JPS6212129A - プラズマ処理装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は処理基板、例えば半導体基板（以下ウェハと称
す）などの試料をプラズマエツチングするプラズマ処理
装置に関するものである。　。

〔発明の背景〕

従来のこの種プラズマエツチング装置は、例えば特開昭
５８−１５３３３２号公報に記載のように、ウェハを載
置し上電極の温度を低温に設定してレジストの劣化を防
ぐと共に、該電極に対設した電極および反応槽の内壁の
温度を、前記電極（ウェハ載置）の温度より高温に設定
して真空排気することにより、前記対向電極の表面上お
よび反応槽内壁面上に反応生成物が付着しないようにし
たものである。

ところが、例えばＡノエッチングの場合、エツチングガ
ス七して塩素を含むガスを用いるため、反応生成物とし
てＡｌＣ１３（三塩化アルミニウム）が発生する。該Ａ
１１ｃｌｓは蒸気圧が低いため、本冷却された電極およ
び電極上に載置したウニノ飄表面上に付着するので、エ
ッチレート、選択性およびサイドエッチなどのエツチン
グ特性の再現性を低下させるという問題があつ、＋０上
記問題点を解消するため、２週間に１回程度は反応槽を
開放し、電極などをクリーニングしなければならないか
ら多大の手数を要するばかりでなく、反応槽内を大気に
開放するため、空気中のゴミおよび水分が反応槽内に侵
入し、エツチング特性に悪影響を及ぼすという難点があ
る。

また、クリーニングは一般に純水を含ませた布などによ
りふき取って行うが、クリーニング後に水分が残ってい
ると、エツチング特性に悪影響を及ぼす恐れがある。

〔発明の目的〕

本発明は上記のよう々従来技術の問題を解消し、ウェハ
載置電極、対向電極および反応槽を恒温に温度制御して
温度分布を均一化することにより、エツチング中に生成
されるプラズマ重合膜、反応生成物のウェハへの付着お
よび反応槽のりＩＪ−ニング作業を低減することを目的
とするものである。

〔発明の概要〕 本発明は上記目的を達成するために、ウェハ裏面と該ウ
ェハを載置する下部電極との間に熱伝導用圧力気体を導
入すると共に、下部電極内に加熱または冷却用の恒温流
体を循環させ、また上部電極および反応槽の上壁と側壁
の内部に恒温の流体を循環させるように構成し、ウェハ
上、下部電極および反応槽を同一温度に保持するように
したことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面について説明する。

第１図において、処理基板（以下、ウェハと称す）１は
支持台７上に絶縁部材８を介して取付けられた下部電極
２上に後述する押え板６ｏを介して載置されている。該
下部電極２内には導管３．４が埋設され、該導管３は設
定温度の流体の供給源５に連通し、導管４はウェハ１の
裏面と下部電極２の上面との間に連通ずると共に、マス
フローコントローラ５１と真空計３２に接続する気体だ
め６に連通している。該気体だめ６には、処理用ガスボ
ンベ（図示せず）から供給された熱伝導用圧力気体２５
が圧力制御弁３０およびコントローラ６１を介して供給
される。

上記支持台７は、反応４Ｗ９の下部１１に０リング２１
Ｂを介し−Ｃ気密に取付けられたガイド１５内に、Ｏリ
ング２１Ｃを介して摺動可動に収納されており、駆動源
、例えばエアシリング６７　（ｉ！　２図）により上下
動される。

上記反応槽９は、内壁１２Ａ、外壁１２Ｂおよび該両壁
１２Ａ　、　ｔ２Ｂ　ｌ！５１こ形成された空室１２Ｃ
からなる側壁１２と、該側壁１２の上、下部に０リンク
２１Ｄ　、　　２１Ａを介して気密にそれぞれ結合され
た上壁１０および下壁１１とにより構成されている。

該上壁１０には、カバー１９により覆われ九空室２゜が
設けられると共に、導管１６Ａ　、　１（ＳＢ　、　１
７が埋設され、かつ導管１１ＳＡ、　１６Ｂに連通ずる
空室１８を設けた電極本体１４と、複数個の噴出孔１５
ａおよび前記導管１７に連通する空室１５ｂを設けた噴
出部材１５とからなる上部電極１３が気密に取付けられ
ている。前記空室２０は連結管２２．２５を介して前記
導管１６Ｂおよび側壁１２の空室１２Ｃにそれぞれ連通
されている。

前記押え板６０は８ｇ２図に示すように、該押え板６０
の円周上に交互に配置セれたポル）６１．６２に取付け
られた環状板ばね６３を介して反応槽の下壁（図示せず
）に取付けられている。該押え板６０とウェハ１との間
に介設した緩衝材６４は、押え板６０とホルダ６５によ
り挾持されており、該ホルダ６５はボルト６１により環
状板ばね６３と共締めされた座６６および押え板６ｏに
より挾持されている。

次に上記のような構成からなる本実施例の動′作につい
て説明する。

下部電極２上に載置されたウェハ１は、支持台７をエア
シリンダ６７により上昇させることにより、押え板６０
に当接して保持・固定される。

この際、環状ばね６３は、ウェハ１を適正な力で押圧す
るように形状と寸法が設定されている。

また、前記ウェハ１と下部電極２との間に、気体だめ６
（第１図）から熱伝導用圧力気体２５が導入されるが、
押え板６ｏによりウェハ１の外周から前記圧力気体２５
が漏れるのを抑制されるから、該圧力気体は適正な圧力
に保持される〇一方、反応槽９内は排気系４０により低
圧まで排気され、制御系４２および真空計４１により定
圧に保持される。この状態で処理気体である塩素系ガス
、例えばＣ（！Ａ！４（四塩化炭素）２４が、上部電極
１３の導管１７と空室１５ｂを経て噴出孔１５から反応
槽９内に供給される。

ついで、下部電極２および上部電極１３間には、高周波
電源４３によυ高周波が印加され、反応槽９内の処理気
体はプラズマ状態と壜り、このプラズマによりウェハ１
はエツチングされる。該エツチング時にウェハ１１／ｉ
、プラズマにさらされるから、その温度が上昇する０し
かし、ウェハ１と下部電極２との間に導入された熱伝導
用圧力気体の熱伝導により、熱の移動が盛んに行われる
ため、ウェハ１と下部電極２との伝熱性能を向上させる
ことができる。

そして、ウェハ１および下部電極２間の温度差が小さく
なり、下部電極２の温度を流体供給源５および導管３を
循環する流体により数十度に上昇させても、ウェハ１の
温度をレジ７トの軟化しない温度に保つことができる。

したがって、下部電極２の温度を制御することにより、
ウェハ１の温度を任意に設定することができる。

上述した動作を行う場合、外部の恒温槽（図示せず）か
ら供給される温度制御された流体５０を、上部電極１３
内の導管１６Ａを経て空室１８に導入させ、ついで導管
１６Ｂおよび連結管２２を経て反応槽の上壁１０の空室
２０に導入させた後、連結管２３を介して反応槽の側壁
１２の空室１２０に導入させる。このように前記流体５
０を上部電極１３゜反応槽９の上壁１０および側壁１２
内を順次に循環させることにより、反応槽９内を均一に
、かつ約８００Ｃ程度に恒温化させた状態に保持する。

その理由は、下部電極２の温度を低温にしすぎると、ウ
ェハ１に反応生成物が付着し易くなり、逆に１２０°Ｃ
以上の高温になると、ウェハ１の表面上のエツチングマ
スク用レジストが軟化して劣化するので、前記両温度の
中間温度（約８０°Ｃ）が最適であるからである０ 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、反応槽内部を最
適の温度（約８０°Ｃ）に保持することにより、プラズ
マ中で発生する反応生成物が処理基板、電極および反応
槽へ付着するのを阻止することができる。したがって、
反応槽内部を常屹清浄に保つことができるから、エツチ
ング特性の再現性および半導体素子の信頼性を向上させ
ることができる。

また、反応槽のりＩＪ　　＝ング作業を低減させること
により、クリーニング作業工程を減少させると共に、プ
ラズマ処理装置の稼動率を大幅に向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマ処理装置の一実施例を示す断
面図、第２図は第１図のウニノ１押え部の断面図である
。 １・・・処理基板　　　　２・・・下部電極３　、４　
、１６Ａ、　１６Ｂ・・・導管９・・・反応槽　　　　
　１０・・・上壁１２・・・側壁　　　　　　１２Ｃ、
１８，２０・・・空室１３・・・上部電極　　　　５０
・・・温度制御流体茶　ｊ　図 茗　２　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、処理用気体の供給系と排出系に接続する反応槽内に
   上、下部電極を相対向するように設け、該両電極間に前
   記気体のプラズマを発生させ、該プラズマにより前記下
   部電極上に載置した処理基板をエッチングするプラズマ
   処理装置において、該下部電極内に処理基板を加熱また
   は冷却する流体の導管および下部電極と処理基板との間
   に熱伝導用圧力気体を導入する導管を埋設し、上部電極
   および反応槽の上壁と側壁に空室をそれぞれ設け、該各
   空室内に温度制御された流体を循環させ、前記処理基板
   、両電極および反応槽内壁を同一温度に保持するように
   したことを特徴とするプラズマ処理装置。