプロセスガスを処理室１内へ噴出するガス吹き出し口、５は高周波コイル、６は天板、７は基板周辺リング、８は高周波が印加される下部電極、９はエッチング対象物である基板、１０、１１はブロッキングコンデンサ、１２は高周波電源１、１３は高周波電源２、１５は天板を固定する天板外周リングである。
【００１４】
以上のように構成されたドライエッチング装置について、以下、図１を用いてその動作を説明する。図１に示すように、搬送機（図示せず）により基板９を下部電極８上に設置し、処理室１の内部を所定の真空度に到達するまで、排気口２から真空引きする。処理室内が所定の真空度に到達した時点で、エッチングガスをガス導入口３から導入し複数のガス吹き出し口４から処理室内へ噴出する。ガスの流量と圧力が安定してから、ブロッキングコンデンサ１０を介し高周波電源１２より下部電極８に電圧を印加してガスプラズマを発生させる。
【００１５】
また高密度のプラズマ領域をつくるため、石英またはアルミナセラミックス等の誘電体で形成された天板６と天板外周リング１５の上部に電磁波を送る高周波コイル５を設け、高周波コイル５に対しブロッキングコンデンサ１１を介し高周波電源１３より電圧を印加している。このガスプラズマを用いて、下部電極８上に設置された基板９がエッチングされる。それに伴い処理室１内に反応生成物１４が発生する。今回の実施の形態としては、誘導結合型プラズマを用いたプラズマ装置において、Ｃｌ2＋Ｏ2によるプロセスガスを使用し、圧力１ＰａにてＳｉエッチングを行う場合について説明する。
【００１６】
発明者はまず、従来の処理装置において基板を１０００枚エッチングした後に処理室内を分析したところ、天板の外周部にエッチングにより発生した反応生成物の付着が多く見られた。反応生成物を分析した結果、反応生成物の成分とともに処理室側壁及び天板６と同一素材成分が検出された。また基板に付着したパーティクル分析を行い、発塵源の追求を行った。その結果、エッチングの際に発生する反応生成物と処理室側壁及び石英天板の形成材料とが、基板に見られるパーティクルと同一成分の付着物が特定箇所に見られた。これらの状況からエッチングによる反応生成物の発生付着と同時にプラズマ処理の際に発生するイオン衝撃により特定箇所に対し、集中したイオン衝撃を受け処理室内にパーティクルが飛散する状況にあることが判明した。
【００１７】
ゆえに本発明においてはエッチング処理時における特定箇所に対して、反応生成物の付着量の低減と、プラズマの集中による付着物の剥離を抑えることを目的として、イオン衝撃を緩和するためプラズマの集中する天板外周部に対し独立した樹脂系素材で形成されたパーツを備え、更にはイオンの入射角度を考慮し、処理室側壁と天板との鋭角な接続部を無くすことにより、プラズマの集中を抑えパーティクルの発生を抑制する処理室構造に変更した。特に反応生成物１４の付着が多い天板外周部に対し、パーティクルの発生を抑制するため、従来の一体型天板に加え外周部に樹脂系素材で形成された天板外周リング１５を設置する。
【００１８】
この場合の天板外周リング１５は、処理室側壁上部までを一体構造として処理室側壁との接地部に対して、プラズマ処理によるイオン衝撃を緩和することにより外周部からのパーティクルの発塵を抑制できる。天板外周部と処理室側壁上部が最もイオン衝撃の激しい箇所と推定されることから双方を一体物としてプラズマに強い素材で形成することにより、効率良くパーティクルの抑制ができる。従来装置のような処理室側壁と天板を接続する場合に比べ、接合部を比較的プラズマの集中の少ない場所に変更することにより、イオン衝撃に対し耐性がある構造にしている。
【００１９】
また、図２に示すように天板外周リング１５はプラズマ処理時におけるイオンの入射角度を考慮し、イオン衝撃を緩和する形状を施すことを目的に、鋭角な箇所を無くしＲ形状もしくはテーパ形状としたプラズマの集中に強い構造にすることにより更にパーティクルの発塵に効果的である。処理室内の構造及び材質変更により、従来の処理装置に対し反応生成物の付着を抑制し、更には付着した反応生成物や処理室内部にイオン衝撃に強い構造、材質を持たせることにより処理室内からのパーティクルの低減を図ることが確認できた。最も消耗の激しい外周部のみを樹脂系素材に変更することによりパーツのコストを抑え、同時にメンテナンス性を向上することができる。
【００２０】
本発明はドライエッチング装置処理室内のプラズマ処理時において、パーティクルの最も発塵源と推定される箇所に対してのみ、効率良く低コストでパーティクルを抑制できる処理室構成を提供するものである。なお本実施の形態としてのエッチング装置同様に、処理室内のパーティクル低減対策として、高密度プラズマを用いて成膜又はエッチングを行う各種プラズマ処理装置にも実施できる。
【産業上の利用可能性】
【００２１】
本発明のプラズマ処理装置は、処理室内起因のパーティクルが低減し、歩留まり向上に有用であり、更にはパーツのコスト低減及び装置メンテナンス性の向上に有用である。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の一実施の形態におけるドライエッチング装置を示す断面図
【図２】パーツ形状変更後の構成を示す断面図
【図３】従来のドライエッチング装置を示す断面図
【符号の説明】
【００２３】
１  処理室
２  排気口
３  ガス導入口
４  ガス吹き出し口
５  高周波コイル
６  天板
７  基板周辺リング
８  下部電極
９  基板
１０、１１  ブロッキングコンデンサ
１２、１３  高周波電源
１４  反応生成物
１５  天板外周リング
【図１】
2005057182.tif 000003
【図２】
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【図３】
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