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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