JP2003007683A - Plasma treatment apparatus - Google Patents

Plasma treatment apparatus

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JP2003007683A
JP2003007683A JP2001190973A JP2001190973A JP2003007683A JP 2003007683 A JP2003007683 A JP 2003007683A JP 2001190973 A JP2001190973 A JP 2001190973A JP 2001190973 A JP2001190973 A JP 2001190973A JP 2003007683 A JP2003007683 A JP 2003007683A
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plasma
gas
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plasma processing
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JP2001190973A
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Japanese (ja)
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Kiyoshi Arita
潔 有田
Tetsuhiro Iwai
哲博 岩井
Hiroshi Haji
宏 土師
Seiji Sakami
省二 酒見
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus that can prevent abnormal discharge for uniform etching in the plasma treatment of a silicon-based substrate. SOLUTION: As the material of an electrode member 17 for a plasma treatment apparatus, fitted onto the front of a gas supply port of an electrode for plasma generation in the plasma treatment apparatus, a ceramic porous body having three-dimensional mesh structure where a skeleton section 18a of ceramic containing alumina is allowed to continue in a three-dimensional mesh shape is used, and gas for plasma generation is made to pass through via a void section 18b being formed in the three-dimensional mesh structure irregularly, thus making uniform the distribution of the gas to be supplied for preventing abnormal discharge, and achieving uniform etching without variation.

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、シリコンウェハな
どのシリコン系基板をプラズマによってエッチング処理
するプラズマ処理装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus for etching a silicon substrate such as a silicon wafer with plasma.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置に用いられるシリコンウェハ
の製造工程では、半導体装置の薄型化にともない、回路
形成面の裏面を機械研磨して基板の厚さを薄くする薄化
加工が行われる。機械研磨加工においてはシリコンウェ
ハの表面にはマイクロクラックを含むストレス層が生成
され、このストレス層によるシリコンウェハの強度低下
を防止するため、機械研磨後にはシリコン表面のストレ
ス層を除去するエッチング処理が行われる。このエッチ
ング処理に、従来の薬液を用いる湿式エッチング処理に
替えて、製造現場での薬液使用上の危険性や産業廃棄物
の発生がないプラズマエッチングが検討されている。
2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a silicon wafer used for a semiconductor device, as the thickness of the semiconductor device is reduced, the back surface of the circuit forming surface is mechanically polished to reduce the thickness of the substrate. In the mechanical polishing process, a stress layer containing microcracks is generated on the surface of the silicon wafer, and in order to prevent the strength of the silicon wafer from being reduced by this stress layer, an etching treatment for removing the stress layer on the silicon surface is performed after the mechanical polishing. Done. In place of the conventional wet etching process using a chemical solution, plasma etching has been studied, which is free from the danger of using the chemical solution at the manufacturing site and does not generate industrial waste.

【0003】このシリコンを対象としたプラズマエッチ
ング処理において、より高いエッチングレートを実現す
るためには、高密度のプラズマを発生させる必要がある
ことから、比較的高い圧力のプラズマ発生用ガス(以
下、単に「ガス」と略記する。)をシリコンウェハの表
面に対して吹き付けて供給する方法が用いられる。この
ような方法として、従来よりシリコンウェハを保持する
下部電極に対向して配置された上部電極をガス供給口と
して用い、放電電極板とガス導入板とを兼ねさせる方式
が知られている。この場合には、上部電極に微細なガス
供給孔が多数形成された放電電極板を装着することによ
り、シリコンウェハの表面に均一にガスを供給するよう
にしている。
In this plasma etching process for silicon, in order to realize a higher etching rate, it is necessary to generate a high-density plasma. Abbreviated as "gas") is supplied to the surface of the silicon wafer by spraying. As such a method, there is conventionally known a method in which an upper electrode arranged so as to face a lower electrode holding a silicon wafer is used as a gas supply port to serve as a discharge electrode plate and a gas introduction plate. In this case, a gas is uniformly supplied to the surface of the silicon wafer by mounting a discharge electrode plate having a large number of fine gas supply holes formed on the upper electrode.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
放電電極板を用いた場合には、以下のような問題点があ
った。ガス供給孔からガスを噴射させて供給する方式で
は、供給されるガスの分布を均一にすることには限界が
あり、シリコンウェハ表面に吹き付けられるガスの量は
供給孔の直下とその他の部分とでは均一ではない。
However, when the above-mentioned discharge electrode plate is used, there are the following problems. In the method of supplying gas by injecting gas from the gas supply hole, there is a limit to making the distribution of the supplied gas uniform, and the amount of gas sprayed on the surface of the silicon wafer is directly below the supply hole and other parts. So it's not uniform.

【0005】このため、供給孔の近傍にプラズマが集中
して発生する異常放電を誘起しやすく、この異常放電に
より種々の不具合が発生していた。すなわち異常放電が
生じた部分ではエッチングが集中して行われることか
ら、シリコンウェハを損傷させたりエッチング結果にば
らつきを生じるなどのエッチング品質についての不具合
とともに、ガス供給孔が形成された放電電極板の材質に
よっては放電電極板がプラズマによって損耗するなどの
不具合があった。
For this reason, an abnormal discharge, which is generated by the concentration of plasma in the vicinity of the supply hole, is easily induced, and this abnormal discharge causes various problems. That is, since the etching is concentrated at the portion where the abnormal discharge occurs, the silicon wafer is damaged and the etching result is varied, and the discharge electrode plate having the gas supply hole is formed. Depending on the material, there was a problem that the discharge electrode plate was damaged by the plasma.

【0006】そこで本発明は、シリコン系基板のプラズ
マ処理において、異常放電を防止して均一なエッチング
を行うことができるプラズマ処理装置を提供することを
目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of preventing abnormal discharge and performing uniform etching in plasma processing of a silicon substrate.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】請求項1記載のプラズマ
処理装置は、処理室と、この処理室内でワークを保持す
る保持部を有する第1電極と、前記第1電極に対向する
位置に配置されプラズマ発生用ガスを前記処理室に供給
するガス供給口を有する第2電極と、前記処理室を減圧
する圧力制御部と、前記ガス供給口を介して前記処理室
にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給部と、前記第
1電極と第2電極との間に高周波電極を印加する高周波
発生部と、前記ガス供給口の前面に装着される電極部材
とを備え、前記電極部材が3次元網目構造を有し、この
3次元網目構造の隙間が前記プラズマ発生用ガスを通過
させるための複数の不規則経路となっている。
According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus, wherein a processing chamber, a first electrode having a holding portion for holding a work in the processing chamber, and a position facing the first electrode. A second electrode having a gas supply port for supplying the plasma generating gas to the processing chamber, a pressure control unit for decompressing the processing chamber, and supplying the plasma generating gas to the processing chamber via the gas supply port And a high frequency generator for applying a high frequency electrode between the first electrode and the second electrode, and an electrode member mounted on the front surface of the gas supply port, wherein the electrode member is three-dimensional. It has a mesh structure, and the gaps of this three-dimensional mesh structure are a plurality of irregular paths for passing the plasma generating gas.

【0008】請求項2記載のプラズマ処理装置は、請求
項1記載のプラズマ処理装置であって、前記3次元網目
構造を形成する材質がアルミナを含む。
A plasma processing apparatus according to a second aspect is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the material forming the three-dimensional mesh structure includes alumina.

【0009】請求項3記載のプラズマ処理装置は、請求
項1記載のプラズマ処理装置であって、前記ワークがシ
リコン系基板である。
A plasma processing apparatus according to a third aspect is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the work is a silicon substrate.

【0010】請求項4記載のプラズマ処理装置は、請求
項1記載のプラズマ処理装置であって、前記ワークが機
械研磨によってダメージ層が形成されたシリコン系基板
であり、このダメージ層をプラズマエッチングによって
除去する。
A plasma processing apparatus according to a fourth aspect is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the work is a silicon substrate on which a damage layer is formed by mechanical polishing, and the damage layer is formed by plasma etching. Remove.

【0011】請求項5記載のプラズマ処理装置は、請求
項1記載のプラズマ処理装置であって、前記ワークが表
面側に回路パターンが形成されたシリコンウェハであ
り、このシリコンウェハの裏面側のダメージ層をプラズ
マエッチングによって除去する。
A plasma processing apparatus according to a fifth aspect is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the work is a silicon wafer having a circuit pattern formed on the front surface side, and the back surface side of the silicon wafer is damaged. The layer is removed by plasma etching.

【0012】請求項6記載のプラズマ処理装置は、請求
項1記載のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発
生用ガスが、フッ素ガスとキャリアガスを含む混合ガス
である。
A plasma processing apparatus according to a sixth aspect is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the plasma generating gas is a mixed gas containing a fluorine gas and a carrier gas.

【0013】請求項7記載のプラズマ処理装置は、請求
項6記載のプラズマ処理装置であって、前記キャリアガ
スが、ヘリウムである。
A plasma processing apparatus according to a seventh aspect is the plasma processing apparatus according to the sixth aspect, wherein the carrier gas is helium.

【0014】本発明によれば、シリコン基板に対してプ
ラズマ発生用ガスを供給するガス供給口の前面に装着さ
れる電極部材として、3次元網目構造を有しこの3次元
網目構造の隙間が前記プラズマ発生用ガスを通過させる
ための複数の不規則経路となっている電極部材を用いる
ことにより、供給されるガスの分布を均一にして異常放
電を防止し、ばらつきのない均一なエッチングを行うこ
とができる。
According to the present invention, the electrode member mounted on the front surface of the gas supply port for supplying the plasma generating gas to the silicon substrate has a three-dimensional mesh structure, and the gap of the three-dimensional mesh structure is the above-mentioned. By using electrode members that have multiple irregular paths for passing plasma generation gas, the distribution of the supplied gas is made uniform to prevent abnormal discharge, and perform uniform etching without variations. You can

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】次に本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態のプラ
ズマ処理装置の断面図、図2(a)は本発明の一実施の
形態の電極部材の断面図、図2(b)は本発明の一実施
の形態の電極部材の拡大断面図、図3は本発明の一実施
の形態の電極部材の製造フロー図、図4は本発明の一実
施の形態の電極部材の製造方法の説明図、図5は本発明
の一実施の形態のプラズマ処理装置のガス流量分布を示
す図である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 (a) is a sectional view of an electrode member according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 (b) is an embodiment of the present invention. 3 is an enlarged cross-sectional view of an electrode member of the present invention, FIG. 3 is a manufacturing flow chart of the electrode member of one embodiment of the present invention, FIG. 4 is an explanatory view of a manufacturing method of the electrode member of one embodiment of the present invention, and FIG. It is a figure which shows the gas flow rate distribution of the plasma processing apparatus of one embodiment of this invention.

【0016】まず図1を参照してプラズマ処理装置につ
いて説明する。図1において、真空チャンバ1の内部は
プラズマ処理を行う処理室2となっており、処理室2内
部には、下部電極3(第1電極)および上部電極4(第
2電極)が上下に対向して配設されている。下部電極3
は電極体5を備えており、電極体5は下方に延出した支
持部5aによって絶縁体9を介して真空チャンバ1に装
着されている。電極体5の上面には、高熱伝導性材料よ
り成る保持部6が装着されており、保持部6の上面には
回路パターンが形成されたシリコンウェハ7(シリコン
系基板)が載置される。
First, the plasma processing apparatus will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the inside of the vacuum chamber 1 is a processing chamber 2 for performing plasma processing. Inside the processing chamber 2, a lower electrode 3 (first electrode) and an upper electrode 4 (second electrode) are vertically opposed to each other. Are arranged. Lower electrode 3
Is provided with an electrode body 5, and the electrode body 5 is attached to the vacuum chamber 1 via an insulator 9 by a supporting portion 5a extending downward. A holding portion 6 made of a high thermal conductive material is mounted on the upper surface of the electrode body 5, and a silicon wafer 7 (silicon substrate) having a circuit pattern formed thereon is placed on the upper surface of the holding portion 6.

【0017】シリコンウェハ7は、回路パターン形成面
の裏側を機械研磨によって薄化加工された直後の状態で
あり、研磨加工面にはマイクロクラックを含むダメージ
層が形成されている。シリコンウェハ7の回路パターン
形成面に貼着された保護テープ7a(図5参照)を保持
部6に接触させた姿勢で、すなわち処理対象面である研
磨加工面(回路形成面の裏側)を上向きにした状態で載
置される。そして研磨加工面のダメージ層をプラズマ処
理によって除去(エッチング)する。
The silicon wafer 7 is in a state immediately after the back side of the circuit pattern forming surface is thinned by mechanical polishing, and a damaged layer containing microcracks is formed on the polished surface. The protective tape 7a (see FIG. 5) adhered to the circuit pattern forming surface of the silicon wafer 7 is brought into contact with the holding portion 6, that is, the polishing surface (the back side of the circuit forming surface) that is the processing target surface faces upward. It is placed in the state where it was turned off. Then, the damaged layer on the polished surface is removed (etched) by plasma treatment.

【0018】保持部6には上面に開口する多数の吸着孔
6aが設けられており、吸着孔6aは電極体5の支持部
5a内を貫通して設けられた吸引路5dと連通してい
る。吸引路5dは真空吸引部11と接続されており、保
持部6の上面にシリコンウェハ7が載置された状態で真
空吸引部11から真空吸引することにより、シリコンウ
ェハ7は保持部6に真空吸着により保持される。
The holding portion 6 is provided with a large number of suction holes 6a which are open on the upper surface, and the suction holes 6a communicate with a suction passage 5d which penetrates through the inside of the support portion 5a of the electrode body 5. . The suction path 5d is connected to the vacuum suction unit 11, and the silicon wafer 7 is vacuumed in the holding unit 6 by vacuum suction from the vacuum suction unit 11 with the silicon wafer 7 placed on the upper surface of the holding unit 6. It is retained by adsorption.

【0019】保持部6の内部には冷却用の冷媒流路6
b,6cが設けられており、冷媒流路6b,6cは支持
部5a内を貫通して設けられた管路5b,5cと連通し
ている。管路5b,5cは冷媒循環部10と接続されて
おり、冷媒循環部10を駆動することにより、冷媒流路
6b,6c内を冷却水などの冷媒が循環し、これにより
プラズマ処理時に発生した熱によって加熱された保持部
6が冷却される。
Inside the holding portion 6, there is a coolant flow path 6 for cooling.
b, 6c are provided, and the refrigerant flow paths 6b, 6c are in communication with the pipe paths 5b, 5c provided so as to penetrate through the inside of the support portion 5a. The pipelines 5b and 5c are connected to the coolant circulation unit 10. By driving the coolant circulation unit 10, a coolant such as cooling water circulates in the coolant flow paths 6b and 6c, which is generated during plasma processing. The holder 6 heated by heat is cooled.

【0020】電極体5は高周波発生部12と電気的に接
続されており、高周波発生部12は下部電極3と上部電
極4との間に高周波電圧を印加する。また真空チャンバ
1内の処理室2は、圧力制御部13と接続されている。
圧力制御部13は、処理室2の減圧および処理室2内の
真空破壊時の大気開放を行う。
The electrode body 5 is electrically connected to the high frequency generator 12, and the high frequency generator 12 applies a high frequency voltage between the lower electrode 3 and the upper electrode 4. The processing chamber 2 in the vacuum chamber 1 is connected to the pressure control unit 13.
The pressure control unit 13 depressurizes the processing chamber 2 and releases the atmosphere in the processing chamber 2 when the vacuum in the processing chamber 2 is broken.

【0021】上部電極4は下部電極3と対向する位置に
配置され接地部20に接地された電極体15を備えてお
り、電極体15は上方に延出した支持部15aによって
絶縁体16を介して真空チャンバ1に装着されている。
電極体15はプラズマ発生用のガスを処理室2に供給す
るためのプラズマ発生用電極となっており、下面には支
持部15a内を貫通して設けられたガス供給路15cと
連通したガス供給口15bが設けられている。ガス供給
路15cはガス供給部19と接続されており、ガス供給
部19は、4フッ化炭素(CF4)や6フッ化硫黄(S
6)などのフッ素系ガスとキャリアガス(例えばヘリ
ウムガス(He))を含む混合ガスをプラズマ発生用ガ
スとして供給する。
The upper electrode 4 is provided with an electrode body 15 which is arranged at a position facing the lower electrode 3 and is grounded to a grounding portion 20, and the electrode body 15 is interposed by an insulator 16 by a supporting portion 15a extending upward. Mounted in the vacuum chamber 1.
The electrode body 15 serves as a plasma generation electrode for supplying a gas for plasma generation to the processing chamber 2, and has a lower surface provided with a gas supply passage 15c that penetrates through the inside of the support portion 15a. A mouth 15b is provided. The gas supply path 15c is connected to the gas supply unit 19, which supplies carbon tetrafluoride (CF 4 ) or sulfur hexafluoride (S).
A mixed gas containing a fluorine-based gas such as F 6 ) and a carrier gas (for example, helium gas (He)) is supplied as a plasma generating gas.

【0022】ガス供給口15bの前面には電極部材17
が装着されている。電極部材17はセラミック多孔質体
より成る円板状の部材であり、図2に示すようにこのセ
ラミック多孔質体は、セラミックの骨格部18aが3次
元の網目状に連続して形成され、内部に多数の空孔部1
8b(隙間)を有する3次元網目構造となっている。そ
してこの3次元網目構造の空孔部18bは、ガス供給口
15bから電極部材17を介してガスを通過させるため
の複数の不規則経路となっている。
An electrode member 17 is provided on the front surface of the gas supply port 15b.
Is installed. The electrode member 17 is a disk-shaped member made of a ceramic porous body. As shown in FIG. 2, the ceramic porous body has a ceramic skeleton portion 18a continuously formed in a three-dimensional mesh shape, A large number of holes 1
It has a three-dimensional mesh structure having 8b (gap). The holes 18b of the three-dimensional mesh structure are a plurality of irregular paths for passing gas from the gas supply port 15b through the electrode member 17.

【0023】この電極部材17の製造方法について、図
3,図4を参照して説明する。この電極部材17は、基
材となるポリウレタンフォームにセラミックを付着させ
ることにより製造される。先ず板状のウレタンフォーム
22を準備し(ST1)、図4(a)に示すようにウレ
タンフォーム22を円板状の所定形状に裁断して基材2
3を製作する(ST2)。ウレタンフォーム22は、芯
材22aを3次元網目状に連続させた構造となってお
り、内部には空孔部22bが高い空孔率で形成されてい
る。
A method of manufacturing the electrode member 17 will be described with reference to FIGS. The electrode member 17 is manufactured by adhering a ceramic to a polyurethane foam as a base material. First, a plate-shaped urethane foam 22 is prepared (ST1), and the urethane foam 22 is cut into a predetermined disk-shaped shape as shown in FIG.
3 is produced (ST2). The urethane foam 22 has a structure in which a core material 22a is continuous in a three-dimensional mesh shape, and a void portion 22b is formed inside with a high porosity.

【0024】これと並行してセラミック原料としてのア
ルミナ粉末を準備し(ST3)、このアルミナ粉末に流
動性を付与するための水と界面活性剤を加えてスラリ液
を調製する(ST4)。
In parallel with this, alumina powder as a ceramic raw material is prepared (ST3), and water and a surfactant for imparting fluidity to the alumina powder are added to prepare a slurry liquid (ST4).

【0025】この後、図4(b)に示すように、スラリ
24中に基材23を浸漬し(ST5)、引き上げた後に
余剰スラリを基材23から除去する(ST6)。そして
水分を除去するために基材23を乾燥させる(ST
7)。この後加熱してセラミックを焼成して3次元網目
構造のセラミック多孔質体から成る電極部材が完成する
(ST8)。基材23は、焼成工程においてウレタンが
燃焼することにより消失するため、セラミック原料以外
のものを含まない電極部材が得られる。なお、(ST
5)〜(ST7)の工程は必要に応じて複数回繰り返し
行う場合が有る。
After that, as shown in FIG. 4B, the base material 23 is immersed in the slurry 24 (ST5), and after pulling up, the excess slurry is removed from the base material 23 (ST6). Then, the base material 23 is dried to remove water (ST
7). Then, the ceramic is fired by heating to complete the electrode member composed of the ceramic porous body having the three-dimensional mesh structure (ST8). Since the base material 23 disappears due to the burning of urethane in the firing step, an electrode member containing nothing but the ceramic raw material can be obtained. In addition, (ST
The steps 5) to (ST7) may be repeated a plurality of times as necessary.

【0026】このようにして製造された電極部材は、セ
ラミック粒を焼結することにより製造された従来の電極
部材と比較して、以下のような特性を備えている。先
ず、空孔部22bを形成する骨格部18aは、ウレタン
フォーム22の芯材22aの周囲にセラミックを付着さ
せて成形されることから、空孔部22bの気孔径並びに
分布が均一な多孔質体を得ることができる。なお、気孔
径の平均サイズはプラズマの集中(異常放電)を防止す
るため800μm以下が好ましい。
The electrode member thus manufactured has the following characteristics as compared with the conventional electrode member manufactured by sintering ceramic particles. First, since the skeleton portion 18a forming the pores 22b is formed by adhering ceramic around the core material 22a of the urethane foam 22, a porous body having a uniform pore size and distribution in the pores 22b. Can be obtained. The average pore size is preferably 800 μm or less in order to prevent plasma concentration (abnormal discharge).

【0027】また、従来の多孔質セラミックから成る電
極部材は必要とされる空孔部22bの大きさに応じたサ
イズのセラミックの結晶粒を準備し、これらの結晶粒相
互が接触する結晶粒界が焼結により接合されることによ
って多孔質体を形成する。そして大きな空孔部22bが
必要とされるほど結晶粒が大きくなって結晶粒界の面積
が少なくなり、結晶粒相互の結合強度が低下する。
Further, in the conventional electrode member made of porous ceramic, crystal grains of ceramic having a size corresponding to the required size of the pores 22b are prepared, and the crystal grain boundaries where these crystal grains come into contact with each other. Are joined together by sintering to form a porous body. The larger the pores 22b are, the larger the crystal grains are, the smaller the grain boundary area is, and the lower the bonding strength between the crystal grains is.

【0028】これに対し、本実施の形態に示すセラミッ
ク多孔質体から成る電極部材17では、空孔率は主に基
材23として用いるウレタンフォーム22における芯材
22aの配列密度によって決定される。従って芯材22
aの周囲に微細な結晶粒のセラミックを付着させて高温
で燒結させることにより、高強度、耐熱性、耐熱衝撃性
に富む緻密なセラミック焼成体によって構成された骨格
部18aを形成することができる。
On the other hand, in the electrode member 17 made of the ceramic porous body shown in the present embodiment, the porosity is mainly determined by the arrangement density of the core material 22a in the urethane foam 22 used as the base material 23. Therefore, the core material 22
By attaching fine crystal grain ceramics to the periphery of a and sintering at a high temperature, it is possible to form the skeleton portion 18a composed of a dense ceramic fired body having high strength, heat resistance, and thermal shock resistance. .

【0029】このようにして製造されたセラミック多孔
質体から成る電極部材17は、アルミナの微細な結晶を
高密度で結合した構造の骨格部18aを3次元網目状に
連続させて形成されていることから、耐熱性、耐熱衝撃
性に優れている。すなわち、プラズマ処理装置において
プラズマに直接曝される過酷な場所で使用しても、結晶
粒相互が強固に結合された骨格部18aが3次元的に異
方性のない構造で連続しているため、熱衝撃によるクラ
ックや破壊が発生しない。従ってプラズマに直接曝され
るような場所で用いても十分な耐久性を有している。
The electrode member 17 made of the ceramic porous body produced in this manner is formed by connecting the skeleton portion 18a having a structure in which fine alumina crystals are bonded at a high density in a three-dimensional mesh. Therefore, it has excellent heat resistance and thermal shock resistance. That is, even when used in a severe place where plasma is directly exposed to plasma in a plasma processing apparatus, the skeleton portion 18a in which crystal grains are firmly bonded to each other is continuous in a three-dimensionally anisotropic structure. , No crack or damage due to thermal shock. Therefore, it has sufficient durability even when used in a place where it is directly exposed to plasma.

【0030】また一般に高強度のセラミックは加工が困
難で、任意形状の部品に成形することが難しいが、上述
の電極部材17は予めウレタンフォーム22を所要の形
状に裁断することによってきわめて容易に所望形状に成
形できる。
Generally, high-strength ceramics are difficult to process and difficult to form into arbitrary shaped parts, but the above-mentioned electrode member 17 is extremely easily desired by cutting the urethane foam 22 into a desired shape in advance. Can be formed into a shape.

【0031】このプラズマ処理装置は上記のように構成
されており、以下シリコンウェハ7を対象として行われ
るプラズマ処理(エッチング)について図5を参照して
説明する。まず保持部6上には、シリコンウェハ7が保
護テープ7aを下向きにして載置される。そして圧力制
御部13(図1)により処理室2内を減圧し、次いでガ
ス供給部19を駆動することにより、上部電極4に装着
された電極部材17より下方に向けてガスが噴出する。
This plasma processing apparatus is configured as described above, and the plasma processing (etching) performed on the silicon wafer 7 will be described below with reference to FIG. First, the silicon wafer 7 is placed on the holding portion 6 with the protective tape 7a facing downward. Then, the pressure control unit 13 (FIG. 1) depressurizes the inside of the processing chamber 2 and then drives the gas supply unit 19, whereby gas is ejected downward from the electrode member 17 mounted on the upper electrode 4.

【0032】このときのガス流量分布について説明す
る。ガス供給部19から供給されたガスは、ガス供給口
15b内において電極部材17によって自由な流出を妨
げられることから、ガス供給口15b内で一時滞留しこ
れによりガスの圧力分布はこの内部でほぼ一様となる。
The gas flow rate distribution at this time will be described. Since the gas supplied from the gas supply unit 19 is prevented from freely flowing out by the electrode member 17 in the gas supply port 15b, the gas is temporarily retained in the gas supply port 15b, so that the pressure distribution of the gas is almost equalized therein. Be uniform.

【0033】そしてこの圧力によりガスは電極部材17
を構成するセラミック多孔質体の空孔部18b(図2)
を通じて、ガス供給口15bから電極部材17の下面に
到達し、そこから下方のシリコンウェハ7の表面に向け
て吹き付けられる。このとき、電極部材17の内部には
多数の空孔部18bが不規則配列で形成されていること
から、電極部材17の下面から下方に吹き付けられるガ
スの流量分布は、ガス供給口15bのほぼ全範囲にわた
って偏りのない均一な分布となる。
Due to this pressure, gas is generated in the electrode member 17
18b of the porous ceramic body that constitutes the (FIG. 2)
Through, reaches the lower surface of the electrode member 17 from the gas supply port 15b, and is sprayed toward the lower surface of the silicon wafer 7 from there. At this time, since a large number of holes 18b are formed irregularly inside the electrode member 17, the flow rate distribution of the gas blown downward from the lower surface of the electrode member 17 is almost the same as that of the gas supply port 15b. A uniform distribution with no bias over the entire range.

【0034】そしてこの状態で高周波発生部12を駆動
して下部電極3の電極体5に高周波電圧を印加すること
により、上部電極4と下部電極3との間の空間にはプラ
ズマ放電が発生する。そしてこのプラズマ放電により発
生したプラズマによって、保持部6上に載置されたシリ
コンウェハ7の上面のプラズマエッチング処理が行われ
る。
In this state, the high frequency generator 12 is driven to apply a high frequency voltage to the electrode body 5 of the lower electrode 3 to generate plasma discharge in the space between the upper electrode 4 and the lower electrode 3. . Then, the plasma generated by the plasma discharge performs the plasma etching process on the upper surface of the silicon wafer 7 placed on the holding unit 6.

【0035】このプラズマエッチングでは、プラズマ中
のフッ素ラジカルSF*(活性種)とシリコンSiが反
応することによりフッ素と硫黄の化合物(SFn)が、
反応生成物としてエッチングされたシリコンウェハ7の
上面(エッチング面)に付着しようとするが、キャリア
ガスによってこの反応生成物はエッチング面から除去さ
れる。
In this plasma etching, the fluorine radical SF * (active species) in the plasma reacts with silicon Si to form a compound of fluorine and sulfur (SFn),
Although it tends to adhere to the upper surface (etching surface) of the etched silicon wafer 7 as a reaction product, this reaction product is removed from the etching surface by the carrier gas.

【0036】エッチング面に反応生成物が付着すると、
プラズマエッチングの進行に伴ってエッチング面に凹凸
が形成されて、エッチング面の外観が白濁してしまう
が、キャリアガスを混合することでエッチング面の白濁
を防止して鏡面に仕上げることができる。キャリアガス
としては、ヘリウム(He)が最も適しており、放電を
安定させて異常放電を防止するといった作用をも兼ね備
えている。
When reaction products adhere to the etching surface,
As the plasma etching progresses, irregularities are formed on the etching surface, and the appearance of the etching surface becomes cloudy. However, by mixing with a carrier gas, clouding of the etching surface can be prevented and the surface can be mirror-finished. Helium (He) is most suitable as the carrier gas, and also has the function of stabilizing the discharge and preventing abnormal discharge.

【0037】このプラズマエッチング処理において、整
流作用を有する電極部材17によってシリコンウェハ7
の表面に吹き付けられるガスの流量分布が全範囲にわた
って均一となることから、ガスが部分的に高密度となっ
た範囲にプラズマ放電が集中することによる異常放電の
発生がなく、シリコンウェハ7の損傷やエッチング結果
のバラつきなどの不具合が生じない。
In this plasma etching process, the silicon wafer 7 is removed by the electrode member 17 having a rectifying function.
Since the flow rate distribution of the gas blown to the surface of the wafer is uniform over the entire range, abnormal discharge does not occur due to the concentration of plasma discharge in the range where the gas has a high density, and the silicon wafer 7 is damaged. And problems such as variations in etching results do not occur.

【0038】また本実施の形態に示す電極部材17は結
晶粒相互が強固に結合された骨格部18aが3次元的に
異方性のない構造(3次元網目構造)で連続しているた
め、プラズマに直接曝される過酷な場所で使用しても、
熱衝撃によるクラックや破壊が発生しない。したがっ
て、従来はガス流量の分布を均一化する目的の整流板を
ガス供給口に装備しようとすればプラズマに対して曝露
される放電電極板とは別個に設ける必用があったが、本
実施の形態の電極部材では同一の電極部材に放電電極板
と整流板との機能を兼ねさせることが可能となってい
る。
Further, in the electrode member 17 shown in this embodiment, the skeleton portion 18a in which crystal grains are firmly bonded to each other is continuous in a three-dimensional structure having no anisotropy (three-dimensional mesh structure). Even when used in a harsh place where it is directly exposed to plasma,
No cracks or breaks due to thermal shock. Therefore, conventionally, if the gas supply port was to be equipped with a rectifying plate for equalizing the distribution of the gas flow rate, it was necessary to provide it separately from the discharge electrode plate exposed to the plasma. In the electrode member of the embodiment, the same electrode member can be made to have the functions of both the discharge electrode plate and the rectifying plate.

【0039】本発明の実施の形態は以上であるが、様々
な変更を加える事が可能である。例えば、電極部材17
の材質としてアルミナを例に挙げて説明したが、アルミ
ナ以外のアルミナ系、アルミ系等のセラミックスを用い
てもよい。この場合、使用するプラズマ発生用のガスと
反応しにくい材質、すなわち耐食性に優れたセラミック
スを選択することが重要である。本実施の形態で使用す
るフッ素ガスに対してはアルミナ系の他に、アルカリ土
類金属を含む酸化物、窒化物、炭化物に代表されるよう
な減圧下で金属フッ化物の沸点が高く蒸気圧が低いもの
がよい。
Although the embodiment of the present invention is as described above, various modifications can be made. For example, the electrode member 17
Although alumina has been described as an example of the material of the above, alumina-based ceramics other than alumina, aluminum-based ceramics, or the like may be used. In this case, it is important to select a material that does not easily react with the plasma generating gas used, that is, a ceramic having excellent corrosion resistance. With respect to the fluorine gas used in the present embodiment, in addition to the alumina type, the boiling point of the metal fluoride is high and the vapor pressure is high under a reduced pressure represented by oxides, nitrides, and carbides containing an alkaline earth metal. The one with low is good.

【0040】さらに、3次元網目構造としてウレタンフ
ォーム構造を利用した例を説明したが、織布、線状等の
繊維もしくは金属の3次元網目構造(3次元ネットワー
ク構造)をウレタンフォームの代わりにしてもよい。
Further, an example in which the urethane foam structure is used as the three-dimensional network structure has been described, but a three-dimensional network structure of a woven cloth, a fiber such as a wire or a metal (three-dimensional network structure) is used instead of the urethane foam. Good.

【0041】また、3次元網目構造を有する電極部材1
7の製造方法としては、セラミックの微粒子とビーズ状
の樹脂製粒子を混合して燒結させる方法でもよい。この
場合、樹脂製粒子は燒結の際の熱で焼失するが、焼失に
よってできた空間が不規則経路となり、残った構造体が
3次元網目構造を構成する骨格部18aとなる。
The electrode member 1 having a three-dimensional mesh structure
The manufacturing method of 7 may be a method of mixing ceramic fine particles and bead-shaped resin particles and sintering them. In this case, the resin particles are burned down by the heat during sintering, but the space created by the burning becomes an irregular path, and the remaining structure becomes the skeleton portion 18a forming the three-dimensional mesh structure.

【0042】なお上記実施の形態では、シリコン系基板
としての半導体装置用のシリコンウェハ7をプラズマ処
理の対象とする例を示しているが、本発明はシリコンウ
ェハ7に限定されるものではなく、シリコンを含んだ素
材を対象とするものであれば、例えば水晶振動子に用い
られる水晶板なども本発明の適用対象となる。
In the above embodiment, an example in which a silicon wafer 7 for a semiconductor device as a silicon substrate is targeted for plasma processing is shown, but the present invention is not limited to the silicon wafer 7. The present invention can be applied to, for example, a quartz plate used for a quartz oscillator as long as it is intended for a material containing silicon.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明によれば、プラズマ発生用電極の
ガス供給口の前面に装着される電極部材として、3次元
網目構造を有しこの3次元網目構造の隙間がプラズマ発
生用ガスを通過させるための複数の不規則経路となって
いる電極部材を用いることにより、供給されるガスの分
布を均一にして異常放電を防止し、ばらつきのない均一
なエッチングを行うことができる。また、3次元網目構
造を有することにより、プラズマに直接曝されるような
場所であっても十分な耐久性を発揮することができる。
According to the present invention, the electrode member mounted on the front surface of the gas supply port of the plasma generating electrode has a three-dimensional mesh structure, and the gap of the three-dimensional mesh structure passes the plasma generating gas. By using the electrode member having a plurality of irregular paths for making the distribution of the supplied gas uniform, abnormal discharge can be prevented, and uniform etching without variation can be performed. Further, by having a three-dimensional mesh structure, sufficient durability can be exhibited even in a place where it is directly exposed to plasma.

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

【図1】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置の断
面図
FIG. 1 is a sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)本発明の一実施の形態の電極部材の断面
図(b)本発明の一実施の形態の電極部材の拡大断面図
FIG. 2A is a sectional view of an electrode member according to an embodiment of the present invention. FIG. 2B is an enlarged sectional view of an electrode member according to an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の一実施の形態の電極部材の製造フロー
FIG. 3 is a manufacturing flow chart of the electrode member according to the embodiment of the present invention.

【図4】本発明の一実施の形態の電極部材の製造方法の
説明図
FIG. 4 is an explanatory diagram of a method for manufacturing an electrode member according to an embodiment of the present invention.

【図5】本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置のガ
ス流量分布を示す図
FIG. 5 is a diagram showing a gas flow rate distribution of the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空チャンバ 2 処理室 3 下部電極 4 上部電極 7 シリコンウェハ 17 電極部材 18a 骨格部 18b 空孔部 19 ガス供給部 1 vacuum chamber 2 processing room 3 Lower electrode 4 Upper electrode 7 Silicon wafer 17 Electrode member 18a skeleton 18b hole 19 Gas supply section

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土師 宏 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 酒見 省二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 4G075 AA24 AA30 BC06 CA47 CA51 DA01 DA02 EB42 EC21 EE07 EE13 FA14 FA16 FB02 FB04 FB12 FC06 FC20 5F004 AA01 BA09 BB18 BB21 BB25 BB28    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hiroshi Haji             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. (72) Inventor Shoji Sakami             1006 Kadoma, Kadoma-shi, Osaka Matsushita Electric             Sangyo Co., Ltd. F term (reference) 4G075 AA24 AA30 BC06 CA47 CA51                       DA01 DA02 EB42 EC21 EE07                       EE13 FA14 FA16 FB02 FB04                       FB12 FC06 FC20                 5F004 AA01 BA09 BB18 BB21 BB25                       BB28

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】処理室と、この処理室内でワークを保持す
る保持部を有する第1電極と、前記第1電極に対向する
位置に配置されプラズマ発生用ガスを前記処理室に供給
するガス供給口を有する第2電極と、前記処理室を減圧
する圧力制御部と、前記ガス供給口を介して前記処理室
にプラズマ発生用ガスを供給するガス供給部と、前記第
1電極と第2電極との間に高周波電極を印加する高周波
発生部と、前記ガス供給口の前面に装着される電極部材
とを備え、前記電極部材が3次元網目構造を有し、この
3次元網目構造の隙間が前記プラズマ発生用ガスを通過
させるための複数の不規則経路となっていることを特徴
とするプラズマ処理装置。
1. A processing chamber, a first electrode having a holding portion for holding a workpiece in the processing chamber, and a gas supply which is arranged at a position facing the first electrode and supplies a plasma generating gas to the processing chamber. A second electrode having a port, a pressure control unit for decompressing the processing chamber, a gas supply unit for supplying a plasma generating gas to the processing chamber via the gas supply port, the first electrode and the second electrode And a high-frequency generator for applying a high-frequency electrode, and an electrode member mounted on the front surface of the gas supply port. The electrode member has a three-dimensional mesh structure, and the gap of the three-dimensional mesh structure is A plasma processing apparatus having a plurality of irregular paths for passing the plasma generating gas.
【請求項2】前記3次元網目構造を形成する材質がアル
ミナを含むことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処
理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the material forming the three-dimensional network structure includes alumina.
【請求項3】前記ワークがシリコン系基板であることを
特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the work is a silicon substrate.
【請求項4】前記ワークが機械研磨によってダメージ層
が形成されたシリコン系基板であり、このダメージ層を
プラズマエッチングによって除去することを特徴とする
請求項1記載のプラズマ処理装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the work is a silicon substrate on which a damage layer is formed by mechanical polishing, and the damage layer is removed by plasma etching.
【請求項5】前記ワークが表面側に回路パターンが形成
されたシリコンウェハであり、このシリコンウェハの裏
面側のダメージ層をプラズマエッチングによって除去す
ることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the work is a silicon wafer having a circuit pattern formed on the front surface side, and the damaged layer on the back surface side of the silicon wafer is removed by plasma etching. .
【請求項6】前記プラズマ発生用ガスが、フッ素ガスと
キャリアガスを含む混合ガスであることを特徴とする請
求項1記載のプラズマ処理装置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma generating gas is a mixed gas containing a fluorine gas and a carrier gas.
【請求項7】前記キャリアガスが、ヘリウムであること
を特徴とする請求項6記載のプラズマ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the carrier gas is helium.
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