JP2000150487A

JP2000150487A - プラズマ処理方法

Info

Publication number: JP2000150487A
Application number: JP11225578A
Authority: JP
Inventors: Toshio Masuda; 俊夫増田; Nushito Takahashi; 主人高橋; Mitsuru Suehiro; 満末広; Tetsunori Kaji; 哲徳加治; Saburo Kanai; 三郎金井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1999-01-01
Filing date: 1999-08-09
Publication date: 2000-05-30

Abstract

(57)【要約】【課題】リアクタ内部の温度と壁面への反応性生物の堆
積状態を制御して、エッチング特性に経時的な変化を生
じさせることなく、プロセスの再現性・信頼性を、長期
間にわたって低コストで維持できるプラズマ処理装置を
提供する。【解決手段】処理室１００内に設けられたＵＨＦ帯アン
テナ１１０から放射される電磁波と、処理室１００の周
囲に設置された磁場形成手段１０１で形成される磁場と
の相互作用により、処理室内部にプラズマを発生してウ
エハＷを処理するプラズマ処理装置において、処理室１
００の側壁１０２にジャケット１０３が交換可能に保持
され、側壁内面の温度を一定温度に制御する。また、リ
アクタ内部でバイアス印加が可能な構成部品であるリン
グ１１６，試料リング１３２については、その少なくと
も一部分にバイアスが印加される構造を設け、かつ部品
全体の熱容量を十分に小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理方法
に係り、特に半導体製造工程における微細なパターンを
形成するのに好適なプラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造工程では、たとえば成膜，エ
ッチング，アッシングなどの微細加工プロセスで、プラ
ズマ処理装置が広く用いられている。プラズマ処理によ
るプロセスは、真空チャンバー（リアクタ）内部に導入
されたプロセスガスをプラズマ発生手段によりプラズマ
化し、半導体ウエハ表面で反応させて微細加工を行うと
ともに、揮発性の反応生成物を排気することにより、所
定の処理を行うものである。

【０００３】このプラズマ処理プロセスでは、リアクタ
内壁やウエハの温度、あるいは内壁への反応生成物の堆
積状態がプロセスに大きな影響を及ぼす。また、リアク
タ内部に堆積した反応生成物が剥離すると、発塵の原因
となって、素子特性の劣化や歩留まりの低下につなが
る。

【０００４】このため、プラズマ処理装置においては、
プロセスを安定に保ちかつ異物の発生を抑制するため
に、リアクタ内部の温度や表面への反応生成物の堆積を
制御することが重要である。

【０００５】たとえば、特開平8−144072 号公報には、
シリコン酸化膜のドライエッチング工程における選択比
を向上させる目的で、リアクタ内部の各部の温度を、エ
ッチングステージの温度よりも１５０℃以上高い１５０
℃以上３００℃以下（望ましくは２００℃以上２５０℃
以下）の高温度値に±５℃以内の精度で制御保持するド
ライエッチング装置が記載されている。このようにリア
クタ内面各部の温度を高温に加熱制御することで、リア
クタ内面へのプラズマ重合物の付着量が減少し、半導体
ウエハ上へのプラズマ重合物の付着量が増加して、選択
比が向上する。

【０００６】また、特開平5−275385 号公報には、平行
平板型のプラズマ処理装置において、クランプリング
（被処理体保持手段）、フォーカスリング(プラズマ集
中手段)の少なくとも一方に、プラズマ処理により生じ
る反応生成物が付着しない温度に昇温・維持させる加熱
手段を設けた装置が記載されている。加熱手段としては
抵抗発熱体を用いている。加熱により反応生成物の付着
が防止できるので、反応生成物の剥離や、被処理体表面
へのパーティクルの付着が低減される。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、プラズ
マ処理装置では、チャンバー内壁面の温度や内壁表面へ
の反応生成物の堆積の制御が重要である。

【０００８】しかしながら、チャンバー内壁面、特に広
い面積をもつ側壁面の温度を２００℃〜２５０℃程度以
上の高温に設定すると、エッチング特性が内壁表面の温
度に非常に敏感となり、プロセスの再現性・信頼性が低
下しやすいという問題がある。

【０００９】たとえば、S.C.McNevin，et al.，J.Vac.S
ci.Technol．B 15(2）Mar/Apr 1997，p.21,‘Chemical
challenge of submicron oxide etching’には、誘導結
合型のプラズマにおいて、側壁温度が２００℃から１７
０℃に変化すると酸化膜エッチレートが５％以上増加す
ることが示されている。この理由としては、側壁温度の
低下により、より多くの炭素が壁に吸着するようにな
り、ウエハ上への炭素の堆積が減少して、酸化膜エッチ
レートが増加したものと推測されている。

【００１０】このように、特に高密度プラズマでは、高
温領域でプラズマがリアクタ内壁と強く相互作用するた
めに、リアクタ内部の温度バランスの変化により、内壁
表面への反応生成物の堆積や表面の組成変化が急速に進
んで、エッチング特性の変化としてあらわれることにな
る。

【００１１】さらに、高温領域では、上記のプラズマと
内壁との相互作用が、温度変化に対して非常に敏感とな
る。たとえば、内壁面材料として石英（ＳｉＯ_２）を用
いた場合、ＳｉＯ_２のＦ原子によるエッチレートと壁温
の間の熱力学的関係式が報告されており、(D.L.Flamm，
et al.，J.Appl.Phys.，50，p.6211(1979)）、この関係
式を１５０℃以上の温度領域に適用すると、壁温度が２
００℃から２５０℃以上では、エッチレートが指数関数
的に急激に増加していく。

【００１２】従って、このような高温領域では、温度制
御は、たとえば±５℃以内と高い精度が要求される。し
かしながら、内壁面は高密度なプラズマにさらされるわ
けであるから、壁面の温度をこのような高温領域で高精
度に制御するのは容易ではない。また、これを実現する
には、温度制御に、温度検出手段とヒータやランプなど
の加熱手段を用いることになるが、温度制御の機構・手
段がおおがかりになってしまう。さらに、このような高
温領域では内壁面には反応生成物は堆積しないので、壁
面はプラズマによりエッチングされて消耗する。したが
って、内壁面の部品を定期的に交換する必要があり、消
耗品のコスト上昇につながる。また、加熱に大きなエネ
ルギーを要するので、エネルギー消費の観点からも好ま
しくない。

【００１３】同様な問題は、電極周囲のリングの加熱に
ついてもあてはまる。リングを加熱して昇温することで
反応生成物の付着は防止できるものの、抵抗発熱体など
の加熱機構は装置構成を複雑にさせる。また、反応生成
物の付着は防止できても、リングや内壁表面がプラズマ
でエッチングされて消耗すると、構成材料そのものが新
たな発塵源となるおそれがある。さらにリングや内壁面
の部品が消耗するとこれらを定期的に交換する必要があ
り、装置のランニングコスト上昇につながる。

【００１４】こうした課題を解決するひとつの方法が、
チャンバー内壁面に付着した異物となり得る汚染物をを
ポリマーによる表面コーティング層で保護してしまうこ
とである。たとえば、特開平7−312363 号には、エッチ
ングガス中（処理ガス）にポリマーを形成するようなガ
スを添加し、ワークピース（被加工物）の支持台の温度
をチャンバーの壁面よりも高い状態で維持し、チャンバ
ー内壁面に付着した汚染物質表面コーティング層として
形成させることによりコーティング層内に取り込んでし
まうプラズマエッチング装置が記載されている。そし
て、コンタミナント粒子をポリマーフィルム内に捕獲し
て蓄積することで、反応生成物によるコンタミナントの
チャンバー内への残留蓄積を低減するとされている。

【００１５】しかしながら、この場合には壁面の保護を
目的とするものではなく、コンタミナント粒子の捕獲が
目的である。また、チャンバー内壁面に表面コーティン
グ層を形成させるためにエッチングガスとは別のガスを
導入したり、エッチングによる反応生成物をその添加ガ
スにより形成される表面コーティング層で捕獲するとい
った特別な手段を必要とする。表面コーティング層を形
成する際の壁面の温度は、ワークピースにコーティング
層が形成されないようにするため、ワークピース（被加
工物）よりも５℃以上低い値と記述されているが、温度
の範囲と制御の精度については考慮がなされていない。
また、圧力範囲も数百mtorr （数１０Ｐａ）の高圧力の
レンジである。しかしながら、膜の堆積温度は、膜の組
成や質を変化させ、膜の剥離強度や異物発生に影響する
と推測される。また、堆積膜の温度変動は、熱膨張と収
縮の繰り返しによりクラックの発生や剥離につながっ
て、異物の原因となると予測され、温度制御の精度は重
要な因子である。また、数十mtorr 以下（数Ｐａ以下）
の圧力範囲では、高イオンエネルギー化や分子の平均自
由行程が長くなることで、膜堆積状況が異なると考えら
れる。さらに、上記の公知例ではコンタミナントをとり
こんだコーティング層をプラズマ処理チャンバー壁面か
ら除去する必要があり、これが装置のスループットや消
耗品コストに直接影響するが、この点については考慮が
なされていない。

【００１６】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、特別な添加ガスを導入することな
く、リアクタ内部の温度と反応生成物の堆積を制御する
ことにより、プロセスの再現性・信頼性を、長期間にわ
たってかつ低コストで維持できるプラズマ処理方法を提
供することを目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、前記の課
題について鋭意研究を重ねた結果、リアクタ内の圧力が
数Ｐａ以下の領域で、真空容器が備える処理室の壁面に
ついても温度に制御したときに、エッチングガスの組成
から内壁面に強固な堆積膜が形成されることを見出し
た。さらに詳細な分析の結果、このコーティング膜は、
膜形成時の温度が低いほどポリマー重合が進んでいるこ
と、および膜形成時の温度を一定に制御することでしっ
かりした層状の構造が形成されること、したがって膜表
面の剥離や損傷がみられず発塵の原因とはならないこと
を知見した。

【００１８】なお、上記においてリアクタ内壁面の温度
は、ウエハよりも５℃以上低い範囲で、望ましくは２０
℃以上低い範囲で、±10℃以内の精度で制御する。

【００１９】ところで一方、リアクタ内部においては、
上記のような低温領域での制御が困難な部分あるいは構
成部品も存在する。本発明者らは、このような個所につ
いても検討を重ねた結果、発熱抵抗体のような複雑な加
熱機構を有することなく、その温度や表面への反応生成
物の堆積を制御する方法を見出すに至った。

【００２０】本発明は、真空容器内を真空排気手段によ
って真空排気し、該真空容器内に処理ガスを導入し、該
真空容器内にウエハを配置し、該真空容器内の下部電極
にバイアス電力を供給し、該真空容器内に高周波を放射
し、前記処理ガスをプラズマ化して被加工物の処理を行
うプラズマ処理方法において、前記真空容器が備える処
理室の側壁は、その温度が２５℃から８０℃で±１０℃
以内の範囲で一定温度制御され、その内壁面にエッチン
グ処理のときに処理ガスの組成によるコーティング層す
なわち堆積層が形成されるプラズマ処理方法を提供す
る。

【００２１】本発明は更に、温度制御によって、堆積層
のポリマー重合を進めるプラズマ処理方法を提供する。

【００２２】本発明は、真空容器内を真空排気手段によ
って真空排気し、該真空容器内に処理ガスを導入し、該
真空容器内にウエハを配置し、該真空容器内の下部電極
にバイアス電力を供給し、該真空容器内に高周波を放射
し、前記処理ガスをプラズマ化して被加工物の処理を行
うプラズマ処理方法において、望ましくは前記真空容器
内に高周波バイアス電力を印加する円板状導体に接する
プレートとウエハとの距離とを３０ｍｍ以上１５０ｍｍ
以内に設定し、更に望ましくは前記真空容器内を０．５
Ｐａ以上４Ｐａ以下に真空調整し、前記真空容器が備え
る処理室の側壁は、その温度が２５℃から８０℃で±１
０℃以内の範囲で温度制御されるプラズマ処理方法を提
供する。

【００２３】本発明は、ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該
プラズマにより被加工物の処理を行うプラズマ処理方法
において、内部で前記被加工物が処理される処理室側壁
の温度を、２０〜８０℃の範囲の温度で±１０℃以内に
温度制御するプラズマ処理方法を提供する。

【００２４】本発明は、ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該
プラズマにより被加工物の処理を行うプラズマ処理方法
において、内部で前記被加工物が処理される処理室側壁
の温度を、２０〜８０℃の範囲の温度で±１０℃以内に
温度制御し、前記処理室内の圧力を、０．５〜４Ｐａに
調整するプラズマ処理方法を提供する。

【００２５】前述した温度制御は、一定温度制御を含
む。

【００２６】本発明は、ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該
プラズマにより被加工物の処理を行うプラズマ処理方法
において、内部で前記被加工物が処理される処理室内壁
の温度を、２０〜８０℃以内の範囲で温度制御し、前記
処理室内の圧力を、０．５〜４Ｐａに調整するプラズマ
処理方法を提供する。

【００２７】本発明は、ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該
プラズマにより被加工物の処理を行うプラズマ処理方法
において、前記プラズマに接する処理室内壁の温度を、
２０〜８０℃の範囲の温度で±１０℃以内に温度制御す
るプラズマ処理方法を提供する。

【００２８】本発明は、ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該
プラズマにより被加工物の処理を行うプラズマ処理方法
において、前記プラズマに接する処理室内壁の温度を、
２０〜８０℃の範囲の温度で±１０℃以内に温度制御
し、前記処理室内の圧力を、０．５〜４Ｐａに調整する
プラズマ処理方法を提供する。

【００２９】本発明の実施例の他の特徴は、前記内壁構
成部品の形状がリング状であり、当該部品のプラズマに
接する表面積が処理室内壁の全面積の２０％以下である
ことにある。

【００３０】本発明の実施例の他の特徴は、上記の処理
室の内部でプラズマに接してその少なくとも一部分にバ
イアスが印加される構成部品の形状がリング状であり、
その厚みが６mm以下、内径が試料径以上であることにあ
る。

【００３１】本発明の実施例のさらに他の特徴は、上記
のプラズマ処理装置において、プラズマ発生装置が有磁
場ＵＨＦ帯電磁波放射方式であることにある。

【００３２】本発明によれば、プラズマ放電により処理
ガスの一部が重合して、処理室内壁面のプラズマに接す
る部分あるいは部品の表面に、ポリマーによる堆積層が
形成される。そして、リアクタ内壁面の温度を前述した
温度で一定温度に制御することで、この堆積層のポリマ
ー重合が進んでしっかりした層状の構造を形成すること
が可能となる。したがって内壁面がプラズマによりエッ
チングされて消耗することがないので、内壁面の部品交
換の頻度が低減でき、ランニングコスト低下が可能とな
る。また、この堆積層は、膜の組成が緊密であるので、
プラズマにさらされても、表面に剥離や損傷が生じない
ので、発塵の原因とならない。

【００３３】また、チャンバー内壁面の温度を前述した
温度領域に設定しているので、内壁面を２００℃以上の
高温領域に設定した場合に比べて、プラズマと内壁面と
の相互作用が弱く、しかも温度変化に対して敏感となら
ない。このため、プロセスの再現性・信頼性が長期間に
わたって低下しにくく、また温度制御の精度もたとえば
±１０℃以内でよく、温度制御に複雑な機構を用いるこ
となく比較的容易に実現することが可能となる。

【００３４】また、内壁面に所定の値を超える重合膜が
形成された場合にはこの膜を除去する必要がある。この
膜除去プロセスをクリーニングではなく、装置を大気開
放して重合膜が形成された処理室内壁面の構成部品を交
換して装置は再び稼働させ、膜の除去はチャンバーから
取り出した後にウエットクリーニングなどでex-situに
行って内壁面を再生することで、装置の不稼働時間を低
減してスループットを低下させないとともに、部品の再
生と繰り返し使用により消耗品コストを低減できる効果
がある。また、処理中に重合膜の成長を抑制するプロセ
スを加えることで、装置の開放と清掃までの時間を延ば
すことができる。

【００３５】一方、本発明の実施例のさらに他の特徴に
よれば、リアクタ内部において、前述した領域での温度
制御が困難な部分あるいは構成部品については、その少
なくとも一部分にバイアスが印加される構造を設け、か
つ部品全体の熱容量を十分に小さくすることにより、ヒ
ータやランプなどの複雑な機構を用いることなく部品全
体が高温領域に制御できるので、反応生成物の過剰な堆
積を抑制して反応生成物の剥離にともなう異物発生を低
減できる。また、部品の表面積を小さくすることで、温
度や表面状態が変動してもプロセスへの影響を抑制でき
る。さらに、上記の構成部品に印加されるバイアスの程
度を調整して、温度を１００℃以上２５０℃以下、望ま
しくは１５０℃以上２００℃以下の範囲に設定すれば、
およそ２５０℃以上の高温領域に設定した場合に比べて
温度変化に対して敏感ではないので、構成部品の温度変
動がプロセスに対して実質的に影響しないレベルに小さ
くできる利点がある。

【００３６】本発明の実施例さらに他の特徴によれば、
処理室内部でプラズマに接する構成部品の温度を、赤外
線照射とガス熱伝達を用いて、より能動的に高温領域で
高精度に制御できるので、反応生成物の過剰な堆積を抑
制して反応生成物の剥離にともなう異物発生を低減でき
るとともに温度や表面状態の変動を抑制してプロセスに
対する影響を抑制できる。さらに、温度を１００℃以上
２５０℃以下、望ましくは１５０℃以上２００℃以下の
範囲で±１０℃以内の精度で、制御することにより、お
よそ２５０℃以上の高温領域に設定した場合に比べて、
温度変化に対して敏感ではないので、構成部品の温度変
動がさらに微細なプロセスに対しても実質的に影響しな
いレベルに小さくできる利点がある。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について、
図面に基づいて説明する。

【００３８】図１は、本発明を、有磁場ＵＨＦ帯電磁波
放射放電方式のプラズマエッチング装置へ適用した実施
例を示すもので、当該プラズマエッチング装置の断面模
式図である。

【００３９】図１において、処理室１００は、１０^−６
Torr程度の真空度を達成可能な真空容器であり、その上
部にプラズマ発生手段としての電磁波を放射するアンテ
ナ１１０を、下部にはウエハなどの試料Ｗを載置する下
部電極１３０を、それぞれ備えている。アンテナ１１０
と下部電極１３０は、平行して対向する形で設置され
る。また、処理室１００の周囲には、電磁コイル１０１
Ａ，１０１Ｂ，ヨーク１０１Ｃからなる磁場形成手段１
０１が設置されており、所定の分布と強度をもつ磁場が
形成される。そして、アンテナ１１０から放射される電
磁波と磁場形成手段１０１で形成される磁場との相互作
用により、処理室内部に導入された処理ガスをプラズマ
化して、プラズマＰを発生させ、試料Ｗを処理する。

【００４０】処理室１００の側壁１０２には、側壁内面
の温度を制御するジャケット１０３が交換可能に保持さ
れる。そして、ジャケット１０３の内部には熱媒体供手
段１０４から熱媒体が循環供給されて温度が制御され
る。ジャケットの温度は、０℃〜１００℃、望ましくは
２０℃〜８０℃の範囲で、±１０℃以内の精度で制御さ
れる。一方、処理室１００は、真空室１０５に接続され
た真空排気系１０６により真空排気されて、処理室１０
０の内部が０.１Ｐａ以上１０Ｐａ以下、望ましくは
０.５Ｐａ以上４Ｐａ以下の所定の処理圧力に調整され
る。処理室１００および真空室１０５はアース電位とな
っている。処理室１００の側壁１０２，ジャケット１０
３は重金属を含まず熱伝導性のよいたとえばアルミニウ
ムなどの非磁性金属材料として、表面に耐プラズマ性の
アルマイトなどの表面処理を施してもよい。

【００４１】電磁波を放射するアンテナ１１０は、円板
状導電体１１１，誘電体１１２，誘電体リング１１３か
らなり、真空容器の一部としてのハウジング１１４に保
持される。また、円板状導電体１１１のプラズマに接す
る側の面にはプレート１１５が設置され、さらにその外
周にリング１１６が設置される。試料のエッチング，成
膜等の処理を行う処理ガスは、ガス供給手段１１７から
所定の流量と混合比をもって供給され、円板状導電体１
１１とプレート１１５に設けられた多数の孔を通して、
所定の分布に制御されて、処理室１００に供給される。

【００４２】円板状導電体１１１には、アンテナ電源１
２１，アンテナ高周波電源１２２が、それぞれマッチン
グ回路・フィルタ系１２３，１２４を介して接続され、
またフィルタ１２５を通してアースに接続される。アン
テナ電源１２１は、望ましくは３００ＭＨｚから９００
ＭＨｚのＵＨＦ帯周波数の電力を供給し、アンテナ１１
０からＵＨＦ帯の電磁波が放射される。一方、アンテナ
高周波電源１２２は、円板状導電体１１１に、たとえば
１００ｋＨｚ程度の低周波、あるいは数MHz から１０Ｍ
Ｈｚ程度の高周波のバイアスを印加することで、円板状
導電体１１１を接するプレート１１５の表面での反応を
制御する。プレート１１５はウエハと対向しているの
で、処理プロセスにもっとも大きく影響するが、この面
にバイアスを印加して反応生成物を堆積させないこと
で、装置プロセスが安定化する。また、たとえば、ＣＦ
系のガスを用いた酸化膜エッチングにおいて、プレート
１１５の材質を、高純度のシリコンやカーボンなどとす
ることで、プレート１１５の表面でのＦラジカルやＣＦ
ｘラジカルの反応を制御して、ラジカルの組成比を調整
する。プレート１１５の下面とウエハＷの距離（以下、
ギャップと呼ぶ）は、３０mm以上１５０mm以下、望まし
くは５０mm以上１２０mm以下とする。

【００４３】円板状導電体１１１は、図示しない温度制
御手段、すなわちその内部を循環する熱媒体により温度
が所定の値に維持され、円板状導電体１１１に接するプ
レート１１５の表面温度が制御される。リング１１６
は、アンテナ高周波電源１２２によるバイアスで加熱さ
れて温度制御されるが、これについては後に詳しく述べ
る。

【００４４】処理室１００の下部には、アンテナ１１０
に対向して下部電極１３０が設けられている。下部電極
１３０には、４００ｋＨｚから１３.５６ＭＨｚの範囲
のバイアス電力を供給するバイアス電源１４１がマッチ
ング回路・フィルタ系１４２を介して接続されて試料Ｗ
に印加するバイアスを制御するとともに、フィルタ１４
３を介してアースに接続される。

【００４５】静電吸着装置１３１により、その上面、す
なわち試料載置面にウエハなどの試料Ｗを載置保持す
る。静電吸着装置１３１は、その上面に静電吸着用誘電
体層（以下、静電吸着膜と略称する）が形成されてい
る。そして、静電吸着用の直流電源１４４とフィルタ１
４５により数１００Ｖ〜数ｋＶの直流電圧を印加して、
静電吸着膜を介して試料Ｗと静電吸着装置１１１との間
に作用するクーロン力を発生させて、試料Ｗを下部電極
１３０上に吸着・保持する。静電吸着膜としては、たと
えば酸化アルミニウムや酸化アルミニウムにチタン酸化
物を混合した絶縁膜を用いる。

【００４６】さらに、試料Ｗは、その表面反応を制御す
るために、図示しない温度制御手段によりその表面温度
が所定の温度に制御される。このために、下部電極１３
０には、静電吸着装置１３１と試料Ｗの間の熱伝達性を
高めるために、不活性ガス、たとえばＨｅガスが所定の
流量と圧力に設定されて供給されている。これにより、
ウエハの温度は、最高でおよそ１００℃〜１１０℃以下
の範囲に制御される。

【００４７】また、静電吸着装置１３１の上面の試料Ｗ
の外側部には、試料台リング１３２が設けられている。
試料台リング１３２には、ＳｉＣなどのセラミクスやカ
ーボン，シリコン，石英材料を用いる。試料台リング１
３２は、アルミナなどの誘電体１３３で、静電吸着装置
１３１と絶縁される。さらに、試料台リング１３２に絶
縁体１３３を介してバイアス電源１４１からのバイアス
電力を一部漏洩させて加えることで、試料台リング１３
２へのバイアス印加を調整して、その表面での反応を制
御することも可能である。たとえば、ＣＦ系のガスを用
いた酸化膜エッチングにおいて、試料台リング１３２の
材質を高純度のシリコンとすれば、シリコンのスカベン
ジ作用により試料台リング１３２の表面でのＦラジカル
やＣＦｘラジカルの反応を調整して、特にウエハ外周部
でのエッチング均一性を向上することができる。試料台
リング１３２は、バイアスにより加熱されるとともに、
伝熱ガスにより冷却されて、温度制御されるが、これに
ついては後に詳しく述べる。

【００４８】本実施例によるプラズマエッチング装置は
以上のように構成されており、このプラズマエッチング
装置を用いて、たとえばシリコン酸化膜のエッチングを
行う場合の具体的なプロセスを、図１を用いて説明す
る。

【００４９】まず、処理の対象物であるウエハＷは、図
示していない試料搬入機構から処理室１００に搬入され
た後、下部電極１３０の上に載置・吸着される。そし
て、必要に応じて下部電極の高さが調整されて所定のギ
ャップに設定される。ついで、処理室１００内は真空排
気系１０６により真空排気されていく。一方、試料Ｗの
エッチング処理に必要なガス、たとえばＣ_４Ｆ_８とＡｒ
が、ガス供給手段１１７から、所定の流量と混合比、た
とえばＡｒ流量３００sccm、Ｃ_４Ｆ_８流量８sccmをもっ
て、アンテナ１１０のプレート１１５から処理室１００
に供給される。同時に、処理室１００は真空排気系１０
６により排気され、処理室１００の内部が所定の処理圧
力、例えば１Ｐａになるように調整される。他方、磁場
形成手段１０１により、所定の分布と強度の磁場が形成
される。そして、アンテナ電源１２１によりアンテナ１
１０からＵＨＦ帯の電磁波が放射され、磁場との相互作
用により処理室１００内にプラズマＰが生成される。こ
のプラズマＰにより、処理ガスを解離させてイオン・ラ
ジカルを発生させ、さらにアンテナ高周波電源１２２，
バイアス電源１４１を制御して、ウエハＷにエッチング
等の処理を行う。そして、エッチング処理の終了にとも
ない、電力および処理ガスの供給を停止してエッチング
を終了する。

【００５０】さて、本実施例におけるプラズマ処理装置
は上記のように構成されているが、リアクタ内各部、特
に側壁１０３の内面およびリング１１６，試料台リング
１３２の温度制御および反応生成物の堆積制御につい
て、具体的に説明していく。

【００５１】まず側壁１０３について、図１により説明
する。すでに説明したように、処理室１００の側壁１０
２の内側にはジャケット１０３が保持され、熱媒体によ
り温度制御が可能となっている。

【００５２】本発明者らは、酸化膜エッチングを対象
に、処理ガスとしてＣ_４Ｆ_８とＡｒの混合ガス系を用い
て圧力２Ｐａで実験した結果、リアクタ内壁面の温度を
ウエハ温度（およそ１００℃程度）よりも十分低い温度
である２５℃から８０℃の範囲で±１０℃以内の精度で
一定温度に制御したときに、内壁面に強固なコーティン
グ膜が形成されることを見出した。このような数十mtor
r以下（数Ｐａ以下）の圧力範囲ではエネルギーの高い
イオンが増加するので、膜堆積におけるイオンアシスト
の効果が高まって、緊密な膜が形成されると考えられ
る。堆積膜の状況は、側壁温度が低いと緻密で強固な膜
を形成され、側壁温度が高いとやや粗い構造であった。
この膜質変化を定量的に明らかにするために、側壁温度
２５℃，５０℃，８０℃で堆積した膜の組成（元素濃度
比）をＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で分析したところ、
次のような結果であった。

【００５３】側壁温度Ｃ（％）Ｆ（％）Ｃ／Ｆ比２５℃ ４５.６５１.１０.８９５０℃ ４３.９５３.８０.８２８０℃ ４０.６５８.２０.７０この結果からも明らかなように、側壁温度が低いほどカ
ーボンリッチな膜質となっている。また、ここでは示し
ていないが、Ｃｌｓピークの分析から、側壁温度が低い
ほどカーボン同士の結合が進んでおり、ポリマー重合が
進んでいることもわかっている。これが、マクロには緻
密で強固な膜として観察されたと推測できる。

【００５４】またこの実験時には、側壁面の温度は±１
０℃以内の精度で制御されているので、膜の堆積中に温
度変動にともなう内部応力が発生せず、膜構造が緻密に
なると予測される。電子顕微鏡による観察の結果、しっ
かりした層状の構造が形成されていることを確認した。
この膜はきわめて緊密で強固であり、デポ堆積加速試験
で試験的におよそ２００ミクロンの膜厚にまで堆積させ
ても、テープ剥離や摩擦試験による膜のはがれは観察さ
れなかった。さらに、この膜はプラズマに対しても高い
耐性を示しており、プラズマ処理によっても膜表面の剥
離や損傷がみられず、発塵の原因とはならないことを知
見した。

【００５５】このように、リアクタ内壁面の温度をウエ
ハ温度よりも十分低い温度で一定に制御することで、内
部に熱応力の発生しない強固な堆積膜をリアクタ側壁内
面に形成することができる。この膜は十分な耐プラズマ
性を有しており、反応生成物の剥離や試料表面へのパー
ティクルの付着が低減するので、リアクタ内壁の保護膜
として作用する。したがって、側壁は消耗したり損傷し
たりしないので、側壁の部品交換の頻度が低減でき、ラ
ンニングコストの低下につながる。また、側壁が堆積膜
で保護されるので、耐プラズマ性の高いＳｉＣなどのセ
ラミクスを使う必要がなく、部品コストの低減が可能と
なる。また、特に側壁温度を常温〜約５０℃程度の範囲
で制御すれば、側壁の加熱のためのエネルギーが少なく
てすむので、省エネルギーにもつながる効果がある。側
壁材料としては、重金属を含まずかつ熱伝導性のよい金
属、たとえばアルミを用いればよい。

【００５６】なお、堆積膜が存在しない初期状態では、
アルミが露出しているために、プラズマからダメージを
受けて表面が変質する可能性がある。そこでこれを防止
するために、表面に高分子材料をコーティングしてもよ
い。あるいは、アルミ表面をたとえばアルマイト処理し
て、さらに、アルマイト処理で生じた微細な孔を高分子
材料で封孔処理してもよい。もちろん、この封孔処理は
アルミのアルマイト処理に限らずに適用できる。このよ
うに、高分子による膜をアルミ表面と堆積膜との界面に
介在させることで、アルミ表面と堆積膜との密着性をま
して、堆積膜を剥離させにくくする効果もある。また、
プロセスによっては、膜が過剰に堆積する場合もありう
るが、この場合は、ウエハ処理後に短時間のプラズマク
リーニングを併用して膜の堆積を制御することで、膜の
厚みを一定に保ってもよい。

【００５７】次に、試料台リングについて説明する。す
でに図１の実施例で説明したように、試料台リング１３
２は、バイアス印加によりその表面での反応を制御する
ことで、特にウエハ外周部でのエッチング特性を均一に
できる。このとき、試料台リング１３２はバイアスによ
り加熱されるが、その表面における反応と膜の堆積を制
御するために、印加バイアスと温度を制御する必要があ
る。しかも、静電吸着装置１３１を組込んだ下部電極に
複雑な機構を組込むことなく、印加バイアスならびに温
度の制御が可能であることが望ましい。これは、漏洩バ
イアスの制御とバイアスによる加熱およびガス伝熱によ
る冷却のバランスにより具現化できる。この実施例を、
図２に示す下部電極１３０の断面図（右側半分）により
説明する。

【００５８】試料Ｗを静電吸着装置１３１により保持す
る。静電吸着装置１３１は、絶縁体１３４によりアース
１３５と絶縁される。本実施例では、試料台リング１３
２を、静電吸着装置１３１に対して絶縁体１３３を介し
て設置することにより、バイアス電源１４１から供給さ
れるバイアス電力の一部を漏洩させて加える構造として
いる。印加されるバイアスは、絶縁体１３３の厚みや材
質により調整できる。このようなバイアス印加構造とす
ることにより、下部電極１３０の内部で試料台リング１
３２への配線構造を設けたり、試料台リング１３２に別
のバイアス電源を接続したりする必要がない。

【００５９】また、静電吸着装置１３１は、温調用熱媒
体の循環（図示していない）により、所定の温度に維持
されている。そして、試料Ｗと静電吸着装置１３１の表
面の間には、伝熱用ガス（例えばＨｅガス等）の流路１
３６が形成され、伝熱用ガスが導入されることで熱伝導
が良好に保たれる。ここで、本実施例では、試料台リン
グ１３２，絶縁体１３３，静電吸着装置１３１の間にも
伝熱用ガスの流路１３６Ａ，１３６Ｂが形成される。そ
して、ウエハ冷却用伝熱ガスの一部が導入されて、接触
部での熱伝導が良好に保たれる。このため、試料台リン
グ１３２は、所定の温度に維持された静電吸着装置１３
１との間の熱伝達が良好に保たれて、温度が安定に保た
れる。この結果、試料台リング１３２へのバイアス印加
による温度変動が抑制され、試料台リング１３２におけ
る表面反応や試料の処理特性が安定化できる。また同時
に、バイアスによる加熱とイオンアシストにより反応生
成物の堆積が防止できるので、反応生成物の剥離や、試
料表面へのパーティクルの付着が低減される。

【００６０】このように、試料台リングは、漏洩バイア
スの印加とバイアスによる加熱とガス伝熱による冷却の
バランスにより、簡単な構造で表面反応や温度と膜堆積
の制御が可能となり、処理の長期安定化と異物の低減を
図ることができる。

【００６１】なお、本実施例では、伝熱用ガスにより熱
伝達を確保したが、たとえば熱導電性シートなど、他の
熱伝達手段を用いてもよい。

【００６２】次に、アンテナ１１０について説明する。
すでに図１の実施例で述べたように、円板状導電体１１
１にはアンテナ高周波電源１２２が接続されて１００ｋ
Ｈｚ程度または数ＭＨｚ程度のバイアスが印加される。
また、円板状導電体１１１の温度は熱媒体により所定の
値に維持される。したがって、円板状導電体１１１に接
するプレート１１５は、バイアスが印加されるとともに
その表面温度も制御される。プレート１１５はウエハと
対向しているので、処理プロセスにもっとも大きく影響
するが、この面にバイアスを印加して反応生成物を堆積
させず、さらにプレートの材質に高純度のシリコンを用
いてスカベンジ作用による表面反応を用いることで、プ
ロセスを安定化することができる。

【００６３】一方、プレート１１５の外周部のリング１
１６は、プレート１１５と同様にアンテナ高周波電源１
２２およびアンテナ電源１２１によるバイアスで加熱
し、さらにリング１１６の熱容量を小さくすることで温
度変化の応答性を高めている。これを図３を用いて説明
する。

【００６４】図３は、リング１１６の温度制御方法を示
した実施例である。本実施例では、リング１１６の形状
を薄くし、かつプレート１１５にその一部分がかかり、
かつ誘電リング１１３やプレート１１５との熱的な接触
が少なくなるように構成されている。この場合、プレー
ト１１５にアンテナ高周波電力を印加すると、プレート
１１５へのバイアスにより、イオンが図中の矢印のよう
にリング１１６の表面に引き込まれる。本実施例では、
ヒータやランプなどの加熱機構を用いていないので、機
構が複雑にならない利点がある。

【００６５】リング１１６のバイアス印加部分の幅ｗ
は、バイアスによる加熱が効率よく行えるように、たと
えば１０mm以上とする。リング１１６の厚みは、バイア
スで有効に加熱されるためにはたとえば６mm以下、望ま
しくは４mm以下とする。

【００６６】このように薄い形状とすることで、リング
１１６の熱容量が小さくなる。この結果、リング全体を
およそ１００℃以上２５０℃以下、望ましくは１５０℃
以上２００℃以下に加熱することが可能となる。この結
果、反応生成物の堆積が抑制されて、反応生成物の剥離
にともなう異物発生を低減できる。また、この温度範囲
では、およそ２５０℃以上の高温領域に比べて表面反応
の変化が温度変化に対して敏感ではないので、構成部品
の温度変動がプロセスに対して実質的に影響しないレベ
ルに小さくできる利点がある。

【００６７】リング１１６の厚みは、デポ膜の堆積を抑
制でき、しかもリング表面がイオンでスパッタされて消
耗しないように、アンテナバイアスのパワー・周波数、
リング１１６の材質、リング１１６への反応生成物の堆
積速度などとのバランスで決定される。また、図中に示
したように、バイアスが印加される部分以外は厚みを薄
くし、リング全体の熱容量をさらに小さくしてもよい。
このように、リング１１６の熱容量を小さくすること
で、処理の初期段階の短い時間で応答性よく温度が上昇
するので、処理特性への影響が小さい。また、リング１
１６の内径ｄは、試料の直径よりも大きいことが望まし
い。リアクタの内径は試料の１.５倍程度になるから、
試料径３００mmの場合は、リングの幅ｓはおよそ５０mm
から７０mmとなり、その表面積はリアクタ内壁面全体に
対してたとえば２０％以下と十分に小さくなる。このよ
うに、部品の表面積を小さくすることで、温度や表面状
態が変動してもプロセスへの影響を抑制できる。しかも
リング１１６はウエハよりも外周部に位置しているの
で、そのプロセスへの影響はさらに小さくなる。

【００６８】ところで、上記の実施例は、プラズマによ
る受動的な加熱であるため、ある程度の温度変動はさけ
られない。この変動は現状のプロセスでは影響が顕在化
しなくても、処理プロセスの微細化により、エッチング
特性に影響を及ぼす可能性があり、この場合にはランプ
やヒータなどによる積極的な温度制御機構が必要とな
る。図４には、ランプ加熱による温度制御機構の実施例
を示す。

【００６９】本実施例においては、誘電体リング１１３
Ａの一部が、上記リング１１６と同様の構造１１６Ａで
バイアスが印加できるように構成されており、さらに誘
電体リング１１３Ａのプラズマに近い側に、赤外光・遠
赤外光を吸収するたとえばアルミナ薄膜などの赤外吸収
体１５１が形成されている。そして、赤外線放射手段１
５２から赤外光・遠赤外光が放射され、赤外透過窓１５
３，誘電体リング１１３Ａを通過して、赤外吸収体１５
１で吸収され、リング１１６を加熱する。赤外吸収体１
５１は赤外線により遠隔的に加熱できるので、赤外線吸
収体１５１を誘電体リング１１３Ａのプラズマに近い側
に設置することで、誘電体リング１１３のプラズマにさ
らされる表面の温度をより高精度に制御することが可能
となる。

【００７０】また、加熱機構に赤外線の吸収を用いてい
るため、発熱抵抗体による加熱に比べて応答性がよい利
点がある。さらに、バイアス印加部１１６Ａにより、誘
電体リング１１３Ａはバイアスによっても加熱されるの
で、温度の応答性が向上する。

【００７１】一方、赤外線放射手段１５２はホルダ１５
４に設置されるが、ホルダ１５４と誘電体リング１１３
Ａの間には隙間が設けられ、その隙間にガス供給手段１
５５を通して、温度制御用の伝熱ガスが供給される。伝
熱ガスは、真空封止手段１５６Ａ，１５６Ｂで封止され
る。このガス伝熱により、誘電体リング１１３Ａはホル
ダ１５４を通して放熱される。したがって、たとえば処
理開始時にはバイアスとランプにより加熱し、処理中に
はガス伝熱により放熱させることで、温度制御の精度が
向上する。この結果、誘電体リング１２３の温度をおよ
そ１００℃から２５０℃、望ましくは１５０℃から２０
０℃の範囲で±５〜１０℃程度の精度で制御できる。こ
の温度では、膜の堆積が減少するため、膜の剥離による
異物発生を抑制される。また、誘電体リング１１３Ａの
表面状態が温度に対して依存性が大きくない領域である
ので、表面状態が変化せず、長期的に安定したプラズマ
処理が可能となる。

【００７２】上記の図３，図４の実施例はいずれも、プ
ラズマに接するリング１１６，誘電体リング１１３Ａを
加熱して膜の堆積を減少させるものであったが、プラズ
マに接するリングを、図１で説明した側壁内面と同様
に、ウエハ温度よりも低い温度に一定に制御して安定な
堆積膜を形成することも可能である。図５は、この実施
例を示し、誘電体リング１１３Ｂを、冷媒による温度制
御で２０℃〜１００℃程度の範囲で制御するものであ
る。

【００７３】この実施例では、誘電体リング１１３Ｂに
設けられた冷媒流路１６１に、熱媒体供給手段１６２か
ら温度制御用の冷媒が供給される。冷媒は、封止手段１
６３で封止される。誘電体リング１１３Ｂの温度は、図
示していない温度コントローラや温度検出器により、所
定の値に維持する。このような構成により、プラズマ処
理時に、誘電体リング１１３Ｂの温度を２０℃〜１００
℃程度の範囲に維持することができる。このため、誘電
体リング１２３の表面に安定した強固な反応生成物の膜
が堆積するので、誘電体リング１２３の表面が削られて
消耗することはない。また、プロセスによって膜が過剰
に堆積する場合は、プラズマクリーニングを併用して、
膜を一定の厚みに保ってもよい。

【００７４】なお、前記の各実施例は、いずれも有磁場
ＵＨＦ帯電磁波放射放電方式のプラズマ処理装置の場合
であったが、放射される電磁波はＵＨＦ帯以外にも、た
とえば２.４５ＧＨｚのマイクロ波や、あるいは数１０
ＭＨｚから３００ＭＨｚ程度までのＶＨＦ帯でもよい。
また、磁場はかならずしも必須ではなく、たとえば無磁
場マイクロ波放電でもよい。さらに、上記以外にも、た
とえば磁場を用いたマグネトロン型のプラズマ処理装置
や平行平板型の容量結合方式プラズマ処理装置、あるい
は誘導結合型のプラズマ処理装置などに、前記の各実施
例を適用できる。

【００７５】図６は、本発明を、磁場を用いたＲＩＥ装
置（マグネトロンＲＩＥ装置やMagnetically Enhanced
RIE 装置）に適用した例である。真空容器としての処理
室１００は、側壁１０２と、ウエハなどの試料Ｗを静電
吸着装置１３１を介して載置する下部電極１３０と、こ
れに対向して接地される上部電極２０１を備え、また真
空容器内に所定のガスを導入するガス供給手段１１７
と、真空容器内を減圧排気する真空排気系１０６と、前
記下部電極と上部電極の間に電界を発生させる電界発生
手段２０３と、真空容器内に磁界を発生させる磁界発生
手段２０２を備えている。磁界発生手段２０２は、複数
の永久磁石またはコイルが処理室１００の外周にリング
状に配置され、処理室内部に電極に対してほぼ平行な磁
場を形成する。そして、電極間に発生する電界により処
理ガスをプラズマ化して、プラズマＰを発生させ、試料
Ｗを処理する。さらに、マグネトロンＲＩＥでは、磁界
発生手段２０２により電界とほぼ直交する方向に磁場が
形成されるので、電子とプラズマ中の分子・原子との衝
突頻度が高まって、プラズマ密度が増加し、高いエッチ
ング特性が得られる。

【００７６】本実施例では、図１で述べた実施例と同様
に、側壁１０２に側壁内面の温度を制御するジャケット
１０３が交換可能に保持され、ジャケット１０３の内部
に熱媒体供給手段１０４から熱媒体が循環供給されて、
ジャケットの温度が０℃〜約１００℃、望ましくは２０
℃〜約８０℃の範囲で、±１０℃以内の精度で制御され
る。ジャケット１０３は、たとえばアルマイト処理を施
したアルミニウムで構成する。

【００７７】このような構成により、リアクタ内壁面を
ウエハ温度よりも十分低い温度で一定に制御できるの
で、リアクタ側壁内面に強固な堆積膜を形成できる。こ
の膜は十分な耐プラズマ性を有しており、リアクタ内壁
の保護膜として作用し、反応生成物の剥離や試料表面へ
のパーティクルの付着が低減する。したがって、側壁は
消耗したり損傷したりしないので、側壁の部品交換の頻
度が低減でき、ランニングコストの低下につながるとと
もに、耐プラズマ性の高いＳｉＣなどのセラミクスを使
う必要がなく、部品コストの低減が可能となる。

【００７８】また、本実施例では、図１，図２で述べた
実施例と同様に、試料台リング１３２に、電界発生手段
２０３から供給されるバイアス電力の一部を漏洩させる
構造とし、さらにガス伝熱により冷却することで、試料
台リング１３２における表面反応や試料の処理特性が安
定化できる。また同時に、バイアスによる加熱とイオン
アシストにより反応生成物の堆積が防止できるので、反
応生成物の剥離や試料表面へのパーティクルの付着が低
減される。

【００７９】図７は、本発明を、平行平板型プラズマ処
理装置に適用した例である。真空容器としての処理室１
００は、側壁１０２と、ウエハなどの試料Ｗを載置する
下部電極１３０と、これに対向する上部電極２１０、お
よび上部電極２１０に電力を供給して電極間に電界を発
生させる電界発生手段２２１とを備えている。所定の処
理ガスが処理室１００内にガス供給手段１１７より供給
され、真空排気系１０６で真空容器内が減圧排気され
る。そして、電極間に発生する電界により処理ガスをプ
ラズマ化して、プラズマＰを発生させ、試料Ｗを処理す
る。上部電極２１０は、電極板２１１が絶縁体２１２，
２１３で絶縁されてハウジング２１４を保持される。ま
た、電極板２１１のプラズマに接する側の面にはプレー
ト２１５が、その外周にはシールドリング２１６が設置
される。シールドリング２１６は、絶縁体２１２，２１
３をプラズマから保護すると同時に、試料台リング１３
２と対をなして、プラズマＰを処理室１００に封じ込め
ることでプラズマ密度を向上させて、高いエッチング特
性を得る。

【００８０】本実施例では、図１で述べた実施例と同様
に、側壁１０２の内面の温度がジャケット１０３により
０℃〜約１００℃、望ましくは２０℃〜約８０℃の範囲
で、±１０℃以内の精度で制御されるため、耐プラズマ
性を有する堆積膜が形成されてリアクタ内壁の保護膜と
して作用し、パーティクルの低減や側壁の部品交換の頻
度の低減が可能となる。また、試料台リング１３２につ
いても漏洩バイアス印加構造とガス冷却により、表面反
応や試料の処理特性が安定化でき、反応生成物の堆積を
防止してパーティクル発生が低減される。さらにシール
ドリング２１６は、図３の実施例と同様に、その形状が
薄く、かつプレート１１５に対してシールドリング２１
６の一部分がかかり、かつ他部品との熱的な接触が少な
くなるように構成されている。このため、プレート１１
５に電力を印加すると、シールドリング２１６がセルフ
バイアスによるイオンにより加熱され、反応生成物の堆
積が抑制されて、異物発生を低減できる。

【００８１】図８は、本発明を、誘導結合型のプラズマ
処理装置に適用した例である。真空容器としての処理室
１００は、側壁１０２と、ウエハなどの試料Ｗを載置す
る下部電極１３０と、天板２３０とを備えており、真空
排気系１０６で減圧排気される。天板２３０の上部に
は、誘導放電用コイル２３１が配置され、高周波電源２
３２から高周波電力を供給する。処理ガスはガス供給手
段１１７より供給され、誘導放電用コイル２３１による
誘導放電でプラズマ化されて、プラズマＰが発生し、試
料Ｗを処理する。誘導結合型のプラズマ処理装置では、
天板にシリコンを用いてプロセスを安定化させたり、た
とえばファラデーシールドや磁場などの手段でプラズマ
と壁との相互作用を抑制することで、側壁をウエハより
も低温としても高いエッチング特性が安定して得られ
る。

【００８２】本実施例では、図１で述べた実施例と同様
に、側壁１０２の内面の温度がジャケット１０３により
０℃〜約１００℃、望ましくは２０℃〜約８０℃の範囲
で、±１０℃以内の精度で制御される。このため、耐プ
ラズマ性を有する堆積膜が形成されてリアクタ内壁の保
護膜として作用し、パーティクルの低減や側壁の部品交
換の頻度の低減が可能となる。また、試料台リング１３
２についても漏洩バイアス印加構造とガス冷却により、
表面反応や試料の処理特性が安定化でき、反応生成物の
堆積を防止してパーティクル発生が低減される。

【００８３】なお、前記の各実施例は、いずれも処理対
象が半導体ウエハであり、これに対するエッチング処理
の場合であったが、本発明はこれに限らず、例えば処理
対象が液晶基板の場合にも適用でき、また処理自体もエ
ッチングに限らず、たとえばスパッタリングやＣＶＤ処
理に対しても適用可能である。

【００８４】

【発明の効果】本発明によれば、リアクタ内部の温度と
壁面の状態を制御することにより、ＣＦ系処理ガスの組
成であるＦとＣとによる堆積層が形成され、これによっ
てエッチング特性に経時的な変化を生じさせることな
く、ブロセスの再現性・信頼性を長期間にわたって低コ
ストで維持できる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】本発明の一実施例になる、プラズマエッチング
装置の断面模式図である。

【図２】本発明の一実施例である、試料台リングの温度
制御方法を示す図である。

【図３】本発明の一実施例である、リングの温度制御方
法を示す図である。

【図４】本発明の一実施例である、赤外ランプによるリ
ングの温度の制御方法を示す図である。

【図５】本発明の一実施例である、冷媒によるリングの
温度制御方法を示す図である。

【図６】本発明の一実施例になる、有磁場ＲＩＥプラズ
マエッチング装置の断面模式図である。

【図７】本発明の一実施例になる、平行平板型プラズマ
エッチング装置の断面模式図である。

【図８】本発明の一実施例になる、誘導結合型プラズマ
エッチング装置の断面模式図である。

【符号の説明】

１００…処理室、１０１…磁場形成手段、１０２…処理
室側壁、１０３…ジャケット、１０４，１１７，１５５
…ガス供給手段、１０５…真空室、１０６…真空排気
系、１１０…アンテナ、１１１…円板状導電体、１１２
…誘電体、１１３…誘電体リング、１１５…プレート、
１１６…温度制御手段、１２１…アンテナ電源、１２２
…アンテナ高周波電源、１３０…下部電極、１３１…静
電吸着装置、１３２…試料台リング、１３３，１４３…
絶縁体、１４１…バイアス電源、１４７…冷媒流路、１
５１…赤外吸収体、１５２…赤外線放射手段、153 …赤
外透過窓。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｌ // Ｃ２３Ｃ 14/54 Ｃ２３Ｃ 14/54 ＢＨ０１Ｌ 21/302 Ｆ (72)発明者末広満山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者加治哲徳山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者金井三郎山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器内を真空排気手段によって真空排
気し、該真空容器内に処理ガスを導入し、該真空容器内
にウエハを配置し、該真空容器内の下部電極にバイアス
電力を供給し、該真空容器内に高周波を放射し、前記処
理ガスをプラズマ化して被加工物の処理を行うプラズマ
処理方法において、前記真空容器が備える処理室の側壁は、その温度が２０
℃から８０℃で±１０℃以内の範囲で温度制御されるこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】真空容器内を真空排気手段によって真空排
気し、該真空容器内に処理ガスを導入し、該真空容器内
にウエハを配置し、該真空容器内の下部電極にバイアス
電力を供給し、該真空容器内に高周波を放射し、前記処
理ガスをプラズマ化して被加工物の処理を行うプラズマ
処理方法において、前記真空容器が備える処理室の側壁は、その温度が２０
℃から８０℃で±１０℃以内の範囲で温度制御され、そ
の内壁面にエッチング処理のときにＣＦ系の処理ガスの
組成であるＦとＣとによる堆積層が形成されることを特
徴とするプラズマ処理方法。
【請求項３】請求項１において、一定温度制御によって、堆積層のポリマー重合を進める
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項４】真空容器内を真空排気手段によって真空排
気し、該真空容器内に処理ガスを導入し、該真空容器内
にウエハを配置し、該真空容器内の下部電極にバイアス
電力を供給し、該真空容器内に高周波を放射し、前記処
理ガスをプラズマ化して被加工料の処理を行うプラズマ
処理方法において、前記真空容器内を０．５Ｐａ以上４Ｐａ以下に真空調整
し、前記真空容器が備える処理室の側壁は、その温度が２０
℃から８０℃で±１０℃以内の範囲で温度制御されるこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項５】真空容器内を真空排気手段によって真空排
気し、該真空容器内に処理ガスを導入し、該真空容器内
にウエハを配置し、該真空容器内の下部電極にバイアス
電力を供給し、該真空容器内に高周波を放射し、前記処
理ガスをプラズマ化して被加工物の処理を行うプラズマ
処理方法において、前記真空容器内に高周波バイアス電力を印加する円板状
導体に接するプレートとウエハとの距離とを３０ｍｍ以
上１５０ｍｍ以内に設定し、前記真空容器内を０．５Ｐａ以上４Ｐａ以下に真空調整
し、前記真空容器が備える処理室の側壁は、その温度が２０
℃から８０℃で±１０℃以内の範囲で温度制御されるこ
とを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項６】ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該プラズマに
より被加工物の処理を行うプラズマ処理方法において、内部で前記被加工物が処理される処理室内壁の温度を、
２０〜８０℃の範囲の温度で±１０℃以内に温度制御す
ることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項７】ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該プラズマに
より被加工物の処理を行うプラズマ処理方法において、内部で前記被加工物が処理される処理室内壁の温度を、
２０〜８０℃の範囲の温度で±１０℃以内に温度制御
し、前記処理室内の圧力を、０．５〜４Ｐａに調整すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項８】ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該プラズマに
より被加工物の処理を行うプラズマ処理方法において、内部で前記被加工物が処理される処理室側壁の温度を、
２０〜８０℃以内の範囲で温度制御し、前記処理室内の圧力を、０．５〜４Ｐａに調整すること
を特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項９】ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該プラズマに
より被加工物の処理を行うプラズマ処理方法において、前記プラズマに接する処理室内壁の温度を、２０〜８０
℃の範囲の温度で±１０℃以内に温度制御することを特
徴とするプラズマ処理方法。
【請求項１０】ＣＦ系ガスをプラズマ化し、該プラズマ
により被加工物の処理を行うプラズマ処理方法におい
て、前記プラズマに接する処理室側壁の温度を、２０〜８０
℃の範囲の温度で±１０℃以内に温度制御し、前記処理室内の圧力を、０．５〜４Ｐａに調整すること
を特徴とするプラズマ処理方法。