JP4119551B2 - 基板保持台、及びプラズマ処理装置 - Google Patents
基板保持台、及びプラズマ処理装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4119551B2 JP4119551B2 JP34191698A JP34191698A JP4119551B2 JP 4119551 B2 JP4119551 B2 JP 4119551B2 JP 34191698 A JP34191698 A JP 34191698A JP 34191698 A JP34191698 A JP 34191698A JP 4119551 B2 JP4119551 B2 JP 4119551B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- microwave
- electrode
- ring
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波を利用して処理容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって半導体基板、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の被処理物に対し、エッチング、アッシングまたはＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）等の処理を施すプラズマ処理装置に用いられる基板保持台、およびこのプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマ処理装置の、基板等の試料Ｓを載置する基板保持台１０３は、図５に示すようにマイクロ波導入窓がマイクロ波導入板１０４により気密に封止された処理容器１０１の中に配設されている。マイクロ波発振器１２０から発振されたマイクロ波は導波管１２１から誘導体線路１１４を伝い、マイクロ波導入板１０４を透過して処理容器１０１内に導入される。
【０００３】
基板保持台１０３には高周波電源１０７によって高周波電力が印加され、試料Ｓの処理に際し試料Ｓの表面に安定したバイアス電圧がかかるようになっている。その結果、プラズマ中のイオンのエネルギの制御が可能となり、エネルギの適正なイオンを試料Ｓの表面に照射することができる。
【０００４】
基板保持台１０３の側面は、その周囲がプラズマをシールドするためのフォーカスリング１３０で覆われている。基板保持台１０３は、アルミニウム製の電極１３３の表面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が溶射された構造が用いられる。フォーカスリング１３０の材料としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が用いられている。
【０００５】
図６に示すように、マイクロ波発振器１２０が発振したマイクロ波は、導波管１２１によって誘電体線路１４１の端部に入射される。誘電体線路１４１の平面形状は、矩形の一辺に、この一辺と等しい長さを持つ略二等辺三角形の底辺を一致させて組み合わせた略五角形をしており、前記略二等辺三角形の頂点に相当する端部に導波管１２１が接続されてマイクロ波が導入される。
【０００６】
前記略二等辺三角形の２つの等辺はテーパ部１４１Ａを形成し、端部に導入されたマイクロ波は、テーパ部１４１Ａに倣ってその幅方向に均一に押し広げられ誘電体線路１４１の全体に伝播し、誘電体線路１４１内に定在波を形成する。このテーパ部１４１Ａによって定在波を均一に形成することができるので、処理容器１０１内に導入されたマイクロ波を、処理容器１０１の径が大きくなった場合であっても均一にすることができ、大口径の試料Ｓを均一にプラズマ処理することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなプラズマ処理装置によれば、プラズマによりフォーカスリングの表面がスパッタされて、これによる試料上に金属汚染（アルミ汚染）が生じてしまう。さらに、試料の加工面の外縁部に電界が集中し、試料の処理の均一化を阻害する。また、前記集中した電界が電極に回り込み、電極を破壊することがあった。
【０００８】
また、導波管から誘電体線路に入射されたマイクロ波を該誘電体線路に均一に拡がらせるために設けられた誘電体線路のテーパ部は処理容器から水平方向に突出してしまう。したがって、図５で示されるような装置を設置するためには、処理容器の大きさに見合ったスペースに加え、突出したテーパ部を格納するためスペースが余分に必要であった。
【０００９】
そこで本発明は、フォーカスリングの表面のスパッタによる試料の金属汚染をさらに低減することができ、試料の処理の均一化を実現することができ、電極の破壊が起こることのない基板保持台、及びこの基板保持台を備えたプラズマ処理装置を提供することを目的としている。また、より小さいスペースに設置し得るプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による基板保持台３は、図１に示すように、高周波電力が印加され、基板Ｗを載置する電極３３と；電極３３の周囲に、電極３３を包囲して配置される絶縁体のフォーカスリング３０と；電極３３上に載置される基板Ｗの外側であって、フォーカスリング３０の上面３０Ａの内縁部上に配置され、基板Ｗと同程度または基板Ｗ以上の導電性を有する材料で形成されるエッジリング３５と；エッジリング３５の外側に配置され、かつフォーカスリング３０の上方に空隙３７を介して配置されるカバー部品３６とを備え；カバー部品３６は、前記プラズマがフォーカスリング３０に照射されないように構成され、基板Ｗに対して汚染を発生させない材料で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成すると、基板を載置する電極に高周波電力が印可されるので電極にバイアス電位が生じ、高周波電力を制御することによってバイアス電位を制御し、プラズマ中のイオンのエネルギを独立に制御して、基板の加工性を向上させることができる。または、基板保持台がフォーカスリングを備えるので、電極に印可される高周波電力の高周波電界が電極の水平周囲方向に漏洩するのを防止するすることができ、高周波電力が基板に有効に働き、基板の加工性を向上させることができる。
【００１２】
基板保持台がエッジリングを備えるので、高周波電力による電界の集中をエッジリングの外縁部に起こさせ、基板の外縁部には生じさせず、基板の外縁部と基板の内側部とで電界成分を同等とし、プラズマの基板に対する照射を均一にし、基板を均一に処理することができる。さらに基板保持台がカバー部品を備えるので、フォーカスリングの真上に発生するプラズマがフォーカスリングに照射されないので、フォーカスリングがプラズマにより削られるのを防ぐことができる。
カバー部品はフォーカスリングの上方に空隙を介して配置されるので、カバー部品からフォーカスリングに熱が伝わって逃げにくく、カバー部品がプラズマ照射によって暖まりやすい。カバー部品の温度が高い方が、カバー部品自体に反応生成物が付着しにくいので、カバー部品に付着した反応生成物が再び剥がれることによって発生するパーティクルを低減することができる。
請求項２に係る発明による基板保持台は、請求項１に記載の基板保持台において、前記電極の上面と側面を覆う絶縁膜を備え；前記基板は、前記上面を覆う絶縁膜の上に載置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明による基板保持台は、請求項１または請求項２に記載の基板保持台において、前記エッジリングは、三枚のリング状の薄板を中心軸を合わせて重ねた形状であり、前記基板が一番上の前記薄板の内側であって、上から二番目の前記薄板の上側に載置されるように、前記一番上の薄板の内周半径は、前記上から二番目の薄板の内周半径より長く形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明による基板保持台は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板保持台において、前記エッジリングがシリコン（Ｓｉ）またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成され、かつ前記カバー部品がシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯ２）から形成されていることを特徴とする。
【００１５】
エッジリングを基板と同様またはそれ以上の導電性を有する半導体材料のシリコン、シリコンカーバイドで形成するので、基板表面と基板より外側のエッジリング表面の電位を同程度にし、基板の外縁部に電界が集中することを防ぎ、基板の処理の均一性を図ることができる。また基板と同程度の表面に反応生成物、パーティクルが堆積するのを低減することができる。カバー部品をシリコン、シリコンカーバイドまたはシリコン酸化物で形成するので、基板の表面に反応生成物、パーティクルが堆積するのを低減することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明によるプラズマ処理装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板保持台と；前記基板保持台が配設され、反応ガスを供給するためのガス供給口を有する処理室と；前記処理室にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
処理室内の基板保持台に基板を載置し、ガス供給口から反応ガスを供給し、マイクロ波発信器から発振したマイクロ波を、マイクロ波導入手段によって処理室に導入し、処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマによって基板を処理する。
【００１８】
請求項６に係る発明によるプラズマ処理装置は、請求項５に記載のプラズマ処理装置において、前記マイクロ波導入手段は；前記処理室を封止し、かつ前記マイクロ波を透過させるマイクロ波導入板と；前記マイクロ波導入板の前記処理室とは反対の面側に取り付けられ、前記マイクロ波を導入する導入口が周側面に開設された、前記マイクロ波を伝播させる環状の管状部材と；前記管状部材と前記マイクロ波導入板との間に、前記管状部材と前記マイクロ波導入板に対向して配置され、前記マイクロ波が通過する所定のスリットが開設されたスリット板とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
環状の管状部材は、典型的には、ドーナツ状に形成された縦断面の一部が開放されたチャンネル状部材を環状に形成したものであり、その開放部分をスリット板が閉止するように構成される。スリット板は、環状の管状部材と一体に形成してもよいし、別部材として形成してもよい。一体に形成するときは、縦断面の一部が開放された管状部材とスリット板とで、閉じた断面の管状部材を構成することになる。環状の管状部材とスリット板とを含んでアンテナが構成される。
【００２０】
導入口から環状の管状部材内に入射されたマイクロ波は管状部材内を互いに逆方向へ進行する進行波となって管状部材内を伝播し、両進行波は管状部材の導入口に対向する位置で互いに衝突して定在波が形成される。
【００２１】
この定在波によって、管状部材の壁面に所定の間隔で極大になる電流が通流する。管状部材の下には、封止部材及び管状部材に対向して配設されたスリット板にスリットが開設してあり、前述の電流によってスリットを挟んで管状部材の内外で電位差が生じ、この電位差によってスリットから封止部材へ電界が放射される。即ち、管状部材から封止部材へマイクロ波が伝播する。このマイクロ波は封止部材を透過して処理室内へ導入され、そのマイクロ波によってプラズマが生成される。
【００２２】
このように管状部材内へ直接的にマイクロ波を入射することができるため、管状部材は処理室を画成する処理容器から突出することなく、したがってプラズマ処理装置の水平方向の寸法を小さくすることができる。一方、マイクロ波は管状部材から処理室の略全域に導かれて、スリットから放射されるため、処理室内へマイクロ波を均一に導入することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構造を示す模式的正面断面図である。図２は、図１に示したプラズマ処理装置の模式的平面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態のプラズマ処理装置は、全体がアルミニウムで形成された有底円筒形状の処理容器１を備える。処理容器１はその内部で基板Ｗの処理が行われる処理室２を画成する。処理容器１の鉛直方向上部にはマイクロ波導入窓が開設してあり、このマイクロ波導入窓はマイクロ波導入板４で気密状態に封止されている。マイクロ波導入板４は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス、またはアルミナ等の誘電体で形成されている。処理容器１は電気的に接地されている。
【００２５】
前述したマイクロ波導入板４の上面の一部及び外周側面は、導電性金属を環状形の蓋状に成形してなるカバー部材１０で覆われており、カバー部材１０は処理容器１上に固定してある。カバー部材１０は、マイクロ波導入板の上面部に対応する部分の中央部が円形にくり抜かれた形状をしている。カバー部材１０の上面には、処理容器１内ヘマイクロ波を導入するためのアンテナ１１が設けてある。アンテナ１１は、カバー部材１０の上面に固定してあり、環状に成形してなる管状部材としての環状導波管型アンテナ部１２を備えている。カバー部材１０の環状導波管型アンテナ部１２に対向する部分には複数のスリット１５、１５、…が開設してある。したがって、カバー部材１０はスリット板を兼ねている。
【００２６】
環状導波管型アンテナ部１２は、処理容器１の内周面より少し内側に、処理容器１の中心軸と同心円上に設けてある。さらに、その外周面に設けた導入口１３Ａには環状導波管型アンテナ部１２ヘマイクロ波を導入するための導入部１３が、環状導波管型アンテナ部１２の直径方向に配置されて、環状導波管型アンテナ部１２に連結されている。環状導波管型アンテナ部１２と導入部１３とスリット１５とを含んでアンテナ１１が構成される。導入部１３及び環状導波管型アンテナ部１２内には、テフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂またはポリスチレン樹脂（好ましくはテフロン）等の誘電体１４が内部空間ほぼ全体に装入してある。導入部１３には水平に配置された導波管２１が接続されており、導波管２１にはマイクロ波発振器２０が接続されている。
【００２７】
マイクロ波発振器２０が発振したマイクロ波は、導波管２１を経てアンテナ１１の導入部１３に入射される。この入射波は、導入部１３から環状導波管型アンテナ部１２へ導入される。環状導波管型アンテナ部１２へ導入されたマイクロ波は、環状導波管型アンテナ部１２を互いに逆方向へ進行する進行波として、環状導波管型アンテナ部１２内の誘電体１４中を伝播する。両進行波は、環状導波管型アンテナ部１２の導入口１３Ａに対向する位置で衝突し、定在波が生成される。
【００２８】
この定在波によって、環状導波管型アンテナ部１２の内面に、所定の間隔で極大値を示す電流が通流する。この電流によってスリット１５、１５、…を挟んで環状導波管型アンテナ部１２の内外で電位差が生じ、この電位差によってスリット１５、１５、…からマイクロ波導入板４へ電界が放射される。即ち、環状導波管型アンテナ部１２からマイクロ波導入板４へ電界が放射される。電流が環状導波管型アンテナ部１２の内面を通流するとき、環状導波管型アンテナ部１２内を伝播するマイクロ波のモードを基本伝播モードである矩形ＴＥ１Ｏにすべく、マイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚに応じて、環状導波管型アンテナ部１２の寸法が決定される。このモードのマイクロ波は、単一な基本モードでありエネルギを殆ど損失することなく環状導波管型アンテナ部１２内の誘電体１４を伝播する。
【００２９】
環状導波管型アンテナ部１２の幅方向の中央を結ぶ円Ｃ（図３参照）の周方向の長さは、環状導波管型アンテナ部１２内を伝播するマイクロ波の波長の略整数倍である。そのため、マイクロ波は環状導波管型アンテナ部１２内で共振して、前述した定在波は、その腹の位置で高電圧・低電流、節の位置で低電圧・高電流となり、アンテナ１１のＱ値が向上する。即ち、アンテナ１１内に形成される定在波の振幅が増大し、高電界強度のマイクロ波がスリット１５、１５、…から処理容器１へ放射される。
【００３０】
図３は、図１及び図２に示したスリット１５、１５、…を説明する説明図である。図３に示したように、矩形（長方形）のスリット１５、１５、…は、その長さ方向が、環状導波管型アンテナ部１２の直径方向へ、即ち環状導波管型アンテナ部１２内を伝播するマイクロ波の進行方向に直交するように開設してある。
【００３１】
各スリット１５、１５、…は、導入部１３の長手方向の中心線を延長した延長線Ｌと前述した円Ｃとが交わる２点の内の導入部１３から離隔した側である交点Ｐ1から、円Ｃに沿ってその両方向へ、それぞれλｇ／４（λｇはアンテナ内を伝播するマイクロ波の波長）を隔てた位置に、２つのスリット１５、１５を開設してあり、両スリット１５、１５から、円Ｃに沿ってその両方向へ、λｇ／２の間隔で複数の他のスリット１５、１５、…がそれぞれ開設してある。このようにすると複数の電界強度の強い領域が、環状導波管型アンテナ部１２の環中心及び棒状体である導入部１３の長手方向の中心線に対称になるように誘電体１４に形成される。
【００３２】
前述した各スリット１５、１５、…は、隣合う電界強度が強い領域の間に位置しており、各スリット１５、１５、…から強電界強度の電界が漏出し、この電界はマイクロ波導入板４を透過して処理容器１内へ導入される。つまり、処理容器１内ヘプラズマを生成するマイクロ波が導入される。前述したように各スリット１５、１５、…は、カバー部材１０に略放射状に設けてあるため、マイクロ波は処理容器１内の全領域に均一に導入される。
【００３３】
図１に示したように、アンテナ１１は処理容器１の直径と同じ直径のカバー部材１０上に、カバー部材１０の周縁から突出することなく設けてあるため、処理容器１の直径が大きくても、プラズマ処理装置の処理容器１以外のサイズを小さくできる。したがって、プラズマ処理装置を小さなスペースに設置し得る。
【００３４】
カバー部材１０の略中央には、該カバー部材１０及びマイクロ波導入板４を貫通する管通孔が開設してあり、該管通孔にガス導入管５が取り付けられており、該ガス導入管から処理室２内に所要のガスが導入される。処理室２の底面壁１Ｂ中央には、基板Ｗを載置する基板保持台３が設けてある。または、処理容器１の底面壁１Ｂには排気口１８が開設してあり、排気口１８から処理室２内のガスを排出するようになしてある。
【００３５】
図４を参照して、基板保持台３の構造をさらに詳細に説明する。処理容器１の底面壁１Ｂの中心部が円形状にくり抜かれ、このくり抜かれた円形部の上部（処理容器１側）にこの円形の半径と同じ内周半径を有する円筒状の内壁１Ｃが側壁１Ａに平行に形成されている。この内壁１Ｃの上部にリング状の絶縁リング３１が配設されている。この絶縁リング３１の上部には、基台３２が配設されている。基台３２の鉛直方向下側は絶縁リング３１内にはめ込まれている。基台３２の内部には冷却水路３８が形成され、図示しない冷却水供給器から冷却水が供給される。
【００３６】
基台３２の上には、半径の異なる円板を中心軸を合わせて３枚重ねた形状の電極３３が配設されている。電極３３の一番下の最も半径の大きい大円板部３３Ａの半径は、基台３２の上側の半径に略等しい。さらに電極３３は、大円板部３３Ａの上に大円板部３３Ａよりわずかに半径の小さい中円板部３３Ｂを、中円板部３３Ｂの上に半径の一番小さい小円板部３３Ｃを有する。
【００３７】
電極３３にはマッチングボックス１６を介して高周波電源７が接続され、さらに直流電源８が接続されている。よって、基板保持台３に載置された基板Ｗにバイアス電位が生じ、高周波電源７の電力を制御することによりバイアス電位を制御し、プラズマ中のイオンのエネルギを独立に制御して、基板Ｗの加工性（エッチング形状等）を向上させることができる。または、電極３３は基板Ｗを基板保持台３に静電吸着させるための静電チャック電極を兼ねている。
【００３８】
絶縁リング３１の上側の一部と、基台３２と、電極３３の大円板部３３Ａと中円板部３３Ｂの水平方向の周囲をそれぞれ囲むように、リング状のフォーカスリング３０が配設されている。
【００３９】
電極３３の上面と側面部は、絶縁膜３４で覆われている。フォーカスリング３０の上面３０Ａと、電極３３の中円板部３３Ｂのリング状の上面３３Ｄを覆う、絶縁膜３４のリング状の上面３４Ａとがほぼ面一になっている。
【００４０】
電極３３の中円板部３３Ｂのリング状の上面３３Ｄを覆う絶縁膜３４のリング状の上面３４Ａの上と、フォーカスリング３０の上面３０Ａの内縁部の上に、３枚のリング状の薄板を中心軸を合わせて重ねた形状のエッジリング３５が配設されている。エッジリング３５はフォーカスリング３０と別体となっている。
【００４１】
エッジリング３５の、鉛直方向一番下の円板部３５Ａの内周半径と、下から二番目の円板部３５Ｂの内周半径とが同じ長さで、円板部３５Ａの外周半径は、円板部３５Ｂの外周半径より長い。エッジリング３５の一番上の円板部３５Ｃの内周半径は、円板部３５Ｂの内周半径より長く、円板部３５Ｃの外周半径は円板部３５Ｂの外周半径と同じ長さである。円板部３５Ａと円板部３５Ｂの内周側面は、共に絶縁膜３４に接している。
【００４２】
円板部３５Ｃの内周半径は、基板Ｗの外周半径に長さが等しく、基板Ｗは電極３３の小円板部３３Ｃの上面に存在する絶縁膜３４の上であって、円板部３５Ｃの水平方向内側に載置される。
【００４３】
基板Ｗとほぼ同等またはそれ以上の導電性を有する半導体でエッジリング３５を形成することにより、エッジリング３５と電極３３に設置される基板Ｗとは略同電位となるので、基板Ｗ上の電界は基板Ｗの外周部に集中することはなく、基板Ｗ上全面においてほぼ均一となる。
【００４４】
円板部３５Ａの上部で、円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの水平方向外側にフォーカスリング３０とは別体のカバー部品３６が配設されている。カバー部品３６の内周半径は、円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの外周半径に長さが等しく、カバー部品３６の外周半径はフォーカスリング３０の外周半径に略等しく、カバー部品３６の厚さは、円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの厚さの合計の等しい。円板部３５Ａの水平方向外側は隙間３７が存在し、隙間３７の厚さは円板部３５Ａの厚さに等しい。隙間３７はカバー部品３６の下で、カバー部品３６とフォーカスリング３０とに上下に挟まれて存在する。なお、エッジリング３５とカバー部品３６とを同じ材料とし一体に製作してもよい。
【００４５】
このようなプラズマ処理装置を用いて基板Ｗの表面に例えばエッチング処理を施すには、排気口１８から排気して処理室２内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導入管５から処理室２内に反応ガスを供給する。
【００４６】
次いで、マイクロ波発振器２０からマイクロ波を発振させ、それを導波管２１を経てアンテナ１１に導入し、アンテナ１１内に定在波を形成させる。この定在波によって、アンテナ１１のスリット１５、１５、・・から放射された電界は、マイクロ波導入板４を透過して処理室２内へ導入され、処理室２内に均一なプラズマが生成され、このプラズマによって基板Ｗの表面を均一にエッチングする。
【００４７】
フォーカスリング３０は、高周波電源７によって電極３３に印可される高周波電力の高周波電界が電極３３の側壁方向に漏洩するのを防止し、有効に基板Ｗ方向に作用させるためのものであり、厚み（幅）のあるアルミナ（Ａｌ2０3）等の絶縁体で形成する必要がある。これに対し、エッジリング３５は基板Ｗの水平方向外側に基板と同等またはそれ以上の導電性を有する部材を配することによって、エッジリング３５の外周部（円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの外周部）に電界の集中を生じさせ、基板Ｗの外周部で電界が集中するのを防ぐためのものである。これにより、基板Ｗ全面でプラズマの照射を均一にして、基板Ｗを均一にプラズマ処理することができる。また、エッジリング３５を配することにより、基板Ｗの外周部に集中した電界が電極３３に回り込んで破壊を起こすことがなくなるため、電極３３の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
例えば、エッジリング３５はシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体で形成する。エッジリング３５は、基板Ｗの外周部に電界が集中するのを防いでいるので、エッジリング３５は基板Ｗの外周部のごく近くに位置する電極３３のエッジ部（電極３３は絶縁膜で覆われているので、電極３３のエッジ部を覆うエッジ部近傍の絶縁膜３４）をも保護していることになる。
【００４９】
カバー部品３６は隙間３７を介してフォーカスリング３０の上方に配設されているので、アルミナ（Ａｌ2０3）で形成されているフォーカスリング３０の上面がプラズマによってスパッタされるのを防ぎ、基板Ｗの上面にアルミナ（Ａｌ2０3）による金属汚染（アルミ汚染）が生じるのを防いでいる。カバー部品３６はなるべく薄く（好ましくは、１ｍｍ〜５ｍｍ）形成する。
【００５０】
また、カバー部品３６とフォーカスリング３０との間に隙間３７を存在させて、カバー部品３６に与えられた熱がフォーカスリング３０に伝わって逃げるのを可能な限り防ぐようにする。
【００５１】
これによりカバー部品３６の熱容量が小さくなり、基板Ｗのプラズマ処理中にプラズマの照射によりカバー部品３６自体が暖められやすくなる。カバー部品３６の温度が高い方が、カバー部品３６自体に反応生成物が付着しにくい。
【００５２】
カバー部品３６に反応生成物の付着が進むと、堆積した反応生成物が剥がれてパーティクルとなり基板上に異物として付着し、製品基板が不良品となってしまうので、反応生成物のカバー部品３６への付着を防ぐ必要がある。
【００５３】
カバー部品３６は、基板Ｗに対して汚染を生じさせない材質であるシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）等で形成する。カバー部品３６とエッジリング３５を別体で構成したので、各々の製作がしやすくなる。
【００５４】
シリコン（Ｓｉ）製のエッジリング、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）製のカバー部品、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製のフォーカスリングを備えたプラズマ処理装置（ケースＡ）と、エッジリング及びカバー部品を備えずアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製のフォーカスリングを備えたプラズマ処理装置（ケースＢ）とで基板の処理を行い比較実験を行った。
【００５５】
比較実験の条件は以下の通りである。
実験基板：シリコン（Ｓｉ）製ウエハ（ベアウエハ）
処理室圧力：２０ｍＴｏｒｒ
マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）電力：１．６ｋＷ
ＲＦ（４００ｋＨｚ）電力：１．４ｋＷ
処理ガス：Ａｒガス（流量３２０ｓｃｃｍ）
処理時間：１２０秒
【００５６】
上記処理を行った後、原子吸収法によりウエハ状のアルミ汚染の分析を行った結果処理後のウエハ表面上のアルミナは
ケースＡ：アルミ ５×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
ケースＢ：アルミ ５×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
であった。したがって、ケースＡの方がアルミ汚染が低減されていることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板の外側に基板と同程度またはそれ以上の導電性を持つエッジリングを設け、エッジリングの外側であってフォーカスリングの上方に空隙を介してカバー部品を設けたので、基板の外周部に電界の集中が起こるのを防ぎ、基板の処理の均一化を実現し、フォーカスリングの表面のスパッタによる基板の金属汚染を低減することができる。
【００５８】
また、カバー部品自体への反応生成物の付着を抑えることができるので、その付着した反応生成物が剥がれることによって発生するパーティクルを低減することができる。さらに環状の管状部材とスリットが開設されたスリット板とを有するアンテナを備えれば、装置の処理容器以外の部分を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処置装置の模式的正面断面図である。
【図２】図１に示したプラズマ処理装置の模式的正面図である。
【図３】図１に示したプラズマ処理装置のカバー部材のスリットの説明図である。
【図４】図１に示したプラズマ処理装置の基板保持台の模式図である。
【図５】従来例のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的正面断面図である。
【図６】従来例のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的平面図である。
【符号の説明】
１ 処理容器
１Ａ 側壁
１Ｂ 底面壁
１Ｃ 内壁
２ 処理室
３ 基板保持台
４ マイクロ波導入板
５ ガス導入管
６ ガスノズル
７ 高周波電源
８ 直流電源
１０ カバー部材
１１ アンテナ
１２ 環状導波管型アンテナ部
１３ 導入部
１３Ａ 導入口
１４ 誘電体
１５ スリット
１８ 排気口
２０ マイクロ波発信器
２１ 導波管
３０ フォーカスリング
３１ 絶縁リング
３２ 基台
３３ 電極
３３Ａ 大円板部
３３Ｂ 中円板部
３３Ｃ 小円板部
３３Ｄ 上面
３４ 絶縁膜
３４Ａ 上面
３５ エッジリング
３５Ａ〜Ｃ 円板部
３６ カバー部品
３７ 隙間
３８ 冷却水路
Ｃ 円
Ｌ 延長線
Ｐ1 交点
Ｗ 基板
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波を利用して処理容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって半導体基板、液晶ディスプレイ用ガラス基板等の被処理物に対し、エッチング、アッシングまたはＣＶＤ（Ｃhemical Ｖapor Ｄeposition）等の処理を施すプラズマ処理装置に用いられる基板保持台、およびこのプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来のプラズマ処理装置の、基板等の試料Ｓを載置する基板保持台１０３は、図５に示すようにマイクロ波導入窓がマイクロ波導入板１０４により気密に封止された処理容器１０１の中に配設されている。マイクロ波発振器１２０から発振されたマイクロ波は導波管１２１から誘導体線路１１４を伝い、マイクロ波導入板１０４を透過して処理容器１０１内に導入される。
【０００３】
基板保持台１０３には高周波電源１０７によって高周波電力が印加され、試料Ｓの処理に際し試料Ｓの表面に安定したバイアス電圧がかかるようになっている。その結果、プラズマ中のイオンのエネルギの制御が可能となり、エネルギの適正なイオンを試料Ｓの表面に照射することができる。
【０００４】
基板保持台１０３の側面は、その周囲がプラズマをシールドするためのフォーカスリング１３０で覆われている。基板保持台１０３は、アルミニウム製の電極１３３の表面にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が溶射された構造が用いられる。フォーカスリング１３０の材料としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）が用いられている。
【０００５】
図６に示すように、マイクロ波発振器１２０が発振したマイクロ波は、導波管１２１によって誘電体線路１４１の端部に入射される。誘電体線路１４１の平面形状は、矩形の一辺に、この一辺と等しい長さを持つ略二等辺三角形の底辺を一致させて組み合わせた略五角形をしており、前記略二等辺三角形の頂点に相当する端部に導波管１２１が接続されてマイクロ波が導入される。
【０００６】
前記略二等辺三角形の２つの等辺はテーパ部１４１Ａを形成し、端部に導入されたマイクロ波は、テーパ部１４１Ａに倣ってその幅方向に均一に押し広げられ誘電体線路１４１の全体に伝播し、誘電体線路１４１内に定在波を形成する。このテーパ部１４１Ａによって定在波を均一に形成することができるので、処理容器１０１内に導入されたマイクロ波を、処理容器１０１の径が大きくなった場合であっても均一にすることができ、大口径の試料Ｓを均一にプラズマ処理することができる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
以上のようなプラズマ処理装置によれば、プラズマによりフォーカスリングの表面がスパッタされて、これによる試料上に金属汚染（アルミ汚染）が生じてしまう。さらに、試料の加工面の外縁部に電界が集中し、試料の処理の均一化を阻害する。また、前記集中した電界が電極に回り込み、電極を破壊することがあった。
【０００８】
また、導波管から誘電体線路に入射されたマイクロ波を該誘電体線路に均一に拡がらせるために設けられた誘電体線路のテーパ部は処理容器から水平方向に突出してしまう。したがって、図５で示されるような装置を設置するためには、処理容器の大きさに見合ったスペースに加え、突出したテーパ部を格納するためスペースが余分に必要であった。
【０００９】
そこで本発明は、フォーカスリングの表面のスパッタによる試料の金属汚染をさらに低減することができ、試料の処理の均一化を実現することができ、電極の破壊が起こることのない基板保持台、及びこの基板保持台を備えたプラズマ処理装置を提供することを目的としている。また、より小さいスペースに設置し得るプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に係る発明による基板保持台３は、図１に示すように、高周波電力が印加され、基板Ｗを載置する電極３３と；電極３３の周囲に、電極３３を包囲して配置される絶縁体のフォーカスリング３０と；電極３３上に載置される基板Ｗの外側であって、フォーカスリング３０の上面３０Ａの内縁部上に配置され、基板Ｗと同程度または基板Ｗ以上の導電性を有する材料で形成されるエッジリング３５と；エッジリング３５の外側に配置され、かつフォーカスリング３０の上方に空隙３７を介して配置されるカバー部品３６とを備え；カバー部品３６は、前記プラズマがフォーカスリング３０に照射されないように構成され、基板Ｗに対して汚染を発生させない材料で形成されていることを特徴とする。
【００１１】
このように構成すると、基板を載置する電極に高周波電力が印可されるので電極にバイアス電位が生じ、高周波電力を制御することによってバイアス電位を制御し、プラズマ中のイオンのエネルギを独立に制御して、基板の加工性を向上させることができる。または、基板保持台がフォーカスリングを備えるので、電極に印可される高周波電力の高周波電界が電極の水平周囲方向に漏洩するのを防止するすることができ、高周波電力が基板に有効に働き、基板の加工性を向上させることができる。
【００１２】
基板保持台がエッジリングを備えるので、高周波電力による電界の集中をエッジリングの外縁部に起こさせ、基板の外縁部には生じさせず、基板の外縁部と基板の内側部とで電界成分を同等とし、プラズマの基板に対する照射を均一にし、基板を均一に処理することができる。さらに基板保持台がカバー部品を備えるので、フォーカスリングの真上に発生するプラズマがフォーカスリングに照射されないので、フォーカスリングがプラズマにより削られるのを防ぐことができる。
カバー部品はフォーカスリングの上方に空隙を介して配置されるので、カバー部品からフォーカスリングに熱が伝わって逃げにくく、カバー部品がプラズマ照射によって暖まりやすい。カバー部品の温度が高い方が、カバー部品自体に反応生成物が付着しにくいので、カバー部品に付着した反応生成物が再び剥がれることによって発生するパーティクルを低減することができる。
請求項２に係る発明による基板保持台は、請求項１に記載の基板保持台において、前記電極の上面と側面を覆う絶縁膜を備え；前記基板は、前記上面を覆う絶縁膜の上に載置されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に係る発明による基板保持台は、請求項１または請求項２に記載の基板保持台において、前記エッジリングは、三枚のリング状の薄板を中心軸を合わせて重ねた形状であり、前記基板が一番上の前記薄板の内側であって、上から二番目の前記薄板の上側に載置されるように、前記一番上の薄板の内周半径は、前記上から二番目の薄板の内周半径より長く形成されたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に係る発明による基板保持台は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板保持台において、前記エッジリングがシリコン（Ｓｉ）またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成され、かつ前記カバー部品がシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯ２）から形成されていることを特徴とする。
【００１５】
エッジリングを基板と同様またはそれ以上の導電性を有する半導体材料のシリコン、シリコンカーバイドで形成するので、基板表面と基板より外側のエッジリング表面の電位を同程度にし、基板の外縁部に電界が集中することを防ぎ、基板の処理の均一性を図ることができる。また基板と同程度の表面に反応生成物、パーティクルが堆積するのを低減することができる。カバー部品をシリコン、シリコンカーバイドまたはシリコン酸化物で形成するので、基板の表面に反応生成物、パーティクルが堆積するのを低減することができる。
【００１６】
請求項５に係る発明によるプラズマ処理装置は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板保持台と；前記基板保持台が配設され、反応ガスを供給するためのガス供給口を有する処理室と；前記処理室にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入手段とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
処理室内の基板保持台に基板を載置し、ガス供給口から反応ガスを供給し、マイクロ波発信器から発振したマイクロ波を、マイクロ波導入手段によって処理室に導入し、処理室内にプラズマを発生させ、このプラズマによって基板を処理する。
【００１８】
請求項６に係る発明によるプラズマ処理装置は、請求項５に記載のプラズマ処理装置において、前記マイクロ波導入手段は；前記処理室を封止し、かつ前記マイクロ波を透過させるマイクロ波導入板と；前記マイクロ波導入板の前記処理室とは反対の面側に取り付けられ、前記マイクロ波を導入する導入口が周側面に開設された、前記マイクロ波を伝播させる環状の管状部材と；前記管状部材と前記マイクロ波導入板との間に、前記管状部材と前記マイクロ波導入板に対向して配置され、前記マイクロ波が通過する所定のスリットが開設されたスリット板とを備えたことを特徴とする。
【００１９】
環状の管状部材は、典型的には、ドーナツ状に形成された縦断面の一部が開放されたチャンネル状部材を環状に形成したものであり、その開放部分をスリット板が閉止するように構成される。スリット板は、環状の管状部材と一体に形成してもよいし、別部材として形成してもよい。一体に形成するときは、縦断面の一部が開放された管状部材とスリット板とで、閉じた断面の管状部材を構成することになる。環状の管状部材とスリット板とを含んでアンテナが構成される。
【００２０】
導入口から環状の管状部材内に入射されたマイクロ波は管状部材内を互いに逆方向へ進行する進行波となって管状部材内を伝播し、両進行波は管状部材の導入口に対向する位置で互いに衝突して定在波が形成される。
【００２１】
この定在波によって、管状部材の壁面に所定の間隔で極大になる電流が通流する。管状部材の下には、封止部材及び管状部材に対向して配設されたスリット板にスリットが開設してあり、前述の電流によってスリットを挟んで管状部材の内外で電位差が生じ、この電位差によってスリットから封止部材へ電界が放射される。即ち、管状部材から封止部材へマイクロ波が伝播する。このマイクロ波は封止部材を透過して処理室内へ導入され、そのマイクロ波によってプラズマが生成される。
【００２２】
このように管状部材内へ直接的にマイクロ波を入射することができるため、管状部材は処理室を画成する処理容器から突出することなく、したがってプラズマ処理装置の水平方向の寸法を小さくすることができる。一方、マイクロ波は管状部材から処理室の略全域に導かれて、スリットから放射されるため、処理室内へマイクロ波を均一に導入することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係るプラズマ処理装置の構造を示す模式的正面断面図である。図２は、図１に示したプラズマ処理装置の模式的平面図である。図１、図２に示すように、本実施の形態のプラズマ処理装置は、全体がアルミニウムで形成された有底円筒形状の処理容器１を備える。処理容器１はその内部で基板Ｗの処理が行われる処理室２を画成する。処理容器１の鉛直方向上部にはマイクロ波導入窓が開設してあり、このマイクロ波導入窓はマイクロ波導入板４で気密状態に封止されている。マイクロ波導入板４は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス、またはアルミナ等の誘電体で形成されている。処理容器１は電気的に接地されている。
【００２５】
前述したマイクロ波導入板４の上面の一部及び外周側面は、導電性金属を環状形の蓋状に成形してなるカバー部材１０で覆われており、カバー部材１０は処理容器１上に固定してある。カバー部材１０は、マイクロ波導入板の上面部に対応する部分の中央部が円形にくり抜かれた形状をしている。カバー部材１０の上面には、処理容器１内ヘマイクロ波を導入するためのアンテナ１１が設けてある。アンテナ１１は、カバー部材１０の上面に固定してあり、環状に成形してなる管状部材としての環状導波管型アンテナ部１２を備えている。カバー部材１０の環状導波管型アンテナ部１２に対向する部分には複数のスリット１５、１５、…が開設してある。したがって、カバー部材１０はスリット板を兼ねている。
【００２６】
環状導波管型アンテナ部１２は、処理容器１の内周面より少し内側に、処理容器１の中心軸と同心円上に設けてある。さらに、その外周面に設けた導入口１３Ａには環状導波管型アンテナ部１２ヘマイクロ波を導入するための導入部１３が、環状導波管型アンテナ部１２の直径方向に配置されて、環状導波管型アンテナ部１２に連結されている。環状導波管型アンテナ部１２と導入部１３とスリット１５とを含んでアンテナ１１が構成される。導入部１３及び環状導波管型アンテナ部１２内には、テフロン（登録商標）のようなフッ素樹脂、ポリエチレン樹脂またはポリスチレン樹脂（好ましくはテフロン）等の誘電体１４が内部空間ほぼ全体に装入してある。導入部１３には水平に配置された導波管２１が接続されており、導波管２１にはマイクロ波発振器２０が接続されている。
【００２７】
マイクロ波発振器２０が発振したマイクロ波は、導波管２１を経てアンテナ１１の導入部１３に入射される。この入射波は、導入部１３から環状導波管型アンテナ部１２へ導入される。環状導波管型アンテナ部１２へ導入されたマイクロ波は、環状導波管型アンテナ部１２を互いに逆方向へ進行する進行波として、環状導波管型アンテナ部１２内の誘電体１４中を伝播する。両進行波は、環状導波管型アンテナ部１２の導入口１３Ａに対向する位置で衝突し、定在波が生成される。
【００２８】
この定在波によって、環状導波管型アンテナ部１２の内面に、所定の間隔で極大値を示す電流が通流する。この電流によってスリット１５、１５、…を挟んで環状導波管型アンテナ部１２の内外で電位差が生じ、この電位差によってスリット１５、１５、…からマイクロ波導入板４へ電界が放射される。即ち、環状導波管型アンテナ部１２からマイクロ波導入板４へ電界が放射される。電流が環状導波管型アンテナ部１２の内面を通流するとき、環状導波管型アンテナ部１２内を伝播するマイクロ波のモードを基本伝播モードである矩形ＴＥ１Ｏにすべく、マイクロ波の周波数２．４５ＧＨｚに応じて、環状導波管型アンテナ部１２の寸法が決定される。このモードのマイクロ波は、単一な基本モードでありエネルギを殆ど損失することなく環状導波管型アンテナ部１２内の誘電体１４を伝播する。
【００２９】
環状導波管型アンテナ部１２の幅方向の中央を結ぶ円Ｃ（図３参照）の周方向の長さは、環状導波管型アンテナ部１２内を伝播するマイクロ波の波長の略整数倍である。そのため、マイクロ波は環状導波管型アンテナ部１２内で共振して、前述した定在波は、その腹の位置で高電圧・低電流、節の位置で低電圧・高電流となり、アンテナ１１のＱ値が向上する。即ち、アンテナ１１内に形成される定在波の振幅が増大し、高電界強度のマイクロ波がスリット１５、１５、…から処理容器１へ放射される。
【００３０】
図３は、図１及び図２に示したスリット１５、１５、…を説明する説明図である。図３に示したように、矩形（長方形）のスリット１５、１５、…は、その長さ方向が、環状導波管型アンテナ部１２の直径方向へ、即ち環状導波管型アンテナ部１２内を伝播するマイクロ波の進行方向に直交するように開設してある。
【００３１】
各スリット１５、１５、…は、導入部１３の長手方向の中心線を延長した延長線Ｌと前述した円Ｃとが交わる２点の内の導入部１３から離隔した側である交点Ｐ1から、円Ｃに沿ってその両方向へ、それぞれλｇ／４（λｇはアンテナ内を伝播するマイクロ波の波長）を隔てた位置に、２つのスリット１５、１５を開設してあり、両スリット１５、１５から、円Ｃに沿ってその両方向へ、λｇ／２の間隔で複数の他のスリット１５、１５、…がそれぞれ開設してある。このようにすると複数の電界強度の強い領域が、環状導波管型アンテナ部１２の環中心及び棒状体である導入部１３の長手方向の中心線に対称になるように誘電体１４に形成される。
【００３２】
前述した各スリット１５、１５、…は、隣合う電界強度が強い領域の間に位置しており、各スリット１５、１５、…から強電界強度の電界が漏出し、この電界はマイクロ波導入板４を透過して処理容器１内へ導入される。つまり、処理容器１内ヘプラズマを生成するマイクロ波が導入される。前述したように各スリット１５、１５、…は、カバー部材１０に略放射状に設けてあるため、マイクロ波は処理容器１内の全領域に均一に導入される。
【００３３】
図１に示したように、アンテナ１１は処理容器１の直径と同じ直径のカバー部材１０上に、カバー部材１０の周縁から突出することなく設けてあるため、処理容器１の直径が大きくても、プラズマ処理装置の処理容器１以外のサイズを小さくできる。したがって、プラズマ処理装置を小さなスペースに設置し得る。
【００３４】
カバー部材１０の略中央には、該カバー部材１０及びマイクロ波導入板４を貫通する管通孔が開設してあり、該管通孔にガス導入管５が取り付けられており、該ガス導入管から処理室２内に所要のガスが導入される。処理室２の底面壁１Ｂ中央には、基板Ｗを載置する基板保持台３が設けてある。または、処理容器１の底面壁１Ｂには排気口１８が開設してあり、排気口１８から処理室２内のガスを排出するようになしてある。
【００３５】
図４を参照して、基板保持台３の構造をさらに詳細に説明する。処理容器１の底面壁１Ｂの中心部が円形状にくり抜かれ、このくり抜かれた円形部の上部（処理容器１側）にこの円形の半径と同じ内周半径を有する円筒状の内壁１Ｃが側壁１Ａに平行に形成されている。この内壁１Ｃの上部にリング状の絶縁リング３１が配設されている。この絶縁リング３１の上部には、基台３２が配設されている。基台３２の鉛直方向下側は絶縁リング３１内にはめ込まれている。基台３２の内部には冷却水路３８が形成され、図示しない冷却水供給器から冷却水が供給される。
【００３６】
基台３２の上には、半径の異なる円板を中心軸を合わせて３枚重ねた形状の電極３３が配設されている。電極３３の一番下の最も半径の大きい大円板部３３Ａの半径は、基台３２の上側の半径に略等しい。さらに電極３３は、大円板部３３Ａの上に大円板部３３Ａよりわずかに半径の小さい中円板部３３Ｂを、中円板部３３Ｂの上に半径の一番小さい小円板部３３Ｃを有する。
【００３７】
電極３３にはマッチングボックス１６を介して高周波電源７が接続され、さらに直流電源８が接続されている。よって、基板保持台３に載置された基板Ｗにバイアス電位が生じ、高周波電源７の電力を制御することによりバイアス電位を制御し、プラズマ中のイオンのエネルギを独立に制御して、基板Ｗの加工性（エッチング形状等）を向上させることができる。または、電極３３は基板Ｗを基板保持台３に静電吸着させるための静電チャック電極を兼ねている。
【００３８】
絶縁リング３１の上側の一部と、基台３２と、電極３３の大円板部３３Ａと中円板部３３Ｂの水平方向の周囲をそれぞれ囲むように、リング状のフォーカスリング３０が配設されている。
【００３９】
電極３３の上面と側面部は、絶縁膜３４で覆われている。フォーカスリング３０の上面３０Ａと、電極３３の中円板部３３Ｂのリング状の上面３３Ｄを覆う、絶縁膜３４のリング状の上面３４Ａとがほぼ面一になっている。
【００４０】
電極３３の中円板部３３Ｂのリング状の上面３３Ｄを覆う絶縁膜３４のリング状の上面３４Ａの上と、フォーカスリング３０の上面３０Ａの内縁部の上に、３枚のリング状の薄板を中心軸を合わせて重ねた形状のエッジリング３５が配設されている。エッジリング３５はフォーカスリング３０と別体となっている。
【００４１】
エッジリング３５の、鉛直方向一番下の円板部３５Ａの内周半径と、下から二番目の円板部３５Ｂの内周半径とが同じ長さで、円板部３５Ａの外周半径は、円板部３５Ｂの外周半径より長い。エッジリング３５の一番上の円板部３５Ｃの内周半径は、円板部３５Ｂの内周半径より長く、円板部３５Ｃの外周半径は円板部３５Ｂの外周半径と同じ長さである。円板部３５Ａと円板部３５Ｂの内周側面は、共に絶縁膜３４に接している。
【００４２】
円板部３５Ｃの内周半径は、基板Ｗの外周半径に長さが等しく、基板Ｗは電極３３の小円板部３３Ｃの上面に存在する絶縁膜３４の上であって、円板部３５Ｃの水平方向内側に載置される。
【００４３】
基板Ｗとほぼ同等またはそれ以上の導電性を有する半導体でエッジリング３５を形成することにより、エッジリング３５と電極３３に設置される基板Ｗとは略同電位となるので、基板Ｗ上の電界は基板Ｗの外周部に集中することはなく、基板Ｗ上全面においてほぼ均一となる。
【００４４】
円板部３５Ａの上部で、円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの水平方向外側にフォーカスリング３０とは別体のカバー部品３６が配設されている。カバー部品３６の内周半径は、円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの外周半径に長さが等しく、カバー部品３６の外周半径はフォーカスリング３０の外周半径に略等しく、カバー部品３６の厚さは、円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの厚さの合計の等しい。円板部３５Ａの水平方向外側は隙間３７が存在し、隙間３７の厚さは円板部３５Ａの厚さに等しい。隙間３７はカバー部品３６の下で、カバー部品３６とフォーカスリング３０とに上下に挟まれて存在する。なお、エッジリング３５とカバー部品３６とを同じ材料とし一体に製作してもよい。
【００４５】
このようなプラズマ処理装置を用いて基板Ｗの表面に例えばエッチング処理を施すには、排気口１８から排気して処理室２内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導入管５から処理室２内に反応ガスを供給する。
【００４６】
次いで、マイクロ波発振器２０からマイクロ波を発振させ、それを導波管２１を経てアンテナ１１に導入し、アンテナ１１内に定在波を形成させる。この定在波によって、アンテナ１１のスリット１５、１５、・・から放射された電界は、マイクロ波導入板４を透過して処理室２内へ導入され、処理室２内に均一なプラズマが生成され、このプラズマによって基板Ｗの表面を均一にエッチングする。
【００４７】
フォーカスリング３０は、高周波電源７によって電極３３に印可される高周波電力の高周波電界が電極３３の側壁方向に漏洩するのを防止し、有効に基板Ｗ方向に作用させるためのものであり、厚み（幅）のあるアルミナ（Ａｌ2０3）等の絶縁体で形成する必要がある。これに対し、エッジリング３５は基板Ｗの水平方向外側に基板と同等またはそれ以上の導電性を有する部材を配することによって、エッジリング３５の外周部（円板部３５Ｂと円板部３５Ｃの外周部）に電界の集中を生じさせ、基板Ｗの外周部で電界が集中するのを防ぐためのものである。これにより、基板Ｗ全面でプラズマの照射を均一にして、基板Ｗを均一にプラズマ処理することができる。また、エッジリング３５を配することにより、基板Ｗの外周部に集中した電界が電極３３に回り込んで破壊を起こすことがなくなるため、電極３３の寿命を延ばすことができる。
【００４８】
例えば、エッジリング３５はシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）等の半導体で形成する。エッジリング３５は、基板Ｗの外周部に電界が集中するのを防いでいるので、エッジリング３５は基板Ｗの外周部のごく近くに位置する電極３３のエッジ部（電極３３は絶縁膜で覆われているので、電極３３のエッジ部を覆うエッジ部近傍の絶縁膜３４）をも保護していることになる。
【００４９】
カバー部品３６は隙間３７を介してフォーカスリング３０の上方に配設されているので、アルミナ（Ａｌ2０3）で形成されているフォーカスリング３０の上面がプラズマによってスパッタされるのを防ぎ、基板Ｗの上面にアルミナ（Ａｌ2０3）による金属汚染（アルミ汚染）が生じるのを防いでいる。カバー部品３６はなるべく薄く（好ましくは、１ｍｍ〜５ｍｍ）形成する。
【００５０】
また、カバー部品３６とフォーカスリング３０との間に隙間３７を存在させて、カバー部品３６に与えられた熱がフォーカスリング３０に伝わって逃げるのを可能な限り防ぐようにする。
【００５１】
これによりカバー部品３６の熱容量が小さくなり、基板Ｗのプラズマ処理中にプラズマの照射によりカバー部品３６自体が暖められやすくなる。カバー部品３６の温度が高い方が、カバー部品３６自体に反応生成物が付着しにくい。
【００５２】
カバー部品３６に反応生成物の付着が進むと、堆積した反応生成物が剥がれてパーティクルとなり基板上に異物として付着し、製品基板が不良品となってしまうので、反応生成物のカバー部品３６への付着を防ぐ必要がある。
【００５３】
カバー部品３６は、基板Ｗに対して汚染を生じさせない材質であるシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）等で形成する。カバー部品３６とエッジリング３５を別体で構成したので、各々の製作がしやすくなる。
【００５４】
シリコン（Ｓｉ）製のエッジリング、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）製のカバー部品、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製のフォーカスリングを備えたプラズマ処理装置（ケースＡ）と、エッジリング及びカバー部品を備えずアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）製のフォーカスリングを備えたプラズマ処理装置（ケースＢ）とで基板の処理を行い比較実験を行った。
【００５５】
比較実験の条件は以下の通りである。
実験基板：シリコン（Ｓｉ）製ウエハ（ベアウエハ）
処理室圧力：２０ｍＴｏｒｒ
マイクロ波（２．４５ＧＨｚ）電力：１．６ｋＷ
ＲＦ（４００ｋＨｚ）電力：１．４ｋＷ
処理ガス：Ａｒガス（流量３２０ｓｃｃｍ）
処理時間：１２０秒
【００５６】
上記処理を行った後、原子吸収法によりウエハ状のアルミ汚染の分析を行った結果処理後のウエハ表面上のアルミナは
ケースＡ：アルミ ５×１０12ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
ケースＢ：アルミ ５×１０13ａｔｏｍｓ／ｃｍ2
であった。したがって、ケースＡの方がアルミ汚染が低減されていることがわかる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、基板の外側に基板と同程度またはそれ以上の導電性を持つエッジリングを設け、エッジリングの外側であってフォーカスリングの上方に空隙を介してカバー部品を設けたので、基板の外周部に電界の集中が起こるのを防ぎ、基板の処理の均一化を実現し、フォーカスリングの表面のスパッタによる基板の金属汚染を低減することができる。
【００５８】
また、カバー部品自体への反応生成物の付着を抑えることができるので、その付着した反応生成物が剥がれることによって発生するパーティクルを低減することができる。さらに環状の管状部材とスリットが開設されたスリット板とを有するアンテナを備えれば、装置の処理容器以外の部分を小型化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るプラズマ処置装置の模式的正面断面図である。
【図２】図１に示したプラズマ処理装置の模式的正面図である。
【図３】図１に示したプラズマ処理装置のカバー部材のスリットの説明図である。
【図４】図１に示したプラズマ処理装置の基板保持台の模式図である。
【図５】従来例のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的正面断面図である。
【図６】従来例のマイクロ波プラズマ処理装置の模式的平面図である。
【符号の説明】
１ 処理容器
１Ａ 側壁
１Ｂ 底面壁
１Ｃ 内壁
２ 処理室
３ 基板保持台
４ マイクロ波導入板
５ ガス導入管
６ ガスノズル
７ 高周波電源
８ 直流電源
１０ カバー部材
１１ アンテナ
１２ 環状導波管型アンテナ部
１３ 導入部
１３Ａ 導入口
１４ 誘電体
１５ スリット
１８ 排気口
２０ マイクロ波発信器
２１ 導波管
３０ フォーカスリング
３１ 絶縁リング
３２ 基台
３３ 電極
３３Ａ 大円板部
３３Ｂ 中円板部
３３Ｃ 小円板部
３３Ｄ 上面
３４ 絶縁膜
３４Ａ 上面
３５ エッジリング
３５Ａ〜Ｃ 円板部
３６ カバー部品
３７ 隙間
３８ 冷却水路
Ｃ 円
Ｌ 延長線
Ｐ1 交点
Ｗ 基板
Claims (6)
- 高周波電力が印加され、被処理物である基板を載置する電極と；
前記電極の周囲に、前記電極を包囲して配置される絶縁体のフォーカスリングと；
前記電極に載置される基板の外側であって、前記フォーカスリングの上面の内縁部上に配置され、前記基板と同程度または前記基板以上の導電性を有する材料で形成されるエッジリングと；
前記エッジリングの外側に配置され、かつ前記フォーカスリングの上方に空隙を介して配置されるカバー部品とを備え；
前記カバー部品は、前記プラズマが前記フォーカスリングに照射されないように構成され、前記基板に対して汚染を発生させない材料で形成されていることを特徴とする基板保持台。 - 前記電極の上面と側面を覆う絶縁膜を備え；
前記基板は、前記上面を覆う絶縁膜の上に載置されることを特徴とする；
請求項１に記載の基板保持台。 - 前記エッジリングは、三枚のリング状の薄板を中心軸を合わせて重ねた形状であり、前記基板が一番上の前記薄板の内側であって、上から二番目の前記薄板の上側に載置されるように、前記一番上の薄板の内周半径は、前記上から二番目の薄板の内周半径より長く形成されたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板保持台。
- 前記エッジリングがシリコン（Ｓｉ）またはシリコンカーバイド（ＳｉＣ）から形成され、かつ前記カバー部品がシリコン（Ｓｉ）、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯ２）から形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板保持台。
- 請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板保持台と；
前記基板保持台が配設され、反応ガスを供給するためのガス供給口を有する処理室と； 前記処理室にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入手段とを備えたことを特徴とする；
プラズマ処理装置。 - 前記マイクロ波導入手段は；
前記処理室を封止し、かつ前記マイクロ波を透過させるマイクロ波導入板と；
前記マイクロ波導入板の前記処理室とは反対の面側に取り付けられ、前記マイクロ波を導入する導入口が周側面に開設された、前記マイクロ波を伝播させる環状の管状部材と； 前記管状部材と前記マイクロ波導入板との間に、前記管状部材と前記マイクロ波導入板に対向して配置され、前記マイクロ波が通過する所定のスリットが開設されたスリット板とを備えたことを特徴とする；
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34191698A JP4119551B2 (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 基板保持台、及びプラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34191698A JP4119551B2 (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 基板保持台、及びプラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000173988A JP2000173988A (ja) | 2000-06-23 |
| JP4119551B2 true JP4119551B2 (ja) | 2008-07-16 |
Family
ID=18349750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34191698A Expired - Fee Related JP4119551B2 (ja) | 1998-12-01 | 1998-12-01 | 基板保持台、及びプラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4119551B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07310424A (ja) * | 1994-05-19 | 1995-11-28 | Nippon Hifuku Kogyo Kk | 座敷用の畳 |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6475336B1 (en) * | 2000-10-06 | 2002-11-05 | Lam Research Corporation | Electrostatically clamped edge ring for plasma processing |
| JP2005520337A (ja) * | 2002-03-12 | 2005-07-07 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理のための改良された基板ホルダ |
| CN100418187C (zh) * | 2003-02-07 | 2008-09-10 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置、环形部件和等离子体处理方法 |
| KR100606571B1 (ko) | 2004-10-06 | 2006-07-28 | 주식회사 에이디피엔지니어링 | 플라즈마 처리장치 |
| JP4783094B2 (ja) * | 2005-09-02 | 2011-09-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理用環状部品、プラズマ処理装置、及び外側環状部材 |
| US8038837B2 (en) | 2005-09-02 | 2011-10-18 | Tokyo Electron Limited | Ring-shaped component for use in a plasma processing, plasma processing apparatus and outer ring-shaped member |
| CN103346116B (zh) * | 2008-10-07 | 2016-01-13 | 应用材料公司 | 用于从蚀刻基板有效地移除卤素残余物的设备 |
| CN105118767B (zh) * | 2015-07-27 | 2017-04-12 | 郑州大学 | 等离子体刻蚀设备 |
| JP6888007B2 (ja) * | 2016-01-26 | 2021-06-16 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | ウェハエッジリングの持ち上げに関する解決 |
| US20230073011A1 (en) * | 2021-09-03 | 2023-03-09 | Applied Materials, Inc. | Shutter disk for physical vapor deposition (pvd) chamber |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3205878B2 (ja) * | 1991-10-22 | 2001-09-04 | アネルバ株式会社 | ドライエッチング装置 |
| JP2951797B2 (ja) * | 1992-04-10 | 1999-09-20 | 三菱電機株式会社 | プラズマ発生装置 |
| JP3162955B2 (ja) * | 1995-06-13 | 2001-05-08 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| JP2956640B2 (ja) * | 1997-02-14 | 1999-10-04 | 日本電気株式会社 | プラズマ処理装置 |
-
1998
- 1998-12-01 JP JP34191698A patent/JP4119551B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07310424A (ja) * | 1994-05-19 | 1995-11-28 | Nippon Hifuku Kogyo Kk | 座敷用の畳 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000173988A (ja) | 2000-06-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5951887A (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
| US5683537A (en) | Plasma processing apparatus | |
| TWI333229B (ja) | ||
| KR100857747B1 (ko) | 바람직한 ｒｆ 복귀 경로를 사용한 플라즈마 컨파인먼트 | |
| KR101183047B1 (ko) | 플라즈마 처리 장치 | |
| JP4119551B2 (ja) | 基板保持台、及びプラズマ処理装置 | |
| JP2005072175A (ja) | パーティクル除去装置及びパーティクル除去方法及びプラズマ処理装置 | |
| WO1999066769A1 (fr) | Processeur plasmique | |
| JPH04279044A (ja) | 試料保持装置 | |
| JP2007324154A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| KR100279656B1 (ko) | 플라즈마 처리장치 및 플라즈마 처리방법 | |
| JP2722070B2 (ja) | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 | |
| JP4136137B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2001057361A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP4437350B2 (ja) | 反応容器及びそれを備えるプラズマ処理装置 | |
| JP2000348897A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP4004154B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH1116996A (ja) | 静電チャック装置及び載置台 | |
| JP4076645B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置及びその処理方法 | |
| JP2000173797A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP2000164392A (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 | |
| JP2001110781A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP2000164573A (ja) | プラズマ処理方法 | |
| JP2000340548A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JP4107738B2 (ja) | マイクロ波プラズマ処理装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20051130 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20071112 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071120 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20080118 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20080422 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20080425 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110502 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140502 Year of fee payment: 6 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |