JP2007281243A

JP2007281243A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2007281243A
Application number: JP2006106334A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Mashita; 心一真下
Original assignee: NEC Electronics Corp
Current assignee: NEC Electronics Corp
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2007-10-25

Abstract

【課題】本発明の課題は、リフトピンの材料種に導電率の観点からの制約を加えることなく、リフトピン用の挿通孔の部分で電磁界が弱化することを矯正（強化）し、その結果、被処理物に面内均一性のよいプラズマ処理ができるプラズマ処理装置を提供することである。
【解決手段】本発明のプラズマエッチング装置１０１は、下部電極６に設けられたリフトピン１１を挿通させる挿通孔１０の周縁に、下部電極６を構成する材料よりも高い導電率を有するリング体１０２を配設した。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマを用いて、被処理物にエッチング処理やスパッタ処理等を施すプラズマ処理装置に関し、特に、載置台に設けられた挿通孔を通して上下動し、被処理物を載置台から押し上げたり、載置台に搭載したりするリフトピンを備えたプラズマ処理装置に関する。

従来のプラズマ処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置の概略構成を図２に示す。尚、図２（ａ）は縦断面図、図２（ｂ）は下部電極の平面図である。

図２において、1は従来のプラズマエッチング装置、２は真空チャンバ、３はガス導入口、４はガス排気口、５は上部電極、６は載置台を兼ねた下部電極、７は高周波電源、８は被処理物としての半導体ウェーハ、９は絶縁体、１０は挿通孔、１１はリフトピン、１２はベース板、１３は駆動部、１４はベローズである。

真空チャンバ２には、反応性ガスを導入するガス導入口３と、不要ガスを排気するガス排気口４とが設けられている。

また、真空チャンバ２の内部に配置された上部電極５は接地され、上部電極５と対向配置された下部電極６は高周波電源７に電気的接続され、下部電極６に高周波電圧を加えることにより、上部電極５と下部電極６との間の空間にプラズマを励起するようになっている。

尚、真空チャンバ２は、ゲートバルブ（図示せず）を介してロードロックチャンバ（図示せず）に接続され、搬送アーム（図示せず）で半導体ウェーハ８の搬入／搬出が可能となっている。

下部電極６は、絶縁体９を介して真空チャンバ２の底板部分に取り付けられている。そして、プラズマを励起するための一方の電極としての役目をすると共に、その上面で半導体ウェーハ８と面接触して安定した保持が可能となっている。

また、下部電極６には、その中心軸に対して均等な位置に、３個の挿通孔１０（直径；７ｍｍ）が設けられており、それぞれの挿通孔１０にリフトピン１１（直径；５ｍｍ）が挿通されている。

各リフトピン１１の後端は、１枚のベース板１２に固定されており、さらにベース板１２はサーボモータ等（図示せず）で構成された駆動部１３に接続されている。

そして、駆動部１３を作動させることによってベース板１２と共にリフトピン１１が上下動可能となっている。

また、ベース板１２には、挿通孔１０を通して真空がリークしないようにベローズ１４が設けられている。

尚、上記では、高周波電源７は整合器（図示せず）を介して下部電極６側に接続する構成で説明したが、上部電極５側に接続する場合もある。

また、挿通孔１０およびリフトピン１１の個数や大きさは、とくに上記に限るものではない。

次に、このようなプラズマエッチング装置１の使用方法を説明する。

先ず、半導体ウェーハ８を下部電極６上に載置し、真空チャンバ２内を真空にしてガス導入口３より反応性ガスを導入する。

その後、高周波電源７をオンにして上部電極５と下部電極６間の空間にプラズマを励起させ、プラズマ中に発生するイオンや中性ラジカルで半導体ウェーハ８表面に所定のエッチング処理を施す。

次に、エッチング処理が終了したら、高周波電源７をオフにして不要ガスをガス排気口４から排気した後、半導体ウェーハ８を下部電極６から離脱させる。

以上の動作を繰返し、順次、半導体ウェーハ８に対してエッチング処理を行う。

次に、搬送アーム（図示せず）と下部電極６との間の半導体ウェーハ８の受け渡しについて詳述する。

先ず、下部電極６に半導体ウェーハ８を載置する際には、リフトピン１１をその頭部が下部電極６の上面よりも所定距離だけ上方（以下、上限位置）に来るように上昇させておく。

次に、半導体ウェーハ８を保持した搬送アーム（図示せず）を真空チャンバ２内に搬入させ、下部電極６の上方の所定位置で停止させる。

次に、搬送アーム（図示せず）を下降させ、半導体ウェーハ８をリフトピン１１の頭部に当接させる。

そして、半導体ウェーハ８がリフトピン１１の頭部に載ったら、搬送アーム（図示せず）を引き抜き半導体ウェーハ８から離間させる。

その後、駆動部１３を作動させ、リフトピン１１をその頭部が下部電極６の上面よりも所定距離だけ下方（以下、下限位置）に来るように下降させる。

この下降過程で、半導体ウェーハ８は下部電極６の上面に載置される。

次に、下部電極６から半導体ウェーハ８を搬送アーム（図示せず）に渡す場合は、上記とは逆の動作となる。

即ち、駆動部１３を作動させ、リフトピン１１を下限位置から上限位置に上昇させる。

この上昇過程で、半導体ウェーハ８は下部電極６の上面から離間し、リフトピン１１の上に載る。

そして、リフトピン１１が上限位置にある状態で、搬送アーム（図示せず）を半導体ウェーハ８の下側に進入させた後、上昇させる。

この上昇過程で半導体ウェーハ８はリフトピン１１から離間して搬送アーム（図示せず）の上に載る。

以上のようにして、受け渡し作業が完了する。

ここで、上記のようなプラズマエッチング装置１の下部電極６においては、どうしても挿通孔１０近傍でシースの電磁界が他の主領域に比べて弱くなる傾向にあった。

そして、このような電磁界の不均一は、半導体ウェーハ８に対するエッチング処理の面内不均一を発生させる原因となった。

このため、エッチング処理中は、リフトピン１１の下限位置を下部電極６の上面から突出はしないが、極力、上面近くに位置させると共に、リフトピン１１を構成する材料の導電率を下部電極６を構成する材料の導電率よりも高くして、挿通孔１０近傍の電磁界の弱化を矯正する工夫が提案されている。（例えば、特許文献１参照）
特許第３２６１８７７号図１

しかしながら、挿通孔１０近傍の電磁界の不均一に対する上記のような改善策は、実際的でなかった。

なぜならば、先ず、第一に、リフトピン１１を構成する材料を下部電極６を構成する材料よりも高導電率にしても、リフトピン１１はその直径が細く、平面積が小さいため電磁界を矯正するには十分とは言えなかった。

また、リフトピン１１の下部電極６上面に対する上下動の位置精度のばらつきは、約１ｍｍ程度あるため、常に同じだけの矯正量が期待できるわけではなかった。

また、リフトピン１１は、その細い頭部で一定の衝撃で以って、半導体ウェーハ８裏面と直接、接触して押し上げる動作を何度も繰り返すため、耐摩耗性が要求されると共に、摩耗で生じる金属屑によるクロスコンタミネーション（金属汚染）や反応性ガスに対する耐腐食性なども考慮して、機械的／化学的な観点から見た材料選択が必要であった。

このため、導電率の観点からは、例えば、銀（導電率；１０６．６％），銅（導電率；１００％）が好適であっても、機械的／化学的な観点からは、ステンレス（導電率；２．４％）などが好適であり、結局、高導電率と高耐久性との両方を兼ね備えた材料を選択することは実際的ではなかった。

尚、導電率は、標準軟銅（２０℃における比抵抗１７．２４１ｎΩ・ｍ）を１００％としたときの値で示す。

本発明の課題は、リフトピンの材料種に導電率の観点からの制約を加えることなく、リフトピン用の挿通孔の部分で電磁界が弱化することを矯正（強化）し、その結果、被処理物に面内均一性のよいプラズマ処理ができるプラズマ処理装置を提供することである。

本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ処理中、被処理物を載置する載置台と、前記載置台に設けられたリフトピンを挿通させる挿通孔とを有するプラズマ処理装置において、前記挿通孔の周縁に前記載置台を構成する材料よりも高い導電率を有するリング体を配設したことを特徴とするプラズマ処理装置である。

本発明のプラズマ処理装置によれば、リフトピンの材料種に導電率の観点からの制約を加えることなく、リフトピン用の挿通孔の部分で電磁界が弱化することを矯正（強化）でき、その結果、被処理物に面内均一性のよいプラズマ処理ができる。

本発明のプラズマ処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置の概略構成を図１に示す。尚、図１（ａ）は縦断面図、図１（ｂ）は下部電極の平面図である。また、図２と同一部分には同一符号を用いる。

図１において、1０１は本発明のプラズマエッチング装置、２は真空チャンバ、３はガス導入口、４はガス排気口、５は上部電極、６は載置台を兼ねた下部電極、７は高周波電源、８は被処理物としての半導体ウェーハ、９は絶縁体、１０は挿通孔、１１はリフトピン、１２はベース板、１３は駆動部、１４はベローズ、１０２はリング体、１０２ａは絶縁コーティング膜である。

また、真空チャンバ２の内部に配置された上部電極５は接地され、上部電極５と対向配置された下部電極６は高周波電源７に電気的接続され、下部電極６に高周波電圧を加えることにより上部電極５と下部電極６との間の空間にプラズマを励起するようになっている。

下部電極６は、ステンレス（導電率；２．４％）で構成され、絶縁体９を介して真空チャンバ２の底板部分に取り付けられている。そして、プラズマを励起するための一方の電極としての役目をすると共に、その上面で半導体ウェーハ８と面接触して安定した保持が可能となっている。

また、下部電極６には、その中心軸に対して均等な位置に３個の挿通孔１０（直径；７ｍｍ）が設けられており、それぞれの挿通孔１０にステンレス（導電率；２．４％）で構成されたリフトピン１１（直径；５ｍｍ）が挿通されている。

また、各リフトピン１１の後端は、１枚のベース板１２に固定されており、さらにベース板１２はサーボモータ等（図示せず）で構成された駆動部１３に接続されている。

また、各挿通孔１０の周縁には、下部電極６を構成する材料よりも高い導電率を有するリング体１０２が埋め込まれている。

リング体１０２は、その内形および外形が真円であり、下部電極６を構成する材料よりも高い導電率を有する材料としての銀（導電率；１０６．６％）または、銅（導電率；１００％）で構成されている。

ここで、内形および外形を真円としておくと電磁界の矯正量が均等になり好適である。

そして、リング体１０２は、その外周面で下部電極６と電気的に接続している。

また、リング体１０２の上面および内周面は、数十μｍ程度のアルミナでなる絶縁コーティング膜１０２ａで被覆され、耐腐食性や耐摩耗性に優れている。アルミナの厚さは数十μｍ程度と薄いため電磁界に影響しない。

また、リング体１０２は、その上面が下部電極６の上面と面一となるように埋設されており、半導体ウェーハ８と安定して面接触するようになっている。

ここで、リング体１０２は、内径；７ｍｍ、外径；１７ｍｍとし、その平面積（１８８．４ｍｍ^２）が、少なくとも挿通孔１０の平面積（３８．５ｍｍ^２）より大きくなるようにして、挿通孔１０の部分で弱化する電磁界を矯正（強化）可能な平面積に設定する。

また、挿通孔１０およびリフトピン１１の個数は、とくに上記に限るものではない。

次に、このようなプラズマエッチング装置１０１の使用方法を説明する。

このとき、挿通孔１０の部分で弱化する電磁界がリング体１０２によって矯正（強化）されるため、電磁界は均一となり、その結果、面内均一性のよいエッチング処理ができる。

ここで、搬送アーム（図示せず）と下部電極６との間の半導体ウェーハ８の受け渡しについて詳述する。

以上のようにして、受け渡し作業が完了する。

ここで、上記のような受け渡し作業が繰り返し何度も行われても、リフトピン１１は、機械的／化学的強度に優れたステンレスで構成してあるため耐久性がよい。

また、電磁界が弱化する挿通孔１０近傍には、下部電極６よりも高導電率材料でなるリング体１０２が埋設してあるため電磁界の不均一性が矯正され、その結果、面内均一性のよいエッチング処理ができる。

尚、上記では、プラズマ処理装置の一例として、プラズマエッチング装置の例で説明したが、プラズマを用いて処理する装置ならスパッタ装置やプラズマＣＶＤ装置等でもよく、面内均一性のよい処理が施せる。

本発明のプラズマ処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置の概略構成を示す縦断面図および下部電極の平面図従来のプラズマ処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置の概略構成を示す縦断面図および下部電極の平面図

符号の説明

１従来のプラズマエッチング装置
２真空チャンバ
３ガス導入口
４ガス排気口
５上部電極
６載置台を兼ねた下部電極
７高周波電源
８被処理物としての半導体ウェーハ
９絶縁体
１０挿通孔
１１リフトピン
１２ベース板
１３駆動部
１４ベローズ
１０１本発明のプラズマエッチング装置
１０２リング体
１０２ａ絶縁コーティング膜

Claims

プラズマ処理中、被処理物を載置する載置台と、前記載置台に設けられたリフトピンを挿通させる挿通孔とを有するプラズマ処理装置において、前記挿通孔の周縁に前記載置台を構成する材料よりも高い導電率を有するリング体を配設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
前記リング体の上面と前記載置台の上面とは面一であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
前記リング体の内形および外形は、真円であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
前記リング体の平面積は、前記挿通孔の平面積より大きいことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記載置台を構成する材料はステンレスであり、前記リング体を構成する材料は銀、または銅であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
前記リング体の上面および内周面は絶縁コーティング膜で被覆されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。