JP2003168678A

JP2003168678A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2003168678A
Application number: JP2001368119A
Authority: JP
Inventors: Koji Takeishi; 浩司武石
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2001-12-03
Filing date: 2001-12-03
Publication date: 2003-06-13

Abstract

(57)【要約】【課題】マイクロ波励起と高周波バイアス励起とを併
用可能な構成を有し、高周波バイアス励起のみを実施し
ても異常放電が生じることのないプラズマ処理装置を提
供することを目的とする。【解決手段】真空チャンバ（２）と、絶縁性の透過窓
（２４）を介して前記真空チャンバ内に高周波電力
（Ｍ）を導入することによりプラズマを生成する第１の
プラズマ励起源と、前記真空チャンバ内に設けられ、プ
ラズマ処理される被処理物を保持する載置台（３０）
と、前記載置台に高周波バイアスを印加することにより
プラズマを生成する第２のプラズマ励起源（８０）と、
を備え、前記真空チャンバの内壁面上の少なくとも一部
に前記真空チャンバと同電位とされた導電性部材（２０
Ａ〜２０Ｅ）が設けられたプラズマ処理装置を提供す
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、プラズマ処理装置
に関し、特に、マイクロ波などによる励起源と高周波バ
イアス励起源とを併有するプラズマ処理装置において、
高周波バイアス励起源のみを動作させた時に生ずる異常
放電を抑制することができるプラズマ処理装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】プラズマを利用したドライエッチング、
アッシング、薄膜堆積、プラズマドーピングあるいは表
面改質などのプラズマ処理は、半導体装置や液晶ディス
プレイ装置をはじめとした各種の製品の製造工程におい
て広く利用されている。

【０００３】このようなプラズマ処理に際してプラズマ
を形成する方法として、マイクロ波などの高周波電力に
よる励起方法と、高周波バイアスによる励起方法とがあ
る。そして、これら２つの方法を同時にまたはそれぞれ
単独で実施可能なプラズマ処理装置が開発されている。

【０００４】図７は、マイクロ波励起と高周波バイアス
励起がそれぞれ可能なプラズマ処理装置の要部構成を表
す概念図である。

【０００５】このプラズマ処理装置は、大気よりも減圧
した雰囲気を維持可能な真空チャンバ２を有する。チャ
ンバ２には、排気口６とガス供給口２２とが設けられ、
図示しない真空ポンプによりその内部を排気して所定の
圧力に維持しつつ、ガス供給口２２からエッチングガス
を導入できる。この際に、排気整流板１２は、被処理物
Ｗの表面付近におけるエッチングガスの圧力及び流速分
布を調節する役割を有する。

【０００６】また、チャンバ２の中には、載置台３０の
上に静電チャックなどの保持機構４０が設けられ、被処
理物Ｗを保持可能とされている。なお、この載置台３０
の内部には冷却用の熱媒体１４が適宜供給される場合も
ある。そして、載置台３０には、高周波電源８０が接続
されている。高周波電源８０から載置台３０に高周波バ
イアスを印加することにより、ガス供給口２２から導入
したガスのプラズマを生成することができる。

【０００７】一方、チャンバ２の上部には、誘電体窓２
４を介してその外部にマイクロ波導波管２８が設けられ
ている。マイクロ波導波管２８の先端付近にはスロット
２６が開口されている。矢印で示した方向に導波された
マイクロ波Ｍは、スロット２８を介し誘電体窓２４を透
過してチャンバ２の中に導入され、このマイクロ波によ
ってガス供給口２２から導入されたガスのプラズマを生
成することもできる。

【０００８】以上説明したように、図７に表したプラズ
マ処理装置は、被処理物Ｗを固定した状態において、真
空チャンバ内に所定のプロセスガスを導入し、マイクロ
波励起あるいは高周波バイアス励起によってプラズマを
生成することより、プラズマ処理を実施することができ
る。

【０００９】例えば、プロセスガスのプラズマにより活
性種を生成し、これを被処理物Ｗの表面に供給すること
によって、ドライエッチングやアッシングなどのプラズ
マ処理を施すことができる。このようなプラズマを形成
するためのプロセスガスとしては、例えば被処理物の表
面の薄膜のエッチングを行う場合には、酸素ガス
（Ｏ _２）、あるいはＣＦ_４、ＮＦ_３等のフッ素系ガスや
Ｃｌ_２等のハロゲン系ガスを添加したガスなどを用いる
ことができる。

【００１０】そして、図７に表したプラズマ処理装置の
場合、マイクロ波による励起と高周波バイアスによる励
起とを同時に実施することもできるし、それぞれ個別に
実施することもできる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図７に例示
したプラズマ処理装置において、高周波電源８０による
高周波バイアス励起のみを用いてプラズマ処理を行うこ
とが望ましい場合がある。

【００１２】例えば、マイクロ波励起を用いると、高い
密度のプラズマが形成されるためにラジカルが多量に生
成されて、いわゆる「サイドエッチング」が生ずる場合
がある。従って、エッチングに際して高い異方性が必要
とされるような場合には、マイクロ波励起を停止し、高
周波バイアスのみによってプラズマを生成することが望
ましい。

【００１３】また、半導体装置などの製造に際して、マ
イクロ波励起による密度の高いプラズマを用いると、エ
ッチングすべきでない低誘電率の層間絶縁層までエッチ
ングされてしまう場合もある。このような場合にも、マ
イクロ波励起を停止し、高周波バイアス励起のみにより
プラズマエッチングを行うことが望ましい。

【００１４】ところが、本発明者の検討の結果、図７に
例示したプラズマ処理装置において、高周波電源８０に
よる高周波バイアスのみによってプラズマを生成する
と、チャンバ２の内部で異常放電が生ずるという問題が
あることが判明した。

【００１５】図８は、チャンバ内で異常放電が生ずる様
子を表す概念図である。

【００１６】チャンバ２を接地電位とし、高周波電源８
０から載置台３０に高周波バイアスを印加してプラズマ
Ｐを生成すると、このプラズマＰを介して、高周波電源
８０とチャンバ２との間でプラズマ電流が流れる。

【００１７】しかし、チャンバ２のうち、載置台３０の
対向部は、誘電体窓２４により大きな面積が占められて
いる。そして、この誘電体窓２４は、石英、アルミナ
（Ａｌ _２Ｏ_３）あるいは窒化アルミニウム（ＡｌＮ）な
どの絶縁性材料により形成されているので、プラズマ電
流が流れることができない。

【００１８】従って、プラズマ電流は、チャンバ２の残
余の部分の内壁に集中する。しかし、チャンバ２は、通
常、アルミニウム（Ａｌ）により形成され、その内壁は
アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）により被覆されているため、プ
ラズマ電流がやはり流れにくい。

【００１９】このため、プラズマ電流は、電界が集中し
やすい突出部に集中して突発的に流れ、その結果とし
て、異常放電を生ずることとなる。

【００２０】本発明者の検討によれば、このような異常
放電は、例えば、圧力計が設けられているポートの入り
口や、排気整流板１２の開口などにおいて頻発する傾向
が認められた。

【００２１】このような異常放電が生ずると、チャンバ
２の内壁面のアルミナ被覆層及びその内側のアルミニウ
ムが周囲に飛散し、被処理物Ｗを汚染したり、パーティ
クルとしてその表面に残留するという問題が生ずる。

【００２２】また、本発明者の検討によれば、このよう
な異常放電は、マイクロ波励起を併用した場合にはあま
り顕著ではなく、高周波バイアス励起のみを用いた場合
に頻発することが判明した。この理由は、マイクロ波励
起を用いた場合には高周波バイアス励起によるプラズマ
の１００倍以上の高い密度のプラズマが生成されるた
め、高周波バイアスのプラズマ電流成分も吸収されるか
らであると推測される。

【００２３】つまり、このような異常放電は、マイクロ
波励起と高周波バイアス励起を併用可能なプラズマ処理
装置において高周波バイアス励起のみを実行した場合に
特有の現象であることを知得するに至った。

【００２４】本発明はかかる課題の認識に基づいてなさ
れたものであり、その目的は、マイクロ波励起と高周波
バイアス励起とを併用可能な構成を有し、高周波バイア
ス励起のみを実施しても異常放電が生じることのないプ
ラズマ処理装置を提供することにある。

【００２５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のプラズマ処理装置は、大気よりも減圧され
た雰囲気を維持可能な真空チャンバと、絶縁性の透過窓
を介して前記真空チャンバ内に高周波電力を導入するこ
とによりプラズマを生成する第１のプラズマ励起源と、
前記真空チャンバ内に設けられ、プラズマ処理される被
処理物を保持する載置台と、前記載置台に高周波バイア
スを印加することによりプラズマを生成する第２のプラ
ズマ励起源と、を備え、前記真空チャンバの内壁面上の
少なくとも一部に前記真空チャンバと同電位とされた導
電性部材が設けられたことを特徴とする。

【００２６】上記構成によれば、高周波バイアス励起の
みによってプラズマを生成した場合でも、導電性部材を
介してチャンバの接地電位への電流経路を確保できるた
めに、チャンバ内における異常放電を抑制することがで
きる。

【００２７】その結果として、異常放電によりチャンバ
の内壁がスパッタされることにより生じ得るパーティク
ルやチャンバ材料による被処理物の汚染を防ぐことがで
きる。

【００２８】ここで、前記絶縁性の透過窓が、前記被処
理物と対向して設けられた場合に、このような異常放電
が生じやすく、本発明を適用して格別の効果が得られ
る。

【００２９】また、このような場合に、前記導電性部材
を、前記絶縁性の透過窓と前記載置台との間に設けれ
ば、異常放電を効果的に抑制できる。

【００３０】また、前記真空チャンバ内には、前記プラ
ズマ処理に際して処理ガスの流れが形成され、前記導電
性部材を、前記被処理物からみて前記処理ガスの流れの
下流側に設けることも、異常放電の抑制に対して効果的
である。

【００３１】また、前記導電性部材は、シリコン（Ｓ
ｉ）、炭化シリコン（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、タングス
テン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）及びその他のシリコ
ン化合物よよりなる群から選択されたいずれかからなる
ものを、被処理物の材質や物性に応じて用いることがで
きる。シリコン化合物としては、各種の金属シリサイド
などを挙げることができる。すなわち、被処理物に対す
る汚染の心配がない材料であれば、導電性部材の材料と
して用いることが可能である。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、具体例を参照しつつ詳細に説明する。

【００３３】図１は、本発明の実施の形態にかかるプラ
ズマ処理装置の要部断面構造を表す模式図である。

【００３４】まず、その全体構成について説明すると、
本発明のプラズマ処理装置は、マイクロ波励起と高周波
バイアス励起のいずれも可能な装置であり、大気よりも
減圧した雰囲気を維持可能なチャンバ２を有する。チャ
ンバ２は、プロセスガスを導入するためのガス供給口２
２を有し、排気口６を介して図示しない真空ポンプによ
り真空排気される。また、プロセスガスの流れを調節す
るために、所定のコンダクタンス開口を有する排気整流
板１２が適宜設けられている。

【００３５】また、チャンバ２の中には、載置台３０の
上に静電チャックなどの保持機構４０が設けられ、被処
理物Ｗを保持可能とされている。そして、載置台３０に
は、高周波電源８０が接続されている。高周波電源８０
から載置台３０に高周波バイアスを印加することによ
り、ガス供給口２２から導入したガスのプラズマを生成
することができる。また、プラズマ処理に際して被処理
物Ｗの温度を所定の範囲に維持するために、フッ素系絶
縁流体などの熱媒体１４が適宜循環される。

【００３６】一方、チャンバ２の上部においては、導波
管２８を介してマイクロ波Ｍが供給され、スロット２６
を介して誘電体窓２４からチャンバ２内に導入される。
誘電体窓２４は、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ
_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）などの誘電体に
より形成され、チャンバ２の気密を維持しつつマイクロ
波Ｍを導入する役割を有する。このようにして導入され
たマイクロ波により、ガス供給口２２から供給されたプ
ロセスガスのプラズマを生成することができる。

【００３７】本発明によれば、以上説明した構造におい
て、チャンバ２の内壁などに導電性部材２０Ａ〜２０Ｆ
が適宜設けられている。具体的には、例えば、誘電体窓
２４と被処理物Ｗとの間の空間において、チャンバ２の
内壁に導電性部材２０Ａ〜２０Ｃを設けることができ
る。また、排気整流板１２の上に導電性部材２０Ｄを設
けてもよい。さらに、排気整流板１２の下側において、
チャンバ２の内壁に導電性部材２０Ｅを設けてもよく、
さらに、載置台３０の周囲にも導電性部材２０Ｆを設け
てもよい。

【００３８】これらの導電性部材は、チャンバーの内壁
面に被覆されたアルミナよりも高い導電率を有し、チャ
ンバ２の本体の電位に同じに接地することが望ましい。
このような導電性部材を設けることにより、高周波バイ
アス励起のみによってプラズマを形成しても異常放電を
抑制することができる。

【００３９】すなわち、マイクロ波励起を停止した状態
で高周波電源８０による高周波バイアス励起のみよって
プラズマを形成した場合、チャンバ２を介して接地電位
に流れるプラズマ電流の経路が必要である。つまり、高
周波電源８０とチャンバ２との間では、プラズマＰを介
して電流が流れる。しかし、載置台３０に対向したチャ
ンバ２の主要部は絶縁性の誘電体窓２４に占められてお
り、それ以外のチャンバ内壁面も高抵抗のアルミナによ
り覆われているため、電流が流れにくい。これに対し
て、本発明によれば、チャンバ２の内壁に導線性部材２
０Ａ〜２０Ｆを設けることにより、これらを介した電流
の経路を確保してプラズマ電流を均一に流し、電界集中
による局所的な異常放電を防ぐことができる。

【００４０】導電性部材２０Ａ〜２０Ｆの材料として
は、被処理物Ｗに対する汚染やパーティクル（塵埃）の
原因となりにくいものが望ましい。従って、その材料
は、チャンバ２で行われるプラズマ処理の内容やその被
処理物Ｗの物性などに応じて適宜決定することができ
る。

【００４１】一般的には、これら導電性部材２０Ａ〜２
０Ｆの材料としては、シリコン（Ｓｉ）や炭化シリコン
（ＳｉＣ）あるいは非晶質ガラス状のカーボン（Ｃ）な
どを挙げることができる。また例えば、被処理物Ｗの材
料によっては、窒化チタン（ＴｉＮｘ）やタングステン
（Ｗ）あるいは、金属シリサイドなどを導電性部材２０
Ａ〜２０Ｆの材料として用いることも可能である。金属
シリサイドとしては、例えば、チタン・シリサイド（Ｔ
ｉＳｉｘ）、タングステン・シリサイド（ＷＳｉｘ）、
タンタル・シリサイド（ＴａＳｉｘ）、モリブデン・シ
リサイド（ＭｏＳｉｘ）などを挙げることができる。ま
たさらに、例えばアルミニウム（Ａｌ）をエッチングす
るチャンバの場合には、導電性部材２０Ａ〜２０Ｆの材
料としてアルミニウム（Ａｌ）を用いることができる。
つまり、エッチングする材料が特定されている場合に
は、その材料を導電性部材２０Ａ〜２０Ｆの材料として
用いても、被処理物Ｗやチャンバを汚染する心配はな
い。

【００４２】これら導電性部材２０Ａ〜２０Ｆは、チャ
ンバ２の内壁面に直接コーティングしてもよいし、導電
性接着剤、溶接、半田あるいはロウ付けなどの手段によ
りチャンバ２の内壁に固定しても良い。あるいは、留め
具、ねじ、スプリング、ピンなどを用いて導電性部材２
０Ａ〜２０Ｆをチャンバ２の内壁に脱着可能に取り付け
てもよい。

【００４３】但し、いずれの場合にも、導電性部材２０
Ａ〜２０Ｆは、チャンバ２の本体あるいは別途設けられ
た接地電位の端子との電気的な接触が確保されるように
留意する必要がある。

【００４４】また、導電性部材２０Ａ〜２０Ｆのそれぞ
れは、一体として設ける必要はない。例えば、図１にお
いて、導電性部材２０Ａは、一体の円筒状の部材として
設けてもよいが、複数の導電性の部材片を組み合わせて
円筒状に形成してもよい。さらにまた、チャンバ２の内
壁面を完全に覆う形状である必要はなく、その一部のみ
を覆うように部分的に設けてもよい。この場合、電界集
中が生じやすい突出部から離れた部分を特に導電性部材
により覆うようにすると、放電電流を分散させることが
でき効果的である。

【００４５】さらにまた、導電性部材２０Ａ〜２０Ｆ
は、一種類の材料のみにより形成する必要はない。例え
ば、被処理物Ｗの周辺のプラズマの密度が高い部分にお
いては、特に汚染やパーティクルの発生に考慮した材料
により導電性部材を形成し、被処理物Ｗから離れて、プ
ラズマの密度も低い部分においては、金属性あるいは窒
化チタン（ＴｉＮｘ）や金属シリサイド、あるいはタン
グステン（Ｗ）やアルミニウム（Ａｌ）などのように導
電度がさらに高い材料により導電性部材を形成するよう
にしてもよい。

【００４６】具体的には、例えば、図１の構成におい
て、排気整流板１２の下流側すなわち排気口６に近い側
においては、プラズマの密度も低く、被処理物Ｗに与え
る影響も少ないので、チャンバ内壁に設ける導電性部材
２０Ｅや載置台の周囲に設ける導電性部材２０Ｆの材料
として、窒化チタンなどを用いることができる。

【００４７】図２は、本発明の実施の形態にかかるプラ
ズマ処理装置の他の具体例を表す模式図である。同図に
ついては、図１に関して前述したものと同様の要素には
同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００４８】図２に例示した装置は、いわゆる「誘導結
合型プラズマ（Induction CouplingPlasma：ＩＣＰ）装
置」と称される形式のものであり、誘電体窓２４には導
体からなるＩＣＰ用アンテナ２７が接続されている。ア
ンテナ２７の一端は接地され、他端は、整合器２９を介
して高周波電源８４に接続されている。

【００４９】高周波電源８４からアンテナ２７に供給さ
れた２ＭＨｚから１００ＭＨｚ程度の周波数の高周波電
力は、誘電体窓２４を介してチャンバ２内に導入され、
ガス供給口２２を介して導入されたプロセスガスのプラ
ズマを生成する。そして、これとは別個に、載置台３０
に高周波電源８０が接続され、高周波バイアス励起によ
るプラズマの生成が可能とされている。

【００５０】本具体例の装置においても、チャンバ２の
内壁に導電性部材２０Ａ〜２０Ｆを適宜設けることによ
り、高周波電源８０を用いて高周波バイアス励起により
プラズマを生成した時の異常放電を抑制することができ
る。

【００５１】次に、本発明に関連して、図１及び図２に
例示したプラズマ処理装置に設けられる静電チャック４
０の構造について、図３を参照しつつ詳しく説明する。
すなわち、本発明においては、被処理物Ｗの載置台に高
周波バイアスを印加してプラズマを生成させることがで
きる装置を用いるが、このような装置において、被処理
物Ｗを固定するために静電チャック方式を採用する場
合、工夫の余地がある。

【００５２】図３に例示した静電チャックは、載置台３
０の上に設けられ、「双極型」の構造を有する。そし
て、アルミニウム（Ａｌ）などからなる支持台４２の上
に、セラミックや有機材料などからなる絶縁性部材４６
が、固定手段４４により固定されている。固定手段４４
としては、例えば、接着剤、インジウム（Ｉｎ）半田、
あるいはロウ付けなどを用いることができる。

【００５３】絶縁性部材４６の内部には、一対の電極４
８Ａ、４８Ｂが埋設されている。これらの電極４８Ａ、
４８Ｂは、給電部５２を介して直流の高電圧電源６０に
接続されている。また、給電部５２は、絶縁体２４によ
って載置台３０や支持台４２から絶縁されている。さら
に、高電圧電源６０と電極４８Ａ、４８Ｂとの間には、
高周波カットフィルタ６５などが適宜設けられる。

【００５４】半導体ウェーハやガラス基板などの被処理
物Ｗは、絶縁性部材４６の上に載置され、高電圧電源６
０から電極４８Ａ、４８Ｂに電圧を印加することにより
固定される。

【００５５】図４は、絶縁性部材４６を上方から眺めた
平面透視図である。すなわち、中央には絶縁体２４によ
り絶縁された給電部５２が設けられている。そしてこの
給電部５２に接続された一対の電極４８Ａ、４８Ｂが対
向して設けられ、これを絶縁性部材４６が取り囲んでい
る。また、このような絶縁性部材４６には、被処理物Ｗ
を持ち上げて、搬送や載置を容易にするためのリフトピ
ンが貫通する穴４７が適宜設けられている。

【００５６】なお、電極４８Ａ、４８Ｂの平面形状は、
図４に例示したものには限定されず、極性が異なる複数
の電極が互い違い状、交互状などに配置された各種の形
状を採用することができる。

【００５７】さて、以上説明した構成において、高電圧
電源６０は、高電圧発生部６０Ａと、スイッチ６０Ｂ、
６０Ｃとを有する。高電圧発生部６０Ａは、接地電位か
ら隔絶されている。つまり、「フローティング」の状態
で電圧を印加することができるようにされている。

【００５８】一方、スイッチ６０Ｂ、６０Ｃは、電極４
８Ａ、４８Ｂを、高電圧発生部６０Ａと接地電位との間
でそれぞれ切り替え可能としている。つまり、スイッチ
６０Ｂは、電極４８Ａの接続端Ｔ１を、接地電位Ｓ１と
高電圧発生部６０Ａの一方の極（正極または負極）Ｓ２
との間で切り替える。また、スイッチ６０Ｃは、電極４
８Ｂの接続端Ｔ２を、高電圧発生部６０Ａの他方の極
（負極または正極）Ｓ３と接地電位Ｓ４との間で切り替
える。

【００５９】その動作について説明すると、まず、プラ
ズマ処理に先立って、被処理物Ｗを真空チャンバ２の中
に導入し、静電チャック４０の上に載置する。具体的に
は、例えば図示しない搬送手段により被処理物Ｗを静電
チャック４０の上に搬送して載置する。この際には、電
極４８Ａ、４８Ｂはそれぞれ接地電位Ｓ１、Ｓ４に接続
されている。

【００６０】次に、スイッチ６０Ｂ、６０Ｃを切り替え
て、電極４８Ａ、４８Ｂをそれぞれ高電圧発生部６０Ａ
の両端と接続する。この状態において、電極４８Ａ、４
８Ｂにそれぞれ逆極性の高電圧が印加され、被処理物Ｗ
は絶縁性部材４６の表面に吸着固定される。

【００６１】この後、高周波電源８０により高周波バイ
アスを印加してプラズマを生成してエッチングやアッシ
ングなど、所定のプラズマ処理を施す。この際に、導電
性部材２０Ａ〜２０Ｆが設けられていることにより、チ
ャンバ内での異常放電を抑制することができる。

【００６２】所定のプラズマ処理が終了したら、プラズ
マを停止し、スイッチ６０Ｂ、６０Ｃを切り替えて、電
極４８Ａ、４８Ｂをそれぞれ接地電位Ｓ１、Ｓ４に接続
する。この状態において、被処理物Ｗを吸引する電荷は
消滅し、静電チャックによる吸着作用は解消する。

【００６３】しかる後に、図示しない搬送手段などによ
って被処理物Ｗを載置台から取り出す。

【００６４】以上説明したように、プラズマ処理中は、
静電チャックの電極４８Ａ、４８Ｂに、接地電位から隔
絶された高電圧を印加する。このように、電極４８Ａ、
４８Ｂにフローティング状態で高電圧を印加することに
より、絶縁性部材４６の抵抗が小さい場合でも、エッチ
ング速度の低下を防ぐことができる。

【００６５】

【実施例】以下、実施例を参照しつつ本発明の実施の形
態についてさらに具体的に説明する。

【００６６】図５は、本発明者が試作したプラズマ処理
装置の要部断面構造を表す模式図である。同図について
は、図１乃至図４に関して前述したものと同様の要素に
は同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【００６７】すなわち、本実施例においては、チャンバ
２の周囲内壁のうちで、載置台３０と対向した円環状の
平面部に導電性部材２０Ｂを設けた。具体的には、導電
性部材２０Ｂとして、円環断片状に整形した１６枚のシ
リコン板をチャンバ２と電気的に接続されるように貼り
付けた。

【００６８】このように導電性部材２０Ｂを設けたプラ
ズマ処理装置に、被処理物Ｗとして８インチ径のシリコ
ンウェーハを載置した。そして、５％のＣＦ_４のガスを
含有した酸素ガスによりチャンバ２の全圧を１０Ｐａ
（パスカル）として、高周波電源８０から１ｋＷの高周
波バイアスを印加してプラズマを励起させた。

【００６９】導電性部材２０Ｂを貼り付けずに同様の条
件でプラズマを励起させた場合、チャンバ２内において
異常放電の発生が観察されたが、本実施例により導電性
部材２０Ｂを貼り付けた場合には、異常放電の発生は観
察されなかった。

【００７０】上記の条件において１時間にわたりプラズ
マを励起させた後、被処理物Ｗとして載置したシリコン
ウェーハをチャンバ２から取り出し、その表面のパーテ
ィクル数とアルミニウム（Ａｌ）の付着量を測定した。

【００７１】図６は、本実施例及び比較例において、被
処理物Ｗの表面で検出されたパーティクル数及びアルミ
ニウム付着量をそれぞれ表すグラフ図である。ここで、
比較例は、導電性部材２０Ｂを貼り付けなかった装置に
おいて得られたデータを表す。

【００７２】図６から分かるように、比較例において
は、８インチ径のシリコンウェーハの表面に付着した
０．２μｍ以上の大きさのパーティクルの総数は２２０
個、アルミニウムの付着量は、１．２×１０^１２原子／
ｃｍ^２であった。これらのパーティクルやアルミニウム
不純物は、異常放電によってチャンバ２の内壁がスパッ
タされて飛来したものと考えられる。

【００７３】これに対して、本実施例の場合、８インチ
径のシリコンウェーハの表面におけるパーティクルの総
数は１０個、アルミニウム付着量は８×１０^１０原子／
ｃｍ ^２であった。つまり、本実施例においては、導電性
部材２０Ｂを設けたことにより、異常放電が効果的に抑
制され、その結果として、チャンバ２の内壁のスパッタ
リングによるパーティクルやアルミニウム不純物による
汚染を抑制できた。

【００７４】以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の
形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具
体例に限定されるものではない。

【００７５】例えば、本発明において、プラズマを励起
するためのマイクロ波励起源と高周波バイアス源との配
置関係や、それぞれの具体的な構造については、当業者
が適宜変更して本発明の作用効果が得られる限り、本発
明の範囲に包含される。

【００７６】さらに具体的には、例えばマイクロ波を透
過するためのマイクロ波導波管やＩＣＰ用アンテナは、
必ずしも真空チャンバ２の上方に設けられる必要はな
く、真空チャンバ２の側面や下方に設けた構成も本発明
の範囲に包含される。

【００７７】また、真空チャンバ２、載置台３０、マイ
クロ波導波管２８、アンテナ２７、誘電体窓２４、ガス
供給口２２などの各要素の配置関係や形状、あるいは大
きさの関係などについても、当業者が適宜変更して本発
明の作用効果が得られる構成は、本発明の範囲に包含さ
れる。

【００７８】さらにまた、上述した具体例においては、
真空チャンバの要部構成のみ説明したが、本発明は、こ
のような真空チャンバを有する全てのプラズマ処理装置
について適用可能であり、例えば、エッチング装置、ア
ッシング装置、薄膜堆積装置、表面処理装置、プラズマ
ドーピング装置などとして実現したプラズマ処理装置の
いずれもが本発明の範囲に包含される。

【００７９】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によれば、
マイクロ波励起源と高周波バイアス励起源とを併せ持つ
真空処理装置において、チャンバの内壁に導電性部材を
設けることにより、高周波バイアス励起源のみを動作さ
せた場合に生じうる異常放電を効果的に抑制し、プラズ
マを安定して励起させると同時に被処理物の汚染を防ぐ
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置
の要部断面構造を表す模式図である。

【図２】発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の
他の具体例を表す模式図である。

【図３】図１及び図２に例示したプラズマ処理装置に設
けられる静電チャック４０の具体的な構造を例示する模
式図である。

【図４】絶縁性部材４６を上方から眺めた平面透視図で
ある。

【図５】本発明者が試作したプラズマ処理装置の要部断
面構造を表す模式図である。

【図６】本発明の実施例及び比較例において、被処理物
Ｗの表面で検出されたパーティクル数及びアルミニウム
付着量をそれぞれ表すグラフ図である。

【図７】マイクロ波励起と高周波バイアス励起がそれぞ
れ可能なプラズマ処理装置の要部構成を表す概念図であ
る。

【図８】チャンバ内で異常放電が生ずる様子を表す概念
図である。

【符号の説明】

２真空チャンバ１２排気整流板１４冷却媒体２０Ａ〜２０Ｆ導電性部材２２ガス供給口２４誘電体窓２６スロット２７アンテナ２８マイクロ波導波管２９整合器３０、１３０載置台４０、１４０静電チャック４２、１４２支持台４４、１４４固定手段４６、１４６絶縁性部材４８Ａ、４８Ｂ、１４８Ａ、１４８Ｂ電極５０、１５０絶縁体５２、１５２給電部６０、１６０高電圧電源６０Ａ高電圧発生部６０Ｂ、６０Ｃスイッチ６５高周波カットフィルタ８０、８４高周波電源Ｍマイクロ波Ｗ被処理物

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】大気よりも減圧された雰囲気を維持可能な
真空チャンバと、絶縁性の透過窓を介して前記真空チャンバ内に高周波電
力を導入することによりプラズマを生成する第１のプラ
ズマ励起源と、前記真空チャンバ内に設けられ、プラズマ処理される被
処理物を保持する載置台と、前記載置台に高周波バイアスを印加することによりプラ
ズマを生成する第２のプラズマ励起源と、を備え、前記真空チャンバの内壁面上の少なくとも一部に前記真
空チャンバと同電位とされた導電性部材が設けられたこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】前記絶縁性の透過窓は、前記被処理物と対
向して設けられた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】前記導電性部材は、前記絶縁性の透過窓と
前記載置台との間に設けられたことを特徴とする請求項
２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記真空チャンバ内には、前記プラズマ処
理に際して処理ガスの流れが形成され、前記導電性部材は、前記被処理物からみて前記処理ガス
の流れの下流側に設けられた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５】前記導電性部材は、シリコン（Ｓｉ）、炭
化シリコン（ＳｉＣ）、炭素（Ｃ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎｘ）、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）及
びその他のシリコン化合物よりなる群から選択されたい
ずれかからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
か１つに記載のプラズマ処理装置。