JP4610039B2 - 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】
本発明はプラズマ処理装置に係り、特にプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等のプラズマを利用したプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においてはエッチングプロセスやＣＶＤプロセスにプラズマを用いたドライプロセスが多用されている。
真空チャンバ内にエッチャントガスを導入し、プラズマガスを形成し、発生したイオンで半導体ウエハをエッチングする反応性イオンエッチングが広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプラズマ処理装置の真空チャンバの内壁面は通常プラズマ保護部材で被覆されて保護されている。このようなプラズマ保護部材として従来はアルミナが使用されていた。しかし真空チャンバ内にプラズマが発生すると、イオン等の発生種の一部が真空チャンバの内壁面に衝突し、アルミナ中からアルミニウムを分離してチャンバ内に放出してしまうという問題があった。
すなわちプラズマ中にアルミニウムが混入するとウエハにこれが汚染物質として導入されてしまうという問題があった。
【０００４】
またアルミナはアルミニウムを放出するだけでなく、酸素ガスも放出するため、このプラズマ中に混入された酸素ガスがウエハのエッチングに際してのフォトレジストや加工形状に悪影響を及ぼすという問題もあった。
そこでこのような問題を解決するためにプラズマ保護部材としてアルミナに替えて焼結シリコンカーバイドの上にシリコンカーバイド被膜を堆積した二層構造のシリコンカーバイド製保護部材を使用することが提案されている。
【０００５】
プラズマ保護部材にシリコンカーバイドを用いた一例は特開平１０−１３９５４７号公報に開示されている。
しかし、このような二層構造を持ったシリコンカーバイドをプラズマ保護部材として真空チャンバの内壁面に使用した場合でも種々の問題が残っている。
一つの問題は、プラズマを生成するための高周波誘導電流によってシリコンカーバイド内に渦電流が発生し、この渦電流により電磁界が遮断され、チャンバ内のプラズマの密度分布に不具合を生じたり、内壁面が発熱するなどの問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、チャンバ内壁面からの汚染物質をチャンバ内に放出させることなく、しかもチャンバ内のプラズマの状態を安定に保つことのできるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、内壁面をプラズマ保護部材で被覆したプラズマ反応チャンバを備えたプラズマ処理装置において、前記保護部材を、ボロンを添加して抵抗率を高めた焼結シリコンカーバイドと、前記焼結シリコンカーバイド上に堆積した高純度で低抵抗率のシリコンカーバイド被膜とから構成し、前記シリコンカーバイド被膜に、線条溝を形成し、この線条溝により前記シリコンカーバイド被膜を区画したことを特徴とする。
【０００７】
また、前記プラズマ処理装置において、前記線条溝の幅は前記プラズマ反応チャンバ内で発生し得るプラズマのイオンシース厚の２倍より小さくすることが望ましい。さらに、前記シリコンカーバイド被膜の厚さを０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲とすることが望ましい。また、前記焼結シリコンカーバイドはボロンの添加により抵抗率が１０2 〜 3Ω・ｃｍから１０7 〜 9Ω・ｃｍまで上昇するよう添加量を調整したものであることが望ましい。なお、前記保護部材はIＣＰウィンドウに使用することが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明が適用されるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
プラズマ処理装置１００は側壁３０と上面壁を形成するＴＣＰウィンドウ２０とによって内部に真空チャンバを形成し、ウィンドウ２０の上方に設けた高周波コイル１０に高周波電力を供給することによりチャンバ７０内にプラズマを発生させるように構成されている。側壁３０は、通常、導電材料で形成され接地されている。
【０００９】
IＣＰウィンドウ２０は高周波電力をチャンバ７０内に誘導するため、通常誘電体材料で形成されている。チャンバ７０の底面にはペデスタル５０が設置され、その上面に被処理部材、例えば、半導体ウエハ６０を載置する。側壁３０およびＴＣＰウィンドウ２０の内壁面はプラズマ保護部材４０で覆われている。このプラズマ保護部材４０は焼結シリコンカーバイドの表面にシリコンカーバイド被膜を堆積して構成される。
【００１０】
通常、焼結シリコンカーバイド自身はｎタイプの半導体材料で、１０2 〜 3Ω・ｃｍ程度の抵抗率を有している。この程度の抵抗率であると保護部材中に誘導電流が流れて内壁面に電位分布の差が発生するため抵抗率を上昇させる必要がある。このためｐタイプの不純物であるボロンをドーピングして抵抗率を上昇させる。
通常、ボロンのドーピングはＢＮ粉末を１〜２％添加することにより実現される。
このようなボロンの添加により焼結シリコンカーバイドの抵抗率は１０2 〜 3Ω・ｃｍから１０7 〜 9Ω・ｃｍまで上昇する。
【００１１】
しかしここで添加されたボロンはこのままの状態では、プラズマ処理中に内壁面から汚染物質としてチャンバ７０内に放出される可能性がある。そこでこの焼結シリコンカーバイド内に添加されたボロンの放出を防ぐためにその表面に高純度のシリコンカーバイド被膜を堆積して被着する。
通常ＣＶＤ法でこのようなシリコンカーバイド被膜を堆積させると、極めて高純度の被膜が形成されることが知られている。
【００１２】
このような高純度のシリコンカーバイド被膜を焼結シリコンカーバイドの表面に堆積すれば、焼結シリコンカーバイド中に含有されたボロンがプラズマ処理中に放出されることはなくなる。しかしこのようにして形成されたシリコンカーバイド被膜は、その抵抗率が必ずしも高くない。
そこでこのままの状態でプラズマ保護部材として用いると、シリコンカーバイド被膜内を高周波誘導電流による渦電流が発生し、これにより前述したような問題を引き起こす。
【００１３】
図１は本発明で用いられるプラズマ保護部材の構造を示した断面図である。
ボロンの添加により抵抗率を１０2 〜 3Ω・ｃｍから１０7 〜 9Ω・ｃｍまで上昇させた焼結シリコンカーバイド４２の表面に、ＣＶＤ法で形成した低抵抗率のシリコンカーバイド被膜４４が堆積された構造となっている。このような複合体構造の保護部材４０が側壁３０およびＴＣＰウィンドウ２０の内壁面にコーティングされている。
【００１４】
本発明では低抵抗率のシリコンカーバイド被膜４４上に渦電流の発生を阻止するために線条溝４６を形成し、この線条溝４６によりシリコンカーバイド被膜４４を区画する。
このような構成にすると、線条溝４６によりシリコンカーバイド被膜４４が複数の区画に区分されるため、壁面全面に渡って渦電流が流れることが防止される。したがって、保護部材４０の表面で渦電流によるエネルギーロスが発生することはなく、チャンバ内のプラズマの密度分布が変化することはない。
【００１５】
ここで、シリコンカーバイド被膜４４の厚さは種々の実験の結果０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲に堆積すれば十分であることが判明した。また、線条溝４６の幅はこの保護部材４０に接して形成され得るプラズマのイオンシース厚の２倍よりも小さくなるように定める。
このように線条溝４６の幅を定めると、プラズマは溝４６の内部に入り込んで来ないため、溝４６の底部から露出している焼結シリコンカーバイド４２の表面をプラズマが攻撃して、ここからボロン等の不純物をチャンバ内に放出させることを防止できる。
なお本発明による線条溝を有する複合体のシリコンカーバイドからなる保護部材４０は、側壁３０の内壁面のみならずIＣＰ(Inductive Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)ウィンドウ２０の内壁面にも用いられる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明ではプラズマ処理装置の内壁面を保護するプラズマ保護部材を、ボロンを添加して抵抗率を高めた焼結シリコンカーバイドと、この表面に堆積された高純度で低抵抗率のシリコンカーバイド被膜とから構成し、このシリコンカーバイド被膜に線条溝を形成してシリコンカーバイド被膜を区画して内壁面全体に渡って渦電流が流れることを防止するようにしたため、電磁界が遮断され、チャンバ内のプラズマの密度分布に不具合を生じたり、チャンバ内壁面が発熱するなどの問題点を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置で用いられるプラズマ保護部材の構造を示す断面図。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の断面構造を示す図。
【符号の説明】
２０ IＣＰウィンドウ
４０ プラズマ保護部材
４２ 焼結シリコンカーバイド
４４ シリコンカーバイド被膜
４６ 線条溝
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置に係り、特にプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等のプラズマを利用したプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製造においてはエッチングプロセスやＣＶＤプロセスにプラズマを用いたドライプロセスが多用されている。
真空チャンバ内にエッチャントガスを導入し、プラズマガスを形成し、発生したイオンで半導体ウエハをエッチングする反応性イオンエッチングが広く知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
このようなプラズマ処理装置の真空チャンバの内壁面は通常プラズマ保護部材で被覆されて保護されている。このようなプラズマ保護部材として従来はアルミナが使用されていた。しかし真空チャンバ内にプラズマが発生すると、イオン等の発生種の一部が真空チャンバの内壁面に衝突し、アルミナ中からアルミニウムを分離してチャンバ内に放出してしまうという問題があった。
すなわちプラズマ中にアルミニウムが混入するとウエハにこれが汚染物質として導入されてしまうという問題があった。
【０００４】
またアルミナはアルミニウムを放出するだけでなく、酸素ガスも放出するため、このプラズマ中に混入された酸素ガスがウエハのエッチングに際してのフォトレジストや加工形状に悪影響を及ぼすという問題もあった。
そこでこのような問題を解決するためにプラズマ保護部材としてアルミナに替えて焼結シリコンカーバイドの上にシリコンカーバイド被膜を堆積した二層構造のシリコンカーバイド製保護部材を使用することが提案されている。
【０００５】
プラズマ保護部材にシリコンカーバイドを用いた一例は特開平１０−１３９５４７号公報に開示されている。
しかし、このような二層構造を持ったシリコンカーバイドをプラズマ保護部材として真空チャンバの内壁面に使用した場合でも種々の問題が残っている。
一つの問題は、プラズマを生成するための高周波誘導電流によってシリコンカーバイド内に渦電流が発生し、この渦電流により電磁界が遮断され、チャンバ内のプラズマの密度分布に不具合を生じたり、内壁面が発熱するなどの問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、チャンバ内壁面からの汚染物質をチャンバ内に放出させることなく、しかもチャンバ内のプラズマの状態を安定に保つことのできるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００６】
【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、内壁面をプラズマ保護部材で被覆したプラズマ反応チャンバを備えたプラズマ処理装置において、前記保護部材を、ボロンを添加して抵抗率を高めた焼結シリコンカーバイドと、前記焼結シリコンカーバイド上に堆積した高純度で低抵抗率のシリコンカーバイド被膜とから構成し、前記シリコンカーバイド被膜に、線条溝を形成し、この線条溝により前記シリコンカーバイド被膜を区画したことを特徴とする。
【０００７】
また、前記プラズマ処理装置において、前記線条溝の幅は前記プラズマ反応チャンバ内で発生し得るプラズマのイオンシース厚の２倍より小さくすることが望ましい。さらに、前記シリコンカーバイド被膜の厚さを０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲とすることが望ましい。また、前記焼結シリコンカーバイドはボロンの添加により抵抗率が１０2 〜 3Ω・ｃｍから１０7 〜 9Ω・ｃｍまで上昇するよう添加量を調整したものであることが望ましい。なお、前記保護部材はIＣＰウィンドウに使用することが出来る。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図２は本発明が適用されるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
プラズマ処理装置１００は側壁３０と上面壁を形成するＴＣＰウィンドウ２０とによって内部に真空チャンバを形成し、ウィンドウ２０の上方に設けた高周波コイル１０に高周波電力を供給することによりチャンバ７０内にプラズマを発生させるように構成されている。側壁３０は、通常、導電材料で形成され接地されている。
【０００９】
IＣＰウィンドウ２０は高周波電力をチャンバ７０内に誘導するため、通常誘電体材料で形成されている。チャンバ７０の底面にはペデスタル５０が設置され、その上面に被処理部材、例えば、半導体ウエハ６０を載置する。側壁３０およびＴＣＰウィンドウ２０の内壁面はプラズマ保護部材４０で覆われている。このプラズマ保護部材４０は焼結シリコンカーバイドの表面にシリコンカーバイド被膜を堆積して構成される。
【００１０】
通常、焼結シリコンカーバイド自身はｎタイプの半導体材料で、１０2 〜 3Ω・ｃｍ程度の抵抗率を有している。この程度の抵抗率であると保護部材中に誘導電流が流れて内壁面に電位分布の差が発生するため抵抗率を上昇させる必要がある。このためｐタイプの不純物であるボロンをドーピングして抵抗率を上昇させる。
通常、ボロンのドーピングはＢＮ粉末を１〜２％添加することにより実現される。
このようなボロンの添加により焼結シリコンカーバイドの抵抗率は１０2 〜 3Ω・ｃｍから１０7 〜 9Ω・ｃｍまで上昇する。
【００１１】
しかしここで添加されたボロンはこのままの状態では、プラズマ処理中に内壁面から汚染物質としてチャンバ７０内に放出される可能性がある。そこでこの焼結シリコンカーバイド内に添加されたボロンの放出を防ぐためにその表面に高純度のシリコンカーバイド被膜を堆積して被着する。
通常ＣＶＤ法でこのようなシリコンカーバイド被膜を堆積させると、極めて高純度の被膜が形成されることが知られている。
【００１２】
このような高純度のシリコンカーバイド被膜を焼結シリコンカーバイドの表面に堆積すれば、焼結シリコンカーバイド中に含有されたボロンがプラズマ処理中に放出されることはなくなる。しかしこのようにして形成されたシリコンカーバイド被膜は、その抵抗率が必ずしも高くない。
そこでこのままの状態でプラズマ保護部材として用いると、シリコンカーバイド被膜内を高周波誘導電流による渦電流が発生し、これにより前述したような問題を引き起こす。
【００１３】
図１は本発明で用いられるプラズマ保護部材の構造を示した断面図である。
ボロンの添加により抵抗率を１０2 〜 3Ω・ｃｍから１０7 〜 9Ω・ｃｍまで上昇させた焼結シリコンカーバイド４２の表面に、ＣＶＤ法で形成した低抵抗率のシリコンカーバイド被膜４４が堆積された構造となっている。このような複合体構造の保護部材４０が側壁３０およびＴＣＰウィンドウ２０の内壁面にコーティングされている。
【００１４】
本発明では低抵抗率のシリコンカーバイド被膜４４上に渦電流の発生を阻止するために線条溝４６を形成し、この線条溝４６によりシリコンカーバイド被膜４４を区画する。
このような構成にすると、線条溝４６によりシリコンカーバイド被膜４４が複数の区画に区分されるため、壁面全面に渡って渦電流が流れることが防止される。したがって、保護部材４０の表面で渦電流によるエネルギーロスが発生することはなく、チャンバ内のプラズマの密度分布が変化することはない。
【００１５】
ここで、シリコンカーバイド被膜４４の厚さは種々の実験の結果０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲に堆積すれば十分であることが判明した。また、線条溝４６の幅はこの保護部材４０に接して形成され得るプラズマのイオンシース厚の２倍よりも小さくなるように定める。
このように線条溝４６の幅を定めると、プラズマは溝４６の内部に入り込んで来ないため、溝４６の底部から露出している焼結シリコンカーバイド４２の表面をプラズマが攻撃して、ここからボロン等の不純物をチャンバ内に放出させることを防止できる。
なお本発明による線条溝を有する複合体のシリコンカーバイドからなる保護部材４０は、側壁３０の内壁面のみならずIＣＰ(Inductive Coupled Plasma:誘導結合プラズマ)ウィンドウ２０の内壁面にも用いられる。
【００１６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明ではプラズマ処理装置の内壁面を保護するプラズマ保護部材を、ボロンを添加して抵抗率を高めた焼結シリコンカーバイドと、この表面に堆積された高純度で低抵抗率のシリコンカーバイド被膜とから構成し、このシリコンカーバイド被膜に線条溝を形成してシリコンカーバイド被膜を区画して内壁面全体に渡って渦電流が流れることを防止するようにしたため、電磁界が遮断され、チャンバ内のプラズマの密度分布に不具合を生じたり、チャンバ内壁面が発熱するなどの問題点を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置で用いられるプラズマ保護部材の構造を示す断面図。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の断面構造を示す図。
【符号の説明】
２０ IＣＰウィンドウ
４０ プラズマ保護部材
４２ 焼結シリコンカーバイド
４４ シリコンカーバイド被膜
４６ 線条溝
Claims (5)
- 内壁面をプラズマ保護部材で被覆したプラズマ反応チャンバを備えたプラズマ処理装置において、
前記保護部材を、
抵抗率を高めるためにボロンを添加した焼結シリコンカーバイドと、
前記焼結シリコンカーバイド上に堆積したシリコンカーバイド被膜とから構成し、
前記シリコンカーバイド被膜に、線条溝を形成し、この線条溝により前記シリコンカーバイド被膜を区画し、
前記線条溝の幅は前記プラズマ反応チャンバ内で発生し得るプラズマのイオンシース厚の２倍より小さいことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記シリコンカーバイド被膜の厚さを０．５ｍｍ〜６ｍｍの範囲とすることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記焼結シリコンカーバイドはボロンの添加により１０2Ω・ｃｍであった抵抗率を１０9Ω・ｃｍまで上昇するよう添加量を調整したものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
前記保護部材がIＣＰウィンドウに使用されることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
少なくとも一つの前記線条溝は、前記シリコンカーバイド被膜を貫通し、前記焼結シリコンカーバイドに達するまで伸長することを特徴とするプラズマ処理装置。
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|---|---|---|---|
| JP2000099729A JP4610039B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | プラズマ処理装置 |
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Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000099729A JP4610039B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | プラズマ処理装置 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JP4610039B2 true JP4610039B2 (ja) | 2011-01-12 |
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ID=18614038
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000099729A Expired - Lifetime JP4610039B2 (ja) | 2000-03-31 | 2000-03-31 | プラズマ処理装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP4610039B2 (ja) |
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| US20090314743A1 (en) * | 2008-06-20 | 2009-12-24 | Hong Ma | Method of etching a dielectric layer |
| JP2010050188A (ja) * | 2008-08-20 | 2010-03-04 | Panasonic Corp | プラズマドーピング装置 |
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| US20140097752A1 (en) * | 2012-10-09 | 2014-04-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Inductively Coupled Plasma ION Source Chamber with Dopant Material Shield |
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2000
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