(57)【要約】【課題】エッチングによる生成物を除去することのできるプラズマ処理及びプラズマ処理方法を提供することである。【解決手段】一実施形態にかかるプラズマ処理装置は、内部に処理対象物を収容する反応容器と、前記反応容器内の前記処理対象物にプラズマ処理を行うプラズマ処理部と、前記反応容器に着脱されるライナと、前記反応容器の外側に設けられ前記ライナを収容可能なライナ室と、を備えたことを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に処理対象物を収容する反応容器と、
前記反応容器内の前記処理対象物にプラズマ処理を行うプラズマ処理部と、
前記反応容器に着脱されるライナと、
前記反応容器の外側に設けられ前記ライナを収容可能なライナ室と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記反応容器及び前記ライナ室はそれぞれ減圧可能に構成され、
前記ライナ室と前記反応容器内との間を開閉する開閉ユニットと、
前記開閉ユニットが開いた状態で前記ライナを前記反応容器及び前記ライナ室間で移動させて前記着脱を行う移動ユニットと、を備えることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記反応容器内に、前記処理対象物を載置する載置台が設けられ、
前記ライナは、前記反応容器の内壁及び前記載置台の側部に着脱されることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
反応容器内の所定位置にライナを装着した状態で前記反応容器内に配された処理対象物にプラズマ処理を行い、
前記プラズマ処理の後、前記ライナを前記反応容器外に退避させる、
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】
反応容器内にライナを装着した状態で前記反応容器内に配された処理対象物に、第１の材料をエッチングする第１プラズマ処理を行い、
前記第１エッチング処理の後、前記ライナを前記反応容器外に退避させ、
前記ライナを退避させた状態で前記反応容器内に配置された前記処理対象物に、前記第１の材料とは異なる第２の材料をエッチングする第２プラズマ処理を行う、ことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態はプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の微細な回路の製造工程においてプラズマエッチング処理が多用されている。プラズマ処理を行うと、エッチング生成物が反応容器内壁に付着することがある。このような付着物は、一連のエッチング処理においてエッチングレートの変動を起こすことがある。そこで、エッチング後に同一容器内で付着物を除去するプラズマ処理を行い、容器をクリーニングしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−１０９９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、エッチングによる生成物を除去することのできるプラズマ処理及びプラズマ処理方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
一実施形態にかかるプラズマ処理装置は、内部に処理対象物を収容する反応容器と、前記反応容器内の前記処理対象物にプラズマ処理を行うプラズマ処理部と、前記反応容器に着脱されるライナと、前記反応容器の外側に設けられ前記ライナを収容可能なライナ室と、を備えたことを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】第１実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ退避状態を示す説明図。
【図２】同実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ装着状態を示す説明図。
【図３】同実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ着脱動作を示す説明図。
【図４】同実施形態に係るライナパーツの支持構造を示す説明図。
【図５】同実施形態に係るライナパーツの支持構造を示す説明図。
【図６】他の実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ退避状態を示す説明図。
【図７】同実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ装着状態を示す説明図。
【図８】同実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ着脱動作を示す説明図。
【図９】他の実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ着脱動作を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態かかるプラズマ処理装置１及びプラズマ処理方法について、図１乃至図５を参照して説明する。各図中矢印Ｘ，Ｙ，Ｚはそれぞれ互いに直交する三方向を示す。また、各図において説明のため、適宜構成を拡大、縮小または省略して示している。
【０００８】
図１は実施形態に係るプラズマ処理装置のライナ退避状態を示す説明図、図２はライナ装着状態を示す説明図、図３はライナ着脱動作を示す説明図である。
【０００９】
プラズマ処理装置１は、例えば半導体装置の微細な回路の製造工程においてウエハ等の基板（処理対象物）Ｗに、エッチング処理などの所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置である。ここでは、基板Ｗの表面に積層形成された金属膜と絶縁膜を順番にエッチング処理するプラズマ処理を例示する。
【００１０】
プラズマ処理装置１は、反応容器としての処理チャンバ１０と、処理チャンバ１０内に設けられ基板Ｗを支持する載置台２０と、処理チャンバ１０外に隣接して設けられた複数のライナ室３１，４１とを備えている。
【００１１】
処理チャンバ１０は例えば円形の上壁部１０ａ、底部１０ｂ及び側壁部１０ｃを有する円筒形状に構成され、内部に密閉可能な円柱状の内部空間１１を構成している。処理チャンバ１０の内壁は耐プラズマ性の絶縁膜でコーティングされている。側壁部１０ｃには電磁石１４が設けられている。
【００１２】
処理チャンバ１０の底部１０ｂには多数の排気孔１６ａが形成され、排気部としての排気管１６が設けられている。この排気管１６を介して減圧手段としての真空ポンプ１７が接続されている。この真空ポンプ１７によって内部空間１１が減圧可能に構成されている。内部空間１１の減圧状態を維持した状態で処理チャンバ１０の外側に隣接したロードロックチャンバから載置台２０に基板Ｗが導入可能になっている。
【００１３】
載置台２０は例えば円形のステージ面２０ａと側周面２０ｂ（側部）を有している。載置台２０は上面のステージ面２０ａに載置される基板Ｗを保持するように構成されている。
【００１４】
処理チャンバ１０内の上壁部には上部電極１２が設けられ、下方の載置台２０に下部電極１３が設けられ、これらの上下の電極１２，１３が対向配置されている。
【００１５】
上部電極１２及び下部電極１３にはコンデンサ１８を介して励起手段としての高周波電源１９が接続されている。上部電極１２と下部電極１３とに高周波電力を印加することで、電極１２，１３間の放電空間部１１ａに放電を発生させることができるようになっている。
【００１６】
上壁部１０ａにはガス供給管１５が設けられている。このガス供給管１５から、上下の電極間の放電空間部１１ａにエッチングガスが供給される。上部電極１２に形成されるとともにガス供給管１５に連通する流出部１５ａを通じてエッチングガスが放電空間部１１ａにほぼ均一に流出するようになっている。放電空間部１１ａに供給されたエッチングガスが電極１２，１３間に発生する放電によって励起されることにより、放電空間部１１ａにプラズマが発生する。これらの電極１２，１３、ガス供給管１５、コンデンサ１８、高周波電源１９等によって基板Ｗにプラズマ処理を行うプラズマ処理部が構成されている。
【００１７】
処理チャンバ１０の外部には、開閉ユニット３２，４２を介して、複数のライナ室３１，４１が隣接して設けられている。各ライナ室３１，４１はライナを構成する複数種類のライナパーツ３４，４４がそれぞれ収容可能に構成された内部空間を有している。
【００１８】
なお、本実施形態ではライナは載置台２０の側周面２０ｂに装着される第１ライナパーツ３４と、処理チャンバ１０の側壁内面に装着される第２ライナパーツ４４との組み合わせで構成される。
【００１９】
ライナパーツ３４は、円形を４分割とした円弧状の分割材であって、装着状態において載置台２０の側周面に沿ってＺ方向に延びる円弧状の立壁部３４ａと、載置台２０の周囲の底部１０ｂ上面に配される平面部３４ｂとを一体に有して構成されている。４つのライナパーツ３４が９０度間隔で配置されることによって、載置台２０の側周面の全周が囲まれるようになっている。ライナパーツ３４には、排気用の多数の孔が形成されている。
【００２０】
図４に示すように、ライナパーツ３４の平面部３４ｂの外縁部には、移動アーム３３が係合するアーム用係合部３４ｃが形成されている。ここでは移動アーム３３の先端部が挿入可能な凹部が形成されている。
【００２１】
各ライナパーツ３４はＳＵＳ等の金属製の板状部材であって、その表面が耐プラズマ性材料であるイットリアやアルマイトでコーティングされている。例えばここでは一例として各ライナパーツ３４は磁性材料を含んで構成され、磁石１４によって処理チャンバ１０の内面に吸着されるように構成されている。
【００２２】
ライナ室３１は、第１のライナパーツ３４の形状に沿って、例えば円弧状に構成されている。４つのライナパーツ３４にそれぞれ対応する４つのライナ室３１が、側壁部１０ｃの外周に９０度間隔で設けられている。各ライナ室３１には減圧手段としての真空ポンプが接続されている。この真空ポンプによって各ライナ室３１の内部空間の圧力が個別に調整可能に構成され、減圧可能になっている。ライナ室３１は外部空間との間で開閉可能に構成されている。これらの減圧機能及び開閉機能により、処理チャンバ１０でのプラズマ処理中に、処理チャンバ１０の圧力環境を維持した状態でライナパーツ３４の交換やメンテナンスが可能になっている。
【００２３】
開閉ユニット３２は、各ライナ室３１の内部空間と処理チャンバ１０の内部空間とを開閉可能に仕切る機能を有している。開閉ユニット３２を開状態とすると、ライナ室３１の内部空間と処理チャンバ１０の内部空間とが連通し、閉状態とするとライナ室３１の内部空間と処理チャンバ１０の内部空間との間が気密に閉塞されるようになっている。
【００２４】
各ライナ室３１にはそれぞれ移動アーム３３が設けられている。図１、図２、及び図４に示すように、移動アーム３３は、ライナパーツ３４に係合し、開閉ユニット３２を開けて係合状態で径方向に進退移動することにより、ライナパーツ３４を処理チャンバ１０及びライナ室３１間で移動させて着脱動作を行う。
【００２５】
ライナパーツ４４は、円形を４分割とした円弧状の分割材であって、装着状態において処理チャンバ１０の内壁側周面に沿ってＺ方向に延びる円弧状の周壁部４４ａと、下端部分において移動アーム４３が係合するアーム用係合部４４ｂとを一体に有して構成されている。９０度間隔で４つのライナパーツ４４が配置されることによって、内壁側周面の全周が覆われるようになっている。
【００２６】
ライナパーツ４４はＳＵＳ等の金属製の板状部材であって磁性材料を含んで構成されるとともに、その表面が耐プラズマ性材料であるイットリアやアルマイトでコーティングされている。
【００２７】
ライナ室４１は、ライナパーツ４４の形状に沿って例えば円（弧）状に構成され、チャンバ１０の下方に隣接して設けられる。４つのライナパーツ４４にそれぞれ対応する４つのライナ室４１が、側壁部１０ｃの下部に９０度間隔で設けられている。
【００２８】
各ライナ室４１には減圧手段としての真空ポンプが接続されている。この真空ポンプによって各ライナ室４１の内部空間の圧力が個別に調整可能に構成され、減圧可能になっている。ライナ室４１は外部空間との間で開閉可能に構成されている。これらの減圧機能及び開閉機能により、処理チャンバ１０でのプラズマ処理中に、処理チャンバ１０の圧力環境を維持した状態でライナパーツ４４の交換やメンテナンスが可能になっている。
【００２９】
開閉ユニット４２は、各ライナ室４１の内部空間と処理チャンバ１０の内部空間とを開閉可能に仕切る機能を有している。開閉ユニット４２を開状態とすると、ライナ室４１の内部空間と処理チャンバ１０の内部空間とが連通し、閉状態とするとライナ室４１の内部空間と処理チャンバ１０の内部空間との間が気密に閉塞されるようになっている。
【００３０】
各ライナ室４１にはそれぞれ移動アーム４３が設けられている。図１、図２、及び図４に示すように、移動アーム４３は、ライナパーツ４４に係合し、開閉ユニット４２が開いた状態で上下（Ｚ軸）方向に進退移動することにより、ライナパーツ４４を処理チャンバ１０及びライナ室４１間で移動させて着脱動作を行う。
【００３１】
以下に、本実施形態にかかるプラズマ処理方法について説明する。ここでは、一例として、生産効率を向上させて効率よく半導体装置を製造できるように、レジストマスクを介して金属膜のプラズマエッチング処理を行った処理チャンバ内で、引き続いて絶縁膜等のプラズマエッチングを行うプラズマ処理方法（半導体装置の製造方法）について説明する。すなわち、本実施形態では同一の基板Ｗに対して金属材料のエッチング加工と絶縁材料のエッチング加工を順に行う一連のプラズマ処理を行う。
【００３２】
ウェハ導入工程として、プラズマ反応容器内を減圧状態とし、処理対象物としての基板Ｗを減圧状態のロードロック処理チャンバから導入して載置台２０へセットする。
【００３３】
プラズマ処理装置１の処理チャンバ１０での処理中あるいは処理前の所定のタイミングで、ライナパーツ３４，４４をセットする。セット工程として、処理チャンバ１０とライナ室３１，４１との間を閉状態とした状態で、各ライナ室３１，４１にライナパーツ３４，４４をセットする。以上により図１に示す退避状態となる。ライナ室３１，４１にライナパーツ３４，４４をセットした後、ライナ室３１，４１内を処理チャンバ内と同じ減圧状態にする。
【００３４】
このとき、開閉ユニット３２、４２を閉状態とすることで、処理チャンバ１０内を減圧状態に維持したまま、ライナ室３１，４１を大気解放することができ、容易にライナパーツ設置、交換あるいはクリーニング等のメンテナンス作業を行うことができる。
【００３５】
金属膜のエッチング処理の前の所定のタイミングで、ライナ３４，４４を装着する装着工程を行う。装着工程としては、閉状態のライナ室３１，４１内を処理チャンバ内と同じ減圧状態としてから、開閉ユニット３２，４２を開状態とし、移動アーム３３，４３によりライナパーツ３４，４４を処理チャンバ１０内の所定位置に移動させる。
【００３６】
ここでは、側部のライナ室３１から第１ライナパーツ３４を内径方向に移動させることで、立壁部３４ａによって載置台２０の側周面２０ｂの全周を覆うとともに、平面部３４ｂで外周部分を囲むように配置する。
【００３７】
一方、下方のライナ室４１から第２ライナパーツ４４を上方に移動させて処理チャンバ１０の内壁を覆うように配置する。このとき、処理チャンバ１０の内壁に設けられた電磁石１４とライナパーツ４４の磁性材の作用によって、ライナパーツ４４が内壁に吸着固定されることで、ライナパーツ４４に発生した熱が内壁に拡散し，ライナパーツ４４の温度上昇を避けることができる。以上により図２に示す装着状態となる。
【００３８】
ライナパーツ３４，４４の装着後、各アーム３３，４３をライナ室３１，４１に退避させて開閉ユニット３２を閉じる。
【００３９】
この装着状態でプラズマ処理により金属膜をエッチングする第１プラズマ処理を行う。第１プラズマ処理として、処理チャンバ１０内を所定の圧力に減圧した状態で、一対の電極１２，１３間に高周波電力を印加するとともに、ガス供給管１５からエッチングガスを供給する。電極１２，１３間に発生する放電によってエッチングガスが励起され、放電空間部１１ａにプラズマが発生する。放電空間部１１ａで発生したプラズマは下部電極１３に向かって加速されるため、そのプラズマに含まれるイオン等によって金属膜がエッチング加工されることになる。
【００４０】
この第１プラズマ処理において発生する金属の反応生成物５０は、処理チャンバ１０の内壁や載置台２０の側周面２０ｂに装着されたライナパーツ３４，４４に付着する。すなわち、処理チャンバ１０の内壁や載置台２０の側周面２０ｂに直接エッチング生成物５０が付着しないように回避できる。
【００４１】
金属膜のエッチングが終了した後、絶縁膜のエッチングよりも前の所定のタイミングで、ライナパーツ３４，４４を退避させる退避工程を行う。退避工程において、まずライナ室３１，４１内を減圧状態としてから、開閉ユニット３２を開状態として、移動アーム３３，４３を進退移動させることにより、ライナパーツ３４，４４を処理チャンバ１０外に退避させ、ライナ室３１，４１に戻す。この工程によって、図１に示す退避状態となり、ライナパーツ３４、４４とともに、これらに付着した金属の反応生成物５０も処理チャンバ１０内から外部へ除去することができる。
【００４２】
ライナパーツ３４，４４を退避させた状態で、開閉ユニット３２を閉じ、上記のエッチング処理と同様の手順で絶縁膜をエッチングする第２プラズマ処理を行う。
【００４３】
実施形態にかかるプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、以下のような効果が得られる。すなわち、処理チャンバ１０に脱着可能なライナパーツ３４，４４を用いることで、金属などエッチングレートの低下原因となる物質をそのライナパーツ３４，４４に付着させ、後のエッチング工程ではそのライナパーツ３４，４４を取り外すことで、エッチングレートの低下を防ぐことができる。また、金属などプラズマ処理では除去できない材料を容易に除去することができるため、直接チャンバをクリーニングするものに比べて処理が容易であって、材料の制約も少ない。
【００４４】
処理チャンバ１０との間で密閉可能であるとともに減圧可能なライナ室３１，４１を用いたことにより、プラズマ処理中にもライナ室３１、４１を大気解放できるので、処理中にクリーニング等のメンテナンスが可能となる。このため、メンテナンスに伴う生産性の悪化も防止できる。したがって、処理チャンバを大気解放して研磨などのクリーニングを行う技術と比べて生産性が高く、処理効率が高い。
【００４５】
なお、上記実施形態においては、第１ライナパーツ３４と第２ライナパーツ４４の２種類のパーツを用いて側方及び下方からそれぞれ移動させる場合を例示したが、これに限られるものではなく、例えば図６乃至図８に示すプラズマ処理装置２のように、載置台２０の側周面を覆う立壁部１３４ａと処理チャンバ１０の内壁側周面を覆う周壁部１３４ｄとが一体に連続して設けられたライナパーツ１３４を用いてもよい。
【００４６】
ライナパーツ１３４は、例えば円形を４分割とした円弧状の分割材であって、装着状態において載置台２０の側周面に沿ってＺ方向に延びる円弧状の立壁部１３４ａと、載置台２０の周囲の底部１０ｂ上面に配される平面部１３４ｂと、処理チャンバ１０の内壁側周面に沿ってＺ方向に延びる円（弧）状の周壁部１３４ｄとを連続して一体に有して構成されている。４つのライナパーツ１３４が９０度間隔で配置されている。
【００４７】
本実施形態においてはライナパーツ１３４を径方向に移動させることで、着脱動作を行うことができる。すなわち、ライナ室１３１に退避した状態から、移動アーム１３３を用いてライナパーツ１３４を径方向に移動させることで、載置台２０の側周面の全周が囲まれるとともに、内壁側周面の全周が覆われるようになっている。
【００４８】
この実施形態においても上記第１実施形態にかかるプラズマ処理装置１と同様の効果を奏する。さらに、一種類のライナパーツ１３４を用いる構成としたことにより構造及び着脱動作が単純となる。
【００４９】
また、上記第１実施形態においては、第２ライナパーツ４４を上下に移動させることにより着脱する例を示したが、これに限られるものではない。例えば図９に示すプラズマ処理装置３のように、第２ライナパーツ４４も周方向外側から内方にスライド移動させることにより着脱する構成としてもよい。
【００５０】
また、上記各実施形態ではライナパーツ３４，４４、１３４やライナ室３１,４１，１３１を４つの円弧状に分割した分割構造を例示したが、これに限られるものではなく、処理チャンバ１０の構造や処理チャンバ１０周辺の構造に応じて適宜変更可能である。一例として、各ライナパーツ４４、１３４やライナ室４１，１３１を円形状に一体に構成して一体に昇降させる構成としてもよい。
【００５１】
上記第１実施形態ではライナパーツ３４の材料に磁性材を含み、処理チャンバ１０側に磁石１４を設けることによって密着させる構成としたがこれに限られるものではなく、他の方法で処理チャンバ１０に固定または密着させて支持するようにしてもよい。
【００５２】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５３】
Ｗ…基板、１，２…プラズマ処理装置、１０…処理チャンバ（反応容器）、１０ａ…上壁部、１０ｂ…底部、１０ｃ…側壁部、１１…内部空間、１１ａ…放電空間部、１２…上部電極、１３…下部電極、１４…電磁石、１５…ガス供給管、１５ａ…流出部、１６…排気管、１７…真空ポンプ、１８…コンデンサ、１９…高周波電源、２０…載置台、２０ａ…ステージ面、２０ｂ…側周面（側部）、３１，４１…ライナ室、３２，４２…開閉ユニット、３３，４３…移動アーム（移動ユニット）、３４，４４…ライナパーツ（ライナ）、３４ａ…立壁部、３４ｂ…平面部、３４ｃ…アーム用係合部、４４ａ…周壁部、４４ｂ…アーム用係合部、５０…反応生成物、１３１…ライナ室、１３３…移動アーム（移動ユニット）、１３４…ライナパーツ、１３４ａ…立壁部、１３４ｂ…平面部、１３４ｄ…周壁部。
【図１】
2013197534.tif 000003
【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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