(57)【要約】【課題】有効径が大きく、被処理基板の汚染を防ぐことができるほか、製造が容易であり、さらに支持部材に容易に取り付けることができるプラズマ処理装置用のシャワープレートを提供する。【解決手段】支持部材に面する側において、ガス供給孔２より外側領域の同心円上に、締結部材の頭部を挿入するための複数の穴３と、該挿入用の各穴から前記同心円上の一方向に延びる嵌め込み用の穴４とがそれぞれ一体的に形成されており、嵌め込み用の穴は、締結部材の軸部が通過する溝部４ｂと、該溝部より幅が広く、締結部材の頭部が嵌め込まれる嵌め込み部４ａとを有するものであり、支持部材に固定された締結部材の頭部をシャワープレートの挿入用の穴から挿入するとともに該シャワープレートを回転させることにより、締結部材の頭部が前記嵌め込み部に嵌め込まれることで締結部材を露出させずに、支持部材に支持されるシャワープレート１。【選択図】図１
2005340251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置において被処理基板に対向する位置に配置された支持部材に対して、頭部の径が軸部の径より大きい締結部材を介して支持されるシャワープレートであって、ガスを供給するための貫通孔を有し、前記支持部材に面する側において、前記ガス供給孔より外側領域の同心円上に、前記締結部材の頭部を挿入するための複数の穴と、該挿入用の各穴から前記同心円上の一方向に延びる嵌め込み用の穴とがそれぞれ一体的に形成されており、前記嵌め込み用の穴は、前記締結部材の軸部が通過する溝部と、該溝部より幅が広く、前記締結部材の頭部が嵌め込まれる嵌め込み部とを有するものであり、前記支持部材に固定された締結部材の頭部を前記シャワープレートの前記挿入用の穴から挿入するとともに該シャワープレートを回転させることにより、前記締結部材の頭部が前記嵌め込み部に嵌め込まれることで締結部材を露出させずにシャワープレートが前記支持部材に支持されるものであることを特徴とするプラズマ処理装置用のシャワープレート。
【請求項２】
前記嵌め込み部の幅が、前記溝部の幅より１〜２０ｍｍの範囲内で大きく形成されているものであることを特徴とする請求項１に記載のシャワープレート。
【請求項３】
前記シャワープレートが、直径が３００〜５００ｍｍの範囲内にあり、厚みが５〜３０ｍｍの範囲内にあるものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のシャワープレート。
【請求項４】
前記請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載のシャワープレートを備えたもの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、半導体ウエーハ等の基板に対しプラズマドライエッチングを行う際に使用するプラズマ処理装置用のシャワープレート及びプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体デバイスを製造する際に使用する装置として、プラズマドライエッチング装置に代表される平行平板型のプラズマ処理装置が知られている。例えば図４に示されるように、プラズマ処理装置２０のチャンバー２６内において、下部電極２３と対向する位置に上部電極ユニット２４が設けられている。
【０００３】
上部電極ユニット２４は、主にアルミニウム等からなる支持部材２１とシャワープレート２２から構成されている。シャワープレート２２には処理ガスを供給するための貫通孔（ガス供給孔）２５が多数形成され、その外側の領域には支持部材２１に固定するための孔（不図示）が貫通加工されている。そして、上部電極ユニット２４を構成する際には、例えばアルマイト処理をしたアルミニウム製のネジを用い、シャワープレート２２の固定用の孔に被処理基板（シリコンウエーハ等）２７と対向する面側から挿入して締め付けることによりシャワープレート２２を支持部材２１に固定する。
【０００４】
ウエーハ２７を処理する際には、上部電極ユニット２４を高周波電源（不図示）に接続するとともに、シャワープレート２２のガス供給孔２５を通じてウエーハ側に処理用のガスを整流して供給することによりウエーハ２７との間にプラズマが発生し、ウエーハ２７に対して所望のエッチング処理を施すことができる。
なお、下部電極２３の外周部にはウエーハ２７に対して均一に処理を行うためのフォーカスリング２８が設けられている。
【０００５】
このようなプラズマドライエッチング装置２０では、ウエーハ２７とシャワープレート２２との間にプラズマを発生させてエッチング処理を行うため、その原理上、ウエーハ２７のみならず、シャワープレート２２もエッチングされ、パーティクルやコンタミネーション（汚染）を引き起こすという問題がある。特に、近年の半導体デバイスの高集積化、微細化に伴い、シャワープレート２２に要求される性能や品質も一段と厳しくなっている。
【０００６】
そこで、コンタミネーション等の発生を低減するべく、従来のカーボンやアルミニウム製のシャワープレートに代わり、処理するシリコンウエーハと同素材であるシリコンを材料としたシャワープレートが注目を集めている。シリコンを材料としてシャワープレートを作製すれば、シャワープレートがエッチングされても汚染は大きく低減されることになる。従って、シャワープレート自体によるデバイスへの悪影響が抑制され、歩留り及び生産性の向上をはかることができる。
しかしながら、シリコン製のシャワープレートを用いても、ウエーハと対向する面側では前述の固定用のネジが露出しているため、これがコンタミネーションの発生原因となってしまう。
【０００７】
これに対して、コンタミネーションの発生をより効果的に防ぐため、図５に示されるようなカバーリング２９を設けることが提案されている。すなわち、図６に示されるようにシャワープレート２２の取り付け用の孔３１にネジ３０を嵌め込んで支持部材２１に固定した後、ネジ３０の露出している部分（頭部３０ａ）を覆うカバーリング２９を設ける。これによりネジ３０はプラズマに曝されず、コンタミネーションをより効果的に防ぐというものである。
ところが、上記のようなカバーリング２９を設けるとなると、プラズマ処理には本来不要である部品が増え、その取り付け作業も必要となるため、コストの上昇や作業性の低下を招いてしまう。また、カバーリング２９により覆われる外側領域ではガス供給孔は機能しないので、実質的にシャワープレート２２の有効径が小さくなるという問題もある。
【０００８】
そこで、シャワープレートにおいて支持部材に面する側の外側領域に、貫通しない穴を設け、この穴にネジ孔を設けた合成樹脂等からなるソケットを嵌め込み、さらにソケットのネジ孔に対して支持部材側からネジを締め付けることによりシャワープレートを取り付けることが提案されている（特許文献１参照）。このようなシャワープレートは支持部材に取り付けてもネジが露出せず、カバーリングも不要となる。
しかし、ソケットやソケットを嵌め込む穴の構造が複雑であり、製造コストが高くなるほか、支持部材側の取り付け用の各穴とソケットに設けた各孔を全て正確に一致させる必要があり、それを確認しながらの作業が難しいなど、支持部材に固定する際の作業が煩雑であるという問題がある。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２９７８０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上記問題に鑑み、本発明は、有効径が大きく、被処理基板の汚染を防ぐことができるほか、製造が容易であり、さらに支持部材に容易に取り付けることができるプラズマ処理装置用のシャワープレートを提供することを主な目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明によれば、プラズマ処理装置において被処理基板に対向する位置に配置された支持部材に対して、頭部の径が軸部の径より大きい締結部材を介して支持されるシャワープレートであって、ガスを供給するための貫通孔を有し、前記支持部材に面する側において、前記ガス供給孔より外側領域の同心円上に、前記締結部材の頭部を挿入するための複数の穴と、該挿入用の各穴から前記同心円上の一方向に延びる嵌め込み用の穴とがそれぞれ一体的に形成されており、前記嵌め込み用の穴は、前記締結部材の軸部が通過する溝部と、該溝部より幅が広く、前記締結部材の頭部が嵌め込まれる嵌め込み部とを有するものであり、前記支持部材に固定された締結部材の頭部を前記シャワープレートの前記挿入用の穴から挿入するとともに該シャワープレートを回転させることにより、前記締結部材の頭部が前記嵌め込み部に嵌め込まれることで締結部材を露出させずにシャワープレートが前記支持部材に支持されるものであることを特徴とするプラズマ処理装置用のシャワープレートが提供される（請求項１）。
【００１２】
このような構造のシャワープレートであれば、製造が容易であるほか、ソケット等の補助的な部材を用いずに、支持部材に対して回転するだけで容易に着脱することができ、作業性に極めて優れたものとなる。また、カバーリングが不要で有効径が大きく、ネジ等の締結部材が露出しないので、ウエーハ等の被処理基板に対する汚染を効果的に防ぐことができる。
【００１３】
この場合、前記嵌め込み部の幅が、前記溝部の幅より１〜２０ｍｍの範囲内で大きく形成されているものであることが好ましい（請求項２）。
このように嵌め込み部の幅が溝部の幅より１〜２０ｍｍの範囲内で大きく形成されているものであれば、製造が極めて容易であり、また、シャワープレートを固定する保持力が充分得られるので、シャワープレートを確実に固定することができる。
【００１４】
また、前記シャワープレートが、直径が３００〜５００ｍｍの範囲内にあり、厚みが５〜３０ｍｍの範囲内にあるものであることが好ましい（請求項３）。
上記のような大きさのシャワープレートであれば素材を入手し易く、穴の加工も容易である。また、典型的な被処理基板であるシリコンウエーハの直径は主に２００〜３００ｍｍの範囲内であるので、上記のような大きさのシャワープレートであれば、ウエーハ全体を均一に処理することができるものとなる。
【００１５】
さらに、本発明では、前記のシャワープレートを備えたものであることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される（請求項４）。
本発明に係るシャワープレートを備えたプラズマ処理装置であれば、ネジ等の締結部材が露出していないので、シリコンウエーハ等の被処理基板を汚染せず処理することができる。また、カバーリング等の補助的な部材も不要であるので安価なものとなる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るシャワープレートは、支持部材に対して回転により容易に着脱することができ、作業性に極めて優れたものとなる。また、カバーリングやソケット等の補助部材が不要であるので安価なものとなり、締結部材を露出させずにシャワープレートを支持部材に取り付けることができるので、被処理基板の汚染を効果的に防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係るシャワープレートに関し、添付の図面に基づいてより具体的に説明する。
図１は本発明に係るシャワープレートの一例の概略を示し、図２はシャワープレート１が締結部材８を介して支持部材９に支持されている状態を示している。
このシャワープレート１は、図１に示されるようにガスを整流して供給するための微小な貫通孔（ガス供給孔）２が外側領域（外周領域）を除いて全体的に多数形成され、ガス供給孔２の外側領域の同心円上には、締結部材８を介して支持部材９に取り付けるための穴５が８ヶ所に等間隔で形成されている。
【００１８】
図３（Ａ）（Ｂ）は取り付け用の穴５を拡大して示したものである。取り付け用の穴５は被処理基板に面する側には貫通せずに支持部材９に面する側１０にのみ形成されており、締結部材（ネジ等）８の頭部８ａを挿入するための穴３と、挿入用の穴３から前記同心円上の一方向に延びる嵌め込み用の穴４とが一体的に形成されている。
【００１９】
挿入用の穴３は、使用する締結部材８の頭部８ａを挿入できる大きさに円形状に形成されている。
一方、嵌め込み用の穴４は、図３（Ｂ）に見られるように、深さ方向に段差６が形成されており、締結部材８の軸部８ｂが通過する溝部４ｂと、溝部４ｂより幅が広く、締結部材８の頭部８ａが嵌め込まれる嵌め込み部４ａとを有している。なお、嵌め込み用の穴４は必ずしも図３（Ｂ）に示されるような段差６が形成されている必要はなく、例えば溝部（開口部）４ｂから嵌め込み部４ａにかけて幅が広くなるように傾斜しているものとすることもできる。
【００２０】
このようなシャワープレート１の製造方法は特に限定されるものではないが、例えば以下のような手順により容易に製造することができる。
まず、シリコン単結晶インゴットを所定の厚さで切り出して円板形とする。シャワープレート（円板）の大きさは被処理基板（ウエーハ）の大きさ等に応じて適宜決めれば良いが、加工性や製造コストの面から、直径が３００〜５００ｍｍの範囲内とすることが好ましい。この範囲内の大きさのプレートであれば入手し易く、加工も容易であるので、製造コストを低く抑えることができる。例えば、直径が３００ｍｍのシリコン単結晶インゴットはシリコンウエーハ用としてチョクラルスキー法により近年量産されるようになっており、比較的容易に入手することができる。
【００２１】
また、プレート１の厚みについては、本発明に係るシャワープレート１は支持部材９に取り付けるために貫通しない穴３，４を形成するので、プレートの厚みが５ｍｍ未満であるとこれらの穴３，４の形成が難しくなるおそれがある。一方、３０ｍｍを越えると、ガス供給孔としての貫通孔の形成が難しくなるおそれがある。従って、プレートの厚みは５〜３０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２２】
上記のようにインゴットから切り出したプレートに対し、ガス供給孔２として例えば直径０．５〜５ｍｍの範囲内の貫通孔２を多数形成する。
一方、ガス供給孔２より外側の領域には、所定の径のドリル等を用いて締結部材８の頭部８ａを挿入するための穴３を形成する。このとき、挿入用の穴３は、支持部材と面する側１０から形成し、貫通しないものとする。挿入用の穴３の大きさは、シャワープレートの大きさ、締結部材の頭部の大きさ等にもよるが、プレートの強度や加工性から例えば直径３〜３０ｍｍ、深さ５〜２０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
【００２３】
また、取り付け用の穴５（挿入用の穴３、嵌め込み用の穴４）の数はプレートの大きさに応じて適宜決めれば良く、図１のように８個に限定されるものではない。ただし、穴の数が少ないと各穴における負荷が大きくなって破損するおそれがあるため、シャワープレート１が安定して支持されるように、取り付け用の穴５は３箇所以上とし、また、等間隔に形成することが好ましい。
【００２４】
挿入用の穴３をプレートの同心円上に複数形成した後、各挿入用の穴３から同心円上の一方向、例えば図１に示されるように反時計回りの方向に延びるように嵌め込み用の穴４を一体的に形成する。この嵌め込み用の穴４は、例えば以下のように形成することができる。
まず、所定の径のドリルを用いて溝部４ｂを形成した後、先端に挿入用の穴３と同じ径であり、形成すべき嵌め込み部４ａに応じた厚さの切削治具を備えたツールを用い、先端の切削治具を挿入用の穴３から挿入した後、回転させながら溝部４ｂに沿って移動させる。これにより所定の深さに嵌め込み部４ａが形成され、図３（Ｂ）に示したような断面を有する嵌め込み用の穴４を、挿入用の穴３と一体的に形成することができる。
【００２５】
なお、嵌め込み用の穴４を形成する場合、嵌め込み部４ａの幅は、溝部４ｂの幅より１〜２０ｍｍの範囲内で大きく形成されていることが好ましい。嵌め込み部４ａの幅と溝部４ｂの幅の差が１ｍｍ未満であると、締結部材８の頭部８ａが嵌め込み部４ａから抜けてしまうおそれがあり、２０ｍｍを越えるとなると加工が難しくなるおそれがある。従って、上記範囲内であれば、加工が容易であり、また、締結部材８の頭部８ａが抜け難くシャワープレート１を確実に支持することができる。
【００２６】
上記のように外側領域に、ネジ等の締結部材の頭部を挿入するための穴３と嵌め込むための穴４とが一体的に形成されたシャワープレート１は、ソケットのような補助的な部材を用いることなく、締結部材を介して支持部材に容易に、かつ確実に取り付けることができる。以下、シャワープレート１をプラズマ処理装置の支持部材９に取り付ける手順を説明する。
まず、頭部８ａの径が軸部８ｂの径より大きいネジ等の締結部材８を用意する。なお、本発明に係るシャワープレート１は締結部材８が露出することなく支持部材９に取り付けることができるので、締結部材８の材質は特に限定されない。一般的には、アルミニウムや他の金属製のものを好適に使用することができるが、高い強度を有する樹脂等で作製したものでも良い。また、本発明の締結部材８とは、頭部の径が軸部の径より大きいものであればネジに限らず、ピンやボルト等も好適に用いることができる。
【００２７】
次いで、支持部材９に対し、締結部材８の軸部８ｂを固定する。このとき締結部材８の軸部全体を支持部材中に埋め込むのではなく、シャワープレート１の溝部４ｂの深さとほぼ同じ長さの分以上が突出するように固定する。
【００２８】
支持部材９に対しシャワープレート１の各挿入用の穴３に対応する位置に締結部材８をそれぞれ固定した後、各締結部材８の頭部８ａを、シャワープレート１の挿入用の各穴３に挿入する。そして、全ての締結部材８の頭部８ａを挿入用の穴３に挿入した状態で、シャワープレート１を嵌め込み用の穴４が延びている方向とは逆方向に回転させる。このとき支持部材９から突出した各締結部材８の軸部８ｂは、嵌め込み用の穴４の溝部４ｂを通過するとともに、締結部材８の頭部８ａは嵌め込み部４ａに嵌め込まれることになる。これにより、図２に示したように締結部材８が露出せずに、シャワープレート１を支持部材９に容易に、かつ、確実に支持することができる。
【００２９】
また、このようなシャワープレート１は、カバーリングが不要であるので、有効径が大きいものとなり、さらに、ソケットのような複雑な構造の補助部材も不要となるので、非常に安価なものとなる。
そして、このようなシャワープレート１を備えたプラズマ処理用装置を用いてシリコンウエーハのプラズマエッチングを行えば、プレート自体がエッチングされてもウエーハに対する汚染は極めて低く抑えられ、半導体デバイス等の歩留り及び生産性を向上させることができる。
【実施例】
【００３０】
以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例）
単結晶シリコンを母材として、直径３５０ｍｍ、厚さ１０ｍｍのプレートを用意した。
プレートの厚さ方向にガス供給孔となる貫通孔を形成した後、その外側の領域における同心円上の８ヶ所に、支持部材に面する側から、締結部材の挿入用の穴と嵌め込み用の穴とが一体となるように形成した。ここで挿入用の穴は直径１０ｍｍ、深さ８ｍｍのザグリ穴とした。一方、嵌め込み用の穴は、挿入用の各穴が形成された同心円上で反時計回り方向に５°傾けて延出するとともに、深さ方向に段差を設けることにより、直径１０ｍｍ、最大深さ８ｍｍの嵌め込み部と、幅５ｍｍ、最大深さ４ｍｍの溝部（開口部）を形成した。
【００３１】
締結部材として、頭部が直径約１０ｍｍ、高さ４ｍｍであり、軸部が直径約５ｍｍ、長さが２０ｍｍのアルミニウム製のネジを８本用意した。
これらのネジの軸部を、アルミニウム製の支持部材において、シャワープレートの各挿入用の穴に対応する位置に固定し、軸部が約４ｍｍ露出するように固定した。なお、支持部材に固定した締結部材に対し、上記シャワープレートの各穴には遊びがあるように形成されている。
そして支持部材に固定した各ネジの頭部を挿入用の穴に挿入し、被処理基板に面する側から見て反時計回りにシャワープレートを回転させた。これにより、各ネジの頭部が嵌め込み用の穴に嵌合し、シャワープレートを支持部材に容易に支持することができた。
【００３２】
このプラズマ処理装置を用いて、ＣＦ４を含有するガスを供給しながら、直径３００ｍｍのシリコンウエーハに対してプラズマ処理を行ったところ、コンタミネーションは発生せず、問題無く処理することができた。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は単なる例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００３４】
本発明に係るシャワープレートはシリコンウエーハのプラズマエッチング用に限定されず、例えばシャワープレートの材質については、被処理基板の材質に応じて同じもの、あるいは被処理基板に対して汚染を引き起こさないものを適宜選択すれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明に係るシャワープレートの一例を示す概略平面図である。
【図２】本発明に係るシャワープレートを支持部材で支持した状態を示す概略図である。
【図３】取り付け用の穴（挿入用の穴と嵌め込み用の穴）を拡大した概略図である。（Ａ）平面図、（Ｂ）断面図
【図４】従来のプラズマエッチング装置の一例を示す概略図である。
【図５】カバーリングを備えたプラズマエッチング装置の一例を示す概略図である。
【図６】カバーリングを取り付ける手順を示す概略図である。
【符号の説明】
【００３６】
１…シャワープレート、  ２…ガス供給孔、  ３…挿入用の穴、  ４…嵌め込み用の穴、  ４ａ…嵌め込み部、  ４ｂ…溝部、  ５…取り付け用の穴、  ６…段差、  ８…締結部材、  ８ａ…頭部、  ８ｂ…軸部、  ９…支持部材、  １０…支持部材に面する側、  ２０…プラズマ処理用装置、  ２７…被処理基板（シリコンウエーハ）。
【図１】
2005340251.tif 000003
【図２】
2005340251.tif 000004
【図３】
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【図４】
2005340251.tif 000006
【図５】
2005340251.tif 000007
【図６】
2005340251.tif 000008