プラズマ処理装置
【課題】ガス管路１１８からウエハ端部に至るガス流路に活性化したクリーニングガスを供給して、ガス噴出部、ウエハのエッジ部分等に堆積する堆積物を除去する。
【解決手段】真空排気装置が接続可能で内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備えたプラズマ処理装置において、前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部１１３、ガス充填部に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部１１５と、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓１１１を備えた。
【解決手段】真空排気装置が接続可能で内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備えたプラズマ処理装置において、前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部１１３、ガス充填部に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部１１５と、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓１１１を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング技術に係り、特に半導体基板等の被処理材を長期間に渡って安定に加工するに好適なプラズマエッチング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、一般にプラズマを用いたドライエッチングが行われている。ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置は様々な方式が使用されている。
【０００３】
一般に、プラズマ処理装置は、真空処理室、これに接続されたガス供給装置、真空処理室内の圧力を所望の値に維持する真空排気系、被処理材であるウエハを載置する電極、真空処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段などから構成されている。プラズマ発生手段により、シャワープレート等から真空処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とすることで、ウエハ載置用電極に保持されたウエハのエッチング処理が行われる。
【０００４】
近年、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、微細加工、すなわち加工精度の向上が要求されるとともに、エッチングレートの面内均一性あるいはエッチング形状におけるＣＤ値（Critical Dimension）のウエハ面内均一性の向上が要求されている。
【０００５】
しかしながら、ウエハ外周部周辺においては、電磁気学的、熱力学的あるいは流体力学的な要因によりエッチング処理が不均一となり、ウエハ面内におけるエッチング均一性の確保が難しい場合がある。
【０００６】
プラズマ処理装置におけるウエハ外周部等においてのエッチング処理の不均一性改善については、種々の検討がなされており、例えば、ウエハ外周にガスを独立して供給する構造を配置することにより、ウエハ面内で均一なエッチング結果が得られる構造としている。
【０００７】
また、特許文献１には、下部電極上に載置したウエハの外周に臨む下部電極上にフォーカスリングを設け、このフォーカスリングに、ガス通路と、このガス通路に連通され、フォーカスリングの中心方向に向け開口された複数のガス噴出孔を形成し、このガス噴出孔からウエハの周辺領域に対してエッチングガスを噴出する。この噴出するガスの流量および組成を変えることにより、ウエハ周辺領域で過剰となるエッチャントの比率を下げ、かつウエハ周辺領域で不足するバイプロダクトの影響を補正するためのデポ性のガスを増やすことができ、これにより、均一なエッチングを可能としている。
【０００８】
また、特許文献２には、側壁部と天井部を含むチャンバ筐体と、ワークピース支持体と、前記ワークピース支持体を取り囲み、上面とベース部を有し、前記ベース部から前記上面へと延びる複数の内部ガス流チャネルを有しているカソードライナと、前記内部ガス流チャネルのそれぞれに連結された、前記ベース部のガス供給プレナムと、前記カソードライナの前記上面の上に横たわり、前記ウエハ支持面の外縁部に隣接した内側縁端部を有する処理リングと、前記内側縁端部を通り、かつ前記ワークピース支持面に面したガス注入路を備え、さらに前記複数の内部ガス流チャネルに連結された、前記処理リング内のガス注入部と、前記ガス供給プレナムに連結されたガス供給システムとを有することで、プラズマリアクタチャンバ内でウエハ全体に亘ってのエッチング速度を均一な分布とすることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２１７１７１号公報
【特許文献２】特開２００９−６５１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のプラズマエッチング装置は、長期間に渡ってエッチング性能を均一に保持する点に関しては十分に配慮されていない。すなわち、ウエハ外周にガスを供給するシステムにおいては、エッチング中に、エッチング生成物、異物、あるいは処理ガスに含まれる有機物等が前記ガスの供給路に付着し、ガスの流路断面積が徐々に変化する。このため、ガスの供給圧力、ガスの流速が、徐々に変化することになる。
【００１１】
このため、エッチングガス濃度等の面内分布が、初期には均一な分布であっても、前記ガスの供給圧力、流速が変化することにより、外周付近の分布が崩れ、エッチングガス濃度等の面内分布は徐々に悪化して、エッチングの均一性が悪化し、ひいては半導体装置の歩留まりが低下する。この傾向は基板が大口径化するほど顕著になる。
【００１２】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、被処理面内におけるエッチングの均一性を長期間に渡って均一に維持することのできるプラズマエッチング技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１４】
真空排気装置が接続可能で内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備えたプラズマ処理装置において、
前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部、ガス充填部に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部と、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上の構成を備えるため、被処理面内におけるエッチングの均一性を長期間に渡って均一に維持できるプラズマエッチング技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】マイクロ波ＥＣＲエッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図２】載置用電極周辺に配置するサセプタの構造を説明する図である。
【図３】サセプタを構成する紫外線透過窓の他の例を説明する図である。
【図４】サセプタの他の例を説明する図である。
【図５】サセプタの構造を説明する図である。
【図６】ガスフィルタの構造の例を説明する図である。
【図７】マイクロ波ＥＣＲエッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図８】ガス充填部にガスを供給するガス供給部の処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施形態１］
以下、本発明の第１の実施形態を図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図１はマイクロ波ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)エッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【００１８】
上部が開放された真空容器１０１の上部に、真空容器１０１内にマイクロ波を導入するための誘電体窓１０３（例えば石英製）を設置して処理室１０４を形成する。また、真空容器１０１の下部の真空排気口１１０には真空排気装置（図示省略）を接続する。前記真空容器１０１の上部に配置した誘電体窓１０３の下面側には、エッチングガスを供給するための石英シャワープレート１０２を設ける。
【００１９】
誘電体窓１０３の上方には、電磁波を伝送するための導波管１０５（またはアンテナ）が設けられ、プラズマを生成するための電力を処理室１０４に伝送する。導波管１０５を介して伝送される電磁波は電磁波発生装置１０６で発振される。
【００２０】
電磁波の周波数は特に限定されないが、本実施形態では２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用する。処理室１０４の外周部には、磁場を形成する磁場発生コイル１０７が設けてあり、電磁波発生装置１０６より発振された電磁波は、形成された磁場との相互作用により、処理室１０４内に高密度プラズマを生成する。
【００２１】
誘電体窓１０３に対向して真空容器１０１の下方には試料であるウエハ１０９を載置する試料台としてのウエハ載置用電極１０８を設ける。ウエハ載置用電極１０８には、マッチング回路１２０を介して高周波電源１２１が接続される。
【００２２】
ウエハ載置用電極１０８は、電極表面が溶射膜（図示省略）で被覆されており、電極表面に設けた静電吸着膜には高周波阻止フィルタ１２２を介して直流電源１２３が接続される。
【００２３】
処理室１０４内に搬送されたウエハ１０９は、直流電源１２３から印加される直流電圧による静電気力でウエハ載置用電極１０８上に吸着される。エッチングガスは、マスフローコントロ−ラ（図示省略）を介して、誘電体窓１０３と石英シャワープレート１０２の間を通過して、石英シャワープレート１０２のガス孔より処理室１０４に導入される。
【００２４】
処理に際しては、真空容器１０１内を所定の圧力に調整し、処理室１０４内にプラズマ１１６を発生させる。ウエハ載置用電極１０８に高周波電源１２１から高周波電力（ＲＦバイアス）を印加することにより、プラズマ１１６内のイオンをウエハ１０９に引き込み、ウエハ１０９をエッチング処理する。エッチングガスやエッチングにより発生した反応生成物は真空容器１０１の下部１１０から排気される。
【００２５】
図２は、載置用電極１０８周辺に配置するサセプタ１００の構造を説明する図である。前述のように、載置用電極１０８は、静電吸着によりウエハ１０９を吸着する機構が内蔵されており、また、ウエハバイアス用高周波電力を供給する給電電極を内蔵している（図示省略）。載置用電極１０８には、中心付近と外周付近にそれぞれ流路が円周方向に設けられており、これらの流路には、温度調整された冷媒が所望の流量で循環し、熱交換を行なっている。
【００２６】
試料載置用電極１０８のウエハと接触する側の面にはウエハ径よりも小径の位置に段差が設けられており、ウエハ１０９はオーバーハングしている。前記段差にはまりこむ形で円筒状のサセプタ１００が設置されている。サセプタ１００は、ガスを導入して蓄積するガス充填部１１３、ガス充填部１１３に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部１１５、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓１１１を備える。光透過窓１１１にはウエハ１０９の高さより高い位置まで、テーパー状のガイド壁部が設けられている。
【００２７】
ガス充填部１１３の下部には、ガス供給孔１１４を備え、該供給孔を介してプロセスガスあるいはクリーニングガスをガス充填部に供給し、充填されたガスは、円筒状のサセプタの内側に形成した前記ガス噴出部を介して試料載置面縁付近に向けて噴出する。
【００２８】
なお、紫外線透過窓１１１は、例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア製等の絶縁体製であり、プラズマから載置用電極１０８を保護するために、載置用電極１０８の外周を取り囲むように設置されている
また、サセプタ部材１１２（内周側部材１１２ａ、外周側部材１１２ｂ）は、例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア等の絶縁体製である。
【００２９】
サセプタ部材１１２の内周側部材１１２ａはその上面がウエハ１０９の下面に対し平行かあるいはウエハ下面が僅かに高い位置に設置されている。エッチング処理時にはウエハ１０９が載置用電極１０８に微小な隙間を持った状態で、ウエハ１０９の端が紫外線透過サセプタ１１２ａ上に数ミリメートルオーバーハングした状態になっている。
【００３０】
図３は、サセプタを構成する紫外線透過窓の他の例を説明する図である。図２の例では、紫外線透過窓１１１のガス充填部側の面を平坦面としたが、図３に示すように、掘り込んだ凹形状の溝でも良い。このような形状にすることにより、紫外線透過窓１１１を薄く形成することが可能となる。
【００３１】
すなわち、紫外光が通過する距離が少なくなるため、プラズマからの紫外光の強度が高く保たれた状態でガス充填部１１３内に到達し、サセプタ内で活性化されるガスの量が多くなる。また、ガス充填部１１３の体積が増加し、サセプタ内で活性化するガスの量が多くなる。
【００３２】
また、図３のように掘り込むことで、以下に説明する他の効果も生じる。すなわち、ガス充填部１１３の円周方向のコンダクタンスがガス噴出部１１５の半径方向のコンダクタンスよりも大きくなり、ガス充填部１１３でのガスの流れの主流は溝に沿った円周方向となる。そのため活性化されたガスが円周方向で均等になり、効率の良いオゾン噴出しが可能となる。上記の効果は、ガス噴出部１１５とガス充填部１１３の間にガスの流れを円周方向に誘導するような突起を設けても達成することができる。
【００３３】
図４は、サセプタの他の例を説明する図である。図２の例では、サセプタを、紫外線透過窓１１１と中空円筒状のサセプタ部材１１２とを溶接等により一体形成し、更に、ガス供給孔１１４およびガス噴出孔１１５を設けた構造としたが、二つ以上の部材をＯリング等を介して締結することにより構成することができる。
【００３４】
図４に示すように、サセプタ部材１１２を内周側部材１１２ａおよび外周側部材１１２ｂに分割して形成し、その後、シール性を保つため、これらをＯリング１１４ａを介してボルト１１４で結合してサセプタ本体を形成する。図２に示すように溶接構造であれば、紫外線透過窓１１１、外周側部材１１２ｂ、内周側部材１１２ａは一体となるため、これらは消耗部品として交換時期には一体で交換する必要がある。しかし、図４に示すように組み立て構造とすれば、紫外線透過窓付きの外周側部材１１２ｂのみが消耗品扱いとなるため、交換時の費用を低減することが可能となる。なお、前記一体形成に際しては、溶接、圧着、接着構造を採用することができる。
【００３５】
ガス噴出部１１５は、紫外線透過窓１１１と内周側部材１１２ａとの間に形成したスリットにより構成することができる。ガス噴出部をスリット状に形成するすることにより、噴出量のばらつきを抑制することができ、円周方向にばらつきの少ないエッチング処理を施すことができる。なお、前記スリットはその開口を全周にに設ける必要はなく、複数の孔であって良い。
【００３６】
ガス噴出部１１５の高さ（スリットの幅）は０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。これは、ガス充填部１１３での流量平滑能力を損なわないように設定されたものである。流量平滑能力が不足する場合は、ガス噴出部１１５からの噴出し量にばらつきが生じ、結果として、試料面内の処理の均一性が悪化する。
【００３７】
図１において、エッチング処理を行う際には、ガス充填部１１３にプロセスガスを導入する。クリーニング処理を行う際にはクリーニングガスを導入する。これらのガスはマスフローコントローラあるいは圧力制御バルブ（図示省略）で制御された後に、プロセスガス流路１１９を介してガス充填部に供給される。ガス流路１１９にガスを供給するか否かに切換はメインガス切替バルブ１２６で行う。
【００３８】
例えば、クリーニング処理を行う場合、ガス充填部１１３内にクリーニングガス（例えば酸素ガス）を導入し、ガス充填部１１３を酸素ガスで充満させる。ここでプラズマ１１６で発生した紫外光を紫外線透過窓１１１を通して、ガス充填部１１３内に取り込むことで、充満した酸素ガスを活性化（オゾン化）することができる。この活性化したクリーニングガスにより、ガス充填部１１３、ガス噴出し部１１５、載置用電極１０８の側壁部、およびウエハ１０９の側壁部、裏面部、エッジ周辺に堆積した堆積物（有機物）を除去することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、サセプタ内のガス充填部を含むガス流路に堆積する堆積物を活性化したクリーニングガスにより抑制することができる。また、エッチング中に主に堆積するウエハ周りの堆積物（有機物）の除去が可能となるため、エッチング毎の処理装置の状態を長期間に渡って安定に維持でき、エッチング均一性を長期間維持することが可能となる。
【００４０】
なお、ガス充填部から出たガスをプラズマ化してガス噴出し部１１５、載置用電極１０８の側壁部、ウエハ１０９の側壁部、裏面部、エッジ周辺の堆積物（有機物）を除去することも考えられるが、ガスの流れの高圧側、つまりガス充填部内の堆積物（有機物）を除去することは不可能であるため、除去範囲が狭くなる。また、プラズマ化するためには、ガスの圧力を低下させることが必要である。このため、ガス流量を制限しなければならず、堆積物を排除する効果が薄れる。
【００４１】
［実施形態２］
図５、６は、第２の実施形態について説明する図であり、図５はサセプタ１００の構造を説明する図、図６はガスフィルタの構造の例を説明する図である。なお、図６において、図６（ａ）は、ガス噴出部１１５の断面を表す図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面を表している。
【００４２】
図５，６に示すように本実施形態のプラズマ処理装置では、ガス噴出部１１５にガスフィルタ１２７を設けている。ガスフィルタ１２７としては、多孔質の絶縁体（例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア製の絶縁体）、凹凸状の絶縁体（例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア製の絶縁体）、あるいは板状の絶縁体（例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア製の絶縁体）を前記ガス噴出部１１５に間隔を空けて（スリットを設けて）複数枚配置することにより形成することができる。
【００４３】
また、フィルタ材料としては前記絶縁体の外に、導電性の材料（例えばアルミ、ステンレス、チタン、銅、タングステン等の金属）を絶縁性の材料で被覆して形成した複合材でも良い。
【００４４】
このようにして形成したガスフィルタ１２７配置する場合には、ガス噴出部の開口の高さを１ｍｍ以上に設定しても、ガスの流れに対するフィルタの抵抗が大きいため、ガス充填部１１３の充満効果（平滑効果）を保つことができる。
【００４５】
また、フィルタ材料として、導電性の材料を絶縁性の材料で被覆して形成した複合材を用いる場合は、例えば、複合材を並べて配置し、それぞれに異なる電位を印加することにより、サセプタ内部（ガス充填部）で放電を生じさせて積極的に紫外線、ラジカルを発生させることができる。
【００４６】
本実施形態によれば、サセプタ内のガス充填部より下流に位置するガス流路の流路閉塞を抑制することができる。このように、エッチング中に発生し堆積するウエハ周りの堆積物（有機物）を除去することができるため、エッチングの均一性を長期間にわたって維持することができる。
【００４７】
［実施形態３］
図７，８は、第３の実施形態について説明する図であり、図７はマイクロ波ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)エッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図、図８は、ガス充填部にガスを供給するガス供給部の処理を説明する図である。
【００４８】
本実施形態においては、サセプタ内のガス充填部より高圧側のガス流路が、エッチングによる堆積物により流路が閉塞化されることを抑制することができる。また、エッチング中にウエハの周りに堆積する堆積物（有機物）を除去することができる。
【００４９】
図７において、１１７はクリーニングガス（例えば酸素ガス）を活性化（オゾン化、イオン化、あるいはラジカル化）する活性化装置であり、ここではオゾン発生器を用いる。生成されたオゾンは、クリーニングガス配管１１８、切り替えバルブ１２４を介してガス充填部１１３に供給する。オゾン発生器で発生したガスのガス充填部への供給および遮断は制御器１２８により前記切り替えバルブ１２４を開閉することにより行う。
【００５０】
１２９は堆積物モニタであり、ガス流路１１９に流れるガスの流量あるいはガス圧をもとにガス配管１１９からウエハ端部に至る流路における堆積物の有無をモニタする。
【００５１】
ガス充填部１１３に供給されたガス（オゾン）はガス充填部１１３を充満してガス充填部１１３をクリーニングする。その後、ガス噴出し部１１５、載置用電極１０８の側壁部、ウエハ１０９の側壁部、裏面部、エッジ周辺を通るとともに、これらの部分に堆積した堆積物（有機物）除去して、ガス流路の流路閉塞化を抑制する。
【００５２】
本実施形態によれば、ガス管路１１８からウエハ端部に至るガス流路をクリーニングすることができる。しかし、下流に行くにしたがって、クリーニングガスの活性度が低下する。そのため、第１の実施形態と組み合わせて使用するのが効果的である。
【００５３】
なお、ガス流路１１８は、通常のステンレス配管等で形成することができるが、石英製配管、ライニング（テフロン（商品名）または石英等を内面に貼り付けて形成）配管、高耐食性鋼配管、純アルミ製配管あるいはアルミ合金製配管等の活性化されたオゾンをできるだけウエハ近傍に至るまで保持することのできる配管が好ましい。
図８は、ガス充填部にプロセスガスあるいはクリーニングガスを供給するガス供給部の処理を説明する図である。
【００５４】
まず、真空容器１０１内を所定の圧力に調整し、処理室１０４内にプラズマ１１６を発生させる。ウエハ載置用電極１０８に高周波電源１２１から高周波電力（ＲＦバイアス）を印加することにより、プラズマ１１６内のイオンをウエハ１０９に引き込み、ウエハ１０９をエッチング処理する（ステップＳ４０１）。ウエハの処理が終了すると、チャンバ内の状態維持のため、クリーニング（ウエハ毎）を施す。このとき、プラズマから発生する紫外線により、充填部１１３内にオゾンが発生する（ステップＳ４０２）。
【００５５】
堆積物モニにより前記通路に堆積した堆積物の量をモニタする。前記モニタは。例えば、ガス流路内の圧力あるいはガス流量をもとに堆積物の有無を判断する。クリーニングガスの流量一定制御の場合に、堆積物が付着すれば、配管の圧力損失が大きくなるため、流入側の圧力計の値が大きくなる。また、また、クリーニングガスの圧力一定制御の場合に、堆積物が付着すれば、配管の圧力損失が大きくなるため、流入側の流量計の値が小さくなる。なお、圧力計や流量計は堆積物の有無の判断の一例であり、堆積物の有無を判断できるモニタであれば良い。堆積物がなければ、エッチング（ステップＳ４０１）が可能と判断し、次のウエハ処理に移行する。堆積物があれば、オゾン発生器で発生させたオゾンをクリーニングガス配管１１８に供給してクリーニングを行う（ステップＳ４０４）。
【００５６】
本実施形態によれば、ガス充填部より下流側のガス流路の流路閉塞化を抑制することができ、エッチング中に堆積するウエハ周りの堆積物（有機物）の除去が可能となるため、ウエハ毎のエッチング処理の状態を均一に維持でき、エッチングの均一性を長期間にわたって維持することができる。また、エッチング中、あるいはそれ以外に期間においても、ガス供給路に堆積する堆積物による流路の閉塞化を抑制することができるため、システム全体としての状態を長期間、安定に維持することができ、エッチング均一性の長期間の維持が可能となる。
【００５７】
以上の実施形態ではマイクロ波ＥＣＲ放電を利用したエッチング装置を例に説明したが、他の放電（有磁場ＵＨＦ放電、容量結合型放電、誘導結合型放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、トランスファー・カップルド放電）を利用したドライエッチング装置においても同様の作用効果がある。また上記各実施形態では、エッチング装置について述べたが、プラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装置、例えばプラズマＣＶＤ装置、アッシング装置、表面改質装置等についても同様の作用効果がある。
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ガス管路１１８からウエハ端部に至るガス流路に活性化したクリーニングガスを供給して、ガス噴出部、ウエハのエッジ部分等に堆積する堆積物を除去する。このため、エッチング均一性を長期間維持することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０１ 真空容器
１０２ シャワープレート
１０３ 誘電体窓
１０４ 処理室
１０５ 導波管
１０６ 電磁波発生装置
１０７ 磁場発生コイル
１０８ ウエハ載置用電極
１０９ ウエハ
１１０ 真空排気口
１１１ 紫外線透過可能サセプタ
１１２ サセプタ
１１３ ガス充填部
１１４ ガス導入口
１１５ ガス噴出部
１１６ プラズマ
１１７ オゾン発生器
１１８ クリーニングガス流路
１１９ プロセスガス／クリーニングガス流路
１２０ マッチング回路
１２１ 高周波電源
１２２ 高周波フィルタ
１２３ 直流電源
１２４ クリーニングガス切替バルブ
１２５ 処理室排気経路
１２６ メインガス切替バルブ
１２７ ガスフィルタ
１２８ 制御器
１２９ 堆積物モニタ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマエッチング技術に係り、特に半導体基板等の被処理材を長期間に渡って安定に加工するに好適なプラズマエッチング技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程では、一般にプラズマを用いたドライエッチングが行われている。ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置は様々な方式が使用されている。
【０００３】
一般に、プラズマ処理装置は、真空処理室、これに接続されたガス供給装置、真空処理室内の圧力を所望の値に維持する真空排気系、被処理材であるウエハを載置する電極、真空処理室内にプラズマを発生させるためのプラズマ発生手段などから構成されている。プラズマ発生手段により、シャワープレート等から真空処理室内に供給された処理ガスをプラズマ状態とすることで、ウエハ載置用電極に保持されたウエハのエッチング処理が行われる。
【０００４】
近年、半導体デバイスの集積度の向上に伴い、微細加工、すなわち加工精度の向上が要求されるとともに、エッチングレートの面内均一性あるいはエッチング形状におけるＣＤ値（Critical Dimension）のウエハ面内均一性の向上が要求されている。
【０００５】
しかしながら、ウエハ外周部周辺においては、電磁気学的、熱力学的あるいは流体力学的な要因によりエッチング処理が不均一となり、ウエハ面内におけるエッチング均一性の確保が難しい場合がある。
【０００６】
プラズマ処理装置におけるウエハ外周部等においてのエッチング処理の不均一性改善については、種々の検討がなされており、例えば、ウエハ外周にガスを独立して供給する構造を配置することにより、ウエハ面内で均一なエッチング結果が得られる構造としている。
【０００７】
また、特許文献１には、下部電極上に載置したウエハの外周に臨む下部電極上にフォーカスリングを設け、このフォーカスリングに、ガス通路と、このガス通路に連通され、フォーカスリングの中心方向に向け開口された複数のガス噴出孔を形成し、このガス噴出孔からウエハの周辺領域に対してエッチングガスを噴出する。この噴出するガスの流量および組成を変えることにより、ウエハ周辺領域で過剰となるエッチャントの比率を下げ、かつウエハ周辺領域で不足するバイプロダクトの影響を補正するためのデポ性のガスを増やすことができ、これにより、均一なエッチングを可能としている。
【０００８】
また、特許文献２には、側壁部と天井部を含むチャンバ筐体と、ワークピース支持体と、前記ワークピース支持体を取り囲み、上面とベース部を有し、前記ベース部から前記上面へと延びる複数の内部ガス流チャネルを有しているカソードライナと、前記内部ガス流チャネルのそれぞれに連結された、前記ベース部のガス供給プレナムと、前記カソードライナの前記上面の上に横たわり、前記ウエハ支持面の外縁部に隣接した内側縁端部を有する処理リングと、前記内側縁端部を通り、かつ前記ワークピース支持面に面したガス注入路を備え、さらに前記複数の内部ガス流チャネルに連結された、前記処理リング内のガス注入部と、前記ガス供給プレナムに連結されたガス供給システムとを有することで、プラズマリアクタチャンバ内でウエハ全体に亘ってのエッチング速度を均一な分布とすることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２００２−２１７１７１号公報
【特許文献２】特開２００９−６５１５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、従来のプラズマエッチング装置は、長期間に渡ってエッチング性能を均一に保持する点に関しては十分に配慮されていない。すなわち、ウエハ外周にガスを供給するシステムにおいては、エッチング中に、エッチング生成物、異物、あるいは処理ガスに含まれる有機物等が前記ガスの供給路に付着し、ガスの流路断面積が徐々に変化する。このため、ガスの供給圧力、ガスの流速が、徐々に変化することになる。
【００１１】
このため、エッチングガス濃度等の面内分布が、初期には均一な分布であっても、前記ガスの供給圧力、流速が変化することにより、外周付近の分布が崩れ、エッチングガス濃度等の面内分布は徐々に悪化して、エッチングの均一性が悪化し、ひいては半導体装置の歩留まりが低下する。この傾向は基板が大口径化するほど顕著になる。
【００１２】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、被処理面内におけるエッチングの均一性を長期間に渡って均一に維持することのできるプラズマエッチング技術を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１４】
真空排気装置が接続可能で内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備えたプラズマ処理装置において、
前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部、ガス充填部に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部と、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓を備えた。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、以上の構成を備えるため、被処理面内におけるエッチングの均一性を長期間に渡って均一に維持できるプラズマエッチング技術を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】マイクロ波ＥＣＲエッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図２】載置用電極周辺に配置するサセプタの構造を説明する図である。
【図３】サセプタを構成する紫外線透過窓の他の例を説明する図である。
【図４】サセプタの他の例を説明する図である。
【図５】サセプタの構造を説明する図である。
【図６】ガスフィルタの構造の例を説明する図である。
【図７】マイクロ波ＥＣＲエッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【図８】ガス充填部にガスを供給するガス供給部の処理を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
［実施形態１］
以下、本発明の第１の実施形態を図１、図２、図３、図４を参照して説明する。図１はマイクロ波ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)エッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図である。
【００１８】
上部が開放された真空容器１０１の上部に、真空容器１０１内にマイクロ波を導入するための誘電体窓１０３（例えば石英製）を設置して処理室１０４を形成する。また、真空容器１０１の下部の真空排気口１１０には真空排気装置（図示省略）を接続する。前記真空容器１０１の上部に配置した誘電体窓１０３の下面側には、エッチングガスを供給するための石英シャワープレート１０２を設ける。
【００１９】
誘電体窓１０３の上方には、電磁波を伝送するための導波管１０５（またはアンテナ）が設けられ、プラズマを生成するための電力を処理室１０４に伝送する。導波管１０５を介して伝送される電磁波は電磁波発生装置１０６で発振される。
【００２０】
電磁波の周波数は特に限定されないが、本実施形態では２．４５ＧＨｚのマイクロ波を使用する。処理室１０４の外周部には、磁場を形成する磁場発生コイル１０７が設けてあり、電磁波発生装置１０６より発振された電磁波は、形成された磁場との相互作用により、処理室１０４内に高密度プラズマを生成する。
【００２１】
誘電体窓１０３に対向して真空容器１０１の下方には試料であるウエハ１０９を載置する試料台としてのウエハ載置用電極１０８を設ける。ウエハ載置用電極１０８には、マッチング回路１２０を介して高周波電源１２１が接続される。
【００２２】
ウエハ載置用電極１０８は、電極表面が溶射膜（図示省略）で被覆されており、電極表面に設けた静電吸着膜には高周波阻止フィルタ１２２を介して直流電源１２３が接続される。
【００２３】
処理室１０４内に搬送されたウエハ１０９は、直流電源１２３から印加される直流電圧による静電気力でウエハ載置用電極１０８上に吸着される。エッチングガスは、マスフローコントロ−ラ（図示省略）を介して、誘電体窓１０３と石英シャワープレート１０２の間を通過して、石英シャワープレート１０２のガス孔より処理室１０４に導入される。
【００２４】
処理に際しては、真空容器１０１内を所定の圧力に調整し、処理室１０４内にプラズマ１１６を発生させる。ウエハ載置用電極１０８に高周波電源１２１から高周波電力（ＲＦバイアス）を印加することにより、プラズマ１１６内のイオンをウエハ１０９に引き込み、ウエハ１０９をエッチング処理する。エッチングガスやエッチングにより発生した反応生成物は真空容器１０１の下部１１０から排気される。
【００２５】
図２は、載置用電極１０８周辺に配置するサセプタ１００の構造を説明する図である。前述のように、載置用電極１０８は、静電吸着によりウエハ１０９を吸着する機構が内蔵されており、また、ウエハバイアス用高周波電力を供給する給電電極を内蔵している（図示省略）。載置用電極１０８には、中心付近と外周付近にそれぞれ流路が円周方向に設けられており、これらの流路には、温度調整された冷媒が所望の流量で循環し、熱交換を行なっている。
【００２６】
試料載置用電極１０８のウエハと接触する側の面にはウエハ径よりも小径の位置に段差が設けられており、ウエハ１０９はオーバーハングしている。前記段差にはまりこむ形で円筒状のサセプタ１００が設置されている。サセプタ１００は、ガスを導入して蓄積するガス充填部１１３、ガス充填部１１３に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部１１５、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓１１１を備える。光透過窓１１１にはウエハ１０９の高さより高い位置まで、テーパー状のガイド壁部が設けられている。
【００２７】
ガス充填部１１３の下部には、ガス供給孔１１４を備え、該供給孔を介してプロセスガスあるいはクリーニングガスをガス充填部に供給し、充填されたガスは、円筒状のサセプタの内側に形成した前記ガス噴出部を介して試料載置面縁付近に向けて噴出する。
【００２８】
なお、紫外線透過窓１１１は、例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア製等の絶縁体製であり、プラズマから載置用電極１０８を保護するために、載置用電極１０８の外周を取り囲むように設置されている
また、サセプタ部材１１２（内周側部材１１２ａ、外周側部材１１２ｂ）は、例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア等の絶縁体製である。
【００２９】
サセプタ部材１１２の内周側部材１１２ａはその上面がウエハ１０９の下面に対し平行かあるいはウエハ下面が僅かに高い位置に設置されている。エッチング処理時にはウエハ１０９が載置用電極１０８に微小な隙間を持った状態で、ウエハ１０９の端が紫外線透過サセプタ１１２ａ上に数ミリメートルオーバーハングした状態になっている。
【００３０】
図３は、サセプタを構成する紫外線透過窓の他の例を説明する図である。図２の例では、紫外線透過窓１１１のガス充填部側の面を平坦面としたが、図３に示すように、掘り込んだ凹形状の溝でも良い。このような形状にすることにより、紫外線透過窓１１１を薄く形成することが可能となる。
【００３１】
すなわち、紫外光が通過する距離が少なくなるため、プラズマからの紫外光の強度が高く保たれた状態でガス充填部１１３内に到達し、サセプタ内で活性化されるガスの量が多くなる。また、ガス充填部１１３の体積が増加し、サセプタ内で活性化するガスの量が多くなる。
【００３２】
また、図３のように掘り込むことで、以下に説明する他の効果も生じる。すなわち、ガス充填部１１３の円周方向のコンダクタンスがガス噴出部１１５の半径方向のコンダクタンスよりも大きくなり、ガス充填部１１３でのガスの流れの主流は溝に沿った円周方向となる。そのため活性化されたガスが円周方向で均等になり、効率の良いオゾン噴出しが可能となる。上記の効果は、ガス噴出部１１５とガス充填部１１３の間にガスの流れを円周方向に誘導するような突起を設けても達成することができる。
【００３３】
図４は、サセプタの他の例を説明する図である。図２の例では、サセプタを、紫外線透過窓１１１と中空円筒状のサセプタ部材１１２とを溶接等により一体形成し、更に、ガス供給孔１１４およびガス噴出孔１１５を設けた構造としたが、二つ以上の部材をＯリング等を介して締結することにより構成することができる。
【００３４】
図４に示すように、サセプタ部材１１２を内周側部材１１２ａおよび外周側部材１１２ｂに分割して形成し、その後、シール性を保つため、これらをＯリング１１４ａを介してボルト１１４で結合してサセプタ本体を形成する。図２に示すように溶接構造であれば、紫外線透過窓１１１、外周側部材１１２ｂ、内周側部材１１２ａは一体となるため、これらは消耗部品として交換時期には一体で交換する必要がある。しかし、図４に示すように組み立て構造とすれば、紫外線透過窓付きの外周側部材１１２ｂのみが消耗品扱いとなるため、交換時の費用を低減することが可能となる。なお、前記一体形成に際しては、溶接、圧着、接着構造を採用することができる。
【００３５】
ガス噴出部１１５は、紫外線透過窓１１１と内周側部材１１２ａとの間に形成したスリットにより構成することができる。ガス噴出部をスリット状に形成するすることにより、噴出量のばらつきを抑制することができ、円周方向にばらつきの少ないエッチング処理を施すことができる。なお、前記スリットはその開口を全周にに設ける必要はなく、複数の孔であって良い。
【００３６】
ガス噴出部１１５の高さ（スリットの幅）は０．１〜１ｍｍ程度が好ましい。これは、ガス充填部１１３での流量平滑能力を損なわないように設定されたものである。流量平滑能力が不足する場合は、ガス噴出部１１５からの噴出し量にばらつきが生じ、結果として、試料面内の処理の均一性が悪化する。
【００３７】
図１において、エッチング処理を行う際には、ガス充填部１１３にプロセスガスを導入する。クリーニング処理を行う際にはクリーニングガスを導入する。これらのガスはマスフローコントローラあるいは圧力制御バルブ（図示省略）で制御された後に、プロセスガス流路１１９を介してガス充填部に供給される。ガス流路１１９にガスを供給するか否かに切換はメインガス切替バルブ１２６で行う。
【００３８】
例えば、クリーニング処理を行う場合、ガス充填部１１３内にクリーニングガス（例えば酸素ガス）を導入し、ガス充填部１１３を酸素ガスで充満させる。ここでプラズマ１１６で発生した紫外光を紫外線透過窓１１１を通して、ガス充填部１１３内に取り込むことで、充満した酸素ガスを活性化（オゾン化）することができる。この活性化したクリーニングガスにより、ガス充填部１１３、ガス噴出し部１１５、載置用電極１０８の側壁部、およびウエハ１０９の側壁部、裏面部、エッジ周辺に堆積した堆積物（有機物）を除去することができる。
【００３９】
本実施形態によれば、サセプタ内のガス充填部を含むガス流路に堆積する堆積物を活性化したクリーニングガスにより抑制することができる。また、エッチング中に主に堆積するウエハ周りの堆積物（有機物）の除去が可能となるため、エッチング毎の処理装置の状態を長期間に渡って安定に維持でき、エッチング均一性を長期間維持することが可能となる。
【００４０】
なお、ガス充填部から出たガスをプラズマ化してガス噴出し部１１５、載置用電極１０８の側壁部、ウエハ１０９の側壁部、裏面部、エッジ周辺の堆積物（有機物）を除去することも考えられるが、ガスの流れの高圧側、つまりガス充填部内の堆積物（有機物）を除去することは不可能であるため、除去範囲が狭くなる。また、プラズマ化するためには、ガスの圧力を低下させることが必要である。このため、ガス流量を制限しなければならず、堆積物を排除する効果が薄れる。
【００４１】
［実施形態２］
図５、６は、第２の実施形態について説明する図であり、図５はサセプタ１００の構造を説明する図、図６はガスフィルタの構造の例を説明する図である。なお、図６において、図６（ａ）は、ガス噴出部１１５の断面を表す図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＡ−Ａ断面、図６（ｃ）は図６（ａ）のＢ−Ｂ断面を表している。
【００４２】
図５，６に示すように本実施形態のプラズマ処理装置では、ガス噴出部１１５にガスフィルタ１２７を設けている。ガスフィルタ１２７としては、多孔質の絶縁体（例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア製の絶縁体）、凹凸状の絶縁体（例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア製の絶縁体）、あるいは板状の絶縁体（例えば石英、合成石英、ＭｇＦ２、ＣａＦ２、サファイア、アルミナ、イットリア製の絶縁体）を前記ガス噴出部１１５に間隔を空けて（スリットを設けて）複数枚配置することにより形成することができる。
【００４３】
また、フィルタ材料としては前記絶縁体の外に、導電性の材料（例えばアルミ、ステンレス、チタン、銅、タングステン等の金属）を絶縁性の材料で被覆して形成した複合材でも良い。
【００４４】
このようにして形成したガスフィルタ１２７配置する場合には、ガス噴出部の開口の高さを１ｍｍ以上に設定しても、ガスの流れに対するフィルタの抵抗が大きいため、ガス充填部１１３の充満効果（平滑効果）を保つことができる。
【００４５】
また、フィルタ材料として、導電性の材料を絶縁性の材料で被覆して形成した複合材を用いる場合は、例えば、複合材を並べて配置し、それぞれに異なる電位を印加することにより、サセプタ内部（ガス充填部）で放電を生じさせて積極的に紫外線、ラジカルを発生させることができる。
【００４６】
本実施形態によれば、サセプタ内のガス充填部より下流に位置するガス流路の流路閉塞を抑制することができる。このように、エッチング中に発生し堆積するウエハ周りの堆積物（有機物）を除去することができるため、エッチングの均一性を長期間にわたって維持することができる。
【００４７】
［実施形態３］
図７，８は、第３の実施形態について説明する図であり、図７はマイクロ波ＥＣＲ(Electron Cyclotron Resonance)エッチング装置の内部構造を模式的に示す断面図、図８は、ガス充填部にガスを供給するガス供給部の処理を説明する図である。
【００４８】
本実施形態においては、サセプタ内のガス充填部より高圧側のガス流路が、エッチングによる堆積物により流路が閉塞化されることを抑制することができる。また、エッチング中にウエハの周りに堆積する堆積物（有機物）を除去することができる。
【００４９】
図７において、１１７はクリーニングガス（例えば酸素ガス）を活性化（オゾン化、イオン化、あるいはラジカル化）する活性化装置であり、ここではオゾン発生器を用いる。生成されたオゾンは、クリーニングガス配管１１８、切り替えバルブ１２４を介してガス充填部１１３に供給する。オゾン発生器で発生したガスのガス充填部への供給および遮断は制御器１２８により前記切り替えバルブ１２４を開閉することにより行う。
【００５０】
１２９は堆積物モニタであり、ガス流路１１９に流れるガスの流量あるいはガス圧をもとにガス配管１１９からウエハ端部に至る流路における堆積物の有無をモニタする。
【００５１】
ガス充填部１１３に供給されたガス（オゾン）はガス充填部１１３を充満してガス充填部１１３をクリーニングする。その後、ガス噴出し部１１５、載置用電極１０８の側壁部、ウエハ１０９の側壁部、裏面部、エッジ周辺を通るとともに、これらの部分に堆積した堆積物（有機物）除去して、ガス流路の流路閉塞化を抑制する。
【００５２】
本実施形態によれば、ガス管路１１８からウエハ端部に至るガス流路をクリーニングすることができる。しかし、下流に行くにしたがって、クリーニングガスの活性度が低下する。そのため、第１の実施形態と組み合わせて使用するのが効果的である。
【００５３】
なお、ガス流路１１８は、通常のステンレス配管等で形成することができるが、石英製配管、ライニング（テフロン（商品名）または石英等を内面に貼り付けて形成）配管、高耐食性鋼配管、純アルミ製配管あるいはアルミ合金製配管等の活性化されたオゾンをできるだけウエハ近傍に至るまで保持することのできる配管が好ましい。
図８は、ガス充填部にプロセスガスあるいはクリーニングガスを供給するガス供給部の処理を説明する図である。
【００５４】
まず、真空容器１０１内を所定の圧力に調整し、処理室１０４内にプラズマ１１６を発生させる。ウエハ載置用電極１０８に高周波電源１２１から高周波電力（ＲＦバイアス）を印加することにより、プラズマ１１６内のイオンをウエハ１０９に引き込み、ウエハ１０９をエッチング処理する（ステップＳ４０１）。ウエハの処理が終了すると、チャンバ内の状態維持のため、クリーニング（ウエハ毎）を施す。このとき、プラズマから発生する紫外線により、充填部１１３内にオゾンが発生する（ステップＳ４０２）。
【００５５】
堆積物モニにより前記通路に堆積した堆積物の量をモニタする。前記モニタは。例えば、ガス流路内の圧力あるいはガス流量をもとに堆積物の有無を判断する。クリーニングガスの流量一定制御の場合に、堆積物が付着すれば、配管の圧力損失が大きくなるため、流入側の圧力計の値が大きくなる。また、また、クリーニングガスの圧力一定制御の場合に、堆積物が付着すれば、配管の圧力損失が大きくなるため、流入側の流量計の値が小さくなる。なお、圧力計や流量計は堆積物の有無の判断の一例であり、堆積物の有無を判断できるモニタであれば良い。堆積物がなければ、エッチング（ステップＳ４０１）が可能と判断し、次のウエハ処理に移行する。堆積物があれば、オゾン発生器で発生させたオゾンをクリーニングガス配管１１８に供給してクリーニングを行う（ステップＳ４０４）。
【００５６】
本実施形態によれば、ガス充填部より下流側のガス流路の流路閉塞化を抑制することができ、エッチング中に堆積するウエハ周りの堆積物（有機物）の除去が可能となるため、ウエハ毎のエッチング処理の状態を均一に維持でき、エッチングの均一性を長期間にわたって維持することができる。また、エッチング中、あるいはそれ以外に期間においても、ガス供給路に堆積する堆積物による流路の閉塞化を抑制することができるため、システム全体としての状態を長期間、安定に維持することができ、エッチング均一性の長期間の維持が可能となる。
【００５７】
以上の実施形態ではマイクロ波ＥＣＲ放電を利用したエッチング装置を例に説明したが、他の放電（有磁場ＵＨＦ放電、容量結合型放電、誘導結合型放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、トランスファー・カップルド放電）を利用したドライエッチング装置においても同様の作用効果がある。また上記各実施形態では、エッチング装置について述べたが、プラズマ処理を行うその他のプラズマ処理装置、例えばプラズマＣＶＤ装置、アッシング装置、表面改質装置等についても同様の作用効果がある。
【００５８】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、ガス管路１１８からウエハ端部に至るガス流路に活性化したクリーニングガスを供給して、ガス噴出部、ウエハのエッジ部分等に堆積する堆積物を除去する。このため、エッチング均一性を長期間維持することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０１ 真空容器
１０２ シャワープレート
１０３ 誘電体窓
１０４ 処理室
１０５ 導波管
１０６ 電磁波発生装置
１０７ 磁場発生コイル
１０８ ウエハ載置用電極
１０９ ウエハ
１１０ 真空排気口
１１１ 紫外線透過可能サセプタ
１１２ サセプタ
１１３ ガス充填部
１１４ ガス導入口
１１５ ガス噴出部
１１６ プラズマ
１１７ オゾン発生器
１１８ クリーニングガス流路
１１９ プロセスガス／クリーニングガス流路
１２０ マッチング回路
１２１ 高周波電源
１２２ 高周波フィルタ
１２３ 直流電源
１２４ クリーニングガス切替バルブ
１２５ 処理室排気経路
１２６ メインガス切替バルブ
１２７ ガスフィルタ
１２８ 制御器
１２９ 堆積物モニタ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気装置が接続可能で内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備えたプラズマ処理装置において、
前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部、ガス充填部に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部と、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓を備え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記載のプラズマ処理装置において、
前記光透過窓はプラズマ発光中の紫外線を透過する透過窓であり、ガス充填部に充填するガスはクリーニングガスであり、前記紫外線により活性化されたクリーニングガスをガス充填部の試料載置面側に噴出して堆積物を除去す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記載のプラズマ処理装置において、
前記ガス充填部にはプロセスガスを供給する流路及び活性化されたクリーニングガスを供給する流路を備え、プロセスガスを供給する流路のガスの圧力または流量をもとにガス流路における堆積物の有無を判定し、堆積ありと判定したとき、ガス充填部に活性化されたクリーニングガスを供給す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記載のプラズマ処理装置において、
光透過窓は、リング状のサセプタを形成するリング状のガス充填部のプラズマに対向する面側に配置され、そのガス充填部側にリング状の溝を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
真空排気装置が接続されて内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、プラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備え、前記プラズマ生成手段により前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化して前記試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において、
前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部、ガス充填部に充填されたガスを前記試料台の試料載置面縁に向けて噴出するガス噴出部と、前記プラズマの発光を前記充満部に導入する光透過窓を備え、光透過窓を介してプラズマ発光中の紫外線を、ガス充填部に充填したクリーニングガスに照射して、活性化されたクリーニングガスを試料載置面縁に向けて噴出して堆積物を除去することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１】
真空排気装置が接続可能で内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内にガスを供給するガス供給手段と、前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備えたプラズマ処理装置において、
前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部、ガス充填部に充填されたガスを試料載置面側に噴出するガス噴出部と、前記プラズマの発光を前記充填部に導入する光透過窓を備え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記載のプラズマ処理装置において、
前記光透過窓はプラズマ発光中の紫外線を透過する透過窓であり、ガス充填部に充填するガスはクリーニングガスであり、前記紫外線により活性化されたクリーニングガスをガス充填部の試料載置面側に噴出して堆積物を除去す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記載のプラズマ処理装置において、
前記ガス充填部にはプロセスガスを供給する流路及び活性化されたクリーニングガスを供給する流路を備え、プロセスガスを供給する流路のガスの圧力または流量をもとにガス流路における堆積物の有無を判定し、堆積ありと判定したとき、ガス充填部に活性化されたクリーニングガスを供給す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記載のプラズマ処理装置において、
光透過窓は、リング状のサセプタを形成するリング状のガス充填部のプラズマに対向する面側に配置され、そのガス充填部側にリング状の溝を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】
真空排気装置が接続されて内部が減圧可能な真空容器と、該真空容器内に処理ガスを供給するガス供給手段と、プラズマ生成手段と、前記真空容器内に配置され、その上面に試料を載置し保持する試料台と、該試料台の外周をリング状に被覆して試料台をプラズマから保護するサセプタを備え、前記プラズマ生成手段により前記真空容器内に供給されたガスをプラズマ化して前記試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法において、
前記サセプタは、ガスを導入して蓄積するガス充填部、ガス充填部に充填されたガスを前記試料台の試料載置面縁に向けて噴出するガス噴出部と、前記プラズマの発光を前記充満部に導入する光透過窓を備え、光透過窓を介してプラズマ発光中の紫外線を、ガス充填部に充填したクリーニングガスに照射して、活性化されたクリーニングガスを試料載置面縁に向けて噴出して堆積物を除去することを特徴とするプラズマ処理方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１１５２６９（Ｐ２０１３−１１５２６９Ａ）
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２６０７５７（Ｐ２０１１−２６０７５７）
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月１０日（２０１３．６．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２９日（２０１１．１１．２９）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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