JPH09326384A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH09326384A JPH09326384A JP8163881A JP16388196A JPH09326384A JP H09326384 A JPH09326384 A JP H09326384A JP 8163881 A JP8163881 A JP 8163881A JP 16388196 A JP16388196 A JP 16388196A JP H09326384 A JPH09326384 A JP H09326384A
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- Japan
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- plasma
- vacuum container
- processing apparatus
- plasma processing
- fluoride
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- ing And Chemical Polishing (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ処理装置で、ドライクリーニング等
の面倒な定期的洗浄を不要とし、装置稼働率を低下させ
ることなく、メンテナンスの労力および費用を低減し、
安全性も高く、簡潔で安価にパーティクル発生を抑制す
る。 【解決手段】 真空容器11内に反応性ガスを導入し、反
応性ガスにエネルギを与えてプラズマを生成し、このプ
ラズマの中に含まれるイオンやラジカル等の活性種で、
真空容器内の基板ホルダ22上に配置されたシリコン基板
25等を処理する装置で、真空容器で、その内部構造を形
成する部材における上記プラズマに晒される表面の少な
くとも一部が、アルミニウムを主成分とする弗化物の層
で覆われるように構成される。
の面倒な定期的洗浄を不要とし、装置稼働率を低下させ
ることなく、メンテナンスの労力および費用を低減し、
安全性も高く、簡潔で安価にパーティクル発生を抑制す
る。 【解決手段】 真空容器11内に反応性ガスを導入し、反
応性ガスにエネルギを与えてプラズマを生成し、このプ
ラズマの中に含まれるイオンやラジカル等の活性種で、
真空容器内の基板ホルダ22上に配置されたシリコン基板
25等を処理する装置で、真空容器で、その内部構造を形
成する部材における上記プラズマに晒される表面の少な
くとも一部が、アルミニウムを主成分とする弗化物の層
で覆われるように構成される。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ処理装置に
関し、特に、半導体基板を処理するドライエッチング装
置やプラズマCVD装置等のプラズマ処理装置でプラズ
マ処理中に発生する粉塵を抑制する構造の改良に関す
る。
関し、特に、半導体基板を処理するドライエッチング装
置やプラズマCVD装置等のプラズマ処理装置でプラズ
マ処理中に発生する粉塵を抑制する構造の改良に関す
る。
【0002】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程におけるエッ
チング工程や成膜工程では様々な方式によるプラズマ処
理が採用される。これらのプラズマ処理では種々の反応
性ガスが用いられる。各反応性ガスは、その目的に応じ
て、化学量論的に完全に反応することが望まれる。しか
し実際には、反応性ガスの一部は未反応のまま排気され
たり、不要な反応生成物を生じる。この反応生成物は、
プラズマに晒される真空容器の内側壁面に付着したり、
堆積膜として成長する。
チング工程や成膜工程では様々な方式によるプラズマ処
理が採用される。これらのプラズマ処理では種々の反応
性ガスが用いられる。各反応性ガスは、その目的に応じ
て、化学量論的に完全に反応することが望まれる。しか
し実際には、反応性ガスの一部は未反応のまま排気され
たり、不要な反応生成物を生じる。この反応生成物は、
プラズマに晒される真空容器の内側壁面に付着したり、
堆積膜として成長する。
【0003】従来、半導体基板に形成されたSiO2 膜
やSi2 N4 膜あるいは他のSi系化合物等をドライエ
ッチングする場合、反応性ガスとして、例えばCF4 ,
C2F6 ,C3 F8 ,C4 F8 ,CHF3 ,CH2 F2
等が用いられる。これらの反応性ガスはプラズマ化さ
れ、その結果、イオンやラジカル等の活性種が作り出さ
れる。
やSi2 N4 膜あるいは他のSi系化合物等をドライエ
ッチングする場合、反応性ガスとして、例えばCF4 ,
C2F6 ,C3 F8 ,C4 F8 ,CHF3 ,CH2 F2
等が用いられる。これらの反応性ガスはプラズマ化さ
れ、その結果、イオンやラジカル等の活性種が作り出さ
れる。
【0004】例えば、所定パターンで露呈するSiO2
膜が形成される基板を、上記反応性ガスによるプラズマ
で処理する場合、当該SiO2 膜と、当該プラズマで作
り出された上記活性種との物理化学的反応により、Si
O2 がSiF4 ,CO2 等の揮発性ガスに変化し、基板
から除去される。また当該揮発性ガスは真空容器から順
次に外部へ排出される。こうして、基板上のSiO2 膜
はドライエッチングされる。
膜が形成される基板を、上記反応性ガスによるプラズマ
で処理する場合、当該SiO2 膜と、当該プラズマで作
り出された上記活性種との物理化学的反応により、Si
O2 がSiF4 ,CO2 等の揮発性ガスに変化し、基板
から除去される。また当該揮発性ガスは真空容器から順
次に外部へ排出される。こうして、基板上のSiO2 膜
はドライエッチングされる。
【0005】また一方において、上記の活性種がSiO
2 膜と反応することなく再結合すると、CX FY ,CX
FY OZ 等のフルオロカーボン系の重合体が発生する。
発生したフルオロカーボン系の重合体は真空容器内に残
留する反応生成物となり、それらの大部分は真空容器の
内側壁面や内部の各部材の表面、すなわち真空容器の内
部構造を形成する部材の表面に堆積し、フルオロカーボ
ン膜を形成する。このフルオロカーボン膜は、エッチン
グ処理の経過に伴い徐々に成長し、付着量(膜厚)が増
す。フルオロカーボン膜はやがて真空容器の内面等から
剥離する。このため、フルオロカーボン膜は、基板を汚
染するパーティクル源となる。
2 膜と反応することなく再結合すると、CX FY ,CX
FY OZ 等のフルオロカーボン系の重合体が発生する。
発生したフルオロカーボン系の重合体は真空容器内に残
留する反応生成物となり、それらの大部分は真空容器の
内側壁面や内部の各部材の表面、すなわち真空容器の内
部構造を形成する部材の表面に堆積し、フルオロカーボ
ン膜を形成する。このフルオロカーボン膜は、エッチン
グ処理の経過に伴い徐々に成長し、付着量(膜厚)が増
す。フルオロカーボン膜はやがて真空容器の内面等から
剥離する。このため、フルオロカーボン膜は、基板を汚
染するパーティクル源となる。
【0006】そこで従来では、通常、フルオロカーボン
膜の剥離状況に応じて、当該フルオロカーボン膜を除去
すべく、真空容器の内面および内部の各部材の表面を定
期的に洗浄していた。従来の洗浄方法としては、一般的
に、真空容器内を大気状態にし、内面等に付着した膜を
削り落とし、アルコール等の有機溶媒を用いて拭き取り
作業を行うウェットクリーニング法、あるいは、真空容
器にO2 ガスを導入してプラズマ化し、生成される活性
種であるOラジカルを用いて、フルオロカーボン膜を分
解するドライクリーニング法等がある。
膜の剥離状況に応じて、当該フルオロカーボン膜を除去
すべく、真空容器の内面および内部の各部材の表面を定
期的に洗浄していた。従来の洗浄方法としては、一般的
に、真空容器内を大気状態にし、内面等に付着した膜を
削り落とし、アルコール等の有機溶媒を用いて拭き取り
作業を行うウェットクリーニング法、あるいは、真空容
器にO2 ガスを導入してプラズマ化し、生成される活性
種であるOラジカルを用いて、フルオロカーボン膜を分
解するドライクリーニング法等がある。
【0007】また、始めから真空容器の内面等にフルオ
ロカーボン膜を形成させないようにした処置を採用する
こともある。例えば、エッチング処理中の真空容器をヒ
ータで加熱することによって、真空容器の内面等へのフ
ルオロカーボン系の重合体の付着を防ぐ。
ロカーボン膜を形成させないようにした処置を採用する
こともある。例えば、エッチング処理中の真空容器をヒ
ータで加熱することによって、真空容器の内面等へのフ
ルオロカーボン系の重合体の付着を防ぐ。
【0008】本発明に関連する背景技術の先行文献とし
て、特開昭61−133386号公報(第1文献)、特
開昭61−289934号公報(第2文献)、特開昭6
3−29514号公報(第3文献)、特公昭63−45
466号公報(第4文献)を挙げることができる。第1
文献は、プラズマエッチング装置の真空容器の内側面に
沿って着脱自在なアルミナ製被覆部材を設けた構成を開
示する。この構成によって、ステンレスで作った真空容
器から鉄やニッケル等が放出されるのを防ぐようにし
た。第2文献は、ドライエッチング装置において、反応
室内壁等の箇所をアルミナ材で被覆した構成を示し、こ
れによってエッチング中のポリマーの生成を抑制するよ
うにした。第3文献は、ドライエッチング処理装置等で
弗素樹脂等のカバーを用いて電極の背面空間等を覆う構
成を示し、この構成ではカバーに異物を堆積させ、狭い
背面空間に異物が堆積するのを防止し、清掃を簡易化し
ている。第4文献は、ドライエッチング装置等でアルミ
ニウム製真空チャンバの内面にセラミックス被膜を形成
した構成を示し、この構成で、ドライエッチングにおけ
るアルミニウム製真空チャンバの腐食を防止した。
て、特開昭61−133386号公報(第1文献)、特
開昭61−289934号公報(第2文献)、特開昭6
3−29514号公報(第3文献)、特公昭63−45
466号公報(第4文献)を挙げることができる。第1
文献は、プラズマエッチング装置の真空容器の内側面に
沿って着脱自在なアルミナ製被覆部材を設けた構成を開
示する。この構成によって、ステンレスで作った真空容
器から鉄やニッケル等が放出されるのを防ぐようにし
た。第2文献は、ドライエッチング装置において、反応
室内壁等の箇所をアルミナ材で被覆した構成を示し、こ
れによってエッチング中のポリマーの生成を抑制するよ
うにした。第3文献は、ドライエッチング処理装置等で
弗素樹脂等のカバーを用いて電極の背面空間等を覆う構
成を示し、この構成ではカバーに異物を堆積させ、狭い
背面空間に異物が堆積するのを防止し、清掃を簡易化し
ている。第4文献は、ドライエッチング装置等でアルミ
ニウム製真空チャンバの内面にセラミックス被膜を形成
した構成を示し、この構成で、ドライエッチングにおけ
るアルミニウム製真空チャンバの腐食を防止した。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記ウェットクリーニ
ング法では、エッチング装置を停止して、真空容器をベ
ント(大気開放)し、内部の部材を取り外して付着した
膜を削り落とし、その後アルコール等の有機溶媒により
拭き取るようにしていた。従って、クリーニング中、エ
ッチング処理が中断されることになる。またクリーニン
グ作業が終了すれば、取り外した部材を組み付け、真空
容器を排気し、ダミーウェーハによりエッチング特性を
チェックすることが必要となる。このように、上記ウェ
ットクリーニング法によれば、多大な時間と労力を要
し、このため、エッチング装置の稼働率低下を招き、生
産性を著しく損ねるという問題を提起する。
ング法では、エッチング装置を停止して、真空容器をベ
ント(大気開放)し、内部の部材を取り外して付着した
膜を削り落とし、その後アルコール等の有機溶媒により
拭き取るようにしていた。従って、クリーニング中、エ
ッチング処理が中断されることになる。またクリーニン
グ作業が終了すれば、取り外した部材を組み付け、真空
容器を排気し、ダミーウェーハによりエッチング特性を
チェックすることが必要となる。このように、上記ウェ
ットクリーニング法によれば、多大な時間と労力を要
し、このため、エッチング装置の稼働率低下を招き、生
産性を著しく損ねるという問題を提起する。
【0010】また上記ドライクリーニング法では、真空
容器を大気に開放し内部の部材を取り外す作業が不要に
なり、それ自体効率がよいものである。しかし、フルオ
ロカーボン膜が厚く堆積していると、完全に除去するこ
とが難しいという問題がある。また、真空容器内の場所
によっては、ドライクリーニングで除去が困難な所があ
るので、結局ウェットクリーニングを併用しなくてはな
らないという問題も生じる。さらに、ドライクリーニン
グ中はフルオロカーボン膜が分解され、Fラジカルが同
時に生成される。真空容器内の部材がSiやC、あるい
は高分子材料等で形成されていると、これらの部材はド
ライクリーニング中にFラジカルと反応し、高速でエッ
チングされる。このため、上記部材はドライクリーニン
グのたびに激しく消耗し、寿命が早まり、交換頻度が増
えることになる。このような場合、メンテナンスのコス
トが高くなるという問題も提起される。
容器を大気に開放し内部の部材を取り外す作業が不要に
なり、それ自体効率がよいものである。しかし、フルオ
ロカーボン膜が厚く堆積していると、完全に除去するこ
とが難しいという問題がある。また、真空容器内の場所
によっては、ドライクリーニングで除去が困難な所があ
るので、結局ウェットクリーニングを併用しなくてはな
らないという問題も生じる。さらに、ドライクリーニン
グ中はフルオロカーボン膜が分解され、Fラジカルが同
時に生成される。真空容器内の部材がSiやC、あるい
は高分子材料等で形成されていると、これらの部材はド
ライクリーニング中にFラジカルと反応し、高速でエッ
チングされる。このため、上記部材はドライクリーニン
グのたびに激しく消耗し、寿命が早まり、交換頻度が増
えることになる。このような場合、メンテナンスのコス
トが高くなるという問題も提起される。
【0011】またフルオロカーボン膜を形成させないよ
うに、エッチング処理中に真空容器をヒータ等で加熱す
ることも可能である。しかし、その反面、エッチング装
置に付帯設備としてヒータ、制御機構、電源等が必要と
なる。このため、装置構成が複雑化し、装置の大型化や
コスト上昇を招き、さらには取り扱い上の安全性が損な
われる。
うに、エッチング処理中に真空容器をヒータ等で加熱す
ることも可能である。しかし、その反面、エッチング装
置に付帯設備としてヒータ、制御機構、電源等が必要と
なる。このため、装置構成が複雑化し、装置の大型化や
コスト上昇を招き、さらには取り扱い上の安全性が損な
われる。
【0012】本発明の目的は、上記問題を解決するもの
であり、ウェットクリーニングまたはドライクリーニン
グ等の面倒な定期的洗浄を一切行う必要がなく、装置の
稼働率を低下させることなく、メンテナンスの労力およ
び費用を低減し、安全性も高く、極めて簡潔で安価にパ
ーティクル発生を抑制できるプラズマ処理装置を提供す
ることにある。
であり、ウェットクリーニングまたはドライクリーニン
グ等の面倒な定期的洗浄を一切行う必要がなく、装置の
稼働率を低下させることなく、メンテナンスの労力およ
び費用を低減し、安全性も高く、極めて簡潔で安価にパ
ーティクル発生を抑制できるプラズマ処理装置を提供す
ることにある。
【0013】
【課題を解決するための手段および作用】本発明(請求
項1に対応)に係るプラズマ処理装置は、真空容器内に
反応性ガスを導入し、反応性ガスにエネルギを与えてプ
ラズマを生成し、このプラズマの中に含まれるイオンや
ラジカル等の活性種で、真空容器内の基板ホルダ上に配
置されたシリコン基板等を処理する装置であり、上記の
真空容器で、その内部構造を形成する部材における上記
プラズマに晒される表面の少なくとも一部が、アルミニ
ウムを主成分とする弗化物の層で覆われるように構成さ
れる。
項1に対応)に係るプラズマ処理装置は、真空容器内に
反応性ガスを導入し、反応性ガスにエネルギを与えてプ
ラズマを生成し、このプラズマの中に含まれるイオンや
ラジカル等の活性種で、真空容器内の基板ホルダ上に配
置されたシリコン基板等を処理する装置であり、上記の
真空容器で、その内部構造を形成する部材における上記
プラズマに晒される表面の少なくとも一部が、アルミニ
ウムを主成分とする弗化物の層で覆われるように構成さ
れる。
【0014】上記本発明では、上記のアルミニウムを主
成分とする弗化物層はフルオロカーボンの重合体の堆積
を抑制するという、実験的に見出された作用を利用して
おり、真空容器の内部においてプラズマを生成する表面
を上記弗化物層で覆うと、ドライエッチング等のプラズ
マ処理で、フルオロカーボン膜の堆積を少なくすること
ができる。
成分とする弗化物層はフルオロカーボンの重合体の堆積
を抑制するという、実験的に見出された作用を利用して
おり、真空容器の内部においてプラズマを生成する表面
を上記弗化物層で覆うと、ドライエッチング等のプラズ
マ処理で、フルオロカーボン膜の堆積を少なくすること
ができる。
【0015】上記の構成において、好ましくは、上記弗
化物の層はアルミニウムを主成分として含む弗化物その
もので形成され、この弗化物によって上記部材の表面を
覆うように構成した。
化物の層はアルミニウムを主成分として含む弗化物その
もので形成され、この弗化物によって上記部材の表面を
覆うように構成した。
【0016】上記の構成において、好ましくは、上記弗
化物の層は、上記部材の表面に対し弗化処理を施すこと
によって形成される。
化物の層は、上記部材の表面に対し弗化処理を施すこと
によって形成される。
【0017】上記の構成において、好ましくは、上記部
材はアルミニウムを含む合金または金属化合物で形成さ
れ、上記弗化処理は、この合金または金属化合物に対し
て行われる。
材はアルミニウムを含む合金または金属化合物で形成さ
れ、上記弗化処理は、この合金または金属化合物に対し
て行われる。
【0018】上記の構成において、好ましくは、上記部
材はアルマイトで形成され、上記弗化処理はこのアルマ
イトに対して行われる。
材はアルマイトで形成され、上記弗化処理はこのアルマ
イトに対して行われる。
【0019】上記の構成において、好ましくは、上記部
材はアルミニウムを含むセラミックで形成され、上記弗
化処理はこのセラミックに対して行われる。
材はアルミニウムを含むセラミックで形成され、上記弗
化処理はこのセラミックに対して行われる。
【0020】上記の構成において、好ましくは、上記部
材における上記表面の少なくとも一部が弗化アルミニウ
ムで形成される。
材における上記表面の少なくとも一部が弗化アルミニウ
ムで形成される。
【0021】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付図面に基づいて説明する。
を添付図面に基づいて説明する。
【0022】本発明の主題に関する実験および研究を通
して、アルミニウムを主成分として含む弗化物に関して
次に述べるような新しい事実が見い出された。その詳細
内容を、実験用プラズマ装置の概要と、試料詳細および
付着量に関する比較表とを用いて説明する。
して、アルミニウムを主成分として含む弗化物に関して
次に述べるような新しい事実が見い出された。その詳細
内容を、実験用プラズマ装置の概要と、試料詳細および
付着量に関する比較表とを用いて説明する。
【0023】まず、プラズマ処理において、フルオロカ
ーボン系の重合体が付着しない材料を評価するため、大
きさが約30mm2 のSUS316の板であってその表
面に弗化処理を施さない試料、すなわちNi系のメッキ
処理を施した試料を5種類、次に同メッキ試料に対して
さらに弗化処理を施した試料を5種類、合計で10種類
の試料を作製した。これらの試料の詳しい内容は、以下
に示した表1の試料詳細の欄に記載される。この表1の
試料詳細の欄において、上段の欄は「弗化処理なし」の
5種の試料を示し、中段の欄は「弗化処理あり」の5種
の試料を示している。なお、試料詳細の欄の下段には、
後述する比較のために、プラズマ処理装置の真空容器の
内部に存在する部材(プラズマ処理装置の構成部材)、
すなわち真空容器の内側壁面、シリコン(Si)基板の
表面、電極カバーの表面(アルミナ)が記載される。
ーボン系の重合体が付着しない材料を評価するため、大
きさが約30mm2 のSUS316の板であってその表
面に弗化処理を施さない試料、すなわちNi系のメッキ
処理を施した試料を5種類、次に同メッキ試料に対して
さらに弗化処理を施した試料を5種類、合計で10種類
の試料を作製した。これらの試料の詳しい内容は、以下
に示した表1の試料詳細の欄に記載される。この表1の
試料詳細の欄において、上段の欄は「弗化処理なし」の
5種の試料を示し、中段の欄は「弗化処理あり」の5種
の試料を示している。なお、試料詳細の欄の下段には、
後述する比較のために、プラズマ処理装置の真空容器の
内部に存在する部材(プラズマ処理装置の構成部材)、
すなわち真空容器の内側壁面、シリコン(Si)基板の
表面、電極カバーの表面(アルミナ)が記載される。
【0024】
【表1】
【0025】前述の10種類の試料は実験用プラズマ処
理装置内に載置され、各試料にフルオロカーボン膜を形
成し、各々の付着量(膜厚)の測定し、フルオロカーボ
ン膜の付着に関する評価を行った。
理装置内に載置され、各試料にフルオロカーボン膜を形
成し、各々の付着量(膜厚)の測定し、フルオロカーボ
ン膜の付着に関する評価を行った。
【0026】図1に実験に用いたプラズマ処理装置の概
略構成を示す。図1において、真空容器11の上壁部に
は、真空容器の内部空間に通じたプラズマ発生室12が
設けられ、その下壁部には基板ステージ13が設けられ
る。真空容器11には、さらに、内部空間に所要のガス
を導入するためのガス導入口14、内部空間の所望の圧
力に調整するための圧力制御システム15と、内部空間
を所望の減圧状態に保持するガス排気システム(図示せ
ず)が設けられる。
略構成を示す。図1において、真空容器11の上壁部に
は、真空容器の内部空間に通じたプラズマ発生室12が
設けられ、その下壁部には基板ステージ13が設けられ
る。真空容器11には、さらに、内部空間に所要のガス
を導入するためのガス導入口14、内部空間の所望の圧
力に調整するための圧力制御システム15と、内部空間
を所望の減圧状態に保持するガス排気システム(図示せ
ず)が設けられる。
【0027】プラズマ発生室12の周囲にはループ状の
アンテナ16が配置される。このアンテナ16には、イ
ンピーダンス整合器17を介して高周波電源18により
13.56MHzの高周波電力が供給される。この高周
波電力は、アンテナ16を経由してプラズマ発生室12
内に供給され、プラズマを発生させるための電力として
使用される。プラズマ発生室12の外側周囲には、さら
に磁場発生コイル19が配置される。この磁場発生コイ
ル19にはコイル電源20が接続される。
アンテナ16が配置される。このアンテナ16には、イ
ンピーダンス整合器17を介して高周波電源18により
13.56MHzの高周波電力が供給される。この高周
波電力は、アンテナ16を経由してプラズマ発生室12
内に供給され、プラズマを発生させるための電力として
使用される。プラズマ発生室12の外側周囲には、さら
に磁場発生コイル19が配置される。この磁場発生コイ
ル19にはコイル電源20が接続される。
【0028】また上記基板ステージ13では、真空容器
11の下壁との間に絶縁体21が介設された状態で、基
板ホルダ22が設けられる。基板ホルダ22は電極とし
ての機能も兼ね、その内部には冷却媒体用通路23が形
成されている。基板ホルダ22の上面にはリング状の電
極カバー24が配置される。電極カバー24は、基板載
置部22aの周囲に配置され、上方から見ると、基板載
置部22aに載置された基板25の周囲を囲むような配
置となっている。
11の下壁との間に絶縁体21が介設された状態で、基
板ホルダ22が設けられる。基板ホルダ22は電極とし
ての機能も兼ね、その内部には冷却媒体用通路23が形
成されている。基板ホルダ22の上面にはリング状の電
極カバー24が配置される。電極カバー24は、基板載
置部22aの周囲に配置され、上方から見ると、基板載
置部22aに載置された基板25の周囲を囲むような配
置となっている。
【0029】上記プラズマ処理装置において、例えば、
真空容器11の内部にガス導入口14から総流量が50
sccm(流量比は1:1)となるC4 F8 およびCH2 F
2 を導入し、圧力制御システム15により真空容器11
の内部圧力が10 mTorrの一定圧力になるように制御す
る。またコイル電源20によって直流電圧を磁場発生コ
イル19に印加し、コイル電流値が40A程度になるよ
うに調整しておく。
真空容器11の内部にガス導入口14から総流量が50
sccm(流量比は1:1)となるC4 F8 およびCH2 F
2 を導入し、圧力制御システム15により真空容器11
の内部圧力が10 mTorrの一定圧力になるように制御す
る。またコイル電源20によって直流電圧を磁場発生コ
イル19に印加し、コイル電流値が40A程度になるよ
うに調整しておく。
【0030】続いて、高周波電源18より1kWの高周
波電力(13.56MHz)がアンテナ16に投入され
る。その結果、プラズマ発生室12内にはプラズマが生
成される。
波電力(13.56MHz)がアンテナ16に投入され
る。その結果、プラズマ発生室12内にはプラズマが生
成される。
【0031】上記の条件下で、多結晶Si膜やSiO2
膜等をドライエッチングしたところ、ほとんどエッチン
グされないことがわかった。従って、プラズマで生成さ
れる活性種は未反応状態に保たれるので、上記条件は、
フルオロカーボン膜が容易に形成される条件であること
が確認された。
膜等をドライエッチングしたところ、ほとんどエッチン
グされないことがわかった。従って、プラズマで生成さ
れる活性種は未反応状態に保たれるので、上記条件は、
フルオロカーボン膜が容易に形成される条件であること
が確認された。
【0032】次に、真空容器11内の基板ホルダ22の
基板載置部22a上に、上記の表1に示す10種の試料
をすべて含む試料材26を載せた直径6インチの基板2
5を載置し、上記のプラズマを断続的に生成させ、積算
して約3時間ほどのプラズマ処理を行った。
基板載置部22a上に、上記の表1に示す10種の試料
をすべて含む試料材26を載せた直径6インチの基板2
5を載置し、上記のプラズマを断続的に生成させ、積算
して約3時間ほどのプラズマ処理を行った。
【0033】その後、取り出した基板25上の各々の試
料について、フルオロカーボン膜の付着量をハイトゲー
ジにより測定した。このときの結果を、上記表1の付着
量の欄に示した。フルオロカーボン膜の付着量の欄にお
いて、上段は「弗化処理なし」の5種の試料の各々の付
着量、中段は「弗化処理あり」の5種の試料の各々の付
着量、下段はプラズマ処理装置における各構成部材およ
び基板25における付着量を示している。付着量の欄の
数値は、すべて、5回測定し、それらの平均値をとって
示している。
料について、フルオロカーボン膜の付着量をハイトゲー
ジにより測定した。このときの結果を、上記表1の付着
量の欄に示した。フルオロカーボン膜の付着量の欄にお
いて、上段は「弗化処理なし」の5種の試料の各々の付
着量、中段は「弗化処理あり」の5種の試料の各々の付
着量、下段はプラズマ処理装置における各構成部材およ
び基板25における付着量を示している。付着量の欄の
数値は、すべて、5回測定し、それらの平均値をとって
示している。
【0034】上記の表1の付着量の数値から明らかなよ
うに、「弗化処理なし」の試料の付着量は0.014〜
0.042mmの範囲に含まれる値をとり、それらの平
均値は0.027mmである。また「弗化処理あり」の
試料の付着量は0.002〜0.008mmの範囲に含
まれる値をとり、それらの平均値は0.005mmであ
る。
うに、「弗化処理なし」の試料の付着量は0.014〜
0.042mmの範囲に含まれる値をとり、それらの平
均値は0.027mmである。また「弗化処理あり」の
試料の付着量は0.002〜0.008mmの範囲に含
まれる値をとり、それらの平均値は0.005mmであ
る。
【0035】上記により、各試料のフルオロカーボン膜
の付着量を比較すると、Ni系メッキ処理のみの試料よ
りも、弗化処理を施した試料の方が、全体的に付着量が
少ないことが判明した。特にその中でも、Niの純メッ
キ処理を行った後、弗化処理を行った試料の付着量は、
フルオロカーボン膜が非常に堆積しやすい条件であるに
も拘らず、0.002mmであった。この値は測定限界
であり、この試料の表面には、フルオロカーボン膜がほ
とんど形成されないものと考えられる。
の付着量を比較すると、Ni系メッキ処理のみの試料よ
りも、弗化処理を施した試料の方が、全体的に付着量が
少ないことが判明した。特にその中でも、Niの純メッ
キ処理を行った後、弗化処理を行った試料の付着量は、
フルオロカーボン膜が非常に堆積しやすい条件であるに
も拘らず、0.002mmであった。この値は測定限界
であり、この試料の表面には、フルオロカーボン膜がほ
とんど形成されないものと考えられる。
【0036】弗化処理を施したこれらの試料は、例え
ば、窒素ガスで20〜50%に希釈した弗素ガスを、1
50〜400℃の温度で熱分解し、その雰囲気中で試料
を400℃に加熱する処理を2時間程度行ったものであ
る。この処理を行うことによって、試料表面に熱力学的
に安定なNi弗化物が均一に形成され、それ以後のFに
対する反応を抑制しているものと考えられる。
ば、窒素ガスで20〜50%に希釈した弗素ガスを、1
50〜400℃の温度で熱分解し、その雰囲気中で試料
を400℃に加熱する処理を2時間程度行ったものであ
る。この処理を行うことによって、試料表面に熱力学的
に安定なNi弗化物が均一に形成され、それ以後のFに
対する反応を抑制しているものと考えられる。
【0037】なお、プラズマに晒された真空容器11の
内側壁面、Si基板25の表面、およびその外側周辺に
位置する電極カバー24等の表面に堆積したフルオロカ
ーボン膜の付着量を調べて見ると、多少の部分的な差は
見られるものの、その付着量は0.6〜1.0mmにも
達していた。通常、フルオロカーボン膜は、付着量が
1.0mmを越え始めると、その表面にはクラックが生
じ、やがてフレークと化して剥がれ落ちる。これが、い
わゆるパーティクルのもとになっている。
内側壁面、Si基板25の表面、およびその外側周辺に
位置する電極カバー24等の表面に堆積したフルオロカ
ーボン膜の付着量を調べて見ると、多少の部分的な差は
見られるものの、その付着量は0.6〜1.0mmにも
達していた。通常、フルオロカーボン膜は、付着量が
1.0mmを越え始めると、その表面にはクラックが生
じ、やがてフレークと化して剥がれ落ちる。これが、い
わゆるパーティクルのもとになっている。
【0038】次に、プラズマ処理装置おいて、プラズマ
に晒されることによりフルオロカーボン膜が堆積しやす
い真空容器11の内側壁面、基板ホルダ22、電極カバ
ー24等の部材を作る材料に着目して、(1) アルミニウ
ムを含む素材(アルミニウム素材:アルミニウムを含む
合金や金属化合物も含まれる)、(2) アルマイト(蓚酸
系処理)、(3) アルマイト(硫酸系処理)、(4) アルミ
ナ、(5) AlN(ニッケルアルミニウム)、(6) サファ
イア等のアルミニウムを含むセラミックの6種類の各試
料と、これらの「弗化処理なし」の6種の試料に対して
弗化処理を施した試料を6種作製した。これらの試料に
対しても、前述の試料の場合と同様に、プラズマ処理を
行い、フルオロカーボン膜の付着量を調べた。その結果
を下記の表2に示す。これらの付着量も、すべて、5回
測定したうちの平均値をとって示している。
に晒されることによりフルオロカーボン膜が堆積しやす
い真空容器11の内側壁面、基板ホルダ22、電極カバ
ー24等の部材を作る材料に着目して、(1) アルミニウ
ムを含む素材(アルミニウム素材:アルミニウムを含む
合金や金属化合物も含まれる)、(2) アルマイト(蓚酸
系処理)、(3) アルマイト(硫酸系処理)、(4) アルミ
ナ、(5) AlN(ニッケルアルミニウム)、(6) サファ
イア等のアルミニウムを含むセラミックの6種類の各試
料と、これらの「弗化処理なし」の6種の試料に対して
弗化処理を施した試料を6種作製した。これらの試料に
対しても、前述の試料の場合と同様に、プラズマ処理を
行い、フルオロカーボン膜の付着量を調べた。その結果
を下記の表2に示す。これらの付着量も、すべて、5回
測定したうちの平均値をとって示している。
【0039】
【表2】
【0040】上記の表2で明らかなように、弗化処理を
施していない試料にはすべてフルオロカーボン膜が堆積
しており、その付着量を測定すると、0.2〜0.5m
mの範囲に含まれる厚みを有する膜が形成されていた。
施していない試料にはすべてフルオロカーボン膜が堆積
しており、その付着量を測定すると、0.2〜0.5m
mの範囲に含まれる厚みを有する膜が形成されていた。
【0041】これに対して弗化処理を施した試料につい
て付着量を測定すると、すべて0.01mmを大きく下
回ることから、前述したNiメッキの場合と同様に、フ
ルオロカーボン膜は形成されなかったものとみなすこと
ができる。
て付着量を測定すると、すべて0.01mmを大きく下
回ることから、前述したNiメッキの場合と同様に、フ
ルオロカーボン膜は形成されなかったものとみなすこと
ができる。
【0042】以上の実験の結果、弗化処理を施すことに
よって、フルオロカーボン膜の形成を抑制することが確
認された。
よって、フルオロカーボン膜の形成を抑制することが確
認された。
【0043】次に、上記実験結果に基づき、例えば実際
のドライエッチング装置において、真空容器の内部構造
を形成する部材においてプラズマに晒される表面の一部
または全部に対して弗化処理を施した実施形態の一例
を、図2を参照して説明する。図2の実施形態では、真
空容器11Aの少なくとも内側壁面、電極カバー24A
の表面に弗化処理を施している。図2において、その他
の部分の構成は、図1の場合と同じあるので、同一符号
を付している。
のドライエッチング装置において、真空容器の内部構造
を形成する部材においてプラズマに晒される表面の一部
または全部に対して弗化処理を施した実施形態の一例
を、図2を参照して説明する。図2の実施形態では、真
空容器11Aの少なくとも内側壁面、電極カバー24A
の表面に弗化処理を施している。図2において、その他
の部分の構成は、図1の場合と同じあるので、同一符号
を付している。
【0044】図2において、アルミニウムで作製した真
空容器11Aの内側壁面にはアルマイト弗化物層31が
形成され、アルミナで作製した電極カバー24Aの表面
にはアルミナ弗化物層32が形成されている。ここで、
前述の実験で適用したエッチング条件において、ガス流
量比のみを、実際のドライエッチングにおける比率であ
る3:2に戻し、所要時間5分/回のエッチング処理を
10,000回繰り返し、フルオロカーボン膜の堆積の
評価を行った。
空容器11Aの内側壁面にはアルマイト弗化物層31が
形成され、アルミナで作製した電極カバー24Aの表面
にはアルミナ弗化物層32が形成されている。ここで、
前述の実験で適用したエッチング条件において、ガス流
量比のみを、実際のドライエッチングにおける比率であ
る3:2に戻し、所要時間5分/回のエッチング処理を
10,000回繰り返し、フルオロカーボン膜の堆積の
評価を行った。
【0045】上記の評価で、本実施形態によるアルマイ
ト弗化物層31、およびアルミナ弗化物層32の表面で
のフルオロカーボン膜の付着量をそれぞれ測定すると、
双方とも0.2mm以下であった。
ト弗化物層31、およびアルミナ弗化物層32の表面で
のフルオロカーボン膜の付着量をそれぞれ測定すると、
双方とも0.2mm以下であった。
【0046】一方、従来のドライエッチング処理では、
フルオロカーボン膜の付着量が1mmを越えたところで
クリーニングが行われていた。従って、ドライエッチン
グ処理10,000回では、少なくとも8〜10回程度
のクリーニングを行うことが必要であった。これより逆
算すると、従来のドライエッチング処理でフルオロカー
ボン膜の付着量は約8〜10mmなることが容易に予想
される。
フルオロカーボン膜の付着量が1mmを越えたところで
クリーニングが行われていた。従って、ドライエッチン
グ処理10,000回では、少なくとも8〜10回程度
のクリーニングを行うことが必要であった。これより逆
算すると、従来のドライエッチング処理でフルオロカー
ボン膜の付着量は約8〜10mmなることが容易に予想
される。
【0047】上記の比較結果によれば、本発明による構
成を適用した場合、フルオロカーボン膜の付着量を、少
なくとも従来の付着量の1/40〜1/50にすること
が可能である。
成を適用した場合、フルオロカーボン膜の付着量を、少
なくとも従来の付着量の1/40〜1/50にすること
が可能である。
【0048】上記のごとく、プラズマ処理装置内のプラ
ズマに晒される表面の一部または全部が、弗化処理が施
された面で構成されることによって、フルオロカーボン
膜の堆積を十分に抑制できる。
ズマに晒される表面の一部または全部が、弗化処理が施
された面で構成されることによって、フルオロカーボン
膜の堆積を十分に抑制できる。
【0049】上記の実施形態では、アルミニウムで作製
した部材(真空容器11A)に弗化処理を施してその内
側表面にアルマイト弗化物層を形成し、またアルミナで
作製した部材(電極カバー24A)に弗化処理を施して
その表面にアルミナ弗化物層を形成したが、同様にし
て、プラズマに晒される上記表面に、上記表2に示した
弗化処理を施した他の材料を用いることができる。こう
して、一般的に、プラズマに晒される表面の一部または
全部が、アルミニウムを主成分として含む弗化物層で覆
われることによって、フルオロカーボン膜の堆積の十分
な抑制という本発明の効果を達成できる。また、プラズ
マに晒される表面をアルミニウムを主成分として含む弗
化物層で覆うにあたって、アルミニウムを主成分として
含む弗化物そのもので表面を覆うこともできる。
した部材(真空容器11A)に弗化処理を施してその内
側表面にアルマイト弗化物層を形成し、またアルミナで
作製した部材(電極カバー24A)に弗化処理を施して
その表面にアルミナ弗化物層を形成したが、同様にし
て、プラズマに晒される上記表面に、上記表2に示した
弗化処理を施した他の材料を用いることができる。こう
して、一般的に、プラズマに晒される表面の一部または
全部が、アルミニウムを主成分として含む弗化物層で覆
われることによって、フルオロカーボン膜の堆積の十分
な抑制という本発明の効果を達成できる。また、プラズ
マに晒される表面をアルミニウムを主成分として含む弗
化物層で覆うにあたって、アルミニウムを主成分として
含む弗化物そのもので表面を覆うこともできる。
【0050】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、プラズマ処理が行われる真空容器で、その内部構
造を形成する部材におけるプラズマに晒される表面の一
部または全部をアルミニウムを主成分とする弗化物の層
で覆うようにしたため、プラズマに晒される上記表面で
のフルオロカーボン膜の堆積を十分に抑制でき、それ故
に、面倒なウェットクリーニングあるいはドライクリー
ニング等の定期的洗浄が一切不要となり、装置の稼働率
を低下させることなく、メンテナンスの労力軽減および
コスト低減を達成し、安全上にも問題なく、極めて簡潔
で安価にパーティクル発生量を抑制できる。
れば、プラズマ処理が行われる真空容器で、その内部構
造を形成する部材におけるプラズマに晒される表面の一
部または全部をアルミニウムを主成分とする弗化物の層
で覆うようにしたため、プラズマに晒される上記表面で
のフルオロカーボン膜の堆積を十分に抑制でき、それ故
に、面倒なウェットクリーニングあるいはドライクリー
ニング等の定期的洗浄が一切不要となり、装置の稼働率
を低下させることなく、メンテナンスの労力軽減および
コスト低減を達成し、安全上にも問題なく、極めて簡潔
で安価にパーティクル発生量を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実験用プラズマ処理装置の内部構造を示す概略
断面構成図である。
断面構成図である。
【図2】本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の内
部構造を示す概略断面構成図である。
部構造を示す概略断面構成図である。
11,11A 真空容器 12 プラズマ発生室 13 基板ステージ 14 ガス道入口 15 圧力制御システム 16 アンテナ 19 磁場発生コイル 21 絶縁体 22 基板ホルダ 23 冷却媒体用通路 24,24A 電極カバー 25 基板 26 試料材 31 アルマイト弗化物層 32 アルミナ弗化物層
フロントページの続き (72)発明者 柏田 邦夫 東京都港区芝大門1丁目13番9号 昭和電 工株式会社内 (72)発明者 児玉 孝徳 神奈川県川崎市川崎区扇町5−1 昭和電 工株式会社川崎工場内 (72)発明者 田口 裕康 神奈川県川崎市川崎区扇町5−1 昭和電 工株式会社川崎工場内
Claims (7)
- 【請求項1】 真空容器内に反応性ガスを導入し、前記
反応性ガスにエネルギを与えてプラズマを生成し、この
プラズマで前記真空容器内に配置された基板を処理する
プラズマ処理装置において、 前記真空容器で、その内部構造を形成する部材における
前記プラズマに晒される表面の少なくとも一部が、アル
ミニウムを主成分とする弗化物の層で覆われることを特
徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項2】 前記弗化物の層は弗化物そのものであ
り、この弗化物によって前記部材の前記表面が覆われる
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】 前記弗化物の層は、前記部材の前記表面
に対し弗化処理を施して形成され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4】 前記部材はアルミニウムを含む合金また
は金属化合物で形成され、前記弗化処理は前記合金また
は金属化合物に対して行われることを特徴とする請求項
3記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項5】 前記部材はアルマイトで形成され、前記
弗化処理は前記アルマイトに対して行われることを特徴
とする請求項3記載のプラズマ処理装置。 - 【請求項6】 前記部材はアルミニウムを含むセラミッ
クで形成され、前記弗化処理は前記セラミックに対して
行われることを特徴とする請求項3記載のプラズマ処理
装置。 - 【請求項7】 前記部材における前記表面の少なくとも
一部が弗化アルミニウムで形成されることを特徴とする
請求項1記載のプラズマ処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8163881A JPH09326384A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8163881A JPH09326384A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09326384A true JPH09326384A (ja) | 1997-12-16 |
Family
ID=15782573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8163881A Pending JPH09326384A (ja) | 1996-06-04 | 1996-06-04 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09326384A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001097790A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 耐蝕性部材およびその製造方法 |
| JP2001097791A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 耐蝕性部材およびその製造方法 |
| WO2003036708A1 (en) * | 2001-10-19 | 2003-05-01 | Tokyo Electron Limited | Microwave plasma substrate processing device |
| JP2012158815A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Ulvac Japan Ltd | ポリシラン類の処理方法 |
| JP2018032858A (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | エッチングチャンバにおけるエッチング量を高速回復させるためにアルミニウムオキシフッ化物層を堆積させる方法 |
| WO2024154575A1 (ja) * | 2023-01-17 | 2024-07-25 | 株式会社レゾナック | 耐食性部材 |
-
1996
- 1996-06-04 JP JP8163881A patent/JPH09326384A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001097790A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 耐蝕性部材およびその製造方法 |
| JP2001097791A (ja) * | 1999-09-30 | 2001-04-10 | Ngk Insulators Ltd | 耐蝕性部材およびその製造方法 |
| US6524731B1 (en) | 1999-09-30 | 2003-02-25 | Ngk Insulators, Ltd. | Corrosion-resistant member and method of producing the same |
| WO2003036708A1 (en) * | 2001-10-19 | 2003-05-01 | Tokyo Electron Limited | Microwave plasma substrate processing device |
| JP2012158815A (ja) * | 2011-02-01 | 2012-08-23 | Ulvac Japan Ltd | ポリシラン類の処理方法 |
| JP2018032858A (ja) * | 2016-08-23 | 2018-03-01 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | エッチングチャンバにおけるエッチング量を高速回復させるためにアルミニウムオキシフッ化物層を堆積させる方法 |
| KR20180022590A (ko) * | 2016-08-23 | 2018-03-06 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | 에칭 챔버에서의 에칭량의 신속한 복구를 위해 알루미늄 옥시-플루오라이드 층을 증착하기 위한 방법 |
| CN107768279A (zh) * | 2016-08-23 | 2018-03-06 | 应用材料公司 | 用于沉积氟氧化铝层以快速恢复在蚀刻腔室中的蚀刻量的方法 |
| WO2024154575A1 (ja) * | 2023-01-17 | 2024-07-25 | 株式会社レゾナック | 耐食性部材 |
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