JPH07111259A

JPH07111259A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH07111259A
Application number: JP27751293A
Authority: JP
Inventors: Shiyousuke Endou; 昇佐遠藤; Kosuke Imafuku; 光祐今福
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Priority date: 1993-10-09
Filing date: 1993-10-09
Publication date: 1995-04-25

Abstract

(57)【要約】【目的】被処理体を電極に固定するクランプ等の固定
具への成膜を抑制してクリーニング回数を軽減できるプ
ラズマ処理装置を提供する。【構成】本プラズマ処理装置は、処理室２内に互いに
対向して配設された一対の第１、第２電極７、１３と、
この第１電極７に半導体ウエハ１を押圧、固定するクラ
ンプ１９とを備え、上記処理室２内にプロセスガスを導
入し、第１、第２電極７、１３間における真空放電によ
り塩素系ガスのプラズマを発生させ、このプラズマによ
り半導体ウエハ１をエッチングする装置で、上記クラン
プ１の内周縁部の表面を比誘電率が９.０以下の絶縁性
部材、例えばポリイミド系樹脂２４により形成したこと
を特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ処理装置は、処理用ガスの存在
する処理室内で真空放電させてプラズマを発生させ、こ
のプラズマを利用して半導体ウエハに所定の処理を施す
ように構成されている。このプラズマ処理装置は、従来
から半導体製造工程における、アッシング工程、ＣＶＤ
工程、あるいはエッチング工程などで広く用いられてい
る。そして、これらのプラズマ処理装置の処理室内で
は、プラズマ中の活性種が半導体ウエハ表面のシリコン
酸化膜あるいはポリシリコンなどの配線材料と反応して
半導体ウエハの表面から不要な物質を除去したり、プラ
ズマ中の活性種同士が反応して所定の生成物を生成し、
この生成物により所定の薄膜を形成したりするようにし
ている。ところが、このような反応生成物や副生成物は
処理室の内面や半導体ウエハを支持する電極などにも付
着、堆積してそれぞれの薄膜を形成する。そして、これ
らの堆積物はやがて各部位から剥離して処理室内でパー
ティクルとなって浮遊し、半導体ウエハのパーティクル
汚染源になる。

【０００３】そのため、従来から処理室内を定期的にク
リーニングして処理室内の堆積物あるいは外部から侵入
したパーティクルの堆積物などを除去するようにしてい
る。ところが、プラズマ処理装置をクリーニングするに
は、装置自体を解体することにより各部品をクリーニン
グしたり、あるいはＣＦ₃ガスをプラズマ化し、ＣＦ₃ガ
スのプラズマにより処理室内をクリーニングしたりして
いる。しかしながら、処理室内をクリーニングするには
装置自体の稼動を停止しなくてはならず、装置を停止す
ればそれだけ稼動率が低下するため、クリーニング回数
はできるだけ少なくする方が良い。そのため、従来から
プラズマ処理装置の処理室の壁面を加熱し、壁面に反応
生成物や副生成物が極力堆積しないようにする技術も報
告されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
プラズマ処理装置の場合には処理室の内壁を加熱するこ
とによりその壁面への反応生成物や副生成物の堆積を抑
制してパーティクルの発生を抑制しえたとしても、処理
室内のその他の部分、例えば電極に半導体ウエハを固定
するクランプはその比誘電率が大きくて帯電し易いた
め、クランプへの成膜を抑制することができず、半導体
ウエハを電極に固定する際にクランプが半導体ウエハに
接触し、その部分の薄膜が剥離し、これがパーティクル
汚染源になるという課題があった。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、被処理体を電極に固定するクランプ等の固
定具への成膜を抑制してクリーニング回数を軽減できる
プラズマ処理装置を提供することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１に記載
のプラズマ処理装置は、処理室内に互いに対向して配設
された一対の第１、第２電極と、これら両者のいずれか
一方の電極に被処理体を固定する固定具とを備え、上記
処理室内にプロセスガスを導入し、上記両電極間におけ
る真空放電により所定のガスのプラズマを発生させ、こ
のプラズマにより被処理体を処理するプラズマ処理装置
において、上記固定具の少なくとも被処理体側端縁部の
表面を比誘電率が９.０以下の絶縁性部材により形成さ
れたものである。

【０００７】また、本発明の請求項２に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１に記載の発明において、上記固定
具全体を比誘電率が９.０以下の絶縁性部材により形成
したものである。

【０００８】また、本発明の請求項３に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１または請求項２に記載の発明にお
いて、上記絶縁性部材がシリコン、シリコン酸化物、ア
ルミニウム窒化物、ポリイミド系樹脂の中から選択され
るいずれか一つからなるものである。

【０００９】また、本発明の請求項４に記載のプラズマ
処理装置は、請求項１または請求項３に記載の発明にお
いて、上記絶縁性部材を耐熱性接着剤により上記被処理
体側端縁部に接着したものである。

【００１０】

【作用】本発明の請求項１に記載の発明によれば、処理
室内の一対の第１、第２電極のいずれか一方の電極に被
処理体を固定具により固定した後、処理室内に所定のガ
スを導入し、両電極間において真空放電させて所定のガ
スのプラズマを発生させて被処理体をプラズマ処理して
も、固定具の少なくとも被処理体側端縁部の表面を比誘
電率が９.０以下の絶縁性部材により形成されているた
め、固定具の被処理体側端縁部の絶縁性部材の表面では
帯電し難く、この部分でのプラスマ処理時の反応生成物
や副生物の堆積を抑制することができる。

【００１１】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記固定具全体
を比誘電率が９.０以下の絶縁性部材により形成したた
め、固定具全体に対するプラスマ処理時の反応生成物や
副生物の堆積を抑制することができる。

【００１２】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
絶縁性部材としてシリコン、シリコン酸化物、アルミニ
ウム窒化物、ポリイミド系樹脂の中から一つを選択すれ
ば、その絶縁性部材により固定具の被処理体側端縁部の
表面を容易に形成するとができ、その部分でのプラスマ
処理時の反応生成物や副生物の堆積を抑制することがで
きる。

【００１３】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項３に記載の発明において、
上記絶縁性部材を耐熱性接着剤により固定具の少なくと
も被処理体側の表面に接着することにより、固定具に絶
縁性部材を簡単且つ安価に取り付けることができる。

【００１４】

【実施例】以下、図１、図２に示す実施例に基づいて本
発明を説明する。本実施例のプラズマ処理装置は、図１
に示すように、被処理体例えば半導体ウエハ１を処理す
る処理室２を備えている。この処理室２は、同図に示す
ように、例えば内面をアルマイト加工したアルミニウム
によって円筒状に形成されている。そして、この処理室
２の周面には半導体ウエハ１を搬入、搬出する開口部３
が形成され、更にこの開口部３にはゲートバルブ４が取
り付けられている。また、この処理室２の底面には排気
口５が形成され、この排気口５に排気管６を介して図示
しない真空ポンプが接続されている。従って、この処理
室２は開口部３をゲートバルブ４で閉止した状態で真空
ポンプを駆動することによって内部をプラズマ処理に必
要な所定の真空度、例えば１０^-2Torr以下に保持できる
ように構成されている。

【００１５】上記処理室２内の底面中央には半導体ウエ
ハ１を保持する載置台７が配設され、この載置台７は第
１電極７としての機能をも有している。従って、以下の
説明では必要に応じて載置台７は第１電極７ともいう。
そして、この第１電極７にはブロッキングコンデンサ８
を介して高周波電源９が接続されている。また、この第
１電極７の内部には冷却水、液化窒素などの冷媒が流通
する流路１０が形成され、この流路１０にには供給配管
１１及び排気配管１２が接続されている。そして、この
供給配管１１を介して冷媒を第１電極７内に供給し、冷
却後の冷媒を排気配管１２を介して第１電極７外へ排出
するように構成されている。また、この第１電極７の上
方には中空の円盤状に形成された第２電極１３が例えば
１５〜２０mmの間隔を隔てて対向配置され、この第２電
極１３はグランド電位にアースされている。そして、こ
の第２電極１３の上面中央にプラズマ処理用の所定のガ
スを供給するガス供給部１４が処理室２の上面を貫通し
て形成され、更に、このガス供給部１４にはプロセスガ
スを供給するガス供給源（図示せず）が接続されてい
る。また、この第２電極１３の下面には多数のガス供給
孔１５が全面に均等に分散形成され、下方の第１電極を
兼ねる載置台７上に載置された半導体ウエハ１の全面に
所定のプロセスガスをシャワー状に噴出するように構成
されている。従って、所定の真空度に保持された処理室
２内で第１電極７に例えば１３.５６ＭＨzの高周波電力
を印加することにより両電極７、１３間で真空放電させ
てプロセスガスをプラズマ化してイオン、ラジカル等の
活性種を発生させるように構成されている。

【００１６】更に、この第１電極７の周囲の段部１６に
は排気用リング部材１７が装着され、この排気用リング
部材１７の上方でプラズマ領域を形成し、プラズマ領域
でのプラズマ処理後のガスをその周方向に等間隔に形成
された複数の排気孔１８からその下方の排気口５及び排
気管６を介して外部へ排出するように構成されている。
そして、処理室２内には、載置台７上に半導体ウエハ１
を押圧、固定する固定具例えばリング状に形成されたア
ルミナセラミックス製のクランプ１９が昇降可能に配設
されている。このクランプ１９の外周縁部上面には例え
ば２本のアルミナセラミックス製の昇降棒２０、２０が
上方に向けて第２電極１３と干渉しないように接続され
ている。これらの昇降棒２０、２０は処理室２の上面を
貫通し、それぞれの上端が処理室２の上方で連結棒２１
によって連結されている。更に、この連結棒２１には例
えば処理室２の上面に配設された昇降機構２２に接続さ
れ、この昇降機構２２の駆動により連結棒２１、昇降棒
２０、２０を介してクランプ１９を第１電極７と第２電
極１３の間で昇降するように構成されている。

【００１７】上記クランプ１９は、図１、図２に示すよ
うに、本体２３がアルミナセラミックスにより形成さ
れ、この本体２３上面の内周縁部が比誘電率が９.０以
下の絶縁性部材２４により形成されている。この比誘電
率は１.０〜９.０の範囲がより好ましい。この絶縁性部
材２４の比誘電率が９.０を超えるとプラズマ処理中に
絶縁性部材２４の表面が帯電し易く、静電荷が大きくな
り、プラズマ中のイオン種が電気的に吸着されて薄膜を
形成し易くなって好ましくない。比誘電率が９.０以下
の絶縁性部材２４としては、例えばシリコン、シリコン
酸化物、アルミニウム窒化物などの無機系化合物、及び
ポリイミド系樹脂などの有機系化合物を挙げることがで
きる。そして、この絶縁性部材２４は、リング状に形成
され、接着剤によって本体２３に取り付けることが好ま
しい。この接着剤は２００℃以上の耐熱性樹脂からなる
接着剤が好ましい。接着剤の耐熱温度が２００℃未満で
は、プラズマ処理中にクランプ１９の温度が昇温し、そ
の温度により熱的に劣化し易く、好ましくない。このよ
うに絶縁性部材２４を耐熱性接着剤を介して本体２３に
取り付けることにより、クランプ１９の内周縁部での成
膜を抑制し、もって成膜の剥離によるパーティクルの発
生を抑制することができる。このような接着剤として
は、例えばエポキシ系接着剤、シリコン系接着剤などを
挙げることができる。

【００１８】次に、上記プラズマ処理装置によるポリシ
リコンのエッチング動作について説明する。まず、半導
体ウエハ１を処理室２内の載置台７上に載置した後、開
口部３をゲートバルブ４によって閉じて処理室２内を密
閉する。そして、昇降機構２２を駆動させ、これに連結
された連結棒２１、昇降棒２０、２０を介してクランプ
１９を第１電極７と第２電極１３の間で下降させ、クラ
ンプ１９の内周縁部で載置台７上の半導体ウエハ１の外
周縁部を押圧して半導体ウエハ１を載置台７上に固定す
る。次いで、真空ポンプを駆動して処理室２を真空引き
し、その内部を例えば１０^-2Torr以下の真空雰囲気にす
る。引き続き真空ポンプを駆動しながら第２電極１３の
ガス供給部１４からプロセスガスとして例えば塩素系の
エッチングガスを供給すると、第２電極１３内の塩素系
ガスがガス供給孔１５を介して下面全体から下方へシャ
ワー状に均等に噴出する。この間、処理室２内を真空ポ
ンプにより真空引きして処理室２内を常に所定の真空度
に保持している。この動作と並行して高周波電源９から
１３.５６ＭＨzの高周波電力を第１電極７に印加する
と、第１電極７と第２電極１３間で塩素系ガスを媒体と
して真空放電し、塩素系ガスのプラズマを生成する。こ
の時、両電極７、１３間に形成される電界の作用により
電子が第１電極７側へ流入してブロッキングコンデンサ
８が蓄電され、第１電極７を負に自己バイアスする。こ
の負に帯電した半導体ウエハ１に対してプラズマ中のプ
ラスイオンが衝突し、このイオンが半導体ウエハ１の例
えばポリシリコン薄膜と反応し、反応性イオンエッチン
グを行なう。この時、供給配管１１から第１電極７内の
流路１０に冷媒を供給し、排気配管１２から冷却後の冷
媒を排出して第２電極７を冷却している。そして、エッ
チングにより生成したガスはリング部材１７の排気孔１
８を経由し、更にその下方の排気口５及び排気管６を介
して外部へ排出される。

【００１９】このエッチングに際し、エッチングガスの
活性種同士の反応生成物、レジスト膜のエッチングによ
る反応生成物などが処理室２内で生成し、これらが処理
室２の内面あるいはクランプ１９などに堆積し、これら
の表面に成膜する。ところが、本実施例では、クランプ
１９の内周縁部の絶縁性部材２４の比誘電率が低いた
め、両電極７、１３間の電界による帯電が抑制され、そ
の表面でのイオン吸着を格段に抑制し、反応生成物を極
力処理室２外へ排出することができるため、クランプ１
９の内周縁部での成膜を抑制できる。そのため、半導体
ウエハ１に隣接するクランプ１９からのパーティクルの
発生を従来に比べて格段に抑制でき、それだけ処理室２
内のクリーニング回数を軽減し、プラズマ処理装置の稼
動効率を高めることができる。

【００２０】以上説明したように本実施例によれば、プ
ラズマ処理装置のクランプ１９内周縁部の表面を比誘電
率が９.０以下の絶縁性部材２４により形成したため、
クランプ１９の半導体ウエハ１に接触する内周縁部での
帯電を抑制することができ、もってエッチングによる反
応生成物がクランプ１９の内周縁部へのイオン吸着によ
る堆積、即ち反応生成物の成膜を抑制することができ、
延いては成膜の剥離に基づいたパーティクルの発生を抑
制して処理室２内のクリーニング回数を軽減することが
できる。また、本実施例では絶縁性部材２４を耐熱性接
着剤によりクランプ１９に取り付けたため、クランプ１
９の内周縁部に絶縁性部材２４を簡単に取り付けること
ができ、製作工数を低減することができると共に、クラ
ンプ１９がエッチング時に昇温しても絶縁性部材２４を
クランプ本体２３に安定した状態で保持することができ
る。

【００２１】尚、上記実施例ではプラズマ処理装置を用
いてエッチング処理を行なう場合について説明したが、
ＣＶＤ処理あるいは、アッシング処理を行なうプラズマ
処理装置についても本発明を適用することができる。ま
た、上記実施例ではクランプ１９の本体２３をアルミナ
セラミックスによって成形したものについて説明した
が、クランプ１９全体を絶縁性部材によって成形したも
のであっても良い。このようにクランプ１９全体を絶縁
性部材によって成形することにより、クランプ１９の全
表面に対する成膜を抑制することができ、クリーニング
回数を更に軽減することができる。

【００２２】

【発明の効果】本発明の請求項１に記載の発明によれ
ば、載置台に被処理体を固定する固定具の少なくとも被
処理体側表面を比誘電率が９.０以下の絶縁性部材によ
り構成したため、被処理体を電極に固定するクランプ等
の固定具への成膜を抑制してクリーニング回数を軽減で
きるプラズマ処理装置を提供することができる。

【００２３】また、本発明の請求項２に記載の発明によ
れば、請求項１に記載の発明において、上記固定具全体
を比誘電率が９.０以下の絶縁性部材により形成したた
め、更にクリーニング回数を軽減できるプラズマ処理装
置を提供することができる。

【００２４】また、本発明の請求項３に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２に記載の発明において、
上記絶縁性部材がシリコン、シリコン酸化物、アルミニ
ウム窒化物、ポリイミド系樹脂の中から選択されるいず
れか一つからなるため、低コストでものである。

【００２５】また、本発明の請求項４に記載の発明によ
れば、請求項１または請求項３に記載の発明において、
上記絶縁性部材を耐熱性接着剤により被処理体側表面に
接着したため、絶縁性部材を固定具へ低コストで取り付
けることができ、しかもプラズマ処理時に固定具の温度
が高くなっても絶縁性部材を固定具に安定的に保持でき
るプラズマ処理装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施例の処理室
の内部を示す断面図である。

【図２】図１に示すプラズマ処理装置のクランプで半導
体ウエハを載置台に固定した状態の要部を拡大して示す
断面図である。

【符号の説明】

１半導体ウエハ（被処理体）２処理室７第１電極１３第２電極１９クランプ（固定具）２４絶縁性部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｆ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室内に互いに対向して配設された一
対の第１、第２電極と、これら両者のいずれか一方の電
極に被処理体を固定する固定具とを備え、上記処理室内
にプロセスガスを導入し、上記両電極間における真空放
電により所定のガスのプラズマを発生させ、このプラズ
マにより被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、上記固定具の少なくとも被処理体側端縁部の表面を
比誘電率が９.０以下の絶縁性部材により形成したこと
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】上記固定具全体を比誘電率が９.０以下
の絶縁性部材により形成したことを特徴とする請求項１
に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】上記絶縁性部材がシリコン、シリコン酸
化物、アルミニウム窒化物、ポリイミド系樹脂の中から
選択されるいずれか一つからなることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】上記絶縁性部材を耐熱性接着剤により上
記被処理体側端縁部に接着したことを特徴とする請求項
１〜請求項３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装
置。