JP2001077031A

JP2001077031A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2001077031A
Application number: JP24768399A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Okamoto; 寛之岡本
Original assignee: NEC Kyushu Ltd
Current assignee: NEC Kyushu Ltd
Priority date: 1999-09-01
Filing date: 1999-09-01
Publication date: 2001-03-23
Anticipated expiration: 2019-09-01
Also published as: JP3317935B2

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置において、上部電極内部で
発生する異常放電を抑止することによって、中間板表面
への反応生成物の異常成長を防止する。【解決手段】上部電極内に導入する反応ガスを均等に
分散させるための中間板４ａの材質に、絶縁性の高いセ
ラミック材を使用し、上部電極内部での異常放電の発生
を抑止する。そして、中間板４ａの外周部をネジ止めす
る際のセラミック材の割れを防ぐために、中間板４ａの
セラミック部１０の外周にアルミニウム製外周リング１
１を設ける。このアルミニウム製外周リング１１は幅を
狭くし、シャワープレート５との間で形成される上部電
極の内部空間１３に、導電性部分が露出しないようにし
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、半導体基板の製造
に使用するプラズマＣＶＤ装置あるいはプラズマエッチ
ング装置などのプラズマ処理装置に関するもので、特に
その電極構造に改良を加えたプラズマエッチング装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体基板の製造工程において
は、プラズマを利用して半導体基板表面の薄膜形成や微
細加工処理を行なう装置が各種用いられている。その基
本的な概略構造を図５の縦断面図を用いて説明すると、
まず、チャンバー３内には上部電極１と下部電極２が対
向して設置されている。そして、下部電極２に半導体基
板６を載置し、高真空系によりチャンバー３内を所定の
圧力に減圧した後反応ガスを導入し、次いで、高周波電
源より高周波電力を上部電極１に印加して上部電極１と
下部電極２の間にプラズマを発生させ、このプラズマに
より半導体基板６の薄膜形成や微細加工処理を行なうよ
うになっている。

【０００３】また、上部電極１は、導入された反応ガス
を均等に分散させるためのガス吹き出し穴７ａおよび円
弧状スリット７ｂを備えたアルミニウム製中間板４と、
このアルミニウム製中間板４を通った反応ガスをさらに
整流して吹き出すための多数の吹き出し穴７を有するア
ルミニウム製のシャワープレート５から構成されてい
る。

【０００４】ここで、上部電極に中間板を設ける理由に
ついて説明すると、例えば、半導体基板面に膜厚が均等
になるように薄膜形成しようとすると、シャワープレー
トに開けられたガス吹き出し穴だけでは、整流効果はあ
るもののどうしてもシャワープレートの中央部分から噴
き出すガス量が多くなり、半導体基板中央部の膜厚が厚
くなる傾向にある。そこで、反応ガスを中央部と周縁部
とに分散させるための中間板をシャワープレートの上方
に設けることが必要となる。そのため、中間板には中央
部に吹き出し穴７ａで示す複数の小穴と、周縁部には円
弧状スリット７ｂで示す複数の長穴を設け、反応ガスを
分散させている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述したような従来の
プラズマ処理装置は、上部電極の一部である中間板がア
ルミニウムで形成されているため、この中間板とシャワ
ープレートで形成される上部電極の内部空間に、高周波
電力印加時に異常放電が発生する。この異常放電は、図
４の部分断面図に示すように、内部空間１３において、
アルミニウム製中間板４の表面とシャワープレート５に
開けられたガス吹き出し穴７の角部８との間に多く発生
する。

【０００６】この異常放電を防ぐ手段として、例えば、
特開平１０−２８７９８７号公報にあるように、上部電
極とチャンバー内壁との間をセラミックなどの絶縁部材
で被覆する手段が用いられているが、この場合、上部電
極内部はセラミック部材を使用していないので、プラズ
マの回り込みによる上部電極の内部空間に発生する異常
放電を抑止することはできない。

【０００７】そして、この異常放電によって、図４に示
すようにアルミニウム製中間板４の表面にはＳｉＯなど
の反応生成物９が異常成長し、この反応生成物９がデポ
・クリーニングサイクルの熱履歴により剥離してガス吹
き出し穴７から半導体基板上に落下し、突発的かつ局所
的に大きなゴミとなって半導体製造の大きな障害となっ
ていた。

【０００８】本発明の目的は、上部電極の内部空間に発
生する異常放電を抑制することによって、中間板の表面
への反応生成物の付着を防止することのできるプラズマ
処理装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、チャンバー内に上部電極と下部電極とを対向させ
て設置し、上部電極の内部空間を構成する中間板とシャ
ワープレートを通して反応ガスを導入し、下部電極上に
載置した半導体基板を前記上下電極間に発生させたプラ
ズマによって加工処理を行なうプラズマ処理装置におい
て、前記中間板の材質を高絶縁性のセラミック材とした
ことを特徴とする。

【００１０】また、前記中間板は、セラミック部とこの
セラミック部が嵌まる大きさのアルミニウム製外周リン
グとに２分割されて構成されていることを特徴とする。

【００１１】また、前記中間板をシャワープレートに取
り付ける際は、アルミニウム製外周リングのみをネジ止
めし、セラミック部には外力が加わらないようにして取
り付けたことを特徴とする。

【００１２】また、前記中間板のアルミニウム製外周リ
ングは、セラミック部とシャワープレートが対向して形
成される前記上部電極の内部空間に露出しない幅に形成
されていることを特徴とする。

【００１３】また、前記中間板のセラミック部は、前記
上部電極の内部空間を塞ぐように載置されていることを
特徴とする。

【００１４】また、前記中間板のアルミニウム製外周リ
ングは、セラミック部の位置決め部材を兼ねていること
を特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態につ
いて図面を参照して説明する。なお、プラズマ処理装置
としての全体構成は、図５に示した従来構造と同じであ
るので、共通部分は同じ符号で説明する。

【００１６】図１は、本発明におけるプラズマ処理装置
の一実施の形態に用いる上部電極の断面図である。例え
ば、プラズマＣＶＤ装置に用いる上部電極１の構造は、
シャワープレート５と、シャワープレート５の上部に対
向配置したセラミック製中間板４ａとを有し、上部電極
１内に導入された反応ガスをまずセラミック製中間板４
ａで均等に分散し、次いでシャワープレート５で整流
し、チャンバー３（図５に示す）内に供給するようにな
っている。

【００１７】このチャンバー３は、半導体基板上に薄膜
を形成するための処理室であり、例えば、反応ガスであ
るＴＥＯＳガスを、上部電極１を通してチャンバー３内
に導入し、チャンバー３内を高密度プラズマ化して薄膜
形成を行なう。そして、チャンバー３には、チャンバー
３内を高密度プラズマ化するための高真空系が接続さ
れ、また、プラズマを発生させるための高周波電源が上
部電極１に接続されている。

【００１８】ここで、本発明に使用するセラミック製中
間板４ａの構造について、図２を参照して説明する。セ
ラミック製中間板４ａは、図２の平面図に示すように円
板状に形成され、中央部はセラミック部１０で形成さ
れ、外周部はアルミニウム製外周リング１１で形成され
ている。セラミック部１０には、従来のアルミニウム製
中間板と同様、中心部に均等に配置して開けられたガス
吹き出し穴７ａと周辺に沿って開けられた円弧状スリッ
ト７ｂを有する。また、アルミニウム製外周リング１１
には、取り付け用のネジ止め穴１２が均等に開けられて
いる。

【００１９】このように、セラミック製中間板４ａは、
中央部と外周部が分離可能に２分割されている。そし
て、セラミック部１０の外径とアルミニウム製外周リン
グ１１の内径とは、着脱可能にちょうど嵌まり合う大き
さに形成されている。

【００２０】ここで、セラミック製中間板４ａ全体をセ
ラミック材にしない理由は、セラミック製中間板４ａを
シャワープレートに取り付ける際に、取り付け部分のネ
ジ締めによってセラミック材に割れが生じるのを防ぐた
めである。また、セラミック製中間板４ａをシャワープ
レートに取り付ける際、アルミニウム製外周リング１１
の一部が上部電極内部に露出すると、露出した部分（導
電性部分）で局所的に異常放電が発生するため、図３の
上部電極の部分断面図に示すように、アルミニウム製外
周リング１１の幅を狭くすることによって、上部電極の
内部空間１３に導電性部分が露出しない構造となってい
る。

【００２１】その結果、セラミック部１０は内部空間１
３を塞ぐ形でシャワープレート５に載置され、この状態
で上部電極を構成している。また、アルミニウム製外周
リング１１がシャワープレート５に固定されるためセラ
ミック部１０は横方向にずれることがなく、アルミニウ
ム製外周リング１１はセラミック部１０の位置決め部材
としての役目を果たしている。

【００２２】以上述べてきたように、本発明は、上部電
極内部に設けた反応ガス分散板である中間板の材質を、
アルミナなどの絶縁性の高いセラミック材にしたことに
よって、上部電極内部での異常放電の発生を抑止するこ
とができる。

【００２３】

【発明の効果】本発明によれば、上部電極を構成する中
間板の材質に絶縁性の高いセラミック材を使用し、かつ
セラミック材の外周を形成するアルミニウム製外周リン
グの幅を狭くして上部電極の内部空間に露出しないよう
にすることによって、中間板表面とシャワープレートの
ガス吹き出し穴の角部との間で発生していた異常放電を
抑止することができる。

【００２４】その結果、従来、上部電極内部に発生する
異常放電によって中間板表面に異常成長していた反応生
成物の剥離落下がなくなり、半導体基板の製造歩留まり
を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る上部電極の断面図である。

【図２】本発明に係る中間板の平面図である。

【図３】本発明に係る上部電極の部分断面図である。

【図４】従来の上部電極の部分断面図である。

【図５】従来のプラズマ処理装置の概略構造を示す断面
図である。

【符号の説明】

１上部電極２下部電極３チャンバー４アルミニウム製中間板４ａセラミック製中間板５シャワープレート６半導体基板７，７ａガス吹き出し穴７ｂ円弧状スリット８角部９反応生成物１０セラミック部１１アルミニウム製外周リング１２ネジ止め穴１３内部空間

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】チャンバー内に上部電極と下部電極とを
対向させて設置し、上部電極の内部空間を構成する中間
板とシャワープレートを通して反応ガスを導入し、下部
電極上に載置した半導体基板を前記上下電極間に発生さ
せたプラズマによって加工処理を行なうプラズマ処理装
置において、前記中間板の材質を高絶縁性のセラミック
材としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】前記中間板は、セラミック部とこのセラ
ミック部が嵌まる大きさのアルミニウム製外周リングと
に２分割されて構成されてい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】前記中間板をシャワープレートに取り付
ける際は、アルミニウム製外周リングのみをネジ止め
し、セラミック部には外力が加わらないようにして取り
付けた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。
【請求項４】前記中間板のアルミニウム製外周リング
は、セラミック部とシャワープレートが対向して形成さ
れる前記上部電極の内部空間に露出しない幅に形成され
てい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。
【請求項５】前記中間板のセラミック部は、前記上部電
極の内部空間を塞ぐように載置されていることを特徴と
する請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】前記中間板のアルミニウム製外周リング
は、セラミック部の位置決め部材を兼ねていることを特
徴とする請求項１または２記載のプラズマ処理装置。