JP2002203838A - Plasma treatment apparatus and manufacturing method of parts for the apparatus - Google Patents

Plasma treatment apparatus and manufacturing method of parts for the apparatus

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JP2002203838A
JP2002203838A JP2001000051A JP2001000051A JP2002203838A JP 2002203838 A JP2002203838 A JP 2002203838A JP 2001000051 A JP2001000051 A JP 2001000051A JP 2001000051 A JP2001000051 A JP 2001000051A JP 2002203838 A JP2002203838 A JP 2002203838A
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plasma
ground electrode
purity
plasma processing
purity alumina
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Katsuhiko Mitani
克彦 三谷
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that heavy metal mixing in an alumite membrane scatters when an earth electrode forming the alumite membrane of a plasma treatment apparatus is exposed to plasma and adheres to a wafer performing plasma treatment and the adhered heavy metal deteriorates the characteristic of a semiconductor device. SOLUTION: At least a part of the earth electrode 114 easy to produce metal scattering by sputtering impact is covered by a high pure alumina membrane 115 by using a plasma spraying method. A metal contamination level on the wafer to be plasma-treated can be reduced to 109 pieces/cm2 or less, and the performance and reliability of an Si device can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus for performing a plasma etching process using a corrosive gas in a process of manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal device, and manufacturing components used in the plasma device. About the method.

【0002】[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。
2. Description of the Related Art As a typical plasma processing apparatus used in a semiconductor manufacturing process, there is a microwave plasma etching apparatus as shown in FIG. In this apparatus, a microwave from a magnetron 200 is introduced into a plasma processing chamber 205 which is controlled by a waveguide 201, an auto tuner 202 provided on the path, and a quartz window 204 under the control of an isolator 203 and evacuated. Interaction EC between the microwave and the magnetic field formed by the plurality of coils 206
R (Electron Cyclotron Resonance) makes it possible to form low to high density plasma in a low pressure atmosphere. Gas used for etching is gas flow controller 2
Gas introduction system 208 provided with a plurality of apertures 20
Plasma processing chamber 2 through a gas distribution plate 210 having
05 is introduced. The wafer 211 is a vertically movable electrode 2
12 is fixed by an electrostatic attraction method, and bias power is applied by a high frequency power supply 213. An earth electrode 214 is provided to stably control the high frequency bias.

【0003】[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、109
個/cm2以下に抑える必要が出てくる。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のアース電
極214にはアルマイトを被覆したアルミ合金が用られ
ている。しかし、アルマイト皮膜を形成する時の脱脂処
理には通常、NaOH水溶液が用いられるため微量では
あるがNaがアルマイト皮膜中に混入される。また、ア
ルミ合金中に含まれる金属元素がアルマイト皮膜内に取
り込まれる。例えばA5052材の場合、Mgが2.2
〜2.8%、Crが0.15〜0.35入っておりこれ
らの金属がアルマイト皮膜中に混入する。エッチング中
にアース電極214はイオンの衝撃を受けてアルマイト
皮膜中に混在する金属元素が飛散し、ウエハ211に付
着すると言う問題がある。上記したアルマイト皮膜への
Na及び金属を低減する方法としては、アルマイト処理
工程、特に洗浄工程を改良し、且つ厳しく管理すること
及び金属不純物に少ない高純度のアルミ材を用いること
が考えられるが、何れも大きなコスト増大を伴う。
The amount of heavy metal contamination of a wafer in a semiconductor manufacturing process is required to be, for example, 10 10 / cm 2 or less for Fe and Ni.
This is because when the metal element enters the semiconductor device, the performance of the element is deteriorated. In order to improve device performance and reduce costs, device design rules are being miniaturized from the 0.3 μm level to the 0.13 μm level. As device dimensions shrink, the tolerance levels for heavy metal contamination described above become stricter and 10 9
It is necessary to keep the number of pieces / cm 2 or less. An aluminum alloy coated with alumite is used for the ground electrode 214 of the conventional microwave plasma etching apparatus shown in FIG. However, since a NaOH aqueous solution is usually used for the degreasing treatment when forming the alumite film, a small amount of Na is mixed into the alumite film. Further, the metal element contained in the aluminum alloy is taken into the alumite film. For example, in the case of A5052, Mg is 2.2.
2.8%, Cr is 0.15 to 0.35, and these metals are mixed in the alumite film. During the etching, the metal electrode mixed in the alumite film is scattered by the impact of ions on the ground electrode 214, and has a problem that it adheres to the wafer 211. As a method of reducing Na and metal in the alumite film described above, it is conceivable to improve the alumite treatment step, particularly the cleaning step, and to use strictly controlled and high-purity aluminum material with little metal impurities. In any case, a great increase in cost is involved.

【0004】[0004]

【課題を解決するための手段】上述したプラズマエッチ
ング装置のアルミナ合金製アース電極の少なくとも一部
を高純度のアルミナ溶射膜で被覆することによりウエハ
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。
Means for Solving the Problems At least a portion of the alumina alloy earth electrode of the plasma etching apparatus described above is coated with a high-purity alumina sprayed film to reduce the contamination level of the wafer to a level of 10 9 / cm 2 or less. Can be reduced stably.

【0005】[0005]

【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1
01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
106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10
9を有するガス分散板110を通してプラズマ処理室1
05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を設置しており、該アース
電極114の表面の少なくとも一部は高純度アルミナ皮
膜115により覆われている。次に、図3を用いてアー
ス電極114の作製工程について説明する。アルミ合金
の機械加工によりアース電極300製作した後(図3
(a))、陽極酸化によりアルマイト皮膜301を形成
する(図3(b))。引き続き、プラズマ溶射法により
高純度アルミナ皮膜302をアース電極の先端部を中心
に形成する(図3(c))。ここで用いた高純度アルミ
ナ素材の純度は99.99%以上であり、Na、Feは
何れも10ppm未満である。高純度アルミナ皮膜30
2の膜厚は100μmであるが、50〜200μm程度
の膜厚であれば通常のプラズマに対しては十分な寿命を
確保できる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described with reference to a schematic diagram of a microwave plasma etching apparatus which is one of the plasma processing apparatuses shown in FIG. explain. The basic configuration of the apparatus is basically the same as that of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG.
01, and introduced into a plasma processing chamber 105 evacuated through a quartz window 104 controlled by an auto tuner 102 and an isolator 103 provided in the path, and an efficient plasma is formed by a magnetic field generated by a coil 106 and ECR interaction. I do. The etching gas is supplied from the gas introduction system 108 via the gas flow controller 107 to the opening 10.
Plasma processing chamber 1 through a gas distribution plate 110 having
05 is introduced. The wafer 111 is placed on a stage electrode 112 that can move up and down, and a bias is applied using a high-frequency power supply 113. An earth electrode 114 is provided to stably control the high frequency bias, and at least a part of the surface of the earth electrode 114 is covered with a high-purity alumina film 115. Next, a manufacturing process of the ground electrode 114 will be described with reference to FIGS. After manufacturing the ground electrode 300 by machining aluminum alloy (Fig. 3
(A)), an alumite film 301 is formed by anodic oxidation (FIG. 3 (b)). Subsequently, a high-purity alumina coating 302 is formed around the tip of the ground electrode by plasma spraying (FIG. 3C). The purity of the high-purity alumina material used here is 99.99% or more, and both Na and Fe are less than 10 ppm. High purity alumina coating 30
The film thickness of No. 2 is 100 μm, but a film thickness of about 50 to 200 μm can secure a sufficient life for ordinary plasma.

【0006】本発明の実施形態によれば、高純度アルミ
ナ皮膜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。
According to the embodiment of the present invention, since the high-purity alumina coating 115 covers the alumite-coated ground electrode 114, the scattering and release of metal are prevented, so that the metal contamination level on the wafer 111 during the etching process is reduced. 3
88 × 10 9 / cm 2 .

【0007】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114
がテンレス鋼等で作製される場合についても該部品表面
のほぼ全面を高純度アルミナ皮膜115で覆うことによ
り同様に金属汚染レベルの低減できることは言うまでも
無い。
The above-mentioned earth electrode 114 is made of an aluminum alloy having an alumite film.
It is needless to say that the metal contamination level can be similarly reduced by covering almost the entire surface of the component with the high-purity alumina film 115 when the is made of stainless steel or the like.

【0008】また、実施形態のもう一つの特徴として、
高純度アルミナ皮膜115が或る程度消耗した場合、ウ
ェットエッチング等で残った高純度アルミナ皮膜115
を完全に或いは一部を除去した後、高純度アルミナ皮膜
を重ねて溶射することによりアース電極114を簡便に
再生することが可能である。
[0008] Another feature of the embodiment is that
When the high-purity alumina film 115 is consumed to a certain extent, the high-purity alumina film 115 remaining after wet etching or the like is used.
Is completely or partially removed, and a high-purity alumina film is overlaid and sprayed to easily regenerate the ground electrode 114.

【0009】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。
In the above-described embodiment, the plasma is generated by the microwave. However, it goes without saying that the same effect can be obtained by another plasma discharge method using a helicon wave or the like.

【0010】[0010]

【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。
By using the plasma processing apparatus to which the present invention is applied, the level of metal contamination on the wafer to be processed can be reduced to 10 9 pieces / cm 2 or less. Therefore, the performance and reliability of a Si device manufactured using the plasma processing apparatus can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic diagram of a plasma processing apparatus showing an embodiment of the present invention.

【図2】従来技術によるプラズマ処理装置の概略図。FIG. 2 is a schematic view of a conventional plasma processing apparatus.

【図3】本発明の実施形態におけるアース部品作製工程
を示す図。
FIG. 3 is a view showing a step of manufacturing a ground component according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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…高純度アルミナ皮膜、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、2
13…高周波電源、214…アース電極、300…アー
ス電極、301…アルマイト皮膜、302…高純度アル
ミナ皮膜。
100: magnetron, 101: waveguide, 102: auto tuner, 103: isolator, 104: quartz window,
105: plasma generation chamber, 106: coil, 107: gas flow controller, 108: gas introduction system, 109: aperture, 110: gas dispersion plate, 111: wafer, 112 ...
Stage electrode, 113 high-frequency power supply, 114 earth electrode, 115 high-purity alumina film, 200 magnetron, 201 waveguide, 202 tuner, 203
.., Isolator, 204, quartz window, 205, plasma generation chamber, 206, coil, 207, gas flow controller, 208, gas introduction system, 209, aperture, 210, gas dispersion plate, 211, wafer, 212, stage electrode , 2
13: High frequency power supply, 214: Earth electrode, 300: Earth electrode, 301: Alumite film, 302: High purity alumina film.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H05H 1/46 H05H 1/46 C H01L 21/302 B Fターム(参考) 4G075 AA30 AA61 BB02 BC06 CA02 CA05 CA25 CA47 CA62 EB42 EC21 FA02 FB04 FC09 4K031 AA06 AB02 BA05 CB43 5F004 AA14 BA14 BB11 BB23 BB28 BB29 5F045 AA10 BB14 DP03 DQ10 EB03 EF05 EH17 EM09 ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI Theme coat ゛ (Reference) H05H 1/46 H05H 1/46 C H01L 21/302 B F term (Reference) 4G075 AA30 AA61 BB02 BC06 CA02 CA05 CA25 CA47 CA62 EB42 EC21 FA02 FB04 FC09 4K031 AA06 AB02 BA05 CB43 5F004 AA14 BA14 BB11 BB23 BB28 BB29 5F045 AA10 BB14 DP03 DQ10 EB03 EF05 EH17 EM09

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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、アース
電極の少なくとも一部が高純度セラミック材により覆わ
れていることを特徴とするプラズマ処理装置。
An object of the present invention is to introduce a desired gas into a vacuum-evacuated and pressure-controlled processing chamber, generate plasma with high-frequency power, and perform plasma processing on a sample placed in the processing chamber. A plasma processing apparatus, wherein at least a part of a ground electrode is covered with a high-purity ceramic material.
【請求項2】 上述したアース電極の少なくとも一部を
覆った高純度セラミック材が高純度アルミナであること
を特徴とする請求項1に記載したプラズマ処理装置用部
品の作製方法。
2. The method according to claim 1, wherein the high-purity ceramic material covering at least a part of the ground electrode is high-purity alumina.
【請求項3】 上述したアース電極がアルミ合金製或い
はステンレス鋼製の部材表面に高純度アルミナをプラズ
マ溶射することにより作製する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作製方法。
3. The component for a plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the ground electrode is prepared by plasma spraying high-purity alumina on the surface of an aluminum alloy or stainless steel member. Method.
【請求項4】 上述したアース電極がアルマイト皮膜を
形成したアルミ合金製の部材表面に高純度アルミナをプ
ラズマ溶射することにより作製することを特徴とする請
求項3に記載したプラズマ処理装置用部品の作製方法。
4. The component for a plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the ground electrode is formed by plasma spraying high-purity alumina on a surface of an aluminum alloy member on which an alumite film is formed. Production method.
【請求項5】 上述したアース電極の少なくとも一部を
覆った高純度アルミナが高純度アルミナがアルミナの純
度99.99%以上の原料を用いたプラズマ溶射により
作製されていることを特徴とする請求項2、3及び4に
記載したプラズマ処理装置用部品の作製方法。
5. The high-purity alumina covering at least a part of the ground electrode, wherein the high-purity alumina is produced by plasma spraying using a raw material having an alumina purity of 99.99% or more. Item 5. The method for producing a component for a plasma processing apparatus according to any one of Items 2, 3, and 4.
【請求項6】 上述したアース電極の少なくとも一部を
覆った高純度アルミナが高純度アルミナの皮膜厚が50
〜200μm程度であることを特徴とするプラズマ溶射
により作製されていることを特徴とする請求項2、3及
び4に記載したプラズマ処理装置用部品の作製方法。
6. The high-purity alumina covering at least a part of the above-mentioned ground electrode is made of high-purity alumina having a coating thickness of 50.
The method for producing a component for a plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the component is produced by plasma spraying, wherein the thickness is about 200 µm.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023228232A1 (en) * 2022-05-23 2023-11-30 株式会社日立ハイテク Method for reproducing inner wall member

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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