JPH05502336A - 導電性ダイヤモンド被覆表面を有するプラズマ反応チャンバ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 導電性ダイヤモンド被覆表面を有するプラズマ反応チャンバ［Ｍ梁上の利用分野 ］ 不発明は、一般にプラズマ反応チャンバを有する半導体デバイス製造装置に関し 、より具体的には、チャンバ表面のスパッタリングを防止し、かつその中の半導 体デバイス加工片に付随する汚染を止めるためのダイヤモンド被覆表面を有する 上記チャンバに関する。

［従来技術］ １９８７年４月１４日に発行された”Ａｎｏｄｉｚｅｄ　ＡｌｕｍｉｎｕｍＳｕ ｂｓｔｒａｔｅ　ｆｏｒ　Ｐｌａｓｍａ　Ｅｔｃｈ　Ｒｅａｃｔｏｒ”と題する ランドールＥ。

ジョンソン（Ｒａｎｄａｌｌ　Ｅ、　Ｊｏｈｎｓｏｎ）の米国特許第４６５７６ １７号明細書に記載されているように、半導体デバイスのエツチング装置で通常 使用される気体プラズマは、装置表面と反応してそれを腐食し、かつ一部の表面 粒子を解離させて半導体加工片を汚染させる恐れがある。一部の装置表面をかか る腐食から保護し、かつ製造中のデバイスの好ましくない汚染を防止しようとす る試みが行なわれてきた。上記特許は、プラズマにさらされるアルミニウム・ウ ェハ基板アセンブリを陽極酸化すると、こうした基板表面を損害の大きな腐食か ら保護できることを教示している。しかし、装置の陽極酸化による改良は、絶え ず進歩し続けている現代の半導体デバイスが、ますます密度が高くなり、寸法が 小さくなって、汚染による影響を受けやすくなってきている状況に照らせば、不 十分である。

プラズマ反応チャンバの壁面の必要条件の一つは、導電性をもち、プラズマ反応 工程でアースとして使用できることである。したがって、陽極酸化アルミニウム などそれ自体が絶縁性の素材は、導電性でなければならないこうした装置の保護 被覆には使用できない。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、プラズマとプラズマ反応チャンバの壁面との反応を大幅に減ら すことである。

他の目的は、反応性イオン・エツチング工程で使用される装置のチャンバ壁面の スパッタリングを防止することである。

他の目的は、プラズマと反応性イオン・エツチング装置のチャンバ壁面との反応 による、半導体加工片の汚染を防止することである。

他の目的は、プラズマにさらされる半導体デバイス製造装置の表面に導電性であ るが非反応性の被覆を施すことである。

［課題を解決するための手段］ 本発明によれば、半導体デバイスの反応性イオン・エツチングで使用される装置 のチャンバ壁面を導電性ダイヤモンド層で被覆することにより、チャンバ壁面の スパッタリングが防止される。ダイヤモンド層は、化学蒸着（ＣＶＤ）法、イオ ン衝撃法、イオン・ビーム・エピタキシャル法など既知の方法を用いて形成され る。予め決定した量のグラファイトをダイヤモンド中に導入したり、導電性ドー パントを使ったりして、ＣＶＤ付着工程パラメータを制御することにより、ダイ ヤモンド層に適当な導電性が付与される。こうして得られた導電性は、必要なダ イヤモンド以外の素材の量が微量であるため、ダイヤモンド層の所望の硬さ、不 活性さ、強度に大きな影響を及ぼさない。

口図面の簡単な説明コ 第１図は、本発明による導電性ダイヤモンドで被覆した表面を有するプラズマ反 応チャンバの簡略化した断面図である。

［実施例コ アルミニウムは、通常、反応性イオン・エツチング装置にプラズマ及び半導体デ バイス加工片を収容するためのチャンバの作成材料として使用されている。エツ チング・プラズマから飛び出した反応性イオンは、チャンバ壁面及び所期の加工 片に衝突し、アルミニウム原子を解放する。解放された原子はチャンバ壁面を腐 食し、さらに都合の悪いことに半導体デバイスを汚染する。このような腐食と汚 染を防止するため、本発明はチャンバのアルミニウム壁面上にダイヤモンド層を 形成しようとするものである。アルミニウム基板用のダイヤモンド付着法は、当 技術分野で知られており、例えば、１９８８年８月３ｏ日に発行された”Ｐｒｏ ｃｅｓｓ　ｏｆ　ＤｅｐｏｓｉｔｉｎｇＤｉａｍｏｎｄ−Ｌｉｋｅ　Ｔｈ１ｎ　 Ｆｉｌｍ　ｂｙ　Ｃａｔｈｏｄｅ　Ｓｐｕｔｔｅｒｉｎｇ”と題するヒラキ・ア キオ等の米国特許第４７６７５１７号明細書、及び１９７４年１０月８日に発行 された”Ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　Ｐｒｏｄｕｃｉｎｇａｎ　Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ 　Ｄｉａｍｏｎｄ　Ｆｉｌｍ”と題するＶ、Ｍ、ゴリャノフ（Ｇｏ　ｌ　ｙａｎ ｏｖ　）等の米国特許第３８４０４５１号明細書に記載されている。

ダイヤモンド層は、望ましい硬さ、強度をもち、プラズマからの反応性イオン衝 撃に反応しない。しかし、また、チャンバ壁面上の被覆としては望ましくない非 導電性となることがあり得る。チャンバ壁面は反応性イオン・エツチング工程で アースとして使われることを留意されたい。本発明によれば、上記の米国特許第 ４７６７５１７号及び第３８４０４５１号に記載されているように適当な不純物 をドープすることにより、ダイヤモンド被覆を導電性にする。あるいは、ダイヤ モンドの間に散在するグラファイトの量が決定できるようにＣＶＤ工程パラメー タを厳密に制御することによって、付着されたダイヤモンド層を導電性にするこ ともできる。

上記のどちらかの導電性決定技法を用いて、第１図の表面１及び２に沿って付着 されたダイヤモンド被覆に約１０１６ΩＣｍの抵抗率を付与することが好ましい 。このダイヤモンド被覆のその他の望ましい特性としては、（プラズマ３からチ ャンバ内壁４への良好な熱伝達が可能な）約２０Ｗ／ｃｍＫの熱伝導率と、約０ ．８×１０−６Ｍ／にの熱膨張率がある。

約５．５の誘電率と約１０７Ｖ／ｃｍの降伏電圧も好ましい。

［発明の効果コ 本発明によれば、プラズマとプラズマ反応チャンバの壁面との反応を大幅に減ら し、反応性イオン・エツチング工程で使用される装置のチャンバ壁面のスパッタ リングを防止し、プラズマと反応性イオン・エツチング装置のチャンバ壁面の反 応による、半導体加工片の汚染を防止し、プラズマにさらされる半導体デバイス 製造装置の表面に導電性であるが非反応性の被覆を施すことができる。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告 Ｅｐ−Ａ＋−：＃３４２＋５　ＥＰ−Ａ２−　’：６４：ｌ：１５　１日−１’ ＋４−９１）ＥＰ−Ａτ−：６４２１５　’、四−川用９１ｊＰ−Ａニー　＝１ す１７４１ノ　１；−訃４−９＋’、＋中−一や一一一一一階慟−−―陽−−拳 帰隆一一一―−一−−−−−−――−―――−噛一―−―−−−−−−−――− −−−――−一――\−一一−−轟

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. １．加工片と相互作用し、さらにチャンバとの相互作用の結果チャンバの壁面か ら解放された粒子によって上記加工片を汚染する可能性のあるプラズマを収容す るためのチャンバであって、上記プラズマを取り囲む上記チャンバの表面が導電 性ダイヤモンド層で覆われることを特徴とするチヤンバ。
2. ２．半導体デバイス加工片及び上記加工片と相互作用するプラズマを収容するた めのプラズマ反応チャンバであって、上記プラズマを取り囲む上記チャンバの表 面が導電性ダイヤモンド層で覆われることを特徴とするプラズマ反応チャンバ。
3. ３．上記ダイヤモンド層の抵抗率が約１０１６Ω−ｃｍである、請求項２に記載 のチャンバ。
4. ４．上記ダイヤモンド属の熱伝導率が約２０Ｗ／ｃｍＫである、請求項２に記載 のチャンバ。
5. ５．上記ダイヤモンド層の誘電率が約５．５である、請求項２に記載のチャンバ 。
6. ６．上記ダイヤモンド層の降伏電圧が約１０７Ｖ／ｃｍである、請求項２に記載 のチャンバ。