JP3122915U - 高周波接地装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ反応チャンバの接地装置において、アーク放電の発生をなくし、またアーク放電によるウェハーの汚染もなくし、ＲＦ接地棒の熱膨張によりヒータが破損するのを防ぐ。これら点接触による従来の問題点を解決する。
【解決手段】ＲＦ接地棒１３を締め付けるためのクランプ５２、および接地路を形成するためにクランプ５２とプラズマ反応チャンバの接地基部５４とを接続する、曲げられる導電性シート５３を有してなる。ＲＦ接触棒１３は表面接触により締め付けられているので接触の安定性が改善される。この表面接触によって、従来のプラズマ反応チャンバの底部により生じていたアーク放電が防がれ、また底部のセラミック表面の破損が防がれる。よって、チャンバのヒータの寿命が延びる。
【選択図】図３

Description

本考案は、ＲＦ（高周波）接地装置に関し、より詳しくは、接地路を形成するためにクランプおよび曲げられる導電性シートを用いたＲＦ接地装置に関する。この装置は、プラズマ反応チャンバに特に適している。

絶縁体の成膜は、半導体製造プロセスにおける重要な工程の１つである。絶縁体は、隣接する金属線を電気的に隔離するための層間絶縁膜（ＩＭＤ）として、水分と金属イオンからチップ上の回路を保護するためのパッシベーション層として、またリソグラフィー・プロセスにおける反射防止絶縁膜（ＤＡＲＣ）として用いられる。図１は、一般に用いられている絶縁体成膜システム１を示している。このシステム１は、反応チャンバ１１、ＲＦ発生器１８、ＲＦ整合ボックス１９およびＲＦ整合回路１９’を備えている。ヒータ１７および陽極板１４を有する反応チャンバ１１は、絶縁体成膜プロセスを行うために用いられる。ヒータ１７は、ウェハー１６を支持し、かつ加熱するために用いられ、あるプロセスを行うために特定のプロセス温度を維持する。陽極板１４、ヒータ１７内のＲＦメッシュ１０およびＲＦ接地棒１３が、プラズマ１５を発生させるための導電路を形成する。ＲＦ発生器１８、ＲＦ整合ボックス１９およびＲＦ整合回路１９’が、プラズマ１５に耐える反応チャンバ１１にエネルギーを安定に送達して、絶縁体成膜を行うＲＦシステムを形成する。ヒータ１７のウェハー１６に接触する部分はセラミック表面（図示せず）である。ＲＦメッシュ１０は、セラミック表面の下に配置され、ＲＦ接地棒１３の頂部に接続されている。このＲＦ接地棒１３の底端は接地されている。ヒータ１７内部の抵抗ヒータは、ウェハー１６の表面に絶縁膜を成膜するのを促進するために、ウェハー１６の温度をプロセス温度（一般に、２００℃を超えるが、プロセスに応じて異なる）まで上昇させるために用いられる。

図２は、図１のヒータ１７の底部の断面を図示している。この図は、従来技術におけるＲＦ接地棒１３に接地するための様式を示している。ヒータ１７の底部とＲＦ接地棒１３の底端を点接触によって接続するために、いくつかの導電性の突出したリード１３０が用いられる。しかしながら、長時間に亘る高温環境下では、突出したリード１３０は腐食し、ＲＦ接地棒１３の底端に加えられるそのスプリング力は減少する。したがって、ＲＦ接地棒１３の底端と突出したリード１３０との間の接触抵抗は増加する。接触抵抗が一旦増加すると、そこを通るＲＦエネルギーはアーク放電を生じやすくなり、これにより、反射パワーが高くなり、プロセス条件が不安定になり、ＲＦ接地棒１３の底端が酸化される。酸化により接触抵抗が低下すると、アーク放電の可能性が増す。したがって、そのような悪循環は、ウェハーの歩留まり率にひどい影響を与え、絶縁体成膜システム１を停止させてしまう。

絶縁体成膜プロセスにおいて、プロセス温度は、一般に、２００℃より高い。これにより、ＲＦ接地棒１３が上方に熱膨張して、ＲＦメッシュ１０にそれ自体を押し付け、次いで、ＲＦメッシュ１０の上のセラミック表面を破壊する。したがって、プラズマ助長絶縁体成膜プロセス中にアーク放電が生じる。これにより、微粒子が発生し、微小汚染が生じ、それゆえ、ウェハーの歩留まり率が低下してしまう。

さらに、セラミック表面が破壊されたときに、ヒータ１７全体を交換する必要が生じる。これによって、ヒータ１７の寿命が短くなり、設備（すなわち、絶縁体成膜システム）の使用可能時間が減少する。その結果、費用が増加する。したがって、ヒータ１７を接地する方法を改善する必要がある。

本考案の目的は、ＲＦ接地装置、より詳しくは、接地路を形成するためにクランプおよび曲げられる導電性シートを用いたＲＦ接地装置を提供することにある。このＲＦ接地装置では、プラズマ反応チャンバの底部（例えば、プラズマ助長化学蒸着チャンバのヒータ）で生じるアーク放電を防ぐために、クランプにより与えられる表面接触と、曲げられる導電性シートにより与えられるフレキシブルな接続を使用する。さらに、本考案のＲＦ接地装置は、ＲＦ接地棒の熱膨張により生じるであろう、ウェハーを支持するセラミック表面の破壊を避けることができる。それゆえ、プラズマ反応チャンバの底部の寿命が延びる。

この目的を達成するために、本考案は、プラズマ反応チャンバのＲＦ接地棒に適用されるＲＦ接地装置を開示する。ＲＦ接地棒は、プラズマ反応チャンバの底部に取り付けられる。ＲＦ接地棒の頂部はＲＦメッシュに固定されており、ＲＦ接地棒は下方に延在している。ＲＦ接地装置は、クランプおよび曲げられる導電性シートを備えている。クランプは、ＲＦ接地棒の底部をしっかりと電気的に締め付ける。曲げられる導電性シートは、クランプとプラズマ反応チャンバの接地基部とを接続して、接地路を形成する。ＲＦ接地棒が下方に熱膨張したときに、ＲＦ接地棒は接地基部に関して動く、すなわち、曲げられる導電性シートによって与えられるフレキシブルな接続によって、相対的な移動がＲＦ接地棒と接地基部との間で生じる。それゆえ、底部のセラミック表面は、ＲＦ接地棒の熱膨張により生じたであろう破壊から保護される。

本考案のＲＦ接地装置は、従来技術のクランプ力の減少の問題を解決し、接地を改善し、プラズマ反応チャンバの底部の寿命を延ばし、製造コストをさらに減少させることができる。

以下、図面を参照して、本考案をより詳しく説明する。

図３は、理解し易くするために上下反対になっている、本考案のＲＦ接地装置の適用の１つの実施の形態を示している。ＲＦ接地装置５０は、プラズマ反応チャンバのＲＦ接地棒１３に適用されている。図４は、ＲＦ接地装置５０の分解図を示している。ＲＦ接地装置５０は、クランプ５２および曲げられる導電性シート５３を有してなる。クランプ５２は、２つの側部５２３および円弧部分５２４からなり、これらはＲＦ接地棒１３の底部を収容するための中空部分を形成する。曲げられる導電性シート５３はＵ字形構造体である。この構造体は、２つの側板５２８およびこれら２つの側板５２８を連結する中間板５２７からなる。この曲げられる導電性シートはこの実施の形態では金属板であり、その厚さは０．１ｍｍから５ｍｍである。前記２つの側部のそれぞれは、複数のネジ孔５２５（この実施の形態においては、各側部５２３には２つのネジ孔があり、別の２つのネジ孔は、視角のために示されていない）を有する。各ネジ孔５２５は、側板５２８の貫通孔５２６に対応している。それゆえ、２つの留め具５１（この実施の形態においては２つのボルト、図３参照）を用いて、曲げられる導電性シート５３の一方の側板５２８をクランプ５２の２つの側部５２３に固定することができる。同様に、別の側板５２８は、別の２つのボルト５１を貫通孔５２６に通して、それ自体をヒータ１７の接地基部５４に固定することができる。接地基部５４は、接地端子に接続されて、接地路（図１参照）が形成される。中空の円弧部分５２４の空間は、２つのボルト５１により圧縮されて、ＲＦ接地棒１３の底部を表面接触により締め付ける。

クランプ５２および曲げられる導電性シート５３により形成された接地路では、従来技術における点接触に代わって、表面接触が用いられる。したがって、接地基部５４とＲＦ接地棒１３との間の安定な電気接続が高温下で維持され、アーク放電が効果的に排除される。さらに、曲げられる導電性シート５３は、厚すぎるほど厚くできず、ＲＦ接地棒１３が高温のために熱膨張したときに、ＲＦ接地棒１３が接地基部５４に対して下方に移動できるような融通性を示すはずである。したがって、ＲＦ接地装置５０は、ＲＦ接地棒１３の熱膨張によって生じたであろうヒータ１７のセラミック表面の破壊を防ぐことができる。

さらに、耐食性の導電材料（例えば、金）の層を、ＲＦ接地棒１３、ボルト５１、クランプ５２および曲げられる導電性シート５３の表面に被覆して、その導電性、耐食性および寿命を向上させることもできる。

本考案において、曲げられる導電性シートと接地基部との間の接続、およびクランプとＲＦ接地棒との間の接続は、この実施の形態に記載したボルトとネジ孔に限られるものではない。効果的な電気接続を維持する他の接続方法、例えば、ボルトとナット、および直接的な溶接を用いても差し支えない。また、本考案のＲＦ接地装置は、プラズマ反応チャンバの接地を改善するために、プラズマ反応が関与する半導体製造プロセスの任意の反応チャンバ、例えば、プラズマ助長化学蒸着チャンバ、物理蒸着チャンバ、プラズマ助長エッチング・チャンバなどに適用できる。

公知の絶縁体成膜システムの概略図 図１に示したヒータの底部の断面図 本考案のＲＦ接地装置の適用の実施の形態を示す斜視図 ＲＦ接地装置の分解図

符号の説明

１ 絶縁体成膜システム
１０ ＲＦメッシュ
１１ 反応チャンバ
１３ ＲＦ接地棒
１４ 陽極板
１６ ウェハー
１７ ヒータ
５０ ＲＦ接地装置
５２ クランプ
５３ 曲げられる導電性シート

Claims (18)

1. プラズマ反応チャンバのＲＦ接地棒に適用されるＲＦ接地装置であって、
   前記ＲＦ接地棒を締め付けるためのクランプ、および
   接地路を形成するために前記クランプと前記プラズマ反応チャンバの接地基部とを接続する、曲げられる導電性シート、
   を有してなるＲＦ接地装置。
2. 前記クランプが、表面接触により前記ＲＦ接地棒を締め付けることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
3. 前記ＲＦ接地棒と前記接地基部との間に相対移動があることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
4. 前記相対移動が前記ＲＦ接地棒の熱膨張により生じることを特徴とする請求項３記載のＲＦ接地装置。
5. 前記曲げられる導電性シートが、複数の留め具によって、前記クランプと前記接地基部とに接続されることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
6. 前記留め具がボルトであることを特徴とする請求項５記載のＲＦ接地装置。
7. 前記曲げられる導電性シートが、耐食性の導電材料の層により被覆されていることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
8. 前記ＲＦ接地棒が前記プラズマ反応チャンバのヒータ内に取り付けられることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
9. 前記ヒータが、プロセスにおいてウェハーを担持するために用いられることを特徴とする請求項８記載のＲＦ接地装置。
10. 前記プラズマ反応チャンバが、化学蒸着プロセスを行うために用いられることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
11. 前記クランプが２つの側部および円弧部分を有してなり、前記ＲＦ接地棒の底部を収容するための中空部分を形成することを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
12. 前記２つの側部の各々が、前記ＲＦ接地棒を締め付けるための複数のネジ孔を有することを特徴とする請求項１１記載のＲＦ接地装置。
13. 前記曲げられる導電性シートが、Ｕ字形であり、２つの側板および該２つの側板を接続する中間板を有してなることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
14. 前記２つの側板の各々が、ボルトによって前記クランプと前記接地基部とに固定されるための複数の貫通孔を有することを特徴とする請求項１３記載のＲＦ接地装置。
15. 前記曲げられる導電性シートが、０．１ｍｍから５ｍｍの厚さを持つ金属シートであることを特徴とする請求項１３記載のＲＦ接地装置。
16. 前記耐食性の導電材料の層が金層であることを特徴とする請求項７記載のＲＦ接地装置。
17. 前記プラズマ反応チャンバが、物理蒸着プロセスを行うために用いられることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。
18. 前記プラズマ反応チャンバが、エッチング・プロセスを行うために用いられることを特徴とする請求項１記載のＲＦ接地装置。

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