JP2002033309A - プラズマ処理装置及び該装置用部品の製作方法 - Google Patents
プラズマ処理装置及び該装置用部品の製作方法Info
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- JP2002033309A JP2002033309A JP2000217155A JP2000217155A JP2002033309A JP 2002033309 A JP2002033309 A JP 2002033309A JP 2000217155 A JP2000217155 A JP 2000217155A JP 2000217155 A JP2000217155 A JP 2000217155A JP 2002033309 A JP2002033309 A JP 2002033309A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ処理装置のアース電極、ガス導入
系、プラズマ処理室内面から重金属が放出され、プラズ
マ処理したウエハ上に付着する。該付着した重金属は半
導体デバイスの特性を劣化させる。 【解決の手段】 スパッタ衝撃により金属飛散が起こり
やすいアース電極114、高濃度のガスに接するガス導
入系108、及び接ガス面積が大きいプラズマ処理室1
05の内面をシリカ系溶液をコーティングし、その後、
室温から200℃の範囲で乾燥、焼成することによりガ
ラス系皮膜115で覆う。前記部品の少なくとも一つ以
上を採用したプラズマ処理装置を用いる。被プラズマ処
理ウエハ上への金属汚染レベルを109個/cm2以下
に低減でき、Siデバイスの性能及び信頼性を向上させ
ることができる。
系、プラズマ処理室内面から重金属が放出され、プラズ
マ処理したウエハ上に付着する。該付着した重金属は半
導体デバイスの特性を劣化させる。 【解決の手段】 スパッタ衝撃により金属飛散が起こり
やすいアース電極114、高濃度のガスに接するガス導
入系108、及び接ガス面積が大きいプラズマ処理室1
05の内面をシリカ系溶液をコーティングし、その後、
室温から200℃の範囲で乾燥、焼成することによりガ
ラス系皮膜115で覆う。前記部品の少なくとも一つ以
上を採用したプラズマ処理装置を用いる。被プラズマ処
理ウエハ上への金属汚染レベルを109個/cm2以下
に低減でき、Siデバイスの性能及び信頼性を向上させ
ることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置に
係わり、特に半導体デバイス或いは液晶デバイスの製造
工程において、腐食性ガスを用いたプラズマエッチング
処理を施すプラズマ処理装置及び該プラズマ装置に用い
る部品の製作方法に関する。
係わり、特に半導体デバイス或いは液晶デバイスの製造
工程において、腐食性ガスを用いたプラズマエッチング
処理を施すプラズマ処理装置及び該プラズマ装置に用い
る部品の製作方法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造プロセスで用いられる代表的
なプラズマ処理装置として、図2に示すようなマイクロ
波プラズマエッチング装置がある。本装置ではマグネト
ロン200からのマイクロ波が導波管201と該経路に
具備したオートチューナ202、アイソレータ203に
より制御され石英窓204を透過して真空排気されたプ
ラズマ処理室205に導入される。該マイクロ波と複数
のコイル206により形成された磁場との相互作用EC
R(Electron Cyclotron Resonance)により低圧雰囲気
中で低〜高密度プラズマを形成することを可能にしてい
る。エッチングに用いるガスはガス流量コントローラ2
07を具備したガス導入系208及び複数の開孔部20
9を有するガス分散板210を通してプラズマ処理室2
05に導入される。ウエハ211は上下動可能な電極2
12上に静電吸着方式で固定され、高周波電源213に
よりバイアス用電力が印加される。該高周波バイアスを
安定に制御するためにアース電極214を設置してい
る。
なプラズマ処理装置として、図2に示すようなマイクロ
波プラズマエッチング装置がある。本装置ではマグネト
ロン200からのマイクロ波が導波管201と該経路に
具備したオートチューナ202、アイソレータ203に
より制御され石英窓204を透過して真空排気されたプ
ラズマ処理室205に導入される。該マイクロ波と複数
のコイル206により形成された磁場との相互作用EC
R(Electron Cyclotron Resonance)により低圧雰囲気
中で低〜高密度プラズマを形成することを可能にしてい
る。エッチングに用いるガスはガス流量コントローラ2
07を具備したガス導入系208及び複数の開孔部20
9を有するガス分散板210を通してプラズマ処理室2
05に導入される。ウエハ211は上下動可能な電極2
12上に静電吸着方式で固定され、高周波電源213に
よりバイアス用電力が印加される。該高周波バイアスを
安定に制御するためにアース電極214を設置してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】半導体製造工程におけ
るウエハの重金属汚染量は、例えばFe、Niについて
は1010個/cm2以下であることが要求されてい
る。これは、前記金属元素が半導体デバイス中に入り込
むと素子性能の劣化を引き起こすためである。デバイス
性能向上とコスト低減を図るために、デバイスの設計ル
ールは0.3μmレベルから0.13μmレベルへと微
細化が進められている。デバイス寸法の縮小に伴い、上
述した重金属汚染に対する許容レベルは厳しくなり、1
09個/cm 2以下に抑える必要が出てくる。
るウエハの重金属汚染量は、例えばFe、Niについて
は1010個/cm2以下であることが要求されてい
る。これは、前記金属元素が半導体デバイス中に入り込
むと素子性能の劣化を引き起こすためである。デバイス
性能向上とコスト低減を図るために、デバイスの設計ル
ールは0.3μmレベルから0.13μmレベルへと微
細化が進められている。デバイス寸法の縮小に伴い、上
述した重金属汚染に対する許容レベルは厳しくなり、1
09個/cm 2以下に抑える必要が出てくる。
【0004】図2に示した従来例のマイクロ波プラズマ
エッチング装置では、ガス導入系208はステンレスを
主材としており、プラズマ処理室205の内面及びアー
ス電極214はステンレス、或いはアルマイトを被覆し
たアルミ合金を用いている。エッチングには塩素等の腐
食性ガスが用いられているため、長期間使用していると
前記部品材料表面から金属元素がウエハ上に付着する場
合がある。アルマイト処理工程を改良し、且つ厳しく管
理することによりアルマイト皮膜中の不純物を低減する
技術やアルマイト皮膜表面にプラズマCVDによりS
i、SiC膜を被覆する技術が提案されている。これら
の技術を適用した場合、原料、設備、工程を厳しく管理
する必要があるため、部品コストが桁違いに跳ね上がり
現実的では無い。
エッチング装置では、ガス導入系208はステンレスを
主材としており、プラズマ処理室205の内面及びアー
ス電極214はステンレス、或いはアルマイトを被覆し
たアルミ合金を用いている。エッチングには塩素等の腐
食性ガスが用いられているため、長期間使用していると
前記部品材料表面から金属元素がウエハ上に付着する場
合がある。アルマイト処理工程を改良し、且つ厳しく管
理することによりアルマイト皮膜中の不純物を低減する
技術やアルマイト皮膜表面にプラズマCVDによりS
i、SiC膜を被覆する技術が提案されている。これら
の技術を適用した場合、原料、設備、工程を厳しく管理
する必要があるため、部品コストが桁違いに跳ね上がり
現実的では無い。
【0005】
【課題を解決するための手段】上述したプラズマ処理装
置において、ガス導入系部品、処理室内面、アース電極
の少なくとも一つをステンレス鋼、或いはアルマイト皮
膜で覆われたアルミ合金に作製されており、該部品の表
面をシリカ系溶液のコーティングによりガラス系皮膜で
覆うことにより、前記金属部品によるウエハの汚染レベ
ルを109個/cm2以下のレベルまで安定して低減す
ることができる。
置において、ガス導入系部品、処理室内面、アース電極
の少なくとも一つをステンレス鋼、或いはアルマイト皮
膜で覆われたアルミ合金に作製されており、該部品の表
面をシリカ系溶液のコーティングによりガラス系皮膜で
覆うことにより、前記金属部品によるウエハの汚染レベ
ルを109個/cm2以下のレベルまで安定して低減す
ることができる。
【0006】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図1に示すプ
ラズマ処理装置の一つであるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置の概略図、図3に示す該装置に用いる部品の作
製フロー、及び図4に示すアース部品のコーティング工
程図を用いて説明する。装置の基本構成は図2に示した
従来技術によるプラズマ処理装置と基本的に同じであ
り、マグネトロン100からのマイクロ波が導波管10
1と該経路に具備したオートチューナ102、アイソレ
ータ103により制御され石英窓104を透過して真空
排気されたプラズマ処理室105に導入され、コイル1
06による磁場とECR相互作用により効率的なプラズ
マを形成を行う。エッチングガスはガス流量コントロー
ラ107を経由してガス導入系108から開孔部109
を有するガス分散板110を通してプラズマ処理室10
5に導入される。ウエハ111は上下動可能なステージ
電極112上に載置され、高周波電源113を用いてバ
イアスが印加される。該高周波バイアスを安定に制御す
るためにアース電極114を設置している。
ラズマ処理装置の一つであるマイクロ波プラズマエッチ
ング装置の概略図、図3に示す該装置に用いる部品の作
製フロー、及び図4に示すアース部品のコーティング工
程図を用いて説明する。装置の基本構成は図2に示した
従来技術によるプラズマ処理装置と基本的に同じであ
り、マグネトロン100からのマイクロ波が導波管10
1と該経路に具備したオートチューナ102、アイソレ
ータ103により制御され石英窓104を透過して真空
排気されたプラズマ処理室105に導入され、コイル1
06による磁場とECR相互作用により効率的なプラズ
マを形成を行う。エッチングガスはガス流量コントロー
ラ107を経由してガス導入系108から開孔部109
を有するガス分散板110を通してプラズマ処理室10
5に導入される。ウエハ111は上下動可能なステージ
電極112上に載置され、高周波電源113を用いてバ
イアスが印加される。該高周波バイアスを安定に制御す
るためにアース電極114を設置している。
【0007】ここで、アース電極114は図3に示すア
ース部品作製フローに示すように、アルミ合金の機械加
工(ステップS10)により製作した後、脱脂工程(ステ
ップS11)、洗浄工程(ステップS12)を経て陽極酸
化(ステップS13)によりアルマイト皮膜を形成する。
引き続き、洗浄(ステップS14)、乾燥工程(ステップ
S15)を経てアルマイト皮膜の封孔処理(ステップS1
6)を行い、乾燥させる(ステップS17)。然る後、シ
リカ系溶液をコーティング(ステップS18)した後、室
温から200℃の間の所定温度においてシリカ系溶液を
乾燥(ステップS19)、焼成することによりガラス系皮
膜115を形成している。
ース部品作製フローに示すように、アルミ合金の機械加
工(ステップS10)により製作した後、脱脂工程(ステ
ップS11)、洗浄工程(ステップS12)を経て陽極酸
化(ステップS13)によりアルマイト皮膜を形成する。
引き続き、洗浄(ステップS14)、乾燥工程(ステップ
S15)を経てアルマイト皮膜の封孔処理(ステップS1
6)を行い、乾燥させる(ステップS17)。然る後、シ
リカ系溶液をコーティング(ステップS18)した後、室
温から200℃の間の所定温度においてシリカ系溶液を
乾燥(ステップS19)、焼成することによりガラス系皮
膜115を形成している。
【0008】アース電極114にガラス系皮膜115を
コーティングする工程は図4に示すようにアース電極4
00を装置への取付け方向(図4(a))とは反対に逆
さ吊りにして、槽401の中のシリカ系溶液402に所
定時間浸漬する(図4(b))。その後、室温〜200
℃の所定温度で乾燥させる(図4(c))。
コーティングする工程は図4に示すようにアース電極4
00を装置への取付け方向(図4(a))とは反対に逆
さ吊りにして、槽401の中のシリカ系溶液402に所
定時間浸漬する(図4(b))。その後、室温〜200
℃の所定温度で乾燥させる(図4(c))。
【0009】このようにして、コーティングしたガラス
系皮膜403はアース電極400の上端部は側面に比べ
て所定の割合だけ厚くなる(図4(d))。通常アース
電極400は上端部が主にイオンの衝撃を受けるため、
該領域のガラス系皮膜403が厚いほど消耗に対する寿
命を長くできる。
系皮膜403はアース電極400の上端部は側面に比べ
て所定の割合だけ厚くなる(図4(d))。通常アース
電極400は上端部が主にイオンの衝撃を受けるため、
該領域のガラス系皮膜403が厚いほど消耗に対する寿
命を長くできる。
【0010】本発明の実施形態によれば、ガラス系皮膜
115がアルマイト被覆したアース電極114を覆うこ
とにより、金属の飛散、放出が防止されるためエッチン
グ処理中のウエハ111上の金属汚染レベルを3〜8×
109個/cm2に低減することができる。上述した実
施形態では、バイアス印加によるスパッタ衝撃を受け
て、金属飛散が起こりやすいアース電極114をガラス
系皮膜115で覆い、金属汚染レベルを下げている。し
かし、エッチング処理では塩素等の腐食性ガスを用いて
いるため、余りバイアスが印加されていない接ガス面に
おいても金属の腐食、放出が極僅かながら進んでウエハ
111上に付着することが分かっている。従って、高濃
度のガスに接するガス導入系108、及び接ガス面積が
大きいプラズマ処理室105の内面に対してもガラス系
皮膜115で覆うことにより、金属汚染レベルを109
個/cm2以下に低減することができる。
115がアルマイト被覆したアース電極114を覆うこ
とにより、金属の飛散、放出が防止されるためエッチン
グ処理中のウエハ111上の金属汚染レベルを3〜8×
109個/cm2に低減することができる。上述した実
施形態では、バイアス印加によるスパッタ衝撃を受け
て、金属飛散が起こりやすいアース電極114をガラス
系皮膜115で覆い、金属汚染レベルを下げている。し
かし、エッチング処理では塩素等の腐食性ガスを用いて
いるため、余りバイアスが印加されていない接ガス面に
おいても金属の腐食、放出が極僅かながら進んでウエハ
111上に付着することが分かっている。従って、高濃
度のガスに接するガス導入系108、及び接ガス面積が
大きいプラズマ処理室105の内面に対してもガラス系
皮膜115で覆うことにより、金属汚染レベルを109
個/cm2以下に低減することができる。
【0011】上述したアース電極114はアルマイト皮
膜を形成したアルミ合金製であるが、アース電極11
4、プラズマ処理室105の内面はこの材料系に以外に
ステンレス鋼等で作製される場合があり、該部品表面を
ガラス系皮膜115で覆うことも同様に金属汚染レベル
の低減に有効であることは言うまでも無い。前述したガ
ラス系皮膜115をコーティングする場合、下地となる
金属表面をガラス或いはセラミックのビーズを用いてブ
ラスト処理した方が、ガラス系皮膜115の密着性が向
上する。また、上述したアース電極114、プラズマ処
理室105の内面、及びガス導入系108の表面にコー
ティングしたガラス系皮膜115が消耗した場合には、
シリカ系溶液を用いて簡単に再生できることが可能であ
る。
膜を形成したアルミ合金製であるが、アース電極11
4、プラズマ処理室105の内面はこの材料系に以外に
ステンレス鋼等で作製される場合があり、該部品表面を
ガラス系皮膜115で覆うことも同様に金属汚染レベル
の低減に有効であることは言うまでも無い。前述したガ
ラス系皮膜115をコーティングする場合、下地となる
金属表面をガラス或いはセラミックのビーズを用いてブ
ラスト処理した方が、ガラス系皮膜115の密着性が向
上する。また、上述したアース電極114、プラズマ処
理室105の内面、及びガス導入系108の表面にコー
ティングしたガラス系皮膜115が消耗した場合には、
シリカ系溶液を用いて簡単に再生できることが可能であ
る。
【0012】上述した実施形態ではマイクロ波によりプ
ラズマ生成を行っているが、ヘリコン波などを用いた他
のプラズマ放電方式でも同様の効果があることは言うま
でも無い。
ラズマ生成を行っているが、ヘリコン波などを用いた他
のプラズマ放電方式でも同様の効果があることは言うま
でも無い。
【0013】
【発明の効果】本発明を適用したプラズマ処理装置を用
いることにより、被処理ウエハ上への金属汚染レベルを
109個/cm2以下に低減できる。従って、該プラズ
マ処理装置を用いて製作されたSiデバイスの性能及び
信頼性を向上させることができる。
いることにより、被処理ウエハ上への金属汚染レベルを
109個/cm2以下に低減できる。従って、該プラズ
マ処理装置を用いて製作されたSiデバイスの性能及び
信頼性を向上させることができる。
【図1】本発明の実施形態を示すプラズマ処理装置の概
略図。
略図。
【図2】従来技術によるプラズマ処理装置の概略図。
【図3】本発明の実施形態におけるアース部品作製フロ
ー。
ー。
【図4】本発明の実施形態におけるアース部品のコーテ
ィング工程図。
ィング工程図。
100 マグネトロン 101 導波管 102 オートチューナ 103 アイソレータ 104 石英窓 105 プラズマ生成室 106 コイル 107 ガス流量コントローラ 108 ガス導入系 109 開孔部 110 ガス分散板 111 ウエハ 112 ステージ電極 113 高周波電源 114 アース電極 115 ガラス系皮膜 200 マグネトロン 201 導波管 202 オートチューナ 203 アイソレータ 204 石英窓 205 プラズマ生成室 206 コイル 207 ガス流量コントローラ 208 ガス導入系 209 開孔部 210 ガス分散板 211 ウエハ 212 ステージ電極 213 高周波電源 214 アース電極 400 アース電極 401 槽 402 シリカ系溶液 403 ガラス系皮膜
Claims (5)
- 【請求項1】 真空排気及び圧力制御された処理室内に
所望のガスを導入し高周波電力でプラズマを生成し、前
記処理室内に載置された試料に対してプラズマ処理を施
すことを目的とするプラズマ処理装置において、ガス導
入系部品、処理室内面、アース電極の少なくとも一つが
ガラス系皮膜で覆われた金属部品であることを特徴とす
るプラズマ処理装置。 - 【請求項2】 真空排気及び圧力制御された処理室内に
所望のガスを導入し高周波電力でプラズマを生成し、前
記処理室内に載置された試料に対してプラズマ処理を施
すことを目的とするプラズマ処理装置用部品であって、
ガス導入系部品、処理室内面、アース電極の少なくとも
一つがガラス系皮膜で覆われた金属部品である部品の制
作方法において、上述したガス導入系部品、処理室内
面、アース電極の製作工程が、前記各部品を金属加工に
より作製する工程、該金属加工表面にシリカ系溶液をコ
ーティングする工程及び室温から200℃の範囲でコー
ティングしたシリカ系溶液を乾燥、焼成する工程を含む
ことを特徴とするプラズマ処理装置用部品の製作方法。 - 【請求項3】 上述したガス導入系部品、処理室内面、
アース電極の製作工程が、前記各部品をアルミ合金を機
械加工して作製する工程、該アルミ合金加工表面に対し
て陽極酸化法を用いてアルマイト皮膜を形成する工程、
該アルマイト皮膜に対して封孔処理、洗浄処理、及び乾
燥処理からなる後処理を施す工程、該アルマイト皮膜表
面にシリカ系溶液をコーティングする工程、及び室温か
ら200℃の範囲でコーティングしたシリカ系溶液を乾
燥、焼成する工程を含むことを特徴とする請求項2に記
載したプラズマ処理装置用部品の製作方法。 - 【請求項4】 上述したガス導入系部品、処理室内面、
アース電極の製作工程が、前記各部品をステンレス鋼を
機械加工して作製する工程、該ステンレス鋼加工表面に
シリカ系溶液をコーティングする工程、及び室温から2
00℃の範囲でコーティングしたシリカ系溶液を乾燥、
焼成する工程を含むことを特徴とする請求項2に記載し
たプラズマ処理装置用部品の製作方法。 - 【請求項5】 上述したガス導入系部品、処理室内面、
アース電極の製作工程が、前記各部品を金属を機械加工
して作製する工程、該金属機械加工表面にガラス或いは
セラミックのビーズを用いてブラスト処理する工程、該
ブラスト処理表面にシリカ系溶液をコーティングする工
程、及び室温から200℃の範囲でコーティングしたシ
リカ系溶液を乾燥、焼成する工程を含むことを特徴とす
る請求項2に記載したプラズマ処理装置用部品の製作方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000217155A JP2002033309A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | プラズマ処理装置及び該装置用部品の製作方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000217155A JP2002033309A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | プラズマ処理装置及び該装置用部品の製作方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002033309A true JP2002033309A (ja) | 2002-01-31 |
Family
ID=18712306
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000217155A Pending JP2002033309A (ja) | 2000-07-18 | 2000-07-18 | プラズマ処理装置及び該装置用部品の製作方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002033309A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005531157A (ja) * | 2002-06-27 | 2005-10-13 | ラム リサーチ コーポレーション | 生産性を向上するプラズマ反応器用溶射イットリア含有被膜 |
-
2000
- 2000-07-18 JP JP2000217155A patent/JP2002033309A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005531157A (ja) * | 2002-06-27 | 2005-10-13 | ラム リサーチ コーポレーション | 生産性を向上するプラズマ反応器用溶射イットリア含有被膜 |
JP2010283361A (ja) * | 2002-06-27 | 2010-12-16 | Lam Res Corp | 生産性を向上するプラズマ反応器用溶射イットリア含有被膜 |
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