(57)【要約】【課題】不揮発性材料を安定してエッチング処理可能なプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】処理チャンバ１、該処理チャンバ１内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管２１、処理チャンバ１内に配置され試料を載置して保持する載置電極５、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源９、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイル１２を備えたプラズマ処理装置において、　前記処理チャンバ１は、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材１８を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材２２を備えた。【選択図】　　　　図１
2004079557.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイルを備えたプラズマ処理装置において、
前記処理チャンバは、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイルを備えたプラズマ処理装置において、
前記処理チャンバは、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した温度調整可能なトラップ部材を着脱可能に備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
請求項１ないし請求項２の何れか１の記載において、
前記着脱可能なトラップ部材表面粗さ（Ｒａ）は１０μｍ以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項２の何れか１の記載において、
前記導電体部材で被覆する面、サセプタ用バイアス印加部によりバイアスが印加される載置電極面、試料載置面、及び前記トラップ部材で被覆する面の合計は前記処理チャンバ内のプラズマ生成空間を構成する内壁面の９０％以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
請求項２の記載において、
前記トラップ部材はその温度を調整するための加熱手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給する誘導コイルを備え、該誘導コイルに高周波電力を供給して前記処理ガスをプラズマ化して前記試料を処理するプラズマ処理方法において、
前記処理チャンバは、処理チャンバの一部分を被覆し処理チャンバ内面の対応部分にバイアス電位を供給する導電体部材を備え、かつ処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材を備え、該トラップ部材を所定期間毎に交換することを特徴とするプラズマ処理方法。
【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及びプラズマ処理方法に係り、特に反応生成物の蒸気圧が小さい不揮発性エッチング材料をエッチングするのに適したプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩに代表される半導体デバイスの高集積度化はますます進展し、そのデザインルールは、アンダーサブミクロンのレベルへと微細化されつつある。これにともない、内部配線のパターン幅も縮小されている。半導体装置の内部配線材料としては、高ドープの多結晶シリコンあるいはＡｌ系金属が多用されてきたが、このような内部配線材料では配線幅の縮小に伴い配線抵抗が増大し、信号伝播の遅延や各種マイグレーション耐性の劣化が問題となってきた。このような問題を解決する方法として、Ｃｕ金属、Ａｌ−Ｃｕ合金、あるいはＡｌ−Ｓｉ−Ｃｕ合金等の低抵抗の配線用金属材料が採用されている。
【０００３】
また近年、誘電体材料として、チタン酸鉛〔ＰｂＴｉＯ３　〕、ＰＺＴ〔Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３　〕、ＰＬＺＴ〔（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３　〕等の強誘電体薄膜を応用した次世代ＬＳＩの提案がなされている。これらの材料の強誘電性を利用したメモリセルをもつＤＲＡＭ、あるいは不揮発性メモリであるＦＲＡＭ（Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ　ＲＡＭ）などが既に試作レベル、あるいは一部が量産レベルで実現されている。これらの強誘電体デバイスの実用化には、特性にすぐれた強誘電体薄膜の形成方法の開発に加えて、強誘電体薄膜への電極パターニング技術の開発が特に重要である。従来より強誘電体薄膜上の電極材料としては、特性の安定性の観点からＰｔ金属を用いられることが多い。
【０００４】
さらに、ＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）に代表される材料の磁性を応用した新不揮発性メモリＬＳＩには、ＦｅやＮｉ−Ｆｅ等の鉄系材料が用いられる。そのほかにもＲｕ，Ｉｒなど様々な新材料薄膜が、次世代のＬＳＩデバイスを実現するために、続々と導入されつつある。
【０００５】
前記Ｃｕ系金属、あるいはＰｔ、Ｆｅ系等の材料をパターニングして微細な電極や配線を形成する場合には、主に塩素ガス等のハロゲン系ガスを用いたプラズマエッチングが採用される。プラズマエッチングは、被処理物にエネルギをもって入射するイオン及び反応性の中性ラジカルを用いて被処理物をエッチングする技術である。
【０００６】
プラズマエッチングは、ＬＳＩ製造技術の進展の中で、主にＳｉ，ＳｉＯ２，あるいはＡｌ系配線膜をパターニングする技術として重要な役割を担ってきた。エッチングに際しては、前記Ｓｉ、ＳｉＯ２、Ａｌ等の材料を塩素、フッ素、臭素等のガスと反応させる。前記反応に際して生成された反応生成物は排気手段によって除去することにより連続してエッチングを行うことができる。
【０００７】
ところが、今後新たに導入が見込まれる新材料であるＣｕ，Ｐｔ，Ｆｅ等の材料は、ハロゲンガスとの反応性が低く、かつ、反応生成物であるハロゲン化物の蒸気圧は小さい。すなわちこのような材料（不揮発性材料）は、そのエッチングレートが小さく、かつその反応生成物の付着性がきわめて高いことが特徴である。
【０００８】
図２は、ディスプレイ等に用いられる透明導電膜ＩＴＯ（インジウムすず酸化物）に用いられる金属元素であるインジウム及びすずのハロゲン化物の蒸気圧を示す図である。図において、例えば、すずの場合、その塩化物（ＳｎＣｌ４）は、常温において、１０Ｔｏｒｒ以上の蒸気圧を持っている。従って、そのエッチングに際して塩素ガスを用い、すずをすず塩化物にすることによりガスとして排気することが可能である。このため、すずは揮発性材料として位置づけることができる。
【０００９】
一方、インジウムの場合、インジウム塩化物で１０Ｔｏｒｒの蒸気圧を得るには、６５０Ｋすなわち、４００℃近くに加熱することが必要である。すなわちインジウムをガスとして排気することは困難である。このためＩＴＯは、不揮発性材料として位置付けられる。
【００１０】
また、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）などは、構成する元素であるＡｌの塩化物の蒸気圧は高いが、アルミナ自身がきわめて安定なため、塩素ガスを用いたエッチングを行っても、塩素との反応性は期待できない。また、生成物も十分に分解されず、必ずしも、塩化アルミとして排気できない。したがって、アルミナのような材料も不揮発性材料として位置付けられる。また、例えば、ＦＥＤ　レビュー　Ｖｏｌ．１　Ｎｏ．２６　２００１に示されているように、Ｆｅ系の材料は、ＣＯ／ＮＨ３等のガスを用い、反応生成物として、塩化物より蒸気圧が高いカルボニル化合物Ｆｅ（ＣＯ）ｘを作るエッチング技術が知られている。すなわち、使用するガスを変えることにより排気することができる。しかしながら、このようなガス系を用いても、ガスと被エッチング材の反応性は、塩素によるアルミニウムのエッチングのように高くはない。
【００１１】
本明細書においては、反応生成物の蒸気圧が、通常のＳｉあるいはＳｉＯ２をエッチングしたときの代表的な反応生成物であるＳｉＣｌ４に対して、３桁以上低い材料を不揮発性材料として定義することにする。
【００１２】
これら不揮発性材料をエッチングするためには、高バイアスでのイオンの入射と、反応生成物の昇華を促進するために被処理物を高温に保つことが有効であることが知られている。例えばＣｕ薄膜の場合、ＣＣｌ４及びＮ２の混合ガスを用い、３５０℃以上に加熱しつつエッチング可能なことが第３６回応用物理学関係連合講演会（１９８９年春期年会）講演予稿集ｐ５７０、講演番号１ｐ−Ｌ−１に報告されている。ここでは、高いエネルギのイオンでスパッタ的に被エッチング材料であるＣｕをエッチングすると共に、該被エッチング材料を高温に保つことにより、生成物であるＣｕの塩化物が再度被エッチング材料表面に戻って付着することを防ぎ、これによりＣｕのような不揮発性材料のエッチングを実現している。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、高温、高バイアスのプロセス条件を用いることによって、これら不揮発性材料のプラズマエッチングによるパターニングが実現されることが実験・試作レベルで確認され、これらの材料を用いた新ＬＳＩデバイスが試作されつつある。しかしながら、このような不揮発性材料のプラズマエッチングを量産レベルで実現することは容易ではない。すなわち、これらの不揮発性材料をプラズマエッチング処理する際に発生する反応生成物の蒸気圧は、前述のように極めて小さい。このため前記反応生成物は排気手段によって排気されることなく、大部分がチャンバ等の壁面に付着することになる。
【００１４】
前記反応生成物の付着は、実験・試作レベルにおいて問題がなくともＬＳＩの量産ラインにおいては問題となる。すなわち、これらの材料のエッチング処理を行う場合においては、ウエハを数枚ないし数十枚処理するのみでチャンバの壁面には反応生成物による堆積膜が厚く付着する。このような場合には、プラズマ状態が変化し、あるいはパーティクルが発生してエッチング処理を続けることは困難になる。したがって、量産ラインに適用可能な不揮発性材料のエッチング装置を実現するためには、この堆積膜をいかに処理するかが問題となる。
【００１５】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、不揮発性材料を安定してエッチング処理可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【００１７】
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイルを備えたプラズマ処理装置において、　前記処理チャンバは、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材を備えた。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を説明する図である。図において、処理チャンバ１は、例えば、表面をアルマイト処理したアルミニウム製あるいはステンレス製の真空容器であり、該容器は電気的に接地する。処理チャンバ１は、真空排気手段２、および被処理物である半導体ウエハ３を搬入出するための搬送システム４を備える。処理チャンバ１内には、半導体ウエハ３を載置するための載置電極５を設置する。搬送システム４は、ウエハを処理チャンバ内に搬入して載置電極５上に載置する。載置電極５は図示しない静電チャックによりウエハ５を静電吸着して保持する。
【００１９】
載置電極５には、整合器８を介して数百ＫＨｚから数十ＭＨｚの周波数の高周波電源９を接続する。この電源の出力を調整することにより、プラズマ処理中において半導体ウエハ３に入射するイオンのエネルギを制御することができる。また、載置電極５内には図示しない冷媒通路を備え、該通路に冷媒を流すことにより処理中にプラズマによって加熱されたウエハの温度を略一定に保つ。載置電極５のウエハ載置面以外の電極上部表面には、絶縁材製のサセプタ１０を設けて、プラズマや反応性ガスから載置電極を保護する。
【００２０】
処理チャンバ１のウエハ３と対向する位置には、プラズマ源を配置する。図ではプラズマ源として誘導結合プラズマ源を用いた例を示す。図に示すように、誘導コイル１２を、石英やアルミナセラミック等の絶縁材により形成されたドーム型の絶縁体製部材１７の大気側に、ウエハ３と対向するように配置する。
【００２１】
また、誘導コイル１２と絶縁体製部材１７の間には導電体部材１８を設置する。導電体部材１８は、後述するように放射状にスリットを設けた金属板からなり、ドーム型の絶縁体製部材１７をすっぽりと覆うようになっている。スリットはコイル１２の存在する位置に、かつ、コイルを横切るように形成する。これにより、誘導コイルに流れる電流による誘導電流がプラズマに流れるのを阻害しないようにしている。誘導コイル１２の中心からは電力供給ラインを引き出し、この電力供給ラインには、電力分岐回路１４及び整合回路１５を介して数百ＫＨｚから数十ＭＨｚの高周波電源１６を接続する。処理室上部のドーム型の絶縁体製部材１７の略中心には、処理ガスの吹き出し口２０を設ける。処理ガスは、導入配管２１及び吹き出し口２０を介してチャンバ内に導入される。また、処理チャンバ１全体は、図示しない温度調整機構により温度調節することが望ましい。
【００２２】
前述したように、高周波電源１６で発生した電力は、誘導コイル１２及び導電体１８に供給される。誘導コイル１２はプラズマと電磁結合して高密度の高周波誘導結合プラズマを生成する。また、導電体部材１８は、発生する高周波電界により、前記誘導コイル１２により生成したプラズマ中のイオンを処理室チャンバ１の表面に引き込む。したがって、導電体部材１８に供給する電力を制御して導電体部材１８に発生する高周波電圧を変えることにより、ドーム型の絶縁体製部材１７に入射するイオンのエネルギを制御することが可能である。
【００２３】
なお、図１に示す例では、ドーム型の絶縁体製部材１７を利用した。しかしながら、絶縁体製部材１７の形状は、図３に示すように平板型とすることができる。また、図４に示すように円筒型とすることができる。この場合は誘導コイル１２は円筒型の絶縁体製部材１７の側面に設置する。
【００２４】
次に、導電体部材１８の配置について説明する。図１に示す例では、導電体部材１８をドーム型の絶縁体製部材１７の大気側に設置した。しかしながら導電体部材１８は、図５に示すように絶縁体製部材１７の真空側に設置してもよい。しかし、この場合は、真空側（処理室内側）に配置した導電体部材を１８を腐食性ガス、あるいはプラズマから保護するために絶縁カバー４２を設けることが望ましい。
【００２５】
また、図５に示すように導電体部材１８を絶縁体製部材１７の真空側に設置する場合は、図６に示すように、誘導コイル１２を真空側、あるいは絶縁体製部材１７内に埋め込むように配置することができる。
【００２６】
また、図７に示すように、導電体部材１８の一部１８ａを絶縁体製部材１７の大気側に配置し、残部１８ｂを真空側に配置することができる。導電体部材１８に同じ電圧を印加しても、プラズマから離れた大気側に配置した導電体部材の一部１８ａによる電界の効果は、残部１８ｂのそれよりも小さいので、適切な値のコンデンサ４３を用いて導電体部材の一部１８ａと残部１８ｂを接続するなどして、前記導電カバーの残部１８ｂよりも一部１８ａ側でより高い電圧が出るような回路構成にするのが望ましい。
【００２７】
また、図８に示すように、誘導コイル１２を扁平な形状に構成し、この扁平な形状のコイルを絶縁体製部材１７に接近して配置する。これにより、扁平な形状の誘導コイル１２を、誘導コイル１２及び前記高周波電源１６で発生した電力が供給される導電体部材１８として利用することができる。従って、この場合は、図１に示す導電体部材及び電力分岐回路１４は不要となる。しかしながら、この場合、装置の構成は簡易になるけれども、プラズマの密度と入射するイオンを独立して制御することは不可能となる。
【００２８】
図９は、前述した導電体部材１８の詳細を説明する図である。図に示すように導電体部材１８は、放射状にスリット４１を設けた金属板からなり、ドーム型の絶縁体製部材１７を覆うようになっている。また、導電体部材１８の上面には誘導コイル１２が配置される。
【００２９】
次に、導電体部材１８を用いて絶縁体製部材１７の表面を清浄に保つ方法について説明する。
【００３０】
図１０は、所定条件で白金を塩素ガスのプラズマでエッチングした場合における絶縁体製部材１７のエッチング／堆積レートを、絶縁体製部材１７の温度をパラメータとして示す図である。図に示すように、絶縁体製部材１７の温度を１００℃とした場合において、導電体部材１８に印加する電圧が低いときは、白金のエッチングにより生成した反応生成物が絶縁体製部材１７の表面に付着するが、印加する電圧を上げていくと、５００Ｖｐｐ（高周波のピークからピークの電圧値）程度をスレショルドとして絶縁体製部材１７の表面はエッチングに転ずる。絶縁材の材質や厚さにも依存するが、前記所定条件では、５００Ｖｐｐ以上の電圧を導電体部材１８に供給しておくことにより、絶縁体製部材１７の表面を白金のエッチング時においても清浄に保つことができる。
【００３１】
また、絶縁体製部材１７の温度を３５０℃まで上げると、導電体部材１８に印加する電圧が低いときでも、反応生成物の堆積をほぼ防ぐことができる。しかし、絶縁体製部材１７と真空チャンバ１の間における真空シール部の信頼性などを考えると、高温化による堆積物の付着防止は限度がある。従って、本発明によるバイアス電圧を印加する方が量産ライン出の使用により適合する。
【００３２】
次に、サセプタ１０の表面を清浄に保つ方法について説明する。サセプタ１０は、ウエハのごく近傍に位置しており、サセプタ表面に厚い堆積膜が生じると、パーティクルを多量に発生することになる。
【００３３】
ウエハバイアスを利用して、サセプタ表面を清浄に保つ方法を、前記図１を用いて説明する。図１に示すように、ウエハバイアス用の高周波電源９の出力を整合器８及び電力分岐回路２６を介して電極側面部分に設置したサセプタ用バイアス印加部２７に印加する。このバイアス印加部２７に印加する電力を制御することにより、前記絶縁体製部材１７の場合と同様に、サセプタ１０の表面に入射するイオンを制御して反応生成物の堆積を防止することができる。なお、実際のウエハをエッチングするのに使用するバイアス電力条件の範囲内で、サセプタ表面にも電圧が生じるようにサセプタ１０の厚さを調節しておくことにより、分岐回路など特別なハードを用意しなくてもサセプタ１０への反応生成物の付着を防止することができる。
【００３４】
以上、絶縁体製部材１７及びサセプタ１０に入射するイオンのエネルギを制御することにより、これらの表面を清浄に保つ方法について説明した。しかしながら、反応生成物の前記絶縁体製部材１７及びサセプタ１０表面への付着を防いでも、不揮発性材料のエッチングプロセスにおける前記生成物の蒸気圧は低いため、排気ポンプによっても排気することはできない。結局、前記生成物は処理チャンバの他の個所に付着することになる。
【００３５】
したがって、本発明においては、処理チャンバの下流側にこれら生成物を付着させるための部材２２（トラップ部材）を設置している。
【００３６】
図１１は、トラップ部材の構成を説明する図である。トラップ部材２２は、処理チャンバ内壁を被覆する外筒２２ａ、載置電極外壁を被覆する内筒２２ｂ、及び処理チャンバ底部を被覆する底板２２ｃからなる。なお、前記外筒２２ａ及び底板２２ｃには、それぞれウエハを搬入出するための貫通孔２２１及び排気口２２２が設けられる。
【００３７】
トラップ部材は、図１１に示すように、簡易に着脱可能な構造となっており、メンテナンス時に例えば洗浄済みのトラップ部材と交換することにより、装置のダウンタイムを低減することができる。トラップ部材は、アルミ、ステンレスなどの金属材料、あるいは石英などの絶縁材料いずれでもよく、処理チャンバ内の主要な表面（絶縁体製部材１７及び載置電極電極上部（ウエハ載置部及びサセプタ１０）を除く）をほぼ覆う構造となっている。
【００３８】
トラップ部材の表面は、反応生成物の付着性をよくするために、凸凹をもっているのが望ましい。発明者らの実験によれば、トラップ部材の表面粗さ（Ｒａ）は、各種不揮発性薄膜のエッチング反応生成物に対して１０μｍ以上であることが望ましい。したがって、トラップ部材の表面にショットブラストなどの方法によって予め凹凸の設けておくことは有効である。また、トラップ部材の表面に保持できる堆積物の厚さは有限である（あまり厚くなると剥がれ落ちてしまう）。このためトラップ部材のマクロな意味での表面積は大きい方が有利であり、排気を妨げない範囲で表面積を増大させることはトラップ部材の寿命を延ばすのに有効である。
【００３９】
図１２は、トラップ部材の他の構成例を示す図である。図に示すように、外筒２２ａの内表面に複数のフィン２２３を取り付ける。
【００４０】
図１３は、トラップ部材の更に他の構成例を示す図である。図に示すように外筒２２ａの内表面に複数の凹凸２２４を設ける。複数の凹凸は、点状または線状に設けることができる。
【００４１】
図１４は、トラップ部材の更に他の構成例を示す図である。図に示すように、外筒２２ａの内側に、円筒状部品２２５を同心状に取り付ける。この構造は、メンテナンス時の扱い（特に、薬液による洗浄）が容易となる。
【００４２】
図１５は、トラップ部材の更に他の構成例を示す図である。図に示すように、外筒２２ａを下流側で拡管した漏斗状に形成し、更に外筒２２ａの内側に同心状に下流側で拡管した漏斗状部品２２６を取り付ける。漏斗状部品を取り付けることにより、トラップ部材より下流のチャンバが放電空間から望めなくなり、下流側での生成物の付着を防止することができる。
【００４３】
図１６は、処理チャンバ１内面のうち、導電体部材で被覆する面及びトラップ部材で被覆する面を説明する図である。
【００４４】
前述したように、導電体部材を介して高周波バイアスを絶縁体製部材１７に供給することにより、また、例えばサセプタ１０の厚さを最適化してサセプタに高周波バイアスを供給することにより、あるいはトラップ部材２２を取り付けることにより不揮発性材料のエッチング処理を量産レベルで実現することが可能となる。
【００４５】
ウエハの搬入出孔２２１、排気口２２２などの開口部等、トラップ部材あるいは導電体部材により保護し得ない部分は存在するが、それ以外の部分は導電体部材による高周波バイアス（壁バイアス）が供給される部分とトラップ部材で被覆された部分とすることが望ましい。
【００４６】
図１６に示すように、処理チャンバ１を、載置電極５の電極面から上側（絶縁体製部材１７側）のプラズマ生成空間として定義すると（図において、Φ５００×１５０ｍｍの空間）、チャンバ１、載置電極５などの該空間を構成する内壁面のうち、少なくとも９０％以上が、高周波バイアス電圧の印加によってイオンエネルギの制御が可能な部分、あるいは、着脱可能なトラップ部材であることが望ましい。
【００４７】
ところで、図１に示すプラズマ処理装置においては、処理チャンバ内の反応生成物の濃度は載置電極３の上部付近で最も高い。このためトラップ部材の外筒２２ａの上部先端付近により多くの反応生成物が付着し、この部分の堆積物によりトラップ部材の交換頻度が律速される。
【００４８】
図１７は、トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する方法を説明する図である。図に示すように、トラップ部材の外筒２２ａと処理チャンバ１の間に隙間を設け、外筒２２ａの上部を処理チャンバ１の壁から浮かせるようにして、外筒２２ａの上部と処理チャンバ１間を断熱する。外筒２２ａは処理チャンバ１内に発生したプラズマ４４により加熱される。このときプラズマの密度は上側が高いため、トラップ部材の外筒２２ａは上部が高い温度分布となり、前記図３において示したように、反応生成物の外筒２２ａ上部への堆積が抑制される。
【００４９】
図１８は、トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する他の方法を説明する図である。図に示すように、トラップ部材の外筒２２ａの上部をハロゲンランプ等の加熱手段２３によって加熱して、所定温度に保持する。これにより反応生成物の外筒２２ａ上部への堆積を抑制することができる。
【００５０】
図１９は、トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する更に他の方法を説明する図である。図において、トラップ部材の外筒２２ａ、内筒２２ｂ、及び底板２２ｃは、それぞれ図示しないシーズヒータのような熱源及び温度センサを内蔵する。２５は温度調節器であり、フィードスルー２４を介して前記トラップ部材の外筒２２ａ、内筒２２ｂ、及び底板２２ｃに電力を供給し、それぞれを所定の温度に加熱す。これにより反応生成物の堆積が特定部分に集中することを阻止し、この部分の堆積物によりトラップ部材の交換頻度が律速されることを防ぐことができる。
【００５１】
以上説明したように、本実施形態によれば、プロセスを一定に保つのに必要であり、かつ、パーティクルの発生などによってプロセス処理を阻害する要因となる処理チャンバの一部の内表面については反応生成物が堆積しないように保ち、一方で、プロセス処理に問題のない交換可能な部分に反応生成物を集中して堆積させるので、高いプロセス安定性と簡易なメンテナンスを実現することができる。
【００５２】
なお、本発明は半導体デバイスの製造の分野に限定されるものではなく、液晶ディスプレイの製造、各種材料の成膜、あるいは表面処理に適用が可能である。また、不揮発性材料のエッチング装置だけでなく、壁面に多量の堆積物が付着するプラズマＣＶＤ装置にも有効である。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、不揮発性材料を安定してエッチング処理可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を説明する図である。
【図２】ハロゲン化物の蒸気圧示す図である。
【図３】絶縁体製部材の形状を説明する図である。
【図４】絶縁体製部材の形状の他の例を説明する図である。
【図５】導電体部材の配置例を説明する図である。
【図６】絶縁体製部材及び誘導コイルの配置を説明する図である。
【図７】絶縁体製部材及び誘導コイルの配置の他の例を説明する図である。
【図８】誘導コイルの他の例を説明する図である。
【図９】導電体部材の詳細を説明する図である。
【図１０】絶縁体製部材のエッチング／堆積レートを説明する図である。
【図１１】トラップ部材の構成を説明する図である。
【図１２】トラップ部材の他の構成を説明する図である。
【図１３】トラップ部材のさらに他の構成を説明する図である。
【図１４】トラップ部材のさらに他の構成を説明する図である。
【図１５】トラップ部材のさらに他の構成を説明する図である。
【図１６】導電体部材で被覆する面及びトラップ部材で被覆する面を説明する図である。
【図１７】トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する方法を説明する図である。
【図１８】トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する他の方法を説明する図である。
【図１９】トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する更に他の方法を説明する図である。
【符号の説明】
１　処理チャンバ
２　真空排気手段
３　半導体ウエハ
４　搬送システム
５　載置電極
８，１５　整合器
９，１６　高周波電源
１０　サセプタ
１２　誘導コイル
１４，２６　電力分岐回路
１７　絶縁体製部材
１８　導電体部材
２０　処理ガスの吹き出し口
２１　ガス導入配管
２２　トラップ部材
２３　加熱手段
２４　フィードスルー
２５　温度調節器
２６　電力分岐回路
２７　サセプタ用バイアス印加部
４１　スリット
４３　コンデンサ
４４　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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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