JPH08264514A - 外部加熱方式の半導体プラズマ処理装置のベルジャー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内面にレジスト等の反応生成物が蒸着するの
を防止できる半導体プラズマ処理装置のベルジャーの構
造に関わる。 【構成】 ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝導性
セラミック材料の層をライニングして熱の伝導路を形成
してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部加熱方式の半導体
プラズマ処理装置のベルジャーの構造に関わり、さらに
詳しくは、ベルジャー内面にレジスト等の反応生成物が
蒸着するのを防止できる構造に関わるものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体のプラズマエッチング処理では、
レジスト被膜もエッチングガスと反応し、反応生成物は
レジスト表面から気化する。気化した生成物は半導体の
製造上汚染の原因となるので、ベルジャーの中に滞留し
ないようにポンプで外に強力に吸引排出されているが、
一部ベルジャー内面の温度の低い部分に蒸着して時間と
共に堆積肥厚してくる傾向がある。堆積肥厚したものが
プラズマ雰囲気に混入してくると、これは製造上不良品
を生成させる恐れがある。そこで従来は一定時間ごとに
操業を中止してクリーニングを行っているが、このため
に装置の稼働率の低下を余儀無くされている。従来これ
を防止するために、ベルジャーの外表面に薄膜状のヒー
ターを被覆して電熱加熱すること等が試みられている
が、期待通りの成果は得られていない。被膜の剥離、断
線、容量不足等が原因である。

【０００３】

【発明が解決する課題】本発明は、かかる状況に鑑みて
なされたもので、レジストの反応生成物の堆積がなく、
クリーニングの必要がないベルジャーの新規な構造を提
供せんとするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題は次の構造によ
って解決される。すなわち、 １． ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝導性セラ
ミック材料の層をライニングして熱の伝導路を形成して
なることを特徴とする外部加熱方式の半導体プラズマ処
理装置のベルジャー。 ２． ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝導性セラ
ミック材料の層をライニングして熱の伝導路を形成し、
該伝導路に接触あるいは離隔して該伝導路加熱源を配置
してなることを特徴とする外部加熱方式の半導体プラズ
マ処理装置のベルジャー。 ３． ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝導性セラ
ミック材料の層をライニングして熱の伝導路を形成する
と共に、該伝導路の表面に該伝導路の材質と同種あるい
は異種の材料からなる多孔質セラミックの層を形成し、
該多孔質層から離隔して該多孔質層加熱用熱源あるいは
光源を配置してなることを特徴とする外部加熱方式の半
導体プラズマ処理装置のベルジャー。 ４． ベルジャー外表面に電気絶縁性セラミックの多孔
質層を被覆し、該被覆層から離隔して該被覆層加熱用熱
源あるいは光源を設けてなることを特徴とする外部加熱
方式の半導体プラズマ処理装置のベルジャー。 ５． 上記多孔質層の周りに、上記熱源あるいは光源の
放射熱あるいは放射光反射板を配置してなる３，４に記
載のベルジャー。

【０００５】

【作用】半導体プラズマエッチング処理装置のベルジャ
ーは特別な場合を除いて石英ガラスで作られている。石
英ガラスは耐熱衝撃性には特別優れている反面、熱伝導
性には極めて劣り、むしろ断熱材とでもいえる材料であ
る。石英ガラスの熱伝導の悪さが温度ムラをもたらし、
レジストの反応生成物の堆積を引き起こす一因になって
いる。本発明は基本的には二つの構造でこの問題の解決
を計る。一つは、ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱
伝導性セラミック材料の層をライニングして熱の伝導路
を形成する構造。もう一つはベルジャー外表面に電気絶
縁性セラミックの多孔質層を被覆し、該被覆層から離隔
して熱源、発光源を設ける構造である。

【０００６】前者の構造は、温度の高い部分から低い部
分に亘って良熱伝導路（ライニング層）を形成して熱の
速やかな伝導を図って温度むらの解消を図る構造であ
る。後者の構造は、多孔質層に放射された熱線、光線
が、多孔体の中に閉じ込められて吸収される性質、つま
り熱線、光線の閉じ込め効果を利用して、ベルジャーか
ら離れた場所から熱線、光線を照射し、この放射線を効
率的に吸収させて低温部分の温度上昇を計る構造であ
る。

【０００７】前者のライニング層は、所定形状のセラミ
ック焼結体をベルジャー外面に隙間無く嵌合することに
よって形成したものでもよいし、あるいはセラミック粉
末を使って形成したものでもよい。セラミック焼結体と
ベルジャーの嵌合部分の隙間をなくすためには、嵌合の
際、嵌合面に、電気絶縁性で良熱伝導性セラミックの粉
末とセラミックバインダーを混合して調整したペースト
を塗着して嵌合するのが有効である。粉末を使ったライ
ニング層は、電気絶縁性で良熱伝導性セラミックの粉末
にセラミックバインダーを混ぜてペースト状になし、こ
れをベルジャーの外表面に塗着、硬化、あるいは焼き付
け、硬化させたものでもよいし、ベルジャーの外側に鋳
型枠を設け、ベルジャーと鋳型枠の隙間に上記ペースト
を鋳込んで硬化させて形成させたものでもよい。いずれ
の方法にせよ所定の厚さライニングできる方法であれば
いかなる施工法でもよい。この際、ライニング層の中に
セラミック繊維、セラミックメッシュを混合すると補強
効果がある。

【０００８】上記したライニング層は熱伝導によって温
度むらの解消を図って、レジストの堆積を防止する構造
であるが、ライニング層に更に接触あるいは離隔して熱
源、光源を配置し、この熱、光源でライニング層を加熱
して積極的に温度ムラをなくす方法はさらに効果的であ
る。このさい、熱光源の配置は、プラズマ処理特性に悪
影響を与えないように、外部電極から離れた場所が好ま
しい。たとえば、ベルジャーの頂部、ベルジャーフラン
ジ部等がこれに相当する場所であるが、本来この部分は
レジストの反応性生物が蒸着する低温部分でもあり、こ
の部分に局部的に熱光源を配置することはレジスト蒸着
に極めて効果的である。熱光源はライニング層に埋め込
んで、あるいは直接当接して、あるいは表面から離隔し
て配置、いずれでもよい。熱源が電熱ヒーターであれ
ば、埋め込み、当接が最も好ましく、赤外線ランプのよ
うなランプ構造のものは離隔して配置することもでき
る。離隔して配置する場合、照射された熱、光線の吸収
をよくするために照射面を多孔質にするとよい。熱、光
線閉じ込め効果によっておおむね３０％程度昇温速度が
早くなる。

【０００９】多孔質層は、ベルジャーの表面に直接形成
しても効果がある。すなわちベルジャー外表面に電気絶
縁性セラミックの多孔質層を被覆し、該被覆層から離れ
て配置した熱源あるいは光源で加熱した場合、被覆なし
に比較して約３０％昇温が早まる。このさい、放射され
た熱、光線の散逸を防ぐために、ベルジャー周囲を取り
囲むように熱、光線の反射板を配置すると更に効果があ
る。このさい、反射板の材質、配置場所は、プラズマ処
理電極に影響を与えないように考慮する必要があること
は勿論である。

【００１０】本発明のライニング層、多孔質層を構成す
るセラミックの材質は、ライニング層にあっては電気絶
縁性、熱伝導性が要求されるので、ＢＮ，ＡＬＮ，Ｂｅ
Ｏ等のセラミック、あるいはこれらを主成分にするセラ
ミック等が好ましい。多孔質層にあっては、基本的には
電気絶縁性であればよいので、通常の酸化物、窒化物セ
ラミックを適宜使用できるが、中でもとくに熱伝導に優
れた上記セラミック、およびアルミナ等が好ましい。

【００１１】

【実施例】図面によって本発明構造を説明する。図１〜
２は主にヘリコン波プラズマエッチング装置のベルジャ
ーに使用される本発明構造を説明した図である。図１は
ベルジャーのライニング層の構造を説明した図である。
図２は、ベルジャー外周に反射板を配置した時の説明図
である。図１のベルジャーにおいて、１がベルジャー本
体、２がライニング層である。ライニング層２の表面３
は図に示すように多孔質になっている。ライニング層頂
部の上部には赤外線ランプ４が配置されており、ランプ
によって加熱される。１のベルジャー本体は直径２００
ｍｍφ、厚さ５ｍｍのシリカガラス製、２のライニング
層は、厚さＢＮセラミックの焼結体で形成されている。
３の多孔質層は２００ミクロンの厚さで、ＢＮセラミッ
クを焼成する際同時に形成されたものである。ベルジャ
ー本体にライニング層を嵌合する際、骨材にダイヤモン
ドの粉末を使用した無機接着剤をあらかじめベルジャー
表面に塗着してライニングセラミックを嵌め込んだ。嵌
合後４００℃に加熱して無機接着剤を硬化させた。シリ
カガラスの熱伝導度は、１ｗ／ｍ・ｋ、使用したＢＮセ
ラミックのは熱伝導度は３８ｗ／ｍ・ｋであった。赤外
線ランプ４は、頂部３の中央に１ｋＷのランプ１個と、
その周囲に４個計５個配置した。 ＜温度分布＞従来からの経験で、ベルジャー内面の温度
が１５０℃以上になるとレジストは蒸着しないことが判
明している。したがって最も温度の低い部分が１５０℃
以上の温度分布が得られれば、ベルジャーの構造として
は合格である。ランプ加熱だけでこの温度分布が得られ
れば合格である。実操業では電極部はプラズマによって
加熱され、さらに温度が上昇するので、少なくともラン
プ加熱以上の温度が得られることになるからである。 く加熱実験結果＞最も低温部はフランジ５の端部であっ
た。加熱後約１時間でフランジ５の端部が１５０℃に達
した。以上の結果より本構造はレジスト蒸着の防止に効
果があることが分かった。図２は、図１のベルジャーの
周りを取り囲むように、反射板６を配置したときの説明
図である。 ＜加熱実験結果＞最も低温部は図１の場合と同じくフラ
ンジ５の端部であった。加熱後約３０分でフランジ５の
端部が１５０℃に達した。以上の結果より本構造は図１
の構造よりも昇温速度が早くなることが判明した。本構
造はレジスト蒸着の防止に更に効果があることが判明し
た。なお、反射板は鏡面研磨した厚さ５ｍｍのアルミナ
板を８角形状に配置してベルジャーから３０ｃｍ離して
取り囲んだ。

【００１２】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明構造は、プ
ラズマ処理に何等影響を与えること無く、ベルジャー最
低温部を１５０℃以上に昇温できる特徴を有し、ベルジ
ャーへのレジストの付着を防止し、半導体のプラズマ処
理品質の向上、生産性の向上に多大の貢献を成すもので
ある。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、ベルジャーのライニング層の構造を説
明した図である。

【図２】図２は、ベルジャー外周に反射板を配置した時
の説明図である。

【符号の説明】

１…ベルジャー本体 ２…ライニング層 ３…多孔
質層 ４…赤外線ランプ ５…ベルジャーフランジ ６
…反射板

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝
   導性セラミック材料の層をライニングして熱の伝導路を
   形成してなることを特徴とする外部加熱方式の半導体プ
   ラズマ処理装置のベルジャー。
2. 【請求項２】 ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝
   導性セラミック材料の層をライニングして熱の伝導路を
   形成し、該伝導路に接触あるいは離隔して該伝導路加熱
   源を配置してなることを特徴とする外部加熱方式の半導
   体プラズマ処理装置のベルジャー。
3. 【請求項３】 ベルジャー外表面に電気絶縁性で良熱伝
   導性セラミック材料の層をライニングして熱の伝導路を
   形成すると共に、該伝導路の表面に該伝導路の材質と同
   種あるいは異種の材料からなる多孔質セラミックの層を
   形成し、該多孔質層から離隔して該多孔質層加熱用熱源
   あるいは光源を配置してなることを特徴とする外部加熱
   方式の半導体プラズマ処理装置のベルジャー。
4. 【請求項４】 ベルジャー外表面に電気絶縁性セラミッ
   クの多孔質層を被覆し、該被覆層から離隔して該被覆層
   加熱用熱源あるいは光源を設けてなることを特徴とする
   外部加熱方式の半導体プラズマ処理装置のベルジャー。
5. 【請求項５】 上記多孔質層の周りに、上記熱源あるい
   は光源の放射熱あるいは放射光反射板を配置してなる請
   求項３，４に記載のベルジャー。