JPH09312283A

JPH09312283A - 処理装置

Info

Publication number: JPH09312283A
Application number: JP8150389A
Authority: JP
Inventors: Chishio Koshimizu; 地塩輿水
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-05-21
Filing date: 1996-05-21
Publication date: 1997-12-02

Abstract

(57)【要約】【目的】エッチング処理装置において、被処理体表面
のプラチナ層に対して、高い選択性でエッチング処理を
可能とする。【構成】表面にプラチナ層を有する被処理体であるウ
ェハＷを、処理容器１０２内のサセプタ１０５上に載置
し、処理ガス供給源１２１から酸素ガスを導入後、上部
電極１２３及び下部電極となるサセプタ１０５に高周波
電力を導入することにより、高いシース電圧が得られ、
それにより高いエネルギーのプラズマが得られることか
ら、安定性の高いプラチナ層に対しても、高い選択性で
かつ高いエッチングレートで処理することが可能であ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、処理装置に係り、
特に被処理体、例えば半導体ウェハに対してエッチング
処理するための処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の一般的なドライエッチング装置、
例えばＥＣＲプラズマエッチング装置は、ＥＣＲ磁界条
件が整った処理室内の載置台に、半導体ウェハやＬＣＤ
基板などの被処理基板を載置し、この処理室内に所定の
処理ガスを導入すると共に、高周波エネルギーを導入
し、処理室内に高密度プラズマを発生させることによ
り、ウェハの表面をエッチングするように構成されてい
る。

【０００３】上記エッチング装置において使用される処
理ガスは、被処理対象物であるウェハに応じて各種処理
ガスが選択され、エッチングが行われている。

【０００４】ところで最近、ウェハ上の電極配線膜にプ
ラチナ膜を用いたものがあり、そのウェハ上のプラチナ
層をエッチングする際、処理ガスには、例えばアルゴ
ン、塩素及びフッ素ガスなどが使用されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラチ
ナは安定性の高い物質であり、他の物質との反応性が弱
いため、上記従来のエッチング装置で使用される処理ガ
ス、例えばアルゴン、塩素及びフッ素ガスなどでは、プ
ラチナ層をエッチングする際には高い選択性が得られ
ず、従って、プラチナ層を微細加工することは困難であ
り、また高いエッチングレートが得られなかった。

【０００６】本発明は、上記従来のエッチング装置の問
題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラチ
ナ層に対しても高い選択性を有し、また高いエッチング
レートで安定的に処理を行うことができる、新規かつ改
良された処理装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１によれば、真空処理容器内において所定の
処理ガスをプラズマ化し載置台に載置された被処理体に
対してエッチング処理を施す処理装置であって、上記処
理ガスとして酸素ガスのみを用い、上記被処理体の処理
面に形成されたプラチナ層をエッチングするように構成
されている。

【０００８】上記構成によれば、従来のエッチング装置
で使用していた処理ガス、例えばアルゴン、塩素及び窒
素ガスに変えて、酸素ガスのみを処理ガスに用いること
により、シース電圧を高め、高いエネルギーのプラズマ
を得ることが可能となり、安定性の高い物質であるプラ
チナ層に対しても、高い選択性でかつ高いエッチングレ
ートで処理することが可能である。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照にしなが
ら、本発明をエッチング装置に適用した、実施の一形態
について詳細に説明する。

【００１０】図１に示すエッチング装置１００における
処理室１０１は、導電性素材、例えば酸化アルマイト
処理されたアルミニウムからなる、気密で開閉自在な略
円筒形状の処理容器１０２内に形成され、この処理容器
１０２自体は接地線１０３を介して接地されている。上
記処理室１０１内の底部には、例えばセラミックスの絶
縁支持板１０４が設けられており、この絶縁支持板１０
４の上部に、被処理体、例えば半導体ウェハ（以下、
「ウェハ」という。）Ｗを載置するための下部電極を構
成する略円柱状のサセプタ１０５が、上下動自在に収容
されるように構成されている。

【００１１】上記サセプタ１０５は、上記絶縁支持板１
０４及び処理容器１０２の底部を遊貫する昇降軸１０６
によって支持されており、この昇降軸１０６は、処理容
器１０２外部に接地されている駆動モータ（Ｍ）１０７
の作動により、上記サセプタ１０５は、図１中の往復矢
印に示したように、上下動自在となっている。なお、処
理室１０１の気密性を確保するため、上記サセプタ１０
５と絶縁支持板１０４との間には、上記昇降軸１０６の
外方を囲むように伸縮自在な気密部材、例えばベローズ
１０８が設けられている。

【００１２】上記サセプタ１０５は、例えば表面が酸化
処理されたアルミニウムからなり、その内部には、温度
調節手段、例えばセラミックヒータなどの加熱手段（図
示せず。）や、外部の冷媒源（図示せず。）との間で冷
媒を循環させるための冷媒循環路（図示せず。）が設け
られており、サセプタ１０５上のウェハＷを所定の温度
に維持することが可能なように構成されている。また、
かかる温度は、温度センサ（図示せず。）、温度制御機
構（図示せず。）によって自動的に制御される構成とな
っている。

【００１３】上記サセプタ１０５の上面中央部には、ウ
ェハＷと略同型の静電チャック１０９が設けられてい
る。この静電チャック１０９は、２枚の例えば高分子ポ
リイミドフィルム１０９ａ及び１０９ｃによって、導電
層１０９ｂが挟持された構成を有しており、この導電層
１０９ｂに対して、処理容器１０２外部に接地されてい
る高圧直流電源１１０から、例えば１．５ｋＶの直流高
電圧を印加することによって、この静電チャック１０９
上面に載置されたウェハＷは、クーロン力によってその
位置で吸着保持されるように構成されている。もちろ
ん、そのような静電チャックに拠らず、機械的クランプ
によってウェハＷの周縁部を押圧するようにして、サセ
プタ１０５上にウェハＷを保持する構成としてもよい。

【００１４】そして、上記静電チャック１０９には、伝
熱ガス供給孔（図示せず。）が略同心円上に形成されて
いる。また、各伝熱ガス供給孔には、伝熱ガス供給管
（図示せず。）が接続されており、所定の圧力に制御さ
れた、例えばヘリウムガスが、上記ウェハＷの裏面と静
電チャックの表面との間に形成される微小空間に供給さ
れ、冷媒循環路からウェハＷへの伝熱効率を高めること
が可能となっている。

【００１５】上記サセプタ１０５の上端周縁部には、静
電チャック１０９上に載置されたウェハＷを囲むよう
に、平面が略環状のフォーカスリング１１１が配置され
ている。このフォーカスリング１１１は、反応性イオン
を引き寄せない絶縁性の材質、例えば石英からなり、プ
ラズマによって発生した反応性イオンを、その内側のウ
ェハＷにだけ、効果的に入射するように構成されてい
る。

【００１６】上記サセプタ１０５に周囲には、絶縁リン
グ（図示せず。）を介して電導性を有する材質、例えば
アルマイトのバッフル板１１２が配され、さらにこのバ
ッフル板１１２の内周部は、支持体（図示せず。）に固
定されている。従って、サセプタ１０５の上下動に伴
い、このバッフル板１１２も上下動する構成となってい
る。このバッフル板１１２には多数の透孔１１２ａが形
成されており、ガスを均一に排出する機能を有してい
る。

【００１７】上記処理室１０１の上部には、例えばアル
ミナからなる絶縁支持体１１３、例えばアルミニウムか
らなる略環状の冷却プレート１１４を介して、処理ガス
やその他のガスを処理室１０１内に導入するための拡散
部材１１５が設けられている。この冷却プレート１１４
の上部には冷媒循環路１１４ａが形成されており、外部
から供給される冷媒が循環することによって、後述の上
部電極１２３を所定温度にまで冷却する機能を有してい
る。

【００１８】上記拡散部材１１５は、バッフル板１１６
を所定の間隔で上下複数段の中空構造を有しており、さ
らにバッフル板１１６には、多数の拡散孔１１６ａが形
成されている。この拡散部材１１５の中央にはガス導入
管１１７が設けられ、さらにバルブ１１８、１１９及び
流量調節のためのマスフローコントローラ（ＭＦＣ）１
２０を介して、処理ガス供給源１２１から、本実施の形
態で使用する処理ガスである酸素ガスが、処理室１０１
内に導入される構成となっている。ここで本発明によれ
ば、プラチナ層をエッチング処理する際には、処理ガス
として酸素ガスのみを用いる必要があるが、もちろんか
かるエッチング処理の前後にパージガス、例えば窒素ガ
スなどを導入することは可能である。

【００１９】上記拡散部材１１５の下方には、さらにア
ルミニウムからなる冷却プレート１２２が設けられ、こ
の冷却プレート１２２の下面側において上記サセプタ１
０５と対向するように、上部電極１２３が冷却プレート
１１４によって支持されている。この上部電極１２３は
電導性を有する、例えば単結晶シリコンからなり、例え
ばボルト（図示せず。）によって上記冷却プレート１２
２、１１４に固着されて導通している。また、上記上部
電極の下端周辺部には、上記ボルト（図示せず。）を被
うようにして、例えば石英からなるシールドリング１２
４が配置されている。なお、シールドリング１２４の上
端部と処理容器１０２の上部壁との間には、例えばフッ
素系の合成樹脂からなる絶縁リング１２５が設けられて
いる。

【００２０】上記上部電極１２３及び冷却プレート１２
２は、上記拡散部材１１５によって導入されたガスを、
サセプタ１０５上のウェハＷに対して均一に吐出させる
ため、多数の吐出口１２２ａを有している。

【００２１】処理容器１０２の側壁下方には、排気管１
２６が設けられており、さらにこの排気管１２６には、
例えばターボ分子ポンプなどの真空引き手段１２７が接
続されており、上記真空引き手段１２７の作動によっ
て、上記バッフル板１１２及び排気管１２６を介して、
処理容器１０２内は、所定の減圧雰囲気、例えば１ｍＴ
ｏｒｒ〜１００ｍＴｏｒｒまでの任意の減圧度にまで真
空引きできるように構成されている。

【００２２】上記エッチング装置１００の処理容器１０
２内にプラズマを発生させるための高周波電力の印加構
成は、次のようになっている。下部電極となるサセプタ
１０５に対しては、周波数が数ＭＨｚ程度、例えば２．
３ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源１２８から
の電力が、整合器１２９を介して供給される構成となっ
ている。一方、上部電極１２３に対しては、整合器１３
０を介して、周波数が数十ＭＨｚ程度、例えば１３．５
６ＭＨｚの高周波電力を出力する高周波電源１３１から
の電力が、冷却プレート１２２を通じて導入される構成
となっている。

【００２３】上記エッチング装置１００には、ゲートバ
ルブ１３２を介して、ロードロック室１３３が隣接され
ており、このロードロック室１３３内に設けられた搬送
アームなどの搬送手段１３４によって、被処理体である
ウェハＷは、上記処理容器１０２とこのロードロック室
１３３との間で搬送されるように構成されている。

【００２４】本実施例にかかるエッチング装置１００は
以上のように構成されており、例えば、このエッチング
装置１００を用いて、ウェハＷ上のプラチナ膜のエッチ
ングを実施する場合について説明すると、まず被処理体
であるウェハＷは、ゲートバルブ１３２が開放された
後、搬送手段１３４によってロードロック室１３３から
処理容器１０２内へと搬入され、静電チャック１０９上
に載置される。そして、高電圧直流電源１１０の印加に
よって上記ウェハＷは、この静電チャック１０９上に吸
着保持される。その後、搬送手段１３４がロードロック
室１３３内へ後退したのち、処理容器１０２内は真空引
き手段１２７によって真空引きされていく。

【００２５】バルブ１１８及びバルブ１１９が開放され
て、マスフローコントローラ１２０によってその流量が
調整されつつ、処理ガス供給源１２１から本実施の形態
で使用される処理ガスである酸素ガスのみが、ガス導入
管１１７、バッフル板１１６及び冷却プレート１２２を
通じて、上部電極１２３の拡散孔（図示せず。）より、
上記ウェハＷに対して均一に吐出される。

【００２６】そして、処理容器１０２内の圧力を例えば
２０ｍＴｏｒｒに設定、維持されたのち、上部電極１２
３へは、整合器１３０を介して高周波電源１３１から周
波数が例えば１３．５６ＭＨｚの電力が供給され、一方
の下部電極を構成するサセプタ１０５へは、整合器１２
９を介して高周波電源１２８から周波数が例えば２．３
ＭＨｚの電力が供給されると、上部電極１２３とサセプ
タ１０５との間にプラズマが発生し、処理容器１０２内
に導入された、本実施の形態で使用される処理ガスであ
る酸素ガスを解離させて、それにより生じた負イオンに
よって、ウェハＷ表面のプラチナ層に対して、エッチン
グすることが可能である。

【００２７】以上のように、本発明によれば、従来のエ
ッチング装置で使用していた処理ガス、例えばアルゴ
ン、塩素及び窒素ガスに変えて、酸素ガスのみを処理ガ
スに用いることで、高いシース電圧が得られ、それによ
り高いエネルギーのプラズマが得られることから、安定
性の高い物質であるプラチナ層に対しても、高い選択性
でかつ高いエッチングレートで処理することが可能とな
る。

【００２８】以上、本発明の好適な実施例について、半
導体ウェハ表面のプラチナ層をエッチングするプロセス
を実施する装置を例に挙げて説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。本発明はこの他にも、被処理体
表面にプラチナ層を有するものを処理する場合、例えば
ＬＣＤ基板においても可能である。さらに、処理室内に
処理ガスを導入し、上部電極、下部電極及びその双方に
高周波電力を印加してプラズマ処理を行う装置、例えば
ＲＩＥ、ＥＣＲエッチング装置、誘導結合プラズマ処理
装置及びアッシング装置などにも適用することが可能で
ある。

【００２９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体表面のプラチナ層を処理する際、その処理ガス
に酸素ガスのみを用いることで、高いシース電圧が得ら
れ、それにより高いエネルギーのプラズマが得られるこ
とから、安定性の高い物質であるプラチナ層に対して
も、高い選択性でかつ高いエッチングレートで処理する
ことが可能となる。

【００３０】また、従来の処理装置の構造的変更を伴わ
ず、処理ガスのみを酸素ガスに変更することにより、上
記のような高い選択性でかつ高いエッチングレートで、
被処理体表面のプラチナ層を処理することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかるエッチング装置の断面
説明図である。

【符号の説明】

１００エッチング装置１０１処理室１０２処理容器１０５サセプタ１０６昇降軸１０９静電チャック１１１フォーカスリング１２０ＭＦＣ１２１酸素ガス供給源１２３上部電極１２６排気管１２８、１３１高周波電源Ｗウェハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理容器内において所定の処理ガス
をプラズマ化し載置台に載置された被処理体に対してエ
ッチング処理を施す処理装置であって、前記処理ガスとして酸素ガスのみを用い、前記被処理体
の処理面に形成されたプラチナ層をエッチングすること
を特徴とする、処理装置。