JP3889918B2 - プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
半導体デバイスは、適切な基板上に各種機能性を備えた薄膜を堆積、必要な形状にパターニングすることにより製造される。この際、不要部分を除去するために用いられるのがドライエッチング装置である。このエッチング装置において、処理室内壁にはデバイスのパターン加工を行う際に発生するエッチング生成物が付着する。この生成物は、半導体デバイスのパターン形成に悪影響を及ぼし、その除去はエッチング装置の稼働時間の低下を招くことから、生成物の付着量減少が要求されている。
【0003】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスを構成する材料には、ドライエッチングにおいて選択された所望のエッチングガスと高い反応性を示す、即ち加工しやすい材料が用いられてきた。エッチングガスは、デバイスのパターン加工を行う際に発生するエッチング生成物が高い揮発性を持つように選択される。その反応生成物は真空排気系にて排出され、処理室にはほとんど残留しなかった。また、エッチング生成物の処理室内壁への付着が比較的多い場合も、その処理室内壁を高い温度に保つことで、付着防止に大きな効果が得られていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、近年、デバイスの更なる微細化、高速化、高機能化において、デバイスを構成する材料として反応性の非常に低い物質が使われ始めている。例えば、強誘電体メモリ(FeRAM:Ferroelectric RAM)のキャパシタを構成する電極材料であるイリジウム(Ir)やプラチナ(Pt)等の高融点メタルは、他の原子や分子との結合性が非常に低い。同様に、セラミック系の強誘電体材料であるPZT(Lead Zirconate Titanate:ジルコン酸チタン酸鉛)やSBT(Strontium,Bismuth,Tantalum:ストロンチウム-ビスマス-タンタル複合酸化物)等も、反応性が低い。
【0005】
これら反応性が非常に低い材料のエッチングにはイオン衝突によるスパッタエッチングを行い、それにより所望のパターンを形成する。この際に発生するエッチング生成物は不揮発性であるため、真空ポンプ等の排気装置により排気されず、処理室内壁に付着する。このエッチング生成物は、エッチング毎に処理室内壁に堆積し、数十枚から数百枚の処理程度でエッチング中に処理室内壁温度と待機中の内壁温度差による熱ストレスにより剥がれる。この剥がれたエッチング生成物は塵となってウェハ上に降り、パターン形成に悪影響を及ぼす。
【0006】
このような材料のエッチング方法として、高速な排気系を設け処理圧力の低圧化にて不揮発性のエッチング生成物を排出させることが試みられているが、大きな効果は得られていない。
【0007】
また、処理室内壁を高い温度に保つことは、従来の材料でエッチング生成物の再付着が多い場合に大きな効果が得られる。しかし、反応性が低い材料は融点が非常に高く、この方法も生成物付着防止に大きな効果は得られない。
【0008】
処理室の壁を一定温度に保ち堆積物に熱ストレスがかからないようにする方法は、処理室内壁に堆積した生成物の剥離に対して一定の効果が得られる。しかし、この方法では、厚い堆積物により処理室雰囲気が変わり、ウェハ毎のエッチング安定性が得られない。更に、前述のキャパシタの電極材料等のエッチングの場合、誘電体処理室内壁を覆う金属系の堆積物は、高周波電力の処理室内への供給を阻害し、やがてプラズマが点火しにくくなるという問題がある。
【0009】
これら問題により、従来のエッチング材料に比べ非常に短い周期で処理室を大気開放し、誘電体容器を洗浄しなければならない。洗浄の周期が短いため、生産性が低く、洗浄コストが大きく上昇する。
【0010】
洗浄方法の一つとして処理室を大気開放せずに、内部の堆積物をそれと反応しやすいガスでプラズマエッチングにより除去する方法があり、この方法は洗浄時間を短くする。しかし、前述のように反応性の低い材料のエッチング生成物もやはり反応し難く、ドライクリーニングが実現できていない。仮にドライクリーニングが実現できたとしても、製品処理とは別にクリーニングシーケンスを組む必要があり、生産性が大きく低下するという問題がある。
【0011】
本発明は上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は製品処理において反応性の低い材料のエッチングを行い、誘電体よりなる反応管の側壁における反応生成物の付着量を少なくすることができるプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びプラズマ処理装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項1,2,6,7,8に記載の発明によれば、前記高周波アンテナに部分的に大きな容量性結合部分を持たせ、該高周波アンテナと前記反応管とを相対移動させるようにした。反応管内壁には、容量結合によりイオンシース(ion sheath)が形成され、プラズマ中のイオンの極一部は高周波アンテナの方向に向かい反応管内壁に衝突する。高周波アンテナの容量結合によるイオンシースで加速されたイオンと反応管内壁に付着しようとしているエッチング等の処理生成物は衝突し、それら生成物は拡散される。その結果、プラズマによる処理が行われ、アンテナと反応管との相対移動により反応管の全周においてエッチング等の処理生成物の付着量が少なくなる。
【0013】
立下り部分は、請求項3に記載の発明のように、前記第1及び第2周回部分よりも前記反応管に近接するように形成される。これにより、容量性結合の強い部分を容易に形成できる。
【0014】
請求項4に記載の発明のように、前記高周波アンテナの前記反応管外周への投影面積を給電側端子から接地側端子にかけて徐々に大きくして両端子間の結合容量を略均一となるように形成した。これにより、付着量が略均一になる。
【0015】
請求項5に記載の発明によれば、前記反応管と同軸状にロータリコネクタを備え、該ロータリコネクタの中心軸を整合器を介してプラズマソース用の高周波電源に接続し、前記中心軸に回動可能に支持された出力部に前記高周波アンテナの給電側端子を接続した。これにより、高周波アンテナが反応管外周に沿って精度よく移動する。
請求項9に記載の発明のように、前記第1周回部分は給電側端子に接続され、前記第2周回部分は接地側端子に接続される。
請求項10に記載の発明によれば、前記第1周回部分及び前記第2周回部分と前記反応管との距離である第1の距離が、前記容量性結合部分と前記反応管との距離である第2の距離よりも大きい。これにより、容量性結合の強い部分を容易に形成できる。
【0016】
【発明の実施の形態】
(第一実施形態)
以下、本発明を具体化した第一実施形態を図1〜図5に従って説明する。
【0017】
図1は、ICP方式のプラズマエッチング装置(inductively coupled plasma etching system )の概略図である。
エッチング装置10はエッチング室11を備え、そのエッチング室11は、上部処理室12と下部処理室13とから構成される。
【0018】
上部処理室12は、反応管14と、それの上端を覆うフランジ15とから構成される。反応管14は、石英ガラスの誘電体よりなり、円筒形に形成されている。
【0019】
下部処理室13は、反応管14より幅広く形成された処理容器16と、それの上端を覆うフランジ17とから構成されている。フランジ17は反応管14の内径と略同一の内径を持つ環状に形成され、そのフランジ17の上面に反応管14が固定されている。
【0020】
フランジ17にはエッチングガスをエッチング室11内に導入するガス導入ポート18が形成されている。処理容器16には真空ポンプ19に連なる排気ポート20が形成されている。真空ポンプ19により、プラズマ中の分子、エッチング生成物等が排気される。
【0021】
下部処理室13には試料台21が設けられている。試料台21は静電チャックよりなり、その上面には例えばウェハ等の被エッチング対象である試料22が載置固定される。
【0022】
反応管14の外側には、コイルアンテナ23が設けられている。コイルアンテナ23は、プラズマ生成と維持のためにエッチング室11に電力を供給するために設けられている。コイルアンテナ23は、反応管14の外周に沿って略2ターン状に形成され、そのコイルの第1端子(入力側端子)23aは高周波インピーダンス整合器(マッチングユニット)24を介して高周波電源25に接続され、第2端子23bは接地されている。
【0023】
エッチング装置10には、プラズマ中のエッチャントであるイオンを試料に向かって加速させるために電力供給源であるバイアス用高周波電源26が備えられ、その高周波電源26は高周波インピーダンス整合器27を介して試料台21に接続されている。
【0024】
更に、エッチング装置10には、コイルアンテナ23を移動させるための駆動器28と、それを制御するためのコントローラ29が備えられている。駆動器28は、コイルアンテナ23と反応管14とを相対移動させるように構成され、本実施形態では、コイルアンテナ23を反応管14の外周に沿って水平回動させえるように構成されている。
【0025】
駆動器28は、コントローラ29からの指令に基づいて動作し、コイルアンテナ23を水平回動させる。コントローラ29は、試料22のエッチングが開始されると駆動器28に指令を出力し、駆動器28はその指令に応答してコイルアンテナ23を水平回動させる。
【0026】
図2はコイルアンテナ23の形状を示し、図2(a)は平面図、図2(b)は側面図である。
コイルアンテナ23は、上下方向に所定の間隔にて配置された第1及び第2周回部分31,32と、それらを接続する立下り部分33とを備える。第1周回部分31は給電側端子23aと接続され、第2周回部分32は接地側端子23bと接続されている。
【0027】
第1及び第2周回部分31,32は、反応管14外周との間隔が第1の距離にてその外周に沿って水平に略3/4周するように形成されている。立下り部分33は、反応管14外周との間隔が第2の距離にてその外周に沿って略1/4周するように形成されている。そして、第2の距離は、第1の距離に比べて極めて小さく設定されている。
【0028】
これは、コイルアンテナ23において、立下り部分33における容量結合成分を大きくする。誘導結合型と言えどもコイルアンテナ23が有限であるために若干の結合容量成分が存在する。そして、この結合容量成分は、コイルアンテナ23と反応管14との間隔が等しい場合、給電側端子23aから接地側端子23bに向かって減少する。このため、立下り部分33を反応管14外周に近接させることで、この部分における結合容量成分を、第1及び第2周回部分31,32のそれよりも大きくする。更に、第2の距離を第1の距離に比べて遙かに小さくし、立下り部分33と反応管14との距離をその上端(第1周回部分31の終端)から下端(第2周回部分32の先端)までほぼ等しくすることで、その立下り部分33における結合容量成分を上端から下端までほぼ均一にしている。
【0029】
次に、上記のように構成されたエッチング装置10の作用を説明する。
ガス導入ポート18より導入されたガスと真空ポンプ19と排気ポート20のコンダクタンスにより、エッチング室11は、所望の雰囲気を形成する。エッチング室11内のガス雰囲気が安定したところでソース用の第1高周波電源25よりコイルアンテナ23に電力が供給され、コイルアンテナ23より発振された電磁波は反応管14を透過してガス分子、原子を電離しエッチング室11内はプラズマ状態となる。
【0030】
コントローラ29は第1高周波電源25の発振とともに駆動器28を起動し、コイルアンテナ23を水平回動させる。
プラズマが安定して十分なイオンが生成されたところで、試料台21にバイアス用の第2高周波電源26より電力を供給し、試料22はイオンアシスト反応やイオン衝撃によりエッチングされる。なお、エッチングが開始されるのは、バイアス電力が供給されてからであるため、コントローラ29は駆動器28を第2高周波電源26の発振時に起動するようにしてもよい。
【0031】
FeRAM等のデバイスに代表されるPt,Ir,PZT,SBT等の材料をエッチングした場合、それらの材料はあらゆるエッチャントと反応性が非常に低い。このため、ほとんどがイオン衝撃によるスパッタエッチでの加工となり、揮発性の分子を作らない。従って、エッチング生成物の多くはそれぞれの原子のままで試料22より削り取られたものであり、エッチング室11内壁つまり反応管14の内壁に付着する。
【0032】
このとき、コイルアンテナ23の立下り部分33近傍の反応管14内壁には、容量結合によりイオンシース(ion sheath)が形成され、プラズマ中のイオンの極一部はエッチング室11からコイルアンテナ23の方向に向かい反応管14内壁に衝突する。アンテナ近傍でのイオンシースの形成は、反応管14に限らず、使用する電波を透過する誘電体で起こる。
【0033】
コイルアンテナ23の容量結合によるイオンシースで加速されたイオンと反応管14内壁に付着しようとしているエッチング生成物は衝突し、エッチング生成物は拡散される。その結果、コイルアンテナ23近傍には、エッチング生成物の付着量が少ない。
【0034】
更に、立下り部分33において、その上端から下端までの結合容量成分がほぼ均一である。従って、エッチング生成物の拡散は、コイルアンテナ23の上端から下端までほぼ均一におこり、それに対応する反応管14へのエッチング生成物の付着量はほぼ均一になる。
【0035】
イオンシースを大きくすることによりコイルアンテナ23により生成されたエッチャントであるイオンの反応管14方向へ向かう量が多くなるのであるが、ICP方式により生成されたイオン密度は非常に高く、エッチングレートに影響するほどウェハに向かうイオンは減少しない。
【0036】
図3(a)は本実施形態のエッチング装置10にてエッチングした試料(ウェハ)22aのエッチング特性を示し、図3(b)は従来のエッチング装置にてエッチングした試料22bのエッチング特性を示す。各試料22a,22b中に示した数値は、ほぼ同一電圧の高周波電源を供給したときの各位置におけるエッチング量を示す。
【0037】
エッチング結果は、ウェハ間のバラツキの範囲内のものであり、容量結合成分の増加による影響は全くない。仮に反応管14方向へ向かうイオンが多くなり、エッチングレートに影響が出るようであれば、第1高周波電源25にて供給する高周波電力を若干上げ、エッチング室11内のイオン密度を増やすことでその影響をほぼうち消すことができる。
【0038】
図4は、キャパシタ構造を特徴とするFeRAMデバイスの強誘電体PZTと電極Ptを連続してエッチングした時のその試料(ウェハ)22の処理枚数に対する発塵量(パーティクル数)の特性を示す。尚、図4において、囲まれた部分のデータは、従来のエッチング装置によるものである。このように、従来の装置では、350枚程度の試料22を処理するとパーティクルが増加するが、本実施形態のエッチング装置10ではおよそ500枚を連続してエッチングしてもパーティクル量の急激な増加は見られず、処理室の洗浄が必要ないことが判る。
【0039】
図5は、コイルアンテナ23の回転数に対する発塵量の特性を示す。これは、コイルアンテナ23の移動による既堆積物の剥がれによる発塵を調べるものであるが、サイズの大きなパーティクル(Lサイズ)の発塵はほとんど発生せず、既堆積物の剥がれはないことが判る。
【0040】
以上記述したように、本実施の形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)コイルアンテナ23の立下り部分33を反応管14外周に近づけて容量性結合を持たせ、該コイルアンテナ23を反応管14外周に沿って回動させるようにした。反応管14内壁には、容量結合によりイオンシース(ion sheath)が形成され、プラズマ中のイオンのほとんどは試料22に向かい、それをエッチングする。そして、イオンの極一部はコイルアンテナ23の方向に向かい反応管14内壁に衝突する。コイルアンテナ23の容量結合によるイオンシースで加速されたイオンと反応管14内壁に付着しようとしているエッチング生成物は衝突し、エッチング生成物は拡散される。その結果、エッチング処理を行うと同時に、反応管14の全周においてエッチング生成物の付着量を少なくし、反応管14の洗浄周期を長くすることができる。
【0041】
(2)コイルアンテナ23の立下り部分33を第1及び第2周回部分31,32よりも反応管14外周に近づけたため、結合容量の強い部分を容易に形成することができる。そして、コイルアンテナ23を反応管14外周に沿って回動させるようにしたため、その反応管14全周に渡り上下方向に幅広くエッチング生成物の付着量を略均一に少なくすることができる。
【0042】
(第二実施形態)
以下、本発明を具体化した第二実施形態を図6に従って説明する。
尚、説明の便宜上、図1と同様の構成については同一の符号を付してその説明を一部省略する。
【0043】
図6は、ICP方式のプラズマエッチング装置の概略図である。
エッチング装置40は、駆動器41がエッチング室11のフランジ15に固定されている。駆動器41はモータ42及びそれにより回動駆動されるロータリコネクタ43を備える。
【0044】
ロータリコネクタ43は、中空の軸44と、それに対してベアリング45により回動可能に支持されたリング状の出力部46とから構成され、中空軸44がフランジ15上面に固定されている。
【0045】
ロータリコネクタ43は、中空軸44と出力部46との間が高周波電源の導通可能に構成され、中空軸44が整合器24を介して第1高周波電源25に接続され、出力部46がコイルアンテナ23の給電側端子23aに接続されている。これにより、第1高周波電源25から整合器24及びロータリコネクタ43を介してコイルアンテナ23に電力供給がなされる。
【0046】
フランジ15には、エッチング室11内部と中空軸44内部とを連通する連通孔15aが設けられ、その連通孔15aにはガス導入ポート47が連なるように設けられ、そのガス導入ポート47及び連通孔15aを介してエッチング室11内にエッチングガスが導入される。また、ガス導入ポート47は、フランジ15の温度調整を行うための温調ケーブルが挿入可能に形成されている。
【0047】
ロータリコネクタ43の出力部46にはプーリー48が同軸状に固定され、そのプーリー48にはモータ42の出力軸に固定されたプーリー49との間にタイミングベルト50が掛け渡されている。
【0048】
下部処理室13内には、試料としてのウェハ22を固定する試料台としての静電チャック51が設けられ、その静電チャック51は整合器27を介してバイアス用電源を供給する第2高周波電源26に接続されている。
【0049】
静電チャック51は、略円盤状に形成され、中央にウェハ22の径より小さな径の載置部が形成されており、段差となる外周部にはそれを覆う略円環状の石英プレート52が固定されている。
【0050】
次に、上記のように構成されたエッチング装置40の作用を説明する。
ガス導入ポート18,47より導入されたガスは、エッチング室11中で所望の圧力雰囲気にコントロールされる。エッチング室11内のガス雰囲気が安定したところで第1高周波電源25よりコイルアンテナ23に電力が供給され、コイルアンテナ23より発振された電磁波は反応管14を透過してガス分子、原子を電離しエッチング室11内はプラズマ状態となる。
【0051】
図示しないコントローラは、第1高周波電源25の発振とともにモータ42を起動し、タイミングベルト50を経由してプーリー48に回転動作が伝達される。プーリー48にはロータリコネクタ43が固定されており、その先に固定されているコイルアンテナ23が同時に回転する。
【0052】
プラズマが安定して十分なイオンが生成されたところで、第2高周波電源26より電力を供給し、ウェハ22はイオンアシスト反応やイオン衝撃によりエッチングされる。
【0053】
FeRAM等のデバイスに代表されるPt,Ir,PZT,SBT等の材料をエッチングした場合、それらの材料はあらゆるエッチャントと反応性が非常に低い。このため、ほとんどがイオン衝撃によるスパッタエッチでの加工となり、揮発性の分子を作らない。従って、エッチング生成物の多くはそれぞれの原子のままで試料22より削り取られたものであり、エッチング室11内壁つまり反応管14の内壁に付着する。
【0054】
このとき、コイルアンテナ23の立下り部分33近傍の反応管14内壁には、容量結合によりイオンシース(ion sheath)が形成され、プラズマ中のイオンの極一部はエッチング室11からコイルアンテナ23の方向に向かい反応管14内壁に衝突する。アンテナ近傍でのイオンシースの形成は、石英反応管14に限らず、使用する電波を透過する誘電体で起こる。
【0055】
コイルアンテナ23の容量結合によるイオンシースで加速されたイオンと反応管14内壁に付着しようとしているエッチング生成物は衝突し、エッチング生成物は拡散される。その結果、コイルアンテナ23近傍には、エッチング生成物の付着量が少ない。
【0056】
以上記述したように、本実施形態によれば、第一実施形態の効果に加えて、以下の効果を奏する。
(1)フランジ15上面に固定したロータリコネクタ43にコイルアンテナ23を接続し、モータ42にてロータリコネクタ43に同軸状に固定したプーリー48を回動させ、コイルアンテナ23を反応管14外周に沿って回動させるようにした。その結果、コイルアンテナ23を反応管14外周に沿って精度良く回動させ、反応管14内壁に付着するエッチング生成物の堆積レートのバラツキを抑えることができる。
【0057】
(2)中空軸44を有するロータリコネクタ43を用いることで、フランジ15の温度調節と、エッチング室11の上部からのガス導入とを行うことが可能となる。
【0058】
尚、前記各実施形態は、以下の態様に変更してもよい。
・上記各実施形態のコイルアンテナ23の形状を、適宜変更して実施しても良い。
【0059】
例えば、図7(a),(b)に示すように、コイルアンテナ61は、反応管14外周と第2の距離を離してその反応管14に沿って略1/4周するように形成された立下り部分62と、反応管14外周と第1の距離を離してその反応管14に沿うように形成され、立下り部分62との接続点において反応管14から第2の距離だけ離間するように形成された第1及び第2周回部分63,64とを備える。このようにしても、上記各実施形態と同様に、立下り部分62の接合容量成分を、第1及び第2周回部分63,64のそれよりも大きくし、反応管14内壁へのエッチング生成物の付着量を低減することができる。
【0060】
また、図8(a),(b)に示すように、コイルアンテナ71は、電力供給側から徐々に太くした立下り部分72と、それに接続された第1及び第2周回部分63,64を備える。このようにすれば反応管14に対して容量性結合量の分布が均一となる。これにより、エッチング生成物の堆積レートを低くし、反応管14内壁の堆積分布も均一となり、堆積物は剥がれ難くなる。
【0061】
更に、コイルアンテナを、それが反応管14外周に投影される面積を給電側端子から接地側端子に向かって徐々に大きくするように形成しても良い。
例えば、図9(a),(b)に示すように、均一の板厚を持つアンテナ用板材81を給電側端子81aから接地側端子81bに向かって幅を徐々に太くし、それを反応管14の外周に沿ってその外周から等距離に略2ターン巻くように形成する。また、図10(a),(b)に示すように、均一の板厚及び幅を持つアンテナ用板材82を90°ひねり、それを反応管14の外周に沿ってその外周から等距離に略2ターン巻くように形成する。
【0062】
板材81,82を反応管14外周と等距離に略2ターン巻くと、それの容量性結合量は、反応管14の投影面積を給電側端子81a,82aから接地側端子81b,82bに向かって徐々に大きくすることで、容量性結合量の分布が均一となる。これにより、エッチング生成物の堆積レートを低くし、反応管14内壁の堆積分布も均一となり、堆積物は剥がれ難くなる。
【0063】
このように、コイルアンテナ23を反応管14に近づけたり、アンテナ23の反応管14に投影される面積を大きくすることにより、イオンシースの大きさを変えることができ、エッチング材料やエッチャントの違いによる生成物の付着量の違いに対応して生成物の付着をコントロール可能となり、付着レートを減少させ反応管14の洗浄周期を長期化することが可能となる。
【0064】
・上記各実施形態のコイルアンテナ23,61,71,81,82を、誘導結合型プラズマCVD装置(inductively coupled plasma enhanced CVD system)等の生成したプラズマにより試料に所定の処理を施す装置に応用して実施してもよい。もちろん、試料としてウェハ以外に、液晶表示装置(LCD)や薄膜磁気ヘッド(TFH)などの製造工程に用いられるエッチング装置および化学的気相堆積(CVD)装置に具体化してもよい。
【0065】
・上記各実施形態では、エッチング室11を固定し、反応管14の外周に沿ってコイルアンテナ23を回動させるようにしたが、コイルアンテナ23を固定し反応管14を回動させるようにしてもよい。また、コイルアンテナ23及び反応管14を、ともに水平回動させるようにしても良い。このようにしても、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0066】
・上記各実施形態におけるコイルアンテナ23と反応管14との相対移動は水平回動のみならず、上下移動、水平回動及び上下移動を行うようにしてもよい。・上記実施形態において、コントローラ29でコイルアンテナ23の移動速度を可変するようにしてもよく、これにより、性質の異なるエッチング生成物の堆積速度を減少させることが可能となる。
【0067】
・上記各実施形態では、コイルアンテナ23を略2ターン状に形成したが、略1ターン状又は略3ターン以上の形状に形成しても良い。
・上記各実施形態において、コイルアンテナ23の第1及び第2周回部分31,32と反応管14外周との間隔を相違させても良い。例えば、第1周回部分31の間隔を第2周回部分32の間隔より長くする。これにより、第1周回部分31の容量性結合量と第2周回部分32のそれとを略同一にすることができ、エッチング生成物の堆積レートをほぼ均一にすることができる。
【0068】
・上記第一実施形態において、上部処理室12を鐘を伏せたような形状の石英ベルジャにより構成したエッチング装置又はCVD装置に具体化してもよい。
以上の様々な実施の形態をまとめると、以下のようになる。
(付記1) 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物をエッチングするプラズマエッチング方法において、
前記高周波アンテナに部分的に大きな容量性結合部分を持たせ、該高周波アンテナと前記反応管とを相対移動させるようにしたことを特徴とするプラズマエッチング方法。
(付記2) 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物をエッチングするプラズマエッチング装置において、
前記高周波アンテナとプラズマの間に部分的に大きな容量性結合部分が設けられ、かつ前記高周波アンテナと前記反応管とを相対移動させる駆動手段を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
(付記3) 前記容量性結合部分を、前記高周波アンテナの一部を前記反応管に近接させて形成したことを特徴とする付記2記載のプラズマエッチング装置。
(付記4) 前記容量性結合部分は、上下方向に配列された複数の周回部分を接続する立下り部分であることを特徴とする付記2又は3記載のプラズマエッチング装置。
(付記5) 前記容量性結合部分は、上下方向に配列された複数の周回部分を接続する立下り部分であり、該部分の前記反応管への投影面積を接地側に向かって徐々に大きくして結合容量を略均一に形成したことを特徴とする付記2又は3記載のプラズマエッチング装置。
(付記6) 前記高周波アンテナの前記反応管外周への投影面積を給電側端子から接地側端子にかけて徐々に大きくして両端子間の結合容量を略均一となるように形成したことを特徴とする付記2記載のプラズマエッチング装置。
(付記7) 前記反応管と同軸状にロータリコネクタを備え、該ロータリコネクタの中心軸を整合器を介してプラズマソース用の高周波電源に接続し、前記中心軸に回動可能に支持された出力部に前記高周波アンテナの給電側端子を接続したことを特徴とする付記2〜6のうちの何れか一項記載のプラズマエッチング装置。
(付記8) 前記中心軸は中空の軸であり、該軸を介して処理室の上部からのガス導入、該処理室の温度調整を可能としたことを特徴とする付記7記載のプラズマエッチング装置。
(付記9) 前記高周波アンテナと前記反応管との相対移動速度を可変する制御手段を備えたことを特徴とする付記2〜8のうちの何れか一項記載のプラズマエッチング装置。
(付記10) 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物に所望の処理を施すプラズマ処理装置において、
前記高周波アンテナとプラズマの間に部分的に大きな容量性結合部分が設けられ、かつ前記高周波アンテナと前記反応管とを相対移動させる駆動手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【0069】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明によれば、誘電体よりなる反応管の側壁における反応生成物の付着量が少なく、生産効率のよいプラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置及びプラズマ処理装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 第一実施形態のプラズマエッチング装置の概要図である。
【図2】 高周波アンテナの説明図である。
【図3】 ウェハにおけるエッチングレートを示す説明図である。
【図4】 処理枚数に対するパーティクル個数の説明図である。
【図5】 処理枚数に対するパーティクル個数の説明図である。
【図6】 第二実施形態のプラズマエッチング装置の概要図である。
【図7】 別の高周波アンテナの説明図である。
【図8】 別の高周波アンテナの説明図である。
【図9】 別の高周波アンテナの説明図である。
【図10】 別の高周波アンテナの説明図である。
【符号の説明】
11 処理室(エッチング室)
14 反応管
23 高周波アンテナ(コイルアンテナ)
33 立下り部分
Claims (10)
- 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物をエッチングするプラズマエッチング方法において、
前記高周波アンテナには、前記反応管の外周に沿って設けられた第1及び第2周回部分と、前記第1周回部分と前記第2周回部分とを連結し両周回部分よりも容量性結合が大きくなるように形成された立下り部分とを備え、
前記高周波アンテナと前記反応管とを前記反応管の周方向に沿って相対移動させるようにしたことを特徴とするプラズマエッチング方法。 - 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物をエッチングするプラズマエッチング装置において、
前記高周波アンテナは、前記反応管の外周に沿って設けられた第1及び第2周回部分と、前記第1周回部分と前記第2周回部分とを連結し両周回部分よりも容量性結合が大きくなるように形成された立下り部分とを有し、
前記高周波アンテナと前記反応管とを前記反応管の周方向に沿って相対移動させる駆動手段を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。 - 前記立下り部分を、前記第1及び第2周回部分よりも前記反応管に近接するように形成したことを特徴とする請求項2記載のプラズマエッチング装置。
- 前記高周波アンテナの前記反応管外周への投影面積を給電側端子から接地側端子にかけて徐々に大きくして両端子間の結合容量を略均一となるように形成したことを特徴とする請求項2記載のプラズマエッチング装置。
- 前記反応管と同軸状にロータリコネクタを備え、該ロータリコネクタの中心軸を整合器を介してプラズマソース用の高周波電源に接続し、前記中心軸に回動可能に支持された出力部に前記高周波アンテナの給電側端子を接続したことを特徴とする請求項2〜4のうちの何れか一項記載のプラズマエッチング装置。
- 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物に所望の処理を施すプラズマ処理装置において、
前記高周波アンテナは、前記反応管の外周に沿って設けられた第1及び第2周回部分と、前記第1周回部分と前記第2周回部分とを連結し両周回部分よりも容量性結合が大きくなるように形成された立下り部分とを有し、
前記高周波アンテナと前記反応管とを前記反応管の周方向に沿って相対移動させる駆動手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物をエッチングするプラズマエッチング方法において、
前記高周波アンテナは、上位部分に設けられた第1周回部分と、下位部分に設けられた第2周回部分と、前記第1周回部分と前記第2周回部分との間に設けられ前記第1周回部分及び前記第2周回部分よりも大きな容量を有する容量性結合部分とを有し、
前記高周波アンテナと前記反応管とを相対移動させるようにしたこと
を特徴とするプラズマエッチング方法。 - 誘電体よりなる円筒形の反応管を備えた処理室内に処理ガスを導入して所定の雰囲気にし、前記反応管の外側に設けられた高周波アンテナに高周波電力を供給して前記処理室内に生成されるプラズマにより該処理室内に収容した処理対象物をエッチングするプラズマエッチング装置において、
前記高周波アンテナは、上位部分に設けられた第1周回部分と、下位部分に設けられた第2周回部分と、前記第1周回部分と前記第2周回部分との間に設けられ前記第1周回部分及び前記第2周回部分よりも大きな容量を有する容量性結合部分とを有し、
前記高周波アンテナと前記反応管とを相対移動させる駆動手段を備えたこと
を特徴とするプラズマエッチング装置。 - 前記第1周回部分は給電側端子に接続され、前記第2周回部分は接地側端子に接続されることを特徴とする請求項8記載のプラズマエッチング装置。
- 前記第1周回部分及び前記第2周回部分と前記反応管との距離である第1の距離が、前記容量性結合部分と前記反応管との距離である第2の距離よりも大きいこと
を特徴とする請求項8又は請求項9記載のプラズマエッチング装置。
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