(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理を行う反応容器の内部にガスを導入し、該反応容器に電磁波のエネルギーを印加して前記ガスからプラズマを生成し、基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記反応容器の内部に基板を載置する載置台を有し、
前記反応容器には、プラズマが生成される領域Ａと、排気領域Ｅｘと、前記領域Ａと前記排気領域Ｅｘとの間の領域であってプラズマが生成される領域Ｂとが形成され、
前記反応容器の内壁のうち前記領域Ａと接する部分は気化材で形成され、前記領域Ａの側壁部の気化材は石英からなり、
前記領域Ｂ内の粒子が前記領域Ａ内の粒子と比較して移動速度が大きくなるように、前記載置台の基板の表面よりも下流側に、気化材により形成された複数枚の仕切部材を前記領域Ａと前記領域Ｂとを仕切るように配置し、前記領域Ｂに存在するパーティクルが前記領域Ａに飛散しないようにし、
前記領域Ｂは、イットリアを含む材料で覆われている、
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記領域Ａの天井部の気化材はシリコン又は石英からなる、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
プラズマ処理を行う反応容器の内部にガスを導入し、該反応容器に電磁波のエネルギーを印加して前記ガスからプラズマを生成し、基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記反応容器の内部に基板を載置する載置台を有し、
前記反応容器には、プラズマが生成される領域Ａと、排気領域Ｅｘと、前記領域Ａと前記排気領域Ｅｘとの間の領域であってプラズマが生成される領域Ｂとが形成され、
前記反応容器の内壁のうち前記領域Ａと接する部分は気化材で形成され、前記気化材はシリコンであり、
前記領域Ｂ内の粒子が前記領域Ａ内の粒子と比較して移動速度が大きくなるように、前記載置台の基板の表面よりも下流側に、気化材により形成された複数枚の仕切部材を前記領域Ａと前記領域Ｂとを仕切るように配置し、前記領域Ｂに存在するパーティクルが前記領域Ａに飛散しないようにし、
前記領域Ｂは、イットリアを含む材料で覆われている、
プラズマ処理装置。
【請求項４】
前記複数枚の仕切部材のうち、前記領域Ａと接する仕切部材は、前記領域Ａの側壁部の気化材と同一の気化材からなる、
請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記領域Ｂの粒子の移動速度は、前記領域Ａの粒子の移動速度の１．５倍〜２倍である、
請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記複数枚の仕切部材は、
前記領域Ｂに存在するパーティクルの反跳が前記領域Ａに進入することを防ぐ位置に配置される、
請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記複数枚の仕切部材は、２枚の平板であって、
前記複数枚の仕切部材のいずれもが絶縁性の材質で構成されるか、いずれもが導電性の材質で構成されるか、又は一方が絶縁性の材質であって他方が導電性の材質で構成される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
アノード／カソード（ＡＣ）比が所定の範囲以内となるように前記複数枚の仕切部材が配置される、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理を行う反応容器の内部にガスを導入するとともに、高周波電力を印加してガスからプラズマを生成し、半導体ウェハ（以下、単に「ウェハ」という。）にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理中、生成されたプラズマの粒子が反応容器の内壁に衝突することで、パーティクルが発生することがある。このパーティクルが、プラズマ処理中にウェハ上に飛来すると、ウェハ上に形成された配線間をショートさせる等の問題が生じ、歩留まりに悪影響を与える。そこで、パーティクルを抑制する技術が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−１２４９１２号公報
【特許文献２】特開２００６−３０３３０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、近時、ウェハの微細加工が進んでいる。その結果、例えば１０ｎｍ以下のパターンを形成するプロセスでは、０．０３５μｍ程度の微細なパーティクルであっても、配線間をショートさせる等の理由により歩留まりに悪影響を与えることになる。よって、これまで問題にならなかった０．０３５μｍ以下の微小なパーティクルに対しても１０ｎｍ以下のプロセスでは対策が必要となる。
【０００５】
パーティクル対策の一つとして、パーティクルにならない材料で反応容器の内壁のグラウンド面を覆うことが考えられる。しかし、この場合、被覆する材料が石英等の絶縁材であるとプラズマが安定しなくなり、プラズマの均一性が低下する。また、被覆する材料がシリコンなどの導電体ではコストに懸念点がある。
【０００６】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、プラズマを安定させつつ、載置台に載置される基板の表面の高さ以上へのパーティクルの拡散を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、プラズマ処理を行う反応容器の内部にガスを導入し、該反応容器に電磁波のエネルギーを印加して前記ガスからプラズマを生成し、基板にプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記反応容器の内部に基板を載置する載置台を有し、前記反応容器には、プラズマが生成される領域Ａと、排気領域Ｅｘと、前記領域Ａと前記排気領域Ｅｘとの間の領域であってプラズマが生成される領域Ｂとが形成され、前記反応容器の内壁のうち前記領域Ａと接する部分は気化材で形成され、前記領域Ｂ内の粒子が前記領域Ａ内の粒子と比較して移動速度が大きくなるように、前記載置台の基板の表面よりも下流側に、気化材により形成された複数枚の仕切部材を前記領域Ａと前記領域Ｂとを仕切るように配置し、前記領域Ｂに存在するパーティクルが前記領域Ａに飛散しないようにする、プラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００８】
一の側面によれば、プラズマを安定させつつ、載置台に載置される基板の表面の高さ以上へのパーティクルの拡散を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】一実施形態に係るプラズマ処理装置の縦断面を示す図。
【図２】一実施形態に係る仕切部材とパーティクルの飛来との関係を示す図。
【図３】一実施形態に係る仕切部材がある場合のパーティクル数の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係る仕切部材がある場合とない場合の移動速度の一例を示す図。
【図５】一実施形態に係るプラズマ処理装置の内部の等価回路の一例を示す図。
【図６】一実施形態に係る仕切部材のパターンとＡＣ比を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１１】
［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置１の全体構成について、図１を参照しながら説明する。本実施形態では、反応容器１０の内部に下部電極（載置台２０）と上部電極２５（シャワーヘッド）とを対向配置し、上部電極２５からガスを反応容器１０の内部に供給する平行平板型のプラズマ処理装置１を例に挙げて説明する。
【００１２】
プラズマ処理装置１は、例えば表面がアルマイト処理（陽極酸化処理）されたアルミニウム等の導電性材料からなる反応容器１０及び反応容器１０内にガスを供給するガス供給源１５を有する。反応容器１０は、接地されている。ガス供給源１５は、エッチング、クリーニング等のプラズマ処理工程毎に特定されたガスを供給する。
【００１３】
反応容器１０は電気的に接地されており、反応容器１０の内部にはウェハＷを載置する載置台２０を有する。ウェハＷは、プラズマ処理対象である基板の一例である。載置台２０は下部電極としても機能する。載置台２０に対向した天井部には、上部電極２５が設けられている。
【００１４】
載置台２０の上面には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック１０６が設けられている。静電チャック１０６は、絶縁体１０６ｂの間にチャック電極１０６ａを挟み込んだ構造となっている。チャック電極１０６ａには直流電圧源１１２が接続され、直流電圧源１１２から電極１０６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハＷが静電チャック１０６に吸着される。静電チャック１０６の周縁部には、エッチングの面内均一性を高めるために、例えばシリコンから構成されたフォーカスリング１０１が配置されている。
【００１５】
載置台２０は、支持体１０４により支持されている。支持体１０４の内部には、冷媒流路１０４ａが形成されている。冷媒流路１０４ａには、適宜冷媒として例えば冷却水等が循環される。
【００１６】
伝熱ガス供給源８５は、ヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴンガス（Ａｒ）等の伝熱ガスをガス供給ライン１３０に通して静電チャック１０６上のウェハＷの裏面に供給する。かかる構成により、静電チャック１０６は、冷媒流路１０４ａに循環させる冷却水と、ウェハＷの裏面に供給する伝熱ガスとによって温度制御される。
【００１７】
載置台２０は、保持部材１０３を介して支持部材１０５に支持されている。
【００１８】
下部電極（載置台２０）には、第１周波数の第１高周波電力（プラズマ生起用高周波電力）を供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の第２高周波電力（バイアス電圧発生用高周波電力）を供給する第２高周波電源３５が接続される。第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して下部電極２０に電気的に接続される。第２高周波電源３５は、第２整合器３４を介して下部電極２０に電気的に接続される。第１高周波電源３２は、例えば、４０ＭＨｚの第１高周波電力を供給する。第２高周波電源３５は、例えば、３．２ＭＨｚの第２高周波電力を供給する。
【００１９】
第１及び第２整合器３３、３４は、それぞれ第１及び第２高周波電源３２、３５の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させるためのものであり、反応容器１０１０内にプラズマが生成されているときに第１、第２高周波電源３２、３５の内部インピーダンスと負荷インピーダンスが見かけ上一致するように機能する。
【００２０】
第１及び第２高周波電源３２、３５は、反応容器１０に電磁波のエネルギーを印加する電源の一例である。反応容器１０に電磁波のエネルギーを印加する電源の他の例としては、マイクロ波が挙げられる。
【００２１】
上部電極２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介して反応容器１０の天井部に取り付けられている。上部電極２５は、電気的に接地されている。
【００２２】
上部電極２５には、ガス供給源１５からガスを導入するためのガス導入口４５が形成されている。また、上部電極２５の内部にはガス導入口４５から分岐してガスを拡散するセンター側の拡散室５０ａ及びエッジ側の拡散室５０ｂが設けられている。
【００２３】
上部電極２５には、拡散室５０ａ、５０ｂからのガスを反応容器１０内に供給する多数のガス供給孔５５が形成されている。各ガス供給孔５５は、下部電極に載置されたウェハＷと上部電極２５との間にガスを供給できるように配置されている。
【００２４】
ガス供給源１５からのガスはガス導入口４５を介して拡散室５０ａ、５０ｂに供給され、ここで拡散して各ガス供給孔５５に分配され、ガス供給孔５５から下部電極に向けて導入される。かかる構成により、上部電極２５は、ガスを供給するガスシャワーヘッドとしても機能する。
【００２５】
反応容器１０の底部には、排気口６１を形成する排気管６０が配設されている。排気管６０には排気装置６５が接続されている。排気装置６５は、ターボ分子ポンプやドライポンプ等の真空ポンプから構成され、反応容器１０内の処理空間を所定の真空度まで減圧するとともに、反応容器１０内のガスを排気路６２及び排気口６１に導き、外部に排気する。排気路６２にはガスの流れを制御するためのバッフル板１０８が取り付けられている。
【００２６】
反応容器１０の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、反応容器１０からウェハＷの搬入及び搬出を行う際に搬出入口を開閉する。
【００２７】
かかる構成のプラズマ処理装置１によって、ウェハＷにプラズマ処理が施される。例えば、エッチング処理が行われる場合、まず、ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷが反応容器１０に搬入され、載置台２０に載置される。次いで、エッチング用のガスが導入され、第１及び第２の高周波電力が下部電極に供給され、プラズマが生成される。生成されたプラズマによりウェハＷにプラズマエッチング等の所望の処理が施される。処理後、ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷが反応容器１０から搬出される。
（仕切部材）
フォーカスリング１０１の外周側には、載置台２０の側壁と反応容器１０の側壁との間にて、２枚の仕切部材２０１，２０２が設けられている。２枚の仕切部材２０１，２０２は、パーティクルにならない材料（以下、「気化材」という。）から形成されている。気化材とは、プラズマの反応により生成された反応生成物が気化して排気可能な性質の部材をいう。つまり、気化材は、プラズマの作用により剥がれて反応生成物に混入する。その際の反応生成物は、揮発性の物質を有し、反応容器１０の内壁に堆積されることなく外部に排気可能である。このように、気化材は、パーティクルとならない材料から構成されている。気化材の一例としては、シリコン（Ｓｉ）、石英、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）が挙げられる。
【００２８】
２枚の仕切部材２０１，２０２は、異なる材料又は異なる特性の材料から構成されてもよいし、同一の材料又は同一の特性の材料から構成されてもよい。例えば、仕切部材２０１，２０２は、いずれもが絶縁性の材質で構成されるか、いずれもが導電性の材質で構成されるか、又は一方が絶縁性の材質であって他方が導電性の材質で構成されてもよい。一例としては、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１のように、２枚の仕切部材２０１，２０２は、いずれもシリコンから形成されてもよい。また、２枚の仕切部材２０１，２０２は、いずれも石英から形成されてもよいし、一方が石英から形成され他方がシリコンから形成されてもよい。
【００２９】
仕切部材２０１，２０２は、載置台２０に載置されたウェハＷの上面よりも下流側に配置される。仕切部材２０１，２０２は、リング状の平板である。仕切部材２０１は、反応容器１０の側壁１０２のウェハＷの上面よりも下流側の位置にて反応容器１０に設けられている。また、仕切部材２０２は、フォーカスリング１０１の側面又は底面の位置に設けられている。仕切部材２０１，２０２の設置方法としては、仕切部材２０１，２０２に隣接した部材にねじ止めする、接着する、仕切部材２０１，２０２を平置きする等方法が挙げられる。
【００３０】
本実施形態では、仕切部材２０１，２０２は、フォーカスリング１０１の外周側に配置されているが、ウェハＷの上面よりも下流側であってバッフル板１０８よりも上流側のいずれかの位置にて、２枚の仕切部材２０１，２０２が後述される領域Ｂを通過するガスを絞る効果が得られる程の距離（以下、「所定の距離」という。）を離して配置されることができる。
【００３１】
本実施形態では、仕切部材２０１は、仕切部材２０２に対して外側に位置する。仕切部材２０２は、仕切部材２０１と所定の間隔を設けて下流側に位置し、仕切部材２０１に対して内側から水平方向に伸長し、一部が仕切部材２０１と対向する位置まで伸びている。つまり、仕切部材２０１と仕切部材２０２とは、平面視で一部がオーバーラップするように配置されている。バッフル板１０８は、仕切部材２０１，２０２の下流側に位置する。
【００３２】
仕切部材２０１と仕切部材２０２との配置位置は、逆であってもよい。つまり、仕切部材２０１は、仕切部材２０２に対して内側に位置し、ウェハＷの上面よりも下流側であって仕切部材２０２よりも上流側に配置されてもよい。この場合においても、仕切部材２０１，２０２は、平面視で一部がオーバーラップする位置まで互いに伸長することが好ましい。
【００３３】
かかる構成によれば、仕切部材２０１，２０２により、反応容器１０の上下の空間が仕切られる。つまり、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、反応容器１０の内部は、仕切部材２０１と仕切部材２０２とにより、ウェハＷ及び載置台２０の上面と上部電極２５の下面（天井面）との間の空間と、反応容器１０の底面側の排気空間とに仕切られる。ウェハＷ及び載置台２０の上面と上部電極２５の下面（天井面）との間の空間を、以下、「領域Ａ」という。仕切部材２０１と仕切部材２０２とにより仕切られた空間を、以下、「領域Ｂ」という。領域Ａ及び領域Ｂは、プラズマが生成される空間である。また、バッフル板１０８で区切られた排気路６２のバッフル板１０８よりも上の空間であって、仕切部材２０２にて領域Ｂと仕切られた排気空間を、以下、「排気領域Ｅｘ」という。
【００３４】
反応容器１０の内壁のうち領域Ａと接する部分は、気化材により形成されている。具体的には、領域Ａと接する反応容器１０の天井面は、シリコンの板で形成された気化材１００で覆われている。気化材１００は、上部電極２５の下面と接触した状態で上部電極２５に固定されている。
【００３５】
また、反応容器１０の仕切部材２０１の上面より上の壁面からシリコンの板１００の外周部までは、石英の気化材１０９で覆われている。このようにプラズマが生成される領域Ａの周辺を、パーティクルとならない材料の気化材１００、１０９で覆うことにより、領域Ａの内部でパーティクルが発生することを防止できる。
【００３６】
本実施形態では、反応容器１０の側壁１０２のうち領域Ｂ及び排気領域Ｅｘと接する部分は、イットリア（Ｙ）を含む溶射膜１０７で覆われている。また、載置台２０の側壁のうち排気領域Ｅｘと接する部分もイットリアを含む溶射膜１０７で覆われている。具体的には、バッフル板１０８より上であって仕切部材２０１よりも下の領域にて酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）又はフッ化イットリウム（ＹＦ）の溶射膜１０７が形成される。これらの領域に耐プラズマ性が高いイットリアを含む溶射膜１０７を形成することにより、反応容器１０の壁面のプラズマ耐性を高くし、パーティクルの発生を最小限に抑える。なお、本実施形態ではイットリアの溶射膜１０７を用いているが、当該溶射膜はアルマイトやハフマイト等の酸化金属を含む材質で形成される被膜であってもよい。
【００３７】
本実施形態では、２枚の仕切部材２０１、２０２が互いに異なる方向から水平方向に所定の間隔を置いて伸長し、上下に配置される例を示したがこれに限らない。例えば、３枚又はそれ以上の枚数の仕切部材が配置されてもよい。複数枚の仕切部材は、各仕切部材により仕切られた内部空間が蛇行するように交互に配置されることが好ましい。
【００３８】
複数の仕切り部材の配置は、上記の配置以外であってもよいが、仕切部材２０１又は仕切部材２０２が、領域Ｂに存在するパーティクルの反跳が領域Ａに進入することを抑えるように一部がオーバーラップするように配置されることが好ましい。
【００３９】
図２の左図に示すように、プラズマの粒子Ｑ（イオンなど）が反応容器１０の内壁面に衝突すると、その物理的な衝突の力により内壁の表面の物質が剥がれ、パーティクルＲとなって反応容器１０の内部に飛来する。物質は、イットリアを含む溶射膜１０７から飛び出したものであるため、図２の左図のパーティクルＲにはイットリアが含まれる。
【００４０】
図２の左図に示すように、パーティクルＲが飛来する際に向かう方向は、反応容器１０内のガスの下向きの流れや重力に影響を受けて変化する。また、図２の右図に示すように、領域Ａの方向に向かうパーティクルＲは、仕切部材２０１又は仕切部材２０２により跳ね返る。これにより、領域Ｂに存在するパーティクルＲが領域Ａに飛散しないようにすることができる。この結果、領域Ｂに存在するパーティクルＲは、排気領域Ｅｘを通って反応容器１０の外部に排気される。
【００４１】
［効果の例］
図３は、本実施形態に係る２枚の仕切部材２０１、２０２が設けられたプラズマ処理装置１と、仕切部材が設けられていないプラズマ処理装置とを用いてプラズマ処理を実行した結果、ウェハＷ上に飛来したパーティクルのうちのＹ成分を示したものである。この結果によれば、２枚の仕切部材２０１、２０２が設けられたプラズマ処理装置１を用いてプラズマ処理を実行した結果、ウェハＷ上に飛来したパーティクルのうちのＹのコンタミネーションは、「８．２×１０１０（atoms/cm2）」であった。
【００４２】
これに対して、仕切部材が設けられていないこと以外はプラズマ処理装置１と同一構成のプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理を実行した結果、ウェハＷ上に飛来したパーティクルのうちのＹのコンタミネーションは、「５７×１０１０（atoms/cm2）」であった。この結果から、２枚の仕切部材２０１、２０２が設けられたプラズマ処理装置１では、仕切部材が設けられていないプラズマ処理装置と比べてパーティクルのうちのＹのコンタミネーションの数を１／７に減らすことができた。
【００４３】
領域Ａが気化材１００，１０９で覆われ、領域Ａではパーティクルが発生しないことを考慮すると、上記の結果、ウェハＷに存在したＹのコンタミネーション「８．２×１０１０（atoms/cm2）」は、排気領域Ｅｘから飛来したものと考えられる。よって、本実施形態に係るプラズマ処理装置１では、反応容器１０の壁面から生じるパーティクルがウェハＷに飛来する経路を仕切部材２０１、２０２により遮断する効果が高くなるように仕切部材２０１、２０２を配置する。
【００４４】
図４の（ａ）は、仕切部材２０１、２０２による効果として領域Ｂ及び排気領域Ｅｘ内の移動速度の一例を示す。図４の（ｂ）は、仕切部材２０１、２０２がない場合の領域Ｂ及び排気領域Ｅｘに相当する領域内の移動速度を示す。前述のとおり、反応容器１０の壁面から剥がれたパーティクルは、重力やガスの流れに逆らってウェハＷ上に飛来する。よって、図４の（ａ）に示すように、仕切部材２０１、２０２を設けることで絞られた領域Ｂでの粒子の移動速度を排気領域Ｅｘで生じる移動速度Ｖ０の１．５倍〜２倍の移動速度にすることで、ウェハＷ上まで飛来するパーティクルの数を減らすことができる。
【００４５】
なお、図４の（ｂ）に示すように、仕切部材２０１、２０２がない場合、領域Ｂに相当する領域での粒子の移動速度は、排気領域Ｅｘに相当する領域で生じる移動速度Ｖ０の１．２倍の移動速度となる。この結果から、仕切部材２０１、２０２がある場合にはウェハＷ上までパーティクルが飛来することを効果的に抑制することができることがわかる。
【００４６】
本実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、ウェハＷをプロセス中にパーティクルの影響が最も大きい領域Ａは、シリコンや石英などの気化材１００，１０９で覆ってパーティクルの発生を防止する。一方、領域Ｂ及び排気領域Ｅｘは、コストや後述される問題等によりシリコンや石英などを使用せず、イットリアを含む溶射膜１０７又はアルマイト、ハフマイト等の酸化金属を含む材質で覆い耐プラズマ性を高めてパーティクルの発生を最小限に抑える。
【００４７】
更に、以上に説明したように、領域Ａと排気領域Ｅｘとの間に仕切部材２０１，２０２を設けることで領域Ｂの空間を形成できる。これにより、従来のプラズマ処理装置と比べてパーティクルのうちの、特に領域Ｂ内のイットリアのパーティクルによる領域Ａの汚染を防止することができる。
【００４８】
近時、基板の微細加工が進んでおり、例えば１０ｎｍ以下のパターンを形成するプロセスでは、これまで問題にならなかった０．０３５μｍ程度の微細なパーティクルであっても歩留まりに影響を与える。よって、１０ｎｍ以下のパターンを形成するプロセスを行うためには、これまで問題にならなかった微小なパーティクルに対しても対策が必要となる。特に、イットリア等の金属は、配線間をショートさせる等の理由により歩留まりに悪影響を与える。そこで、本実施形態では、応容器１０の内壁のうち領域Ａを気化材１００，１０９で覆い、かつ領域Ｂに仕切部材２０１、２０２を設けることで、載置台２０に載置されたウェハＷにプラズマ処理を施す際にウェハＷ上に飛来するパーティクルの数を極少数まで減らすことができる。
【００４９】
［ＡＣ比による効果］
本実施形態では、アノード／カソード比（以下、「ＡＣ比」という。）を所定の値の範囲となるように仕切部材２０１、２０２の材質を選定し、さらなるパーティクルの低減を達成する。
【００５０】
壁の削れを防ぐためには、ＡＣ比を大きくすればよい。ＡＣ比は、アノード電極及びカソード電極間の非対称性を示し、アノード側の電圧Ｖａ（高周波電圧）及びカソード側の電圧Ｖｃ（高周波電圧）は、アノード側の容量Ｃａ及びカソード側の容量Ｃｃにより容量的に配分される。具体的には、アノード側の電圧Ｖａとカソード側の電圧Ｖｃとの比は、以下の式（１）のように示される。
【００５１】
ＡＣ比＝Ｃａ／Ｃｃ＝Ｖｃ／Ｖａ・・・（１）
ＡＣ比は、カソード側の容量Ｃａに対するアノード側の容量Ｃｃであり、カソード側の面積に対する側の面積で表すことができる。よって、カソード側の面積に対してアノード側の面積を大きくし、ＡＣ比を大きくすれば、アノード側の電圧Ｖａを低く抑え、アノード側の反応容器１０の壁面へのスパッタ力を減らし、イットリアのパーティクルの発生を低減できる。
【００５２】
図５は、生成されたプラズマに対してアノード側の容量Ｃａとカソード側の容量Ｃｃとを示した等価回路である。カソード側の容量Ｃｃは、載置台２０にて発生する容量Ｃセラミックと、その表面のシース容量Ｃｓｈｅａｔｈ１の合計である。
【００５３】
アノード側の容量Ｃａは、上部電極２５にて発生する容量Ｃアルマイトと、シリコンの気化材１００の表面のシース容量Ｃｓｈｅａｔｈ２と、石英の気化材１０９にて発生する容量Ｃ石英と、気化材１００の表面のシース容量Ｃｓｈｅａｔｈ３と、イットリアを含む溶射膜１０７にて発生する容量ＣＹ溶射と、溶射膜１０７の表面のシース容量Ｃｓｈｅａｔｈ４と、仕切部材２０１、２０２にて発生する容量Ｃアルマイトと、仕切部材２０１、２０２の表面のシース容量Ｃｓｈｅａｔｈ５の合計である。
【００５４】
このように、本実施形態では、グラウンド面を形成する仕切部材２０１、２０２が設けられることにより、アノード側の容量に、仕切部材２０１、２０２にて発生する容量Ｃアルマイトと、仕切部材２０１、２０２のシース容量Ｃｓｈｅａｔｈ５とが加わる。これにより、ＡＣ比を大きくすることができる。この結果、アノード側のシース電圧を効果的に低く抑え、スパッタ力を減らし、イットリアのパーティクルの発生を低減できる。
【００５５】
以上に説明したように、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、載置台２０に載置されるウェハＷの表面の高さよりも上側（領域Ａ）には、パーティクルにならない気化材１００、１０９を使用することによってパーティクルの発生及び拡散を防止する。
【００５６】
一方、載置台２０に載置されるウェハＷの表面の高さよりも下側は、気化材１００，１０９よりも値段が安い材料としてイットリアを含む溶射膜１０７を使用する。その上で、パーティクルがウェハＷの上面まで拡散しないように仕切部材２０１、２０２を配置する。これにより、パーティクルの拡散防止及びコストの低減を図ることができる。
【００５７】
更に、本実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、仕切部材２０１、２０２に導電体のシリコンを使用することでＡＣ比を大きくすることができ、プラズマを安定させることができる。
【００５８】
［仕切部材の材質とＡＣ比］
仕切部材２０１、２０２にシリコンなどの導電体を使用した場合、石英等の絶縁体に比べてコスト面で懸念がある。一方、反応容器１０の壁面をバッフル板１０８の周辺まで石英で覆うとＡＣ比が小さくなる。ＡＣ比が小さくなると、カソード側に載置されたウェハＷへのイオンの叩き込みが小さくなることや、プラズマが着火し難くなる。よって、天井部はシリコンの気化材１００を使い、側壁には石英の気化材１０９を使うことで、製造コストを抑えながらＡＣ比を大きくすることが好ましい。
【００５９】
ＡＣ比を大きくすることにより、カソード側に載置されたウェハＷへのイオンの叩き込みが大きくなる。また、プラズマが着火し易くなる。更に、アノード側の壁面等へのイオンの叩き込みが小さくなることで、パーティクルの発生を更に少なくすることができる。特に、イットリアのパーティクルの発生を抑制することで反応容器１０内の金属汚染を防止し、１０ｎｍ以下のプロセスの歩留まりを良好にすることができる。
【００６０】
このような効果を得ることができるプラズマ処理装置１において、仕切部材２０１、２０２の材質をシリコン又は石英に変えた場合にＡＣ比がどの程度変化するかの検討を行った。この結果を図６に示す。以下、イットリアを含む溶射膜１０７についてはアルマイト、ハフマイト等の酸化金属を含む材質で形成することもできる。
【００６１】
図６のパターン１は、仕切部材がなく、本実施形態の領域Ｂ及び排気領域Ｅｘに対応する部分が、イットリアを含む溶射膜１０７で覆われているパターンである。図６のパターン２は、仕切部材がなく、本実施形態の領域Ｂ及び排気領域Ｅｘに対応する部分が、石英の気化材１０９で覆われているパターンである。
【００６２】
図６のパターン３は、本実施形態のパターンである。つまり、仕切部材２０１、２０２があり、領域Ｂ及び排気領域Ｅｘの部分が、イットリアを含む溶射膜１０７で覆われているパターンである。仕切部材２０１、２０２は、シリコンで形成されている。
【００６３】
図６のパターン４は、本実施形態のパターンに類似したパターンである。つまり、仕切部材２０１、２０３があり、領域Ｂ及び排気領域Ｅｘの部分が、イットリアを含む溶射膜１０７で覆われているパターンである。上部の仕切部材２０１はシリコン、下部の仕切部材２０３は、石英で形成されている。
【００６４】
図６のパターン５は、パターン４に類似したパターンである。つまり、仕切部材２０３、２０４があり、領域Ｂ及び排気領域Ｅｘの部分が、イットリアを含む溶射膜１０７で覆われているパターンである。上部、下部の仕切部材２０３，２０４は共に石英で形成されている。
【００６５】
これによれば、パターン１のＡＣ比は「４．９」、パターン２のＡＣ比は「４．０」、パターン３のＡＣ比は「７．６」、パターン４のＡＣ比は「６．５」、パターン５のＡＣ比は「４．８」であった。よって、仕切部材にシリコンを使用すると、ＡＣ比が大きくなり、イットリアのパーティクルが最も低減できることがわかった。また、仕切部材の一方がシリコン、他方が石英で形成されている場合にも、仕切部材の両方がシリコンで形成されている場合よりはＡＣ比が低いものの、パターン１，２，５よりはＡＣ比が大きくなり、イットリアのパーティクルが低減できることがわかった。
【００６６】
以上に説明したように、本実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、シリコン等で形成された仕切部材２０１，２０２により、プラズマを安定させつつ、載置台２０に載置されたウェハＷの表面の高さ以上にパーティクルが拡散することを防止することができる。
【００６７】
特に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１によれば、イットリアのパーティクルを従来の１／７程度に低減できる。これにより、１０ｎｍ以下のプロセスにおいて問題になると考えられる、０．０３５μｍ程度の微小なイットリアのパーティクルに対しても歩留まりの低下を防ぐ対策とすることができる。
【００６８】
なお、本実施形態に係るプラズマ処理装置１は、仕切部材２０１，２０２が設けられていないプラズマ処理装置において使用した圧力領域でプラズマ処理を行うことができることがＰＱ特性比較の結果、確認されている。
【００６９】
以上、プラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００７０】
例えば、本発明に係るプラズマ処理装置は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置に適用可能である。その他のプラズマ処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等が挙げられる。
【００７１】
また、本発明にかかるプラズマ処理装置により処理される基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
【符号の説明】
【００７２】
１：プラズマ処理装置
１０：反応容器
２０：載置台（下部電極）
２５：上部電極
６５：排気装置
１００、１０９：気化材
１０１：フォーカスリング
１０６：静電チャック
１０７：イットリアの溶射膜
１０８：バッフル板
２０１、２０２：仕切部材（シリコン）
２０３、２０４：仕切部材（石英）
Ａ：プラズマが生成される領域
Ｂ：プラズマが生成される領域
Ｅｘ：排気領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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