JP2003332314A - Electrode for plasma treatment equipment and plasma treatment equipment - Google Patents

Electrode for plasma treatment equipment and plasma treatment equipment

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JP2003332314A
JP2003332314A JP2002138937A JP2002138937A JP2003332314A JP 2003332314 A JP2003332314 A JP 2003332314A JP 2002138937 A JP2002138937 A JP 2002138937A JP 2002138937 A JP2002138937 A JP 2002138937A JP 2003332314 A JP2003332314 A JP 2003332314A
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JP
Japan
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electrode
plasma processing
processing apparatus
plasma
upper electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP2002138937A
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Japanese (ja)
Inventor
Kosuke Imafuku
光祐 今福
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for plasma treatment equipment and plasma treatment equipment, capable of reducing the running cost and the manufacturing cost of a semiconductor device or the like, as compared to those of conventional ones. <P>SOLUTION: An upper electrode 20 is configured so that the overall shape is almost disc-shaped and comprises an internal member 200 (first member), provided with a plurality of gas discharge holes 21 and an external member 201 (second member), annularly configured so as to surround the periphery of the internal member 200, so that it is possible to replace only the internal member 200, when it is worn out due to plasma treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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、プラズマを生起
し、このプラズマを利用して半導体ウエハ等の被処理基
板のエッチング処理、成膜処理等を行うためのプラズマ
処理装置用電極及びプラズマ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrode for a plasma processing apparatus and a plasma processing apparatus for generating plasma and utilizing the plasma to perform etching processing, film forming processing and the like on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer. Regarding

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、プラズマを生起し、このプラ
ズマを被処理物に作用させて所定の処理を施すプラズマ
処理装置が多用されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a plasma processing apparatus has been widely used in which plasma is generated and the plasma is applied to an object to be processed to perform a predetermined process.

【0003】例えば、半導体装置の製造分野において
は、半導体装置の微細な回路構造を形成する際に、半導
体ウエハ等の被処理基板にプラズマを作用させて、エッ
チング処理や成膜処理等を行っている。
For example, in the field of manufacturing semiconductor devices, when a fine circuit structure of a semiconductor device is formed, plasma is applied to a substrate to be processed such as a semiconductor wafer to perform an etching process or a film forming process. There is.

【0004】このようなプラズマ処理装置は、プラズマ
を生起するための手段の違いによって、幾つかの種類に
分けられ、このうち、所謂平行平板型のプラズマ処理装
置では、真空チャンバ内に、対向するように上部電極と
下部電極が配置されており、これらの上部電極と下部電
極との間に所定周波数の高周波電力を印加して、真空チ
ャンバ内に導入した所定の処理ガスをプラズマ化するよ
うになっている。
Such plasma processing apparatus is divided into several types according to the difference in the means for generating plasma. Among them, in the so-called parallel plate type plasma processing apparatus, they are opposed to each other in the vacuum chamber. The upper electrode and the lower electrode are arranged in such a manner that high frequency power of a predetermined frequency is applied between the upper electrode and the lower electrode so that the predetermined processing gas introduced into the vacuum chamber is turned into plasma. Has become.

【0005】なお、この場合、半導体ウエハ等の被処理
基板は、下部電極上に載置されるよう構成されたものが
多く、また、上部電極には、上記した所定の処理ガスを
下部電極上に載置された半導体ウエハ等に向けて均一に
供給できるように複数のガス吐出孔が設けられた、所謂
シャワーヘッド構造とされたものが多い。
In this case, the substrate to be processed such as a semiconductor wafer is often configured to be placed on the lower electrode, and the upper electrode is filled with the above-mentioned predetermined processing gas. In many cases, a so-called shower head structure is provided in which a plurality of gas discharge holes are provided so that the gas can be uniformly supplied toward a semiconductor wafer or the like placed on the.

【0006】また、上部電極は、プラズマ処理中に、プ
ラズマに晒されるため、プラズマによるスパッタ等が生
じ、このスパッタされた粒子が半導体ウエハ等に付着す
る可能性がある。
Further, since the upper electrode is exposed to plasma during the plasma treatment, sputtering or the like due to plasma may occur, and the sputtered particles may adhere to the semiconductor wafer or the like.

【0007】このため、上部電極を単結晶シリコンから
構成し、金属等の不所望な不純物が半導体ウエハ等に付
着しないよう考慮されたものもある。
For this reason, there is also one in which the upper electrode is made of single crystal silicon, and it is considered that undesired impurities such as metal do not adhere to the semiconductor wafer or the like.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たシャワーヘッド構造の上部電極(プラズマ処理装置用
電極)では、処理を行う半導体ウエハの全面に均一に処
理ガスを供給できるようにするためには、ガス吐出孔
を、処理を行う半導体ウエハと略同じ径の領域に設ける
必要がある。また、上部電極の周囲には、上部電極を固
定するための捩子等を設けるための領域が必要となる。
However, in the above-mentioned upper electrode (electrode for plasma processing apparatus) of the shower head structure, in order to uniformly supply the processing gas to the entire surface of the semiconductor wafer to be processed, It is necessary to provide the gas discharge hole in a region having substantially the same diameter as the semiconductor wafer to be processed. Further, a region for providing a screw or the like for fixing the upper electrode is required around the upper electrode.

【0009】このため、上部電極全体の径は、処理を行
う半導体ウエハより大きくなり、例えば、8インチ径の
半導体ウエハを処理するための上部電極の径は10イン
チ径程度となり、12インチ径の半導体ウエハを処理す
るための上部電極の径は14インチ径程度となってしま
う。
Therefore, the diameter of the entire upper electrode is larger than that of the semiconductor wafer to be processed. For example, the diameter of the upper electrode for processing a semiconductor wafer having a diameter of 8 inches is about 10 inches, that is, 12 inches. The diameter of the upper electrode for processing the semiconductor wafer is about 14 inches.

【0010】さらに、前述したとおり、上部電極を単結
晶シリコンから構成した場合、上部電極の径を14イン
チとするためには、14インチ径の単結晶シリコンが必
要となる。
Further, as described above, when the upper electrode is made of single crystal silicon, single crystal silicon having a diameter of 14 inches is required to make the diameter of the upper electrode 14 inches.

【0011】このため、上部電極の製造コストが高くな
るという問題がある。さらに、上述したとおり上部電極
は、プラズマに晒されるため消耗し、例えば、エッチン
グ装置の場合、高周波電力の印加時間で700〜800
時間程度等の、比較的短い周期で上部電極を交換する必
要がある。このため、プラズマ処理装置のランニングコ
ストが高くなり、結果として、半導体装置等の製品の製
造コストが高くなるという問題がある。
Therefore, there is a problem that the manufacturing cost of the upper electrode becomes high. Furthermore, as described above, the upper electrode is consumed by being exposed to plasma, and, for example, in the case of an etching apparatus, it is 700 to 800 in the application time of high frequency power.
It is necessary to replace the upper electrode in a relatively short cycle such as time. Therefore, there is a problem that the running cost of the plasma processing apparatus increases, and as a result, the manufacturing cost of products such as semiconductor devices increases.

【0012】本発明は、かかる従来の事情に対処してな
されたもので、従来に比べてランニングコストを低減す
ることができ、半導体装置等の製造コストの低減を図る
ことのできるプラズマ処理装置用電極及びプラズマ処理
装置を提供しようとするものである。
The present invention has been made in response to such a conventional situation, and is for a plasma processing apparatus capable of reducing the running cost and the manufacturing cost of a semiconductor device or the like as compared with the conventional case. It is intended to provide an electrode and a plasma processing apparatus.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1記載
の発明は、被処理基板を収容してプラズマ処理するため
の真空チャンバ内に配設され、対向電極との間に高周波
電力が印加されるプラズマ処理装置用電極であって、少
なくとも、前記被処理基板に向けて所定の処理ガスを供
給する複数のガス吐出孔を有し且つ前記被処理基板との
対向面を形成する第1の部材と、前記第1の部材の周囲
又は前記第1の部材の前記対向面とは反対側の面に接し
て配設される第2の部材とを着脱自在に一体化して構成
し、プラズマ処理を行うことによって消耗した際に、前
記第1の部材のみを交換可能としたことを特徴とする。
That is, the invention according to claim 1 is arranged in a vacuum chamber for accommodating a substrate to be processed and performing plasma processing, and high-frequency power is applied between the electrode and a counter electrode. An electrode for a plasma processing apparatus, which has at least a plurality of gas discharge holes for supplying a predetermined processing gas toward the substrate to be processed, and which forms a surface facing the substrate to be processed. And a second member disposed around the first member or in contact with the surface of the first member opposite to the facing surface, are detachably integrated to form a plasma treatment. It is characterized in that only the first member can be replaced when it is consumed by carrying out.

【0014】請求項2の発明は、請求項1記載のプラズ
マ処理装置用電極において、前記第1の部材が、外径を
前記被処理基板と略同径とされ、前記第2の部材が、環
状に構成され、一体化された状態では、前記第2の部材
が、前記第1の部材の周囲を囲むように配設されること
を特徴とする。
According to a second aspect of the invention, in the electrode for the plasma processing apparatus according to the first aspect, the outer diameter of the first member is substantially the same as that of the substrate to be processed, and the second member is It is characterized in that the second member is arranged so as to surround the periphery of the first member in a ring-shaped and integrated state.

【0015】請求項3の発明は、請求項1記載のプラズ
マ処理装置用電極において、前記第1の部材と前記第2
の部材とが、略同径の円板状に構成され、一体化された
状態では、前記第2の部材が上側に、前記第1の部材が
下側に配設されることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the electrode for the plasma processing apparatus according to the first aspect, the first member and the second member are provided.
Is configured in a disk shape having substantially the same diameter and is integrated, the second member is disposed on the upper side and the first member is disposed on the lower side. .

【0016】請求項4の発明は、請求項3記載のプラズ
マ処理装置用電極において、前記第1の部材と前記第2
の部材とを貫通して、前記ガス吐出孔が複数設けられて
いることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the electrode for the plasma processing apparatus according to the third aspect, the first member and the second member are provided.
A plurality of the gas discharge holes are provided so as to penetrate the member.

【0017】請求項5の発明は、請求項1〜4いずれか
1項記載のプラズマ処理装置用電極において、前記第1
の部材と、前記第2の部材がシリコンから構成されてい
ることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus electrode according to any one of the first to fourth aspects, the first
And the second member are made of silicon.

【0018】請求項6の発明は、請求項5項記載のプラ
ズマ処理装置用電極において、少なくとも前記第1の部
材がシリコン単結晶から構成されていることを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the invention, in the plasma processing apparatus electrode according to the fifth aspect, at least the first member is made of a silicon single crystal.

【0019】請求項7の発明は、請求項5又は6記載の
プラズマ処理装置用電極において、前記第2の部材がポ
リシリコンから構成されていることを特徴とする。
The invention according to claim 7 is the electrode for plasma processing apparatus according to claim 5 or 6, characterized in that the second member is made of polysilicon.

【0020】請求項8の発明は、請求項1〜7いずれか
1項記載のプラズマ処理装置用電極において、前記被処
理基板と対向する側の面の反対側の面に接して、温度調
整機構を有するクーリングプレートが配設されているこ
とを特徴とする。
According to an eighth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus electrode according to any one of the first to seventh aspects, the temperature adjusting mechanism is in contact with the surface opposite to the surface facing the substrate to be processed. Is provided with a cooling plate.

【0021】請求項9の発明のプラズマ処理装置は、請
求項1〜8いずれか1項記載のプラズマ処理装置用電極
からなる上部電極と、前記上部電極と対向するよう配設
された下部電極とを具備したことを特徴とする。
According to a ninth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus including an upper electrode composed of the electrode for plasma processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects, and a lower electrode arranged so as to face the upper electrode. Is provided.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明をエッチング装置用
電極及びエッチング装置に適用した実施の形態について
図面を参照して説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments in which the present invention is applied to an etching apparatus electrode and an etching apparatus will be described below with reference to the drawings.

【0023】図1は、本実施形態に係るエッチング装置
の全体の概略構成を模式的に示すもので、同図におい
て、符号1は、材質が例えばアルミニウム等からなり、
内部を気密に閉塞可能に構成された円筒状の真空チャン
バを示している。
FIG. 1 schematically shows the overall construction of the etching apparatus according to the present embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 is made of a material such as aluminum,
It shows a cylindrical vacuum chamber configured to be capable of hermetically closing the inside.

【0024】上記真空チャンバ1内には、下部電極を兼
ねた載置台2が設けられており、この載置台2は、セラ
ミックなどの絶縁板3を介して真空チャンバ1の底部か
ら支持されている。
A mounting table 2 which also serves as a lower electrode is provided in the vacuum chamber 1, and the mounting table 2 is supported from the bottom of the vacuum chamber 1 via an insulating plate 3 made of ceramic or the like. .

【0025】この載置台2の上側の面、すなわち半導体
ウエハWの載置面には、静電チャック4が設けられてい
る。静電チャック4は、絶縁膜4a中に静電チャック用
電極4bを配設して構成されており、この静電チャック
用電極4bには直流電源5が接続されている。また載置
台2の上方の外周には導電性材料または絶縁性材料で形
成されたフォーカスリング6が設けられている。
An electrostatic chuck 4 is provided on the upper surface of the mounting table 2, that is, the mounting surface of the semiconductor wafer W. The electrostatic chuck 4 is configured by disposing an electrostatic chuck electrode 4b in an insulating film 4a, and a DC power supply 5 is connected to the electrostatic chuck electrode 4b. A focus ring 6 made of a conductive material or an insulating material is provided on the outer periphery above the mounting table 2.

【0026】また、載置台2のほぼ中央には、高周波電
力を供給するための給電線7が接続されている。この給
電線7にはマッチングボックス8及び高周波電源9が接
続され、高周波電源9からは、所定周波数、例えば、数
百KHz〜百数十MHzの範囲の高周波電力が、載置台
2に供給されるようになっている。
A feed line 7 for supplying high-frequency power is connected to the mounting table 2 substantially in the center thereof. A matching box 8 and a high-frequency power source 9 are connected to the power supply line 7, and the high-frequency power source 9 supplies high-frequency power having a predetermined frequency, for example, in the range of several hundred KHz to one hundred and several tens MHz to the mounting table 2. It is like this.

【0027】さらに、フォーカスリング6の外側には、
環状に構成され、多数の排気孔が形成された排気リング
10が設けられており、この排気リング10を介して、
排気ポート11に接続された排気系12により、真空チ
ャンバ1内の処理空間の真空排気が行われるよう構成さ
れている。
Further, on the outside of the focus ring 6,
An exhaust ring 10 having an annular shape and having a large number of exhaust holes is provided, and through this exhaust ring 10,
The exhaust system 12 connected to the exhaust port 11 is configured to perform vacuum exhaust of the processing space in the vacuum chamber 1.

【0028】また、載置台2内には、温度調節媒体を循
環させるための流路13と、載置台2(静電チャック
4)と半導体ウエハWの裏面との間にヘリウム等の温調
ガスを供給するためのガス流路14が形成されており、
これらの機構によって、載置台2上に配置された半導体
ウエハWを所定温度に温度調節できるように構成されて
いる。
Further, in the mounting table 2, a flow path 13 for circulating a temperature control medium, and a temperature control gas such as helium between the mounting table 2 (electrostatic chuck 4) and the back surface of the semiconductor wafer W are provided. A gas flow path 14 for supplying the
With these mechanisms, the temperature of the semiconductor wafer W placed on the mounting table 2 can be adjusted to a predetermined temperature.

【0029】一方、載置台2の上方の真空チャンバ1の
天壁部分には、シャワーヘッドを構成する上部電極20
が、載置台2と平行に対向する如く設けられており、こ
の上部電極20と載置台(下部電極)2が、一対の電極
として機能するようになっている。
On the other hand, on the ceiling wall portion of the vacuum chamber 1 above the mounting table 2, the upper electrode 20 constituting the shower head is formed.
Are provided so as to face the mounting table 2 in parallel, and the upper electrode 20 and the mounting table (lower electrode) 2 function as a pair of electrodes.

【0030】上記上部電極20には、その下面に多数の
ガス吐出孔21が設けられている。また、上部電極20
の上側には、ガス拡散用空隙22が形成されており、こ
のガス拡散用空隙22の天井部には、ガス供給配管23
が接続されている。そして、このガス供給配管23の他
端には、エッチング用の処理ガス(エッチングガス)を
供給する処理ガス供給系24が接続されている。処理ガ
ス供給系24は、マスフローコントローラ(MFC)2
4a及び処理ガス供給源24b等から構成されている。
The upper electrode 20 is provided with a large number of gas discharge holes 21 on its lower surface. In addition, the upper electrode 20
A gas diffusion space 22 is formed on the upper side of the gas diffusion space 22. A gas supply pipe 23 is provided at the ceiling of the gas diffusion space 22.
Are connected. A processing gas supply system 24 that supplies a processing gas for etching (etching gas) is connected to the other end of the gas supply pipe 23. The processing gas supply system 24 is a mass flow controller (MFC) 2
4a and the processing gas supply source 24b.

【0031】また、上部電極20には、マッチングボッ
クス25及び高周波電源26が接続され、高周波電源2
6からは、所定周波数、例えば、数百KHz〜百数十M
Hzの範囲の高周波電力が供給されるようになってい
る。
A matching box 25 and a high frequency power source 26 are connected to the upper electrode 20, and the high frequency power source 2
From 6, a predetermined frequency, for example, several hundred KHz to one hundred tens of M
High frequency power in the range of Hz is supplied.

【0032】一方、真空チャンバ1の外側周囲には、真
空チャンバ1と同心状に、環状の磁場形成機構(リング
磁石)27が配置されており、載置台2と上部電極20
との間の処理空間に磁場を形成するようになっている。
この磁場形成機構27は、回転機構28によって、その
全体が、真空チャンバ1の回りを所定の回転速度で回転
可能とされている。
On the other hand, around the outside of the vacuum chamber 1, an annular magnetic field forming mechanism (ring magnet) 27 is arranged concentrically with the vacuum chamber 1, and the mounting table 2 and the upper electrode 20 are arranged.
A magnetic field is formed in the processing space between and.
The magnetic field forming mechanism 27 is entirely rotatable by a rotating mechanism 28 around the vacuum chamber 1 at a predetermined rotation speed.

【0033】次に、上記のように構成されたエッチング
装置によるエッチング手順について説明する。
Next, an etching procedure by the etching apparatus configured as described above will be described.

【0034】まず、真空チャンバ1に設けられた図示し
ない開閉機構を開放し、図示しない搬送機構により半導
体ウエハWを真空チャンバ1内に搬入し、載置台2上に
載置する。そして、直流電源5から静電チャック4の静
電チャック用電極4bに所定の電圧を印加し、半導体ウ
エハWをクーロン力等により吸着する。
First, the opening / closing mechanism (not shown) provided in the vacuum chamber 1 is opened, and the semiconductor wafer W is loaded into the vacuum chamber 1 by a transport mechanism (not shown) and placed on the mounting table 2. Then, a predetermined voltage is applied from the DC power supply 5 to the electrostatic chuck electrode 4b of the electrostatic chuck 4, and the semiconductor wafer W is attracted by the Coulomb force or the like.

【0035】この後、搬送機構を真空チャンバ1外へ退
避させた後、開閉機構を閉じ、排気系12の真空ポンプ
により排気ポート11を通じて真空チャンバ1内を排気
する。真空チャンバ1内が所定の真空度になった後、真
空チャンバ1内には、処理ガス供給系24から、所定の
エッチングガスが、所定流量で導入され、真空チャンバ
1内が所定の圧力、例えば1.33〜133Pa(10
〜1000mTorr)に保持される。
After that, the transfer mechanism is evacuated to the outside of the vacuum chamber 1, the opening / closing mechanism is closed, and the inside of the vacuum chamber 1 is exhausted through the exhaust port 11 by the vacuum pump of the exhaust system 12. After the inside of the vacuum chamber 1 reaches a predetermined degree of vacuum, a predetermined etching gas is introduced into the inside of the vacuum chamber 1 from the processing gas supply system 24 at a predetermined flow rate, and the inside of the vacuum chamber 1 reaches a predetermined pressure, for example, 1.33 to 133 Pa (10
˜1000 mTorr).

【0036】そして、この状態で高周波電源9、26か
ら、載置台2、上部電極20に、所定周波数(例えば数
百KHz〜百数十MHz)の高周波電力を供給する。
In this state, the high frequency power supplies 9 and 26 supply high frequency power of a predetermined frequency (for example, several hundred KHz to hundreds of tens of MHz) to the mounting table 2 and the upper electrode 20.

【0037】この場合に、下部電極である載置台2と上
部電極20との間の処理空間には高周波電界が形成され
るとともに、磁場形成機構27による磁場が形成され、
この状態でプラズマによるエッチングが行われる。
In this case, a high frequency electric field is formed in the processing space between the mounting table 2 which is the lower electrode and the upper electrode 20, and a magnetic field is formed by the magnetic field forming mechanism 27.
In this state, plasma etching is performed.

【0038】そして、所定のエッチング処理が実行され
ると、高周波電源9、26からの高周波電力の供給を停
止することによって、エッチング処理を停止し、上述し
た手順とは逆の手順で、半導体ウエハWを真空チャンバ
1外に搬出する。
When the predetermined etching process is performed, the high frequency power from the high frequency power sources 9 and 26 is stopped to stop the etching process, and the semiconductor wafer is reversely processed by the reverse procedure. W is carried out of the vacuum chamber 1.

【0039】図2は、本実施形態における上述した上部
電極20の構成をより詳細に示すものである。上部電極
20は、全体の形状が略円板状となるように構成されて
おり、多数のガス吐出孔21が設けられ、載置台(下部
電極)2上に載置された半導体ウエハWとの対向面を構
成する内側部材200(第1の部材)と、この内側部材
200の周囲を囲むように環状に構成された外側部材2
01(第2の部材)とを具備している。
FIG. 2 shows the structure of the above-mentioned upper electrode 20 in this embodiment in more detail. The upper electrode 20 is configured such that the entire shape thereof is a substantially disc shape, is provided with a large number of gas discharge holes 21, and is configured to serve as a semiconductor wafer W mounted on the mounting table (lower electrode) 2. An inner member 200 (first member) that constitutes the facing surface, and an outer member 2 that is annularly configured to surround the periphery of the inner member 200.
01 (second member).

【0040】上記内側部材200は、シリコン単結晶か
ら略円板状に構成されており、その外径は、処理を行う
半導体ウエハWの径と略同一とされている。すなわち、
処理を行う半導体ウエハWの径が8インチの場合は、内
側部材200の外径も略8インチ、処理を行う半導体ウ
エハWの径が12インチの場合は、内側部材200の外
径も略12インチとされている。また、内側部材200
の外周縁部には、上側が外周方向に突出する形状とされ
た段差部が形成されており、この段差部が外側部材20
1の内周部に形成された段差部と係合し、内側部材20
0と外側部材201とが一体的に係止されるよう構成さ
れている。
The inner member 200 is formed of a silicon single crystal into a substantially disc shape, and its outer diameter is substantially the same as the diameter of the semiconductor wafer W to be processed. That is,
When the diameter of the semiconductor wafer W to be processed is 8 inches, the outer diameter of the inner member 200 is also about 8 inches, and when the diameter of the semiconductor wafer W to be processed is 12 inches, the outer diameter of the inner member 200 is also about 12 inches. It is said to be in inches. Also, the inner member 200
A step portion having a shape in which the upper side projects in the outer peripheral direction is formed on the outer peripheral edge portion of the outer member 20.
1 engages with a step formed on the inner peripheral portion of the inner member 20 and
0 and the outer member 201 are integrally locked.

【0041】また、外側部材201は、本実施形態で
は、シリコン単結晶から構成されているが、外側部材2
01は、シリコン単結晶に限らず、ポリシリコン等の他
のシリコンから構成することができ、ポリシリコン等か
ら構成することによって、その製造コストを低減するこ
とができる。この外側部材201の外径は、内側部材2
00の外径に対して、プラス2インチ程度大きな外径と
されている。そして、この外側部材201の部分を係止
部材で係止することにより、図1に示した真空チャンバ
1内に固定されるようになっている。
Further, the outer member 201 is made of silicon single crystal in this embodiment, but the outer member 2
01 is not limited to silicon single crystal, and can be made of other silicon such as polysilicon, and the manufacturing cost can be reduced by being made of polysilicon or the like. The outer diameter of the outer member 201 is equal to that of the inner member 2
The outer diameter is larger than the outer diameter of 00 by about 2 inches. Then, the outer member 201 is locked by a locking member so that it is fixed in the vacuum chamber 1 shown in FIG.

【0042】さらに、上記内側部材200及び外側部材
201の上部には、クーリングプレート202が設けら
れ、これらの3つの部材が、図示しない捩子等により一
体的に係止されている。このクーリングプレート202
は、内側部材200及び外側部材201を補強するとと
もに、これらを冷却するためのものである。このため、
材質は、金属、例えば表面にアルマイト処理が施された
アルミニウム等からなり、図示しない温度調節機構を具
備している。この温度調節機構は、例えば、温度調整媒
体を循環させる機構等から構成されている。
Further, a cooling plate 202 is provided above the inner member 200 and the outer member 201, and these three members are integrally locked by a screw or the like not shown. This cooling plate 202
Is for reinforcing the inner member 200 and the outer member 201 and for cooling them. For this reason,
The material is made of metal, for example, aluminum whose surface is alumite treated, and has a temperature adjusting mechanism (not shown). This temperature adjusting mechanism is composed of, for example, a mechanism for circulating a temperature adjusting medium.

【0043】なお、クーリングプレート202には、内
側部材201に形成された各ガス吐出孔21に対応させ
て透孔21aが形成されているが、これらの透孔21a
の径は、加工上の便宜等を考慮して、ガス吐出孔21の
径より大径とされている。
The cooling plate 202 is formed with through holes 21a corresponding to the gas discharge holes 21 formed in the inner member 201, but these through holes 21a are formed.
The diameter of is larger than the diameter of the gas discharge hole 21 in consideration of processing convenience and the like.

【0044】以上のように構成された上部電極20で
は、プラズマ処理を繰り返して行うことにより、プラズ
マに晒される部分が削られて消耗する。かかる消耗は、
プラズマに晒される上部電極20の各部位において生じ
るが、特に、図3に示すように、半導体ウエハWに対向
する面側のガス吐出孔21の端部(図中符号Eで示す)
の部分において顕著であり、このガス吐出孔21の端部
Eの径が拡がるように消耗する。
In the upper electrode 20 constructed as described above, the portion exposed to the plasma is scraped and consumed by repeating the plasma treatment. Such consumption is
Although it occurs at each part of the upper electrode 20 exposed to plasma, in particular, as shown in FIG. 3, the end portion of the gas discharge hole 21 on the side facing the semiconductor wafer W (indicated by symbol E in the figure).
Is conspicuous in the portion of the gas discharge hole 21, and the diameter of the end portion E of the gas discharge hole 21 is consumed so as to expand.

【0045】そして、ガス吐出孔21の形状が図3に示
されるように、所謂ラッパ状になり、ガス吐出孔21の
端部Eの径が次第に拡がってくると、ガス吐出孔21の
アスペクト比(径と長さ(奥行き)の比)が変化してし
まうため、ガス吐出孔21の内部にプラズマが入り込
み、プラズマがクーリングプレート202に作用し、ク
ーリングプレート202の表面を構成するアルマイト等
が削られてパーティクルが発生するという問題が生じて
しまう。
As shown in FIG. 3, the gas discharge hole 21 has a so-called trumpet shape, and when the diameter of the end portion E of the gas discharge hole 21 gradually increases, the aspect ratio of the gas discharge hole 21 is increased. Since (the ratio of the diameter to the length (depth)) changes, the plasma enters the inside of the gas discharge hole 21, the plasma acts on the cooling plate 202, and the alumite or the like forming the surface of the cooling plate 202 is removed. This causes a problem that particles are generated.

【0046】このため、例えば、高周波電力の印加時間
で700〜800時間程度等、一定期間上部電極20を
使用し、上部電極20が消耗した時点で上部電極20を
交換する必要が生じるが、本実施形態では、このような
場合に、内側部材200のみを交換することで対応する
ことができる。
For this reason, for example, it is necessary to use the upper electrode 20 for a certain period of time, such as 700 to 800 hours for applying the high frequency power, and replace the upper electrode 20 when the upper electrode 20 is consumed. In the embodiment, such a case can be dealt with by exchanging only the inner member 200.

【0047】したがって、本実施形態では、内側部材2
00と外側部材201とを分割することなくこれらを一
体に構成し、この一体構成品全体を交換する場合に比べ
て、ランニングコストを大幅に削減することができる。
なお、シリコン単結晶の製造コストは、その径によって
大幅に異なり、例えば、14インチ径のシリコン単結晶
は、12インチ径のシリコン単結晶に比べて2倍以上と
なる。
Therefore, in this embodiment, the inner member 2
00 and the outer member 201 are integrally configured without being divided, and the running cost can be significantly reduced as compared with the case where the entire integrated component is replaced.
The manufacturing cost of a silicon single crystal varies greatly depending on its diameter. For example, a silicon single crystal with a diameter of 14 inches is twice or more as large as a silicon single crystal with a diameter of 12 inches.

【0048】次に、図4を参照して、他の実施形態につ
いて説明する。図4に示す実施形態では、上部電極20
aが、下側部材200a(第1の部材)と、上側部材2
01a(第2の部材)、及びクーリングプレート202
によって構成されている。下側部材200aと、上側部
材201aは、夫々単結晶シリコンから構成され、厚さ
が5mmとされており、下側部材200aと、上側部材
201aを一体化した際に、合計した厚さが10mmと
なるように構成されている。
Next, another embodiment will be described with reference to FIG. In the embodiment shown in FIG. 4, the upper electrode 20
a is a lower member 200a (first member) and an upper member 2
01a (second member) and cooling plate 202
It is composed by. The lower member 200a and the upper member 201a are each made of single crystal silicon and have a thickness of 5 mm. When the lower member 200a and the upper member 201a are integrated, the total thickness is 10 mm. Is configured to be.

【0049】上記構成の上部電極20aでは、プラズマ
処理を繰り返して行うことにより、プラズマに晒される
部分が削られて、図5に示すように、下側部材200a
側のガス吐出孔21の端部Eの径が次第に拡がるように
消耗する。このため、図5に示すように、かかる消耗
が、下側部材200aの上端部まで進んだ時に、下側部
材200aのみを交換する。
In the upper electrode 20a having the above-mentioned structure, the plasma treatment is repeatedly performed, so that the portion exposed to the plasma is cut away, and as shown in FIG. 5, the lower member 200a is removed.
The end portion E of the gas discharge hole 21 on the side is consumed so that the diameter thereof gradually increases. Therefore, as shown in FIG. 5, when the wear reaches the upper end of the lower member 200a, only the lower member 200a is replaced.

【0050】したがって、本実施形態では、下側部材2
00aと上側部材201aとを分割することなくこれら
を一体に構成し、この一体構成品全体を交換する場合に
比べて、ランニングコストを大幅に削減することができ
る。
Therefore, in this embodiment, the lower member 2
00a and the upper member 201a are integrally formed without dividing them, and the running cost can be significantly reduced as compared with the case where the entire integrated component is replaced.

【0051】なお、上記実施形態では、下側部材200
aと、上側部材201aの厚さを夫々5mmとし、合計
の厚さを10mmとしたが、この理由は、従来の電極の
厚さが10mmであって、ガス吐出孔21の端部Eの消
耗が略半分(5mm)となった時点で電極を交換してい
たためである。したがって、下側部材200aと、上側
部材201aの夫々の厚さ、及び合計の厚さは、上記の
ものに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
In the above embodiment, the lower member 200
a and the upper member 201a each have a thickness of 5 mm, and the total thickness is 10 mm, because the conventional electrode has a thickness of 10 mm and the end portion E of the gas discharge hole 21 is consumed. This is because the electrodes were exchanged when was about half (5 mm). Therefore, the thickness of each of the lower member 200a and the upper member 201a, and the total thickness thereof are not limited to the above, but can be changed as appropriate.

【0052】なお、上述した実施形態では、本発明を、
上部電極と下部電極の双方に高周波電力を供給するタイ
プのエッチング装置に適用した例について説明したが、
本発明はかかる場合に限定されるものではなく、例え
ば、下部電極にのみ高周波電力を供給するタイプのエッ
チング装置や、成膜を行うプラズマ処理装置等、あらゆ
るプラズマ処理装置に適用することができる。
In the above embodiment, the present invention is
The example applied to the etching device of the type that supplies high frequency power to both the upper electrode and the lower electrode has been described.
The present invention is not limited to such a case, and can be applied to any plasma processing apparatus such as an etching apparatus of a type that supplies high-frequency power only to a lower electrode or a plasma processing apparatus that performs film formation.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のプラズマ
処理装置用電極及びプラズマ処理装置によれば、従来に
比べてランニングコストを低減することができ、半導体
装置等の製造コストの低減を図ることができる。
As described above, according to the electrode for the plasma processing apparatus and the plasma processing apparatus of the present invention, the running cost can be reduced as compared with the conventional one, and the manufacturing cost of the semiconductor device or the like can be reduced. You can

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

【図1】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の全体
の概略構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の一実施形態の上部電極の概略構成を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of an upper electrode according to an embodiment of the present invention.

【図3】図2の上部電極の要部を拡大して示す図。FIG. 3 is an enlarged view showing a main part of the upper electrode of FIG.

【図4】本発明の他の実施形態の上部電極の概略構成を
示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of an upper electrode according to another embodiment of the present invention.

【図5】図4の上部電極の要部を拡大して示す図。5 is an enlarged view showing a main part of the upper electrode of FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

W……半導体ウエハ、2……載置台(下部電極)、20
……上部電極、21……ガス吐出孔、200……内側部
材(第1の部材)、201……外側部材(第2の部
材)、202……クーリングプレート。
W: semiconductor wafer, 2: mounting table (lower electrode), 20
... upper electrode, 21 ... gas discharge hole, 200 ... inner member (first member), 201 ... outer member (second member), 202 ... cooling plate.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理基板を収容してプラズマ処理する
ための真空チャンバ内に配設され、対向電極との間に高
周波電力が印加されるプラズマ処理装置用電極であっ
て、 少なくとも、 前記被処理基板に向けて所定の処理ガスを供給する複数
のガス吐出孔を有し且つ前記被処理基板との対向面を形
成する第1の部材と、 前記第1の部材の周囲又は前記第1の部材の前記対向面
とは反対側の面に接して配設される第2の部材とを着脱
自在に一体化して構成し、 プラズマ処理を行うことによって消耗した際に、前記第
1の部材のみを交換可能としたことを特徴とするプラズ
マ処理装置用電極。
1. An electrode for a plasma processing apparatus, which is disposed in a vacuum chamber for accommodating a substrate to be processed and performing plasma processing, and to which high-frequency power is applied between the electrode and a counter electrode, the electrode being at least the plasma processing device. A first member having a plurality of gas discharge holes for supplying a predetermined processing gas toward the processing substrate and forming a surface facing the substrate to be processed; and a periphery of the first member or the first member. A second member disposed in contact with the surface opposite to the facing surface of the member, is detachably integrated with the second member, and only the first member when consumed by performing plasma processing An electrode for a plasma processing apparatus, wherein the electrodes can be replaced.
【請求項2】 請求項1記載のプラズマ処理装置用電極
において、 前記第1の部材が、外径を前記被処理基板と略同径とさ
れ、 前記第2の部材が、環状に構成され、 一体化された状態では、前記第2の部材が、前記第1の
部材の周囲を囲むように配設されることを特徴とするプ
ラズマ処理装置用電極。
2. The electrode for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first member has an outer diameter substantially equal to that of the substrate to be processed, and the second member has an annular shape. The electrode for a plasma processing apparatus, wherein in the integrated state, the second member is arranged so as to surround the periphery of the first member.
【請求項3】 請求項1記載のプラズマ処理装置用電極
において、 前記第1の部材と前記第2の部材とが、略同径の円板状
に構成され、 一体化された状態では、前記第2の部材が上側に、前記
第1の部材が下側に配設されることを特徴とするプラズ
マ処理装置用電極。
3. The electrode for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first member and the second member are formed in a disk shape having substantially the same diameter, and in the integrated state, An electrode for a plasma processing apparatus, wherein a second member is arranged on the upper side and the first member is arranged on the lower side.
【請求項4】 請求項3記載のプラズマ処理装置用電極
において、 前記第1の部材と前記第2の部材とを貫通して、前記ガ
ス吐出孔が複数設けられていることを特徴とするプラズ
マ処理装置用電極。
4. The plasma processing apparatus electrode according to claim 3, wherein a plurality of the gas discharge holes are provided so as to penetrate the first member and the second member. Electrodes for processing equipment.
【請求項5】 請求項1〜4いずれか1項記載のプラズ
マ処理装置用電極において、 前記第1の部材と、前記第2の部材がシリコンから構成
されていることを特徴とするプラズマ処理装置用電極。
5. The plasma processing apparatus electrode according to claim 1, wherein the first member and the second member are made of silicon. Electrodes.
【請求項6】 請求項5項記載のプラズマ処理装置用電
極において、 少なくとも前記第1の部材がシリコン単結晶から構成さ
れていることを特徴とするプラズマ処理装置用電極。
6. The electrode for plasma processing apparatus according to claim 5, wherein at least the first member is made of silicon single crystal.
【請求項7】 請求項5又は6記載のプラズマ処理装置
用電極において、 前記第2の部材がポリシリコンから構成されていること
を特徴とするプラズマ処理装置用電極。
7. The electrode for a plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the second member is made of polysilicon.
【請求項8】 請求項1〜7いずれか1項記載のプラズ
マ処理装置用電極において、 前記被処理基板と対向する側の面の反対側の面に接し
て、温度調整機構を有するクーリングプレートが配設さ
れていることを特徴とするプラズマ処理装置用電極。
8. The electrode for a plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a cooling plate having a temperature adjusting mechanism is in contact with a surface opposite to a surface facing the substrate to be processed. An electrode for a plasma processing apparatus, which is provided.
【請求項9】 請求項1〜8いずれか1項記載のプラズ
マ処理装置用電極からなる上部電極と、 前記上部電極と対向するよう配設された下部電極とを具
備したことを特徴とするプラズマ処理装置。
9. A plasma comprising: an upper electrode composed of the electrode for a plasma processing apparatus according to claim 1, and a lower electrode arranged so as to face the upper electrode. Processing equipment.
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Cited By (6)

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