JPH08227876A - プラズマエッチングリアクタ内の真空シール用保護カラー - Google Patents
プラズマエッチングリアクタ内の真空シール用保護カラーInfo
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- JPH08227876A JPH08227876A JP7107550A JP10755095A JPH08227876A JP H08227876 A JPH08227876 A JP H08227876A JP 7107550 A JP7107550 A JP 7107550A JP 10755095 A JP10755095 A JP 10755095A JP H08227876 A JPH08227876 A JP H08227876A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 従来技術の密封方法の短所を持たない、プラ
ズマエッチングリアクタチャンバ内のシリコンシーリン
グ及び石英側壁の接触面の間に用いられるシーリング組
立体を提供すること。 【構成】 外部環境からチャンバ内部を密封する為のプ
ラズマエッチングリアクタは、高強度、高温および腐食
抵抗性の熱可塑性材料で射出成形または機会加工される
保護カラーから成り、そのカラーは内部に取り付けられ
るエラストマーガスケットを有し、第２のエラストマー
ガスケットと共に、シリコン及び石英でそれぞれ形成さ
れた２つの固定表面間の液密シールを実現する。
ズマエッチングリアクタチャンバ内のシリコンシーリン
グ及び石英側壁の接触面の間に用いられるシーリング組
立体を提供すること。 【構成】 外部環境からチャンバ内部を密封する為のプ
ラズマエッチングリアクタは、高強度、高温および腐食
抵抗性の熱可塑性材料で射出成形または機会加工される
保護カラーから成り、そのカラーは内部に取り付けられ
るエラストマーガスケットを有し、第２のエラストマー
ガスケットと共に、シリコン及び石英でそれぞれ形成さ
れた２つの固定表面間の液密シールを実現する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、一般に減圧シール組立
体の中で用いられる保護カラーに関し、特に、低レベル
の金属汚染を含む、高応力、高温熱可塑性材料で機械加
工あるいは射出成形される減圧シール組立体の中で用い
られる保護カラーに関する。
体の中で用いられる保護カラーに関し、特に、低レベル
の金属汚染を含む、高応力、高温熱可塑性材料で機械加
工あるいは射出成形される減圧シール組立体の中で用い
られる保護カラーに関する。
【０００２】
【従来の技術】プラズマ・エッチング・リアクターは、
半導体基板の上の酸化皮膜を処理するために長年使われ
てきた。典型的なプラズマ・エッチング・リアクターに
おいて、C2F6の炭素- 弗素ガス（carbon-fluorine gas
）のような反応ガスは、反応チャンバの内側にプラズ
マを生成するため、高周波領域で十分に励起され、磁界
により閉じ込められる。そのプラズマは、F とCF3 のよ
うな化学種のイオンとフリーラジカルを含む。 Fラジカ
ルは、基板上に存在している二酸化珪素膜をエッチング
し、同時にプラズマ内の炭素と弗素原子やイオンはフル
オロカーボン・ポリマーを形成するように結合する。
半導体基板の上の酸化皮膜を処理するために長年使われ
てきた。典型的なプラズマ・エッチング・リアクターに
おいて、C2F6の炭素- 弗素ガス（carbon-fluorine gas
）のような反応ガスは、反応チャンバの内側にプラズ
マを生成するため、高周波領域で十分に励起され、磁界
により閉じ込められる。そのプラズマは、F とCF3 のよ
うな化学種のイオンとフリーラジカルを含む。 Fラジカ
ルは、基板上に存在している二酸化珪素膜をエッチング
し、同時にプラズマ内の炭素と弗素原子やイオンはフル
オロカーボン・ポリマーを形成するように結合する。
【０００３】ヨーロッパの特許公報No. 052,519Al は、
高周波プラズマ・エッチング・プロセスを用いてシリコ
ン・ウエハの上に形成された薄膜をエッチングするため
の新規な誘導結合型プラズマエッチングリアクターを開
示する。この開示は、ここに引用形式で導入される。
高周波プラズマ・エッチング・プロセスを用いてシリコ
ン・ウエハの上に形成された薄膜をエッチングするため
の新規な誘導結合型プラズマエッチングリアクターを開
示する。この開示は、ここに引用形式で導入される。
【０００４】そのようなリアクターは、選択的にそのウ
エハの上の多結晶シリコン（polysilicon ）か窒化シリ
コンのような非酸化膜上方の二酸化珪素膜をエッチング
するために使用できる。
エハの上の多結晶シリコン（polysilicon ）か窒化シリ
コンのような非酸化膜上方の二酸化珪素膜をエッチング
するために使用できる。
【０００５】Marks 等による１９９２年９月８日に出願
された「Selectivity For EtchingAn Oxide Over A Nit
ride 」の名称を有する米国特許出願シリアルNo. ７／
９４１５０１は、非酸化膜の上に４０％未満の弗素を有
するフルオロカーボン・ポリマー膜を形成するため、上
記引用されたヨーロッパ特許公報の中で開示された型の
誘導結合プラズマ・リアクターを使用する方法を開示す
る。この改善は、弗素に対するプラズマ中の炭素の割合
を増やすことによって実現され、弗素スカベンジャーを
そのプラズマに導入することによって達成される。その
ような推薦されたスカベンジャーは、シラン・ガスであ
る。
された「Selectivity For EtchingAn Oxide Over A Nit
ride 」の名称を有する米国特許出願シリアルNo. ７／
９４１５０１は、非酸化膜の上に４０％未満の弗素を有
するフルオロカーボン・ポリマー膜を形成するため、上
記引用されたヨーロッパ特許公報の中で開示された型の
誘導結合プラズマ・リアクターを使用する方法を開示す
る。この改善は、弗素に対するプラズマ中の炭素の割合
を増やすことによって実現され、弗素スカベンジャーを
そのプラズマに導入することによって達成される。その
ような推薦されたスカベンジャーは、シラン・ガスであ
る。
【０００６】Collins 等により１９９２年１２月１日に
出願された米国特許第７／９８４０４５およびCollins
等により１９９２年９月８日に出願された米国特許第７
／９４１５０７は、それぞれ、容量型及び誘導型結合プ
ラズマエッチング装置を開示し、そこでは、リアクター
チャンバの内側でシリコンシーリングという形で弗素ス
カベンジャー材料が導入され、上記引用されたMarks 等
の出願で実現されたような同一タイプの効果が達成され
ている。シリコンシーリングは、そのプラズマにシリコ
ン原子を放出し、プラズマの外に弗素イオンを掃気し、
窒化珪素やポリシリコンなどの非酸化膜上に、プラズマ
内の弗素に影響されない所望の炭素- 弗素比を提供す
る。
出願された米国特許第７／９８４０４５およびCollins
等により１９９２年９月８日に出願された米国特許第７
／９４１５０７は、それぞれ、容量型及び誘導型結合プ
ラズマエッチング装置を開示し、そこでは、リアクター
チャンバの内側でシリコンシーリングという形で弗素ス
カベンジャー材料が導入され、上記引用されたMarks 等
の出願で実現されたような同一タイプの効果が達成され
ている。シリコンシーリングは、そのプラズマにシリコ
ン原子を放出し、プラズマの外に弗素イオンを掃気し、
窒化珪素やポリシリコンなどの非酸化膜上に、プラズマ
内の弗素に影響されない所望の炭素- 弗素比を提供す
る。
【０００７】特に、上記引用したヨーロッパ特許公報で
開示された型の誘導型結合リアクターにしばしば直面さ
れる問題は、チャンバ側壁が石英（二酸化珪素）で形成
される方が好ましく、それがシリコンシーリングと円筒
状アルミニウム頂壁とを密閉すること（sealingly enga
ging）によりチャンバの内側を外部環境から密閉するこ
とである。シリコン、石英とアルミニウムがすべての堅
い材料であるという事実に基づいて、これらの材料から
成る表面間でガスに影響されないシールを達成すること
は、難しい。
開示された型の誘導型結合リアクターにしばしば直面さ
れる問題は、チャンバ側壁が石英（二酸化珪素）で形成
される方が好ましく、それがシリコンシーリングと円筒
状アルミニウム頂壁とを密閉すること（sealingly enga
ging）によりチャンバの内側を外部環境から密閉するこ
とである。シリコン、石英とアルミニウムがすべての堅
い材料であるという事実に基づいて、これらの材料から
成る表面間でガスに影響されないシールを達成すること
は、難しい。
【０００８】多数のシーリング方法が、プラズマエッチ
ングリアクターにおいて、満足なチャンバ密封を達成す
るために試みられてきた。そのような密封方法の一つ
は、アルミニウム頂壁の底部リム内の溝の切断およびそ
の溝内でエラストマーかテフロンのいずれかから成るガ
スケットの取り付けを伴うものである。このシーリング
方法は、２つの理由から不満足なことが分かった。第１
に、アルミニウム円筒形の頂壁が通常冷却されて、比較
的に低い温度、例えば６０- １００℃に保持されること
から、リアクタチャンバ内の弗素及び炭素は、シリコン
シーリングと石英側壁間の隙間から逃げ、アルミニウム
頂壁の露出した底部リム上にフルオロカーボンポリマー
を形成する。フルオロカーボンポリマーは、チャンバお
よびその後のエッチング処理における半導体基板の粒子
源となる。第２に、アルミニウム頂壁の底部リムの溝に
取り付けられたエラストマーガスケット（elastomeric
gaskets ）（典型的にはＯリング）は、しばしば腐食性
弗素イオンまたはラジカルにより浸食され（attacke
d）、それらの密封機能を劣化させて緩める。その上
に、エラストマーガスケットは、露出の際にチャンバ内
で粒子となる比較的高レベルの金属不純物を含む。
ングリアクターにおいて、満足なチャンバ密封を達成す
るために試みられてきた。そのような密封方法の一つ
は、アルミニウム頂壁の底部リム内の溝の切断およびそ
の溝内でエラストマーかテフロンのいずれかから成るガ
スケットの取り付けを伴うものである。このシーリング
方法は、２つの理由から不満足なことが分かった。第１
に、アルミニウム円筒形の頂壁が通常冷却されて、比較
的に低い温度、例えば６０- １００℃に保持されること
から、リアクタチャンバ内の弗素及び炭素は、シリコン
シーリングと石英側壁間の隙間から逃げ、アルミニウム
頂壁の露出した底部リム上にフルオロカーボンポリマー
を形成する。フルオロカーボンポリマーは、チャンバお
よびその後のエッチング処理における半導体基板の粒子
源となる。第２に、アルミニウム頂壁の底部リムの溝に
取り付けられたエラストマーガスケット（elastomeric
gaskets ）（典型的にはＯリング）は、しばしば腐食性
弗素イオンまたはラジカルにより浸食され（attacke
d）、それらの密封機能を劣化させて緩める。その上
に、エラストマーガスケットは、露出の際にチャンバ内
で粒子となる比較的高レベルの金属不純物を含む。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】プラズマエッチングリ
アクタチャンバの密封において試みられてきた別の密封
方法は、シリコンシーリングと石英側壁の接触面の間
に、エラストマーガスケットを取り付けることである。
この設計は、アルミニウム表面上の堆積処理を排除す
る。これは、再びリアクタチャンバからそのガスケット
を侵食するシリコンシーリングと石英側壁間の隙間を通
して逃げる腐食性弗素ガスの存在のために無効なことが
分かった。ガスケットが成型されるかそのガスケットが
成型されるか、化学抵抗性フルオロカーボンエラストマ
ーで機械加工される（are...machined of ）ときでさ
え、その腐食は起こる。また、チャンバー内で生成され
る紫外線光露出のため、これらの材料は作用しなくなる
（can fail）。
アクタチャンバの密封において試みられてきた別の密封
方法は、シリコンシーリングと石英側壁の接触面の間
に、エラストマーガスケットを取り付けることである。
この設計は、アルミニウム表面上の堆積処理を排除す
る。これは、再びリアクタチャンバからそのガスケット
を侵食するシリコンシーリングと石英側壁間の隙間を通
して逃げる腐食性弗素ガスの存在のために無効なことが
分かった。ガスケットが成型されるかそのガスケットが
成型されるか、化学抵抗性フルオロカーボンエラストマ
ーで機械加工される（are...machined of ）ときでさ
え、その腐食は起こる。また、チャンバー内で生成され
る紫外線光露出のため、これらの材料は作用しなくなる
（can fail）。
【００１０】本発明は、従来技術の密封方法の短所を持
たない、プラズマエッチングリアクタチャンバ内のシリ
コンシーリング及び石英側壁の接触面の間に用いられる
シーリング組立体を提供することを目的とする。
たない、プラズマエッチングリアクタチャンバ内のシリ
コンシーリング及び石英側壁の接触面の間に用いられる
シーリング組立体を提供することを目的とする。
【００１１】また、本発明の他の目的は、製造工程で適
当に使用され得るように、経済的に取り付けられ、交換
できるプラズマエッチングリアクタチャンバを密封する
際に使用されるシーリング組立体を提供することであ
る。
当に使用され得るように、経済的に取り付けられ、交換
できるプラズマエッチングリアクタチャンバを密封する
際に使用されるシーリング組立体を提供することであ
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段および作用】本発明による
と、外部環境からチャンバ内部に液密（fluid-tight ）
シールを提供する為、プラズマリアクタにおける接触面
間、例えば、エッチングリアクター内のシリコンシーリ
ング及び石英側壁間、に使用されるシーリング組立体、
が提供される。
と、外部環境からチャンバ内部に液密（fluid-tight ）
シールを提供する為、プラズマリアクタにおける接触面
間、例えば、エッチングリアクター内のシリコンシーリ
ング及び石英側壁間、に使用されるシーリング組立体、
が提供される。
【００１３】好適実施例において、密封組立体は、エラ
ストマーガスケットと犠牲的な保護カラーを含む。その
保護カラーの材料は、エッチングに抵抗性を有する高温
熱可塑性物質であることが可能であり、非常に弾性であ
る必要はない。
ストマーガスケットと犠牲的な保護カラーを含む。その
保護カラーの材料は、エッチングに抵抗性を有する高温
熱可塑性物質であることが可能であり、非常に弾性であ
る必要はない。
【００１４】好適実施例においては、保護カラーがその
断面領域内で、開放端（an open end ）及び終結端（a
closed end）を有する。開放端は、互いに向き合い、内
部に取り付けられエラストマーガスケットと圧縮摩擦係
合（compressive frictionalengagement ）にある２本
の指状部材により形成され、これらの指状部材は、接触
面に対し外側に広がり液密シールを提供している。保護
カラーの射出成型において、用いられる熱可塑性材料
は、リアクタチャンバにおいて汚染として作用するかも
しれない金属充填材を含むべきではない。
断面領域内で、開放端（an open end ）及び終結端（a
closed end）を有する。開放端は、互いに向き合い、内
部に取り付けられエラストマーガスケットと圧縮摩擦係
合（compressive frictionalengagement ）にある２本
の指状部材により形成され、これらの指状部材は、接触
面に対し外側に広がり液密シールを提供している。保護
カラーの射出成型において、用いられる熱可塑性材料
は、リアクタチャンバにおいて汚染として作用するかも
しれない金属充填材を含むべきではない。
【００１５】エラストマーガスケットに用いられる適当
な材料は、フルオロカーボンエラストマーか同様の性質
を有する他のエラストマーである。保護カラーの射出成
型において用いられる所望の熱可塑性材料は、ポリエチ
ルエーテルケトン（polyetheretherketone）、ポリイミ
ド、ポリフェニレンサルファイド（polyphenylene sulf
ide ）とテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroeth
ylene ）である。また、他の高強度、高温および射出成
型可能または機械加工可能な腐食抵抗熱可塑性材料（co
rrosion resistant thermoplastics）もまた、保護カラ
ーを作る際に使用できる。
な材料は、フルオロカーボンエラストマーか同様の性質
を有する他のエラストマーである。保護カラーの射出成
型において用いられる所望の熱可塑性材料は、ポリエチ
ルエーテルケトン（polyetheretherketone）、ポリイミ
ド、ポリフェニレンサルファイド（polyphenylene sulf
ide ）とテトラフルオロエチレン（polytetrafluoroeth
ylene ）である。また、他の高強度、高温および射出成
型可能または機械加工可能な腐食抵抗熱可塑性材料（co
rrosion resistant thermoplastics）もまた、保護カラ
ーを作る際に使用できる。
【００１６】本発明は更に、犠牲的保護カラー、および
エラストマーガスケットの密封組立体及び熱可塑性犠牲
的保護カラーを用いるプラズマエッチングリアクターに
向けられている。
エラストマーガスケットの密封組立体及び熱可塑性犠牲
的保護カラーを用いるプラズマエッチングリアクターに
向けられている。
【００１７】
【実施例】本発明の一実施例は、プラズマエッチングリ
アクタのシリコンシーリング及び石英側壁の表面間に用
いられる新規な密封組立体である。密封組立体は、２つ
の固定接触面間に十分な密封機能を提供するだけでな
く、リアクタチャンバ内で生成される腐食性ガスによる
エラストマーガスケットの劣化効果に対する保護を提供
する。
アクタのシリコンシーリング及び石英側壁の表面間に用
いられる新規な密封組立体である。密封組立体は、２つ
の固定接触面間に十分な密封機能を提供するだけでな
く、リアクタチャンバ内で生成される腐食性ガスによる
エラストマーガスケットの劣化効果に対する保護を提供
する。
【００１８】最初に図１には、掃気面としてのシリコン
シーリングを備えた典型的なプラズマエッチングリアク
タが示されている。シリコンシーリングは、フッ素をプ
ラズマの外に掃気するシリコン原子の源であり、これに
より、非酸化物（例えば、ポリシリコンまたは窒化シリ
コン）に対するプラズマ内のフッ素を受け付けない（im
pervious to ）炭素リッチポリマーを形成する所望の炭
素−フッ素比を提供する。典型的なエッチングプロセス
では、Ｃ2 Ｆ6 のような反応ガスは十分にリアクタ内部
でプラズマを発生させ、ＦまたはＣＦ3 のイオンや自由
ラジカルを生成する。Ｆラジカルがウエハ上の二酸化珪
素膜をエッチングすると同時に、プラズマ内の炭素及び
フッ素原子又はイオンはウエハ上で結合しポリマーを形
成する。
シーリングを備えた典型的なプラズマエッチングリアク
タが示されている。シリコンシーリングは、フッ素をプ
ラズマの外に掃気するシリコン原子の源であり、これに
より、非酸化物（例えば、ポリシリコンまたは窒化シリ
コン）に対するプラズマ内のフッ素を受け付けない（im
pervious to ）炭素リッチポリマーを形成する所望の炭
素−フッ素比を提供する。典型的なエッチングプロセス
では、Ｃ2 Ｆ6 のような反応ガスは十分にリアクタ内部
でプラズマを発生させ、ＦまたはＣＦ3 のイオンや自由
ラジカルを生成する。Ｆラジカルがウエハ上の二酸化珪
素膜をエッチングすると同時に、プラズマ内の炭素及び
フッ素原子又はイオンはウエハ上で結合しポリマーを形
成する。
【００１９】ポリマーは、二酸化珪素表面上に形成され
たときにはエッチングプロセス間の二酸化珪素から自由
になった酸素、プラズマ内のフッ素の影響の為に分離す
る。
たときにはエッチングプロセス間の二酸化珪素から自由
になった酸素、プラズマ内のフッ素の影響の為に分離す
る。
【００２０】しかし、ポリマーが非酸化物膜（例えば、
ポリシリコンまたは窒化珪素）上に形成された時には、
ポリマーは下に横たわる非酸化膜における酸素欠如のた
め、蓄積される。この形成により、下に横たわる非酸化
物膜のエッチングが禁止され、もって、言明された非酸
化物膜上方の酸化物膜のエッチング選択が提供される。
ポリシリコンまたは窒化珪素）上に形成された時には、
ポリマーは下に横たわる非酸化膜における酸素欠如のた
め、蓄積される。この形成により、下に横たわる非酸化
物膜のエッチングが禁止され、もって、言明された非酸
化物膜上方の酸化物膜のエッチング選択が提供される。
【００２１】この選択性は、エッチングしない非酸化物
膜上にある二酸化珪素膜を介してビア（vias）をエッチ
ングする時には非常に重要である。ポリシリコン層の上
方に形成されたポリマーが重量で４０％以上の弗素を含
む場合、そのようなポリマーはプラズマ内の弗素による
浸食を受け易く、かつ下層ポリシリコンに対し限定され
た保護しか提供しないことから、その選択性は限られて
くる。
膜上にある二酸化珪素膜を介してビア（vias）をエッチ
ングする時には非常に重要である。ポリシリコン層の上
方に形成されたポリマーが重量で４０％以上の弗素を含
む場合、そのようなポリマーはプラズマ内の弗素による
浸食を受け易く、かつ下層ポリシリコンに対し限定され
た保護しか提供しないことから、その選択性は限られて
くる。
【００２２】図１は、上記引用のヨーロッパの特許公報
の中で説明された一般型の誘導結合プラズマエッチング
リアクタを示す。そのリアクタは、円筒型石英側壁１２
及び底部１４で囲まれ、ペデスタル１９上の格納式環状
ホルダ１８によりシリコンウエハ１６が上部で保持され
るカソード組立体を含む、真空チャンバ１０を含む。シ
ーリング２０は、結晶質シリコンで形成され、温度コン
トローラ（図示せず）に接続され上に横たわっている加
熱装置２２により加熱される。図２で示されるように、
円筒形のアルミニウム頂壁２４が、石英側壁１２にあ
り、冷却剤が水ジャケット２８を通して上に横たわって
いる冷却エレメント２６を支持する。この設備は、アル
ミニウム円筒形の頂壁２４を通して、石英側壁１２を冷
やす。
の中で説明された一般型の誘導結合プラズマエッチング
リアクタを示す。そのリアクタは、円筒型石英側壁１２
及び底部１４で囲まれ、ペデスタル１９上の格納式環状
ホルダ１８によりシリコンウエハ１６が上部で保持され
るカソード組立体を含む、真空チャンバ１０を含む。シ
ーリング２０は、結晶質シリコンで形成され、温度コン
トローラ（図示せず）に接続され上に横たわっている加
熱装置２２により加熱される。図２で示されるように、
円筒形のアルミニウム頂壁２４が、石英側壁１２にあ
り、冷却剤が水ジャケット２８を通して上に横たわって
いる冷却エレメント２６を支持する。この設備は、アル
ミニウム円筒形の頂壁２４を通して、石英側壁１２を冷
やす。
【００２３】螺旋状円筒形アンテナコイル３０は、円筒
形石英側壁１２の回りに巻かれ、高周波エネルギー源３
２に接続され、誘導的にチャンバ１０内プラズマに誘導
的にエネルギーを結合する。Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＳｉ2
Ｎ4 のような材料で形成されたセラミックの円筒形カバ
ー３４は、アンテナコイル３０を囲んでいる。
形石英側壁１２の回りに巻かれ、高周波エネルギー源３
２に接続され、誘導的にチャンバ１０内プラズマに誘導
的にエネルギーを結合する。Ａｌ2 Ｏ3 あるいはＳｉ2
Ｎ4 のような材料で形成されたセラミックの円筒形カバ
ー３４は、アンテナコイル３０を囲んでいる。
【００２４】ゲートバルブ真空ポンプ組立体３６は、チ
ャンバ本体３８の開口を通じてチャンバ１０からガスを
引き、圧力コントロール装置４０により決定されたチャ
ンバ１０内の真空を維持する。ガスフィード４２は、チ
ャンバー１０にＣ2 Ｆ6 のような反応ガスを供給する。
ャンバ本体３８の開口を通じてチャンバ１０からガスを
引き、圧力コントロール装置４０により決定されたチャ
ンバ１０内の真空を維持する。ガスフィード４２は、チ
ャンバー１０にＣ2 Ｆ6 のような反応ガスを供給する。
【００２５】十分に摂氏１７０度以上に石英側壁１２の
内面の温度を維持するために、発熱体（図示せず）は、
その底の近くの石英側壁１２の底部付近のセラミックカ
バー３４の内側に置かれ、電源（図示せず）に接続され
る。その側壁とシーリングを加熱するための装置は、Ri
ce氏等によって１９９３年１０月１５日に出願された米
国特許出願第０８／１３８０６０号において開示されて
いる。
内面の温度を維持するために、発熱体（図示せず）は、
その底の近くの石英側壁１２の底部付近のセラミックカ
バー３４の内側に置かれ、電源（図示せず）に接続され
る。その側壁とシーリングを加熱するための装置は、Ri
ce氏等によって１９９３年１０月１５日に出願された米
国特許出願第０８／１３８０６０号において開示されて
いる。
【００２６】シリコンシーリング２０の温度は、シリコ
ン原子がチャンバ１０内のプラズマを掃気し、よって、
炭素ー弗素含有比に影響を及ぼす比率を決定する。それ
ゆえに、シリコンシーリング２０は、重量によりポリマ
ー炭素分６０％を与える炭素- 弗素プラズマ比に対応し
た温度で維持されている。シーリング２０のそのような
温度制御は、シリコンシーリング２０に取り付けられた
熱電対４４から受信された信号に応じて、シーリング熱
源を支配する制御装置によって提供される。シリコンシ
ーリング２０への熱伝導は、加熱器２２とシーリング２
０の間の適当な空隙によって設定される。
ン原子がチャンバ１０内のプラズマを掃気し、よって、
炭素ー弗素含有比に影響を及ぼす比率を決定する。それ
ゆえに、シリコンシーリング２０は、重量によりポリマ
ー炭素分６０％を与える炭素- 弗素プラズマ比に対応し
た温度で維持されている。シーリング２０のそのような
温度制御は、シリコンシーリング２０に取り付けられた
熱電対４４から受信された信号に応じて、シーリング熱
源を支配する制御装置によって提供される。シリコンシ
ーリング２０への熱伝導は、加熱器２２とシーリング２
０の間の適当な空隙によって設定される。
【００２７】エッチングプロセスの間、高周波源３２の
ソース高周波電力は、約２MHz で２０００〜３０００ワ
ットの範囲にある。ウエハ１６のサイズに基づき、ペデ
スタル１９に接続した高周波源４６のバイアス高周波電
力は、１. ８ MHzで５００〜１５００ワットの範囲にあ
る。シリコンシーリングの温度は、２００- ３００℃の
範囲にあって、通常、およそ２６０℃で設定されてい
る。石英側壁内面温度は、１７０℃と２３０℃の範囲に
あって、通常は２２０℃での設定されている。Ｃ2 Ｆ6
ガス流速は、毎分２０〜５０標準立方センチメートル、
チャンバ圧力は１- １０ミリトールである。
ソース高周波電力は、約２MHz で２０００〜３０００ワ
ットの範囲にある。ウエハ１６のサイズに基づき、ペデ
スタル１９に接続した高周波源４６のバイアス高周波電
力は、１. ８ MHzで５００〜１５００ワットの範囲にあ
る。シリコンシーリングの温度は、２００- ３００℃の
範囲にあって、通常、およそ２６０℃で設定されてい
る。石英側壁内面温度は、１７０℃と２３０℃の範囲に
あって、通常は２２０℃での設定されている。Ｃ2 Ｆ6
ガス流速は、毎分２０〜５０標準立方センチメートル、
チャンバ圧力は１- １０ミリトールである。
【００２８】酸化膜のための典型的なエッチングプロセ
スにおいては、高密度、低圧プラズマが、使われてい
る。伴う化学は、ＣＦ2 、ＦおよびＣの成分へのＣ2 Ｆ
6 の解離である。比較的に低い温度、すなわち１００℃
以下の温度の表面に堆積する、フルオロカーボンポリマ
ーを、弗素と炭素が形成する間、ＣＦ2 はそのガスの活
性エッチング成分である。
スにおいては、高密度、低圧プラズマが、使われてい
る。伴う化学は、ＣＦ2 、ＦおよびＣの成分へのＣ2 Ｆ
6 の解離である。比較的に低い温度、すなわち１００℃
以下の温度の表面に堆積する、フルオロカーボンポリマ
ーを、弗素と炭素が形成する間、ＣＦ2 はそのガスの活
性エッチング成分である。
【００２９】図２に示されるように、従来技術の密封組
立体において、アルミニウム頂壁２４の底部リム４８
は、チャンバ１０に対しシール(a seal)として作用す
る。底部リム４８には、溝５０、５２及び５４が備わっ
ている。溝５０、５２及び５４には、フルオロカーボン
エラストマーガスケット５６、５８とテフロンガスケッ
ト６０が設置されている。しかし、フルオロカーボンポ
リマーは、シリコンシーリング２０と石英側壁１２との
間の隙間を通って逃げ、面壁２４は通常、８０℃の温度
に維持されていることから、アルミニウム頂壁２４の底
部リム４８の内周面６４に堆積する。そのポリマーは他
の表面、すなわち、シリコンシーリング及び石英側壁の
表面には堆積しない。これは、これらの表面がそれぞれ
約２６０℃及び２２０℃というかなり高い温度で維持さ
れている為である。アルミニウム頂壁２４上のフルオロ
カーボンポリマーの堆積により、後のエッチングプロセ
スにおいてリアクタチャンバ１０内で汚染が生じる。さ
らに、腐食性の弗素ガスは、隙間６２を通して逃げて、
エッチングプロセス中のフルオロカーボンガスケット５
６、５８を侵食して、チャンバー１０の更なる汚染を起
こす。
立体において、アルミニウム頂壁２４の底部リム４８
は、チャンバ１０に対しシール(a seal)として作用す
る。底部リム４８には、溝５０、５２及び５４が備わっ
ている。溝５０、５２及び５４には、フルオロカーボン
エラストマーガスケット５６、５８とテフロンガスケッ
ト６０が設置されている。しかし、フルオロカーボンポ
リマーは、シリコンシーリング２０と石英側壁１２との
間の隙間を通って逃げ、面壁２４は通常、８０℃の温度
に維持されていることから、アルミニウム頂壁２４の底
部リム４８の内周面６４に堆積する。そのポリマーは他
の表面、すなわち、シリコンシーリング及び石英側壁の
表面には堆積しない。これは、これらの表面がそれぞれ
約２６０℃及び２２０℃というかなり高い温度で維持さ
れている為である。アルミニウム頂壁２４上のフルオロ
カーボンポリマーの堆積により、後のエッチングプロセ
スにおいてリアクタチャンバ１０内で汚染が生じる。さ
らに、腐食性の弗素ガスは、隙間６２を通して逃げて、
エッチングプロセス中のフルオロカーボンガスケット５
６、５８を侵食して、チャンバー１０の更なる汚染を起
こす。
【００３０】これらの密封問題への解決案は、新しい保
護カラー、または高強度、高温及び腐食抵抗を有する熱
可塑性材料であって低レベルの金属充填材を含むものか
ら成る犠牲的保護シールド（sacrificial protective s
hield ）を使用することである。カラーが減圧シールと
して作用しなかったので、その弾性の性質は、極めて重
要なものではなかった。その保護カラーは、派生的な露
出（extended exposure ）の後に活性弗素ガスにより腐
食されるかもしれないという犠牲的機能を果たす。しか
し、それは効果的にエラストマーガスケットを腐食から
守る。その保護カラーは、安い射出成形プロセスによっ
て作られ、したがって、安価に取り替えられることがで
きる。典型的な保護カラーが、最低でも５０００のエッ
チング・サイクルに使用可能である。
護カラー、または高強度、高温及び腐食抵抗を有する熱
可塑性材料であって低レベルの金属充填材を含むものか
ら成る犠牲的保護シールド（sacrificial protective s
hield ）を使用することである。カラーが減圧シールと
して作用しなかったので、その弾性の性質は、極めて重
要なものではなかった。その保護カラーは、派生的な露
出（extended exposure ）の後に活性弗素ガスにより腐
食されるかもしれないという犠牲的機能を果たす。しか
し、それは効果的にエラストマーガスケットを腐食から
守る。その保護カラーは、安い射出成形プロセスによっ
て作られ、したがって、安価に取り替えられることがで
きる。典型的な保護カラーが、最低でも５０００のエッ
チング・サイクルに使用可能である。
【００３１】環状保護カラー６４を含むシール組立体
は、図３で示されている。保護カラー６４は、射出成型
された、あるいは機械加工された熱可塑性本体６６およ
びエラストマーガスケット６８から構成されている。保
護カラー６４は、その縦断面図にて、２つの環状指状部
材７０を装備した開放端と終結端を有する。これは、図
３（ｂ）に示されている。指状部材７０は、お互いに対
向して配置され、一般的に円周形になっており、その間
にエラストマーガスケット６８を受容する。図２は、石
英壁１２及びシリコンシーリング２０の２つのシーリン
グ面７２、７４に対し外側に広がるように、ガスケット
６８により指状部材７０が強いられ、密封がチャンバ１
０及び外部環境間に達成され、かつ、ガス交換が著しく
減じられている。注意すべきことは、ガスケット６８、
７６は圧縮状態で示されている点である。
は、図３で示されている。保護カラー６４は、射出成型
された、あるいは機械加工された熱可塑性本体６６およ
びエラストマーガスケット６８から構成されている。保
護カラー６４は、その縦断面図にて、２つの環状指状部
材７０を装備した開放端と終結端を有する。これは、図
３（ｂ）に示されている。指状部材７０は、お互いに対
向して配置され、一般的に円周形になっており、その間
にエラストマーガスケット６８を受容する。図２は、石
英壁１２及びシリコンシーリング２０の２つのシーリン
グ面７２、７４に対し外側に広がるように、ガスケット
６８により指状部材７０が強いられ、密封がチャンバ１
０及び外部環境間に達成され、かつ、ガス交換が著しく
減じられている。注意すべきことは、ガスケット６８、
７６は圧縮状態で示されている点である。
【００３２】シール組立体は更に、保護カラー６４とア
ルミニウム円筒状頂壁２４間に装着されているエラスト
マーガスケット７６を含む。エッチング・チャンバーの
組立の間、そのガスケットとそのカラーは、その側壁と
アルミニウム円筒形頂壁によって形成された石英側壁の
溝の中で、所定位置に保持される。注意すべきことは、
保護カラー６４の開放端が、エラストマーガスケット６
８、７６を保護するために、チャンバー１０から離れて
面する（face away ）ように成型されることである。保
護カラー６４は、側壁１２の頂部及びシーリング２０間
の隙間７８を通じてチャンバ１０から漏れてくるどんな
腐食性のガスをもエラストマーガスケット６８、７６に
到達することから保護する。したがって、新しいシール
組立体は、エラストマーガスケットのいかなる劣化およ
びエッチングチャンバ内の汚染粒子の発生を防止するた
め、高腐食性の弗素ガスに耐える減圧シールを提供す
る。
ルミニウム円筒状頂壁２４間に装着されているエラスト
マーガスケット７６を含む。エッチング・チャンバーの
組立の間、そのガスケットとそのカラーは、その側壁と
アルミニウム円筒形頂壁によって形成された石英側壁の
溝の中で、所定位置に保持される。注意すべきことは、
保護カラー６４の開放端が、エラストマーガスケット６
８、７６を保護するために、チャンバー１０から離れて
面する（face away ）ように成型されることである。保
護カラー６４は、側壁１２の頂部及びシーリング２０間
の隙間７８を通じてチャンバ１０から漏れてくるどんな
腐食性のガスをもエラストマーガスケット６８、７６に
到達することから保護する。したがって、新しいシール
組立体は、エラストマーガスケットのいかなる劣化およ
びエッチングチャンバ内の汚染粒子の発生を防止するた
め、高腐食性の弗素ガスに耐える減圧シールを提供す
る。
【００３３】その保護カラー６４は、高い強度、高温お
よび腐食抵抗性の熱可塑性材料で射出成型することがで
きる。適当な材料のいくつかは、ポリエーテルエチルケ
トン（polyetheretherketone）、ポリイミド、ポリフェ
ニレンサルファイド及びテトラフルオロエチレン、その
他と、これらの材料の混合物である。これらの熱可塑性
の材料は、リアクターチャンバーの中で可能性のある汚
染物になるかもしれない、どんな金属充填剤をも含むべ
きではない。ポリエーテルエチルケトンで成型された典
型的なカラーは、グリーンツイード社（Greene Tweed I
ncorporated ）から市販されている。エラストマーガス
ケット６８、７６は、高強度、高温、腐食抵抗性の材
料、例えばフルオロカーボンエラストマー、フルオロシ
リコン（fluorosilicon ）エラストマー等、で成型され
てもよい。しかし、もしそれらがカラーにより保護され
ていなかったなら、それらの腐食抵抗は、いっそう少な
くなる。
よび腐食抵抗性の熱可塑性材料で射出成型することがで
きる。適当な材料のいくつかは、ポリエーテルエチルケ
トン（polyetheretherketone）、ポリイミド、ポリフェ
ニレンサルファイド及びテトラフルオロエチレン、その
他と、これらの材料の混合物である。これらの熱可塑性
の材料は、リアクターチャンバーの中で可能性のある汚
染物になるかもしれない、どんな金属充填剤をも含むべ
きではない。ポリエーテルエチルケトンで成型された典
型的なカラーは、グリーンツイード社（Greene Tweed I
ncorporated ）から市販されている。エラストマーガス
ケット６８、７６は、高強度、高温、腐食抵抗性の材
料、例えばフルオロカーボンエラストマー、フルオロシ
リコン（fluorosilicon ）エラストマー等、で成型され
てもよい。しかし、もしそれらがカラーにより保護され
ていなかったなら、それらの腐食抵抗は、いっそう少な
くなる。
【００３４】本発明は実例となる方法で記述されたが、
使用された用語は限定というより記述用語の性質におい
て理解されるべきである。
使用された用語は限定というより記述用語の性質におい
て理解されるべきである。
【００３５】さらに、本発明はその好適実施例の観点か
ら説明されてきたが、当業者は容易にこれらの教示を他
の可能な当該発明の変形に適用できることが認められ
る。たとえば、示されたものと異なる他の外観を有する
保護カラーでも、シリコンシーリングと石英側壁間に液
密シールが達成できる限り、適当に使用することが可能
である。また、本発明の密封組立体は、どのような２つ
の表面間でも液密が要求されるプラズマエッチングチャ
ンバ以外の他の密封組立体において使用してもよい。
ら説明されてきたが、当業者は容易にこれらの教示を他
の可能な当該発明の変形に適用できることが認められ
る。たとえば、示されたものと異なる他の外観を有する
保護カラーでも、シリコンシーリングと石英側壁間に液
密シールが達成できる限り、適当に使用することが可能
である。また、本発明の密封組立体は、どのような２つ
の表面間でも液密が要求されるプラズマエッチングチャ
ンバ以外の他の密封組立体において使用してもよい。
【００３６】
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているので、従来技術の密封方法の短所を持たない、プ
ラズマエッチングリアクタチャンバ内のシリコンシーリ
ング及び石英側壁の接触面の間に用いられるシーリング
組立体を提供することができる。
ているので、従来技術の密封方法の短所を持たない、プ
ラズマエッチングリアクタチャンバ内のシリコンシーリ
ング及び石英側壁の接触面の間に用いられるシーリング
組立体を提供することができる。
【００３７】また、本発明は、製造工程で適当に使用で
きるように、経済的に取り付けられ、交換できるプラズ
マエッチングリアクタチャンバを密封する際に使用され
るシーリング組立体を提供することができる。
きるように、経済的に取り付けられ、交換できるプラズ
マエッチングリアクタチャンバを密封する際に使用され
るシーリング組立体を提供することができる。
【図１】図１は、本発明で利用された典型的プラズマエ
ッチングリアクタの断面図である。
ッチングリアクタの断面図である。
【図２】図２は、プラズマエッチングチャンバ内のシリ
コンシーリング及び石英側壁間で用いられる従来の密封
組立体の一部拡大断面図である。
コンシーリング及び石英側壁間で用いられる従来の密封
組立体の一部拡大断面図である。
【図３】図３は、本発明に係る密封組立体を示す図で、
分図（ａ）は、プラズマエッチングチャンバ内のシリコ
ンシーリング及び石英側壁間で用いられる本発明の密封
組立体の一部拡大断面図、分図（ｂ）は、エッチングさ
れる保護カラーの拡大断面図である。
分図（ａ）は、プラズマエッチングチャンバ内のシリコ
ンシーリング及び石英側壁間で用いられる本発明の密封
組立体の一部拡大断面図、分図（ｂ）は、エッチングさ
れる保護カラーの拡大断面図である。
１０…チャンバ、１２…石英側壁、１４…底部、１６…
シリコンウエハ、１８…環状ホルダ、１９…ペデスタ
ル、２０…シーリング、２２…加熱装置、２４…アルミ
ニウム頂壁、２６…冷却エレメント、２８…水ジャケッ
ト、３０…アンテナコイル、３２…ＲＦエネルギー源、
３４…セラミック円筒形カバー、３６…ゲートバルブ真
空ポンプ組立体、３８…チャンバ本体、４０…圧力制御
装置、４２…ガスフィード、４８…リム、５０、５２、
５４…溝、５６、５８…フルオロカーボンエラストマー
ガスケット、６０…テフロンガスケット、６１…内側円
周面、６２…隙間、６６…熱可塑性体、６８…エラスト
マーガスケット、７０…指状部材、７２、７４…シーリ
ング面、７６…エラストマーガスケット、７８…隙間。
シリコンウエハ、１８…環状ホルダ、１９…ペデスタ
ル、２０…シーリング、２２…加熱装置、２４…アルミ
ニウム頂壁、２６…冷却エレメント、２８…水ジャケッ
ト、３０…アンテナコイル、３２…ＲＦエネルギー源、
３４…セラミック円筒形カバー、３６…ゲートバルブ真
空ポンプ組立体、３８…チャンバ本体、４０…圧力制御
装置、４２…ガスフィード、４８…リム、５０、５２、
５４…溝、５６、５８…フルオロカーボンエラストマー
ガスケット、６０…テフロンガスケット、６１…内側円
周面、６２…隙間、６６…熱可塑性体、６８…エラスト
マーガスケット、７０…指状部材、７２、７４…シーリ
ング面、７６…エラストマーガスケット、７８…隙間。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 エリック アスカリナム アメリカ合衆国， カリフォルニア州 94087， サニーヴェール， パウリン ドライヴ 1332
Claims (18)
- 【請求項１】 ２つの固定面(rigid surfaces)の間を密
封する為に第１エラストマーガスケット(elastomeric g
asket)と共にシール組立体(seal assembly)内で使用す
る保護カラー(protective collar) であって、 前記保護カラーは腐食性環境から前記第１ガスケットを
保護し、金属充填材(metal fillers) を含まず、前記第
１ガスケットより前記腐食性環境に対し抵抗性のある熱
可塑性材料を備える保護カラー。 - 【請求項２】 前記カラーは、前記熱可塑性材料で構成
され、その断面領域にて(in its cross-sectional are
a) 開放端を有し、その開放端は、前記第１ガスケット
に面し互いに対向して置かれた２本の指状部材(finger
s) により形成され、かつ、その間で附勢された第２の
部材(a biasing second member) を係合し、前記指状部
材が前記固定面に対し外側に広がるように強いられてい
る、請求項１記載の保護カラー。 - 【請求項３】 前記附勢第２部材は第２のガスケットで
ある、請求項２記載の保護カラー。 - 【請求項４】 前記カラーは射出成形されている、請求
項２記載の保護カラー。 - 【請求項５】 前記熱可塑性材料は、ポリエチルエーテ
ルケトン(polyethyletherketone)、ポリイミド、ポリフ
ェニレンサルファイド(polyphenylene sulfide) および
ポリテトラ・フルオロ・エチレン(polytetrafluoroethy
lene) から成るグループから選択される、請求項１記載
の保護カラー。 - 【請求項６】 前記材料はポリエチルエーテルケトンを
有し、前記カラーは前記熱可塑性材料から構成され、そ
の断面領域にて開放端を有し、その開放端は、前記第１
ガスケットに面し互いに対向して置かれた２本の指状部
材により形成され、その間で附勢されている第２部材を
係合し、前記指状部材が前記固定面に対し外側に広がる
ように強いられている、請求項４記載の保護カラー。 - 【請求項７】 ポリエチルエーテルケトン、ポリイミ
ド、ポリフェニレンサルファイドおよびポリテトラフル
オロエチレンから成るグループから選択された材料を備
える環状部材を備え、第１放射側にて環状固定部を有
し、第２放射側にて前記固定部に対し当該基端で(on pr
oximal ends)接続され部分的に環状空間を内包する、対
向して背中合せに附勢されている一対の環状指状部材と
を有する、保護カラー。 - 【請求項８】 前記材料はポリエチルエーテルケトンを
含む、請求項７記載の保護カラー。 - 【請求項９】 前記環状空間に挿入可能なＯリングを更
に備え、前記指状部材を外側に附勢する、請求項８記載
の保護カラー。 - 【請求項１０】 前記環状部材は金属充填部材を包含し
ない、請求項７記載の保護カラー。 - 【請求項１１】 ２つの隣接する表面を密封する際に使
用され液密チャンバ内部を実現するシール組立体におい
て、 第１のエラストマーガスケットと、 前記第１のエラストマーガスケットおよび前記液密チャ
ンバ内部間に置かれた保護カラーであって、金属充填部
材を包含しない熱可塑性材料を含む前記保護カラーと、
を備えるシール組立体。 - 【請求項１２】 前記保護カラーは、ポリエチルエーテ
ルケトン、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイドお
よびポリテトラフルオロエチレンから成るグループから
選択された少なくとも一つの材料から射出成形されてい
る、請求項１１記載のシール組立体。 - 【請求項１３】 前記保護カラーは、ポリエチルエーテ
ルケトンで射出成形されている、請求項１１記載のシー
ル組立体。 - 【請求項１４】 前記保護カラーは、その断面領域にて
開放端および終結端を有し、その開放端は前記第１エラ
ストマーガスケットに面し、互いに対向して置かれた２
本の指状部材により形成され、その間に置かれた第２の
エラストマーガスケットと摩擦係合し、前記指状部材が
液密シールを提供する前記密封表面に対し外側に広がる
ように前記指状部材が強いられている、請求項１１記載
のシール組立体。 - 【請求項１５】 真空チャンバであって、 前記チャンバの内部の上部境界を画成し、下向きの第１
面を有する固定シーリング部材と、 上向きの第２面を有し、前記固定シーリング部材の前記
第１面を密封係合する固定側壁部材と、 前記第１面及び前記第２面間に圧縮係合された(compres
sively engaged) 第１のエラストマーシール部材と、 前記第１のエラストマーシール部材及び前記チャンバ内
部間に配置され、前記第１面及び前記第２面間に圧縮係
合されている保護カラーと、を備える真空チャンバ。 - 【請求項１６】 その断面領域にて、前記第１のエラス
トマーシール部材に面する開放端を有し、前記開放端は
前記第１エラストマーガスケットに面し、互いに対向し
て置かれた２本の指状部材により形成され、その間に置
かれた第２のエラストマーガスケットと摩擦係合し、前
記第１表面及び前記第２表面に対し外側に広がるように
前記指状部材が強いられている、請求項１５記載の真空
チャンバ。 - 【請求項１７】 前記真空チャンバがプラズマエッチン
グチャンバである請求項１５記載の真空チャンバ。 - 【請求項１８】 前記固定シーリング部材はシリコンか
ら成り、前記固定側壁は石英から成る、請求項１５記載
の真空チャンバ。
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|---|---|---|---|
| US08/235602 | 1994-04-29 | ||
| US08/235,602 US5722668A (en) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Protective collar for vacuum seal in a plasma etch reactor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08227876A true JPH08227876A (ja) | 1996-09-03 |
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| JP7107550A Withdrawn JPH08227876A (ja) | 1994-04-29 | 1995-05-01 | プラズマエッチングリアクタ内の真空シール用保護カラー |
Country Status (4)
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|---|---|
| US (1) | US5722668A (ja) |
| EP (1) | EP0680071A3 (ja) |
| JP (1) | JPH08227876A (ja) |
| KR (1) | KR950034580A (ja) |
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