(57)【要約】【課題】  処理中の異常放電の発生を抑制して試料の異物あるいは汚染を低減できるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】  半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に溶射膜を付け、この溶射膜の材料に導体を混入することにより、溶射膜を導体としたことを特徴とするプラズマエッチング装置。【選択図】図１
2008251765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に溶射膜を付け、この溶射膜の材料に導体を混入することにより、溶射膜を導体としたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマエッチング装置において、プラズマ処理装置内の壁部材に溶射する材料を、Ａｌ2Ｏ3，ＹＡＧ，Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，ＹＦ3 のいずれか１種類もしくは２種類以上で構成され、この溶射材料内に導体を混入したことを特徴とする、プラズマエッチング装置。
【請求項３】
請求項１または２記載のプラズマエッチング装置において、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する部材に混入する導体に炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上で構成されることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項４】
請求項１乃至３記載のいずれかのプラズマエッチング装置において、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する材料の体積抵抗率が１００Ω・cm以下であることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項５】
請求項１乃至４記載のいずれかのプラズマエッチング装置において、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する材料が、大気プラズマ溶射法もしくは減圧プラズマ溶射法によって被覆されていることを特徴とする、プラズマエッチング装置。
【請求項６】
請求項１乃至プラズマエッチング装置において、前記処理室内の前記プラズマが接触する壁を被覆する溶射膜の基材に、ステンレス合金もしくはアルミ合金等の導体からなる材料を用いたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項７】
半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上の導体を混合したアルミナ等のセラミックス焼結体を用いたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項８】
半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上の導体を混合した石英を用いたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項９】
半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上の導体を混合した耐プラズマ性の樹脂を用いたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空容器内の処理室内部に配置された半導体ウエハ等の基板状の試料をこの処理室内に形成したプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置に係り、特には、処理室内部に前記プラズマに対して所定の値の電位を有する部材を備えたプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、半導体デバイスおよび液晶デバイスなどの製造プロセスでは、処理室内でBF3やＮＦ3のようなふっ化物、ＢＣｌ3やＳｎＣｌ4などの塩化物、ＨＢｒの如き臭化物をはじめとする処理ガスを使用するため、エッチング処理容器内壁材料が著しく腐食損耗するという問題があった。例えば、半導体製造装置のプラズマ処理容器内壁に使われている材料としては、Ａｌ，Ａｌ合金およびステンレス合金などの金属材料を基材として、その表面をＡｌの陽極酸化膜、あるいはボロンカーバイド，アルミナなどの溶射皮膜、Ａｌ2Ｏ3やＳｉ3Ｎ4などの焼結体皮膜、さらにはふっ素樹脂やエポキシ樹脂などの高分子皮膜で被覆する方法が知られている。
【０００３】
これらの材料は、腐食性の強いハロゲンイオンに接すると、化学的損傷を受けてＳiＯ2およびＳｉ3Ｎ4などの微粒子が生成する。また、プラズマによって励起されたイオンによってエロージョン損傷を受けることが知られている。特に、ハロゲン化合物のガスを用いるエッチングプロセスでは、反応により一層の活性化を図るため、しばしばプラズマが用いられる。しかし、このようなプラズマ使用環境下では、ハロゲン化合物は解離して非常に腐食性の強い原子状のＦ，Ｃｌ，Ｂｒなどを発生すると同時に、その環境中にＳｉＯ2 やＳｉ3Ｎ4，Ｓｉ，Ｗなどの微粉末状固形物が存在すると、プラズマ処理容器内に用いられている部材が化学的腐食とともに、微粒子によるエロージョン損傷を受け、いわゆるエロージョン・コロージョン作用を強く受けることになる。しかも、処理室内でプラズマが励起される環境では、Ａｒガスのように腐食性のない気体でもイオン化し、これが固体面に強く衝突する現象（イオンボンバードメント）が発生するので、上記容器内に配置されている各種部材はより一層強い損傷を受けることも知られている。
【０００４】
従来のプラズマエッチング装置としては、特開平１１−３５１５４６号公報（特許文献１）に記載のように、５％〜１０％の気孔率を有するＹ2Ｏ3等の溶射膜で処理室容器の表面を被覆することことにより、耐プラズマ性が向上することが知られている。この従来技術では、プラズマに接触する処理室の表面はＹ2Ｏ3等の溶射膜で被覆されているため、プラズマによる損傷も低減され、基材の表面を被覆するアンダーコートには金属皮膜を用いて５０〜５００μｍの厚さとしている。また、溶射皮膜で表面を被覆する基材表面の粗さを溶射による皮膜が密着し易いように構成したものである。
【０００５】
しかしながら、この従来技術では、実際にプラズマを発生させると処理室内のプラズマに対する接地電極としての部材の電位が上昇してしまう。つまり、プラズマに接触する処理室内表面に配置された接地電極として作用させようとする部材の表面をプラズマによる削れや腐食を抑制するため絶縁性の高い材料で被覆したために、この部材の表面をプラズマに対して接地電位とすることが出来ないためプラズマの電位を安定させることができないという問題が生じていた。この問題を解決するために、特願２００５−１８３８３３号公報（特許文献２）に開示されるように、処理室内部にその表面が導電性を有する材料で構成された部材であってこの導電性を有する箇所と真空容器の接地された箇所と電気的に導通可能に接続された部材を備えて、この部材をプラズマに対する直流的な（ＤＣ）アースとして用いる技術が考えられている。
【０００６】
【特許文献１】特開平１１−３５１５４６号公報
【特許文献２】特開２００５−１８３８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記の通り、特許文献１では、処理室内でエッチング作業を行うために、生成するプラズマの電位を一定に保持するという目的に対しては、十分な配慮がなされていなかった。このため、プラズマの電位が不安定となり易くなり、処理室内部のプラズマと接する部材表面の僅かの変質や割れが生じたり被膜の薄かったりする箇所に異常放電が生じやすくなって削れや腐食が進行してしまうという問題が有った。
【０００８】
すなわち、処理室の基材にアルミもしくはアルミ合金を用い、処理室表面を石英やセラミックスでカバーする、ステンレス合金もしくはアルミ合金にＡｌ2Ｏ3やＹ2Ｏ3等のセラミックスを溶射してコーティングする場合、処理室内に生成するプラズマの電位を一定に保持することが困難である。すなわち、放電時間の増加と共にプラズマ電位は上昇し、一定以上の電位になれば局所放電を発生することもある。この場合、皮膜のもっとも弱い部分で放電してしまう。一旦放電が始まると、処理室内に生成したプラズマはこの部分をアースとみなし、局所的に大電流が流れることになる。その結果、この部分では基材の金属がプラズマに直接触れ、プラズマ中にステンレス成分もしくはアルミ等の汚染材料を拡散させることになり、場合によってはステンレス合金もしくはアルミ合金部分が溶けることもある。
【０００９】
一方、これを解決しようとする特許文献２の技術は、プラズマの電位を安定させるために必要な接地電極の面積を確保しようとすると、処理室内の表面積の１０％程度に導電材料（導電性セラミックス，ＳｉＣ，アルミ，アルミ化合物）を取り付けている。しかしながら、このような大きな面積の導電性部材を処理室内に配置することは困難であった。なぜなら、このような導電性の高い材料はプラズマ内の粒子とも相互作用の効率が高く、化学的，物理的な反応が進んで削れや腐食が進行しやすくなってしまう。このような相互作用の結果、この部材を構成する材料の粒子が処理室内部へ大量に放出されると、これらの粒子が処理対象である半導体ウエハ等の基板状の表面に付着して異物となってしまう。
【００１０】
何れの場合でも、ステンレス合金もしくはアルミ合金等の部材の基材を構成する材料が、処理室中に生成するプラズマに触れる事により、プラズマ中に拡散するＦｅ及びＡｌ等の金属汚染材料は、エッチングプロセス中にウエハ上に堆積することで、このエッチング装置で製作する半導体デバイス等の配線不良の原因となる。
【００１１】
本発明の目的は、処理中の異常放電の発生を抑制して試料の異物あるいは汚染を低減できるプラズマ処理装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的は、プラズマ処理装置の、処理室内壁を被覆している表面を電気的に接地し、処理室中に生成するプラズマの電位を上昇させないようにすることにより達成される。
【００１３】
より詳細には、半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に溶射膜を付け、この溶射膜の材料に導体を混入することにより、溶射膜を導体としたことを特徴とするプラズマエッチング装置により達成される。
【００１４】
さらには、プラズマ処理装置内の壁部材に溶射する材料を、Ａｌ2Ｏ3，ＹＡＧ，Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，ＹＦ3 のいずれか１種類もしくは２種類以上で構成され、この溶射材料内に導体を混入したことにより達成される。さらにまた、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する部材に混入する導体に炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上で構成されることにより達成される。
【００１５】
さらにまた、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する材料の体積抵抗率が１００Ω・cm以下であることにより達成される。さらにまた、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する材料が、大気プラズマ溶射法もしくは減圧プラズマ溶射法によって被覆されていることにより達成される。
【００１６】
さらにまた、プラズマが接触する壁を被覆する溶射膜の基材に、ステンレス合金もしくはアルミ合金等の導体からなる材料を用いたことにより達成される。
【００１７】
また、半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上の導体を混合したアルミナ等のセラミックス焼結体を用いたことにより達成される。
【００１８】
また、半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上の導体を混合した石英を用いたことにより達成される。
【００１９】
また、半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いたプラズマ処理装置において、処理室内の壁等のプラズマが接触する壁の表面に、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上の導体を混合した耐プラズマ性の樹脂を用いたことにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置は、処理室内壁に耐プラズマ性と導電性を両立させることで、処理室中に生成するプラズマの電位を安定化できるものである。特に、処理室中にＤＣ的なアースを配置したことで、エッチングプロセスで使用するプラズマの電位が上昇することはなくなる。その結果、処理室に生成するプラズマは、局所放電等が発生することがない。さらに、処理室内部のプラズマに接する部材の表面を、導電性を有する材料が略均等に分布して配置された溶射によって形成された被膜（以下、溶射膜）で覆い、この部材をエッチング等の処理を施す試料台に載せられた半導体ウエハ等の試料よりも下方、あるいはプラズマ等の処理室内の粒子が流れて排出される方向の下流側に配置することにより、溶射膜の壁がスパッタ等で消耗しても半導体デバイス等を製作するウエハ上の金属汚染量は増加することがない。すなわち、エッチング等の処理を施したウエハ上に、エッチングプロセスで使用するプラズマに伴う異物や汚染物質が飛来することがなくなり、半導体デバイス等を製作した際に異物もしくは汚染起因の不良は発生しなくなる。
【００２１】
このように半導体デバイスを製作するＳｉウエハ等のエッチング処理を行う際に、真空容器内の処理室内に配置されプラズマが接触する部材の表面に導電性材料を含有する溶射による被膜ことにより、処理室内に生成するプラズマの電位を安定化し、処理室内で異常放電等を引き起こさないようにしたものである。プラズマ処理装置においては、エッチングプロセスでハロゲン系の腐食性ガスを使用しており、処理室内壁は常にこれらのガスに曝されることになる。従って、処理室内壁は耐プラズマ性と同時に、ハロゲン系ガスに対する耐食性も有する材料としなければならない。通常、耐プラズマ性及び耐食性を有する材料は、ＳｉＯ2 ，Ａｌ2Ｏ3のように、酸化物からなる石英もしくはセラミックス系の材料や、プラズマとの反応性が低いＡｌＦ3 のようなフッ化物であり、これらは導電性の低い材料である。これらの材料で処理室内壁を形成すると、処理室内部に生成するプラズマの電位が上昇し、処理室内壁の一部に放電が集中する、いわゆる異常放電を発生することが多々ある。この異常放電をなくすことを目的として、処理室内壁の部材を構成する材料を導電性の高い材料にして接地された箇所と電気的に連結した場合、エッチングプロセスで使用するプラズマによりこの部材の表面が削れ、導電性の材料がプラズマ中に放出されてしまう。その結果、処理室内はプラズマによって削られた導電材料が多く存在することになり、この処理室で処理するウエハでは導電材料からなる異物や汚染が問題となってしまう。
【００２２】
本実施の形態のエッチング装置では、処理室内に使用する導電性の材料から構成された部材の表面を覆う被膜として導電性の材料を含有する溶射膜を採用したことで、処理室中に生成されるプラズマの電位が安定し、異常放電するようなことはない。また、導電材料は耐プラズマ性の高い溶射膜に混入しているため、溶射膜が多く削れることがなく、導電材料も処理室中に多く飛散することがない。また、このような構造の溶射膜を処理室内壁材料に使用することにより、処理室内に発生する異常放電がなくなり、異常放電起因のプラズマ不安定によるエッチングプロセスの変動（レート，形状等）および異物も低減され、異物起因の汚染が抑制される。
【００２３】
より詳細には、本実施の形態に係るプラズマ処理装置は、半導体デバイスの作成に、ハロゲン系のガスによるプラズマプロセスを用いるものであって、処理室内のプラズマが接触する部材の表面を覆う溶射膜を、耐プラズマ性の高い材料内に導電性部材が混入されて均等に配置され、溶射膜の被膜を導電性を有するものとした。また、処理室内の部材の表面を覆う被膜は、Ａｌ2Ｏ3，ＹＡＧ，Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，ＹＦ3 のいずれか１種類もしくは２種類以上で構成された主成分を構成する材料に導電性を有する材料を混入してこれらを略均一に分布させた材料を溶射して形成した。このような溶射による被膜は、大気プラズマ溶射もしくは減圧プラズマ溶射によって形成される。
【００２４】
さらには、プラズマ処理装置の壁の表面を溶射する部材に混入する導電性を有する材料としては、炭素，コバルト，イリジウム，モリブデン，ニッケル，オスミウム，パラジウム，白金，ロジウム，ルテニウム，タンタル，トリウム，チタン，バナジウム，タングステン，イットリウム及びジルコニウムのいずれか１種類もしくは２種類以上で構成される。また、このようにして配置された処理室内の部材の表面をプラズマに対して覆う被膜は、その体積抵抗率が１００Ω・cm以下となっている。
【００２５】
また、上記処理室の内壁を構成してプラズマに接する部材は、その表面を上記Ａｌ2Ｏ3，ＹＡＧ，Ｙ2Ｏ3，Ｇｄ2Ｏ3，Ｙｂ2Ｏ3，ＹＦ3 のいずれか１種類もしくは２種類以上で構成された主成分を構成する材料を部材の基材の表面に溶射によって被膜を形成した後、上記導電性材料を混合した溶液を前記主材料による溶射膜で覆われた部材を含浸させて形成したものを用いても良い。あるいは、上記主成分の材料及び導電性を有する材料を部材の基材表面に交互に溶射したものを用いても良い。
【００２６】
あるいはまた、上記主成分となる材料と導電性の材料を両者が略均一に分布するように混合した原材料をその表面に被覆された上記部材を焼成したものを用いても良い。または、導電性の材料が内部に略均一に分布して配置された石英や耐プラズマ性の樹脂を用いても良い。さらに、このような処理室内の部材の基材として、ステンレス合金もしくはアルミ合金等の導体からなる材料を用いることができる。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明の一実施例を図１，図２，図３及び図４により説明する。図１は、処理ユニットのチャンバ部の構成を示す縦断面図である。
【００２８】
この図に示すように、処理チャンバ１００の上部は処理室が配置されており、この処理室は、真空容器の蓋を構成する蓋部材１０１と、この蓋部材１０１の内側に配置されたアンテナ１０２と、このアンテナ１０２の側方と上方とに配置され処理室を囲んで配置された磁場発生部１０３と、このアンテナ１０２の下方に配置された天井部材とを含んで構成されている。また、磁場発生部１０３上方にはアンテナ１０２が放出する２００ＭＨｚから１ＧＨｚのＶＨＦ，ＵＨＦ帯周波数の電力を供給する電波源部１０５が配置されている。供給するアンテナ１０２はＳＵＳ等の導電性部材で構成された蓋部材１０１の内側に配置されており、このアンテナ１０２と蓋部材１０１との間には、これらの間を絶縁するとともにアンテナ１０２から放出される電波を下方の天井部材側に伝導するために配置された誘電体１０６を有している。
【００２９】
更に、天井部材は、伝達されてきた電波を下方の処理室内側に伝導するため石英等の誘電体で構成された石英プレート１０７と、この石英プレート１０７の下方に配置されて供給された処理用のプロセスガスを処理室の内側に分散して導入するための複数の孔が形成されたシャワープレート１０８を有している。
【００３０】
シャワープレート１０８の下方であって試料台１０９の上方に形成された空間は、供給されたプロセスガスにシャワープレート１０８を通って導入されたアンテナ１０２からの電波と磁場発生部１０３から供給された磁場との相互作用によりプラズマが形成される処理室１１０となっている。処理室１１０には、シャワープレート１０８に設けられた複数の孔から、プロセスガスを分散して処理室１１０に導入するとともに、これらの孔は試料台１０９上に試料が載置される位置に対向した位置を主にして配置されており、ガスをより均一となるように分散し、プラズマの密度を均一にすることが可能となる。
【００３１】
更に、シャワープレート１０８の下方には、真空容器の内側でプラズマに面して処理室１１０の空間を区画する処理室壁部材１１６が備えられている。この処理室壁部材１１６の外周面には、ヒータが巻き付けられて配置されている。内側チャンバ１２１，には試料台１０９が配置されており、内側チャンバ１２１には開口が配置されている。この開口部は内側チャンバ１２１の下方であって、排気バルブ１３１や排気ポンプ１３２を備えた排気手段と連通しており、処理室１１０および内側チャンバ１２１を真空排気することが可能である。
【００３２】
この装置構成において、処理室１１０の側壁の一部に、導電性材料を含有させた溶射膜を採用することで処理室１１０内に生成するプラズマの電位は、連続放電等によって上昇することなく安定して生成する。その結果、プラズマの電位が上昇し、溶射膜の一部を直撃するような異常放電は発生しない。
【００３３】
図２は、図１の実施例で示した処理室１１０の処理室壁部材１１６の、表面近傍の拡大図である。この図では、処理室壁部材１１６の表面を、導電材料を含む溶射膜１１７で被覆した例である。この図によれば、溶射膜はセラミックス等プラズマに対して耐食性が高く反応性の低い材料を主成分として、本実施例では９０〜９５重量％またはこれ以上の割合で形成されている。このような構成にすることで、処理室１１０内に生成するプラズマ２００が処理室内壁１１６の表面の溶射膜１１７に接触しても、多量の異物および汚染物を放出することはない。その結果、半導体デバイスを製造するウエハ１５０上に飛散する異物および汚染量を低減することが可能となり、欠陥の少ない半導体デバイスの生産を効率よく行う事が可能となる。
【００３４】
処理室内壁を保護している材料は、石英，アルミナ等のセラミックス、アルミ合金の表面を被覆する陽極酸化皮膜，ステンレス合金もしくはアルミ合金の表面をセラミックスで被覆する溶射皮膜が考えられる。本実施例では、アルミ合金の表面やステンレス合金の表面に溶射による被膜を施す場合、被膜の材料であるセラミックス粉末をプラズマ中に挿入し、セラミックスの粉末が一旦溶融した後に、プラズマジェットの流れに乗って被膜対象の表面に到達する。
【００３５】
ここで、被膜に導電性を持たせるためのセラミックスに混入する材料、例えば金属の融点が低すぎる場合は、この材料の粒子が溶融して複数が結合して大きい塊となり被膜中に分布する。その結果、導電性を有する材料が被膜の一部に偏って配置されることになり、この箇所の被膜の表面からこの材料の塊までの間にあるセラミックスの厚さが局所的に小さくなってこの箇所での異常放電が生じやすくなる。一旦、異常放電が生じてしまうと、この箇所での削れや腐食が進行して遂には金属の塊が処理室内に露出して試料の汚染源となってしまう。
【００３６】
このため本実施では、ステンレス合金もしくはアルミ合金から成る、エッチング装置の内壁を被覆するアルミナ等のセラミックス溶射膜に混入する金属を高融点金属としている。その結果、セラミックスを主成分とする溶射膜中では、層状に積層されたセラミックスの粒子同士の間に高融点である導電性を有する金属の粒子がほぼ均一に分散する。さらに、主成分となるセラミックスの粒子は導電性を有する材料の粒子よりその径が大きくされ、主成分の大きな粒子同士がその溶融した表面を連結させて構成する被膜の層構造において、大きな粒子同士の間の空間や気孔に小さな粒子が入り込んで固着される。このため、容易にプラズマからの相互作用を受け難くなり、被膜の導電性が急激に低下することが抑制される。
【００３７】
また、部材の基材であるアルミニウムあるいはステンレス等の導電性を有する金属の材料の表面に形成された凹凸に対して酸化金属からなるセラミックスの粒子が強固に接着して被膜の剥がれを抑制するとともに、セラミックスの粒子の間に配置された導電性を備えた金属粒子の位置を固定し粒子同士の間及び粒子と基材の表面との間を自由電子が容易に移動可能にされる。
【００３８】
このため、このような溶射膜を表面に備えて接地された真空容器の壁部材と電気的に接続された部材は、処理室中に生成するプラズマの電位に対して所定の電位をとる電極として作用する。特に、その電位が安定して変化が抑制された直流的な（ＤＣ）アースとして作用する。
【００３９】
また、溶射膜に混入する金属の原子量を大きくすることで、スパッタによる金属の消耗およびプラズマ中への飛散も抑制することが可能となる。しかし、金属を含有しているセラミックス溶射膜が、高密度プラズマの接触する部分に配置されている場合は、溶射膜および溶射膜に混入している金属の削れ量も多く、その結果として溶射膜から放出する金属量も多くなる。このようなプラズマを使用する場合は、本発明の金属等の導体を含有する溶射皮膜で被覆したアースの位置を、半導体デバイス等を製作するウエハのエッチング等を行う電極より排気側に配置することで、処理室中に生成するプラズマの電位を一定に保持し、ウエハに飛来する金属汚染量を低減することが可能である。
【００４０】
この金属等の導体を含有する溶射皮膜は、溶射膜の代りに導体を含有する石英、導体を含有するセラミックス、導体を含有する耐プラズマ性の樹脂、例えば、ポリアミドイミド，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミド，ポリエーテルイミド，ポリテトラフルオロエチレン，ポリベンゾイミダゾール等の高分子材料（比誘電率ｋεは約２.１〜４.２）においても、同様の効果が期待できる。
【００４１】
図３は、エッチングプロセスで使用するガスをシャワープレートから流す場合、導電性材料を含有させた溶射膜１１７を、半導体デバイスを製造するウエハ１５０より下流側に配置した例である。なお、半導体デバイスを製造するウエハ１５０より上流側には、導電性材料を含有しない溶射膜１１８を使用している。この実施例によれば、導電性材料を含有した溶射膜１１７が処理室１１０内に生成するプラズマ２００によって削れても、削れた材料起因の異物は、プロセスガスの流れに乗って真空排気されるため、ウエハ１５０上まで飛散することはなくなる。上述のように構成した装置では、エッチング等の処理を行うウエハ１５０上への異物の飛散はなくなり異物起因の汚染量も低減し、欠陥の少ない半導体デバイスの生産を効率よく行う事が可能となる。
【００４２】
図４の実施例では、処理室壁部材１１６の一部に、導電性材料を含有したアルミナ等のセラミックス焼結体１１９から成る部材を用いた例である。この例では導電材料を含有する基材にアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を用いているが、基材は金属酸化物（ＺｒＯ2 ，ＭｇＯ，ＹＡＧ，Ｙ2Ｏ3等のセラミックス）でも良い。この導電性材料を含有するアルミナ等のセラミックス焼結体１１９を処理室内壁の一部に使用することにより、処理室１１０内に生成するプラズマ２００の電位は上昇しなくなる。その結果、上述のように構成した装置では、エッチング等の処理を行うウエハ１５０上への異物の飛散はなくなり異物起因の汚染量も低減し、欠陥の少ない半導体デバイスの生産を効率よく行う事が可能となる。
【００４３】
図５の実施例では、処理室壁部材１１６の一部に、導電性材料を含有した耐プラズマ性の樹脂１２０を用いた例である。この例では、導電材料を含有する耐プラズマ性樹脂120に、ポリアミドイミド，ポリエーテルエーテルケトン，ポリイミド，ポリエーテルイミド，ポリテトラフルオロエチレン，ポリベンゾイミダゾール等の高分子材料を用いている。この導電性材料を含有する耐プラズマ性樹脂１２０を処理室壁部材１１６の一部に使用することにより、処理室１１０内に生成するプラズマ２００の電位は上昇しなくなる。その結果、上述のように構成した装置では、エッチング等の処理を行うウエハ１５０上への異物の飛散はなくなり異物起因の汚染量も低減し、欠陥の少ない半導体デバイスの生産を効率よく行う事が可能となる。
【００４４】
以上の実施例によれば処理室の一部に、導電材料を含有する材料を用いているため、処理室中に生成するプラズマは電位を上昇することがなくなる。その結果、溶射膜の一部を直撃するような異常放電は発生しなくなり、エッチング等の処理を行うウエハ上に、異常放電により発生した異物を飛散させることもない。その結果、異物および異物起因の汚染による欠陥の少ないデバイスを作成するという上記目的を達成する事が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明の一実施例であるプラズマエッチング装置を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例であるプラズマエッチング装置の処理室の断面図である。
【図３】本発明の実施例であるプラズマエッチング装置の、処理室の一部に導電性材料を含有する溶射膜を使用した例を示す縦断面図である。
【図４】本発明の実施例であるプラズマエッチング装置の、処理室の一部に導電性材料を含有するセラミックスを使用した例を示す縦断面図である。
【図５】本発明の実施例であるプラズマエッチング装置の、処理室の一部に導電性材料を含有する耐プラズマ性樹脂を使用した例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００４６】
１００  処理チャンバ
１０１  蓋部材
１０２  アンテナ
１０３  磁場発生部
１０５  電波源部
１０６  誘電体
１０７  石英プレート
１０８  シャワープレート
１０９  試料台
１１０  処理室
１１６  処理室壁部材
１１７，１１８  溶射膜
１１９  セラミックス焼結体
１２０  耐プラズマ性樹脂
１２１  内側チャンバ
１３１  排気バルブ
１３２  排気ポンプ
１５０  ウエハ
２００  プラズマ
【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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