JPS61267326A - プラズマ反応炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明はプラズマ反応炉に関するもので、特に。

平行板型プラズマ反応炉に関する。

技術上既知のように９反応室のプラズマ反応は。

物質の堆積（ｄ・ｐｏａｉｔ）のためか除去のためかに
関係なく、多くのパラメータが複雑にバランスしている
。例えば米国特許第４，４７３，４３６　ｇでは１反応
炉の幾何構造がエツチングの性質に影響があるのが認め
られている。そこで、ガスやガス混合物、圧力。

基板温度、電力その他が１注意深く選定されなければな
らないだけでなく１反応炉室臼体の設計は競合する関心
事のあいだの妥協となる。

今まではプラズマ反応炉は、少なくとも実験室の外では
単能機器であった。それ故に例えば１表面エツチング反
応炉を裏面エツチング反応炉に変換するのは相当な機器
の改造を必要とし、即ち。

平行板型反応炉の下部電極アセンブリーは、改造するか
交換しなければならなかった。

サブアセンブリーの交換は実行可能に見えるが。

交換の費用とともに１反応炉の性能を低下する恐れのあ
るかど（ｃｏｒｎｅｒ　）　＋即ち外部かと、ポケット
即ち内部かど、及び間隙（ｇａｐ　）は、全部回避する
必要性を考慮さるべきである。平行板型反応炉の場合に
は、電極の機械加工の費用とともに管工事やｉｉ気結線
のため、下部電極アセンブリーを全部交換するのは実際
的でない。

反応炉室に使用される材料又は少くなくとも材料の表面
仕上は、さらに各種のプロセスに適合するように変更を
要するのがしばしばである。これが現在使用されている
９１７１寸法の数と組み合わされると、プラズマ反応炉
の製作者が直面する多くのプロセスとウェハ寸法が存在
することは明らかである。しかし製作費を減少するため
１発展の可能性の激増には、ともかく順応されねばなら
ない。同時に、顧客及び使用者は、性能の改善を希望し
、即ち、よりよい均一性、高いエツチング速度、よりよ
い異方性、及び／または選択性を希望する。かくして１
機器をさらに融通のきくものにするすべての改変は、そ
の性能を低下することは１　　　　許されない。事実、
改変が性能を改善しないならば、顧客はその反応炉を購
入する気にならないのが普通である。

以上の見地から１本発明の目的は、単能プラズマ反応炉
を各種プロセスに使用出来るようにすることでおる。

本発明の他の目的は、プラズマ反応炉のエツチング速度
を改善することでおる。

本発明のさらに他の目的は、プラズマ反応炉の均一性を
改善することである。

本発明のさらに他の目的は、プラズマ反応炉の均一性と
性能を同時に改善することである。

発明の要約 以上の目的は、中央台を限定する輪形グループを持つ平
面状の下部電極を具えＣいる本発明で達成される。その
グループにはリングが９まくはまり込み、リングの上表
面には隆起物（ｒｉｄｇ・）を具え。

処理される１枚のウェハがはいる。リング材料。

リングの厚さ、及び隆起物の直径の選択により。

多種の処理やウェハ直径に適応させることが可能である
。プラズマ反応炉の他の部分と協力してリングは、均一
性やエツチング速度を改善するのはわかっていたが、予
期はされていなかった。

発明の概要 下部電極が、中央台を有する金属電極と９台を収りかこ
み台と接触するかまたは０台の上の位置にウェハを保持
するリングを具える平行板型プラズマ反応炉が開示され
ている。このインサートは。

セランツクの様な絶縁物でも、あるいは、金属でもよい
。

発明の詳細説明 ４１図は９本発明にもとづく下部電極アセンブリの１部
の分解組立図を図示する。特に下部電極１０は、半導体
ウエノ１を受入れる中央台１２を限定する環状のくぼみ
（ａｎｎｕｔａｒ　ｄａｐｒｓｓａｌｏｎ　）　１１を
具えも環状くぼみ１１の深さとリング１５の厚さは表面
エツチングに対して、リング１６がくぼみ１１の深さよ
り少し薄くなるように選ばれるので、これにより台１２
は中央穴１４及び上記リング１６を介して伸びるものと
考えられるであろう。中央穴１４のまわりには、隆起し
た部分１５がある。後で十分説明されるように隆起した
部分１５は、平らな上部と斜の側面からなるのが好まし
い。隆起した部分１５は２図示されないが、プラズマ反
応炉室のほぼ中心で台１２の上に直接に、ウエノ１を配
置するのに役立てられる。

下部電極１０は普通アルミニウムで弗る。選択されたプ
ロセスにより、リングは多くの材質で構成出来る。本発
明の役割ではないが、リング１３として使用可能な各種
材料の誘電率の変化は、プロセスパラメータ及び特にプ
ラズマ反応炉室内の電力分布を制御し、これにより９本
発明にもとづき改善されかつ予想外の結果が得られると
信じられる。

限定するためではなく１例としてであるが、６弗化硫黄
又は６弗化硫黄と７レオン１１　との混合物に基礎を置
くプロセスを用い、窒化物やポリシリコン（多結晶シリ
コン）のエツチングにプラズマ反応炉が使用される場合
、リング１６がアルミニウムから成り得る。アルミニウ
ムをエツチングする時、ローディングを少なくするため
陽極処理（ａｎｏｄｉｚｅｄ）アルミニウムや硬陽極処
理（ｈａｒｄ　ａｎｏｄｉｚ＠ｄ　）アルミニウムが塩
化物の化学作用とともに使用される。６弗化硫黄の化学
作用を使用するポリシリコン及び窒化シリコンの裏面エ
ツチングに対しては、リング１３は、　ＭＡＣＯＲ（Ｃ
ｏｒｎｉｎｇ　Ｇム＠急より販売されるアルン二つムー
マイカ材料）となる。酸素プラズマ中でのホトレジスト
のエツチングに使用する場合は、リング１５は石英（ｑ
ｕａｒｔｚ）となる。従来技術で既知のとおり、各種の
エツチングに対して使用可能な化学作用は多数存在する
。以上の説明は、実行される機能によって１種々の材料
がリング１３に使用され得ることを単に説明するだけで
あることが理解される。

第２図は、リングの代わりの実施例を図示したものであ
り、ここではリング２１は、中央穴２２と穴のまわりに
ある型（パターン）に配置された複数の隆起部分２３　
、２４　、２５を含み、その隆起部分は。

第１図のリング１３の隆起部分１５より得られるのと同
様なウェハ保持機能を与える。隆起部分２５−２５の数
と位置は重要ではないが、１つ以上の半円を取り囲む型
には、少なくとも３個の隆起部分が存在しなければなら
ないことが理解される。

第１図と第２図の実施例については、穴の外側から隆起
部分の内側までの距離は、望ましくは。

ウェハの平面を包含すれば十分で、単にそれだけのこと
でおる。リング外側端面より内方に隆起部分まで拡がる
リングの外側部分の幅は、第６図で図示石れるプライマ
反応炉内で係合する絶縁リングにエリ部分的に東ねられ
る大きさがおれば十分でおる。

本発明にもとづく反応炉の好ましい１実施例を図示する
ｗ１３図において、プライマ反応炉６０は上部電極６１
と下部電極３２を具える。下部電極３２は、上部電極６
１とは絶縁リング３３と側壁６４により分離される。上
部電極６１には内部バクフル３５とふた６６が取付けら
れている。ふた３６は排気室を限定し、排気室は排気管
４５に接続され１反応炉周囲からのガスや副産物を排除
する。バッフル６５は、管継手４６に接続される適当な
供給源からのガスやガス混合物へ通路を提供する。上部
゛電極６１と下部電極６２は、ウェハ４１が処理のため
に入れらｎる反応室４０を限定する。上部電極３１と内
部バッフル６５はブレナム（ｐムｎｕｍ）　４２を限定
し。

プレナムは、上部電極３１の多数の穴を通りウェハ表面
なよこぎるガスの圧力や流れを、均等にするのに役立つ
。このような構成のプラズマ反応炉３０は、平行板型、
半径（放射）流反応炉として技術上既知のものである。

即ち、ガスは中央手段により供給されウェハをよこぎり
半径方向で外向きに流れ１反応炉の端の近くで実収され
る。

下部電極３２は、リング５１が置かれる環状グループを
具える。リング５１の環状隆起部分５１は。

尖端とは反対に平らな上部部分５２とウェハ４１を受入
れるため少なくとも内部に傾斜した壁５３を具える。傾
斜壁５３は２つの機能を有し、ウェハ輸送機構からウェ
ハを受は収る際には中心合わせ作用を提供し、また、底
部より上部が大きいので。

ウェハ輸送機構がウェハな反応室に置かねばならない精
度を減少する。

中心合わせ作用のあいだのウェハと傾斜面のこすれより
生ずる粒子発生を最小にするため、リング５１の内部傾
斜部分５３は出来る限り平滑でなければならないことは
知られている。リング５１が石英、′！！＋たけセラミ
ックである時には特にそうでめる。

リング５４の外側の縁を参照番号５４で表示するように
傾斜させることは、望ましいことが知られている。これ
はリング５１と下部電極３２の組立を容易にするのみな
らず、下部電極３２の周囲の露出金属平面を最少にする
。これは、プラズマの制御を助け、特に、プラズマの領
域と電力密度の制御に役立つ。

第３図に図示されるように、下部電極５２は平らな上部
表面を具え、上部表面からリング５１　用のくぼみを仕
上げる。こうすることにより、下部電極３２は容易に製
造され、特にその台は容易に平面にラップ仕上げされる
。下部電極６２はまた。

図示されていない配管や電気接続を具えることが当業技
術者には既知である。運転中は、下部電極３２はＲＦ（
高周波）電力源に接続されるのが普通で、−Ｌ部電極３
１は接地電位に保持される。

リング５１は、中央台と同一平面上であるように図示さ
れているが、第４図と第５図により十分に説明されるよ
うに、リング５１　と中央台は、実際には同−平向上に
はない。第４図は表面エツチングの構成を図示するが、
ここでは、リング７１は中央台の為さより低い厚さを持
っている。特に。

ウェハ４１とリング７１の間にはα０１０吋（０，２５
ｍ　）程度の間隙６１がある。さらに、ウェハ４１は完
全に中心合わせされることは少ないから、ウェハ４１の
周囲の一部分には、少なくとも間隙６２が存在するであ
ろう。間隙６２や間ｌ！１１ｉ６１が十分な寸法であれ
ば、ウェハの下にプラズマ・グロー放電が点弧し、グロ
ー放電の対称性を破壊し、主放電の電力を吸収し、それ
により、プロセスの変動を起し。

これは、ウェハが更に後のプロセスを受けるまで検出さ
れ得ないｔｑ能性がある。実際問題としては。

間！Ｍ６１と間ｌ！１１６２を略α０１０吋（０，２５
１１ｊｌ）より小さくすることにより、これら放電は最
少限にすることが出来る。

第５図は裏面エッチを図示するもので、ウェハ４１は下
部電極３２の上に置かれ１間＠６５を形成する。裏面エ
ッチでは、能動素子（ａｃｔｉｖ＠ｄ＠ｖｉｃａ畠）は
ウェハ４１の現在の下面である所に形成される。

裏面エツチングでは、第５図に図示するように。

ウェハ４１の上面のエツチングが期待される。そこで間
隙６５は約α０１０吋（α２５關）より小さくして、ウ
ェハ４１と下部電極３２の間にグロー放電が点弧するの
を防止せねばならない。

かくし゛Ｃ本発明により、＃！造が容易で然も、プロセ
スが異なる場合にはリング材質の変更により。

ウェハ寸法が異なる場合には下部電極板とリングの変更
により、簡単に多くのプロセスやウエノ・直径に適応す
る改善されたプラズマ反応炉が提供される。絶縁体６６
とリング５１により中央領域への下部電極の露出を制限
することで、プラズマのよい制御かえられ、電力及び密
度は増加し６エツテングの均一性は向上する。

本発明は以上のように説明されたが１本発明の意図や範
囲の中で多くの変更が行なわれうるのは。

当業技術者に対し゛（は明瞭でおる。例えば、ウェハ４
１と下部電極６２０間の最大接触面積を得るのを望む人
もあり、またある人は、リング５１　と下部電極３２よ
りもむしろ、リング５１を変換するだけで、少し異なる
寸法のウェハを入れることが出来ることを当業技術者は
理解している。説明では。

特別の構成の平行板型半径流の反応よりなるとして図示
しているが、多くの他の構成も、その下部電極の変更に
より１本発明から恩恵を受けることが可能であると思わ
れる。図面に図示される各種の斜傾の角度は重要ではな
いが９例えば、３０度から６０度の範囲の傾斜を含む。

同様に、プラズマが点弧される個々の寸法間隙は１例え
ば１反応室内の圧力を含む多数の要因により決定される
ことが当業技術者により考えられる。他の要因とともに
各反応炉型により正確な決定的な寸法は、そこで紅験的
に容易に求められる。さらに電極６２とリング５１は、
たんに石英、または、アルミニウムを含むと説明されＣ
いるが、より複雑な構造１例えば、アルミニウムを蒸着
した膜層を持つセラミック・リング５１も９本発明にも
とづき使用＝ｑ能と考えられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は１本発明によるプラズマ反応炉の下部電極とリ
ングとを示す。 第２図は、リングの他の実施例を示す。 第３図は１本発明にもとづくプラズマ反応炉室な示す。 第４図は１裏面エツチングに関する本発明の詳細を図示
する。 第５図は、裏面エツチングに関する本発明の詳細を図示
する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、処理される物品を受入れる電極が、 その第１主表面に形成された中央台を持つ 導電性部材、 前記台を取りまき、前記第１主表面と同一平面上でない
   上面を有するリング、を具え 前記リングは、処理される前記物品を置くためにその上
   表面に少なくとも１つの隆起部分を具えることを特徴と
   するプラズマ反応炉。 ２、前記リングは、導電性材料よりなる特許請求の範囲
   第１項記載のプラズマ反応炉。 ３、前記リングは、非電導性材料よりなる特許請求の範
   囲第１項記載のプラズマ反応炉。