JPH0646627B2 - 処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板の高周波エッチ
ング等に利用される処理装置に関する。

（従来の技術） 一般に高周波電極は、処理装置の処理室内等に配置さ
れ、高周波電力により半導体ウエハ等の被処理基板のエ
ッチング処理を行なう高周波エッチング等に利用され
る。

第２図は、このような従来の高周波電極の一例として、
高周波エッチングを行なう半導体製造装置の処理室内に
配置される高周波電極を示すもので、この高周波電極
は、例えば円板状等に形成された電極板１と、例えば石
英ガラス等からなり、電極板１の表面を覆う絶縁体層２
とから構成されている。

そして、絶縁体層２の表面に半導体ウエハ３等の被処理
基板が配置され、電極板１と図示しない対向電極等との
間に高周波電力が印加されて、この高周波電力により処
理室内に流通されるスパッタガスを活性化して半導体ウ
エハ３表面をエッチングする。

なお、電極板１の表面に絶縁体層２が配置されているの
は、イオン化されたスパッタガスと、電子との移動度の
差により半導体ウエハ３表面に数百から数キロボルト程
度の自己バイアス電圧が発生し、もし絶縁体層２がない
とこの自己バイアス電圧により半導体ウエハ３上に形成
された半導体素子がその電位勾配により特性劣化を起こ
すためである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記説明の従来の高周波電極を備えた処
理装置では、電極板表面を覆う石英ガラス等の絶縁体層
のため、半導体ウエハ等の被処理基板の放熱が悪くな
り、この被処理基板の温度が上昇する。このため、半導
体ウエハ上に形成された半導体デバイスに悪影響を与え
る等被処理基板に悪影響を与える。これを防ぐべく冷却
のために基板裏面にガスを導入するとこのガス流路の絶
縁耐圧が一般的には数Torrと比較的高いガス圧のためガ
ラス等の絶縁体層の絶縁体耐圧より低くなり、このガス
流路を経由して処理基板と接地間で放電を生じ、ガラス
等絶縁体層が電気的に短絡されたと同じ状態になるため
前述したように基板上の半導体素子を劣化させることに
なるという問題がある。

本発明は、かかる従来の事情に対処してなされたもの
で、半導体ウエハ等の被処理基板の温度上昇を防止する
ことができ、被処理基板に温度上昇による悪影響を与え
ることのない処理装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （問題点を解決するための手段） すなわち本発明の処理装置は、気密に構成された処理室
と、この処理室に配置され、高周波電力が印加される電
極板と、この電極板の表面に配置され、当該電極板の表
面を覆う絶縁体層と、この絶縁体層の表面側に設けられ
た凹部と、前記絶縁体層を貫通して設けられ、前記凹部
にガスを供給する内部配管と、この内部配管に接続さ
れ、前記処理室の外部から前記ガスを供給する外部配管
とを具備し、前記内部配管と、前記外部配管とは、前記
電極板と非接触に構成されたことを特徴とする。

（作用） 本発明の処理装置では、ガスを供給する内部配管が、電
極板の表面を覆う絶縁体層を貫通して設けられており、
この内部配管と、外部配管とは、電極板と非接触となる
よう構成されている。したがって、被処理基板を冷却ガ
スによって効率良く冷却することができ、かつ、ガス流
路が放電パスとなって半導体ウエハと電極板との間で異
常放電が発生することがない。

（実施例） 以下本発明の処理装置を図面を参照して一実施例につい
て説明する。

第１図は、本発明の一実施例の高周波電極を示すもの
で、高周波エッチングを行なう半導体製造装置の処理室
内に配置されるものである。この高周波電極は、例えば
円板状等に形成された電極板１１と、例えば電極板１１
とほぼ同形の円板状の石英ガラス等からなり、電極板１
１の表面を覆う絶縁体層１２と、冷却ガス供給装置１３
に一端を接続され、絶縁体層１２表面に配置された半導
体ウエハ１４の裏面に冷却ガスを供給するガス流路１５
とから構成されている。

また、ガス流路１５は、冷却ガス供給装置１３から高周
波電極までの外部配管１５ａと、この外部配管１５ａか
ら高周波電極内を通り、絶縁体層１２表面に配置された
半導体ウエハ１４の裏面までの内部配管１５ｂとから構
成されている。

外部配管１５ａは、絶縁体層１２の周縁部において内部
配管１５ｂと接続されており、内部配管１５ｂは、絶縁
体層１２内を通り、絶縁体層１２のほぼ中央部から絶縁
体層１２の表面へ向けて形成されている。絶縁体層１２
表面には、この表面に配置されている半導体ウエハ１４
よりやや小径の凹部１２ａが形成されており、外部配管
１５ａおよび内部配管１５ｂを経て、絶縁体層１２のほ
ぼ中央部から絶縁体層１２の表面へ向けて流出した冷却
ガスは、凹部１２ａ内を半導体ウエハ１４の裏面に接触
しながら半導体ウエハ１４の外周方向へ向かい、この外
周部の絶縁体層１２と半導体ウエハ１４との間から処理
室内へ流出する。

なお、ガス流路１５は、絶縁体層１２より絶縁耐電圧が
高くなるように構成されている。これは、ガス流路１５
が放電パスとなって、前述のようにイオン化されたスパ
ッタガスと電子との移動度の差により半導体ウエハ１４
表面に生じた数百から数キロボルト程度の自己バイアス
電圧による異常放電が発生することを防止するためであ
る。

このように、ガス流路１５の絶縁耐電圧を高くするため
には、この実施例に示すように、内部配管１５ｂを電極
板１１に接触させない、あるいは外部配管１５ａにコイ
ル状等の曲折部を設ける等して、ガス流路１５の半導体
ウエハ１４側の端部から他の導体に接触する部位までの
ガス流路１５長さを長くする。ガス流路１５の径を細く
する。ガス流路１５内での冷却ガスのガス圧を高くする
等の方法があり、これらの方法を組合せて絶縁耐電圧を
高くしても、他の方法により絶縁耐電圧を高くしてもよ
い。

上記構成のこの実施例の高周波電極では、絶縁体層１２
の表面に半導体ウエハ１４等の被処理基板が配置され、
電極板１１と図示しない対向電極等との間に高周波電力
が印加されて、この高周波電力により処理室内に流通さ
れるスパッタガスを活性化して半導体ウエハ１４表面を
エッチングする。この時、冷却ガス供給装置１３からガ
ス流路１５により半導体ウエハ１４裏面に冷却ガスとし
て、処理室内に流通されるスパッタガスと同じガスが供
給される。したがつて半導体ウエハ１４をこのガスによ
って冷却することができ、半導体ウエハ１４の温度上昇
により、半導体ウエハ１４表面に形成された半導体デバ
イスに悪影響を与えることを防止することができる。

また、ガス流路１５の絶縁耐電圧を絶縁体層１２の絶縁
耐電圧より高くしてあるので、ガス流路１５が放電パス
となって、半導体ウエハ１４表面に生じた自己バイアス
電圧による異常放電が発生することを防止することがで
きる。

［発明の効果］ 以上のように、本発明の処理装置では、半導体ウエハ等
の被処理基板の温度上昇を防止し、かつ半導体ウエハ表
面を電位的にフローティングにすることができ、被処理
基板に温度上昇による悪影響を与えることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の高周波電極を示す縦断面
図、第２図は従来の高周波電極を示す縦断面図である。 １１……電極板、１２……絶縁体層、１４……半導体ウ
エハ、１５……ガス流路。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】気密に構成された処理室と、 この処理室に配置され、高周波電力が印加される電極板
   と、 この電極板の表面に配置され、当該電極板の表面を覆う
   絶縁体層と、 この絶縁体層の表面側に設けられた凹部と、 前記絶縁体層を貫通して設けられ、前記凹部にガスを供
   給する内部配管と、 この内部配管に接続され、前記処理室の外部から前記ガ
   スを供給する外部配管と を具備し、 前記内部配管と、前記外部配管とは、前記電極板と非接
   触に構成されたことを特徴とする処理装置。
2. 【請求項２】前記外部配管は、コイル状の曲折部を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の処理装
   置。