JP3155199B2

JP3155199B2 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP3155199B2
Application number: JP11577896A
Authority: JP
Inventors: 誠青木; 秀仁三枝
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 2001-04-09
Anticipated expiration: 2016-04-12
Also published as: JPH09283499A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体ウエ
ハ等の被処理体にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体デバイスを製造するため
には、例えばウエハ上に所定の成膜を形成したり、或い
はこの成膜に所定の回路パターンを形成するためにエッ
チング処理を行なうようにしており、これらの成膜とエ
ッチングを多数回繰り返し行なうことにより所望の回路
素子を形成している。回路パターンの線幅は、半導体デ
バイスの高集積化、高密度化につれて非常に微細なもの
となり、例えばサブミクロンのオーダの細幅が要求され
ている。半導体デバイスの歩留まりを向上させるために
は、この微細なパターンを精度良く形成しなければなら
ないが、各種の処理を行なうときには歩留まり劣化の原
因となるパーティクルの発生を如何に避けるかが大きな
課題となる。

【０００３】半導体ウエハに各種の処理を施すために
は、熱処理装置の他に枚葉式においては処理効率が高い
ことからプラズマを用いたプラズマ処理装置が多用され
ている。図１１は、一般的なプラズマ処理装置の概略構
成図を示しており、例えばアルミアルマイトよりなる処
理容器２内には、絶縁体４上に設けたサセプタ６が設け
られており、この上に被処理体としての、例えば半導体
ウエハＷが静電チャック等により吸着保持される。この
サセプタ６は下部電極を兼用するものであり、これには
マッチングボックス８を介して例えば１３．５６ＭＨｚ
の高周波を発生する高周波電源１０が接続されており、
処理容器２内にプラズマ発生用の高周波電力を投入でき
るようになっている。また、この処理容器２の底部に
は、真空ポンプ等を介設した図示しない真空排気系に接
続される排気口１２が設けられており、容器内を真空引
き可能としている。

【０００４】また、サセプタ６に対向させて天井部１６
には、処理容器２内に処理ガスやプラズマガスを導入す
るために例えばアルミアルマイト製のシャワーヘッド部
１４が設けられており、このシャワーヘッド部１４は上
部電極を兼用している。図１２はこのシャワーヘッド部
１４の部分拡大断面図を示し、図１３はその平面図を示
している。図示するようにこのシャワーヘッド部１４に
は多数のガス流下路２０を形成し、この下端を開口する
ことによって下面には、略全面に亘って多数のガス噴出
孔１８が散在させて設けられており、導入ガス等をウエ
ハ面内に略均一に供給し得るようになっている。図１４
はそのガス噴出孔１８の拡大図を示しており、このガス
噴出孔１８の直径Ｌ１はガス量を絞り込むために例えば
０．５〜０．８ｍｍ程度に設定されて非常に小さくなさ
れており、また、その先端には拡開するようにテーパ面
１８Ａを設けて鋭角部分を少なくし、プラズマ引き込み
の原因となる電界集中ができるだけ発生しないようにし
ている。尚、符号２２は、プラズマを高密度化するため
の磁場を作る回転マグネットである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ウエハ処理
時にはこのシャワーヘッド部１４とサセプタ６との間の
処理空間にプラズマを発生させるのであるが、このプラ
ズマと直接接触することになるヘッド部下面のガス噴出
孔１８に、電界集中を緩和するテーパ面１８Ａを形成し
ているが、この部分に加工の難しさから鈍角状の角部が
発生することは避けられない。このため、依然としてこ
の部分に電界集中が発生することは避けられず、ある程
度使用すると、ヘッド下面が厚さ５０μｍ程度の高質ア
ルマイト処理されていると言えども電界集中を受けるガ
ス噴出孔１８の部分がプラズマによるスパッタを受けて
剥がれ落ちる傾向にあり、地肌のアルミニウムが露出し
たりしてパーティクルの発生原因となっていた。

【０００６】また、スパッタによりアルミニウムの地肌
が露出した場合には、シャワーヘッド部１４全体を交換
しなければならず、寿命が短くなるのみならず、コスト
高の原因にもなっている。そこで、上記した電界集中を
より緩和するために上記ガス噴出孔１８のテーパ面１８
Ａの部分を曲線加工することも考えられるが、この場合
には、前述のようにガス噴出孔１８の直径Ｌ１は０．５
〜０．８ｍｍ程度に設定されていることから直径が小さ
過ぎて曲面加工は非常に困難であり、また、ガス噴出孔
１８も１５０〜１８０個程度と非常に多数個設けられて
いるので、加工コストも上昇してしまう。本発明は、以
上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創
案されたものである。本発明の目的は、ガス供給ヘッド
部をプラズマの電界集中が緩和できる構造として表面剥
離を抑制することができるプラズマ処理装置を提供する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するために、真空引き可能になされた処理容器と、
この処理容器内に収容されて被処理体を載置する載置台
と、処理ガスを供給するために前記載置台に対向させて
配置したガス供給ヘッド部と、前記処理容器内にプラズ
マを発生させる高周波電力を供給する高周波電源とを有
するプラズマ処理装置において、前記ガス供給ヘッド部
は、下面が円形になされて内部にその中心から外周端に
向かうガス通路が形成されたヘッド本体と、このヘッド
本体の下部外周端にその周方向に沿って配置されて前記
ヘッド本体の外周端との間でリング状のガス噴出溝を形
成するリング溝形成部材と、前記ヘッド本体と前記リン
グ溝形成部材の外周に配置されてこれらを前記処理容器
の天井部に保持させる保持部材とよりなり、前記リング
状のガス噴出溝を形成する開口部を区画する面を曲面と
なるように形成すると共に、前記リング状のリング溝形
成部材は、複数に分割されているように構成したもので
ある。

【０００８】以上のように構成することにより処理容器
内のガス供給ヘッド部はその下面にリング状のガス噴出
溝を有しており、このガス噴出溝から処理ガスを供給す
るようになっている。この場合、ガス供給ヘッド部は、
ヘッド本体とリング溝形成部材と保持部材とにより構成
され、ガス噴出溝のリング状の開口部を区画する部分を
曲面形状に加工している。これにより、プラズマの電界
集中を緩和してスパッタによる表面の剥がれを抑制する
ことが可能となる。

【０００９】また、保持部材とリング溝形成部材との間
に熱膨張許容弾性部材を介在させることにより、ヘッド
本体の熱膨張を吸収できるのみならず、この取り付け精
度も向上させてガス噴出溝の幅を均一に維持することが
可能となる。更には、このリング状のリング溝形成部材
を複数に分割しておくことにより、この装着を容易に行
なうことができる。このようなガス噴出溝は、同心円状
に複数設けてもよく、また、１つの場合にはその直径を
被処理体の半径と略同じ位になるように設定することに
より、ガスの偏流も少なく、プラズマ処理の面内均一性
を確保することが可能となる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明に係るプラズマ処
理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１
は本発明のプラズマ処理装置を示す断面構成図、図２は
図１に示す装置のガス供給ヘッド部を示す拡大断面図、
図３は図２に示すヘッド部の底面図、図４はガス供給ヘ
ッド部のヘッド本体を示す部分断面側面図、図５はヘッ
ド本体の平面図、図６はガス供給ヘッド部のリング溝形
成部材を示す部分断面側面図、図７はリング溝形成部材
の平面図、図８はガス供給ヘッド部の保持部材を示す断
面図である。このプラズマ処理装置２４としては、本実
施例においては被処理体としての半導体ウエハにエッチ
ング処理を施すプラズマエッチング装置に適用した場合
を例にとって説明する。

【００１１】このプラズマ処理装置２４は、円筒状或い
は四角形の筒状になされた例えば表面がアルマイト処理
されたアルミニウム製の気密な処理容器２６を有してお
り、この底部には、例えば絶縁体よりなるベース２８に
支持された例えばアルミニウムアルマイト製の載置台３
０が設けられ、この上面に被処理体としての半導体ウエ
ハＷを載置するようになっている。

【００１２】この載置台３０の上面には、ウエハを静電
吸着して保持するための静電チャック（図示せず）が設
けられている。また、この載置台３０には、複数個、図
示例には２個しか記載していないが、実際には３個のリ
フタピン３４がこれを貫通して上下動可能に設けられて
おり、外部とのウエハの受け渡しの際にこれを押し上げ
て昇降し得るようになっている。このリフタピン３４の
下部と載置台３０との間は、伸縮可能になされた金属製
のベローズ３６が設けられており、リフタピン３４が気
密を保持しつつ上下移動することを許容している。更
に、この載置台３０内には、ウエハＷを所定の温度に冷
却するための冷却ジャケット３８が設けられており、こ
れに冷媒が流される。この載置台３０には、マッチング
回路４０を介して例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を発
生する高周波電源４２に接続されており、処理容器２６
内にプラズマ発生用の高周波電力を投入し得るようにな
っている。

【００１３】処理容器２６は接地されており、この上部
には、Ｏリング等のシール部材４４を介して天井部４６
が設けられ、この天井部４６には、上記載置台３０に対
して対向させて、本発明の特徴とするガス供給ヘッド部
４８が取り付けられている。このガス供給ヘッド部４８
の下面側にはリング状のガス噴出溝５０が形成されてお
り、後述するように処理室内に処理ガスを供給し得るよ
うになっている。そして、このガス供給ヘッド部４８の
ガス導入部５４には、エッチングガスを供給するために
３つに分岐された分岐管５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃが接続
されており、各分岐管は、それぞれマスフローコントロ
ーラ５６及び開閉弁５８を介してガス源としてＣＨＦ₃
ガス源６０、ＣＦ₄ ガス源６２及びＡｒガス６４にそれ
ぞれ接続されている。

【００１４】このガス供給ヘッド部４８は、上部電極と
しても機能するものであり、これと下方の載置台３０と
の間の処理空間にプラズマを発生するようになってい
る。また、天井部４８の上方には、これに近接させて回
転磁石６６が設けられており、処理空間にプラズマを高
密度化するための水平磁場を形成するようになってい
る。処理容器２６の側壁には、ウエハを搬出入する搬出
入口６８が設けられ、この搬出入口６８には、これを気
密に開閉するゲート弁７０を介してロードロック室７２
が取り付けられる。処理容器２６の底部周縁部には図示
しない真空排気系に接続される排気口７３が設けられて
いる。

【００１５】次に、ガス供給ヘッド部４８の構成につい
て説明する。図２乃至図８に示すようにこのガス供給ヘ
ッド部４８は、中心に位置する円盤状のヘッド本体７４
と、この下端外周部に設けられるリング状のリング溝形
成部材７６と、このヘッド本体７４とリング溝形成部材
７６を天井部４６に取り付けて保持する保持部材７８と
により主に構成されており、ヘッド本体７４の下端外周
面とリング溝形成部材７６の下端内周面との間を僅かに
離間させてここにリング状のガス噴出溝５０を区画形成
している。

【００１６】上記保持部材７８は、その中央部に上記ヘ
ッド本体７４及びリング溝形成部材７６を嵌装させて支
持するために内側面が階段状になされた嵌装穴８０が設
けられており（図８参照）、また、この上面には、天井
部４６に設けたガス導入孔８２に連通されるガス供給溝
８４が形成されており、これを天井部４６の下面に取り
付けることでガス路を構成するようになっている。この
保持部材７８は例えば下面側及び側面がアルマイト処理
されたアルミニウムにより全体が構成されており、プラ
ズマに対する耐久性を高く維持している。アルマイト処
理の代わりにアルミナセラミックでコーティングしても
よい。また、この保持部材７８の上面の周縁部には天井
部下面との間でシール性を保持する例えばＯリング等の
シール部材８６が設けられており、図示しないボルトに
より天井部下面に取り付け固定される。

【００１７】上記円盤状のヘッド本体７４の周縁部は、
上記保持部材７８の嵌装穴８０に嵌め込まれるように階
段状に形成されており（図４及び図５参照）、その下端
部は保持部材７８の下端内周面との間でリング溝形成部
材７６を収容し得るように直径が小さく設定されてい
る。このヘッド本体７４の上面には上記保持部材７８の
ガス供給溝８４に連通されるガス供給溝８８が中心に向
けて形成されており、これを天井部４６の下面に取り付
けることでガス路を構成するようになっている。

【００１８】また、このヘッド本体７４の下部には、そ
の中心から半径方向に延びて外周端に開口された複数の
ガス通路９０が形成されており、このガス通路９０と上
記ガス供給溝８８はヘッド本体７４の中心部にて連通さ
れている。これらのガス通路９０は、例えばドリル等に
よって穿孔することによって形成でき、図示例では８本
のガス通路９０が放射状に設けられている。従って、ガ
ス供給溝８８を流れて来たガスは、この８本のガス通路
９０に分散されてその先端より噴き出し得るようになっ
ている。このヘッド本体７４の周縁部には等間隔で複数
のボルト孔９２が設けられており、これをボルト９４で
上記保持部材７８に固定するようになっている（図２参
照）。このヘッド本体７４と保持部材７８との接合面に
は、両者間のシール性を確保するために、例えばＯリン
グ等よりなるシール部材９６が介在されている。このヘ
ッド本体７４も、例えば下面側及び側面がアルマイト処
理されたアルミニウムにより構成されており、プラズマ
に対する耐久性を高めている。ここでアルマイト処理の
代わりにアルミナセラミックでコーティングしてもよ
い。

【００１９】上記リング溝形成部材７６は、図６及び図
７にも示すようにその外周に外側係合凸部９８が形成さ
れ、その内周に内側係合凸部１００が、それぞれ保持部
材７８の係合段部１０２（図８参照）及びヘッド本体７
４の係合凹部１０４（図４参照）に支持されるようにな
っている。また、このリング溝形成部材７６は、複数、
例えば直径方向に２分割されており、組み付けを容易に
行ない得るようになっている。このリング溝形成部材７
６の取り付け構造は図９に拡大して示されており、リン
グ溝形成部材７６の内側係合凸部１００の長さＬ２は、
ヘッド本体７４の係合凹部１０４の深さＬ３よりも、僅
かな長さ、例えば０．５ｍｍ程度だけ大きく設定されて
おり、従って、リング状のガス噴出溝５０の幅Ｌ４は上
記長さＬ２と深さＬ３の差、すなわち０．５ｍｍに設定
されることになる。これらの寸法は一例であり、これに
限定されない。

【００２０】また、リング溝形成部材７６の外側係合凸
部９８は、保持部材７８の係合段部１０２に半径方向へ
移動できるように遊嵌状態で載置されており、外側係合
凸部９８の先端が保持部材７８に当接しないようになっ
ている。また、リング溝形成部材７６の半径方向への移
動を許容するために、この外周面と係合段部１０２の内
周面との間を所定の距離Ｌ５だけ離間させるようになっ
ている。距離Ｌ５は、後述するように熱膨張量を考慮し
て例えば０．２５ｍｍ程度に設定される。そして、上記
外側係合凸部９８と保持部材７８との間には、リング状
の熱膨張許容弾性部材１０６を介在させており、リング
溝形成部材７６を常時、半径方向内方へ付勢すると共に
この熱膨張を弾性部材１０６が収縮することで吸収し得
るようになっている。また、リング溝形成部材７６は、
この弾性部材１０６により中心方向へ付勢されているの
で、内側係合凸部１００の先端とヘッド本体７４の係合
凹部１０４の深部が常時、当接することになり、従っ
て、ガス噴出溝５０の幅Ｌ４を温度に関係なく常時一定
に維持できるので、ここを流れるガス流量を安定化でき
る。

【００２１】この熱膨張許容弾性部材１０６としては、
弾性があって耐熱性がある程度存在する部材、例えばバ
イトン製のＯリング、弾性のある金属リング等を用いる
ことができる。更に、ここではプラズマの電界集中を緩
和するために、ガス噴出溝５０の開口部５０Ａを区画す
るヘッド本体７４の下端外周端１０８及びリング溝形成
部材７６の下端内周端１１０はアールを付けて曲面に加
工されている。同様にリング溝形成部材７６の下端外周
端１１２とこれに対向する保持部材７８の下端内周端１
１４もアールを付けて曲面に加工されている。この曲面
の曲率は、１ｍｍより大きな値、好ましくは２ｍｍ程度
に設定する。これらの曲面加工は、各部材が個別に分離
できる別部材なので、従来の噴出孔の場合と異なり、容
易に加工を行なうことが可能である。

【００２２】このリング溝形成部材７６の材質としては
例えばプラズマに対して特に大きな耐久性を有するＡｌ
₂ Ｏ₃ やＺｒＯ₂ （ジルコニア）よりなるセラミックス
を用いることができるが、これに代えて表面がアルマイ
ト処理されたアルミニウムを用いることもできる。ま
た、ヘッド本体７４、リング溝形成部材７６及び保持部
材７８の各部材は、その下面が突出しないように同一水
平レベルとなるように組み付けられる。ここで、ウエハ
サイズが８インチ（２０ｃｍ）の場合には、ヘッド本体
７４の下端面、すなわちリング状のガス噴出溝５０の直
径はウエハサイズの略半分程度、例えば７ｃｍ〜１３ｃ
ｍ程度の範囲内に設定されており、ガスが偏流すること
を防止してプラズマ処理の均一性を確保するようになっ
ている。つまり、リング状ガス噴出溝５０の直径はウエ
ハの直径の３５〜６５％てあることが好ましい。尚、こ
の場合、リング溝形成部材７６の厚さは、略５〜９ｍｍ
程度に設定されている。

【００２３】次に、以上のように構成された本実施例の
動作について説明する。まず、エッチング処理されるべ
き被処理体としての半導体ウエハＷをロードロック室７
２からゲート弁７０を介して処理容器２６内へ搬入し、
これを図示しない静電チャックで吸着して固定する。そ
して、処理容器２６内を真空引きして所定の圧力に維持
しつつエッチングガスをガス供給ヘッド部４８より供給
し、これと同時に高周波電源４２より１３．５６ＭＨｚ
の高周波を下部電極としての載置台３０に印加すること
により、これとグランド電位の上部電極としてのガス供
給ヘッド部４８との間の処理空間にプラズマを立て、ウ
エハ表面の酸化膜等のエッチング処理を行なう。この時
のエッチング条件の一例は、例えばプロセス圧力が約３
００ｍＴｏｒｒ、高周波電力が１３００Ｗ（ワット）程
度、ガス流量はＣＨＦ₃ 、ＣＦ₄ 及びＡｒガスがそれぞ
れ３０ｓｃｃｍ、３０ｓｃｃｍ及び６００ｓｃｃｍ程度
である。また、載置台３０の温度は冷却ジャケット３８
により−１０℃程度にそれぞれ維持する。尚、これらの
プロセス条件は、一例を示したに過ぎないのは勿論であ
る。

【００２４】ガス供給ヘッド部４８のガス導入部５４か
ら導入された処理ガスはこの上部に設けたガス供給溝８
４、８８内を中心方向に流れ、更にその中心よりヘッド
本体７４に設けたガス通路９０を通って放射状にヘッド
本体７４の周縁部に向かって流れて行く。このガスは、
更に、ヘッド本体７４の外周に沿ってリング状に設けた
ガス噴出溝５０から下方の処理室間に向けて放出され、
プラズマ化されることになる。ここでガス供給ヘッド部
４８の下面のガス噴出面は、処理中において常時プラズ
マに晒されることになるが、プラズマに晒される部分で
あるガス噴出溝５０の開口部を区画する部材の角部や部
材同士が接合する角部は曲面形状になされているので、
この部分にプラズマの電界集中が発生することを抑制で
き、表面剥離を防止することができる。すなわち、図９
に示すようにヘッド本体７４の下端外周端１０８とリン
グ溝形成部材７６の下端内周端１１０及びこのリング溝
形成部材７６の下端外周端１１２と保持部材７８の下端
内周端１１４にそれぞれアールを付けて曲面加工してい
るのでここに電界集中が発生することを緩和することが
可能となる。

【００２５】このように電界集中を緩和することができ
ることからその表面がスパッタにより剥がれることを抑
制することができ、その分、パーティクルの発生を抑制
して歩留まりを向上させることができるのみならず、部
材の寿命も延ばすことができる。特に、体積が小さくて
プラズマ発生にそれほど影響を与えないリング溝形成部
材７６をプラズマ耐久性の大きなセラミック材により構
成することにより、一層パーティクルの発生を抑制する
ことができる。上述のような曲面の曲率半径は、電界集
中の緩和効果を発揮するためには１ｍｍよりも大きく
し、また、ガス噴出溝５０の幅Ｌ４が０．５ｍｍ程度で
あることを考慮すると過度に大きくすることもできず、
例えば２ｍｍ程度が最適である。この値は、他の部分の
曲面においても同様に適用される。このような曲面加工
は、従来のシャワーヘッド構造のようにガス噴出面が一
体構造ではなく、本発明においては大きく３つの部材、
すなわちヘッド本体７４とリング溝形成部材７６と保持
部材７８とに分割されているので、分割状態で容易に曲
面加工を行なうことができる。

【００２６】また、長期間の使用により表面部分のアル
マイトが剥がれたりした場合には、上記した３つの部材
の内、その損傷の激しい部材のみを交換すればよく、ガ
ス供給ヘッド部全体を交換する必要がないのでメンテナ
ンスコストも削減することが可能となる。更には、処理
中においてはガス供給ヘッド部４８は、処理条件にもよ
るが例えば１００℃程度まで加熱されるので部材自体が
熱膨張するが、リング溝形成部材７６は複数に分割され
ており、しかも図９に示すように弾性を有する熱膨張許
容弾性部材１０６により常時半径方向内方に押圧付勢さ
れてヘッド本体７４の係合凹部１０４（図９参照）に当
接されているので、この弾性部材１０６が伸縮すること
で部材の熱膨張を吸収することができ、従って、組み付
け時も含めてガス噴出溝５０の幅Ｌ４を常時、設計値通
りの一定値に精度良く維持することが可能となる。

【００２７】この場合、本実施例における程度の寸法の
時には、ヘッド本体７４の熱膨張量は０．１ｍｍ程度で
あり、しかも保持部材７８とリング溝形成部材７６との
間の幅Ｌ５はそれよりも少し大き目な値、すなわち０．
２５ｍｍに設定されているので、熱膨張を拘束すること
もない。また、この幅Ｌ４は、上記した理由からそのリ
ング周方向に沿っても一定に維持され、部分的に幅Ｌ４
が異なることもなく、従って、これより噴出するガス流
量が偏在することがなく均一的に供給することができ
る。

【００２８】上記本発明の装置と多数の噴射孔を有する
従来のシャワーヘッド構造の装置とにより実際にエッチ
ング処理を施した時の評価グラフを図１０に示す。評価
時のウエハの直径は６インチ（１５０ｍｍ）、リング状
ガス噴出溝の直径は８９ｍｍである。図１０（Ａ）は本
発明装置のエッチレートを示し、図１０（Ｂ）は従来の
シャワーヘッド構造の装置のエッチレートを示す。グラ
フ中、Ｘ軸、Ｙ軸は、ウエハ表面上の評価方向を示し、
両軸は直交している。ここでヘッド部の構成が異なる以
外、他のプロセス条件は同じとした。プロセス条件は、
処理圧力は４０ｍＴｏｒｒ、高周波電力は８００Ｗ、Ｃ
ＨＦ₃は７４ｓｃｃｍ、ＣＦ₄は７８ｓｃｃｍ、上部電極
は６０℃、載置台温度は２０℃である。

【００２９】グラフから明らかなように、従来構造のよ
うにシャワーヘッド面全体に分散させた多数の噴出孔か
ら処理ガスを供給した場合も、本発明のように一本のリ
ング状のガス噴出溝からガスを供給した場合も共にプラ
ズマエッチの面内均一性は許容範囲内に維持されている
ことが判明する。すなわち、本発明のように一本のリン
グ状のガス噴出溝からガスを供給する場合にも、プラズ
マ処理の面内均一性を十分に確保することができる。

【００３０】本実施例では、ガス噴出溝を一本のみ設け
る構造としたが、これに限定されず、同心円状に複数本
設けるようにしてもよい。また、ここでは載置台３０に
プラズマ発生用の高周波電力を印加する構成としたが、
これに限定されず、上部電極或いは上下両電極に印加す
る構成としてもよい。更には、回転磁石６６を設けてい
ない構造の装置でもよく、そのプラズマ発生メカニズム
のモードは限定されない。また更に、ガス供給ヘッド部
を３分割構成としたが、この分割数に限定されず、ま
た、ガス通路の形態も放射状に限定されず、どのような
形態を採用してもよい。尚、ここではプラズマエッチン
グ装置を例にとって説明したが、他のプラズマ処理装
置、例えばアッシング装置、ＣＶＤ装置、スパッタ装置
等にも本発明を適用することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のプラズマ
処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮す
ることができる。ガス供給ヘッド部の下面にリング状の
ガス噴出溝を設けてその開口部を区画する面を曲面とな
るようにしたので、プラズマの電界集中を緩和すること
ができる。そのため、プラズマスパッタによる部材表面
の剥離を抑制することができるので、パーティクルの発
生を抑制して製品の歩留まりを向上させることができ
る。また、スパッタによる剥離を抑制できることから部
材の寿命を長くすることができ、特に、ガス供給ヘッド
部を複数の部材で構成することにより、損傷を受けた部
材のみを交換すればよく、メンテナンス費用も削減する
ことができる。更に、ガス供給ヘッド部を複数の部材で
構成することにより、各部材の角部の曲面加工も容易に
行なうことができる。また更に、リング溝形成部材を複
数に分割してこれを熱膨張許容弾性部材で付勢すること
により、取り付け精度を向上させつつ部材の熱膨張を許
容でき、ガス噴出溝の幅を常時、設計通りの所定値に維
持することができ、ガス流量の均一化を図ることができ
る。また、ガス噴出溝を同心円状に複数設けることによ
り、プラズマ処理の面内均一性を更に向上させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のプラズマ処理装置を示す断面構成図で
ある。

【図２】図２は図１に示す装置のガス供給ヘッド部を示
す拡大断面図である。

【図３】図２に示すヘッド部の底面図である。

【図４】ガス供給ヘッド部のヘッド本体を示す部分断面
側面図である。

【図５】ヘッド本体の平面図である。

【図６】ガス供給ヘッド部のリング溝形成部材を示す部
分断面側面図である。

【図７】リング溝形成部材の平面図である。

【図８】ガス供給ヘッド部の保持部材を示す断面図であ
る。

【図９】リング溝形成部材の取付部分を示す拡大断面図
である。

【図１０】本発明装置と従来の装置のエッチングレート
の評価を示すグラフである。

【図１１】従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図で
ある。

【図１２】図１１に示す装置のシャワーヘッド部を示す
拡大断面図である。

【図１３】図１２に示すヘッド部の底面図である。

【図１４】図１３に示すヘッド部のガス噴出孔を示す拡
大図である。

【符号の説明】

２４プラズマ処理装置２６処理容器３０載置台４２高周波電源４８ガス供給ヘッド部５０ガス噴出溝７４ヘッド本体７６リング溝形成部材７８保持部材８４、８８ガス供給溝９０ガス通路１０６熱膨張許容弾性部材Ｗ被処理体（半導体ウエハ）

フロントページの続き (56)参考文献特開昭61−208222（ＪＰ，Ａ) 特開平５−299382（ＪＰ，Ａ) 特開平９−186140（ＪＰ，Ａ) 米国特許4612077（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23C 14/34 C23C 16/50 C23F 4/00 H01L 21/205

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】真空引き可能になされた処理容器と、こ
の処理容器内に収容されて被処理体を載置する載置台
と、処理ガスを供給するために前記載置台に対向させて
配置したガス供給ヘッド部と、前記処理容器内にプラズ
マを発生させる高周波電力を供給する高周波電源とを有
するプラズマ処理装置において、前記ガス供給ヘッド部は、下面が円形になされて内部にその中心から外周端に向か
うガス通路が形成されたヘッド本体と、このヘッド本体の下部外周端にその周方向に沿って配置
されて前記ヘッド本体の外周端との間でリング状のガス
噴出溝を形成するリング溝形成部材と、前記ヘッド本体と前記リング溝形成部材の外周に配置さ
れてこれらを前記処理容器の天井部に保持させる保持部
材とよりなり、前記リング状のガス噴出溝を形成する開口部を区画する
面を曲面となるように形成すると共に、前記リング状の
リング溝形成部材は、複数に分割されていることを特徴
とするプラズマ処理装置。
【請求項２】前記リング溝形成部材と前記保持部材と
の間には熱膨張許容弾性部材が介在されていることを特
徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】前記ガス噴出溝のリング状の開口部を区
画する前記ヘッド本体の下端外周端と前記リング溝形成
部材の下端内周端は曲面に加工されていることを特徴と
する請求項１または２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記リング状のリング溝形成部材は、セ
ラミック材により構成されていることを特徴とする請求
項１乃至３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記リング状のガス噴出溝が１つの時に
は、この直径は前記被処理体の半径と略同一に設定され
ており、その中心は前記載置台の中心上に位置されてい
ることを特徴とする請求項１乃至４記載のプラズマ処理
装置。
【請求項６】前記ガス噴出溝は、同心円状に複数形成
されていることを特徴とする１乃至４記載のプラズマ処
理装置。
【請求項７】真空引き可能になされた処理容器と、こ
の処理容器内に収容されて被処理体を載置する載置台
と、処理ガスを供給するために前記載置台に対向させて
配置したガス供給ヘッド部と、前記処理容器内にプラズ
マを発生させる高周波電力を供給する高周波電源とを有
するプラズマ処理装置において、前記ガス供給ヘッド部は、下面が円形になされて内部に
その中心から外周端に向かうガス通路が形成されたヘッ
ド本体と、このヘッド本体の下部外周端にその周方向に
沿って配置されて前記ヘッド本体の外周端との間でリン
グ状のガス噴出溝を形成するリング溝形成部材と、前記
ヘッド本体と前記リング溝形成部材の外周に配置されて
これらを前記処理容器の天井部に保持させる保持部材
と、前記リング溝形成部材と前記保持部材との間に介在
されて前記リング溝形成部材を前記ヘッド本体側に弾発
的に付勢する熱膨張許容弾性部材とからなり、前記熱膨張許容弾性部材で前記リング溝形成部材と前記
ヘッド本体とを互いに係合させることによって前記リン
グ状のガス噴出溝の幅を所定値に規制するようにしたこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。