(57)【要約】【課題】大口径ウエハーに対しても均一なプラズマ処理を行うことができ、かつＩＣＰコイルが配設される天板の内壁面への反応生成物の付着を防止し、パーティクルの発生を防止できるプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。【解決手段】ＩＣＰコイルを構成する複数のコイル３１、３２、３３が、ウエハー２１加工面と対向する位置に設けられたチャンバー１１の天板３０に配設されている。複数のコイル３１、３２、３３の間には、隣接するコイル間で各コイルが生成する電磁界の相互干渉を軽減する空間３７、３８、３９が設けられている。空間３７、３８、３９に対応する天板３０の外壁には、天板３０を介してチャンバー１１内のプラズマと容量結合するファラデーシールド電極１４、１５、１６が配置されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバー内に生成されたプラズマにより、チャンバー内に配置された被加工体のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、
内部に配置された被加工体と対向する位置に電磁波を透過する誘電体壁を備えたチャンバーと、
前記チャンバー内にプロセスガスを導入するガス導入部と、
前記チャンバー内の前記プロセスガスを含むガスを排出するガス排出部と、
前記誘電体壁に対応して前記チャンバーの外部に配設され、チャンバー内にプラズマを生成する複数のコイルと、
前記複数のコイルの間に設けられ、各コイルが生成する電磁界の相互干渉を軽減する手段と、
前記相互干渉軽減手段の配設位置のそれぞれに設けられたファラデーシールド電極と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記複数のコイルが、前記誘電体壁に形成された複数の溝部にそれぞれ収容されるとともに、前記相互干渉軽減手段が、各溝部に隣接して設けられた、チャンバーの内部空間と連続する空間により構成され、前記ファラデーシールド電極が、前記空間に対応する前記誘電体壁の外壁側に設けられた請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記ファラデーシールド電極が、前記複数のコイルの中から選択された１つのコイルに共通に接続された請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ファラデーシールド電極が、異なる前記コイルにそれぞれ接続された請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
被加工面と対向する位置に配設された複数のコイルを用いてチャンバー内に生成されたプラズマにより、チャンバー内に配置された被加工体のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、
前記チャンバー内にプロセスガスを導入するとともに、前記複数のコイルに高周波電力を印加してプラズマを生成する工程と、
各コイルが生成する電磁界の相互干渉を軽減する相互干渉軽減手段が配設された位置のそれぞれに設けられたファラデーシールド電極に電位を印加した状態で、プラズマ処理を行う工程と、
を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項６】
前記プラズマ処理が、前記ファラデーシールド電極のそれぞれに独立した電位を印加した状態で行われる請求項５記載のプラズマ処理方法。
【請求項７】
前記ファラデーシールド電極に印加されるそれぞれの電位が、前記プラズマ処理中に生成され、前記相互干渉軽減手段の配設位置に対応するチャンバーの内壁に付着する生成物を除去する状態に独立して設定される請求項６記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関し、特に不揮発性材料膜に対する微細加工に好適なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体集積回路装置の高集積化、高機能化および動作速度の高速化に伴って、ＲＲＡＭ（Resistance Random Access Memory）やＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）等の不揮発性メモリーを搭載した半導体集積回路装置が提案されている。この不揮発性メモリーを構成するキャパシタの電極材料には、白金（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等が用いられる。その微細パターン形成には主にハロゲンガスである塩素や臭化水素によるプラズマドライエッチング技術が用いられる。しかしながら、これらの電極材料膜の中で、特にＰｔおよびＩｒをドライエッチングすることは非常に困難である。その原因は、下記の表１に示すようにこれらのドライエッチング中に発生する反応生成物の沸点が著しく高く、ガス化（気化）し難いことにある。すなわち、ポリシリコン等をエッチングした際の反応生成物であるＳｉＣｌ4の沸点が５８℃程度であるのに対して、白金をエッチングした際の反応生成物であるＰｔＣｌ2およびＰｔＣｌ4の沸点はそれぞれ５８１℃、３７０℃である。また、イリジウムをエッチングした際の反応生成物であるＩｒＣｌ3の沸点は７６３℃である。これら高沸点の反応生成物は、チャンバー内壁に到達すると固体化しやすいため、エッチング中にチャンバー内から排気されずに残留し、パーティクルの発生源となる。
【０００３】
【表１】
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【０００４】
上述のような電極材料膜のドライエッチングには、シングルスパイラル型コイルを搭載した誘導結合型のプラズマエッチング装置が使用されている。この種のプラズマ処理装置は、減圧可能に構成されたチャンバーの内部に、処理対象のウエハーが載置される試料台を有している。試料台と対向する位置のチャンバー壁面を構成する上部天板は、石英やセラミック等の絶縁体（誘電体）により構成されている。当該上部天板に誘導結合によりチャンバー内にプラズマを生成するスパイラル状の誘導結合コイル（以下、ＩＣＰコイルという）が配置されている。
【０００５】
当該プラズマエッチング装置では、エッチング処理中に発生してチャンバーの内壁に付着した反応生成物がパーティクルの発生源となる。特に、上部天板に付着した反応生成物から発生したパーティクルは、ウエハー上に落下し、その後の工程でパターン形成欠陥等が発生させる場合が多く、大きな問題である。
【０００６】
そこで、特に上部天板への反応生成物の付着を防止するために、上部天板とＩＣＰコイルとの間にファラデーシールド電極を設置したドライエッチング装置が提案されている（例えば、特許文献１等参照。）。当該ドライエッチング装置では、ファラデーシールド電極に直流電圧もしくは高周波電力を印加することにより上部天板直下に生成される容量結合成分を用いてプラズマ中のイオン等を上部天板に入射させ、上部天板に付着する反応生成物をエッチング処理中に除去する。このとき、ファラデーシールド電極に加える電圧を最適な値にすることにより、ＩＣＰコイル直下の上部天板の内壁に最適な値の容量結合成分すなわちスパッタリング成分を確保する。この結果、入射したイオンにより上部天板がエッチングされることがなく、かつエッチング処理中に生じる反応生成物が上部天板に付着しない、すなわちパーティクルの発生要因のないチャンバー状態を実現することができる。
【０００７】
一方、近年のウエハーの大口径化にともなって、上述のようなシングルスパイラル型のＩＣＰコイルを備えたプラズマ処理装置には、ウエハー面内のエッチング均一性をより向上させることが求められている。この要求に対し、後掲の特許文献２および非特許文献１にはＩＣＰコイルを複数のコイルによって構成し、各コイルに独立に高周波電力を印加する手法が示されている。また、この手法では、各ＩＣＰコイルにより形成される電磁界の相互干渉を軽減する目的で、各コイルが上部天板に形成された溝に埋め込まれている。当該手法によれば、各ＩＣＰコイルにより形成される電磁界の相互干渉が抑制された状況下で、各コイルに流れる電流量を調整することにより、ウエハー面内における電界分布や磁束密度分布を均一化できるとされている。
【特許文献１】特表２００５−５３５１１７号公報
【特許文献２】特開２０００−５８２９６号公報
【非特許文献１】「２００５半導体工場・装置・設備」、株式会社電子ジャーナル、2004年10月5日、p.200-202
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上記特許文献２に開示された技術によれば、ウエハー面内での加工均一性を高めることはできるが、ＰｔやＩｒ等の電極材料膜の加工を行った場合、各ＩＣＰコイル間に介在された相互干渉軽減箇所に、反応生成物が付着するという問題が生じる。これは、相互干渉軽減箇所にはＩＣＰコイルによる容量結合成分がないため、プラズマから入射するイオンがなく、かつ相互干渉軽減箇所が溝構造を有しているため、付着した反応生成物がスパッタリングにより除去されにくいからである。上述のように、上部天板に付着した反応生成物が剥離する等により生成されるパーティクルは、ウエハー上に落下し半導体装置等の製造歩留まりを低下させてしまう。
【０００９】
また、上記特許文献１に開示された技術では、大口径ウエハーに対して十分な均一性を確保することが困難である。
【００１０】
本発明は、上記従来の事情を鑑みて提案されたものであって、大口径ウエハーに対しても均一なプラズマ処理を行うことができ、かつＩＣＰコイルが配設される上部天板の内壁面への反応生成物の付着を防止することができるプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明は以下の技術的手段を採用している。すなわち、本発明に係るプラズマ処理装置は、内部に被加工体が配置されるとともに、被加工体の加工面と対向する位置に、電磁波を透過する誘電体壁を備えたチャンバーを備える。また、チャンバーには、プロセスガスを導入するガス導入部と、内部のプロセスガスを含むガスを排気するガス排出部とが接続されている。また、チャンバー内にプラズマを生成する複数のコイルが、上記誘電体壁に対応してチャンバーの外部に配設されている。複数のコイルの間には、相互干渉軽減手段が設けられている。相互干渉軽減手段は、隣接するコイル間で各コイルが生成する電磁界の相互干渉を軽減する。相互干渉軽減手段が配設された位置には、上記誘電体壁を介して、チャンバー内のプラズマと容量結合するファラデーシールド電極が設けられている。
【００１２】
本構成によれば、プラズマ処理中にパーティクルの発生がなく、低欠陥で被加工体のプラズマ処理を行うことができる。
【００１３】
上記構成において、例えば、上記各コイルが、上記誘電体壁に形成された複数の溝部にそれぞれ収容され、上記相互干渉軽減手段が、各溝部の間に形成された、チャンバーの内部空間と連続する空間からなり、上記ファラデーシールド電極が、前記空間に対応する前記誘電体壁の外壁側に設けられた構成を採用することができる。また、上記ファラデーシールド電極は、上記複数のコイルの中から選択された１つのコイルに共通に接続することができる。あるいは、上記ファラデーシールド電極は、異なる上記コイルにそれぞれ接続することもできる。
【００１４】
一方、他の観点では、本発明は、上述のプラズマ処理装置等において実施可能なプラズマ処理方法を提供することができる。すなわち、本発明に係るプラズマ処理方法は、被加工面と対向する位置に配設された複数のコイルを用いてチャンバー内に生成されたプラズマにより、チャンバー内に配置された被加工体のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法において、まず、チャンバー内にプロセスガスを導入するとともに、上記複数のコイルに高周波電力を印加してプラズマを生成する。そして、隣接するコイル間で各コイルが生成する電磁界の相互干渉を軽減する相互干渉軽減手段が配設された位置のそれぞれに設けられたファラデーシールド電極に電位を印加した状態で、プラズマ処理が行われる。
【００１５】
上記プラズマ処理は、例えば、上記ファラデーシールド電極のそれぞれに独立した電位を印加した状態で行うことができる。また、上記ファラデーシールド電極に印加されるそれぞれの電位は、例えば、上記プラズマ処理中に生成され、上記相互干渉軽減手段の配設位置に対応するチャンバーの内壁に付着する生成物を除去する状態に独立して設定される。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、プラズマ処理中に被加工体と対向する誘電体壁のチャンバー内壁側への反応生成物の付着が防止できるとともに、大口径ウエハーに対しても均一なプラズマ処理することができる。また、反応生成物の付着が防止できるため、エッチング処理中にパーティクルが発生することもない。この結果、被加工体の加工を高い製造歩留まりで実施することができ、製造コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法について、図面を参照しながら説明する。なお、以下では、難エッチング材料（不揮発性材料）であるＰｔとＩｒとの積層膜のエッチング加工を行うプラズマエッチング装置として本発明を具体化している。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態におけるプラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）を示す概略構成図である。また、図２は、本実施形態におけるプラズマエッチング装置を示す概略平面図である。なお、図２のＡ−Ａ線における断面図が図１に対応している。
【００１９】
図１に示すように本実施形態におけるプラズマ処理装置は、チャンバー１１内に試料台を兼ねる下部電極１２が設置されている。処理対象のウエハー２１（被加工体）は下部電極１２上に載置される。下部電極１２と対向するチャンバー１１の上部天板３０（誘電体壁）は、石英やセラミック等の誘電体（絶縁体）で構成されている。上部天板３０の上方、すなわち上部天板３０の外壁側には、複数の誘導結合コイル（ＩＣＰコイル）が配置されている。図１の例では、ＩＣＰコイルは、最中心部ＩＣＰコイル３１、中間部ＩＣＰコイル３２、および最外周部ＩＣＰコイル３３により構成されている。なお、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３はリング状のコイルである。また、図２に示すように、最中心部ＩＣＰコイル３１の外径は中間部ＩＣＰコイル３２の内径よりも小さく、中間部ＩＣＰコイル３２の外径は最外周部ＩＣＰコイル３３の内径よりも小さくなっている。そして、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３は、同心円状に配置されている。
【００２０】
また、図１に示すように、本実施形態のプラズマ処理装置の上部天板３０は、最中心部ＩＣＰコイル３１が配置される溝部３４、中間部ＩＣＰコイル３２が配置される溝部３５、および最外周部ＩＣＰコイル３３が配置される溝部３６を有している。各溝部３４、３５、３６は、チャンバー１１の内部空間へ突出する状態で形成されており、溝部３４の中心側、溝部３４と溝部３５との間、および溝部３５と溝部３６との間には、チャンバー１１の内部空間と連続する空間３７、３８、３９が設けられている。各空間３７、３８、３９は、ＩＣＰコイル３１、３２、３３と同様に、平面視において同心円状に設けられている。また、後述のように当該空間３７、３８、３９は、それぞれの空間に隣接する溝部に収容されたコイルが生成する電磁界の相互干渉を軽減する機能を有している。なお、空間３７については、空間３７を挟んで配置されたコイル３１を構成する導体間の相互干渉を軽減する。
【００２１】
下部電極１２には、バイアス印加用高周波電源２６が接続されている。また、最中心部ＩＣＰコイル３１には、同調コンデンサ２２を介して高周波電力を印加する高周波電源１７が接続されている。同様に、中間部ＩＣＰコイル３２には、同調コンデンサ２３を介して高周波電力を印加する高周波電源１８が接続されている。同様に、最外周部ＩＣＰコイル３３には、同調コンデンサ２４を介して高周波電力を印加する高周波電源１９が接続されている。高周波電源１７、１８、１９が、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３に高周波電力を印加することにより生成される誘導結合成分（誘導磁場）により上部天板３０直下のチャンバー１１内にプラズマが生成される。なお、図示を省略しているが、プロセスガスはチャンバー１１の上部に接続された、ガス導入管を通じてチャンバー１１内に導入される。また、チャンバー１１内のガスは、チャンバー１１の下部に接続された排気口２０を通じて排気される。チャンバー１１内の圧力は、排気口２０の上流側に配置された排気ゲートバルブ１３の開度を調整することにより、所定圧力に維持される。
【００２２】
さて、本実施形態のプラズマエッチング装置は、相互干渉軽減手段である空間３７、３８、３９が配設された位置に、それぞれ、ファラデーシールド電極１４、１５、１６（以下、ＦＳ電極１４、１５、１６という。）が設けられている。すなわち、図１および図２に示すように、上部天板３０を挟んで空間３７の外壁側に最中心部ＦＳ電極１４が設けられている。また、上部天板３０を挟んで空間３８の外壁側に中間部ＦＳ電極１５が設けられている。さらに、上部天板３０を挟んで空間３９の外壁側に最外周部ＦＳ電極１６が設けられている。また、図２に示すように、各ＦＳ電極１４、１５、１６は、平面視において同心円状に配置されている。
【００２３】
また、図１に示すように、本実施形態のプラズマエッチング装置では、各ＦＳ電極１４、１５、１６は、導電性タップ２５を介して、最中心部ＩＣＰコイル３１と接続されている。このため、各ＦＳ電極１４、１５、１６には、最中心部ＩＣＰコイル３１を通じて、高周波電源１７から高周波電力が印加される。この結果、各ＦＳ電極１４、１５、１６には、チャンバー１１内に生成されたプラズマと容量結合するＤＣバイアス成分が付与される。
【００２４】
上記構成のプラズマエッチング装置において、エッチング処理を行う場合、まず、処理対象のウエハー２１がチャンバー１１の側壁に設けられた図示しない搬入出口から搬入され、下部電極１２上に載置される。ここでは、図３（ａ）の構造断面図に示すように、ウエハー２１には、下部構造を被覆するシリコン窒化膜等の下層膜４６上に、下層から、窒化チタン（ＴｉＮ）膜４４、Ｉｒ膜４３、Ｐｔ膜４２が順にスパッタリング法等により積層されているものとする。また、Ｐｔ膜４２上には、窒化チタン膜からなるマスクパターン４１が公知のリソグラフィ技術により形成されている。
【００２５】
ウエハー２１がチャンバー１１内に設置された後、ウエハー２１のエッチングが行われる。ここでは、下記の表２に示す条件でエッチング処理を行う。
【００２６】
【表２】
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【００２７】
すなわち、まず、図示しないガス導入部を通じて流量制御されたＣｌ2ガスとＯ2ガスとの混合ガスからなるプロセスガスがチャンバー１１内に導入される。ここでは、Ｃｌ2ガスの流量を１００ｓｃｃｍ（standard cubic centimeter per minute）とし、Ｏ2ガスの流量を２５０ｓｃｃｍとしている。このとき、排気ゲートバルブ１３の開度を調整することによりチャンバー１１内の圧力は、２．０Ｐａ程度に維持される。また、下部電極１２が内蔵するヒータにより、下部電極１２の温度が４５０℃に維持されている。これにより、ウエハー２１の温度も同程度の温度に昇温される。
【００２８】
チャンバー１１内部の圧力が安定した後、高周波電源１７、１８、１９により、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３に高周波電力が印加される。ここでは、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、最中心部ＩＣＰコイル３１に３００Ｗ、中間部ＩＣＰコイル３２に４００Ｗ、最外周部ＩＣＰコイル３３に６００Ｗ、印加している。これにより、チャンバー１１内に上記プロセスガスのプラズマが生成される。このとき、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３を収容した溝部３４、３５、３６に隣接する、相互干渉軽減手段である空間３７、３８、３９においてもプラズマが生成される。空間３７、３８、３９にプラズマが形成されると、ＩＣＰコイル３１、３２、３３が生成する電磁エネルギーは、当該プラズマに吸収または反射される。このため、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３が生成する電磁エネルギーは空間３７、３８、３９を通過することができず、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３が生成する電磁界は、空間３７、３８、３９により区分された溝部３４、３５、３６の範囲内に閉じ込められる。すなわち、各電磁界間の干渉が軽減される。このように、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３が形成する電磁界間の干渉が軽減されるため、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３に高周波電源１７、１８、１９からそれぞれ独立に高周波電力を印加することにより、直径が３００ｍｍ程度の大口径ウエハーに対してもエッチング均一性を確保することができる。なお、下部電極１２には、高周波電源２６により、２００Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）が印加されている。
【００２９】
また、上述のように、空間３７、３８、３９に対応して上部天板３０の外壁面に設けられたＦＳ電極１４、１５、１６は、導電性タップ２５により最中心部ＩＣＰコイル３１に接続されている。このため、最中心部ＩＣＰコイル３１への高周波電力の印加と同時に、各ＦＳ電極１４、１５、１６にも高周波電力が印加される。ここでは、同調コンデンサ２２の容量値を調整することにより、各ＦＳ電極１３、１４、１５に６００ＶのＤＣバイアス成分が印加されている。
【００３０】
エッチング処理の過程で生成されたＰｔＣｌ2、ＰｔＣｌ4、ＩｒＣｌ3等の反応生成物は、上部天板３０に到達すると固体化して付着しようとする。しかしながら、本実施形態では、相互干渉軽減手段である空間３７、３８、３９に対応する上部天板３０の外壁側に、チャンバー１１内のプラズマと容量結合するＤＣバイアスが印加されるＦＳ電極１４、１５、１６を設けている。このため、エッチング処理中にプラズマ中のイオンを入射させることができ、当該イオンのスパッタリング作用により、空間３７、３８、３９に反応生成物が付着することを防止できる。この結果、従来のように、相互干渉軽減手段である空間に反応生成物が付着し、当該付着した反応生成物を発生源とするパーティクルが生じることがなくなる。なお、溝部３４、３５、３６のチャンバー１１内壁側への反応生成物の付着は、ＩＣＰコイル３１、３２、３３により生成される容量結合成分に起因するイオン等の入射により防止される。例えば、表２に示した条件でのエッチング処理では、０．１μｍ以上の粒径のパーティクル増加数（処理後のウエハー上のパーティクル数から処理前のウエハー上のパーティクル数を減算した値）は２０個以下であり、非常に少ないレベルになっている。
【００３１】
なお、本実施形態では、上部天板３０の外壁面の全面にＦＳ電極を配置するのではなく、反応生成物が多く付着する、空間３７、３８、３９に対応する位置にのみＦＳ電極１４、１５、１６を配置している。このため、反応生成物があまり付着しない位置への過度のスパッタリングが抑制され、内壁側が削れて上部天板３０が消耗するという問題は発生しない。
【００３２】
以上の条件でエッチング処理を行うことにより、図３（ｂ）に示すように、マスクパターン４１に被覆されていない領域のＩｒ膜４２およびＰｔ膜４３が除去され、Ｉｒ膜４２およびＰｔ膜４３からなる電極パターンが形成される。
【００３３】
この後、ＣＦ4等をプロセスガスとしたドライエッチングを行い、図３（ｃ）に示すように、ＴｉＮ膜からなるマスクパターン４１および上述のエッチング処理により露出したＴｉＮ膜４４が除去される。
【００３４】
以上のようにして、Ｐｔ膜／Ｉｒ膜の積層構造を有する電極パターンが形成される。このような電極パターンは、不揮発性メモリーを構成するキャパシタの下部電極として使用される。図４は、このようなキャパシタの断面図である。なお、図４では、図３において説明した要素には同一の符号を付している。図４において、下層膜４６に被覆された下部構造は、素子分離５１により区分された領域にトランジスタ等の半導体素子が形成された半導体基板５０、およびＢＰＳＧ（Boro-Phospho Silicate Glass）膜等からなる層間絶縁膜４７である。上述のようにして形成された下部電極上には、キャパシタ絶縁膜となるはタンタル酸ストロンチウムビスマス（ＳＢＴ）膜等の強誘電体膜４５が形成され、当該強誘電体膜４５上に、上部電極としてＰｔ膜４８が形成されている。なお、図３では、図示を省略したが、下部電極は、層間絶縁膜４７を貫通するタングステン等からなるコンタクトプラグにより、半導体基板５０表面の活性層５２に接続されている。
【００３５】
以上説明したように、本実施形態によれば、プラズマ処理中に上部天板に反応生成物が付着することが防止できるとともに、大口径ウエハーに対しても均一なプラズマ処理することができる。この結果、被加工体の加工を高い製造歩留まりで実施することができ、製造コストを低減することができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
上記第１の実施形態では、各ＦＳ電極１４、１５、１６に同一のＤＣバイアス成分を印加したが、各ＦＳ電極１４、１５、１６にそれぞれ異なるＤＣバイアス成分を印加してもよい。
【００３７】
図５は、本発明の第２の実施形態におけるプラズマエッチング装置を示す概略構成図である。また、図６は、本実施形態におけるプラズマエッチング装置を示す概略平面図である。なお、図６のＢ−Ｂ線における断面図が図５に対応している。なお、本実施形態のプラズマエッチング装置は、第１の実施形態と、空間３７、３８、３９に対応する上部天板３０の外壁側に設けられたＦＳ電極１４、１５、１６が、導電性タップ２７、２８、２９により互いに異なるＩＣＰコイル３１、３２、３３に接続されている点が異なる。他の構成は第１の実施形態のプラズマエッチング装置と同一である。本構成によれば、ＦＳ電極１４には、最中心部ＩＣＰコイル３１を通じて、高周波電源１７から高周波電力が印加される。また、ＦＳ電極１５には、中間部ＩＣＰコイル３２を通じて、高周波電源１８から高周波電力が印加される。さらに、ＦＳ電極１６には、最外周部ＩＣＰコイル３３を通じて、高周波電源１９から高周波電力が印加される。この結果、各ＦＳ電極１４、１５、１６には、チャンバー１１内に生成されたプラズマと容量結合するＤＣバイアス成分をそれぞれ独立に付与することができる。なお、図５では、図１において説明した要素と同一の要素には同一の符号を付し、以下での詳細な説明を省略する。
【００３８】
本構成のプラズマエッチング装置において、エッチング処理を行う場合、まず、処理対象のウエハー２１がチャンバー１１の側壁に設けられた図示しない搬入出口から搬入され、下部電極１２上に載置される。ここでは、第１の実施形態と同様に、図３（ａ）の構造断面図に示すサンプルのエッチングを行う。ウエハー２１がチャンバー１１内に設置された後、ウエハー２１のエッチングが行われる。ここでは、下記の表３に示す条件でエッチング処理を行う。
【００３９】
【表３】
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【００４０】
すなわち、まず、図示しないガス導入部を通じて流量制御されたＣｌ2ガスとＯ2ガスとの混合ガスからなるプロセスガスがチャンバー１１内に導入される。ここでは、第１の実施形態と同様に、Ｃｌ2ガスの流量を１００ｓｃｃｍとし、Ｏ2ガスの流量を２５０ｓｃｃｍとしている。このとき、チャンバー１１内の圧力は、２．０Ｐａ程度に維持される。また、下部電極１２は４５０℃に維持されている。これにより、ウエハー２１の温度も同程度の温度に昇温される。
【００４１】
チャンバー１１内部の圧力が安定した後、高周波電源１７、１８、１９により、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３に高周波電力が印加される。ここでは、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、最中心部ＩＣＰコイル３１に３００Ｗ、中間部ＩＣＰコイル３２に４００Ｗ、最外周部ＩＣＰコイル３３に６００Ｗ、印加している。これにより、チャンバー１１内に上記プロセスガスのプラズマが生成される。このとき、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３が生成する電磁界は、空間３７、３８、３９により区分された溝部３４、３５、３６の範囲内に閉じ込められる。また、下部電極１２には、高周波電源２６により、２００Ｗの高周波電力（周波数１３．５６ＭＨｚ）が印加されている。
【００４２】
上述のように、ＦＳ電極１４、１５、１６は、導電性タップ２７、２８、２９により最中心部ＩＣＰコイル３１、中間部ＩＣＰコイル３２、最外周部ＩＣＰコイル３３にそれぞれ接続されている。このため、各ＩＣＰコイル３１、３２、３３への高周波電力の印加と同時に、各ＦＳ電極１４、１５、１６にも高周波電力が印加される。ここでは、同調コンデンサ２２、２３、２４の容量値を調整することにより、ＦＳ電極１３に１０００Ｖ、ＦＳ電極１４に８００Ｖ、ＦＳ電極１５に６００Ｖ、のＤＣバイアス成分がそれぞれ印加されている。
【００４３】
本実施形態においても、表３に示すように０．１μｍ以上の粒径のパーティクル増加数は２０個以下であり、第１の実施形態と同様にパーティクル不良の少ない良好なエッチング処理を実施することができる。特に、本実施形態では、各ＦＳ電極１４、１５、１６に、異なる独立に電位を印加することがきる。本構成は、上部天板３０の位置に応じて最適な電圧値が設定できるため、特に、上部天板３０の中心部と外周部とで反応生成物の付着速度が異なる場合に好適である。一般に、ウエハー２１から生じる反応生成物が上部天板３０の方向に向かって等方的に飛散するため、上部天板３０の中心部の方が周縁部より多く反応生成物が到達する。このため、ＦＳ電極１４、１５、１６に独立に電圧を印加可能な構成とすることにより、上部天板３０の位置に応じて印加されるＤＣバイアス成分を最適化することができる。したがって、本実施形態の構成によれば、上部天板３０の全面に渡って、反応生成物の付着を防止し、かつ上部天板３０に対する過度なスパッタリングを防止し上部天板３０がエッチングされることをより確実に防止することができる。
【００４４】
以上説明したように、本発明によれば、プラズマ処理中に被加工体と対向する誘電体壁のチャンバー内面側に反応生成物が付着することが防止できるとともに、大口径ウエハーに対しても均一なプラズマ処理することができる。また、反応生成物の付着が防止できるため、エッチング処理中にパーティクルが発生することもない。この結果、被加工体の加工を高い製造歩留まりで実施することができ、製造コストを低減することができる。
【００４５】
なお、本発明は、以上で説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の効果を奏する範囲において種々の変形および応用が可能である。例えば、上記では、相互干渉軽減手段が空間である事例について説明したが、他の構成の相互干渉軽減手段を採用することも可能である。例えば、相互干渉軽減手段を絶縁体で構成することもできる。この場合、図７に示すように、上部天板３０はフラットな平板として構成され、上部天板３０のチャンバー外壁側に配置された上述のＩＣＰコイル３１、３２、３３の間に相互干渉軽減用の絶縁物６１が配置される。また、この場合、上述の各ＦＳ電極１４、１５、１６は、絶縁物６１と上部天板３０との間に配置される。なお、図７の例では、第１の実施形態と同様に各ＦＳ電極１４、１５、１６を導電性タップ２５により最中心部ＩＣＰコイル３１に接続しているが、第２の実施形態と同様に各ＦＳ電極１４、１５、１６に独立した電位を印加する構成であってもよい。
【００４６】
また、本発明は、プラズマエッチング装置に限らず、誘電体壁に対応してＩＣＰコイルを備えた、いかなるプラズマ処理装置にも適用可能である。加えて、上記では、本発明の適用が特に好適な、Ｐｔ、Ｉｒ等の難エッチング材料のエッチング処理を具体例として示したが、本発明は、いかなる材料膜のエッチング処理に対しても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明は、不揮発性メモリー電極材料のような蒸気圧が低く容易には除去されない白金系、貴金属系物質化合物を生成または加工を行うプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略構成図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略平面図
【図３】プラズマ処理を実施するサンプルの構造断面図
【図４】図３に示す電極を備える半導体装置の構造断面図
【図５】本発明の第２の実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略構成図
【図６】本発明の第２の実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略平面図
【図７】本発明の実施形態におけるプラズマ処理装置の変形例を示す概略構成図
【符号の説明】
【００４９】
１１  チャンバー
１２  下部電極
１４  最中心部ＦＳ電極
１５  中間部ＦＳ電極
１６  最外周部ＦＳ電極
１７、１８、１９、２６  高周波電源
２１  ウエハー
２２、２３、２４  同調コンデンサ
２５、２７、２８、２９  導電性タップ
３０  上部天板
３１  最中心部ＩＣＰコイル
３２  中間部ＩＣＰコイル
３３  最外周部ＩＣＰコイル
３４、３５、３６  溝部
３７、３８、３９  空間（相互干渉軽減手段）
【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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【図７】
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