JP2000223475A - 耐浸蝕性のネジを有したプラズマ反応室 - Google Patents

耐浸蝕性のネジを有したプラズマ反応室

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JP2000223475A
JP2000223475A JP11022552A JP2255299A JP2000223475A JP 2000223475 A JP2000223475 A JP 2000223475A JP 11022552 A JP11022552 A JP 11022552A JP 2255299 A JP2255299 A JP 2255299A JP 2000223475 A JP2000223475 A JP 2000223475A
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錦瑞 李
徳勲 ▲ぼう▼
Tokukun Bou
Butatsu Jo
武達 徐
Hakusho Ri
▲はく▼昇 李
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Siemens AG
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 耐プラズマ浸蝕性且つ製造が容易なネジ、及
びこのようなネジを有したプラズマ反応室を提供する。 【解決手段】 汚染を制御した環境下で、浸蝕性のプラ
ズマを利用してウェーハ処理を行うための装置はプラズ
マ処理されるウェーハを内部に収容し、プラズマ処理の
間においてウェーハを外部から侵入する汚染物から隔離
するための反応室と、ネジ付シャフトと拡径状のネジヘ
ッドとを有する1つ以上の耐プラズマ浸蝕性のネジとを
有し、ネジ付シャフトはプラズマに曝されないように前
記反応室内に固定されるものであり、ネジヘッドはネジ
付シャフトと同様な材料で一体で形成されており、かつ
エッジ数の少ない連続凹型形状を有して、電荷の蓄積が
少なくなっており、耐プラズマ浸蝕性が与えられてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ反応室に
関するもので、特に、半導体集積回路の製造に使用され
るような、耐浸蝕性のネジを有したプラズマ反応室に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】図1は、例えば半導体集積回路の製造に
使用できるようなプラズマ反応室を描いたものである。
図中示されるように、(例えば表面に半導体集積回路が
1つ以上形成されているような)ウェーハWは、反応室
両側に位置する第1の電極e1と第2の電極e2の間、
且つ同じく反応室両側に位置する磁石のN磁極m1とS
磁極m2の間に配置されている。ここで、磁極m1及び
m2が位置する両側は、電極e1及びe2が位置する両
側と直交する。低圧ガスGは、例えばシャワーヘッドS
のような入口を経てプラズマ反応室に導入される。電極
e1、e2に跨るような振動電圧を電圧源Vから提供
し、電極方向に電場Eを生じさせると、低圧ガス分子は
サイクロイド状の回転を開始する。一方、N磁極m1と
S磁極m2の間には、電場Eと直交するような磁極方向
の磁場Bが生じる。これにより、回転する分子の衝突確
率を高めて分子を完全にイオン化させ、ウェーハWの上
方にプラズマPを形成することができる。冷却材Cは例
えば液体He等でよく、プラズマ処理期間中ウェーハW
の下側で循環してウェーハWを冷却する。
【0003】図2は、実際のプラズマ反応室(例えばAp
plied Materials Inc.が提供し、アメリカ合衆国カリフ
ォルニアのサンタ・クララに設置されているMXP Cen
tura TM等)の特定部位を詳細に描いたものである。反応
室100は円筒状の側壁105を有し、陰極110は反
応室100の底部に設けられている。台座120は、台
座120の穴122と陰極110の穴112にネジを差
し込むことにより、陰極110に固定される(実際に
は、Oリングやアルミニウムシートのインターフェース
などが陰極110上に固定されるが、ここでは簡略化の
ため省略する)。また、台座120をとり囲む反応室1
00に石英台座ライナリング(未図示)を設けることも
できる。これは、ウェーハW上方に生じるプラズマガス
フローの均一性改善を目的とする。ついで、透明な石英
カバーまたはフォーカスリング150を反応室100の
頂部に固定することにより気密シールを形成し、プラズ
マPを反応室100内に封じ込め、ウェーハWが外部に
汚染されないよう隔離する。図2に描かれているよう
に、透明な石英カバーまたはフォーカスリング150
は、ネジ130を穴132に差し込むことにより、反応
室100または反応室100に固定された別の部位(簡
略化を図るため未図示)に固定される。この他、石英キ
ャップ140が各ネジ130の頂部にはめ込まれる。
【0004】ウェーハWを台座120に固定する方法は
2通りある。1つ目は、台座120として静電チャッキ
ング台座(electrostatic chucking pedestal )を使用
する方法で、この種の台座120は、静電荷を生ずるこ
とにより処理期間中ウェーハを適切に保持することがで
きる。2つ目は一般の台座120を使用する方法で、例
えば図2の例では、締付環160を利用してウェーハW
を台座120の上に挟み付けている。図中、締付環16
0は複数個のチップ170を有し、各チップは締付環1
60の内側向きに半径方向に設けられている。締付環1
60は、環部165の直径がウェーハWのそれよりも大
きく且つウェーハWに触れない程度の大きさで、さらに
的確に言えば、チップ170のみがウェーハWに触れる
程度の大きさである。チップ170には穴172が空い
ており、ここに(例えば金属製の)ネジ131を差し込
んで台座120に締付環160を固定し、チップ170
でウェーハWの上面を押さえることによりウェーハを保
持する。なお、各ネジ131はグラファイトのプラグで
覆われている。
【0005】プラズマ処理は、ポリシリコン構造や酸化
シリコン構造などをウェーハにエッチングする方法とし
て一般に使用されている。特に、ウェーハ上エッチング
しない部分にマスクを被せてエッチングしたい部分を露
出させ、この露出させた部分をプラズマによりエッチン
グする。
【0006】この種のプラズマエッチングは、反応室1
00内の各種部品にも影響を及ぼし、部品の寿命が縮ま
る原因となる。しかも、これらの部品がウェーハ処理の
さいに浸蝕を受けると、浸蝕された部品材料が反応室1
00内に入り込んで汚染物質となる。これは、ウェーハ
処理により半導体集積回路を製造するさいの歩留り低下
を招く。このうち、プラズマによる浸蝕の影響を特に受
け易い部品は、石英フォーカスリング又は石英カバー1
50を固定するために使用される(理論的には反応室1
00内のその他の物体を固定することもできる)ネジ1
30、及び締付環160の2つである。
【0007】図3は、ネジ130及びネジキャップ14
0を詳しく図示したものである。図3より、ネジ130
は、ネジ付シャフト135、及び該ネジ付シャフト13
5に固定されたネジヘッド137を含有し、これらはネ
ジ130の頂部で結合している。ネジ130は、できれ
ばポリイミドで形成されていることが好ましく、例えば
市販材料では、アメリカ合衆国デラウェアのニューアー
クにあるDuPont Engineering polymers のVespelTM
が挙げられる。ネジヘッド137は、凹んだ形状、特に
凹部又はスロット139を有するような形状を呈してお
り、該凹部又はスロット139は、ドライバーの刃を収
納するために形成されている。このようなネジヘッド1
37は鋭い(pointed )エッジ131及び133を有
し、該エッジ131及び133は各自小表面積を有す
る。
【0008】ネジ130のうち、ネジヘッド137はプ
ラズマによる浸蝕を特に受け易いため(一般に、ネジ付
シャフト135は反応室100内の別の物体内、例えば
穴132等に完全に差し込まれているため、プラズマに
曝されるのはネジヘッド137のみである)、一般に、
保護用の石英キャップ140をネジの上に配置して、ネ
ジ130の寿命延長を図る。該石英キャップ140は、
ネジヘッド137より大きい開口141を有することに
より、ネジヘッド137を覆うことができるようにして
いる。
【0009】ネジ130と石英キャップ140を組み合
わせて使用する場合には、次に挙げるような問題点があ
る。第1は、ネジ130の上に緊密にはめ込めるような
キャップ140は製造が困難だという点である。キャッ
プがネジに緊密にはめ込まれないと、プラズマがネジ1
30部分に達して浸蝕が進む。すると、浸蝕を受けた材
料が開口141内で汚染物質を生成してウェーハを汚染
する。また、過度に浸蝕されると、ネジ130の使用寿
命は僅か100時間ほどに制限されてしまう。
【0010】第2に、使用時において、反応室100の
振動によりキャップ140が外れ(dislodge)、着脱可
能なパーツ下(又は内)に位置する部分の多くが、さら
なる損傷又は破壊を受ける(図1にはその一部のみが図
示されている)。また、石英キャップ140は非常に高
価(単価で約40ドル程度)であるため、半導体集積回
路の製造コストを相当引き上げる原因となる。
【0011】この他、実際の利用時には、反応室100
の汚染物質を制御する必要があるため、反応室の作業員
は保護手袋をはめてネジ130を挿し込まなければなら
ない。この作業は、ネジを穴に差し込み、さらにドライ
バーでねじ込むという2段階を経るため、大量の時間を
費やす必要があり、このため反応室の使用時間が減って
しまう。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来技術の
欠点を克服し、耐浸蝕性且つ製造が容易なネジ、及びこ
のようなネジを有したプラズマ反応室を提供することを
目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は汚染を制御した
環境下で、浸蝕性のプラズマを使用してウェーハ処理を
行うための装置を提供する。この装置はプラズマ処理さ
れるウェーハを内部に収容し、プラズマ処理の間におい
てウェーハを外部から侵入する汚染物から隔離するため
の反応室と、ネジ付シャフトと拡径状のネジヘッドとを
有する1つ以上の耐プラズマ浸蝕性のネジとを有する。
前記ネジ付シャフトはプラズマに曝されないように前記
反応室内に固定されるものであり、前記ネジヘッドは前
記ネジ付シャフトと同様な材料で一体で形成されてお
り、かつエッジ数の少ない連続凹型形状を有して、電荷
の蓄積が少なくなっており、耐プラズマ浸蝕性が与えら
れている。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明の上述及びその他の目的、
特徴、及び利点をいっそう明瞭にするため、以下に好ま
しい実施の形態を挙げ、図を参照にしつつさらに詳しく
説明する。本発明では、ネジのスロットのエッジ部分
(例えばスロット139のエッジ131及び133)が
プラズマによる浸蝕を最も受け易く、また、磁場Bが荷
電イオンよりなるプラズマPのネットドリフトを誘発す
る結果、一方の磁極付近にネット陰電荷(net negative
charge )が蓄積し、もう一方の磁極付近にはネット陽
電荷(net positive charge )が蓄積するため、例えば
ウェーハWやネジ130等、プラズマ反応室内のあらゆ
る物体上にも電荷が誘導される。このほか、陰電荷に
は、例えばネジのスロットのエッジ部分など、小体積や
小面積の部分に集中する傾向があるが、もし電荷がネジ
のスロットのエッジ部分に高度に集中及び蓄積すると、
その場所におけるプラズマの浸蝕速度が速まる。したが
って、ネジ130からスロットのエッジを取り除くこと
が望ましい。
【0015】図4は、本発明によるネジ200を描いた
図である。図中、ネジ200はつまみ型の機械ネジであ
るが、別種のネジを使用した実施の形態もまた可能であ
る。このネジ200は、ネジ付シャフト(threaded sha
ft)235と、該ネジ付シャフト235に一体で連結さ
れた拡径状のネジヘッド237とを有し、該ネジ付シャ
フト235とネジヘッド237は、例えばポリイミド等
の耐プラズマ浸蝕性の材料で一体成形されていることが
好ましい。
【0016】図中示されているように、ネジ200のネ
ジヘッド237はl1 ≒8mmの長さl1 を有し、できれ
ば5mmより長いことが好ましい。ネジヘッド237は連
続凹型回転面(concave surface of rotation )であ
り、本実施例では円柱状(cylinder)を採用している。
この他、ドーム型等も可能である。図中、ネジ200は
1 ≒5mmの半径r1 を有しているが、その他、1〜5
0mmの範囲内のあらゆる値が使用できる。また、ネジヘ
ッド237を手動方式で扱えるように、ネジ200の半
径r1 及び長さl1 を選択することができる。特に、ス
ロットがすでに取り除かれているため、ネジ200を手
で回して穴(例えば穴132、122、又は112)に
差し込むようにすることが好ましく、これが本実施の形
態の長所でもある。作業員にとっては、手でネジを回す
方が、ドライバーを使用するよりも容易である。この
他、ネジ200の高さl1 を増すことにより、使用不能
になるまでにプラズマによる浸蝕を大量に受けられるよ
うにすることができ、これによって、ネジ200の寿命
を約300時間まで延長することができる。
【0017】ネジ200は、反応室100(図2)内で
使用でき、台座120、石英フォーカスリング又は石英
キャップ150、締付環160等、反応室内のあらゆる
物体又はその内部を締め付けることができる。作業員
は、ネジ付シャフト235を穴112、132、12
2、又は172の中に差し込み、ネジヘッド237を手
で回すことにより、ネジを容易にきつく締めることがで
きる。このようにして、ネジ付シャフト235が、反応
室100内でプラズマの浸蝕に曝されるのを避けること
ができる。作業員は、作業時に手袋をはめることによ
り、反応室100が汚染されるのを避けることが好まし
い。
【0018】以上に好ましい実施の形態を開示したが、
これらは決して本発明の範囲を限定するものではなく、
当業者ならば誰でも、本発明の精神と領域を逸脱しない
範囲内でさまざまな変形ないしは変更をなすことがで
き、従って本発明の保護範囲は特許請求の範囲で規定し
た内容を基準とすべきものである。
【0019】
【発明の効果】以上より、本発明によるネジは、プラズ
マによる浸蝕を最も受け易い部分であるネジヘッドのス
ロット部分をなくしたものであり、従来のものよりも長
く且つエッジ数の少ない連続凹型回転面を有するような
ネジヘッドを採用することにより、耐プラズマ浸蝕性を
高め、ネジの使用寿命を従来型の3倍程度まで延ばすこ
とに成功した。また、ネジヘッドの長さ及び半径を適当
に調整すれば、ドライバーを使用せずとも手でネジを締
めることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来のプラズマ反応室を描いた図である。
【図2】従来のプラズマ反応室の分解図である。
【図3】従来のネジ及びキャップを描いた図である。
【図4】本発明に基づいて製作されたネジを描いた図で
ある。
【符号の説明】
e1、e2 電極 m1 N磁極 m2 S磁極 W ウェーハ B 磁場 P プラズマ C 冷却材 100 プラズマ反応室 105 円筒状の側壁 110 陰極 120 台座 112、122 穴 150 フォーカスリング 130 ネジ 132 穴 140 石英キャップ 160 環部 170 チップ 172 穴 131、133 エッジ 137 ネジヘッド 139 スロット 135 ネジ付シャフト 141 開口 200 ネジ 235 ネジ付シャフト 237 ネジヘッド
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成11年12月24日(1999.12.
24)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0013
【補正方法】変更
【補正内容】
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明は汚染を制御した
環境下で、浸蝕性のプラズマを使用してウェーハ処理を
行うための装置を提供する。この装置はプラズマ処理さ
れるウェーハを内部に収容し、プラズマ処理の間におい
てウェーハを外部から侵入する汚染物から隔離するため
の反応室と、ネジ付シャフトと拡径状のネジヘッドとを
有する1つ以上の耐プラズマ浸蝕性のネジとを有する。
前記ネジ付シャフトはプラズマに曝されないように前記
反応室内に固定されるものであり、前記ネジヘッドは前
記ネジ付シャフトと同様な材料で一体で形成されてお
り、かつエッジを形成する溝を有しない連続面形状を有
して、電荷の蓄積が少なくなっており、耐プラズマ浸蝕
性が与えられている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0016
【補正方法】変更
【補正内容】
【0016】図中示されているように、ネジ200のネ
ジヘッド237はl1 ≒8mmの長さl1 を有し、できれ
ば5mmより長いことが好ましい。ネジヘッド237は連
型回転面であり、本実施例では円柱状(cylinder)
を採用している。この他、ドーム型等も可能である。図
中、ネジ200はr1 ≒5mmの半径r1 を有している
が、その他、1〜50mmの範囲内のあらゆる値が使用で
きる。また、ネジヘッド237を手動方式で扱えるよう
に、ネジ200の半径r1 及び長さl1 を選択すること
ができる。特に、スロットがすでに取り除かれているた
め、ネジ200を手で回して穴(例えば穴132、12
2、又は112)に差し込むようにすることが好まし
く、これが本実施の形態の長所でもある。作業員にとっ
ては、手でネジを回す方が、ドライバーを使用するより
も容易である。この他、ネジ200の高さl1 を増すこ
とにより、使用不能になるまでにプラズマによる浸蝕を
大量に受けられるようにすることができ、これによっ
て、ネジ200の寿命を約300時間まで延長すること
ができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0019
【補正方法】変更
【補正内容】
【0019】
【発明の効果】以上より、本発明によるネジは、プラズ
マによる浸蝕を最も受け易い部分であるネジヘッドのス
ロット部分をなくしたものであり、従来のものよりも長
く且つエッジ数の少ない連続型回転面を有するような
ネジヘッドを採用することにより、耐プラズマ浸蝕性を
高め、ネジの使用寿命を従来型の3倍程度まで延ばすこ
とに成功した。また、ネジヘッドの長さ及び半径を適当
に調整すれば、ドライバーを使用せずとも手でネジを締
めることが可能である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 599002397 モーゼル バイテリック インコーポレイ テッド 台湾、シンチュウ、サイエンス−ベースド インダストリアルパーク、リシンロード ナンバー 19 (71)出願人 599002401 ジーメンス・アー・ゲー ドイツ連邦共和国、D−80333、ミュンヘ ン、ヴィッテルスバッハープラッツ 2 (72)発明者 李 錦瑞 台湾台北市中山北路六段730号 (72)発明者 ▲ぼう▼ 徳勲 台湾嘉義縣竹崎郷灣橋村314巷1弄26号 (72)発明者 徐 武達 台湾苗栗縣竹南鎮公館里8鄰23−8号 (72)発明者 李 ▲はく▼昇 台湾高雄市左営区▲きょ▼光里18鄰和光街 88巷113号 Fターム(参考) 5F004 BA04 BB07 BB11 BB21 BB23 BB29

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 汚染を制御した環境下で、浸蝕性のプラ
    ズマを利用してウェーハ処理を行うための装置であっ
    て、 プラズマ処理されるウェーハを内部に収容し、プラズマ
    処理の間においてウェーハを外部から侵入する汚染物か
    ら隔離するための反応室と、 ネジ付シャフトと拡径状のネジヘッドとを有する1つ以
    上の耐プラズマ浸蝕性のネジと、を有し、 前記ネジ付シャフトはプラズマに曝されないように前記
    反応室内に固定されるものであり、前記ネジヘッドは前
    記ネジ付シャフトと同様な材料で一体で形成されてお
    り、かつエッジ数の少ない連続凹型形状を有して、電荷
    の蓄積が少なくなっており、耐プラズマ浸蝕性が与えら
    れている装置。
  2. 【請求項2】 前記耐プラズマ浸蝕性のネジヘッドが回
    転面を有し、且つ前記ネジ付シャフトより少なくとも5
    mm以上突き出しており、手動方式で前記ネジを締めるこ
    とができることを特徴とする、請求項1に記載の装置。
  3. 【請求項3】 前記耐プラズマ浸蝕性のネジが、耐プラ
    ズマ浸蝕性の材料で形成されることを特徴とする、請求
    項2に記載の装置。
  4. 【請求項4】 前記耐プラズマ浸蝕性の材料が、ポリイ
    ミドであることを特徴とする、請求項3に記載の装置。
  5. 【請求項5】 低圧ガスを前記プラズマ反応室に導入す
    るためのガス注入口と、 前記プラズマ反応室の向かい合う第1及び第2の側辺に
    設けられて、第1の方向に電場を生じさせるための一対
    の電極と、 前記プラズマ反応室の前記第1及び第2の側辺と直交す
    る方向で向かい合う第3及び第4の側辺に設けられ、前
    記第1の方向と直交する第2の方向に磁場を生じさせる
    磁石と、 内部に穴を形成された物体と、 を有し、前記ネジのネジ付シャフトを前記穴に差し込む
    ことで、前記ネジ付シャフトが前記反応室内のプラズマ
    から遮蔽された状態で、前記物体が前記反応室に固定さ
    れることを特徴とする、請求項4に記載の装置。
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