JP2001230234A

JP2001230234A - プラズマ処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2001230234A
Application number: JP2000043576A
Authority: JP
Inventors: Nushito Takahashi; 主人高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-02-16
Filing date: 2000-02-16
Publication date: 2001-08-24

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマエッチングを繰り返すと、反応生成物
などがウエハ載置電極側面に付着し、デポ膜が厚く形成
されるという課題があった。【解決手段】デポ膜形成のための交換可能な部材をウエ
ハ載置電極外周部に設置し、ウエハ載置電極側面へのデ
ポ膜形成を抑制する。そのための部材の寸法は、ウエハ
外径より小さく、ウエハ裏面との隙間は０．３ｍｍ以下
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シリコン酸化膜な
どの絶縁膜を処理するプラズマ処理方法およびプラズマ
処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン酸化膜などの絶縁膜（以後、単
に酸化膜と称する）のエッチング装置やエッチング方法
に関する従来の技術は、特開昭５２―１１４４４４号公
報に記載のように、エッチングガスの主成分としてフレ
オンガスを用い、スパッタエッチングによるものを基本
としている。エッチングガスはアルゴンで希釈したフッ
素、炭素、水素、酸素などから構成されるガス種を使用
するのが一般的である。すなわち、これらのエッチング
ガス種を最適な組成とすることが優れたエッチング特性
を得る方法であり、その具体的な方法が種々提案されて
いる。

【０００３】酸化膜のエッチングは、シリコンがフッ素
と反応してフッ化シリコンが形成されて進行するが、酸
化膜の下地であるポリシリコンや窒化シリコンとの選択
エッチングを必要とするため、酸化膜ではエッチングが
進行するが下地材料ではエッチングを停止させなければ
ならない。そのため、ＣＦ系ラジカルとイオンでエッチ
ングする。これにより、酸化膜表面ではＣＦ系ラジカル
のフッ素Ｆはシリコンと反応して気化する。また、ＣＦ
系ラジカルの炭素Ｃは酸化膜中の酸素と反応して除去さ
れる。一方、ポリシリコンや窒化シリコンの膜中にはＣ
Ｆ系ラジカルの炭素Ｃと反応して気化する元素が含まれ
ないため、表面にデポ膜として残留する。このデポ膜に
より、エッチングが抑制され、酸化膜と下地材との選択
エッチングが可能となる。

【０００４】このようなエッチングメカニズムを利用し
ているため、上記酸化膜のエッチング法では、ウエハ表
面に限らずエッチング室内壁やウエハ電極表面にもＣＦ
系ガスのデポ膜が形成される。エッチング中はウエハが
電極載置面に固定されているので、電極載置面にデポ膜
が形成されることはないが、電極載置面の外周部にはデ
ポ膜が形成され、エッチングの繰り返しにより次第に厚
くなる。このデポ膜があまりに厚くなると、膜剥がれや
亀裂発生なども生じ、ウエハ載置面に付着してウエハ支
持が正常に実行されないなどの問題が生じる。

【０００５】そのため、従来の方法では、定期的に装置
を大気開放して清掃する際に、電極載置面外周部のデポ
膜を除去することが行われている。しかし、ウエハ支持
に静電吸着方式を採用した場合は、静電吸着膜が電極表
面に形成されていて、デポ膜を除去するに際し、静電吸
着膜を損傷しないように最新の注意を払う必要があるた
め、メンテナンス性が低下するといった課題があった。
また、デポ膜が強固に付着した場合は、電極を分解して
清掃しなければならないが、これには多くの時間を要
し、メンテナンス性を損なうという課題があった。

【０００６】従来、この種エッチング装置の電極の構造
としては、例えば、特開平１０−３０３２８８号公報記
載のものがある。この電極では、ウエハ外周部でウエハ
温度が変化するのを防止するため、ウエハ載置面の外周
部に設置する部材を静電吸着し吸着面にガスを導入して
前記部材の温度を制御している。しかし、付着物に対し
ては考慮されていない。

【０００７】また、米国特許５，８０５，４０８号記載
の電極には、ウエハ載置面の外周部にばね性のある部材
を設置し、ウエハ裏面に導入した伝熱ガスが外部に漏れ
るのを抑制し、裏面導入ガス（ヘリウムガス）がエッチ
ングガス中に混入するのを防止し、かつエッチングガス
が電極外周部に侵入するのを防止している。しかし、こ
の例は、ばね性部材がウエハ裏面と接触しており、エッ
チングガスや反応生成物がばね性部材のプラズマ側の面
に付着しデポ膜が形成された場合、ばね性部材表面のデ
ポ物がウエハ裏面に付着する可能性が生ずる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
プラズマエッチング装置では、ウエハ載置面の外周部に
付着するデポ物に対し、特に考慮していなかった。しか
し、酸化膜や低誘電率材料（Ｌｏｗ−ｋ）などの絶縁膜
エッチングでは、ＣＦ系ガスを用いたデポリッチなエッ
チングとなる。そのため、ウエハ載置電極面の外周部に
も多量のデポ膜が付着する。このデポ膜が多量に付着す
ると、ウエハ載置面にデポ膜が付着し、静電吸着電極の
場合は吸着不良を生じたりする。

【０００９】このように、従来の装置では、ウエハ載置
面外周部へのデポ膜形成について何らかの対策が必要と
なっている。

【００１０】本発明の目的は、ウエハ載置面外周部に付
着するデポ膜を抑制し、ウエハ載置面にデポ物が回り込
むことを防止することにある。

【００１１】本発明の他の目的は、プラズマ処理、特に
プラズマエッチング処理において、ウエハを支持する電
極への堆積物を抑制し、異物発生を防止して稼働率向上
を図ることにある。

【００１２】本発明の他の目的は、プラズマエッチング
装置の清掃時にウエハ載置電極の外周部に付着したデポ
膜を除去するなどの清掃作業を簡素化し、メンテナンス
性を向上することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、真空処
理室と、該真空処理室内で処理される試料を載置するた
めの試料台と、プラズマ生成手段と、プラズマ生成用の
ガス供給手段と、該プラズマを生成する手段とは独立に
該試料に高周波バイアスを印加するバイアス手段とを有
するプラズマ処理装置において、前記試料台は該試料を
支持する略平坦な試料支持面とその周囲に該試料支持面
より後退した凹設外周面を有し、該試料台の凹設外周面
上に前記試料支持面の外周に隣接して環状の堆積物抑制
部材を着脱自在に設置したことにある。

【００１４】他の特徴によれば、前記堆積物抑制部材と
ウエハ裏面間の隙間をウエハ載置面側にエッチングガス
や反応生成物が進入しにくいように０．５ｍｍ以下、好
ましくは０．３ｍｍ以下とする。ただし、本堆積物抑制
部材とウエハ裏面は接触しないものとする。また、本堆
積物抑制部材のウエハ裏面と対向する面の外径はウエハ
径を越えないものとする。さらに、本堆積物抑制部材の
外周部には電極をプラズマ損傷から防ぐためやエッチン
グ特性向上のための保護部材を設置する。

【００１５】このように構成した上でエッチングを繰り
返すと、堆積物抑制部材の側面にはデポ膜が形成され
る。しかし、ウエハ載置面外周部側面へのデポ膜形成は
抑制される。堆積物抑制部材は交換可能なので、エッチ
ング室を大気開放して清掃する際に、予め清掃しておい
た別の堆積物抑制部材と交換すれば、電極清掃時間が最
小まで短縮される。

【００１６】このように、本発明によれば、エッチング
室を大気開放して清掃するに際し、ウエハ載置電極を清
掃する労力が大幅に改善されるので、メンテナンス性の
向上と装置の稼働率が向上する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について詳
細に説明する。図１は、本発明を適用したプラズマエッ
チング装置の模式図であり、電子サイクロトロン共鳴を
応用したプラズマ処理装置である。真空容器であるエッ
チング室１の周囲に電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
用磁場を発生するためにコイル２が設置されている。エ
ッチング用ガスは、ガス供給管３を通して供給され、直
径が０．４ないし０．５ｍｍ程度の微細な穴が数１００
個程度設けられたシリコンあるいはガラス状炭素からな
るガス供給板４からエッチング室１に導入される。ガス
供給板４の上方にはＵＨＦ帯のマイクロ波を放射する円
盤状のアンテナ５が設けられ、アンテナ５へのマイクロ
波は電源６からマッチング回路７、導入軸８を通して給
電される。マイクロ波は、をンテナ５の周囲から放射さ
れるとともに、アンテナ５の上方の空間での共振電界が
誘電体９を通ってエッチング室内に導入される。マイク
ロ波の周波数は、プラズマの電子温度を０．２５ｅＶか
ら１ｅＶの低温度にできる帯域が選定されていて、３０
０ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲である。本実施例では４５
０ＭＨｚを使用した。また、誘電体９は石英としたガ、
石英の他にアルミナが使用できるし、ポリイミドなどの
耐熱性ポリマーで誘電損失が小さいものを使用できる。

【００１８】ガス供給板４の下方にはウエハ載置電極１
０が設けられ、ウエハ１１が静電吸着により支持（静電
吸着用電源は図示せず）されている。ウエハ１１にプラ
ズマ中のイオンを引き込むため、高周波電源１２からウ
エハ載置電極１０に高周波バイアスが印加される。

【００１９】なお、ウエハ載置電極１０はウエハ受け渡
しや電極間距離を設定するための上下機構を有している
が、図１では省略してある。また、ウエハ載置電極１０
に白抜きで示した矩形部分は温度調節のために冷媒を流
す流路であるが、それの温度調節器も省略した。

【００２０】また、エッチング室内壁１３は温度調節さ
れている。温度制御された冷媒を内壁１３に導入するこ
とで内壁１３は一定の温度に保持されている。本実施例
では３０℃に設定した。

【００２１】ウエハ載置電極１０のウエハ載置面外周部
には凹設部が形成され、この上に堆積物抑制部材として
のデポリング１４が設置されている。デポリング１４の
外周には保護部材としてのサセプタ１５が設置され、電
極１０をプラズマ損傷から防いでいる。ウエハ１１の裏
面には裏面ガス供給孔１６を通してヘリウムガスが供給
され、ガス伝熱によりウエハ温度を制御する。

【００２２】堆積物抑制部材としてのデポリング１４
は、石英、アルミナ、窒化アルミニウムが使用できる。
シリコンや窒化シリコンも使用可能であるが、プラズマ
中のラジカルでエッチングされる場合は寿命が短くなる
ため、好ましくない。また、ポリイミドなどの耐熱性高
分子材料も使用できる。さらには、アルミニウムでデポ
リング１４を製作し、その表面にポリイミドなどの耐熱
性高分子材料をコーティングしたり、シリコンや酸化シ
リコンなどの材料をコーティングするか、陽極酸化処理
により酸化アルミニウムを表面に形成してもよい。

【００２３】保護部材としてのサセプタ１５は、デポリ
ング１４と同じ材料でも良いし、プラズマ中のラジカル
との反応を考慮するのであれば、それに適した材料とす
れば良い。

【００２４】エッチング室１に直結接続された真空室に
は、排気速度が２０００から３０００Ｌ／ｓ程度のター
ボ分子ポンプが設置されている。また、図には示してい
ないが、ターボ分子ポンプの開口部には排気速度調整用
のコンダクタンスバルブが設置され、エッチングに適し
た流量と圧力を達成するために排気速度が調節される。
さらに、大気開放時などにターボ分子ポンプを隔離する
ためにストップバルブも設けられている。

【００２５】次に、プラズマエッチング装置のウエハ載
置電極部の詳細を図２に示す。なお、図４は比較のため
に示す従来のウエハ載置電極である。

【００２６】ウエハ載置電極１０のウエハ載置面１０ａ
の外周部側面に接して外周凹設部が形成され、この外周
凹設部の上に堆積物抑制部材としてのデポリング１４が
設置されている。デポリング１４とウエハ１１裏面の隙
間１１ａは０．３ｍｍ以下に設定されている。また、デ
ポリング１４のウエハ裏面との対向面外径は、ウエハ１
１の外径より小さく設定されている。ただし、ウエハ１
１が電極載置面１０ａよりはみ出している領域は２〜３
ｍｍ程度と狭いので、デポリング１４のウエハ裏面との
対向面も１〜２ｍｍと狭い。したがって、デポリング１
４の剛性を確保する上で、ウエハ対向面と反対の平面は
ウエハ１１の外径より大きくし、図２に示したようなL
字断面とする。このようにすることで、デポリング１４
の寸法精度、寸法安定性が確保される。

【００２７】デポリング１４の外側には、保護部材とし
てのサセプタ１５が設置される。サセプタ１５の内周部
は、ウエハ裏面より内側に入り込むようにする。

【００２８】図２に示した構成としたとき、デポリング
１４とウエハ裏面との隙間１１ａは０．３ｍｍ以下であ
り、サセプタ１５の内周部とウエハ裏面の隙間１５ａは
０．３ｍｍ程度に設定される。ただし、プラズマエッチ
ングを繰り返すにつれて、サセプタ１５の内周部が消耗
する。そのため、隙間１５ａは初期値が０．３ｍｍであ
っても次第に大きくなり、０．３ｍｍ以上となる。それ
とともに、プラズマから隙間１５ａを通過してデポリン
グ１４に入射する反応生成物などからなるデポ成分が多
くなり、デポリング１４の外周面にデポ膜が形成され
る。しかし、デポリング１４はプラズマ中のイオンに曝
されることが無いので、そのプラズマ消耗量は非常に小
さい。したがって、デポリング１４とウエハ裏面との隙
間１１ａは一定に維持される。隙間１１ａが狭い状態で
維持されると、その隙間１１ａを通過してウエハ載置面
１０ａの外周側面にデポ膜が形成される割合は、十分小
さいものとなる。

【００２９】これに対し、従来の実施例では、図４に示
したように、サセプタ１５がエッチングを繰り返すにつ
れて消耗してくると、隙間１５ａおよび１１ａが広が
り、プラズマからの反応生成物入射が増加する。その結
果、ウエハ載置面１０ａの外周部側面にデポ膜が形成さ
れる。

【００３０】なお、ウエハ載置面１０ａ及び外周凹設部
を含めてウエハ載置電極１０の表面には誘電体膜１０ｂ
が形成される。本実施例では静電吸着方式によりウエハ
１１をウエハ載置面１０ａに支持するため、誘電体膜１
０ｂはチタン酸化物を含有したアルミナ膜とした。

【００３１】以下、本発明を用いたプラズマエッチング
の処理プロセスの例を示す。高真空に排気された状態の
エッチング室１に、図には示していないが、搬送室から
搬送アームによってウエハが搬入され、ウエハ載置電極
１０の上に受け渡される。搬送アームが後退してエッチ
ング室１と搬送室間のバルブが閉じられた後、ウエハ載
置電極１０が上昇して、エッチングに適した位置で停止
する。本実施例の場合は、ウエハ１１とガス導入板４と
の距離（電極間距離）が５０ｍｍから１００ｍｍの間で
可変であるが、７０ｍｍとした。

【００３２】ウエハ表面にはシリコン酸化膜が形成され
ており、下地は窒化シリコンでマスクはフォトレジスト
である。エッチングガスとして、ＡｒとＣ_４Ｆ_８、Ｏ_２
の混合ガスを使用し、それぞれの流量５００、１０、５
ｓｃｃｍを導入した。圧力は２Ｐａである。ＵＨＦマイ
クロ波電源の出力を１ｋＷとし、ウエハへのバイアス電
源１２の出力を６００Ｗとした。コイル２に電流を印加
し、ＵＨＦマイクロ波４５０ＭＨｚの共鳴磁場０．０１
６Ｔをガス供給板４とウエハ載置電極１０（すなわちウ
エハ１１）の間に発生させた。次にマイクロ波電源６を
動作させた。電子サイクロトロン共鳴により、磁場強度
０．０１６ＴのＥＣＲ領域に強いプラズマが発生する。

【００３３】エッチング特性の均一化を図る上で、ウエ
ハ１１の表面における入射イオン密度を均一にする必要
があるが、ＥＣＲ位置を磁場コイル２で自由に調節する
ことができるため、最適なイオン密度分布が得られる。
本実施例では、ＥＣＲ領域の形状をウエハ１１側に凸の
状態にとし、ウエハ中心線上５０ｍｍの位置にＥＣＲ領
域を形成させた。

【００３４】プラズマが着火した後に、高周波電源１２
に並列に接続された静電吸着用直流電源１７から高電圧
がウエハ載置電極１０に印加され、ウエハ１１はウエハ
載置電極１０に静電吸着される。静電吸着されたウエハ
１１の裏面にヘリウムガスが導入され、冷媒により温度
調節されたウエハ載置電極１０のウエハ載置面１０ａと
ウエハ間でヘリウムガスを介してウエハの温度調節が行
われる。本実施例では、ウエハ載置電極１０の冷媒温度
は、５０℃に設定した。

【００３５】次に、高周波電源１２を動作させ、ウエハ
載置電極１０に高周波バイアスを印加する。これによ
り、ウエハ１１にプラズマ中からイオンが垂直に入射す
る。酸化膜エッチングでは高エネルギーイオン入射が不
可欠であり、本実施例でも高周波バイアス電圧Ｖｐｐ
（最大ピークと最小ピーク間の電圧）は１４００Ｖとし
た。

【００３６】バイアス電圧がウエハ１１に印加されると
同時に、エッチングが始まる。予め調べておいた所定の
エッチング時間でエッチングを終了する。あるいは、図
示していないが、反応生成物のプラズマ発光強度変化を
モニターし、エッチング終点を判定してエッチング終了
時間を求め、適切なオーバーエッチングを実施した後、
エッチングを終了する。エッチングの終了は、高周波バ
イアス電圧の印加を停止したときである。これと同時
に、エッチングガスの供給も停止する。

【００３７】次に、静電吸着したウエハ１１をウエハ載
置電極９から脱着する工程が必要であり、除電ガスとし
てアルゴンや実際にエッチングに使用するガス種などが
使用される。静電吸着電圧の供給を停止して給電ライン
をアースに接続した後、マイクロ波の放電を維持しなが
ら１０秒間程度の除電時間を設ける。これにより、ウエ
ハ１１上の電荷がプラズマを介してアースに除去され、
ウエハ１１が容易に脱着できるようになる。除電工程が
終了すると、除電ガスの供給停止とともにマイクロ波の
供給も停止される。さらには、コイル２への電流供給も
停止する。また、ウエハ載置電極１０の高さを、ウエハ
受け渡し位置まで下降させる。

【００３８】この後しばらくの間、エッチング室１を高
真空まで排気する。高真空排気が完了した時点で、搬送
室間のバルブを開け、搬送アームを挿入してウエハ１１
を受け取り、搬出する。次のエッチングがある場合は、
新しいウエハを搬入し、再び上述の手順に従ってエッチ
ングが実施される。

【００３９】以上で、エッチング工程の代表的な流れを
説明した。この処理が繰り返し実施される。ウエハ処理
枚数が増すにつれてデポ膜が形成される。

【００４０】本実施例の場合は、隙間１１ａを０．２ｍ
ｍとした結果、デポシールド１４の外周部側面で約１μ
ｍ／ｈであった。実際には、デポシールド１４の側面全
域にデポ膜が形成されるのではなく、ウエハ裏面側のコ
ーナー部に多く、下方はデポ膜も少ない。本実施例で
は、約１００時間の放電時間でエッチング室１を大気開
放して清掃したので、０．１ｍｍ程度のデポ膜が形成さ
れたことになる。この程度であれば、デポシールド１４
に付着したデポ膜がウエハ裏面に付着したり、ウエハ載
置面１０ａに飛散したりすることはなかった。しかし、
これ以上のデポ膜形成は、ウエハ１１を電極１０に静電
吸着する際の障害になる恐れがある。そのため、デポシ
ールド１４を清掃時に交換した。交換の作業時間はわず
かであり、メンテナンスも容易である。デポ膜の付着し
たデポシールド１４は、アルコールなどの有機溶剤で超
音波洗浄することで除去できる。交換部品を準備すれ
ば、エッチング室１を大気開放して清掃しているときと
は別に洗浄することができるので、効率的である。

【００４１】本発明の他の実施例を図３に示す。ウエハ
載置電極１０に載置されたウエハ１１の外周部でかつデ
ポシールド１４の外側に隙間を介して活性種消費部材１
５ｂを設けた場合である。図３の場合は、活性種消費部
材１５ｂの外周部にサセプタ１５ｃを設置してある。サ
セプタ１５ｃは石英やアルミナなどで製作される。活性
種消費部材１５ｂには、活性種がフッ素の場合はシリコ
ンやガラス状炭素、窒化シリコンなどが使用される。こ
の活性種消費部材１５ｂはウエハ載置電極１０と高周波
的に接続されており、ウエハ１１に印加される高周波バ
イアスが印加されるようになっている。活性種消費部材
１５ｂはエッチング中に活性種と反応するので消耗し、
それとともに隙間１５ａも広くなるが、隙間１１ａが狭
く維持されるので、ウエハ載置面１０ａの外周部側面へ
のデポ膜形成を抑制できる。

【００４２】なお、図３の場合で、活性種消費部材１５
ｂをプラズマ中の活性種消費のためではなく、単にサセ
プタ１５を分割した物としても使用可能である。すなわ
ち、ウエハ１１の外周部に入射するイオンで隙間１５ａ
付近の消耗が著しいが、この部分の消耗でサセプタ１５
を交換するのはコスト的に不利なので、消耗した部分の
みを交換するという方法も可能である。

【００４３】次に、本発明の他の実施例を示す。図２、
図３のいずれにおいても同様であるが、デポシールド１
４を静電吸着によりウエハ載置電極１０に固定するよう
にする。そのためには、両者の接触面を平坦にする。こ
のようにすると、デポシールド１４とウエハ載置電極１
０との熱抵抗が静電吸着されない場合に比較して向上す
る。そのため、デポシールド１４の温度上昇は抑制され
る。さらに、ウエハ裏面に導入されたヘリウムガスは、
ウエハ外周部から外部に流出するが、このヘリウムガス
が隙間１１ａを通過する。隙間１１ａを０．３ｍｍ以
下、好ましくは０．２ｍｍ以下とすると、デポシールド
１４とウエハ裏面間のガス伝熱特性が向上し、ウエハ裏
面の温度上昇によるウエハ温度分布劣化を抑制すること
ができる。

【００４４】次に、本発明の実施例として前述した酸化
膜および誘電体膜のエッチングには特に顕著な効果が得
られることを示す。酸化膜および誘電体膜のエッチング
では、フッ素を含むガス系を使用する。前述の実施例で
はＣ_４Ｆ_８を使用した。これらのガス系でシリコン窒化
膜と酸化膜の高選択エッチングを行うには、エッチング
活性種とデポ形成種の比率を最適化し、イオンを効率よ
く供給することが必要となる。エッチング活性種の中の
フッ素が過剰に存在すると、両者をエッチングするた
め、選択比が低下する。

【００４５】そこで、プラズマ中のフッ素を低減するた
めに、活性種消費部材１５ｂをシリコンあるいは炭素を
含む材料で形成し、ウエハ載置電極１０に設置してバイ
アス印加する。活性種消費部材１５ｂはフッ素と反応す
るので、プラズマ中のフッ素が減少する。これにより、
エッチング特性の向上が図れる。フッ素消費量はバイア
ス印加量でも調整できるし、活性種消費部材１５ｂの面
積を変えることでも調整できる。このような機能を活性
種消費部材１５ｂに付与させると、隙間１５ａの部分も
フッ素と反応して消費される。その結果、隙間１５ａは
広がる。隙間１５ａが広がると、もしもデポシールド１
４がなければ、ウエハ載置面１０ａの側面にデポ膜が形
成されることになる。本発明では、隙間１５ａが広がっ
てもデポシールド１４にデポ膜が付着するので、ウエハ
載置面１０ａの側面へのデポ膜形成が抑制される。

【００４６】なお、本実施例では、ＵＨＦ型ＥＣＲプラ
ズマエッチング装置を用いた場合を前提に説明したが、
他のプラズマ源でも何等問題はなく、ＵＨＦ型ＥＣＲプ
ラズマエッチング装置に限定されるものではない。した
がって、マイクロ波以外の誘導型プラズマ装置でも本発
明を適用することができる。

【００４７】

【発明の効果】本発明により、ウエハ載置面の外周部に
付着するデポ膜を、交換可能な別の部材すなわち堆積物
抑制部材上に形成させることで、抑制できるので、メン
テナンスが容易になるという効果がある。本発明は、デ
ポ膜が形成されやすい酸化膜や誘電体膜のエッチングに
効果的である。また、ウエハ載置面にデポ物が飛散して
ウエハの静電吸着不良が発生することも抑制できる。し
たがって、メンテナンス時間の短縮やウエハ固定の長期
安定性が図れるので、総合的な稼働率向が図れるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプラズマエッチング装置の縦
断面図。

【図２】本発明の実施例になるプラズマエッチング装置
のウエハ載置電極部の詳細を示す図。

【図３】本発明の他の実施例になるプラズマエッチング
装置のウエハ載置電極部の詳細を示す図。

【図４】従来のウエハ載置電極の構成例を示す図。

【符号の説明】

１…エッチング室、２…コイル、３…ガス供給管、４…
ガス供給板、５…アンテナ、６…電源、７…マッチング
ボックス、８…導入軸、９…誘電体、１０…ウエハ載置
電極、１１…ウエハ、１２…電源、１３…内壁、１４…
デポシールド、１５…サセプタ、１６…静電吸着電源

フロントページの続きＦターム(参考） 4G075 AA30 CA47 EB44 EC10 FB03 FB04 FB06 5F004 AA16 BA14 BA16 BB11 BB18 BB22 BB23 BB25 BB32 BC02 BC08 CA04 CB02 CB16 CB18 DA00 DA23 DA26 DB00 DB03 5F045 AA10 BB15 EM09

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空処理室と、該真空処理室内で処理され
る試料を載置するための試料台と、プラズマ生成手段
と、プラズマ生成用のガス供給手段と、該プラズマを生
成する手段とは独立に該試料に高周波バイアスを印加す
るバイアス手段とを有するプラズマ処理装置において、前記試料台は該試料を支持する略平坦な試料支持面とそ
の周囲に該試料支持面より後退した凹設外周面を有し、
該試料台の凹設外周面上に前記試料支持面の外周に隣接
して環状の堆積物抑制部材を着脱自在に設置したことを
特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】請求項１に記載のプラズマ処理装置におい
て、前記試料支持面の外周に設置した前記堆積物抑制部
材の上面と該試料裏面との間隔が、０．５ｍｍ以下、好
ましくは０．３ｍｍ以下であることを特徴とするプラズ
マ処理装置。
【請求項３】請求項１または２に記載のプラズマ処理装
置において、該堆積物抑制部材の該試料裏面との対向面
は該試料の外径よりも小さく、該堆積物抑制部材のさら
に外周の前記凹設外周面上には該試料台がプラズマに接
触しないように別の保護部材を設置したことを特徴とす
るプラズマ処理装置。
【請求項４】請求項１ないし３のいずれかに記載のプラ
ズマ処理装置において、該堆積物抑制部材の材料を、耐
熱性高分子材料、石英、シリコン、シリコン窒化物、ア
ルミニウム酸化物、アルミニウム窒化物、ガラス状カー
ボンのいずれか、あるいは前記材料を表面にコーティン
グしたアルミニウム合金などの複合材料としたことを特
徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置において、該試料台は温度調節され、該試料
裏面に伝熱用ガスを導入して該試料の温度調節する機能
を有しており、該試料裏面に導入された伝熱用ガスで該
試料外周部から外部に漏れたものは、該試料裏面と対向
面する該堆積物抑制部材との間隙を通過して該試料台か
らプラズマ処理装置内に放出されることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれかに記載のプラズ
マ処理装置において、該試料を該支持台に支持する静電
吸着手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項７】請求項６に記載のプラズマ処理装置におい
て、該堆積物抑制部材を該試料台に静電吸着手段により
保持したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】請求項７に記載のプラズマ処理装置におい
て、該試料裏面に導入した伝熱用ガスにより該試料の温
度制御を行うとともに、該試料裏面と該堆積物抑制部材
との間隙を０．３ｍｍ以下とし、該間隙に漏れ出てくる
伝熱用ガスによる伝熱効果により、該試料外周部の温度
制御性を向上したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】真空処理室と、該真空処理室内で処理され
る試料を載置するための試料台と、プラズマ生成手段
と、プラズマ生成用のガス供給手段とを有するプラズマ
処理装置を用いたプラズマ処理方法であって、該試料台
は該試料を支持する略平坦な面とその周囲に該試料支持
面より後退した凹設外周面を有するものにおいて、該試料台で該試料裏面と接触する試料支持面の外周に隣
接して円環状の堆積物抑制部材を該試料台外周面に配置
し、該プラズマを生成する工程と、該試料を試料台に支持する工程と、該プラズマを生成する手段とは独立に該試料に高周波バ
イアスを印加してプラズマ処理する工程と、プラズマ処理により生成される堆積物が該試料裏面と該
堆積物抑制部材間の隙間を通過して該試料支持面外周部
まで達して付着する現象を抑制する工程と、からなることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】請求項９に記載のプラズマ処理方法にお
いて、該試料台に該試料を支持する方法が静電吸着法式
であることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１１】請求項９または１０に記載のプラズマ処
理方法において、プラズマ処理室を大気開放して清掃す
るに際し、該堆積物抑制部材を同じ仕様の清浄な他の堆
積物抑制部材と交換する工程を設けたことを特徴とする
プラズマ処理方法。
【請求項１２】請求項９から１１のいずれかに記載のプ
ラズマ処理方法において、該試料支持面の凹設外周部でかつ該試料支持面の側壁と
の間に隙間を介してプラズマ処理の活性種を消費する活
性種消費部材を設置する工程と、該活性種消費部材と該試料支持面との間の前記隙間に該
試料径よりも小さい面を有する堆積物抑制部材を設置す
る工程と、から構成され、該試料裏面と該堆積物抑制部材との対向面間の隙間を
０．５ｍｍ以下、好ましくは０．３ｍｍ以下としたこと
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１３】請求項１２に記載のプラズマ処理方法に
おいて、該プラズマ処理方法は、シリコン酸化膜エッチ
ングもしくは誘電体膜エッチングであり、エッチングガ
スにフッ素を含有し、該活性種消費部材をシリコンある
いは炭素を構成元素とする材料から構成したことを特徴
とするプラズマ処理方法。