(57)【要約】【課題】プラズマ処理装置を小型化できると共に、半導体ウエハに対して行われる処理の精度や再現性の低下を抑制する。【解決手段】プラズマ処理装置１は、チャンバ２１と、測定装置１０と、制御装置５４と、遮蔽シート１２とを備える。チャンバ２１は、内部にプラズマを生成し、生成したプラズマにより半導体ウエハＷに所定の処理を施す。測定装置１０は、チャンバ２１内部の状態を測定する。制御装置５４は、測定装置１０によって測定されたチャンバ２１内部の状態に基づいて、チャンバ２１内部の状態が所定の状態となるように制御する。遮蔽シート１２は、チャンバ２１の筐体を構成する壁のうち、測定装置１０側の壁に設けられ、チャンバ２１から測定装置１０へ放射される電磁波を遮蔽する。【選択図】図１
2017091783.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部にプラズマを生成し、生成したプラズマにより被処理体に所定の処理を施すチャンバと、
前記チャンバ内部の状態を測定する測定装置と、
前記測定装置によって測定された前記チャンバ内部の状態に基づいて、前記チャンバ内部の状態が所定の状態となるように制御する制御装置と、
前記チャンバの筐体を構成する壁のうち、前記測定装置側の壁に設けられ、前記チャンバから前記測定装置へ放射される電磁波を遮蔽する遮蔽部材と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記筐体の上部の壁を所定温度に調整する温度調整装置を備え、
前記測定装置は、前記チャンバの上方に配置され、
前記遮蔽部材は、前記チャンバの筐体の上部の壁の内側に設けられることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記温度調整装置は、
前記チャンバの筐体の上部の壁の温度を８０度以下の温度に制御することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材は、０．２ｍｍ以上、かつ、０．６ｍｍ以下の範囲内の厚さであることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記遮蔽部材は、
炭素、酸素、アルミニウム、ケイ素、鉄、マグネシウム、およびカルシウムを含む材料により形成されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記遮蔽部材は、可撓性を有し、シート状に形成されることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記遮蔽部材は、少なくとも、１ＭＨｚ以上、かつ、１００ＭＨｚ以下の周波数範囲の電磁波を減衰させることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記遮蔽部材は、
１ＭＨｚ以上、かつ、１００ＭＨｚ以下の周波数範囲において、第１の周波数範囲の電磁波を減衰させる第１のシートと、少なくとも前記第１の周波数範囲に含まれていない周波数範囲を含む第２の周波数範囲の電磁波を減衰させる第２のシートとが積層されていることを特徴とする請求項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】
本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程では、チャンバ内に生成された処理ガスのプラズマにより、半導体ウエハに対してエッチング等の様々な処理が行なわれる。半導体ウエハに対して行われる処理の精度は、チャンバ内の圧力や温度等の条件に大きく依存する。そのため、半導体装置の製造工程では、チャンバ内の状態を測定装置により測定し、測定装置の測定結果に基づいて、チャンバ内の圧力や温度等が所定の状態となるように制御される。
【０００３】
また、電子機器から放射される電磁波を吸収する電波吸収体が知られている。このような電波吸収体を電子機器内に設けることにより、電子機器からの電磁波の放射量が低減される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−２１７５８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、半導体装置の製造工程では、スループットを向上させるために、複数のプラズマ処理装置を用いて、複数の半導体ウエハを並行して処理する場合がある。この場合、クリーンルーム等の施設内に複数のプラズマ処理装置が配置されるため、プラズマ処理装置の占有面積の大きさが問題となる。そのため、それぞれのプラズマ処理装置には、小型化が求められる。プラズマ処理装置を小型化する場合、チャンバ内の状態を測定する測定装置は、チャンバに近接して配置されることになる。
【０００６】
プラズマ処理装置では、チャンバ内のプラズマの生成に用いられる電磁波の一部がチャンバの外部に漏れる場合がある。プラズマ処理装置の小型化が進むと、チャンバと測定装置との距離が短くなり、測定装置の測定動作において、チャンバから外部に漏れた電磁波の影響が大きくなる。チャンバからの電磁波の影響が大きくなると、測定装置の測定結果が変動する場合がある。測定装置の測定結果が変動すると、変動した測定結果に基づいてチャンバ内の圧力や温度等が制御されるため、半導体ウエハに対して行われる処理の精度や再現性が低くなる場合がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一側面は、プラズマ処理装置であって、チャンバと、測定装置と、制御装置と、遮蔽部材とを備える。チャンバは、内部にプラズマを生成し、生成したプラズマにより被処理体に所定の処理を施す。測定装置は、チャンバ内部の状態を測定する。制御装置は、測定装置によって測定されたチャンバ内部の状態に基づいて、チャンバ内部の状態が所定の状態となるように制御する。遮蔽部材は、チャンバの筐体を構成する壁のうち、測定装置側の壁に設けられ、チャンバから測定装置へ放射される電磁波を遮蔽する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の種々の側面および実施形態によれば、プラズマ処理装置を小型化できると共に、被処理体に対して行われる処理の精度や再現性の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、プラズマ処理装置の一例を示す断面図である。
【図２】図２は、各サンプルにおける体積抵抗率の温度変化の一例を示す図である。
【図３】図３は、各サンプルにおける電磁波の吸収性能の一例を示す図である。
【図４】図４は、吸収性能の算出モデルの一例を示す図である。
【図５】図５は、各サンプルにおける電磁波の減衰量の周波数特性の一例を示す図である。
【図６】図６は、処理レシピを実行した場合の遮蔽シートの温度変化の一例を示す図である。
【図７】図７は、フォトレジストのエッチングを行った場合のエッチングレートの分布の一例を示す図である。
【図８】図８は、酸化膜のエッチングを行った場合のエッチングレートの分布の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、チャンバと、測定装置と、制御装置と、遮蔽部材とを備える。チャンバは、内部にプラズマを生成し、生成したプラズマにより被処理体に所定の処理を施す。測定装置は、チャンバ内部の状態を測定する。制御装置は、測定装置によって測定されたチャンバ内部の状態に基づいて、チャンバ内部の状態が所定の状態となるように制御する。遮蔽部材は、チャンバの筐体を構成する壁のうち、測定装置側の壁に設けられ、チャンバから測定装置へ放射される電磁波を遮蔽する。
【００１１】
また、開示するプラズマ処理装置は、１つの実施形態において、筐体の上部の壁を所定温度に調整する温度調整装置を備えてもよい。また、測定装置は、チャンバの上方に配置され、遮蔽部材は、チャンバの筐体の上部の壁の内側に設けられてもよい。
【００１２】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、温度調整装置は、チャンバの筐体の上部の壁の温度を８０度以下の温度に制御してもよい。
【００１３】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、遮蔽部材は、０．２ｍｍ以上、かつ、０．６ｍｍ以下の範囲内の厚さであってもよい。
【００１４】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、遮蔽部材は、炭素、酸素、アルミニウム、ケイ素、鉄、マグネシウム、およびカルシウムを含む材料により形成されてもよい。
【００１５】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、遮蔽部材は、可撓性を有し、シート状に形成されてもよい。
【００１６】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、遮蔽部材は、少なくとも、１ＭＨｚ以上、かつ、１００ＭＨｚ以下の周波数範囲の電磁波を減衰させてもよい。
【００１７】
また、開示するプラズマ処理装置の１つの実施形態において、遮蔽部材は、１ＭＨｚ以上、かつ、１００ＭＨｚ以下の周波数範囲において、第１の周波数範囲の電磁波を減衰させる第１のシートと、少なくとも第１の周波数範囲に含まれていない周波数範囲を含む第２の周波数範囲の電磁波を減衰させる第２のシートとが積層されていてもよい。
【００１８】
以下に、開示するプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示されるプラズマ処理装置が限定されるものではない。
【実施例】
【００１９】
［プラズマ処理装置１の構成］
図１は、プラズマ処理装置１の一例を示す断面図である。本実施例のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理を行うためのプラズマ処理空間を画成する処理容器であるチャンバ２１を有する。チャンバ２１は、円筒状に形成され、上下に、上部筐体２１ａと下部筐体２１ｂに分けられる。上部筐体２１ａおよび下部筐体２１ｂは接地されている。本実施例において、プラズマ処理装置１は、例えば容量結合型プラズマエッチング装置として構成されている。下部筐体２１ｂの底部には、セラミックス等で形成された絶縁板２２を介して支持台２３が配置される。支持台２３上には例えばアルミニウム等で形成され、下部電極として機能するサセプタ２４が設けられている。
【００２０】
サセプタ２４の略中央上部には、被処理体の一例である半導体ウエハＷを静電気力で吸着保持する静電チャック２５が設けられている。静電チャック２５は、導電膜等で形成された電極２６を一対の絶縁層で挟んだ構造を有する。電極２６には直流電源２７が電気的に接続されている。
【００２１】
サセプタ２４の上部には、静電チャック２５を囲むように、導電性のフォーカスリング２５ａが配置されている。フォーカスリング２５ａにより、エッチングの均一性が向上する。フォーカスリング２５ａは、例えばシリコン等により形成される。支持台２３およびサセプタ２４の周囲には、支持台２３およびサセプタ２４を囲むように、内壁部材２８が設けられている。内壁部材２８は、例えば石英等により円筒状に形成される。
【００２２】
支持台２３の内部には、例えば支持台２３の周方向に沿って冷媒室２９が形成されている。冷媒室２９には、外部に設けられた図示しないチラーユニットより配管３０ａおよび３０ｂを介して、所定温度の冷媒が循環供給される。冷媒は、例えば水である。冷媒室２９内を所定温度の冷媒が循環することにより、冷媒との熱交換によりサセプタ２４上の半導体ウエハＷを所定の温度に制御することができる。また、図示しないガス供給機構から供給された伝熱ガスが、配管３１を介して静電チャック２５の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給される。伝熱ガスは、例えばＨｅガスである。
【００２３】
下部電極として機能するサセプタ２４の上方には、チャンバ２１内のプラズマ処理空間を介してサセプタ２４と対向するように上部電極４が設けられている。上部電極４とサセプタ２４との間の空間であって、下部筐体２１ｂに囲まれた空間が、プラズマが生成されるプラズマ処理空間である。上部電極４は、電極本体部として機能する板状部材４１と、電極部４２とを有する。
【００２４】
板状部材４１は、絶縁性部材４５を介して、下部筐体２１ｂの上部に支持されている。板状部材４１は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウム等の、熱伝導性が比較的に高い導電性材料により円板状に形成されている。また、板状部材４１は、プラズマ処理空間で生成されたプラズマによって加熱された電極部４２を冷却する冷却板としても機能する。板状部材４１には、プラズマ処理用の処理ガスを導入するガス導入口４６と、ガス導入口４６から導入された処理ガスを拡散させる拡散室４３と、拡散室４３により拡散された処理ガスを通流させる流路である流通口４３ａとが形成されている。
【００２５】
電極部４２は、例えば石英等のシリコン含有物質により円板状に形成される。電極部４２には、電極部４２を厚さ方向に貫くガス導入口４２ａが形成されている。ガス導入口４２ａは、板状部材４１の流通口４３ａと連通するように配置されている。これにより、拡散室４３に供給された処理ガスは、流通口４３ａおよびガス導入口４２ａを介してチャンバ２１内にシャワー状に拡散されて供給される。
【００２６】
板状部材４１のガス導入口４６には、配管４７を介して処理ガス供給源４８が接続されている。配管４７には、処理ガス供給源４８からガス導入口４６に向かって順にマスフローコントローラ(ＭＦＣ)４９およびバルブＶ１が設けられている。処理ガス供給源４８から供給された処理ガスは、配管４７を介して拡散室４３に供給され、その後チャンバ２１内に供給される。バルブＶ１の開閉およびＭＦＣ４９の制御は、後述する制御装置５４によって行われる。
【００２７】
上部電極４には、ケーブル５１ａおよびローパスフィルタ(ＬＰＦ)５１を介して可変直流電源５２が電気的に接続されている。可変直流電源５２からＬＰＦ５１およびケーブル５１ａを介して上部電極４に供給される直流電圧は、スイッチ５３によりオンおよびオフが制御される。可変直流電源５２の電圧およびスイッチ５３のオン・オフ等の制御は、後述する制御装置５４によって行われる。
【００２８】
下部電極として機能するサセプタ２４には、整合器６１を介して第１の高周波電源６２が電気的に接続されている。また、サセプタ２４には、整合器６３を介して第２の高周波電源６４が接続されている。第１の高周波電源６２は、２７ＭＨｚ以上の第１の周波数、例えば４０ＭＨｚの高周波電力を出力してサセプタ２４に供給する。第２の高周波電源６４は、１３．５６ＭＨｚ以下の第２の周波数、例えば２ＭＨｚの高周波電力を出力してサセプタ２４に供給する。第１の周波数の高周波電力がサセプタ２４に供給されることにより、プラズマ処理空間内に処理ガスのプラズマが生成される。また、第２の周波数の高周波電力がサセプタ２４に供給されることにより、プラズマ中のイオン等の活性種が静電チャック２５上の半導体ウエハＷに引き込まれ、活性種によって半導体ウエハＷの表面に所定の処理が施される。第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４から出力される高周波電力の制御は、後述する制御装置５４によって行われる。
【００２９】
下部筐体２１ｂの底部には排気口７１が設けられ、排気口７１には排気管７２を介して排気装置７３が接続されている。排気装置７３は、例えば真空ポンプを有しており、チャンバ２１内を所望の真空度まで減圧することができる。排気装置７３の排気量等の制御は、後述する制御装置５４によって行われる。また、下部筐体２１ｂの側壁には半導体ウエハＷの搬入および搬出を行うための開口７４が設けられている。開口７４は、ゲートバルブ７５により開閉可能となっている。
【００３０】
下部筐体２１ｂの内壁には、壁面に沿ってデポシールド７６が着脱自在に設けられている。また、内壁部材２８の側壁には、内壁部材２８の外周面に沿って、デポシールド７７が着脱自在に設けられている。デポシールド７６およびデポシールド７７は、下部筐体２１ｂおよび内壁部材２８に反応副生物(デポ)が付着することを防止する。半導体ウエハＷと略同じ高さのデポシールド７６の位置には、グランドに接続された導電性部材(ＧＮＤブロック)７９が設けられている。ＧＮＤブロック７９により、チャンバ２１内の異常放電が防止される。
【００３１】
上部筐体２１ａの上方には、測定装置１０が配置されている。上部筐体２１ａを構成する壁のうち、測定装置１０側の壁（以下、上部筐体２１ａの天井部分と呼ぶ）には、チャンバ２１内に放射された電磁波を吸収する遮蔽シート１２が設けられている。本実施例において、遮蔽シート１２は、可撓性の材料によりシート状に形成され、屈曲自在な柔軟性を有する。また、本実施例の遮蔽シート１２は、上部筐体２１ａの天井部分の下面に貼り付けられている。また、本実施例の遮蔽シート１２は、電磁波を吸収する材料により形成されており、上部電極４の上方に漏れた電磁波を吸収する。これにより、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４からサセプタ２４に供給された高周波電力によって発生した電磁波の一部が、上部筐体２１ａの上方に漏洩する量を減少させることができる。
【００３２】
上部筐体２１ａの上面には、内部に冷媒室１４が形成された冷却部材１３が設けられる。冷却部材１３上には、測定装置１０が設けられる。冷媒室１４には、配管１５を介して温度調整装置１６が接続されている。温度調整装置１６は、所定の温度に制御された水等の冷媒を、配管１５を介して冷媒室１４に循環供給する。これにより、冷却部材１３を介して上部筐体２１ａおよび測定装置１０の温度上昇が抑制される。本実施例において、温度調整装置１６は、上部筐体２１ａの温度が８０度以下となるように、冷媒室１４内を循環する冷媒の温度を制御する。
【００３３】
絶縁性部材４５の下面には、プラズマ処理空間の状態を測定するセンサ１１が設けられている。測定装置１０は、ケーブル１１ａを介して、センサ１１に接続されている。測定装置１０は、センサ１１によって測定されたプラズマ処理空間の状態を示す信号をケーブル１１ａを介して取得し、取得した信号に基づいて、プラズマ処理空間の状態を測定する。そして、測定装置１０は、測定結果を示す情報を制御装置５４へ逐次出力する。センサ１１および測定装置１０は、例えばキャパシタンスマノメータである。
【００３４】
上記したプラズマ処理装置１は、制御装置５４によって、その動作が統括的に制御される。制御装置５４は、例えばＣＰＵ（Central  Processing  Unit）等により実現され、メモリ５５およびユーザインターフェイス５６が接続されている。ユーザインターフェイス５６は、例えば、工程管理者等のユーザがプラズマ処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置１の稼動状況を可視化して表示するディスプレイ等である。
【００３５】
メモリ５５には、プラズマ処理装置１において各種処理を実現するための処理条件データ等を含むレシピや、制御プログラム（ソフトウエア）が格納されている。そして、制御装置５４が、ユーザインターフェイス５６を介したユーザからの指示に応じて任意のレシピをメモリ５５から呼び出して実行することにより、プラズマ処理装置１によって所望の処理が行われる。例えば、制御装置５４は、測定装置１０を制御し、測定装置１０によって測定されたプラズマ処理空間の状態に基づいて、プラズマ処理空間が所定の状態になるように、プラズマ処理装置１の各部を制御する。なお、処理条件データ等を含むレシピや制御プログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体などに格納された状態のものを利用したり、あるいは、他の装置から、例えば通信回線を介して伝送されたものを利用したりすることも可能である。コンピュータで読み取り可能な記録媒体とは、例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等である。
【００３６】
ここで、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４からは、所定周波数の高周波電力がサセプタ２４に供給される。この高周波電力による電磁波の一部は、上部電極４の上方に漏れ出る場合がある。上部電極４の上方に漏れ出した電磁波は、接地された上部筐体２１ａにより遮蔽される。しかし、上部筐体２１ａの上面には、ケーブル１１ａ、配管４７、およびケーブル５１ａ等を通すための開口が形成されている。そのため、上部電極４の上方に漏れ出した電磁波の一部は、上部筐体２１ａの上面に形成された開口を介して上部筐体２１ａの上方に漏れ出す場合がある。
【００３７】
開口と、開口を通るケーブル等との間にステンレス等の導体スパイラルを挿入することにより、開口とケーブル等との間に形成された隙間を埋めることも考えられるが、隙間を完全に塞ぐことは難しい。そのため、上部筐体２１ａの上方に漏れ出す電磁波を抑制することは難しい。上部筐体２１ａの上方に漏れ出す電磁波の強度が大きいと、上部筐体２１ａの上方に設けられた測定装置１０の動作に影響を与える場合がある。例えば、測定装置１０の測定結果が変動すると、制御装置５４は、変動した測定結果に基づいてチャンバ２１内の圧力や温度等を制御する。そのため、半導体ウエハＷに対して行われる処理の精度や再現性が低くなる場合がある。
【００３８】
これに対し、本実施例のプラズマ処理装置１では、上部筐体２１ａの天井部分の下面に、電磁波を吸収する材料により形成された遮蔽シート１２が設けられる。これにより、上部電極４の上方に漏れ出した電磁波が遮蔽シート１２に吸収され、上部筐体２１ａの開口とケーブル等との間に形成された隙間から漏れ出す電磁波を小さくすることができる。これにより、上部筐体２１ａの開口とケーブル等との間に形成された隙間から漏れ出す電磁波による測定装置１０の誤動作を防止することができる。従って、本実施例のプラズマ処理装置１は、半導体ウエハＷに対して行われる処理の精度や再現性を向上させることができる。
【００３９】
［遮蔽シート１２の検討］
次に、遮蔽シート１２に用いられる材料や遮蔽シート１２の厚さ等について検討する。遮蔽シート１２として２種類のサンプルＡおよびサンプルＢを検討する。サンプルＡは、炭素、酸素、アルミニウム、シリコン、鉄、マグネシウム、およびカルシウムの元素を含むシート状の材料である。サンプルＢは、炭素、酸素、アルミニウム、シリコン、鉄、マグネシウム、マンガン、および亜鉛の元素を含むシート状の材料である。サンプルＡおよびサンプルＢのいずれも可撓性を有する。
【００４０】
［温度特性］
図２は、各サンプルにおける体積抵抗率の温度変化の一例を示す図である。サンプルＡの体積抵抗率は、例えば図２に示すように、室温（ＲＴ）および８０℃ではほとんど変化しないが、１５０℃では急激に低下する。図２からはわかりにくいが、サンプルＡの体積抵抗率は、１５０℃では２．４３×１０8［Ωｍ］であった。
【００４１】
一方、サンプルＢの体積抵抗率は、例えば図２に示すように、８０℃および１５０℃のいずれの温度においてもほとんど変化しなかった。なお、図２には示されていないが、室温におけるサンプルＢの体積抵抗率も、８０℃および１５０℃における体積抵抗率と同程度であった。
【００４２】
温度によって体積抵抗率が変化するということは、そのサンプルの特性に何らかの変化が生じていると考えられる。図２の実験結果を参照すると、室温から８０℃の温度範囲内での使用であれば、サンプルＡおよびサンプルＢのいずれも体積抵抗率がほとんど変化しない。そのため、室温から８０℃の温度範囲内での使用であれば、サンプルＡおよびサンプルＢのいずれも特性の変化は生じず、電磁波の吸収性能においても変化は少ないと考えられる。
【００４３】
［電磁波の吸収性能］
図３は、各サンプルにおける電磁波の吸収性能の一例を示す図である。図３の例では、厚さが０．１２ｍｍのサンプルＡと、厚さが０．９３ｍｍのサンプルＢを用いた。サンプルＡの複素比誘電率は、例えば図３に示すように、実部εr’が８．９、虚部εr”が０．０２９であった。また、サンプルＡの複素比透磁率は、例えば図３に示すように、実部μr’が３８．５、虚部μr”が２０．６であった。サンプルＢの複素比誘電率は、例えば図３に示すように、実部εr’が４５．２、虚部εr”が０．０２０であった。また、サンプルＢの複素比透磁率は、例えば図３に示すように、実部μr’が８．０、虚部μr”が０．７であった。なお、図３は、４０ＭＨｚ付近の周波数における測定結果を示している。
【００４４】
電磁波の吸収性能Ｓは、例えば図４に示すモデルが用いられ、例えば下記の（１）式および（２）式により算出される。
【数１】
2017091783.tif 000003
【数２】
2017091783.tif 000004
【００４５】
上記（１）式および（２）式により吸収性能Ｓを算出すると、例えば図３に示すように、サンプルＡが０．０６であり、サンプルＢが０．０２であった。吸収性能Ｓは値が大きいほど電磁波の吸収量が多いことを示す。吸収性能Ｓの計算結果から、サンプルＡは、サンプルＢよりも吸収性能Ｓが高く、多くの電磁波を吸収することが分かった。従って、電磁波の吸収性能に関しては、サンプルＢよりもサンプルＡの方が好ましい。
【００４６】
［周波数特性］
図５は、各サンプルにおける電磁波の減衰量の周波数特性の一例を示す図である。図５の実験結果を参照すると、１ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内では、サンプルＡは、サンプルＢよりも電磁波をより多く減衰させていることが分かる。本実施例のプラズマ処理装置１に用いられる高周波電力は、１ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内の周波数である。そのため、１ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内において、電磁波の減衰量が多いことが好ましい。１ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内では、サンプルＡは、サンプルＢよりも電磁波をより多く減衰させている。従って、１ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内での電磁波の減衰量に関しては、サンプルＢよりもサンプルＡの方が好ましい。
【００４７】
以上の実験結果より、温度特性については、常温から８０℃の温度範囲で使用される場合には、サンプルＡおよびサンプルＢのいずれも特性変化は少ない。しかし、電磁波の吸収性能については、サンプルＡの方が高い。また、周波数特性においても、１ＭＨｚから１００ＭＨｚの範囲内での電磁波の減衰量は、サンプルＢよりもサンプルＡの方が大きい。従って、遮蔽シート１２としては、サンプルＢよりもサンプルＡの方が好ましい。
【００４８】
なお、サンプルＢには、亜鉛の元素が含まれている。亜鉛の元素は、プラズマ処理装置１内のいずれの部品にも含まれていない元素である。そのため、チャンバ２１内の環境に与える影響が懸念される。一方、サンプルＡに含まれる元素は、プラズマ処理装置１内のいずれかの部品に含まれている元素である。そのため、チャンバ２１内の環境に与える影響は少ないと考えられる。その点からも、サンプルＢよりもサンプルＡの方が好ましいと考えられる。
【００４９】
［遮蔽シート１２の温度変化］
図６は、処理レシピを実行した場合の遮蔽シート１２の温度変化の一例を示す図である。図６の実験では、遮蔽シート１２として２種類の厚さのサンプルＡを用いた。また、図６の実験では、比較のため、上部筐体２１ａの天井部分の温度も測定した。また、図６の実験では、テスト用の処理レシピとして、３種類の処理レシピを実行した。３種類の処理レシピは、例えば以下の通りである。
＜処理レシピ１＞
ＨＦ：２ｋＷ、ＬＦ：２ｋＷ、ＣＷ
＜処理レシピ２＞
ＨＦ：０．５ｋＷ、ＬＦ：２ｋＷ、１０ｋ７０％
＜処理レシピ３＞
ＨＦ：１．７ｋＷ、ＬＦ：７ｋＷ、ＣＷ
【００５０】
上記各処理レシピにおいて、「ＨＦ」は、第１の高周波電源６２から出力される例えば４０ＭＨｚの高周波電力の電力値を示し、「ＬＦ」は、第２の高周波電源６４から出力される例えば２ＭＨｚの高周波電力の電力値を示す。また、上記処理レシピ１および３において、「ＣＷ」とは、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４から出力される高周波電力が無変調であることを示す。また、上記処理レシピ２において、「１０ｋ７０％」とは、第１の高周波電源６２および第２の高周波電源６４から出力される高周波電力が、周波数が１０ｋＨｚであり、デューティ比が７０％の矩形波で変調されていることを示す。また、図６に実験では、各処理レシピを、５枚分の半導体ウエハＷを処理する時間に相当する時間分実行した。また、図６の実験では、温度調整装置１６は、冷却部材１３の冷媒室１４内に循環させる冷媒の温度を３０℃に制御している。
【００５１】
まず、図６に示すように、時刻ｔ1において、チャンバ２１内の排気を開始し、処理ガスをチャンバ２１内に供給し、チャンバ２１内を所定の圧力に調整する。なお、時刻ｔ1において、チャンバ２１内の各部に設けられたヒータに電源が供給され、ヒータによりチャンバ２１内の各部が所定の温度に加熱される。
【００５２】
そして、時刻ｔ2から時刻ｔ3までの期間において、上記した処理レシピ１が実行される。その後、時刻ｔ3から時刻ｔ4までの期間において、上記した処理レシピ２が実行される。その後、時刻ｔ4から時刻ｔ5までの期間において、上記した処理レシピ３が実行される。その後、時刻ｔ5から時刻ｔ6までの期間において、チャンバ２１内から処理ガスが排気され、チャンバ２１内の圧力が大気圧に戻される。そして、時刻ｔ6において、チャンバ２１内の各部に設けられたヒータへの電源供給が停止され、チャンバ２１内の各部の温度が下がる。
【００５３】
図６の実験結果から明らかなように、各処理レシピが実行された時刻ｔ2から時刻ｔ5までの期間において、遮蔽シート１２の温度が上部筐体２１ａよりも高くなっている。これは、処理レシピの実行時にチャンバ２１内に供給された高周波電力により、上部電極４から漏れ出した電磁波を遮蔽シート１２が吸収したためと考えられる。また、処理レシピが実行されている間は、厚さが０．２ｍｍの遮蔽シート１２は、厚さが０．５ｍｍの遮蔽シート１２よりも温度が大きく上昇している。これは、厚さが０．２ｍｍの遮蔽シート１２の方が、厚さが０．５ｍｍの遮蔽シート１２よりも電磁波を多く吸収したためと考えられる。なお、遮蔽シート１２の厚さが０．２ｍｍ以上であれば、遮蔽シート１２の温度は８０℃を超えない。そのため、遮蔽シート１２の温度上昇による特性変化は生じない。
【００５４】
また、処理レシピが実行されている間は、厚さが０．５ｍｍの遮蔽シート１２であっても、上部筐体２１ａよりも温度が高くなっている。従って、厚さが０．５ｍｍの遮蔽シート１２であっても、電磁波の吸収効果はあると考えられる。なお、追加の実験では、厚さが０．６ｍｍの遮蔽シート１２であっても、処理レシピの実行時の温度は、上部筐体２１ａよりも高くなっていた。従って、遮蔽シート１２は、０．２ｍｍ以上、かつ、０．６ｍｍの範囲内の厚さであれば、電磁波の吸収効果が得られる。
【００５５】
［評価］
次に、遮蔽シート１２を設けた場合におけるプロセスへの影響について検討する。図７は、フォトレジストのエッチングを行った場合のエッチングレートの分布の一例を示す図である。図８は、酸化膜のエッチングを行った場合のエッチングレートの分布の一例を示す図である。図７および図８では、上部筐体２１ａに遮蔽シート１２を設けた場合におけるエッチングレートの分布と、上部筐体２１ａに遮蔽シート１２を設けない場合におけるエッチングレートの分布とを測定した。図７および図８に示した実験結果では、遮蔽シート１２として、厚さが０．２ｍｍのサンプルＡを用いた。
【００５６】
図７に示したフォトレジストのエッチングにおいて、遮蔽シート１２を設けた場合のエッチングレートの分布では、遮蔽シート１２を設けない場合のエッチングレートの分布と比較して、特に局所的な偏り等は見られない。また、上部筐体２１ａに遮蔽シート１２を設けない場合では、平均エッチングレートは４８．９ｎｍ／ｍｉｎであり、エッチングレートの面内均一性は±１９．２％であった。一方、上部筐体２１ａに遮蔽シート１２を設けた場合では、平均エッチングレートは５０．０ｎｍ／ｍｉｎであり、エッチングレートの面内均一性は±１９．０％であった。この結果より、フォトレジストのエッチングにおいて、遮蔽シート１２を設けた場合の平均エッチングレートおよび面内均一性は、遮蔽シート１２を設けない場合の平均エッチングレートおよび面内均一性よりも悪化することはなく、ほぼ同等であった。
【００５７】
また、図８に示した酸化膜のエッチングにおいても、遮蔽シート１２を設けた場合のエッチングレートの分布では、遮蔽シート１２を設けない場合のエッチングレートの分布と比較して、特に局所的な偏り等は見られない。また、上部筐体２１ａに遮蔽シート１２を設けない場合では、平均エッチングレートは４４８．３ｎｍ／ｍｉｎであり、エッチングレートの面内均一性は±３．７％であった。一方、上部筐体２１ａに遮蔽シート１２を設けた場合では、平均エッチングレートは４５１．４ｎｍ／ｍｉｎであり、エッチングレートの面内均一性は±３．４％であった。この結果より、酸化膜のエッチングにおいても、遮蔽シート１２を設けた場合の平均エッチングレートおよび面内均一性は、遮蔽シート１２を設けない場合の平均エッチングレートおよび面内均一性よりも悪化することはなく、ほぼ同等であった。
【００５８】
図７および図８の結果より、０．２ｍｍの厚さの遮蔽シート１２を上部筐体２１ａに設けた場合であっても、プロセスへの影響はほとんどないことが分かった。なお、先に示した図６の実験結果から、厚さが０．５ｍｍの遮蔽シート１２は、厚さが０．２ｍｍの遮蔽シート１２よりも電磁波の吸収量が少ない。そのため、厚さが０．２ｍｍの遮蔽シート１２において、プロセスへの影響がほとんどなければ、０．２ｍｍよりも厚い遮蔽シート１２においても、同様にプロセスへの影響はほとんどないと考えられる。
【００５９】
以上、プラズマ処理装置１の一実施例について説明した。本実施例のプラズマ処理装置１によれば、チャンバ２１から外部へ放射される電磁波の量を低減できる。これにより、チャンバ２１内の状態を測定する測定装置１０をチャンバ２１に近接して配置した場合であっても、チャンバ２１から放射される電磁波の影響により測定装置１０が誤動作することを防止することができる。これにより、プラズマ処理装置１を小型化できると共に、半導体ウエハＷに対して行われる処理の精度や再現性の低下を抑制することができる。
【００６０】
［その他］
なお、開示の技術は、上記した実施例に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で数々の変形が可能である。例えば、上記した実施例では、プラズマ処理装置１として、容量結合型プラズマエッチング装置を例に説明したが、開示の技術はこれに限られない。プラズマを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、ＩＣＰ（Inductively  Coupled  Plasma）等、他の方式を用いたエッチング装置においても開示の技術を適用することができる。また、プラズマを用いて半導体ウエハＷに対して所定の処理を行う装置であれば、エッチング装置の他、プラズマを用いて成膜や改質等の処理を行う装置においても、開示の技術を適用することができる。
【００６１】
また、上記実施例において、遮蔽シート１２は、上部筐体２１ａを構成する壁のうち、測定装置１０側の壁に設けられるが、開示の技術はこれに限られない。例えば、遮蔽シート１２は、チャンバ２１と測定装置１０との間であれば、上部筐体２１ａの外側や、測定装置１０の筐体の外側、測定装置１０の筐体の内側等に設けられてもよい。
【００６２】
また、上記実施例において、測定装置１０は、チャンバ２１の上方に設けられたが、測定装置１０は、チャンバ２１の側方に設けられてもよい。この場合、遮蔽シート１２は、下部筐体２１ｂの内側壁とデポシールド７６との間や、チャンバ２１の外側に設けられる。
【００６３】
また、上記した実施例において、遮蔽シート１２は１枚のシートであったが、開示の技術はこれに限られない。例えば、遮蔽シート１２は、１ＭＨｚ以上、かつ、１００ＭＨｚ以下の周波数範囲において、第１の周波数範囲の電磁波を減衰させる第１のシートと、少なくとも第１の周波数範囲に含まれていない周波数範囲を含む第２の周波数範囲の電磁波を減衰させる第２のシートとが積層されていてもよい。ただし、この場合であっても、複数のシートが積層された遮蔽シート１２の全体の厚さは、０．２ｍｍ以上、かつ、０．６ｍｍ以下の範囲内であることが好ましい。
【符号の説明】
【００６４】
Ｗ  半導体ウエハ
１  プラズマ処理装置
１０  測定装置
１１  センサ
１１ａ  ケーブル
１２  遮蔽シート
１３  冷却部材
１４  冷媒室
１６  温度調整装置
２１  チャンバ
２１ａ  上部筐体
２１ｂ  下部筐体
２３  支持台
２４  サセプタ
２５  静電チャック
２５ａ  フォーカスリング
４  上部電極
４５  絶縁性部材
４８  処理ガス供給源
４９  ＭＦＣ
５１  ＬＰＦ
５１ａ  ケーブル
５２  可変直流電源
５３  スイッチ
５４  制御装置
５５  メモリ
５６  ユーザインターフェイス
６２  第１の高周波電源
６４  第２の高周波電源
【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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