JP4044218B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は半導体や液晶表示素子(LCD)の製造に用いられるドライエッチング装置、スパッタ装置、CVD装置等のICP(Inductive Coupled Plasuma :誘導結合プラズマ)方式処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、半導体製造装置におけるシリコン基板のプラズマ処理装置において、微細加工性能の要求からICP方式が用いられている。
【0003】
図2に従来のICP方式ドライエッチング装置の構成を示す。図2において、1は真空容器、2は真空容器1内の空気を排気する真空排気ポンプである。3は真空容器1の上面を構成する石英プレート4上に載置されたコイルで、中心に高周波電源5が接続され、外周端はアース6に接続されている。
【0004】
7は真空容器1の上蓋で、その上面にOリング8を介して上記石英プレート4が載置されている。この上蓋7の外周面にガス供給口9が形成され、内周面に沿ってガス供給口9と連通するガス溜まり10が形成されている。11は、上蓋7の内周面に取付けられてガス溜まり10の内周面を形成するガス拡散リングで、その内周面とガス溜まり10を連通する複数のガス吹き出し口12が貫通形成されている。
【0005】
13は被処理基板であるシリコンウエハである。14は下部電極で、絶縁板15上に載置されており、端子16を通じてコンデンサ17、高周波電源18に接続されている。下部電極14の外周には絶縁リング19が配設されている。また、下部電極14の内部には冷却水路20が形成され、冷却水を循環するように構成されている。
【0006】
以上のように構成されたドライエッチング装置の動作について説明する。まず、シリンコンウエハ13を下部電極14上に載せ、真空ポンプ2で真空容器1内の空気を排気する。次いで、ガス供給口9から微量のエッチングガスを導入し、ガス溜まり10及びガス吹き出し口12を通って真空容器1内に均一に拡散させる。そして、高周波電源5、18により高周波を印加して真空容器1中にプラズマを作り、シリコンウエハ13をエッチングする。
【0007】
プラズマは高温なので、エッチングの間にシリコンウエハ13を同時に加熱することになるが、シリコンウエハ13の熱は冷却水路20の冷却水により冷却された下部電極14に伝わって放熱されるので、シリコンウエハ13がプラズマの熱で過熱してレジストが変質し、エッチング不良になるのが防止される。また、シリコンウエハ13の温度が一定に保たれることによって、エッチング特性が良好に保持されている。
【0008】
エッチング処理後、反応生成物が付着した場合は、ガス拡散リング11を外し、ガス溜まり10をメンテナンスしている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の構成では、ICPの誘導結合によりガス拡散リング11と上蓋7の接触部分で電位差が生じ、放電が起こってガス拡散リング11と上蓋7の間のガス溜まり10部分を腐食させていた。
【0010】
その結果、腐食して部材より遊離した微粒子がガスとともにガス吹き出し口12から被処理基板のエッチング面に飛散し、エッチング不良を起こすという問題があった。特に、ハロゲン化物ガスを用いた場合にはダスト発生によるエッチング不良が顕著に現れる。そして、腐食してしまったガス拡散リング11と上蓋7は交換する必要があり、メンテナンスの頻度が高くなっていた。
【0011】
また、上蓋7のガス溜まり10を密閉構造としていないので、上蓋7とガス拡散リング11の間よりガスが抜け、均一なガス導入を行えないという問題も有していた。
【0012】
本発明は、上記従来の問題点に鑑み、処理不良が少なく、メンテナンス頻度を低くでき、均一なガス導入を安定して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している。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理装置は、石英プレートで上面を構成する真空容器と、前記真空容器の内部の空気を排気する真空排気手段と、前記石英プレート上に配置された誘導結合プラズマ発生用のコイルと、前記真空容器内に配置されかつ前記コイルと対向して設けられる電極と、前記真空容器のガス供給口にガスを供給してガス吹き出し口から前記真空容器の内部にガスを充填するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置であって、前記真空容器は前記石英プレートとの間に上蓋を有し、かつ、前記上蓋は、前記ガス供給口からガス溜まりを介して前記ガス吹き出し口に至るガス経路を有すると共に、一体のもので構成され、前記ガス溜まりは前記上蓋の上端面から凹入形成されかつその上端部に弾性体を装着するとともに前記弾性体を前記石英プレートに接触させることで前記ガス溜まりを密封したものであり、2部材の接触部分で放電が起こってガス溜まりを腐食させるということがなく、腐食によって遊離した微粒子がガスとともに被処理基板表面に飛散して表面処理不良を発生するのを防止できるとともに、メンテナンス頻度を低くできる。
【0014】
また、ガス溜まりは上蓋の上端面から凹入形成されかつその上端部に弾性体を装着するとともに弾性体を石英プレートに接触させることでガス溜まりを密封しているので、ガス溜まりからガスが抜けることがないので、均一なガス導入を安定して行うことができる。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のICP方式処理装置の一実施形態について、図1を参照して説明する。なお、図2を参照して説明した従来例と同一の構成要素については同一参照番号を付してその説明を援用し、ここでは相違点のみを説明する。
【0016】
本実施形態では、ガス溜まり10とガス吹き出し口12の部分の構成が、従来例と次のように異なっている。本実施形態では、ガス拡散リング11が無く、上蓋7の内周面と外周面の間にガス溜まり10が上端面から凹入形成されるとともに、上蓋7の内周面に複数のガス吹き出し口12が形成されてガス溜まり10と連通されている。また、ガス溜まり10と石英プレート4を密閉するため、Oリング21がガス溜まり10の上端部に装着されている。
【0017】
次に、以上の構成のICP方式処理装置によるエッチング処理動作について説明する。まず被処理基板であるシリンコンウエハ13を下部電極14の上に載せ、真空ポンプ2で真空容器1の空気を排気する。次いで、ガス供給口9から導入された微量のエッチングガスは、ガス溜まり10及びガス吹き出し口12を通って真空容器1の中へ均一に拡散する。そして、高周波電源5と18により高周波電圧を印加して真空容器1中にプラズマを作り、シリコンウエハ13をエッチングする。
【0018】
このとき、ガス供給口9からガス吹き出し口12までは上蓋7のみから成る一体構造になっているので、この部分にはICPによる誘導結合が発生せず、ガス溜まり10及びガス吹き出し口12に腐食が発生しない。
【0019】
また、ガス溜まり10はOリング21により密封されているので、ガスはガス吹き出し口12からしか真空容器1内に導入されず、均一なガス導入を安定して行うことができる。
【0020】
また、エッチング処理後反応生成物が付着した場合は、Oリング21を外して容易にガス溜まり10のメンテナンスを行うことができる。
【0021】
なお、上記実施形態では、ドライエッチング処理の例を説明したが、ドライエッチング装置のみならず、スパッタ装置やCVD装置においても同様に実施可能である。
【0022】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置によれば、以上のように真空容器におけるガス供給口からガス溜まりを介してガス吹き出し口に至るガス経路を一体のもので構成したので、2部材の接触部分で放電が起こってガス溜まりを腐食させるということがなく、腐食によって遊離した微粒子がガスとともに被処理基板表面に飛散して表面処理不良を発生するのを防止できるとともに、メンテナンス頻度を低くできる。
【0023】
また、ガス溜まりは上蓋の上端面から凹入形成されかつその上端部に弾性体を装着するとともに弾性体を石英プレートに接触させることでガス溜まりを密封しているので、ガス溜まりからガスが抜けることがないので、均一なガス導入を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマ処理装置の一実施形態の概略構成を示す断面図である。
【図2】従来例のプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
【符号の説明】
1 真空容器
2 真空ポンプ
3 コイル
7 上蓋
9 ガス供給口
10 ガス溜まり
12 ガス吹き出し口
14 下部電極
21 Oリング(弾性体)

Claims (1)

  1. 石英プレートで上面を構成する真空容器と、前記真空容器の内部の空気を排気する真空排気手段と、前記石英プレート上に配置された誘導結合プラズマ発生用のコイルと、前記真空容器内に配置されかつ前記コイルと対向して設けられる電極と、前記真空容器のガス供給口にガスを供給してガス吹き出し口から前記真空容器の内部にガスを充填するガス供給手段とを有するプラズマ処理装置であって、
    前記真空容器は前記石英プレートとの間に上蓋を有し、かつ、前記上蓋は、前記ガス供給口からガス溜まりを介して前記ガス吹き出し口に至るガス経路を有すると共に、一体のもので構成され、前記ガス溜まりは前記上蓋の上端面から凹入形成されかつその上端部に弾性体を装着するとともに前記弾性体を前記石英プレートに接触させることで前記ガス溜まりを密封したことを特徴とするプラズマ処理装置。
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