JPH07183285A - プラズマから静電チャックを保護する磁石を有するプラズマ反応装置 - Google Patents
プラズマから静電チャックを保護する磁石を有するプラズマ反応装置Info
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- JPH07183285A JPH07183285A JP26739494A JP26739494A JPH07183285A JP H07183285 A JPH07183285 A JP H07183285A JP 26739494 A JP26739494 A JP 26739494A JP 26739494 A JP26739494 A JP 26739494A JP H07183285 A JPH07183285 A JP H07183285A
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 プラズマ反応装置において、プラズマによる
ウエハ保持のための静電チャックおよびウエハ周縁部裏
側の損失という問題を解決すること。 【構成】 プラズマ反応装置において、ウエハの周縁近
くにある石英側壁内に磁石を設けることにより、プラズ
マによる静電チャックおよびウエハ周縁裏側への攻撃に
よる損失という問題を軽減することができた。
ウエハ保持のための静電チャックおよびウエハ周縁部裏
側の損失という問題を解決すること。 【構成】 プラズマ反応装置において、ウエハの周縁近
くにある石英側壁内に磁石を設けることにより、プラズ
マによる静電チャックおよびウエハ周縁裏側への攻撃に
よる損失という問題を軽減することができた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、反応炉の真空チャンバ
内でペデスタル上に半導体ウエハを保持するための静電
チャックを有するプラズマ反応装置、とくにプラズマに
よる静電チャックの腐蝕および侵蝕を避ける方法に関す
るものである。
内でペデスタル上に半導体ウエハを保持するための静電
チャックを有するプラズマ反応装置、とくにプラズマに
よる静電チャックの腐蝕および侵蝕を避ける方法に関す
るものである。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】静電
チャックは静電力を利用してプラズマ反応装置内でペデ
スタル上にウエハを保持するものである。これにより、
以下に述べるような、同じ目的に用いられる従来の金属
製のクランプリングの問題を解決できる。すなわち、当
該金属リングがウエハの周辺を覆い隠すという問題、粒
子汚染を伴う金属と半導体の接触による問題、そして金
属リングがプラズマによりエッチング損失を受けやすい
という問題である。
チャックは静電力を利用してプラズマ反応装置内でペデ
スタル上にウエハを保持するものである。これにより、
以下に述べるような、同じ目的に用いられる従来の金属
製のクランプリングの問題を解決できる。すなわち、当
該金属リングがウエハの周辺を覆い隠すという問題、粒
子汚染を伴う金属と半導体の接触による問題、そして金
属リングがプラズマによりエッチング損失を受けやすい
という問題である。
【０００３】しかし、静電チャックもまたプラズマによ
り、とくにプラズマエッチング工程においてエッチング
損失をうけやすい。この理由としては、静電チャック
は、典型的には、上下をポリイミドのような絶縁体フィ
ルムにより覆われた銅フィルムのような導体からなり、
この絶縁体フィルムがプラズマにより取り除かれ易いか
らである。ウエハをチャックに保持するために銅層は高
電圧に保持されている（例えば、６００ボルト直流）。
もしプラズマが銅導体から十分なポリイミド絶縁を取り
除き、導体がプラズマに短絡すると、チャックヘウエハ
を保持するのには不十分な静電力となる。
り、とくにプラズマエッチング工程においてエッチング
損失をうけやすい。この理由としては、静電チャック
は、典型的には、上下をポリイミドのような絶縁体フィ
ルムにより覆われた銅フィルムのような導体からなり、
この絶縁体フィルムがプラズマにより取り除かれ易いか
らである。ウエハをチャックに保持するために銅層は高
電圧に保持されている（例えば、６００ボルト直流）。
もしプラズマが銅導体から十分なポリイミド絶縁を取り
除き、導体がプラズマに短絡すると、チャックヘウエハ
を保持するのには不十分な静電力となる。
【０００４】もうひとつの問題は、典型的な静電チャッ
クでは、ウエハの周辺がチャックの端からはみでてい
て、このためウエハの端（ｅｄｇｅ）をこえて漏れ出る
いかなるプラズマも、上で議論したように、静電チャッ
クをエッチングするだけでなく、ウエハ周辺の裏側もま
たエッチングし望ましくない結果を与える。
クでは、ウエハの周辺がチャックの端からはみでてい
て、このためウエハの端（ｅｄｇｅ）をこえて漏れ出る
いかなるプラズマも、上で議論したように、静電チャッ
クをエッチングするだけでなく、ウエハ周辺の裏側もま
たエッチングし望ましくない結果を与える。
【０００５】上で述べた静電チャックの問題は、主に、
ウエハの端とチャンバの側壁の間にすくなくとも小さな
（１−３ｍｍ）円周状のギャップが存在しなければなら
ないという理由により起こる。一般に、ある型の反応装
置ではチャンバ側壁は石英製であり、この側壁は、プラ
ズマエッチングプロセスにおける弗素を捕捉するための
物質を供給するために、多数のウエハ加工の過程で徐々
に消費される。プラズマがウエハの背後の領域に広がる
ことができ、静電チャックとウエハ周辺の裏側を腐蝕的
に侵蝕（ａｔｔａｃｋ）することができるのは、石英側
壁とウエハ周辺の間の円周状のすきまを通してである。
ウエハの端とチャンバの側壁の間にすくなくとも小さな
（１−３ｍｍ）円周状のギャップが存在しなければなら
ないという理由により起こる。一般に、ある型の反応装
置ではチャンバ側壁は石英製であり、この側壁は、プラ
ズマエッチングプロセスにおける弗素を捕捉するための
物質を供給するために、多数のウエハ加工の過程で徐々
に消費される。プラズマがウエハの背後の領域に広がる
ことができ、静電チャックとウエハ周辺の裏側を腐蝕的
に侵蝕（ａｔｔａｃｋ）することができるのは、石英側
壁とウエハ周辺の間の円周状のすきまを通してである。
【０００６】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、磁石
をウエハの周辺端の近くに、望ましくはチャンバ壁の中
または上に設置することにより、プラズマが静電チャッ
クおよびウエハ周辺の裏がわを侵蝕するという問題を改
善するものである。この磁石の磁場は、すくなくともあ
る程度のプラズマをウエハと側壁の間の円周状のすきま
から離れるようにそらせるように方向づけられており、
それによりプラズマがウエハの端と壁の間のすきまを通
じて広がろうとする傾向を少なくとも減少させる。
をウエハの周辺端の近くに、望ましくはチャンバ壁の中
または上に設置することにより、プラズマが静電チャッ
クおよびウエハ周辺の裏がわを侵蝕するという問題を改
善するものである。この磁石の磁場は、すくなくともあ
る程度のプラズマをウエハと側壁の間の円周状のすきま
から離れるようにそらせるように方向づけられており、
それによりプラズマがウエハの端と壁の間のすきまを通
じて広がろうとする傾向を少なくとも減少させる。
【０００７】
【実施例】図１を参照して説明する。従来のプラズマ反
応装置は真空チャンバ１０を有し、その中にＣ2 Ｆ6 ガ
スのような前駆体エッチャント種をガス入口（図示せ
ず）より導入する。この前駆体エッチャント種は、ＲＦ
発生器２０に連結された誘導型結合コイルアンテナ１５
のようなＲＦアンテナのＲＦエネルギ−により、プラズ
マ状態に励起される。チャンバ１０の側（ｓｉｄｅｓ）
は円筒形の石英壁２５と境を接している。図２の部分断
面図で最も良く示されているように、その上がエッチン
グされる薄膜構造をもつ半導体ウエハ３０はペデスタル
（ｐｅｄｅｓｔａｌ）３５の上に従来型の静電チャック
４０により、しっかりと保持されている。チャック４０
は、図２に示されているように、ポリイミドのシ−ト４
２、４４からなり、銅フィルム導体４６を絶縁してい
る。冷却用溝４８は、ヘリウムガスのような冷却媒体が
ウエハの下側を温度調節のために循環させることを可能
にしている。銅導体４６はコネクタケ−ブル５０を経
て、高電圧源５５に繋がれている。
応装置は真空チャンバ１０を有し、その中にＣ2 Ｆ6 ガ
スのような前駆体エッチャント種をガス入口（図示せ
ず）より導入する。この前駆体エッチャント種は、ＲＦ
発生器２０に連結された誘導型結合コイルアンテナ１５
のようなＲＦアンテナのＲＦエネルギ−により、プラズ
マ状態に励起される。チャンバ１０の側（ｓｉｄｅｓ）
は円筒形の石英壁２５と境を接している。図２の部分断
面図で最も良く示されているように、その上がエッチン
グされる薄膜構造をもつ半導体ウエハ３０はペデスタル
（ｐｅｄｅｓｔａｌ）３５の上に従来型の静電チャック
４０により、しっかりと保持されている。チャック４０
は、図２に示されているように、ポリイミドのシ−ト４
２、４４からなり、銅フィルム導体４６を絶縁してい
る。冷却用溝４８は、ヘリウムガスのような冷却媒体が
ウエハの下側を温度調節のために循環させることを可能
にしている。銅導体４６はコネクタケ−ブル５０を経
て、高電圧源５５に繋がれている。
【０００８】石英の側壁２５は、ウエハ３０の上にプラ
ズマの多くが閉じ込められるウエハ３０の周辺３０ａの
近くに、肩部２５ａをもつ。しかしながら、ウエハ周辺
３０ａと石英側壁２５の間は、１−３ｍｍの程度のすき
ま（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）（円周状すきま６０の形状
で）が維持されていなければならない。このすきまは、
ウエハの端が石英側壁との接触による損傷をうける恐れ
なく、ウエハ３０を、ペデスタル３５上に効率的に出し
入れできるために必要である。
ズマの多くが閉じ込められるウエハ３０の周辺３０ａの
近くに、肩部２５ａをもつ。しかしながら、ウエハ周辺
３０ａと石英側壁２５の間は、１−３ｍｍの程度のすき
ま（ｃｌｅａｒａｎｃｅ）（円周状すきま６０の形状
で）が維持されていなければならない。このすきまは、
ウエハの端が石英側壁との接触による損傷をうける恐れ
なく、ウエハ３０を、ペデスタル３５上に効率的に出し
入れできるために必要である。
【０００９】問題は、すきま６０が、プラズマがウエハ
の下側へ侵入し、静電チャック４０のポリイミド絶縁体
層４２、４４の周辺をエッチングし、ウエハ３０の裏側
をエッチングするだけでなく、接続部５０回りのポリイ
ミド絶縁体もエッチングすることを可能にしていること
である。
の下側へ侵入し、静電チャック４０のポリイミド絶縁体
層４２、４４の周辺をエッチングし、ウエハ３０の裏側
をエッチングするだけでなく、接続部５０回りのポリイ
ミド絶縁体もエッチングすることを可能にしていること
である。
【００１０】プラズマが、ポリイミド絶縁体とウエハ裏
側をエッチングする速度をすくなくとも減少させるため
に、永久磁石が望ましいが、磁石７０を円周状すきま６
０の周辺および近傍に、石英側壁２５内に輪をなして配
置する。永久磁石７０は図３に最もよく示されているよ
うに磁場配向（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｏｒｉｅｎｔａｔｉ
ｏｎ）されており、プラズマからの動き回る荷電粒子
（例えば、イオン、ラヂカル、電子など）をすきま６０
から遠ざけてそらせるように、一つの極（例えばＮ極）
がすきま６０を横切るように向いている。熟練の作業者
は、永久磁石７０についてはどのようにも適した強さを
選ぶことができる一方、どのような最小限の強さは、す
きま６０を通るプラズマの流れを減少させるだろうし、
これにより、プラズマによるウエハ周辺の裏側をエッチ
ングする速度と同様に、プラズマが導体４６または接続
部５０の回りのポリイミド絶縁をエッチングする速度を
少なくとも減少させる。このようなエッチング速度の減
少は重要な有利な点であり、本発明の目的を満たすもの
である。
側をエッチングする速度をすくなくとも減少させるため
に、永久磁石が望ましいが、磁石７０を円周状すきま６
０の周辺および近傍に、石英側壁２５内に輪をなして配
置する。永久磁石７０は図３に最もよく示されているよ
うに磁場配向（ｍａｇｎｅｔｉｃ ｏｒｉｅｎｔａｔｉ
ｏｎ）されており、プラズマからの動き回る荷電粒子
（例えば、イオン、ラヂカル、電子など）をすきま６０
から遠ざけてそらせるように、一つの極（例えばＮ極）
がすきま６０を横切るように向いている。熟練の作業者
は、永久磁石７０についてはどのようにも適した強さを
選ぶことができる一方、どのような最小限の強さは、す
きま６０を通るプラズマの流れを減少させるだろうし、
これにより、プラズマによるウエハ周辺の裏側をエッチ
ングする速度と同様に、プラズマが導体４６または接続
部５０の回りのポリイミド絶縁をエッチングする速度を
少なくとも減少させる。このようなエッチング速度の減
少は重要な有利な点であり、本発明の目的を満たすもの
である。
【００１１】もちろん、すきま６０を通るプラズマの侵
入を完全に妨げる、永久磁石の位置とともに永久磁石７
０の磁場を選ぶことは望ましい。しかし、これは、本発
明の要件ではなく、むしろ将来の開発の対象である。す
きま６０を通るプラズマの拡散を完全に遮断するための
永久磁石の位置および強さについては、プラズマ反応装
置の設計、すきま近くのプラズマ濃度、すきま近くのシ
−ス電圧、および磁石７０とすきま６０との距離に依存
するであろう。
入を完全に妨げる、永久磁石の位置とともに永久磁石７
０の磁場を選ぶことは望ましい。しかし、これは、本発
明の要件ではなく、むしろ将来の開発の対象である。す
きま６０を通るプラズマの拡散を完全に遮断するための
永久磁石の位置および強さについては、プラズマ反応装
置の設計、すきま近くのプラズマ濃度、すきま近くのシ
−ス電圧、および磁石７０とすきま６０との距離に依存
するであろう。
【００１２】本発明を特定の例として、望ましい実施例
にもとずいて詳しく説明したが、もちろん本発明の本質
および範囲からはずれない変更および修正についても可
能である。
にもとずいて詳しく説明したが、もちろん本発明の本質
および範囲からはずれない変更および修正についても可
能である。
【００１３】
【発明の効果】上述したように本発明によれば、プラズ
マが静電チャックおよびウエハ周辺の裏がわを侵蝕する
という問題を改善できる。
マが静電チャックおよびウエハ周辺の裏がわを侵蝕する
という問題を改善できる。
【図１】図１は、ウエハを保持している静電チャックを
有するプラズマ反応装置の一部分の概略図であり、１実
施例にしたがって静電チャックを保護するためのリング
状永久磁石を取り付けたものを示している。
有するプラズマ反応装置の一部分の概略図であり、１実
施例にしたがって静電チャックを保護するためのリング
状永久磁石を取り付けたものを示している。
【図２】図２は、静電チャックの部分を示している図１
の部分拡大図である。
の部分拡大図である。
【図３】図３は図１の対応図であり、プラズマに対して
永久磁石の磁場の方向を示している。
永久磁石の磁場の方向を示している。
１５…誘導結合コイルアンテナ、２０…ＲＦ発生器、２
５…石英壁、２５ａ…石英側壁の肩、３０…半導体ウエ
ハ、３０ａ…ウエハの周辺、３５…ペデスタル、４０…
静電チャック、４２…ポリイミド膜、４４…ポリイミド
膜、４６…銅フィルム導体、４８…冷却溝、５０…コネ
クタケ−ブル、５５…高電圧源、６０…すきま、７０…
磁石。
５…石英壁、２５ａ…石英側壁の肩、３０…半導体ウエ
ハ、３０ａ…ウエハの周辺、３５…ペデスタル、４０…
静電チャック、４２…ポリイミド膜、４４…ポリイミド
膜、４６…銅フィルム導体、４８…冷却溝、５０…コネ
クタケ−ブル、５５…高電圧源、６０…すきま、７０…
磁石。
Claims (5)
- 【請求項１】 半導体基板を処理するためののプラズマ
反応装置において、前記反応装置内に置かれる前記基板
を保持する装置であって、上記基板の周辺を、円周状の
すきまをもって取り囲む側壁と、上記基板を保持するた
めの静電チャックと、上記円周状のすきまの回りに設け
た磁石からなる装置。 - 【請求項２】 上記すきま付近に存在する荷電粒子をそ
らせる（ｄｅｆｌｅｃｔ）ように上記すきまの面内に磁
場を実質的に有する磁石を有する請求項１記載の装置。 - 【請求項３】 上記磁石を上記側壁の中に設置した請求
項１記載の装置。 - 【請求項４】 上記側壁は上記基板を取り囲む円周状側
壁であり、上記すきまは環状であり、かつ、上記磁石は
上記側壁の内側にある上記すきまの近くに円周状のリン
グ磁石を有する請求項３記載の装置。 - 【請求項５】上記磁石が永久磁石である請求項４記載の
装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/145,990 US5484485A (en) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | Plasma reactor with magnet for protecting an electrostatic chuck from the plasma |
| US08/145990 | 1993-10-29 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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