(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室内において被処理体を載置可能な第１電極と，前記第１電極に対向配置された第２電極と，前記真空処理室内に処理ガスを導入するガス導入手段と，少なくとも前記第２電極に高周波電力を印加して前記処理ガスをプラズマ化する高周波電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置において，
前記第２電極は，電極支持体と，前記被処理体に対する対向面を形成する電極板とを有し，
前記電極支持体と前記電極板との接触面には少なくともどちらか片方に絶縁被膜が形成され，
前記絶縁被膜の厚みは，５０μｍ以下であり，
前記電極支持体はアルミニウムからなり，前記電極板はシリコンからなり，
前記絶縁被膜は，アルマイト被膜によりアルミニウムからなる前記電極支持体の表面に形成されることを特徴とする，プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記絶縁被膜の厚みは，１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記電極板は，ねじにより前記電極支持体に固定されていることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は，半導体基板等の基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関し，特にそれに用いられる電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から例えば半導体製造プロセスにおいては，半導体ウエハなどの表面の絶縁膜をエッチングして，例えばコンタクトホールを形成するための装置としてプラズマ装置が使用されている。
【０００３】
中でもとりわけ処理室内の上下に電極を配置した平行平板型のプラズマ装置は，均一性に優れ，大口径ウエハの処理が可能で，装置構成も比較的簡易であることからプラズマ装置の主流となっている。
【０００４】
従来の平行平板型のエッチング装置は，例えば処理室内の上下に電極が対向して設けられており，被処理基板である半導体ウエハは下側の電極に載置され，この処理室内にエッチングガスを導入すると共に，高周波電力を上部および下部電極に供給して上下電極間に好ましい解離状態のプラズマを発生させ，エッチングガスの解離によって生じたエッチャント成分によって，半導体ウエハの絶縁膜をエッチングするように構成されている。
【０００５】
図３は，従来のエッチング装置における，上部電極１２１を模式的に示した図である。図３に示すように，上部電極１２１は，電極板１２３，その上部に位置する電極支持体１２２を有する。
【０００６】
電極支持体１２２は，例えばアルミニウムで構成される。電極支持体１２２は，電極板１２３を支持すると共に，電極板１２３のクーリングプレートとして機能する。
【０００７】
電極板１２３は，ネジ１６０によって電極支持体１２２に取りはずし可能に設置されており，メインテナンスなどは取り外して行う。電極板１２３は，例えばシリコン材等が用いられる。
【０００８】
従来の上部電極１２１を有するエッチング装置を用いてプラズマ処理を行うと，高真空にした装置内に処理ガスが導入され，高周波電力が印加されて処理室内の温度が上昇するため，電極支持体１２２のアルミニウム材と，電極板１２３のシリコン材とが両者の境界面で融着を起こすことがあった。
【０００９】
図４は，従来の上部電極１２１をエッチング処理に使用した後，融着を起こした状態を模式的に示した断面図，図５は，電極支持体１２２から取り外した融着を起こした電極板１２３を概念的に示した図である。
【００１０】
図４および図５に示すように，電極支持体１２２と電極板１２３の境界面でアルミニウムの食われ１６５およびシリコンの融着１６７などの凹凸が生じ，平面性が損なわれている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで，エッチング装置のクリーニングなどメインテナンスのためにはずされた電極板１２３を再び電極支持体１２２に取り付ける際，凹凸の位置関係は取り外し前とは異なることが避けられない。よって，再装着時にネジ１６０で固定する際に電極支持体１２２および電極板１２３の凸部に応力が集中し，電極板１２３が割れを起こすという問題があった。
【００１２】
本発明は，従来のプラズマ装置が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，シリコンおよびアルミニウムの融着を防止して再装着しても割れの生じない電極板を有するプラズマ装置を提供することである。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため，本発明によれば，真空処理室内において被処理体を載置可能な第１電極と，前記第１電極に対向配置された第２電極と，前記真空処理室内に処理ガスを導入するガス導入手段と，少なくとも前記第２電極に高周波電力を印加して前記処理ガスをプラズマ化する高周波電力供給手段とを備えたプラズマ処理装置において，前記第２電極は，電極支持体と，前記被処理体に対する対向面を形成する電極板とを有し，前記電極支持体と前記電極板との接触面には少なくともどちらか片方に絶縁被膜が形成され，前記絶縁被膜の厚みは，５０μｍ以下であり，前記電極支持体はアルミニウムからなり，前記電極板はシリコンからなり，前記絶縁被膜は，アルマイト被膜によりアルミニウムからなる前記電極支持体の表面に形成されることを特徴とする，プラズマ処理装置が提供される。
【００１４】
絶縁被膜の厚みは，５０μｍ以下，好ましくは１０〜３０μｍが適当である。また，電極支持体は，アルミニウム，電極板はシリコンで構成することができる。絶縁被膜の材料には，アルミニウムの表面には希土類酸化物またはアルミニウム化合物，シリコンの表面にはシリコン化合物を用いることができる。かかる構成によれば，再装着しても割れを起こすことのない電極を有する耐久性に優れたプラズマ装置が提供される。
【００１５】
以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかるプラズマ装置の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１６】
図１は，本発明の第１の実施形態にかかるプラズマ装置１の構成を示す断面図である。プラズマ装置１における処理室２は，例えば酸化アルマイト処理されたアルミニウムなどからなる円筒形状の処理容器として形成され，接地されている。
【００１７】
処理室２内の底部にはセラミックなどの絶縁支持板３が設けられており，この絶縁支持板３の上部に，被処理基板，例えば直径８インチの半導体ウエハＷを載置するための略円柱状のサセプタ支持台４が設けられている。さらにサセプタ支持台４の上に，下部電極を構成するサセプタ５が設けられており，ハイパスフィルター（ＨＰＦ）６が接続されている。
【００１８】
サセプタ支持台４の内部には熱交換室７が設けられ，外部から熱交換媒体が熱交換媒体導入管８および熱交換媒体排出管９を介して循環し，サセプタ５を介して半導体ウエハＷを所定温度に維持することが可能なように構成されている。またかかる温度は，温度センサ（図示せず），温度制御機構（図示せず）によって自動的に制御される構成となっている。
【００１９】
またサセプタ５上には，半導体ウエハＷを吸着保持するための静電チャック１１が設けられている。この静電チャック１１は，例えば導電性の薄膜電極１２をポリイミド系の樹脂によって上下から挟持した構成を有し，処理室２の外部に設置されている直流電源１３から例えば１．５ｋＶの電圧が電極１２に印加されると，そのクーロン力によってウエハＷは，静電チャック１１の上面に吸着保持されるようになっている。もちろんそのような静電チャックに拠らず，機械的クランプによってウエハＷの周縁部を押圧するようにして，サセプタ５上にウエハＷを保持する構成としてもよい。
【００２０】
さらに，絶縁板３，サセプタ支持台４，サセプタ５，および静電チャック１１には，半導体ウエハＷの裏面に例えばＨｅガスなどを供給するためのガス通路１４が形成されており，このＨｅガスなどの伝熱媒体を介して半導体ウエハＷが所定の温度に維持される。
【００２１】
サセプタ５上の周辺には，静電チャック１１を囲むようにして，略環状のフォーカスリング１５が設けられている。フォーカスリング１５は例えば導電性のシリコンからなり，プラズマ中のイオンを効果的に半導体ウエハＷに入射させる機能を有している。
【００２２】
処理室２内の上部には，絶縁部材２５およびシールドリング５５を介して，上部電極２１が支持されている。上部電極２１は，例えばアルミニウムからなる電極支持体２２および，サセプタ５と平行に対向し，多数の吐出孔２４を備えた例えばシリコンからなる電極板２３等を有している。サセプタ５と上部電極２１とは，例えば１０〜６０ｍｍ程度離間している。上部電極２１の詳細な構成は後述する。
【００２３】
電極支持体２２には，ガス導入口２６が設けられ，ガス供給管２７に接続されている。さらに，バルブ２８およびマスフローコントローラ２９を介して処理ガス供給源３０に接続され，エッチングガスやその他の処理ガスが処理室２内に導入される。
【００２４】
処理ガスとしては，例えば，フロロカーボンガス（ＣｘＦｙ），ハイドロフロロカーボンガス（ＣｐＨｑＦｒ）等の，ハロゲン元素を含有するガスを用いることができる。
【００２５】
処理室２の下部には，真空ポンプなどの排気装置３５に通ずる排気管３１が接続されている。排気装置３５は，ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており，処理室２内は，例えば１０ｍＴｏｒｒ〜１０００ｍＴｏｒｒの任意の減圧度にまで真空引きすることが可能となっている。
【００２６】
処理室２の側壁には，ゲートバルブ３２が設けられ，ゲートバルブ３２を開にした状態で半導体ウエハＷを，隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送させるようになっている。
【００２７】
次にこのプラズマ装置１の高周波電力の供給系について説明する。まず上部電極２１に対しては，整合器４１および給電棒３３を介して，周波数が２７〜１５０ＭＨｚの周波数の高周波電力を出力する第１の高周波電源４０からの電力が供給される構成となっている。また，上部電極２１にはローパスフィルター（ＬＰＦ）４２が接続されている。
【００２８】
このように高い周波数を印加することにより，処理室２内に，好ましい解離状態でかつ高密度のプラズマを形成でき，低圧条件下のプラズマ処理が可能となる。本実施の形態では，高周波電源４０として，６０ＭＨｚのものを用いている。
【００２９】
一方下部電極となるサセプタ５に対しては，周波数がたとえば４ＭＨｚ以下の高周波電力を出力する高周波電源５０からの電力が，整合器５１を介して供給される構成となっている。このような範囲の周波数を印加することで，半導体ウエハＷに対してダメージを与えることなく適切なイオン作用を与えることができる。
【００３０】
次に，上部電極２１の構成について詳細に説明する。図２は，本実施の形態にかかる上部電極２１を模式的に示す断面図である。上部電極２１は，電極支持体２２，電極板２３および絶縁被膜６２等を有している。
【００３１】
電極支持体２２は，電極板２３を支持すると共に，高周波電力を伝達し，またその高い熱伝導性によって電極板２３の温度分布を一定に保ち，かつ温度上昇を防ぐクーリング材として機能する。電極板２３は，ネジ６０によって取り外し可能に電極支持体２２に固定される。
【００３２】
従来は，エッチングレートおよび熱拡散性を考慮して，電極支持体と電極板は，直接接触するように構成されていた。しかし，本実施の形態においては，電極支持体２２と電極板２３との境界面の少なくともどちらか片方に，薄い絶縁被膜６２を形成してある。電極支持体２２がアルミニウムで構成され，その表面に絶縁被膜６２が設けられる場合は，希土類酸化物またはアルミニウム化合物などを絶縁被膜６２の材料として用いることができる。希土類酸化物とは，例えばＹ２Ｏ３溶射膜，アルミニウム化合物とは，例えば，アルマイト被膜，Ａｌ２Ｏ３溶射膜などが適用できる。
【００３３】
また，電極板２３がシリコンで構成され，その表面に絶縁被膜６２が設けられる場合には，シリコン化合物を絶縁被膜６２の材料として用いることができる。シリコン化合物とは，例えば，ＳｉＯ２，Ｓｉ３ｎ４などである。これにより，電極支持体２２のアルミニウムと，電極板２３のシリコンが直接接触することを避けられるので，融着を防止できる。また，絶縁被膜６２を，例えば５０μｍ以下の厚さにすることで，高周波の伝達および熱伝導を妨げることなく十分なエッチングレートを確保できる。
【００３４】
以上，添付図面を参照しながら本発明にかかるプラズマ装置の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３５】
例えば，絶縁被膜の製法は，ＣＶＤおよびＰＶＤなど，他の製法によるものでもよい。また，絶縁被膜の材料は，絶縁性および耐食性に優れ，薄膜化できるものであれば，他の材料でもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように，本発明によれば，電極支持体と電極板の境界面に絶縁被膜を形成し，電極支持体と電極板の材料の融着を防ぎ，かつ絶縁被膜の厚さを調整することで，十分な処理性能を保持し，電極板の割れを防ぐことのできるプラズマ装置が提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかるプラズマ装置１の構成を示す断面図である。
【図２】上部電極２１を模式的に示す断面図である。
【図３】従来のプラズマ装置における上部電極１２１を模式的に示した図である。
【図４】従来の上部電極１２１をエッチング処理に使用した後，融着を起こした状態を模式的に示した断面図である。
【図５】電極支持体１２２から取り外した融着を起こした電極板１２３を概念的に示した図である。
【符号の説明】
２１  上部電極
２２  電極支持体
２３  電極板
３３  給電棒
６０  ネジ
６２  絶縁被膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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