JPH07105380B2

JPH07105380B2 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH07105380B2
Application number: JP61069221A
Authority: JP
Inventors: 秀樹松永; 徹渡辺
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1986-03-27
Filing date: 1986-03-27
Publication date: 1995-11-13
Anticipated expiration: 2010-11-13
Also published as: JPS62224935A

Description

【発明の詳細な説明】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、プラズマ処理装置に関し、特LSIに使用され
る多結晶シリコン、アルミニウム、シリコン酸化膜等の
各種膜の堆積やエッチング等を行なうプラズマ処理装置
に係わる。

（従来の技術）プラズマ処理装置としては、プラズマエッチング装置や
プラズマスパッタリング装置が一般的に知られている。
例えば、プラズマエッチング装置は従来、第３図に示す
構造になっている。即ち、図中の１は真空チャンバであ
り、この真空チャンバ１は通常、腐蝕性の強い反応性ガ
スに耐えるステンレスにより形成されている。前記チャ
ンバ１内には、互いに対向する一対の平行平板電極2a、
2bが配置されている。これら電極2a、2bも前記チャンバ
１と同様な理由で通常、ステンレスにより形成されてい
る。前記下部電極2bには、例えば高周波電源３が接続さ
れており、かつ前記上部電極2a及びチャンバ１は接地さ
れている。前記チャンバ１には、ガス導入管４及びガス
排気管５が夫々連結されている。

上述したプラズマエッチング装置のガス導入管４より所
望の反応性ガスをチャンバ１内に導入し、排気管５より
ガスを排気しながら高周波電源３から下部電極2bに高周
波電力を印加すると、各電極2a、2b間で放電が生起さ
れ、そられの間にプラズマ６が発生する。プラズマ６中
では、反応性ガスの一部はイオン化し、陽イオンと電子
が存在する。質量の大きなイオンは、高速で向きを変え
る電場に追従できず、あまり動かない。一方、軽い電子
は易動度が大きいために容易に電場に追従する。このた
め、電子はプラズマ６を接触する各電極2a、2bやチャン
バ内面に流れ込む。プラズマ６は、それに接触する物質
に対して常に正に帯電するため、該物質の間には電界が
生じ、これによってプラズマ６内の陽イオンは加速さ
れ、該プラズマ６と接する物質に衝突する。この加速電
圧は、通常のプラズマ条件では数10V以上である。物質
に加速イオンが衝突することでスパッタリングが起きる
しきい値は、10Vである。こうした作用より、一方の電
極（例えば下部電極2b）上に被エッチング材としての例
えばシリコンウェハ７を配置することによって、該ウェ
ハ７のエッチングがなされる。

しかしながら、上記シリコンウェハ７のエッチング中に
おいて、プラズマ６に接する電極2a、2bやチャンバ１内
面にも加速された陽イオンが衝突してそれらの構成材料
もスパッタリングされる。こうしてスパッタリングされ
た原子は、チャンバ１内に充満しているため、ウェハ７
表面に不純物として付着する。具体的には、エッチング
後のウェハ表面をオージェ分光器により分析すると、第
４図に示す分析チャートが得られた。この第４図より前
記エッチング後のウェハ表面には電極の構成材料である
ステンレス成分が検出された。

このようなことから、前記チャンバ内面や電極表面を有
機樹脂膜で被覆したプラズマエッチング装置、又は各電
極表面をアルミナ膜で被覆したプラズマエッチング装置
が開発されている。しかしながら、前者の装置では合成
樹脂膜でチャンバ内面全体を被覆することが不可能であ
り、エッチング後のウェハ表面をオージェ分光器により
分析すると、第５図の分析チャートに示すようにチャン
バの構成材料の一つであるFeが検出され、汚染を充分に
防止できない。また、後者の装置では電極表面にアルミ
ナ膜を被覆しても、アルミア中には微量のFe、Ni、Cr等
を含むため、該アルミナ膜のスパッタリングにより該微
量成分が同様に叩き出され、ウェハに不純物として付着
し、汚染を生じる問題がある。

なお、上述したスパッタリングされた金属による汚染
は、プラズマエッチング装置に限らずプラズマスパッタ
リング装置の場合にも同様に起きる。つまり、ターゲッ
トからスパッタリングされた多結晶シリコン等の膜が堆
積させる被堆積材としてのシリコンウェハ上への不純物
を付着、汚染を生じる。

（発明が解決しようとする問題点）本発明は、上記問題点を解決するためになされたもの
で、真空チャンバ内に配置された電極等からスパッタリ
ングされた金属不純物による汚染を防止したプラズマ処
理装置を提供しようとするものである。

［発明の構成］（問題点を解決するための手段）本発明は、真空チャンバ内の減圧反応性ガス空間に高周
波又は直流電圧を印加し、放電生起せしめでプラズマを
発生させ、このプラズマ中に生成された活性種と物質と
の間で各種反応を行なうプラズマ処理装置において、前
記真空チャンバ内に合成樹脂膜で被覆された永久磁石を
着脱自在に配置したことを特徴とするプラズマ処理装置
である。

上記合成樹脂膜を永久磁石に被覆する方法としては、例
えば熱圧着合成樹脂フィルムを使用して永久磁石表面に
熱圧着する方法と、溶剤で溶解した合成樹脂溶液を永久
磁石表面に塗布する方法との２通りがある。但し、前者
の熱圧着合成樹脂フィルムを使用する方法は、後者の合
成樹脂溶液を塗布する方法に比べて膜中への不純物の混
入が少なく、かつ剥離し易いという利点を有するため有
効である。こうした熱圧着合成樹脂フィルムとしては、
例えばポリスチレンフィルム、酢酸ビニル−エチレン共
重合体フィルム又は塩化ビニル樹脂フィルム等を使用す
ることができる。

（作用）本発明のプラズマ処理装置によれば、真空チャンバ内に
合成樹脂膜で被覆された永久磁石を配置することによっ
て、該チャンバ内に配置された電極、その表面に被覆さ
れたアルミナ膜やチャンバ内面からスパッタリングされ
た鉄、ニッケル等の強磁性成分の微粒子を該永久磁石に
より吸い寄せることができ、ウェハ表面への該微粒子の
付着を抑制できる。この際、永久磁石表面には合成樹脂
膜が被覆されているため、該磁石の陽イオンによるスパ
ッタリングの保護膜として作用し、永久磁石自体からそ
の成分がスパッタリングされるのを防止できる。また、
前記永久磁石は前記チャンバ内に着脱自在に設けられて
いるため、所定期間プラズマ処理を行なった後、同チャ
ンバから取出し、その表面のスパッタリングにより劣
化、破損された合成樹脂膜を再被覆でき、これにより合
成樹脂膜による永久磁石の保護作用を回復できる。

（発明の実施例）以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。

図中の11は真空チャンバであり、この真空チャンバ11は
通常、腐蝕性の強い反応性ガスに耐えるステンレスによ
り形成されている。前記チャンバ11内には互いに対向す
る一対に平行平板電極12a、12bが配置されている。これ
ら電極12a、12bも前記チャンバ11と同様な理由で通常、
ステンレスにより形成され、かつ表面にアルミナ膜が被
覆されている。前記下部電極12bには、例えば高周波電
極13が接続されており、かつ前記上部電極12a及びチャ
ンバ11は接地されている。前記チャンバ11には、ガス導
入管14及びガス排気管15が夫々連結されている。そし
て、前記下部電極12b上方の近傍には環状をなす第１の
永久磁石16₁が着脱自在に配置されている。また、前記
電極12a、12b間付近に位置するチャンバ11内周面には、
環状をなす第２の永久磁石16₂が着脱自在に配置されて
いる。前記各永久磁石16₁、16₂の表面には、例えばポリ
スチレンフィルムが熱圧着により被覆されている。

このような構成によれば、下部電極12b上に例えばシリ
コンウェハ17をセットした後、ガス導入管14より所望の
反応性ガス（例えば塩素ガス）をチャンバ11内に導入
し、排気管15よりガスを排気しながら高周波電源13から
下部電極12bに高周波電力を印加すると、各電極12a、12
b間で放電が生起され、それらの間にプラズマ18が発生
し、該プラズマ18中でイオン化した陽イオンが加速され
て、下部電極12b上のウェハ17に衝突してスパッタエッ
チングがなされる。このスパッタエッチング中におい
て、電極（特に下部電極12b）及びチャンバ11内面に陽
イオンの一部が衝突してそれらの構成材料（鉄やニッケ
ル等の強磁性成分）がスパッタリングされるが、チャン
バ11内に配置された第１、第２の永久磁石16₁、16₂にス
パッタリングされた鉄やニッケル等の強磁性成分の微粒
子が吸い寄せられて同磁石16₁、16₂に付着されるため、
該微粒子がウェハ17表面に付着するのを抑制できる。こ
の際、各永久磁石16₁、16₂には夫々ポリスチレンフィル
ムが被覆されているため、スパッタリングエッチング中
での永久磁石16₁、16₂自体のスパッタリングを防止でき
る。

事実、本実施例でのエッチング後にチャンバ11からシリ
コンウェハ17を取出し、その表面層をオージェ分光器で
分析したところ、第２図に示す分析チャートが得られ
た。この第２図より明らかなように、本実施例によるエ
ッチングではウェハへのFeやNiの不純物の付着が殆ど検
出されず、従来の永久磁石を配置しないプラズマエッチ
ング装置（第４図図示の分析チャート）や合成樹脂膜で
真空チャンバ内面等を覆ったプラズマエッチング装置
（第５図図示の分析チャート）に比べて不純物による汚
染のない良好なエッチングを行なえることがわかる。

また、各永久磁石16₁、16₂はチャンバ11に対して着脱自
在に配置されているため、所定期間でのスパッタリング
エッチングにより各磁石16₁、16₂表面のポリスチレンフ
ィルムが劣化した場合にはそれら磁石を取出して簡単に
再被覆でき、そのフィルムによる保護作用を回復でき
る。

なお、上記実施例では永久磁石を真空チャンバ内に２個
配置したが、これに限定されない。例えば、下部電極の
上方近傍に１つ配置してもよく、或いは３つ以上配置し
てもよい。

上記実施例では、プラズマエッチング装置に適用した例
を説明したが、所望の膜堆積を行なうプラズマスパッタ
リング装置にも同様に適用できる。こうしたプラズマス
パッタリング装置のチャンバ内に配置するターゲットは
強磁性材料を除く材料から形成する必要がある。

［発明の効果］以上詳述した如く、本発明によれば真空チャンバ内に配
置された電極等からスパッタリングされた金属不純物に
よる汚染を防止でき、ひいてはシリコンウェハ等への汚
染のない良好なスパッタエッチングや膜堆積が可能なプ
ラズマ処理装置を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すプラズマエッチング装
置を示す概略図、第２図は本実施例によるスパッタエッ
チング後のシリコンウェハ表面をオージェ分光器で分析
した分析チャート、第３図は従来のプラズマエッチング
装置を示す概略図、第４図は第３図図示の装置によるス
パッタエッチング後のシリコンウェハ表面をオージェ分
光器で分析した分析チャート、第５図はチャンバ内面及
び電極内面を合成樹脂膜で被覆したプラズマエッチング
装置によるスパッタエッチング後のシリコンウェハ表面
をオージェ分光器で分析した分析チャートである。 11……真空チャンバ、12a、12b……電極、13……高周波
電源、14……ガス導入管、15……ガス排気管、16₁、16₂
……ポリスチレンフィルムが被覆された環状の永久磁
石、17……シリコンウェハ、18……プラズマ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空チャンバ内の減圧反応性ガス空間に高
周波又は直流電圧を印加し、放電を生起せしめてプラズ
マを発生させ、このプラズマ中に生成された活性種と物
質との間で各種反応を行なうプラズマ処理装置におい
て、前記真空チャンバ内に合成樹脂膜で被覆された永久
磁石を着脱自在に配置したことを特徴とするプラズマ処
理装置。
【請求項２】合成樹脂膜が熱圧着タイプの合成樹脂フィ
ルムであることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のプラズマ処理装置。