JP2002184756A

JP2002184756A - プラズマ処理装置

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Publication number: JP2002184756A
Application number: JP2000384907A
Authority: JP
Inventors: Nushito Takahashi; 主人高橋
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2000-12-14
Filing date: 2000-12-14
Publication date: 2002-06-28
Anticipated expiration: 2020-12-14
Also published as: JP3606198B2

Abstract

(57)【要約】【課題】ウエハ載置電極のサセプタ消耗および電極カバ
ーの消耗を抑制し、寿命を延ばすとともに、異物発生を
抑制する。【解決手段】試料に高周波バイアスを印加して処理する
プラズマ処理装置において、試料台の試料支持面の外周
面に試料台をプラズマ損傷から保護する絶縁物で成る保
護部材と導体で成り試料と同様に高周波バイアスが印加
される円環状部材とを設置し、円環状部材の最外周部側
面に絶縁材料で成る高周波抵抗部材を設置する。

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
係り、特にプラズマエッチング処理に好適なプラズマ処
理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シリコン酸化膜（以下、単に「酸化膜」
と称する）やシリコン窒化膜あるいは低誘電率材料から
なる膜（いわゆるＬｏｗ−ｋ材）などの絶縁膜（以後、
これらを総称して「絶縁膜」と称する）のエッチング装
置やエッチング方法に関する従来の技術は、特開昭５２
−１１４４４４号公報に記載のように、主なエッチング
ガスとしてフレオンガスを用いたスパッタエッチングを
基本としている。なお、エッチングガスはアルゴンで希
釈したフッ素，炭素，水素，酸素などから構成されるガ
ス種を使用するのが一般的であり、これらのエッチング
ガス種を最適な組成とするエッチング方法が種々提案さ
れている。

【０００３】酸化膜のエッチングはシリコンがフッ素と
反応してフッ化シリコンが形成されて進行するが、酸化
膜の下地であるポリシリコンや窒化シリコンとの選択エ
ッチングを必要とする。したがって、酸化膜エッチング
は進行するが下地材料のエッチングは停止されなければ
ならない。解決方法の一つは、ＣＦ系ラジカルとイオン
でエッチングする方法である。酸化膜表面ではＣＦ系ラ
ジカル中のフッ素Ｆはシリコンと反応して気化する。ま
た、ＣＦ系ラジカルの炭素Ｃは酸化膜中の酸素と反応し
て除去される。一方、ポリシリコンや窒化シリコン膜の
表面では、ＣＦ系ラジカル中のフッ素Ｆとシリコンは反
応して気化するが、これらの膜中に炭素Ｃと反応して気
化する元素が含まれないため、炭素Ｃは表面にデポ膜と
して残留する。このデポ膜によりエッチングが抑制さ
れ、酸化膜と下地材との選択エッチングが可能となる。

【０００４】酸化膜エッチングでは、このようなエッチ
ングメカニズムを利用しているため、ＣＦ系ラジカル，
Ｆラジカル，イオンの制御が重要である。一般には、プ
ラズマ中のＦラジカルが過剰になるため、Ｆラジカルを
強制的に消費して（スカベンジ）制御する方法が提案さ
れている。例えば，特許第２５１９３８３号公報に記載
されているように、シリコン窒化膜の上に形成された酸
化膜のプラズマエッチングにおいて、Ｆラジカルをスカ
ベンジするために処理室内にシリコン材料を設置する方
法がある。その他、特開昭６３−９１２０号公報には、
レジストをエッチングするラジカルのためのスカベンジ
材料をウエハステージに設置することが開示されてい
る。また、特開平５−２３４６９６号公報では、ウエハ
外周にスカベンジ材であるシリコン窒化物を設置してバ
イアス印加する方法を開示している。バイアス印加に関
しては、特開平５−３３５２８３号公報に示されている
ように、ウエハ周辺に導体（ウエハより低抵抗、例え
ば、ＳｉＣ，カーボン）を設置し、バイアスの均一化を
図るものが知られている。このように、電極などにＦラ
ジカルをスカベンジする材料を設置することが広く知ら
れているが、電極周辺に設置したスカベンジ材や導体部
材へのバイアスの印加方法については、単にバイアス印
加の開示があるのみである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術では、ウ
エハ載置面の外周部に設置した導体やスカベンジ材への
バイアス印加に伴う消耗や異物発生に関して、特に考慮
されていなかった。

【０００６】すなわち、電極に導体部材やスカベンジ部
材を設置してバイアスを印加すると、これらの部材にイ
オンが入射することになる。しかし、入射イオンはこれ
ら部材の上表面にのみ入射するわけではなく、四方八方
から入射する。すなわち、試料台表面と垂直方向のみば
かりではなく、条件が整えば、試料台面内方向（処理室
壁面方向）からもイオンが入射する。したがって、これ
ら部材へのイオン入射を制限するためには絶縁物から成
るカバーを設けることが考えられる。しかし、通常カバ
ー表面にも高周波バイアスが印加され、イオン照射によ
りカバーが消耗するし、スパッタによるデポ物が他の箇
所に付着して異物が発生するなども起こり得る。したが
って、これらを考慮しウエハ載置面外周部に設置した部
材の消耗を抑制して寿命を延ばすとともに、異物発生を
抑制した電極周辺部の構造としなければならない。

【０００７】本発明の目的は、ウエハを支持する試料台
へのイオン入射量を抑制し、試料台がスパッタされて消
耗することを防止すると共に、スパッタされてプラズマ
処理装置内壁に付着した皮膜が異物発生源になることを
防止して、プラズマ処理装置の部品寿命向上および稼働
率向上を図ることのできるプラズマ処理装置を提供する
ことにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的は、処理室内に
設けられた電極に試料を静電吸着保持し、処理室内への
プラズマの生成とは独立に試料に高周波バイアスを印加
して試料を処理するプラズマ処理装置において、電極に
設けた静電吸着用の誘電体膜上で試料の外周部に円環状
のプラズマ成分調整機能を有する円環状部材を位置さ
せ、電極上に円環状部材を静電吸着保持可能に配置する
と共に、円環状部材の外周端面に高周波抵抗部材を配置
することにより、達成される。

【０００９】また、上記目的は、真空処理室と、真空処
理室内で処理される試料を載置するための試料台と、真
空処理室内にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給
手段と、真空処理室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、プラズマ生成手段とは独立に試
料に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段とを有
するプラズマ処理装置において、試料台は試料を支持す
る略平坦な面とその周囲の外周面とから構成され、外周
面には試料台をプラズマ損傷から保護するための絶縁物
で成る保護部材と、導体とから成る円環状部材とを設置
し、試料に高周波バイアスが印加された際に円環状部材
にも高周波バイアスが印加されるように高周波回路を形
成し、さらに円環状部材の最外周部側面に絶縁材料で成
る高周波抵抗部材を設置することにより、達成される。

【００１０】すなわち、試料台外周部に交換可能で導体
からなるシリコンなどの円環状部材（スカベンジ部材）
が設置してあり、試料（ウエハ）にバイアスを印加する
と同時に円環状部材にもバイアスが印加される。さら
に、円環状部材の外周部に石英などの絶縁材からなる高
周波抵抗部材（サセプタ）を設置する。この高周波抵抗
部材は、円環状部材の外周側面を覆うような配置あるい
は構造を有し、円環状部材とプラズマ処理室内壁間の高
周波インピーダンスが大きくなるように設置される。

【００１１】さらに、高周波抵抗部材の下方には、電極
が上下運動しても、電極内部に反応性生物やプラズマが
回りこまないようにカバー（電極カバー）を設ける。す
なわち、円筒状のカバーで直径の異なる複数のカバーを
重ね合わせて設置し、電極が上下しても、それらがオー
バーラップしてカバー機能が損なわれないようにする。
カバーの端面は、石英などからなる高周波抵抗部材の内
側に入り込むようにし、プラズマに直接曝されないよう
にする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１お
よび図２により説明する。図１は本発明を適用したプラ
ズマエッチング装置の構成を示す図であり、電子サイク
ロトロン共鳴を応用したプラズマ処理装置である。

【００１３】真空容器であるエッチング室１の周囲に電
子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）用磁場を発生するため
のコイル２が設置されている。エッチング室１は真空室
１５の上部開口部に設けられ、真空室１５の下部に取り
付けられたウエハ載置電極が真空室内に位置する。エッ
チング室１上部にはウエハ載置電極に対向してガス供給
板４が設けられている。エッチング用ガスは、ガス供給
管３を通して供給され、直径が０.４ないし０.５mm程度
の微細な穴が数１００個程度設けられたシリコンや炭化
シリコンあるいはガラス状炭素からなるガス供給板４か
らエッチング室１に導入される。

【００１４】ガス供給板４の上方にはＵＨＦ帯のマイク
ロ波を放射する円板状のアンテナ５が設けられている。
マイクロ波は電源６からマッチング回路７，導入軸８を
介してアンテナ５へ給電され、さらにアンテナ５の上方
の空間での共振電界が誘電体９を通ってエッチング室１
に導入される。マイクロ波の周波数は、プラズマの電子
温度を０.２５ｅＶから１ｅＶ程度の低温度にできる帯
域に選定し、３００ＭＨｚから１ＧＨｚの範囲で、この
場合、４５０ＭＨｚである。

【００１５】また、誘電体９は石英を使用したが、石英
の他にアルミナや窒化アルミなどのセラミックスやポリ
イミドなどの耐熱性ポリマーで誘電損失の小さいものが
使用できる。なお、アンテナ５は、図示を省略した冷媒
供給システムおよび冷媒流路によって、温度調節された
冷媒を供給することにより、温度調節される。

【００１６】ガス供給板４の下方にはウエハ載置電極１
０が設けられ、ウエハ１１が静電吸着により支持され
る。１２は静電吸着のために直流高電圧を印加する電源
である。また、プラズマ中のイオンをウエハ１１に引き
込むため、高周波電源１３からウエハ載置電極１０に高
周波バイアスが印加される。

【００１７】なお、ウエハ載置電極１０は、ウエハ受け
渡し操作や電極間距離（ガス供給板４とウエハ載置電極
１０の間の距離）を設定するための上下機構（図示省
略）を有する。また、ウエハ載置電極１０は温度調節の
ための冷媒温度調節器（図示省略）および冷媒を流す流
路（図示省略）が設けられている。

【００１８】また、エッチング室内壁１４は、温度制御
された冷媒を内壁１４に導入することで一定の温度、こ
の場合、３０℃に温度調節されている。

【００１９】エッチング室１につながる真空室１５に
は、排気速度が２０００から３０００Ｌ／ｓ程度のター
ボ分子ポンプ１６が設置されている。また、ターボ分子
ポンプ１６の開口部には排気速度調整用の圧力調整バル
ブ１７が設置され、エッチングに適した流量と圧力を達
成するために排気速度が調節される。さらに、大気開放
時などにターボ分子ポンプを運転したまま隔離するため
のストップバルブ１８やエッチング室１の圧力測定およ
び圧力制御用の真空計１９も設けられている。

【００２０】次に、プラズマエッチング装置のウエハ載
置電極部の詳細を図２に示す。ウエハ載置電極１０は、
電極ベース１０１、電極絶縁板１０２、電極アース板１
０３の積層構造となっている。電極ベース１０１には、
図示を省略した冷媒循環流路が設けられており、温度調
節されている。また、静電吸着のための高電圧や高周波
バイアスが電源１２や高周波電源１３から印加される。
さらに、電極ベース１０１のウエハ載置面１０１ａに
は、静電吸着用の絶縁膜１０４が形成されている。絶縁
膜１０４は、ウエハ載置面１０１ａの外周部にも形成さ
れ電極の保護部材としても働き、リング１０５とサセプ
タ１０６が設置される。

【００２１】円環状部材であるリング１０５は、サセプ
タ１０６の上に配置されるとともに、電極ベース１０１
の外周面１０１ｂにおいて静電吸着により固定される。
これにより、処理時のリング１０５はしっかり固定され
ると共に、組立時のリング１０５の固定が不要になっ
て、装置構成を簡素化できる。サセプタ１０６の内側に
は絶縁環１０７が設置され、さらに絶縁環１０７とサセ
プタ１０６の間に挟まるようにして電極カバー１０８が
設置される。本実施例では、電極カバー１０８の端面
は、サセプタ１０６の内側に入り込むようになってお
り、端面が直接プラズマに曝されることのない構造とな
っている。

【００２２】リング１０５は、プラズマ中の過剰フッ素
をスカベンジする効果を付与するため、シリコンや窒化
シリコンあるいはガラス状炭素からなり、この場合は、
シリコンでなる。サセプタ１０６は、絶縁物材料であれ
ば種々の材料が使用できるが、本実施例ではプラズマに
曝されて消耗することと、プラズマ中にフッ素が含まれ
る場合はアルミナを用いるとフッ化アルミニウムが生成
されて異物になる可能性があることを考慮し、サセプタ
１０６は石英としてある。絶縁環１０７は絶縁材料と
し、ここではアルミナとした。電極カバー１０８は、ア
ルミニウム合金などの電気良導体から製作されており、
電極アース板１０３に電気的に接続され、プラズマ損傷
を防止するため、電極カバー表面に陽極酸化皮膜が形成
されている。なお、プラズマ損傷を防止するための保護
膜として、陽極酸化皮膜の他にポリイミドコーティング
や溶射による酸化アルミナ皮膜形成なども有効である。

【００２３】次に、本実施例を用いたプラズマエッチン
グの例を示す。ウエハ１１の表面にはシリコン酸化膜が
形成されており、下地は窒化シリコンでマスクはフォト
レジストである。エッチングガスとして、ＡｒとＣ
₄Ｆ₈，Ｏ₂の混合ガスを使用し、ガス流量はそれぞれ５
００，１０，５ｍＬ／min である。圧力は２Ｐａであ
る。ＵＨＦマイクロ波電源６の出力を１ｋＷとし、ウエ
ハ１１へのバイアス印加用高周波電源１３の出力を６０
０Ｗとした。

【００２４】はじめに、高真空に排気された状態のエッ
チング室１に、図示を省略した搬送室内の搬送アームに
よってウエハ１１が搬入され、ウエハ載置電極１０の上
に受け渡される。搬送アームが後退してエッチング室１
と搬送室間のバルブが閉じられた後、ウエハ載置電極１
０が上昇して、エッチングに適した位置で停止する。停
止位置は、ウエハ１１とガス供給板４との距離（電極間
距離）を３０mmから１２０mmの間で設定可能であり、例
えば、７０mmである。

【００２５】次に、コイル２に通電し、ＵＨＦマイクロ
波４５０ＭＨｚの共鳴磁場0.016Tを、ガス供給板４とウ
エハ載置電極１０の間に発生させる。マイクロ波電源６
を動作させると、電子サイクロトロン共鳴により、ＥＣ
Ｒ領域に強いプラズマが発生する。

【００２６】エッチング特性を均一化するため、ウエハ
１１への入射イオン密度を均一にする必要があるが、Ｅ
ＣＲ位置を磁場コイル２で自由に調節することができる
ため、最適なイオン密度分布が得られる。本実施例で
は、ＥＣＲ領域の形状をウエハ１１側に凸の状態に調整
し、ＥＣＲ領域はガス供給板４から５０mmの位置（ウエ
ハ１１から２０mm）に形成させた。

【００２７】ＵＨＦマイクロ波によるプラズマが発生し
た後、静電吸着用直流電源１２から高電圧がウエハ載置
電極１０に印加され、ウエハ１１が静電吸着される。静
電吸着されたウエハ１１の裏面にヘリウムガスが導入さ
れ、冷媒により温度調節されたウエハ載置電極１０のウ
エハ載置面１０１ａとウエハ間でヘリウムガスを介して
ウエハの温度調節が行われる。この場合、ウエハ載置電
極１０の冷媒温度は、５０℃に設定される。

【００２８】次に、高周波電源１３を動作させ、ウエハ
載置電極１０に高周波バイアスを印加する。これによ
り、ウエハ１１にプラズマ中からイオンが垂直に入射す
る。酸化膜エッチングでは高エネルギーイオン入射が不
可欠であり、この場合、高周波バイアス電圧Ｖｐｐ（最
大ピークと最小ピーク間の電圧）は１４００Ｖに設定さ
れている。

【００２９】バイアス電圧がウエハ１１に印加されると
同時にエッチングが開始される。酸化膜をエッチング
し、かつオーバーエッチングを適宜追加した後、高周波
電源１３の電源を停止することで、エッチングが終了す
る。この場合、所定のエッチング時間で終了する場合
と、あるいは、図示していないが、反応生成物のプラズ
マ発光強度変化をモニターしてエッチング終点を判定
し、適切なオーバーエッチングを実施した後、エッチン
グを終了する場合と、の両者がある。

【００３０】次に、静電吸着したウエハ１１をウエハ載
置電極１０から脱着する工程が必要である。除電ガスと
してアルゴンや実際にエッチングに使用するガス種など
が使用される。静電吸着電圧の供給を停止して給電ライ
ンをアースに接続した後、マイクロ波の放電を維持しな
がら１０秒間程度の除電時間を設ける。これにより、ウ
エハ１１上の電荷がプラズマを介してアースに放出さ
れ、静電吸着力が消失する。この状態になってウエハ１
１が脱着できる。除電工程が終了すると、除電ガスを供
給停止するとともにマイクロ波電源６も停止させる。さ
らに、コイル２への通電も停止する。次に、ウエハ載置
電極１０の高さを、ウエハ受け渡し位置まで下降させ
る。

【００３１】除電ガス供給を停止した後、エッチング室
１は、圧力調整バルブ１７を全開にして高真空排気され
る。高真空排気が完了した時点で、搬送室との間のバル
ブを開け、搬送アームを挿入してウエハ１１を受け取
り、搬出する。次のエッチングがある場合は、新しいウ
エハを搬入し、再び上述の手順に従ってエッチングが実
施される。

【００３２】以上がエッチング工程の代表的な流れであ
り、この処理が繰り返し実施される。ウエハ処理枚数が
増すにつれて、エッチング室１の内部（内壁など）やウ
エハ載置電極１０に、デポ膜が形成される。また、バイ
アスが印加される箇所にはプラズマ中のイオンが入射す
るため、イオンアシストによってデポ膜形成が促進され
る。あるいは、デポ膜が形成されずに、その部材表面が
スパッタされて消耗する場合もある。

【００３３】ウエハ載置電極１０の中で、サセプタ１０
６はプラズマ損傷を受けやすい部材である。また、電極
カバーもプラズマ損傷を受ける場合がある。ただし、電
極カバー１０８の全領域ではなく、上部端面が最もプラ
ズマによりスパッタされやすい。これは、先端が突出し
ている部分にはシースが集中しやすく、イオンも集中し
て入射するためである。したがって、電極カバー１０８
のような電気的に導電体である部材は、シースが集中す
る端面をプラズマに曝さないようにすることが必要であ
り、本実施例に示したように電極カバー１０８上端部を
絶縁材のサセプタ１０６で覆った構造が耐プラズマ対策
として有効である。本実施例の場合、電極カバー１０８
の端面が消耗しないので、寿命が延びるという効果とと
もに、電極カバー表面が損傷して異物になる現象が抑制
されるという効果もある。

【００３４】また、酸化膜エッチングでは過剰フッ素を
シリコン製のリング１０５でスカベンジしている。その
ため、リング１０５には、ウエハ１１と同様な高周波バ
イアスが印加される。したがって、リング１０５の表面
にイオンが垂直入射するが、リング１０５の端面では、
図１，図２の水平方向からもイオンが入射する。高周波
バイアスは、石英やアルミナなどの絶縁物が部材とプラ
ズマ間にあっても、絶縁物を通して作用する。従来の電
極の場合、スカベンジの作用を生じさせる電極カバーの
端面がプラズマに曝されるので、端面にも高周波バイア
スが印加され、プラズマを介してバイアス回路を形成し
やすい。

【００３５】一方、本実施例のリング１０５の端面は、
サセプタ１０６でカバーされていて、直接プラズマに曝
されない。したがって、リング１０５と内壁１４の間の
インピーダンスが大きくなっている。そのため、バイア
ス高周波回路はリング１０５とアンテナ５（ガス供給板
４を含む）との間で形成される。その結果、ウエハ１１
と同じレベルのバイアスがリング１０５にも印加され、
ウエハ外周部でのバイアスの不均一化を防止することが
できる。さらに、リング１０５の端面が消耗されにく
く、寿命も長い。また、サセプタ１０６には弱いバイア
スが印加されるため、デポ膜が形成されることがなく、
異物発生が抑制されるという効果もある。

【００３６】本発明の他の実施例を図３に示す。本図に
おいて、図２と同符号は同一部材を示し説明を省略す
る。本図が図２と異なる点は、サセプタ１０６ａ端面を
サセプタ１０５の端面と合わせ、サセプタ１０５とサセ
プタ１０６ａ両者の端面にカバー１０９を設置した点で
ある。また、サセプタ１０５の内側裏面をバイアス調整
リング１１０を介して電気的に接続している点である。

【００３７】カバー１０９はプラズマによりスパッタ損
傷される可能性があるので、石英としてあり、カバー１
０９を設けると以下の利点がある。サセプタ１０６ａが
消耗して交換しなければならない場合、図２の実施例で
は、サセプタ１０６ａを交換しなければならないので、
部品の価格が高い。サセプタ１０６ａのほとんどが消耗
していなくても交換しなければならないが、カバー１０
９を採用することで、消耗した部分のみを交換すること
ができる。また、カバー１０９はサセプタ105に比較し
て低価格である。

【００３８】また、リング１０５へのバイアス印加を、
電極ベース１０１から直接負荷するのではなく、バイア
ス調整リング１１０を介して印加している。バイアス調
整リング１１０を金属導体で製作すれば、図２に示した
直接バイアス印加と同じになる。しかし、アルミナなど
の誘電体で製作すると、リング１０５への印加バイアス
は直接バイアス印加より低減される。さらに、そのレベ
ルは、バイアス調整リング１１０の誘電率と厚さに依存
して変化する。すなわち、リング１０５へのバイアス印
加量を調整できる。

【００３９】以上のように、リング１０５へのバイアス
印加回路が内壁１４との間に形成されると、内壁１４の
プラズマ損傷も発生しやすい。したがって、リング１０
５へのバイアスはフッ素スカベンジを効果的に行うため
に必要であるが、内壁１４とバイアス回路を形成しにく
い構造としなければならない。本実施例のリング１０５
とサセプタ１０６，１０６ａの構造は、その主旨に沿う
ものであり、電極カバー１０８の端面の損傷を抑制する
ことも異物低減の観点から重要である。

【００４０】なお、本実施例では、ＵＨＦ−ＥＣＲプラ
ズマエッチング装置を例として説明したが、他のプラズ
マ源でも何等問題はなく、ＵＨＦ−ＥＣＲプラズマエッ
チング装置に限定されるものではない。したがって、ウ
エハ載置電極に高周波バイアスを印加する方式のプラズ
マ処理装置であれば、プラズマ発生方式に関係なく、本
発明を適用することができる。

【００４１】

【発明の効果】以上、本発明によれば、ウエハ載置電極
のサセプタ消耗および電極カバーの消耗を抑制すること
ができ、寿命が延び、かつ異物発生が抑制できるという
効果がある。また、高周波バイアスが印加されるリング
と内壁との間のインピーダンスが大きくなるサセプタ構
造としたため、内壁の損傷が抑制されるという効果もあ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプラズマエッチング装置の一
実施例を示す縦断面図である。

【図２】図１の装置のウエハ載置電極部の詳細を示す部
分縦断面図である。

【図３】図２のウエハ載置電極部の他の実施例を示す部
分縦断面図である。

【符号の説明】

１…エッチング室、２…コイル、３…ガス供給管、４…
ガス供給板、５…アンテナ、６…電源、７…マッチング
回路、８…導入軸、９…誘電体、１０…ウエハ載置電
極、１１…ウエハ、１２…電源、１３…高周波電源、１
４…内壁、１５…真空室、１６…ポンプ、１７…圧力調
整バルブ、１８…ストップバルブ、１９…真空計、１０
１…電極ベース、１０１ａ…ウエハ載置面、１０１ｂ…
外周面、１０２…電極絶縁板、１０３…電極アース板、
１０４…絶縁膜、１０５…リング、１０６，１０６ａ…
サセプタ、１０７…絶縁環、１０８…電極カバー、１０
９…カバー、１１０…バイアス調整リング。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室内に設けられた電極に試料を静電吸
着保持し、前記処理室内へのプラズマの生成とは独立に
試料に高周波バイアスを印加して前記試料を処理するプ
ラズマ処理装置において、前記電極に設けた静電吸着用
の誘電体膜上で前記試料の外周部に円環状のプラズマ成
分調整機能を有する円環状部材を位置させ、前記電極上
に前記円環状部材を静電吸着保持可能に配置すると共
に、前記円環状部材の外周端面に高周波抵抗部材を配置
したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】真空処理室と、前記真空処理室内で処理さ
れる試料を載置するための試料台と、前記真空処理室内
にプラズマ生成用のガスを供給するガス供給手段と、前
記真空処理室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、前記プラズマ生成手段とは独立に前記
試料に高周波バイアスを印加するバイアス印加手段とを
有するプラズマ処理装置において、前記試料台は前記試料を支持する略平坦な面とその周囲
の外周面とから構成され、該外周面には前記試料台をプ
ラズマ損傷から保護するための絶縁物で成る保護部材
と、導体から成る円環状部材とを設置し、前記試料に高
周波バイアスが印加された際に前記円環状部材にも高周
波バイアスが印加されるように高周波回路を形成し、さ
らに前記円環状部材の最外周部側面に絶縁材料で成る高
周波抵抗部材を設置したことを特徴とするプラズマ処理
装置。
【請求項３】請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、前記試料の処理はプラズマエッチング処理であり、
前記プラズマ生成用ガスは炭素，酸素，フッ素を含むガ
スで成り、前記試料はシリコンウエハの表面に形成され
た酸化シリコンあるいは窒化シリコンあるいは低誘電率
材料の単層あるいは積層膜であり、前記高周波抵抗部材
は石英で成ることを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項４】請求項２および３に記載のプラズマ処理装
置において、前記円環状部材は、シリコンあるいは炭化
シリコンあるいはガラス状炭素のいずれかで成ることを
特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項５】請求項２から４に記載のプラズマ処理装置
において、前記円環状部材は前記試料台の外周に設置し
た導体あるいは絶縁物の部材上に載置されて成ることを
特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項６】請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、前記試料の処理はプラズマエッチング処理であり、
前記プラズマ生成用ガスは炭素，酸素，フッ素を含むガ
スで成り、該試料はシリコンウエハの表面に形成された
酸化シリコンあるいは窒化シリコンあるいは低誘電率材
料の単層あるいは積層膜であることを特徴とするプラズ
マ処理装置。
【請求項７】請求項２記載のプラズマ処理装置におい
て、前記高周波抵抗部材の下方に、プラズマおよびプラ
ズマ処理により生成される反応生成物の拡散を防止する
カバーを設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】請求項７記載のプラズマ処理装置におい
て、前記カバーの端面を前記高周波抵抗部材の内周側に
設置し、前記カバーの端面と前記プラズマとの直接接触
を防いだことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項９】請求項２から請求項８に記載のプラズマ処
理装置において、前記試料台は上下に移動可能としたこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１０】請求項９記載のプラズマ処理装置におい
て、前記カバーは複数の円筒状部材で構成し、該複数の
カバーを同心状に重ねて配置し、前記複数のカバーの内
の少なくとも一つを、前記試料台を固定している真空処
理室の底面に電気的に接続して固定し、かつ前記複数の
カバーの内の他のカバーを前記上下する試料台のアース
電位部に電気的に接続して固定したことを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
【請求項１１】請求項７から１０に記載のプラズマ処理
装置において、前記カバーはアルミニウム合金で成り、
表面に陽極酸化皮膜あるいはアルミナコーティング膜あ
るいは耐熱性高分子材料コーティング膜を形成して成る
ことを特徴とするプラズマ処理装置。