JP2005135996A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】チャンバーを構成する部材等がプラズマによって削られることに起因するパーティクルの発生や、それによるウェハの汚染を抑制し得る半導体製造装置、及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】プラズマ生成室５を有し、プラズマ生成室５で発生させたプラズマでウエハ３を処理するプラズマ処理装置において、プラズマ生成室５を導電性の部材（アルミニウムで形成された母材１２）によって形成する。プラズマ生成室５の壁面には、ＥＣＲ領域９に接触する領域において導電性の部材が露出するように、絶縁膜１１を形成する。更に、ＥＣＲ領域９に接触する領域を接地しておく。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体装置の製造工程における成膜処理やエッチング処理等をプラズマを使用して行うプラズマ処理装置およびプラズマ処理装置の製造方法に関する。

近年、半導体デバイスの微細化、高集積化に伴い、デバイス特性や歩留まりの観点から、微細加工を行うドライエッチング装置などの半導体製造装置におけるパーティクルの発生や汚染の抑制が、益々重要となってきている。

特に、工程処理中に発生する各種生成物による発塵がパーティクルの発生源となり、半導体デバイスの製造歩留まりを低下させる要因となっている。この生成物はプロセス処理中に反応室内の壁に付着し、その後の別の工程において、それが剥がれ落ちることによってパーティクルとなる。

このような反応生成物によるパーティクルの発生を抑制するため、、半導体製造装置の反応室の内壁に対して、定期的に薬品を用いたウェットクリーニングを行ったり、プラズマを用いたドライクリーニングを行うことにより反応生成物を除去している（例えば、特許文献１参照）。

ところで、より微細な寸法で高精度の加工を行うため、半導体デバイスの製造工程においては、プラズマ生成のための高周波電源の高出力化が図られ、高密度のプラズマを生成することができるドライエッチング装置が用いられるようになっている。

図９は、従来から用いられている高密度プラズマドライエッチング装置の構成図である。図９に示すプラズマドライエッチング装置は、電子サイクロトロン共鳴（以下「ＥＣＲ」と称する）プラズマドライエッチング装置である。

図９に示すように、ＥＣＲプラズマドライエッチング装置は、チャンバー１０８を備えている。また、チャンバー１０８の内部には、高密度のプラズマを生成させる生成室１０５と、生成したプラズマを用いてプラズマ処理を行う反応室１０６とが設けられている。

プラズマ生成室１０５の上部にはマイクロ波導入窓１０２が設けられており、マイクロ波導入窓１０２はマイクロ波導波管１０７に接続されている。プラズマ生成室１０５の周囲にはプラズマ発生用のマグネットコイル１０４が設けられている。また、反応室１０６の内部には、処理対象となるウェハ１０３を載置するウェハステージ１０１が配置されている。ウェハステージ１０１は電極としても機能している。

更に、一般に、このようなドライエッチング装置では、チャンバー１０８自体の材質としてアルミニウムが用いられている。通常、アルミニウムで形成されたチャンバー１０８の内面、即ちプラズマ生成室１０５及び反応室１０６の壁面には、絶縁膜１１１が形成されている。絶縁膜１１１の形成は、例えば、チャンバー１０８を形成する部材に陽極酸化を施すことによって行われている。なお、チャンバー１０８の外面に絶縁膜１１１が形成されている場合もある。

ここで、図９に示すＥＣＲプラズマドライエッチング装置を用いて、ウェハ１０３をドライエッチングする工程について説明する。

先ず、ＥＣＲプラズマドライエッチング装置に接続された真空排気機構を用いて、プラズマ生成室１０５と反応室１０６との排気を行う。次いで、エッチングガスとして、例えば塩素ガスをプラズマ生成室１０５と反応室１０６とに導入する。

その後、マイクロ波導波管１０７、マイクロ波導入窓１０２を介して、マイクロ波、例えば２．４５ＧＨＺの高周波を導入し、同時にマグネットコイル１０４によって磁場を形成する。

このとき、導入されたマイクロ波と形成された磁場との相互作用により、電子サイクロトロン共鳴が引き起こされ、プラズマ生成室１０５内に塩素ガスの高密度プラズマが発生する。更に、この高密度プラズマにより生成されたイオンによって、反応室１０６内のウェハ１０３はエッチングされる。
特開平８−１６２４１２号公報（第２頁−第４頁）

しかしながら、従来における高密度プラズマを生成するプラズマドライエッチング装置においては、高周波電源の高出力化により、特に高密度のプラズマが生成される領域でチャンバーを構成する部材がプラズマに起因するスパッタリングにより削り取られ、削り取られた部分がパーティクルとなって落下するという問題がある。

また、パーティクルが処理対象となるウェハ上に落下すると、パーティクルによってウェハが汚染され、結果、ウェハにパターン欠陥が生じて半導体デバイスが不良品となってしまう。

具体的には、図９に示すＥＣＲプラズマドライエッチング装置においては、プラズマ生成室１０６内でＥＣＲ条件を満たす磁場強度となる領域、即ち、ＥＣＲ領域（図９において図示せず）において高密度プラズマが生成されるので、ＥＣＲ領域と接触しているプラズマ生成室１０６の内壁は高密度のイオンに曝される。

更に、この高密度のイオンに曝された部分は、スパッタリングされて、削り取られてしまう。削り取られた部分は、周辺部材、例えば、図９に示すマイクロ波導入窓１０２を構成している石英の部材や、ウェハステージ１０１周辺のアルミナセラミックスの部材、更に電極（図示せず）などに付着し、その後、パーティクルとなって剥がれ落ちる。

また、高密度プラズマに曝される部分は他の部分に比べて激しく削られているため、このようなパーティクルの発生を上述したウェットクリーニングによって抑制しようとしても、メンテナンス周期が短くなって生産性が著しく低下してしまうだけである。更に、上述したドライクリーニングでは、プラズマが回りこみにくい部分に付着した堆積物を十分に除去できないため、やはり堆積物はパーティクルとなって剥がれ落ちてしまう。

本発明の目的は、上記問題を解消し、チャンバーを構成する部材等がプラズマによって削られることに起因するパーティクルの発生や、それによるウェハの汚染を抑制し得る半導体製造装置、及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するために本発明にかかる第１のプラズマ処理装置は、プラズマ生成室を有し、前記プラズマ生成室で発生させたプラズマで基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成室の壁面における少なくとも前記プラズマに接する領域が、導電性を有するように形成され、且つ、接地されていることを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明にかかる第２のプラズマ処理装置は、プラズマ生成室を有し、前記プラズマ生成室で発生させたプラズマで基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記プラズマ生成室を構成する壁の、少なくとも前記プラズマに接する部分が、導電性を有し、前記プラズマ生成室を構成する壁の他の部分から電気的に絶縁され、更に、接地されているか又は直流電源の正極に電気的に接続されていることを特徴とする。

上記目的を達成するために本発明にかかるプラズマ処理装置の製造方法は、前記第２のプラズマ処理装置の製造方法であって、前記導電性を有するアルミニウムの陽極酸化膜が、少なくとも、（ａ）前記アルミニウムを含む材料で形成され、且つ、前記プラズマに接する部分を構成する部材の少なくとも一面に対して、陽極酸化を行って、複数の孔を有する酸化膜を形成する工程と、（ｂ）前記複数の孔の全部又は一部の底面に、前記部材を形成している前記アルミニウムを含む材料を露出させる工程と、（ｃ）前記複数の孔の全部又は一部に導電性の材料を充填する工程とによって形成されていることを特徴とする。

以上のように本発明によれば、高密度なプラズマに曝されるチャンバー壁に導電性を持たせることにより、プラズマ中のイオン衝撃によるチャンバーの損傷を抑制することができる。このため、チャンバー壁を構成する部材等がプラズマによって削られることに起因するパーティクルの発生や、それによるウェハの汚染を抑制し得る。

上記第１のプラズマ処理装置においては、当該プラズマ処理装置が電子サイクロトロン共鳴プラズマドライエッチング装置であり、前記プラズマ生成室の壁面における前記プラズマに接する領域が、電子サイクロトロン共鳴領域と接触している領域である態様とするのが好ましい。

また、上記第１のプラズマ処理装置においては、前記プラズマ生成室の壁が導電性の部材によって形成されており、前記プラズマ生成室の壁面には、少なくとも前記プラズマに接する領域において前記導電性の部材が露出するように、絶縁性の膜が形成されている態様とするのも好ましい。

上記第２のプラズマ処理装置においては、前記プラズマに接する部分が、アルミニウムを含む材料で形成されており、前記プラズマに接する部分の少なくとも前記プラズマ生成室の壁面を構成する領域には、導電性を有するアルミニウムの陽極酸化膜が形成されている態様とするのが好ましい。

上記本発明にかかるプラズマ処理装置の製造方法は、前記（ｂ）の工程が、前記酸化膜に対してアルカリ溶液によるエッチングを行うことで実施されているのが好ましい。

また、上記本発明にかかるプラズマ処理装置の製造方法は、前記（ｃ）の工程において用いられる導電性の材料が、導電型決定不純物をドーピングしたシリコン、導電性ポリマー、及びカーボンのうちの少なくとも一種であるのが好ましい。

以下、本発明のプラズマ処理装置及びその製造方法について図面を用いて説明する。なお、本発明のプラズマ処理装置及びその製造方法は、以下の実施の形態に何等限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲においては種々の態様で実施し得る。

（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置について、図１〜図２を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置を示す断面図である。図２は、図１に示すプラズマ処理装置のプラズマ生成室の壁を拡大して示す断面図である。

本実施の形態１におけるプラズマ処理装置は、ＥＣＲプラズマドライエッチング装置である。但し、本発明は、他のプラズマ処理装置においても、以下に説明するＥＣＲプラズマドライエッチング装置の場合と同様に適用でき、又同様の効果を得ることができる。

図１に示すように、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置は、チャンバー８を備えている。また、チャンバー８の内部には、高密度のプラズマを生成させる生成室５と、生成したプラズマを用いてプラズマ処理を行う反応室６とが設けられている。

プラズマ生成室５の上部にはマイクロ波導入窓２が設けられており、マイクロ波導入窓２はマイクロ波導波管７に接続されている。プラズマ生成室５の周囲にはプラズマ発生用のマグネットコイル４が設けられている。また、反応室６の内部には、処理対象となるウェハ３を載置するウェハステージ１が配置されている。ウェハステージ１は電極としても機能している。

また、本実施の形態１において、チャンバー８は母材１２によって構成されており、母材１２はアルミニウムで形成されている。更に、チャンバー８の内面、即ちプラズマ生成室５及び反応室６の壁面には、絶縁膜１１が形成されている。

このような構成により、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置においても、以下に説明するように、従来技術において図９に示したＥＣＲプラズマドライエッチング装置と同様に、ウェハ３のドライエッチングが行われる。

先ず、図１に示すプラズマ処理装置に接続された真空排気機構を用いて、プラズマ生成室５と反応室６との排気が行われる。次いで、エッチングガスとして、例えば塩素ガスがプラズマ生成室５と反応室６とに導入される。

その後、マイクロ波導波管７、マイクロ波導入窓２を介して、マイクロ波、例えば２．４５ＧＨＺの高周波が導入され、同時にマグネットコイル４によって磁場が形成される。

このとき、導入されたマイクロ波と形成された磁場との相互作用により、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）が引き起こされ、プラズマ生成室５内に塩素ガスの高密度プラズマが発生する。

更に、この高密度プラズマにより生成されたイオンによって、反応室６内のウェハステージ１に載置されたウェハ３がエッチングされる。図１及び図２においては、この高密度プラズマが発生した領域、即ち、電子サイクロトロン共鳴条件が満たされるＥＣＲ領域９を点線によって示している。

ところで、本実施の形態におけるプラズマ処理装置においては、従来技術において図９に示したＥＣＲプラズマドライエッチング装置と異なり、プラズマ生成室５を構成する壁１０の壁面における一部の領域には絶縁膜１１が形成されておらず、母材１２が露出している。また、母材１２はアルミニウムで形成されていることから、この領域は導電性を有している。

図１及び図２の例では、絶縁膜１１が形成されていない領域は、ＥＣＲ領域９に接触する領域及びこれの周辺領域である。また、図２に示すように、絶縁膜１１が形成されていない領域は接地されている。

このため、本実施の形態におけるプラズマ処理装置によれば、従来技術において図９に示したＥＣＲプラズマドライエッチング装置によっては得ることができない効果を得ることができる。この点について図２を用いて説明する。

図２に示すように、ドライエッチング処理時においてＥＣＲ領域９に高密度プラズマが生成されると、ＥＣＲ領域９の近傍の壁１０は高密度のプラズマに曝される。この場合、高密度プラズマから壁１０へと電子が入射する。

従来技術において図９に示したＥＣＲプラズマドライエッチング装置であれば、高密度プラズマから壁１１０へと電子が入射すると、壁１１０の表面は負に帯電する。このため高密度プラズマの電界によって加速された高密度プラズマ中の正に帯電した多数のガスイオンが壁１１０に衝突することになる。この結果、壁１１０はスパッタリング損傷し、スパッタリングによって削り取られた部分がマイクロ波導入窓１０２等に付着してパーティクルの原因となる。

一方、本実施の形態におけるプラズマ処理装置においては、ＥＣＲ領域９に接触している領域及びこれの周辺領域には絶縁膜１１が形成されておらず、チャンバー８を構成する母材１２が露出している。更に、この母材１２はアルミニウムで形成されており、導電性を有し、また接地されている。

このため、図２に示すように、高密度プラズマから入射した電子は外部へと逃げ、従来のように壁１０の表面が負に帯電することは抑制される。この結果、高密度プラズマ中の正に帯電した多数のガスイオンの静電力による運動エネルギーは低下するため、ガスイオンの壁１０への入射も抑制され、壁１０の損傷は、従来に比べて低減される。

このように、本実施の形態１におけるプラズマ処理装置を用いれば、プラズマ生成室５の壁が高密度プラズマによるスパッタリングによって削り取られるのが抑制されるため、従来に比べてパーティクルの発生を抑制できる。また、このため、ウェハのパーティクルによる汚染によって、パターン欠陥が生じて半導体デバイスが不良品となることも抑制できる。

本実施の形態１において、絶縁膜１１は、例えば、ＥＣＲ領域９に接触する領域及びこれの周辺領域にマスキングを施した状態で、チャンバー８を構成しているアルミニウムの母材１２に陽極酸化を行うことによって形成できる。なお、本発明において絶縁膜の形成方法は、特に限定されるものではない。

なお、ＥＣＲ領域の位置は、エッチング条件やプラズマ処理装置の種類等に応じて変化する。このため、本発明において、母材１２露出させる領域の位置は、エッチング条件やプラズマ処理装置の種類等に応じて適宜設定される。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２にかかるプラズマ処理装置について、図３及び図４を参照しながら説明する。最初に、第１の態様について図３を用いて説明する。

図３は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の一例を部分的に示す断面図であり、図３（ａ）はプラズマ生成室全体を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すプラズマ生成室の壁を拡大して示している。

本実施の形態２におけるプラズマ処理装置は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様に、ＥＣＲプラズマドライエッチング装置である。本実施の形態２におけるプラズマ処理装置は、プラズマ生成室を構成する壁１０の構造が異なる以外は、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様に構成されている。

図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、本実施の形態２におけるプラズマ処理装置においては、実施の形態１と異なり、プラズマに接する部分１３が、プラズマ生成室５を構成する壁１０の他の部分から電気的に絶縁されている。また、プラズマに接する部分１３は、導電性を有し、且つ、接地されている。

具体的には、壁１０のプラズマに接する部分１３は、壁面が図１及び図２に示したＥＣＲ領域９に接触する領域及びそれの周辺領域となる部分であり、高密度プラズマに曝される部分である。また、壁１０のプラズマに接する部分１３は、導電性を有する材料、例えばイオンドーピングされたシリコンや導電性カーボン等で形成され、更に接地されている。

一方、壁１０の他の部分は、チャンバー８を構成する母材１２の表面に絶縁膜１１を形成して構成されている。また、絶縁膜１１は、チャンバー８の内面だけでなく、他の部分におけるプラズマに接する部分１３との接触面にも設けられており、プラズマに接する部分１３は、絶縁膜１１によって、他の部分から電気的に絶縁されている。

なお、本実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、母材１２はアルミニウムで形成されている。また、絶縁膜１１は、チャンバー８を構成しているアルミニウムの母材１２に陽極酸化を行うことによって形成されている。

このような構成により、本実施の形態２においても、図３（ｂ）に示すように、ＥＣＲ領域９に形成された高密度プラズマから入射した電子は外部へと逃げ、従来のように壁１０の表面が負に帯電することは抑制される。また、この結果、高密度プラズマ中の正に帯電した多数のガスイオンの壁１０への入射も抑制され、壁１０の損傷は、従来に比べて低減される。

つまり、本実施の形態２におけるプラズマ処理装置を用いることによっても、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様に、プラズマ生成室５の壁が高密度プラズマによるスパッタリングによって削り取られるのが抑制されるため、従来に比べてパーティクルの発生を抑制できる。また、このため、ウェハのパーティクルによる汚染によって、パターン欠陥が生じて半導体デバイスが不良品となることも抑制できる。

また、実施の形態１のように、ＥＣＲ領域９に接触している領域が、チャンバー８の母材１２と同様にアルミニウムで形成されていると、半導体デバイスの種類によってはアルミニウムによる少量の汚染が予想される場合がある。

しかし、本実施の形態２によれば、プラズマに接する部分１３の形成材料として、チャンバー８の母材１２の形成材料とは別の更に汚染の少ない材料を選択できるため、上記した汚染の発生を抑制することができる。

次に、本実施の形態２における第２の態様について図４を用いて説明する。図４は、本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の他の例におけるプラズマ生成室の壁を拡大して示す断面図である。

図４の例においては、図３の例と異なり、プラズマに接する部分１３は直流電源１４の正極に接続されている。このため、プラズマに接する部分１３は正に帯電し、高密度プラズマ中のスパッタリング性の強い正に帯電したイオンと同極性となる。この結果、図４の例においても、高密度プラズマ中の正に帯電した多数のガスイオンの壁１０への入射が抑制され、壁１０の損傷が低減される。

また、このようにプラズマに接する部分１３を積極的に正に帯電させた場合は、図３の例に比べて、ガスイオンの壁１０への入射を更に抑制することができ、壁１０の損傷を一層低減することができる。なお、プラズマに接する部分１３に印加する電圧の大きさは、図４の例では５０［Ｖ］に設定されている。

本実施の形態２において、印加する電圧の絶対値は、プラズマと壁との相互作用で発生する自己バイアスと同等程度にすれば良い。一般的なドライエッチング用プラズマでは、２０Ｖ〜１００Ｖの範囲で設定するのが好ましい。例えば、マイクロ波電力が８００Ｗ、圧力が０．５Ｐａ、塩素ガス流量が１００ｍｌ／ｍｉｎ(標準状態)のプラズマの場合、印加電圧は５０Ｖに設定する。

また、図４の例においても、プラズマに接する部分１３の形成材料として、チャンバー８の母材１２の形成材料とは別の更に汚染の少ない材料を選択できるため、上記した汚染の発生を抑制することができる。

ここで、図５を用いて、パーティクル発生の抑制効果について、実施の形態１におけるプラズマ処理装置及び実施の形態２におけるプラズマ処理装置と、従来技術において図９に示したプラズマ処理装置とを比較して説明する。

図５は、プラズマ放電時間とマイクロ波導入窓に付着する堆積物の膜厚との関係を示す図である。図５において、縦軸は堆積物の膜厚［μｍ］を示し、横軸はプラズマ放電時間［時間］を示している。

図５における堆積物は、プラズマ生成室５の壁面がスパッタによって削られ、削りとられた部分がマイクロ波導入窓２に付着して形成されたものである。図５に示す各グラフは、プラズマ放電時間に対するこの堆積物の膜厚の依存性を示している。

また、図５に示す各グラフは、図１に示す実施の形態１におけるプラズマ処理装置、図３に示す実施の形態２における第１の態様のプラズマ処理装置、図４に示す実施の形態２における第２の態様のプラズマ処理装置、及び図９に示した従来のプラズマ処理装置にそれぞれ対応している。

図５に示すように、従来のプラズマ処理装置を用いた場合は、放電時間が１００時間を経過するとマイクロ波導入窓に付着する堆積物の膜厚は１４μｍに達する。通常、概ね１０μｍを超えるとこれらの堆積物は剥離し始めて、パーティクルとなる。

これに対し、本発明によるプラズマ処理装置を用いた場合には、いずれのプラズマ処理装置であっても、プラズマ放電時間が１００時間を経過したときの堆積物の膜厚は１０μｍ以下である。

また、図５から分るように、本発明のプラズマ処理装置のうち、特に、図４に示す実施の形態２における第２の態様のプラズマ処理装置によれば、プラズマ放電時間が１００時間を経過したときの堆積物の膜厚は約１μｍ程度に抑制でき、最もよい結果が得られている。これは、図４に示す実施の形態２における第２の態様のプラズマ処理装置においては、正の直流電圧がプラズマに接する部分１３に印加され、プラズマに接する部分１３が正に帯電するため、ガスイオンの壁１０への入射が最も抑えられるからであると考えられる。

（実施の形態３）
次に本発明の実施の形態３にかかるプラズマ処理装置について、図６〜図８を参照しながら説明する。図６は、本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置を部分的に示す断面図である。図６においては、プラズマ生成室の壁を拡大して示している。

本実施の形態３におけるプラズマ処理装置も、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様に、ＥＣＲプラズマドライエッチング装置である。本実施の形態３におけるプラズマ処理装置は、プラズマ生成室５を構成する壁１０のプラズマに接する部分１３の構成が、実施の形態２におけるプラズマ処理装置と異なっている。

具体的には、本実施の形態３においては、プラズマに接する部分１３はアルミニウムで形成されている。また、図６に示すように、プラズマに接する部分１３においては、プラズマ生成室５の壁面を構成する領域と壁１０の他の部分との接触面とに、アルミニウムの陽極酸化膜１５が形成されている。また、この陽極酸化膜１５は、通常の陽極酸化膜と異なり、導電性を有している。

なお、これらの点以外は、本実施の形態３におけるプラズマ処理装置は、実施の形態２におけるプラズマ処理装置と同様に構成されている。また、図６の例では、プラズマに接する部分１３は接地されているが、本実施の形態３においても、実施の形態２における図４の例と同様に、プラズマに接する部分１３を直流電源の正極に接続した態様とすることもできる。

このような構成により、本実施の形態３においても、図６に示すように、ＥＣＲ領域９に形成された高密度プラズマから入射した電子は外部へと逃げ、従来のように壁１０の表面が負に帯電することは抑制される。また、この結果、高密度プラズマ中の正に帯電した多数のガスイオンの壁１０への入射も抑制され、壁１０の損傷は、従来に比べて低減される。

つまり、本実施の形態３におけるプラズマ処理装置を用いることによっても、実施の形態１におけるプラズマ処理装置と同様に、プラズマ生成室５の壁が高密度プラズマによるスパッタリングによって削り取られるのが抑制されるため、従来に比べてパーティクルの発生を抑制できる。また、このため、ウェハのパーティクルによる汚染によって、パターン欠陥が生じて半導体デバイスが不良品となることも抑制できる。

また、本実施の形態３においては、上述したようにＥＣＲ領域９に接触する領域に、アルミニウムの陽極酸化膜１５が設けられており、この陽極酸化膜１５は、優れたプラズマ耐性や薬品に対する安定性を有している。このため、本実施の形態３によれば、耐久性に優れたプラズマ生成室５を得ることができ、実施の形態２に比べて更に一層のパーティクルの発生を抑制できる。

ここで、本実施の形態３においてプラズマに接する部分１３に設けられる陽極酸化膜について図７を用いて説明する。図７は、本実施の形態３におけるプラズマ処理装置に設けられる陽極酸化膜と従来からの陽極酸化膜とを示す断面図であり、図７（ａ）は従来からの一般的な陽極酸化膜の断面を示し、図７（ｂ）は本実施の形態３におけるプラズマ処理装置に設けられる陽極酸化膜の断面を示している。

図７（ａ）に示すように、アルミニウム部材１１３に陽極酸化を行うと、複数の孔１１６を有する陽極酸化膜１１５が形成される。また、陽極酸化膜１１５は、一般的に、厚みが約数百ｎｍのバリヤ層１１９と、その上層の厚みが数十μｍの多孔質層１１８とで構成され、通常、非導電性の性質を有している。

更に、防食性の向上を図るため、陽極酸化膜１１５には、通常、多孔質層１１８の多数の孔１１６にアルミニウムの水和物を成長させる封孔処理が行われる。封孔処理は通常、多孔質層１１８に温水煮沸処理等を施すことによって行われる。

一方、図７（ｂ）に示すように、本実施の形態３における陽極酸化膜１５においては、複数の孔１６は、プラズマに接する部分１３の陽極酸化されていない部分１３ａ（アルミニウム）が底面に露出するように形成されている。つまり、陽極酸化膜１５は、図７（ａ）に示す陽極酸化膜１１５と異なり、多孔質層のみで構成されている。

また、図７（ｂ）に示すように、複数の孔１６には、導電性の材料１７が充填されている。このため、図７（ｂ）に示す陽極酸化膜１５は、図７（ａ）に示す陽極酸化膜１１５と異なり、導電性を有している。

なお、複数の孔１６に充填する導電性の材料１７としては、導電型決定不純物である燐やボロン等をドーピングしたシリコン等が挙げられる。また、本実施の形態３において、導電性の材料１７を孔１６に充填する方法は特に限定されるものではない。

ここで、図８を用いて本実施の形態３におけるプラズマ処理装置の製造方法について説明する。図８は、図７（ｂ）に示す陽極酸化膜の主な形成方法を示す断面図であり、図８（ａ）〜（ｄ）は一連の主な形成工程を示している。本実施の形態３におけるプラズマ処理装置の製造方法は、図８（ａ）〜（ｄ）に示す各工程によって、図７（ｂ）に示す陽極酸化膜１５を形成することを特徴とする。

最初に、図８（ａ）に示すように、アルミニウムで形成され、且つ、プラズマに接する部分１３（図６参照）を構成する部材１３ｂに対して、陽極酸化を行い、複数の孔１６を有する酸化膜１５ａを形成する。酸化膜１５ａは、図７（ａ）に示した一般的な陽極酸化膜１１５と同様のものであり、多孔質層１８とバリヤ層１９とで構成される。

具体的には、前処理として、部材１３ｂの表面の汚れを除去し、後の工程処理に影響を与えないようにするために硫酸による脱脂を行う。更に、部材１３ｂの表面に、強アルカリ浴（例えば水酸化ナトリウム）によるエッチングを施し、清浄化する。その後、残留アルカリ成分を除去するために、硫酸又は硝酸により中和処理を行った後、硫酸またはシュウ酸浴中で陽極酸化を行う。

本実施の形態３においては、図８（ａ）に示す工程は、部材１３ｂが、反応室（図６参照）に取り付けられていない状態で行われる。つまり、酸化膜１５ａの形成は、部材１３ｂ単独に対して行われる。酸化膜１５ａは、部材１３ｂをプラズマ生成室に取り付けたときに、プラズマ生成室の壁面となる面と、プラズマに接する部分以外の他の部分に対して接触面となる面とに形成される。また、部材１３ｂは、下記の図８（ｂ）及び（ｃ）に示す工程の終了後に、反応室に取り付けられ、プラズマに接する部分となる。

次に、図８（ｂ）に示すように、図８（ａ）に示す孔１６の底面となっているバリヤ層１９を除去して、複数の孔１６の底面に、部材１３の陽極酸化されていない部分（アルミニウム）を露出させる。

本実施の形態３においては、バリヤ層１９の除去は、エッチングによって行っている。エッチングはドライエッチング及びウェットエッチングの何れであっても良い。ウェットエッチングの方法としては、例えば、温度が３０℃の１０重量％の水酸化ナトリウム浴に３分浸漬するといった強アルカリ浴への浸漬が挙げられる。また、ドライエッチングの方法としては、塩素原子を含むガスをエッチングガスとして用いたプラズマエッチングが挙げられる。

次に、図８（ｃ）に示すように、導電性の材料を複数の孔１６の内部に充填する。具体的には、ＣＶＤ技術を用いて、孔１６の内部が充填されるように、導電性の材料によって、酸化膜１５ａの上に厚みが５００ｎｍ程度の堆積膜１７ａを形成する。

本実施の形態３においては、導電性の材料として、上述したように導電型決定不純物がドーピングされたシリコンが用いられている。また、堆積膜１７ａの形成は、反応室の圧力を１００Ｐａ、温度を５００℃、ＳｉＨ₄ガスの流量を１ｌ／ｍｉｎ（１ＳＬＭ）（標準状態）、ＰＨ₃ガスの流量を８０ｍｌ／ｍｉｎ（８０ｓｃｃｍ）（標準状態）に設定して行われている。

また、このようなドーピングしたシリコンを堆積させる場合は、ドーパントを電気的に活性化するために、シリコン膜１７ａの表面に対してランプヒーターによる加熱が行われる。

なお、孔１６の内部に充填する導電性の材料としては、上記のドーピングしたシリコン以外に、ポリアセチレン等の導電性ポリマーやカーボン等を用いることもできる。また、プラズマ処理装置において金属汚染が問題とならないのであれば、金属材料を用いることもできる。また、堆積膜１７ａの形成方法としては、ＣＶＤ技術を用いた方法以外に含浸法やコーティング法も利用できる。

その後、図８（ｄ）に示すように、酸化膜１５ａの上面より上にある余分な導電性の材料を除去して、酸化膜１５ａを露出させる。これにより、孔１６の内部にのみ導電性の材料１７が充填された、導電性を有する陽極酸化膜１５が得られる。

なお、余分な導電性の材料を除去する方法としては、例えば、フッ酸：硝酸：水の比が、１：１：５０の薬液に約１分間浸漬する方法や、機械的な研磨を行う方法等が挙げられる。

本発明の実施の形態１におけるプラズマ処理装置を示す断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置のプラズマ生成室の壁を拡大して示す断面図である。 本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の一例を部分的に示す断面図であり、図３（ａ）はプラズマ生成室全体を示し、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示すプラズマ生成室の壁を拡大して示している。 本発明の実施の形態２におけるプラズマ処理装置の他の例におけるプラズマ生成室の壁を拡大して示す断面図である。 プラズマ放電時間とマイクロ波導入窓に付着する堆積物の膜厚との関係を示す図である。 本発明の実施の形態３におけるプラズマ処理装置を部分的に示す断面図である。 本実施の形態３におけるプラズマ処理装置に設けられる陽極酸化膜と従来からの陽極酸化膜とを示す断面図であり、図７（ａ）は従来からの一般的な陽極酸化膜の断面を示し、図７（ｂ）は本実施の形態３におけるプラズマ処理装置に設けられる陽極酸化膜の断面を示している。 図７（ｂ）に示す陽極酸化膜の主な形成方法を示す断面図であり、図８（ａ）〜（ｄ）は一連の主な形成工程を示している。 従来から用いられている高密度プラズマドライエッチング装置の構成図である。

符号の説明

１ ウェハステージ
２ マイクロ波導入窓
３ ウェハ
４ マグネットコイル
５ プラズマ生成室
６ 反応室
７ マイクロ波導波管
８ チャンバー
９ ＥＣＲ領域
１０ プラズマ生成室を構成する壁
１１ 絶縁膜
１２ チャンバーを構成する母材
１３ プラズマ生成室を構成する壁のプラズマに接する部分
１３ａ プラズマに接する部分の陽極酸化されていない部分
１３ｂ プラズマに接する部分を構成する部材
１４ 直流電源
１５ 陽極酸化膜
１５ａ 酸化膜
１６ 孔
１７ 導電性の材料
１７ａ 導電性の材料による堆積膜
１８ 多孔質層
１９ バリヤ層

Claims (8)

1. プラズマ生成室を有し、前記プラズマ生成室で発生させたプラズマで基板を処理するプラズマ処理装置であって、
   前記プラズマ生成室の壁面における少なくとも前記プラズマに接する領域が、導電性を有するように形成され、且つ、接地されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 当該プラズマ処理装置が電子サイクロトロン共鳴プラズマドライエッチング装置であり、
   前記プラズマ生成室の壁面における前記プラズマに接する領域が、電子サイクロトロン共鳴領域と接触している領域である請求項２記載のプラズマ処理装置。
3. 前記プラズマ生成室の壁が導電性の部材によって形成されており、
   前記プラズマ生成室の壁面には、少なくとも前記プラズマに接する領域において前記導電性の部材が露出するように、絶縁性の膜が形成されている請求項２記載のプラズマ処理装置。
4. プラズマ生成室を有し、前記プラズマ生成室で発生させたプラズマで基板を処理するプラズマ処理装置であって、
   前記プラズマ生成室を構成する壁の、少なくとも前記プラズマに接する部分が、導電性を有し、前記プラズマ生成室を構成する壁の他の部分から電気的に絶縁され、更に、接地されているか又は直流電源の正極に電気的に接続されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 前記プラズマに接する部分が、アルミニウムを含む材料で形成されており、
   前記プラズマに接する部分の少なくとも前記プラズマ生成室の壁面を構成する領域には、導電性を有するアルミニウムの陽極酸化膜が形成されている請求項４記載のプラズマ処理装置。
6. 前記請求項５記載のプラズマ処理装置の製造方法であって、
   前記導電性を有するアルミニウムの陽極酸化膜が、少なくとも下記（ａ）〜（ｃ）に示す工程によって形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置の製造方法。
   （ａ）前記アルミニウムを含む材料で形成され、且つ、前記プラズマに接する部分を構成する部材の少なくとも一面に対して、陽極酸化を行って、複数の孔を有する酸化膜を形成する工程
   （ｂ）前記複数の孔の全部又は一部の底面に、前記部材を形成している前記アルミニウムを含む材料を露出させる工程
   （ｃ）前記複数の孔の全部又は一部に導電性の材料を充填する工程
7. 前記（ｂ）の工程が、前記酸化膜に対してアルカリ溶液によるエッチングを行うことで実施されている請求項６記載のプラズマ処理装置の製造方法。
8. 前記（ｃ）の工程において用いられる導電性の材料が、導電型決定不純物をドーピングしたシリコン、導電性ポリマー、及びカーボンのうち少なくとも一種である請求項６記載のプラズマ処理装置の製造方法。

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