JPH11100685A

JPH11100685A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH11100685A
Application number: JP26207097A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kubo; 賢一久保
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1997-09-26
Filing date: 1997-09-26
Publication date: 1999-04-13

Abstract

(57)【要約】【課題】チャンバのメンテナンスにかかる時間を低減
し、プラズマエッチング処理するに際しエッチングの終
了時点を確実に検知するようにしたプラズマ処理装置を
提供する。【解決手段】基板を収容するチャンバ１２を有し、ウ
エハ処理用の処理ガスをチャンバ内に導入してウエハ１
４にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、チ
ャンバ１２の内壁に、処理ガスに対して非反応性の材質
からなり、１枚毎に引き剥がし可能な複数枚からなる多
層膜２６を備える。チャンバ１２の材質は透明な石英ガ
ラスであり、多層膜２６の材質は、透明なポリテトラフ
ルオロエチレンである。これにより、多層膜２６の表面
の膜を１枚剥がすことにより、チャンバ壁面を直ちにし
かも確実に清浄な面にすることができる。従って、メン
テナンスにかかる時間を従来に比べて大幅に短縮するこ
とができる。また、モニタ装置２２はエッチングの終了
時点を確実に検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【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、更に詳しくは、チャンバのメンテナンスにかか
る時間を低減するようにしたプラズマ処理装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】プラズマエッチング装置やプラズマＣＶ
Ｄ装置等のエッチングや成膜を行うプラズマ処理装置
は、基板を収容するチャンバを有し、基板処理用の処理
ガスをチャンバ内に導入して基板にプラズマ処理を施す
ようにされている。以下、プラズマ処理装置としてプラ
ズマエッチング装置を例に挙げて従来のプラズマ処理装
置を説明する。図３は従来のプラズマエッチング装置の
概念的構成を示す側面図である。従来のプラズマエッチ
ング装置１０は、透明な石英ガラス製のチャンバ１２
と、ウエハ１４を載せる下部電極１６と、下部電極１６
に対向する上部電極１８と、両電極に電圧を供給する電
源、例えば交流電源２０と、エッチング処理時にウエハ
表面上のプラズマ発生領域から発光される光をモニタす
るモニタ装置２２とを備えている。モニタ装置２２は、
エッチングの終点検知用の受光部２１を備えている。エ
ッチングが進行してウエハ１４の露出させたい面（図示
せず）が露出すると、その面がエッチングされることに
より、通常、エッチング時の発光に比べて強度の弱い光
が発光される。このことを利用し、モニタ装置２２は、
一定時間が経過する毎に、発光強度の低下量を一定時間
で除算した値（以下、簡単のため除算値という）を算出
し、除算値が所定値よりも高いときにエッチングの終了
時点として検知するようにされている。尚、プラズマエ
ッチング装置１０は、石英ガラス製のチャンバ１２に代
えてＡｌ等の金属製のチャンバを備えている場合があ
り、この場合、チャンバ１２は、通常、モニタ装置２２
によりモニタ可能なように、チャンバに着脱可能な石英
窓ガラス（図示せず）を有している。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、プラズマエ
ッチング装置を使用してウエハをエッチングすると、ウ
エハのレジスト膜又はエッチング対象膜とエッチングガ
スとにより生成された反応生成物が、チャンバ内壁に付
着物として付着する。付着物を除去しないでおくと、チ
ャンバの光透過率が低下し、この結果、除算値が実際の
値よりも低く算出されて、モニタ装置がエッチングの終
了時点を検知できなくなるという事態が生じる。また、
新たなウエハを処理するために導入するエッチングガス
が付着物と反応し、このため、エッチングレートが低下
するという事態も生じる。また、プラズマ処理装置がプ
ラズマエッチング装置でなくプラズマＣＶＤ装置の場
合、付着物が、成膜中にダスト発生源となったり破片と
なってウエハ上に落下したりし、良好な膜を成膜するこ
とができない。

【０００４】このため、定期的にチャンバ内壁を洗浄す
るメンテナンスを行い、これらの付着物を除去してい
る。付着物の付着強度が比較的小さい場合、先ず、チャ
ンバ内壁をエチルアルコールで洗浄し、次いで、純水で
洗浄し、更に、チャンバを乾燥する（以下、このように
して洗浄することを簡単のため単にアルコール洗浄とい
う）。付着物の付着強度が、アルコール洗浄では充分に
除去できないほど高い場合、通常、洗浄専門の業者に依
頼して洗浄している。チャンバの材質が例えば石英ガラ
スである場合、洗浄専門の業者は、チャンバをフッ酸で
洗浄している（以下、このようにして洗浄することをフ
ッ酸洗浄という）。

【０００５】しかし、以下の問題があった。第１には、
チャンバの洗浄や交換をするメンテナンス作業に時間が
かかり、このため、プラズマ処理装置の運転を停止して
いる時間が長いという問題である。例えば、アルコール
洗浄では、１．５時間から２．５時間の作業時間がかか
る。このため、生産性の低下やＴＡＴの長時間化を招い
ている。この問題は、チャンバの材質が石英ガラスでな
くＡｌであっても同様に生じており、また、プラズマエ
ッチング装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置等の一般の
プラズマ処理装置でも生じている。第２には、プラズマ
エッチング装置で、チャンバの材質が石英ガラス等のガ
ラスである場合、オーバーエッチングされることが生じ
るという問題である。チャンバは、エッチングガスと反
応することやフッ酸で洗浄されることにより、肉厚が徐
々に薄くなる。肉厚がある程度薄くなると、チャンバを
通過した光の強度は、種々の要因により、チャンバが正
常な肉厚を有するときに比べて変動する。このため、モ
ニタ装置がエッチングの終了時点を正確に検知できなく
なることがあり、基板がオーバーエッチングされたりエ
ッチング残りが生じたりする。尚、第２の問題は、チャ
ンバの一部が窓として設けられた石英ガラス板で形成さ
れていても、当然生じている。以上のような事情に照ら
して、本発明の目的は、チャンバのメンテナンスにかか
る時間を低減し、プラズマエッチング処理するに際しエ
ッチングの終了時点を確実に検知するようにしたプラズ
マ処理装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るプラズマ処理装置は、基板を収容する
チャンバを有し、基板処理用の処理ガスをチャンバ内に
導入して基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に
おいて、チャンバの内壁に、処理ガスに対して非反応性
の材質からなり、１枚毎に引き剥がし可能な複数枚から
なる多層膜を備えていることを特徴としている。

【０００７】多層膜の材質は、例えばシリコン樹脂やフ
ッ素樹脂である。多層膜の一層あたりの膜厚は、通常、
０．５ｍｍ〜１．０ｍｍの範囲内であり、多層膜の材質
等を考慮して決定する。チャンバの材質は、例えばアル
ミや石英ガラスである。プラズマ処理温度は、多層膜に
損傷が生じないように、比較的低温であることが好まし
い。これにより、薄膜形成やエッチング処理等を行っ
て、多層膜表面に薄膜等の生成物が付着しても、多層膜
表面の１枚の膜を剥がすことにより、多層膜表面を直ち
にしかも確実に清浄な面にすることができる。従って、
メンテナンスにかかる時間を大幅に短縮することができ
る。

【０００８】プラズマ処理装置がプラズマエッチング装
置であっては、チャンバの少なくとも一部が、エッチン
グ終点検知用窓として透明な石英ガラスで形成され、か
つ、多層膜が、少なくとも前記石英ガラスを覆う透明な
膜からなることが好ましい。これにより、多層膜表面の
１枚の膜を剥がして、チャンバ内の様子をチャンバ外側
から容易に観察することができる。また、従来のように
フッ酸洗浄によりチャンバの厚みが薄くなることはな
い。よって、モニタ装置はエッチングの終了時点を確実
に検知する。尚、多層膜の材質は、例えばポリテトラフ
ルオロエチレンである。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下に、実施形態例を挙げ、添付
図面を参照して、本発明の実施の形態を具体的かつより
詳細に説明する。実施形態例１本実施形態例は、プラズマ処理装置として、透明な石英
ガラス製のチャンバを有するプラズマエッチング装置の
例である。図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、本実施
形態例のプラズマエッチング装置の構成を示す側面図、
及び、矢視Ｉ−Ｉの断面図である。本実施形態例のプラ
ズマエッチング装置２３は、従来のプラズマエッチング
装置１０に比べ、図１（ｂ）に示すように、チャンバ１
２の内壁に、数層の透明な膜からなる多層膜２６を有し
ている。多層膜２６の材質は、商品名「テフロン」で商
標登録されているポリテトラフルオロエチレンであり、
多層膜２６の一層あたりの厚みｔは０．７ｍｍである。

【００１０】チャンバ１２の内壁に多層膜２６を形成す
るには、例えば、チャンバ１２の開口を上に向けて回転
しつつ、液状の膜形成材料を一層毎にチャンバ内側に塗
布する。また、膜の原料となるガスをチャンバ１２内に
導入して、ＣＶＤ法により一層毎にチャンバ１２の内側
にコーティングしてもよい。

【００１１】本実施形態例により、（１）モニタ装置２
２の作動しなくなる虞が生じる程度に反応生成物が多層
膜表面に付着したときに、多層膜２６の表面の膜２７を
１枚剥がすことにより、直ちにしかも確実に多層膜表面
を清浄な面にすることができる。よって、メンテナンス
にかかる時間を従来に比べて大幅に低減させることがで
きる。具体的に述べると、従来、メンテナンスにかかる
時間は１．５時間から２．５時間程度であったが、本実
施形態例のプラズマエッチング装置２３では、０．５時
間程度で済む。従って、生産性を大きく向上させること
ができる。（２）従来のようにフッ酸洗浄によりチャンバの厚みが
薄くなることはない。よって、モニタ装置２２により算
出される除算値は常に正しく算出され、モニタ装置２２
はエッチングの終了時点を確実に検知するので、ウエハ
１４がオーバーエッチングされることはない。（３）反応生成物がある程度付着する毎に膜を剥がすこ
とにより、付着物と反応するエッチングガス量を大幅に
低減させることができる。（４）フッ酸やエチルアルコール等の洗浄用薬品や純水
をメンテナンス時に用いなくても済む。また、チャンバ
１２の寿命が従来に比べて長い。（５）石英ガラス製のチャンバ１２が仮に破損しても、
多層膜２６により、破片が飛散することを防止できる。
この飛散防止は、多層膜２６でなく一層の膜を形成する
ことによっても実現される。

【００１２】実施形態例２本実施形態例は、プラズマ処理装置として、透明な石英
ガラス製の窓付きのアルミ製チャンバを有するプラズマ
ＣＶＤ装置の例である。図２（ａ）及び（ｂ）は、それ
ぞれ、本実施形態例のプラズマエッチング装置の構成を
示す側面図、及び矢視ＩＩ−ＩＩの断面図である。本実
施形態例のプラズマＣＶＤ装置２８は、実施形態例１の
プラズマエッチング装置２３に比べ、チャンバ１２及び
多層膜２６に代えて、寸法の比較的小さい窓３２を有す
るアルミ製チャンバ３０を備えている（図２（ａ）参
照）。窓３２は、透明な石英ガラス板３４と、石英ガラ
ス板３４の内側に形成された多層膜３６とから構成され
る（図２（ｂ）参照）。多層膜３６は、数層のポリテト
ラフルオロエチレンからなり、多層膜３６の一層あたり
の厚みは、多層膜２６の一層あたりの厚みｔと同じであ
る。

【００１３】石英ガラス板３４の内側に多層膜３６を形
成するには、例えば液状の膜形成材料を一層毎に塗布す
る。また、プラズマＣＶＤ法により石英ガラス板３４に
一層毎に成膜してもよい。

【００１４】本実施形態例により、（１）プラズマＣＶ
Ｄ装置２８の使用中に異常放電が生じても、チャンバの
表面材料が分解してＡｌ粒子がチャンバ内に放散するこ
とが防止される。（２）窓３２が仮に破損しても、多層
膜３６により、破片が飛散することを防止できる。ま
た、実施形態例１と同様、（３）メンテナンスにかかる
時間を低減させることができる。（４）従来のようにフ
ッ酸洗浄により窓の厚みが薄くなることはない。よっ
て、モニタ装置２２により算出される除算値は常に正し
く算出され、モニタ装置２２はエッチングの終了時点を
確実に検知するので、ウエハ１４がオーバーエッチング
されることはない。

【００１５】

【発明の効果】本発明によれば、チャンバの内壁に、処
理ガスに対して非反応性の材質からなり、１枚毎に引き
剥がし可能な複数枚からなる多層膜を備えているこれに
より、薄膜形成やエッチング処理等を行って多層膜表面
に薄膜等の生成物が付着しても、多層膜をの表面の１枚
の膜を剥がすことにより、多層膜表面を直ちにしかも確
実に清浄な面にすることができる。従って、メンテナン
スにかかる時間を従来に比べて大幅に短縮することがで
きる。また、チャンバの材質がＡｌである場合、プラズ
マＣＶＤ装置の使用中に異常放電が生じても、従来のよ
うにチャンバの表面材料が分解してＡｌ粒子がチャンバ
内に放散することはない。好適には、チャンバの少なく
とも一部が透明なガラスで形成され、かつ、多層膜が、
少なくとも前記ガラスを覆う透明な膜で形成されてい
る。これにより、チャンバの厚みが、従来のようにフッ
酸による洗浄によって薄くなることはない。よって、例
えばプラズマ処理装置がプラズマエッチング装置である
場合、モニタ装置によりエッチングの終了時点が確実に
検知され、基板が従来のようにオーバーエッチングされ
ることはない。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施形態
例１のプラズマエッチング装置の構成を示す側面図、及
び、矢視Ｉ−Ｉの断面図である。

【図２】図２（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ、実施形態
例２のプラズマエッチング装置の構成を示す側面図、及
び矢視ＩＩ−ＩＩの断面図である。

【図３】従来のプラズマエッチング装置の概念的構成を
示す側面図である。

【符号の説明】

１０……プラズマエッチング装置、１２……チャンバ、
１４……ウエハ、１６……下部電極、１８……上部電
極、２０……交流電源、２１……受光部、２２……モニ
タ装置、２３……プラズマエッチング装置、２６……多
層膜、２７……膜、２８……プラズマＣＶＤ装置、３０
……チャンバ、３２……窓、３４……石英ガラス板、３
６……多層膜。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板を収容するチャンバを有し、基板処
理用の処理ガスをチャンバ内に導入して基板にプラズマ
処理を施すプラズマ処理装置において、チャンバの内壁に、処理ガスに対して非反応性の材質か
らなり、１枚毎に引き剥がし可能な複数枚からなる多層
膜を備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】プラズマ処理装置がプラズマエッチング
装置であっては、チャンバの少なくとも一部が、エッチ
ング終点検知用窓として透明な石英ガラスで形成され、
かつ、多層膜が、少なくとも前記石英ガラスを覆う透明
な膜からなることを特徴とする請求項１に記載のプラズ
マ処理装置。
【請求項３】多層膜の材質が、ポリテトラフルオロエ
チレンであることを特徴とする請求項１又は２に記載の
プラズマ処理装置。