JP2004228181A - Plasma treatment apparatus and method therefor - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus in which the adhering matter of a conductive material does not influence plasma treatment in the case that the conductive material is plasma-treated. <P>SOLUTION: The plasma treatment apparatus 100 for performing plasma treatment for a part including the conductive material of a wafer W comprises: a chamber 1 for storing the wafers W; a treatment vessel having a bell jar 2 consisting of a dielectric wall provided so as to communicate with the chamber 1 upward of the chamber 1; mounting bases 11 and 13 for mounting the wafers W provided in the chamber 1; an antenna 51 wound in a coil shape on the circumference of the outside of the bell jar 2 to constitute an induced electric field inside the bell jar 2; a gas supply means 40 for supplying gas for performing plasma treatment in the treatment vessel; and a shield member 54 provided along the inner wall of the bell jar 2 and having a plurality of window parts not continued in the peripheral direction over the entire periphery. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板の表面部分を除去するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程においては、例えば、被処理体であるシリコンウエハに形成されたコンタクトホールの底部にＴｉを成膜し、Ｔｉと基板のＳｉとの相互拡散によりＴｉＳｉを形成し、その上にＴｉＮ等のバリア層を形成し、さらにその上にＡｌ層、Ｗ層、Ｃｕ層等を形成してホールの埋め込みと配線の形成が行われる。従来から、このような一連の工程を実施するためにクラスターツール型のような複数のチャンバーを有するメタル成膜システムが用いられている。このようなメタル成膜システムにおいては、良好なコンタクトを得るために成膜処理に先立って、シリコンウエハ上に形成された自然酸化膜やエッチングダメージ層等を除去する処理が施される。このような自然酸化膜を除去する装置としては、特許文献１に示されたような水素ガスとアルゴンガスを用いて誘導結合プラズマを形成するものが知られている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平４−３３６４２６号公報（図２およびその説明部分）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近時、シリコンウエハの自然酸化膜と同時に、各膜間のコンタクト抵抗を低くするために金属膜のエッチングストッパーもエッチングされるような場合や、前の工程で形成された層、例えばＣｕ配線層の上に形成された酸化膜およびその上の金属バリア膜を一括して除去する場合等、金属膜をエッチングする場合にこのような酸化膜除去装置を用いつつあるが、金属膜のような導電性材料をエッチングする場合には、装置の誘電体壁内面に導電性材料が付着し、このような誘導結合プラズマ処理におけるプラズマの安定性や均一性に悪影響を及ぼすという問題点がある。
【０００５】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、導電性材料をプラズマ処理する場合に、導電性材料の付着物がプラズマ処理に影響を与えないプラズマ処理装置を提供することを目的とする。また、シリコン酸化膜以外の材料をエッチングする場合に、付着物にともなうメモリー効果や付着物剥がれによるパーティクルが発生し難いプラズマ処理方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明第１の観点では、被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料に前記誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、前記誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にする前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【０００７】
アンテナに流れる高周波電流にともなって処理容器内部に誘導電界が生じ誘導電流が流れるが、誘電体壁にその誘導電流の方向に連続して導電性材料が付着している場合には、その導電性材料にも誘導電流が流れ、処理容器内部のプラズマの吸収エネルギーに寄与する誘導電流はその分減少するから、導電性材料に流れる電流が大きいとプラズマ吸収エネルギーが小さくなってプラズマが不安定になりやすい。これに対し、上記構成によれば、シールド部材が、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料に前記誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、前記誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にすることにより、導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくすることができ、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができるから、プラズマを安定的に維持することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【０００８】
また、本発明の第２の観点では、被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、前記処理容器の内壁部を構成し、誘電体壁に隣接する接地された導電性部材と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料が前記導電性部材に接触しないように、前記誘電体壁への前記導電性材料の付着を制御する前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【０００９】
処理容器の内壁に誘電体壁に隣接して接地された導電性部材が存在する場合に、誘電体壁に付着した導電性材料がこの導電性部材と接触すると、アンテナから供給される誘導電流が導電性材料から導電性部材を介して接地ラインに流れるため、処理容器内部に供給される誘導電流が小さくなってプラズマが着火され難くなる。これに対し、上記構成によれば、シールド部材により、誘電体壁に付着した導電性材料が導電性部材に接触しないように、前記誘電体壁への前記導電性材料の付着を制御するので、導電性材料から導電性部材に流れる電流を小さくして、プラズマを確実に着火することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【００１０】
本発明の第３の観点では、被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、被処理体を収容し、その中でプラズマ処理を行う処理容器と、前記処理容器の少なくとも一部を構成する誘電体壁と、前記処理容器の内壁部を構成し、誘電体壁に隣接する接地された導電性部と、前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材に前記誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、前記誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にするとともに、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料が前記導電性部に接触しないように、前記誘電体壁への前記導電性材料の付着を制御する、前記処理容器内部に設けられたシールド部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１１】
この第３の観点の構成は、上記第１および第２の観点の特徴の両方を兼ね備えているため、導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくして、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができるから、プラズマを安定的に維持することができるとともに、導電性材料から導電性部材に流れる電流を小さくして、プラズマを確実に着火することができる。
【００１２】
上記第１〜第３の観点において、前記処理容器としては、被処理体を載置する載置台が設けられたチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有するものとすることができる。また、前記アンテナは、前記ベルジャーの周囲にコイル状に形成されるように構成することができる。
【００１３】
本発明の第４の観点では、被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、被処理体を収容するチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有する処理容器と、前記チャンバー内に設けられた被処理体が載置される載置台と、前記ベルジャーの外側の周囲にコイル状に巻回され、前記ベルジャー内に誘導電界を形成するアンテナと、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、前記ベルジャーの内壁に沿って設けられ、その全周に亘って周方向に連続しない複数の窓部を有するシールド部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１４】
このようにアンテナがベルジャーの外側にコイル状に巻回されている場合にはアンテナを流れる高周波電流によりベルジャー内部にアンテナの巻回方向に沿って誘導電流が流れ、ベルジャー内壁に導電性材料が連続的に付着する場合にはその部分にも同方向に電流が流れて処理容器内部のプラズマの吸収エネルギーに寄与する誘導電流はその分減少するから、導電性材料に流れる電流が大きいとプラズマ吸収エネルギーが小さくなってプラズマが不安定になりやすい。これに対し、上記構成では、その全周に亘って周方向に連続しない複数の窓部を有するシールド部材をベルジャーの内壁に沿って設けたので、ベルジャー内壁には、略その窓部に対応したシールド部分にのみ導電性材料が付着し、その付着形態は誘導電流の方向である周方向に対して不連続となる。したがって、導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくすることができ、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができるから、プラズマを安定的に維持することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【００１５】
本発明の第５の観点では、被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、被処理体を収容するチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有する処理容器と、前記チャンバー内に設けられた被処理体が載置される載置台と、前記ベルジャーの外側の周囲にコイル状に巻回され、前記ベルジャー内に誘導電界を形成するアンテナと、前記ベルジャーと前記チャンバーとの間に設けられ、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを導入する導電性部材からなるガス導入部材と、前記ベルジャーの内壁に沿って設けられ、少なくとも前記ベルジャー内壁の前記ガス導入部材の近傍領域をシールドするシールド部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１６】
このようにベルジャーとチャンバーとの間に導電性部材からなるガス導入部材が設けられている場合には、このガス導入部材は通常は接地されているので、ベルジャー内壁に付着した導電性材料がこの処理ガス導入部材と接触すると、アンテナから供給される誘導電流が導電性材料から処理ガス導入部材を介して接地ラインに流れるため、処理容器内部に供給される誘導電流が小さくなってプラズマが着火され難くなる。これに対し、上記構成によれば、シールド部材により、少なくともベルジャー内壁の前記ガス導入部材の近傍領域をシールドするので、ベルジャー内壁に付着した導電性材料がガス導入部材に接触しないようにすることができ、導電性材料からガス導入部材に流れる電流を小さくして、プラズマを確実に着火することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【００１７】
本発明の第６の観点では、被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、被処理体を収容するチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有する処理容器と、前記チャンバー内に設けられた被処理体が載置される載置台と、前記ベルジャーの外側の周囲にコイル状に巻回され、前記ベルジャー内に誘導電界を形成するアンテナと、前記ベルジャーと前記チャンバーとの間に設けられ、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを導入する導電性部材からなるガス導入部材と、前記ベルジャーの内壁に沿って設けられ、その全周に亘って周方向に連続しない複数の窓部を有するとともに、前記ベルジャー内壁の前記ガス導入部材の近傍領域をシールドするシールド部材とを具備することを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１８】
この第６の観点の構成は、上記第４および第５の観点の特徴の両方を兼ね備えているため、導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくして、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができるから、プラズマを安定的に維持することができるとともに、導電性材料から処理ガス導入部材に流れる電流を小さくして、プラズマを確実に着火することができる。
【００１９】
上記第４の観点および第６の観点のプラズマ処理装置において、前記シールド部材は、窓部の幅と隣接する窓部との間の部分の幅とが１：１〜２：１であることが好ましい。前記窓部は、スリット状、楕円状、孔状等種々の形状をとることができる。特に、縦方向に延在するスリット状であることが好ましい。また、上記第４の観点および第６の観点のプラズマ処理装置において、前記シールド部材は、前記ベルジャーの周壁に沿って円筒状に形成することができ、また、前記ベルジャーは円筒状の側壁部と、その上に設けられた天壁部とを有し、前記シールド部材は前記側壁部に対応する円筒部分と、前記天壁部に対応するドーム状部分とを有し、円筒部分およびドーム状部分の両方に前記縦方向のスリットを有する構成とすることもできる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置１００は、金属膜上に形成される金属酸化膜等をエッチング除去するためのものであり、略円筒状のチャンバー１と、チャンバー１の上方にチャンバー１と連続するように設けられた上部が閉塞された円筒状、例えばドーム型のベルジャー２と、チャンバー１の下方に設けられたチャンバー１内を均一に排気するための排気室３を有している。
【００２１】
チャンバー１は、アルミニウム等の導電性材料で構成されており、その内部には被処理体であるウエハＷを水平に支持するための誘電性材料からなるサセプタ（載置台）１１が円筒状の支持部材１２に支持された状態で配置されている。このサセプタ１１は、排気室３の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材１２により支持されている。サセプタ１１の上面にはウエハＷと略同形の凹部１１ａが形成されており、この凹部１１ａにウエハＷが落とし込まれるようになっている。サセプタ１１の外周には、サセプタ１１に載置されたウエハＷのエッジを覆うようにシャドウリング１３が昇降可能に設けられている。シャドウリング１３は、プラズマをフォーカスし、均一なプラズマを形成するのに役立つ。また、サセプタ１１をプラズマから保護する役割も有する。
【００２２】
サセプタ１１は、高熱伝導性のセラミック材料、例えばＡｌＮ、Ａｌ_２Ｏ_３等で構成されている。中でも最も熱伝導性が高いＡｌＮが好ましい。サセプタ１１内の上部には電極１４が水平に埋設されており、この電極１４には整合器１６を介してウエハに高周波バイアスをかけてイオンを引き込みむための高周波電源１５が接続されている。ベルジャー２の天壁の上には対向電極として機能し、かつベルジャー２の保持機能を兼備した導電性部材１７が設けられている。また、セプタ１１内には、電極１４の下方位置にヒーター１８が埋設されており、ヒーター電源１９からヒーター１８に給電することにより、ウエハＷを所定の温度に加熱可能に構成されている。なお、電極１４およびヒーター１８への給電線は支持部材１２の内部に挿通されている。
【００２３】
サセプタ１１には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ昇降ピン２１が挿通されており、サセプタ１１の上面に対して突没可能に設けられている。これらウエハ昇降ピン２１は支持板２２に固定されており、エアシリンダ等の昇降機構２３により支持板２２を介して昇降される。
【００２４】
チャンバー１の内部には、その内壁に沿ってチャンバー１の内壁にプラズマエッチングにより生成された副生成物等が付着することを防止するための略円筒状をなすチャンバーシールド２４が着脱自在に設けられている。このチャンバーシールド２４は、Ｔｉ材（ＴｉまたはＴｉ合金）により構成されている。シールド材としてＡｌ材を用いてもよいが、Ａｌ材では処理中においてパーティクルの発生があるので、付着物との密着性が高くパーティクルの発生を大幅に減少することができるＴｉ材を用いることが好ましい。また、Ａｌ材のシールド本体にＴｉをコーティングして用いてもよい。さらに、チャンバーシールド２４の表面は、付着物との密着性を向上させるため、ブラスト処理等で微小な凹凸形状にしてもよい。このチャンバーシールド２４はチャンバー１の底壁１ｂに数カ所（図では２カ所）ボルト２５により取り付けられており、ボルト２５を外すことにより、チャンバー１から取り外すことができ、チャンバー１内のメンテナンスを容易に行うことができる。
【００２５】
チャンバー１の側壁は開口２６を有しており、チャンバー１１の外側の開口２６と対応する位置にはゲートバルブ２７が設けられ、このゲートバルブ２７を開にした状態でウエハＷが隣接するロードロック室（図示せず）とチャンバー１内との間で搬送されるようになっている。
【００２６】
ベルジャー２は、例えば石英やＡｌＮ等のセラミックス材料のような誘電体材料で形成されており、円筒状の側壁部２ａと、その上の天壁部２ｂとを有している。このベルジャー２の側壁部２ａの外側にはアンテナ部材としてのコイル５１が略水平方向に巻回（図では７巻）されており、コイル５１には整合器５３を介して高周波電源５２が接続されている。高周波電源５２は３００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚの周波数を有している。好ましくは４５０ｋＨｚである。そして、高周波電源５２からコイル５１に高周波電力を供給することにより、誘電体材料からなるベルジャー２の側壁を介してベルジャー２の内側に誘導電磁界が形成されるようになっている。ベルジャー２の内部には、その内壁に沿ってベルジャー２の内壁への付着物を制御するシールド部材５４が設けられている。なお、このシールド部材５４については後述する。
【００２７】
チャンバー１とベルジャー２との間には、リング状をなすガス導入部材３０が設けられている。このガス導入部材３０はＡｌ等の導電性材料からなり、接地されている。ガス導入部材３０には、その内周面に沿って複数のガス吐出孔３１が形成されている。またガス導入部材３０の内部には環状のガス流路３２が設けられており、このガス流路３２にはガス供給機構４０から後述するようにＡｒガス、Ｈ_２ガス等が供給され、これらガスがガス流路３２から上記ガス吐出孔３１を介してベルジャー２内に吐出される。ガス吐出孔３１は、斜め上に向けて形成されており、これらガスがベルジャー２の中央部に向かって供給される。
【００２８】
ガス供給機構４０は、プラズマ処理用のガスをベルジャー２内に導入するためのものであり、所定のガスのガス供給源、開閉バルブ、および流量制御のためのマスフローコントローラ（いずれも図示せず）を有しており、ガス配管４１を介して上記ガス導入部材３０へ所定のガスを供給する。なお、各配管のバルブおよびマスフローコントローラは図示しないコントローラにより制御される。
【００２９】
プラズマ処理用のガスとしては、Ａｒ、Ｎｅ、Ｈｅが例示され、それぞれ単体で用いることができる。また、Ａｒ、Ｎｅ、ＨｅのいずれかとＨ_２との併用、およびＡｒ、Ｎｅ、ＨｅのいずれかとＮＦ_３との併用であってもよい。これらの中では、Ａｒ単独、Ａｒ＋Ｈ_２が好ましい。プラズマ処理用のガスは、エッチングしようとするターゲットに応じて適宜選択される。
【００３０】
上記排気室３は、チャンバー１の底壁１ｂの中央部に形成された円形の穴１ｃを覆うように下方に向けて突出して設けられている。排気室３の側面には排気管６１が接続されており、この排気管６１には排気装置６２が接続されている。そしてこの排気装置６２を作動させることによりチャンバー１およびベルジャー２内を所定の真空度まで均一に減圧することが可能となっている。
【００３１】
次に、シールド部材５４について詳細に説明する。
図２はシールド部材５４を示す斜視図である。このシールド部材５４は例えばＡｌ等の金属で構成され、ベルジャー２の側壁部２ａに対応する円筒部７１と、ベルジャー２の天壁部２ｂに対応する天井部７２とを有しており、これらは一体的にベルジャー２の中に挿入される。
【００３２】
円筒部７１は、その底部にスカート状に広がったスカート部７３とスカート部７３から外側に延出した取り付け部７４とを有している。また、円筒部７１には、縦方向に延びる短冊状（スリット状）を有する複数の窓部７５が全周に亘って略等間隔で形成されている。この窓部７５は、円筒部７１の底から高さｔｍｍの位置を下端として上方に天井部７２近傍位置まで延びている。円筒部７１の下端部のｔｍｍの部分により、プラズマ処理中に飛散する導電性材料がベルジャー２の内壁からガス導入部材３０に繋がって付着することを防止するようになっている。すなわち、ｔｍｍの部分は、ガス導入部材３０の上端からベルジャー２の内壁に付着する導電性材料の付着物の下端までの距離に相当し、３０ｍｍ程度以上であることが好ましい。これにより、このような効果をより有効に発揮することができる。また、窓部７５は所定間隔をおいて形成されて、周方向に不連続になっている。これによりベルジャー２の内壁における導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくして効率良く安定なプラズマを生成することができる。この場合に、この窓部７５は導電性付着物に流れる誘導電流が最小限になるような幅ａおよび間隔ｂで形成される。窓部７５の幅は５〜３０ｍｍ程度が好ましく５〜２０ｍｍがより好ましい。また、窓部７５の幅ａと窓部７５の間の部分の幅ｂとの比は、１：１〜１：２であることが好ましい。なお、図示の例では、窓部７５の幅ａと窓部７５の間の部分の幅ｂとの比は略１：１である。円筒部７１には上端から下端まで延びる切り欠き部７６が形成されている。この切り欠き部７６によりシールド部材５４に流れる周方向の電流の抵抗を大きくすることができ、より安定したプラズマを形成・維持することができる。
【００３３】
天井部７２はドーム状をなし、頂上から下端部に延びる縦方向の細長いスリット状（図では細長い扇形型）をなす複数の窓部７７が円筒部７１の窓部７５と同様に全周に亘って形成されている。なお、窓部７７と窓部７７の間の部分は略同じ形状であっても異なる大きさであってもよい。また、天井部７２において、窓部７７の幅と窓部７７の間の部分との比は、円筒部７１における場合と同様、１：１〜１：２であることが好ましい。窓部７５と７７とは連続的に形成されていてもよい。なお、図示した例では窓部７７と窓部７７の間の部分は略同じ形状であってこれらの幅の比は１：１である。
【００３４】
なお、窓部７５，７７の形状は、ベルジャーの周方向に連続しない限り、上述のような縦方向に延びる短冊状や扇状をなすスリット形状に限らず、図３の（ａ）に示すような楕円状のスリットや、（ｂ）〜（ｄ）に示すように異形のスリット状であってもよく、また縦方向に延びるスリットに限らず、（ｅ）、（ｆ）に示すような孔状や、（ｇ）、（ｈ）に示すような横方向スリット状等、種々の形状を採用することができる。また、孔状や横方向スリットを形成する場合には、（ｅ）や（ｇ）のように縦横揃えてもよいし、（ｆ）、（ｈ）のように縦方向および／または横方向に千鳥配置してもよい。（ｅ）〜（ｈ）の場合には、縦方向および横方向の両方とも窓部の長さとその間の部分の長さの比が１：１〜１：２であることが好ましい。
【００３５】
次に、このように構成されるプラズマ処理装置１００による処理動作について説明する。
まず、ゲートバルブ２７を開にして、図示しない搬送アームによりチャンバー１内にウエハＷを搬入し、サセプタ１１から突出した昇降ピン２１の上にウエハＷを受け渡す。次いで、昇降ピン２１を下降させてウエハＷをサセプタ１１上面の凹部１１ａに挿入した状態で載置する。その後、ゲートバルブ２７を閉にして、排気装置６２によりチャンバー１およびベルジャー２内を排気して所定の減圧状態にし、この減圧状態でガス供給機構４０から供給された所定のガス、例えばＡｒガスをガス導入機構３０のガス吐出孔３１からベルジャー２内に吐出させる。これと同時に、高周波電源１５および高周波電源５２から、それぞれサセプタ１１内の電極１４およびコイル５１に高周波電力を供給することにより、コイル５１と導電性部材１７との間等に電界が生じ、ベルジャ２内に導入したガスを励起させてプラズマを点火する。
【００３６】
プラズマを点火した後、ベルジャー２内には誘導電流が流れ、連続的にプラズマが生成され、そのプラズマによりウエハＷ上に形成された所定の金属膜の上に形成された金属酸化膜をエッチング除去する。この際にサセプタ１１のヒーター１８によりウエハＷが所定温度に維持される。その温度は２０〜５００℃であり、好ましくは２０〜２００℃である。
【００３７】
このようにして金属酸化膜を除去する際には、隣接して存在する金属膜もエッチングされる。したがって、エッチングの際にベルジャー２内に金属が飛散することになるが、従来の装置では、シールド部材５４が設けられていなかったため、ベルジャー２の内壁に金属が付着することとなる。
【００３８】
金属膜が存在する基板に対して上述のようなエッチング処理を繰り返すと、ベルジャー２の内壁にエッチングされた金属が付着し、これが連続してベルジャー２の内壁の全面に亘って導電性である金属膜が形成される。そして、この金属膜が導電性材料からなるガス導入部材３０に達する。このガス導入部材３０はチャンバー１を介して接地されているから、図４に示すように、コイル５１からの誘導電流が金属膜８８を介してガス導入部材３０およびチャンバー１を経てグラウンドに流れるため、ベルジャー２内に生じる誘導磁界が弱くなり、初期の段階でプラズマの着火が阻害されてプラズマが生成され難くなる。このように、ベルジャー２の内壁に金属膜８８が形成されている場合には、また、図５に示すように、プラズマに寄与する誘導電流Ｉ_Ｐがベルジャー２の内壁周方向に沿って流れる他、金属膜にも電流Ｉ_Ｍがベルジャー２の内壁周方向に沿って流れる。コイル５１を介して供給される誘導電流Ｉの大きさは一定でありＩ＝Ｉ_Ｐ＋Ｉ_Ｍであるから、プラズマに寄与する誘導電流Ｉ_Ｐは電流Ｉ_Ｍの分減少することとなり、電流Ｉ_Ｍが大きいとプラズマ吸収エネルギーが小さくなってプラズマが不安定になりやすい。
【００３９】
これに対して、本実施形態では、図６に示すように、シールド部材５４を設けたので、このような初期においてプラズマが着火し難かったりプラズマが不安定になるといった不都合を防止することができる。つまり、ウエハＷから飛散した金属は、シールド部材５４の窓部７５の下にｔの幅で存在するシールド部分によって遮蔽されるので、ベルジャー２の内壁のそのシールド部分に対応する領域には金属膜が形成されず、金属膜９８が導電性材料からなるガス導入部材３０に接することが防止される。したがって、図７に示すように、コイル５１からの電流が金属膜を介してグラウンドに流れることが抑止されるので、プラズマの着火が阻害されなくなる。また、シールド部材５４のスリット状の窓部７５、７７は通り抜けてベルジャー２の内壁に達し、窓部が形成されていない部分は飛散した金属を遮蔽して、ベルジャー２の内壁には、窓部７５，７７に対応した周方向に不連続な金属膜９８が形成されることとなり、チャンバー２の内壁の周方向に沿って流れる電流Ｉ_Ｍの大きさを極めて小さいものとすることができる。したがって、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができ、プラズマを安定的に維持することができる。
【００４０】
次に、以上のように金属酸化膜の除去とともに金属膜がエッチング除去される実際のアプリケーションについて説明する。図８の例では、Ｃｕ層８１の上にＬｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜８２が形成され、その上に例えばＴａ／ＴａＮ、Ｔｉ／ＴｉＮ等の金属ストッパ層８３が形成されており、ドライエッチングによりエッチングして下層のＣｕ層８１まで達するホール８４が形成されている（ａ）に示す構造において、ホール８４の中のエッチング残渣やＣｕの上に形成された酸化膜（Ｃｕ_２Ｏ）８５をエッチング除去する場合に、（ｂ）に示すように、金属ストッパ層８３も同時にエッチングされることとなる。
【００４１】
また、図９の例では、Ｃｕ層９１の上にＬｏｗ−ｋ膜等の層間絶縁膜９２が形成され、層間絶縁膜９２にＣｕ層９１に達するホール９３が形成され、その際ホール９３の底に露出しているＣｕの上に酸化膜（Ｃｕ_２Ｏ）９４が形成された状態で、その上に金属製の拡散バリア層９５を形成した（ａ）に示す構造において、ホール９３の底の酸化膜９４を除去するために、拡散バリア層９５および酸化膜９４を連続してエッチングすることとなり、金属製の拡散バリア層９５もエッチングされることとなる。
【００４２】
これらいずれの場合にも、金属がエッチングされることにより、金属の飛散が生じるが、上述のようにシールド部材５４を設けることにより、初期においてプラズマが着火し難かったりプラズマが不安定になるといった不都合を防止することができる。
【００４３】
ところで、絶縁膜としてＳｉＯ_２以外の材料を用いた場合には、その上に形成される不適切な膜、例えばた自然酸化膜等をエッチング除去する際に、その材料がプラズマによりエッチングされて、そのエッチング除去された材料が処理容器の内壁に付着することにより、メモリー効果と呼ばれる現象が生じたり、付着物が剥離してパーティクルが発生したりする。この場合のメモリー効果とは、シリコン酸化膜以外の材料、例えばシリコン基板やポリシリコン膜をエッチングしたときに、シリコンが処理容器内壁に付着し、プラズマ内に生成した電子やイオン等がその付着物を介して接地ラインに流れることによりプラズマが不安定となり、その直後にシリコン酸化膜を所定の条件でエッチングしてもその影響により定常状態のエッチングを行えないという現象をいう。特にＳｉ系の低誘電率有機系材料、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜上の不適切な膜、例えば自然酸化膜を上記のようなプロセスで除去する場合には、処理容器の内壁にＳｉ−Ｃ系の材料が付着し、メモリー効果が生じやすい。また、応力の高い膜のため膜剥がれが生じやすい。
【００４４】
これを防止するためには、処理容器に希ガスを含む処理ガスを供給しつつ、処理容器内にプラズマを生成して、そのプラズマにより被処理体の表面部分をエッチング処理により除去した際に、処理容器内に例えば酸素ガスとＡｒガスとを供給して酸素を含むプラズマを生成し、上記希ガスを含む処理ガスによるプラズマによって被処理体から飛散して処理容器内壁に付着した付着物を酸化させることが好ましい。
【００４５】
これにより、被処理体の表面部分が、Ｓｉ系の低誘電率有機系材料のようなＳｉＯ_２膜以外の絶縁膜である場合であっても、処理容器内壁に付着する付着物をシリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ）にして安定化（不動態化）するので、メモリー効果や膜剥がれによるパーティクルの発生を回避することができる。
【００４６】
以下、具体的に説明する。図１０は、このようなメモリー効果や膜剥がれによるパーティクルの発生を回避する処理を実施するためのプラズマ処理装置を示す断面図である。このプラズマ処理装置１００′は、シールド部材５４が設けられていないこと以外は図１のプラズマ処理装置１００と同様に構成されている。
【００４７】
上述したように、ＳｉＯ_２以外の材料からなる絶縁層、特にＳｉ系の低誘電率有機系材料、いわゆるＬｏｗ−ｋ膜上の不適切な部分、例えば自然酸化膜をプラズマエッチングで除去する場合には、ベルジャー２の内壁やチャンバーシールド２４にＳｉ−Ｃ系の材料が付着し、メモリー効果や膜剥がれが生じやすい。ここでは、このような不都合を解消するために、上記実施形態と同様の手順でＬｏｗ−ｋ膜等の絶縁層上の不適切な部分、例えば自然酸化膜をプラズマエッチングにより除去した後、高周波電力を維持したまま、ガス供給機構４０からガス導入部材を介してＡｒガス＋Ｏ_２ガスの混合ガス等の酸素を含むガスをベルジャー２に導入して酸素を含むプラズマを生成し、ウエハＷから飛散してベルジャー２の内壁に付着した付着物を酸化させる。
【００４８】
具体的には、図１１に示すように、Ｃｕ膜１０１上に形成されたＬｏｗ−ｋ膜１０２の表面をエッチングした場合には、図１２に示すように、ベルジャー２の内壁やチャンバーシールド２４にＳｉ−Ｃ系の材料からなる膜１０３が付着するが、酸素プラズマで処理することにより、以下の反応が生じ、安定なシリコン酸化膜（ＳｉＯ_ｘ）に変化する。
ＳｉＣ＋（ｘ＋１）Ｏ＊ → ＳｉＯ_ｘ＋ＣＯ↑
このように、ベルジャー２の内壁等に付着する付着物をシリコン酸化物（ＳｉＯ_ｘ）にして安定化（不動態化）するので、メモリー効果や膜剥がれによるパーティクルの発生を回避することができる。
【００４９】
次に、被処理体であるウエハＷの載置部の他の例について図１３を参照して説明する。この例では、サセプタ１１の上にマスクプレート３３が着脱自在に設けられ、このマスクプレート３３の表面に形成された凹部３３ａ上にウエハＷが載置されるようになっている。
【００５０】
マスクプレート３３は、石英（ＳｉＯ_２）等の誘電体で構成されている。このマスクプレート３３は、ウエハＷを載置しない状態でプラズマ処理を行ってチャンバー１内の初期化を行うため、および、サセプタ１１からウエハＷへ汚染物が飛散することを防止するために設けられており、特にシリコン上の酸化物をエッチング除去する際に有効である。
【００５１】
サセプタ１１およびマスクプレート３３には、ウエハＷを支持して昇降させるための３本（２本のみ図示）のウエハ昇降ピン２１が挿通されており、マスクプレート３３の上面に対して突没可能に設けられている。
【００５２】
マスクプレート３３は、チャンバー１の底壁から垂直に延びる複数本、例えば３本（１本のみ図示）のシャフト３４によってその周囲部分が支持されている。このシャフト３４は例えばアルミナ等のセラミック材料からなり、ハステロイ等の耐熱合金からなるネジ３６により固定されている。マスクプレート３３におけるシャフト３４の支持部３５は、マスクプレート３３の最外周を切り欠いて形成されており、熱膨張の影響を極力排除するようになっている。また、マスクプレート３３を設置する場合には例えば３本のシャフト３４の位置合わせをする必要があるが、そのために、図１４に示すように予め所定の位置関係に調整された、シャフト３４の挿入孔３９が設けられたシャフトガイド３８を用い、このシャフトガイド３８の挿入孔３９をシャフト３４の頭部に挿入し、その状態でマスクプレート１３を設置する。なお、種々のシャフト位置に対応してシャフトガイド３８に複数の位置用の挿入孔３９を設けるようにしてもよい。
【００５３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態ではシールド部材５４を円筒部７１と天井部７２とで構成したが、ベルジャー２の天壁への付着物は、プラズマへの影響が少ないので天井部７２は必須なものではない。窓部７５，７７の形状も上記実施形態のものに限るものではない。また、上記実施形態では、誘電体壁であるベルジャー２に隣接する接地された導電性部材がガス導入部材３０である例を示したが、他の接地された導電性部材であってもよい。アンテナもコイルに限る必要はない。
【００５４】
また、上記実施形態では本発明を自然酸化膜の除去を行う装置に適用した場合を示したが、本発明はコンタクトエッチング等を行う他のプラズマエッチング装置に適用することも可能であり、さらには、本発明を他のプラズマ処理装置に適用することも可能である。さらに、被処理体として半導体ウエハを用いた例について示したが、これに限らず、ＬＣＤ基板等、他の被処理体に対しても適用可能である。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、シールド部材が、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料に前記誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、前記誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にすることにより、導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくすることができ、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができるから、プラズマを安定的に維持することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【００５６】
また、本発明によれば、シールド部材により、誘電体壁に付着した導電性材料が導電性部材に接触しないように、前記誘電体壁への前記導電性材料の付着を制御するので、導電性材料から導電性部材に流れる電流を小さくして、プラズマを確実に着火することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【００５７】
さらに、本発明によれば、その全周に亘って周方向に連続しない複数の窓部を有するシールド部材をベルジャーの内壁に沿って設けたので、ベルジャー内壁には、略その窓部に対応した部分にのみ導電性材料が付着し、その付着形態は誘導電流の方向に対して不連続とすることができる。したがって、導電性材料の付着物に流れる誘導電流を極力小さくすることができ、プラズマに寄与する誘導電流を多くすることができるから、プラズマを安定的に維持することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【００５８】
さらにまた、本発明によれば、シールド部材により、少なくともベルジャー内壁の前記ガス導入部材の近傍領域をシールドするので、ベルジャー内壁に付着した導電性材料がガス導入部材に接触しないようにすることができ、導電性材料からガス導入部材に流れる電流を小さくして、プラズマを確実に着火することができ、導電性材料からなる付着物による悪影響を回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す断面図。
【図２】図１のプラズマ処理装置に用いられるシールド部材を示す斜視図。
【図３】シールド部材に形成される窓部の他の形状を示す図。
【図４】金属膜がベルジャー内壁に付着しているときのプラズマ着火時の電流の流れを示す図。
【図５】金属膜がベルジャー内壁に付着しているときの誘導電流の流れを示す図。
【図６】本発明の第１の実施形態のプラズマ処理装置を用いてプラズマ処理した場合のベルジャー内壁に付着した金属付着物を示す模式図。
【図７】図６の状態で金属膜が付着しているときのプラズマ着火時の電流の流れを示す図。
【図８】本発明が適用されるデバイス構造の一例を示す断面図。
【図９】本発明が適用されるデバイス構造の他の例を示す断面図。
【図１０】メモリー効果や膜剥がれによるパーティクルの発生を回避する処理を実施するためのプラズマ処理装置を示す断面図。
【図１１】メモリー効果や膜剥がれが問題になるデバイス構造を示す図。
【図１２】ベルジャーの内壁やチャンバーシールドにＳｉ−Ｃ系の材料からなる膜が付着状態を示す図。
【図１３】ウエハの載置部の他の例を示す断面図。
【図１４】図１３においてマスクプレートの支持に用いられるシャフトの位置合わせを行うためのシャフトガイドを示す平面図。
【符号の説明】
１；チャンバー
２；ベルジャー
１１；サセプタ
１３；マスクプレート
１４；電極
１５，５２；高周波電源
１７；導電性部材
３０；ガス導入部材（導電性部材）
４０；ガス供給機構
５１；コイル（アンテナ）
５４；シールド部材
７１；円筒部
７２；天井部
７５，７７；窓部
９８；金属膜
Ｗ；半導体ウエハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for removing a surface portion of a substrate.
[0002]
[Prior art]
In a semiconductor manufacturing process, for example, a Ti film is formed on the bottom of a contact hole formed in a silicon wafer to be processed, TiSi is formed by mutual diffusion between Ti and Si on a substrate, and TiN or the like is formed thereon. Is formed, and an Al layer, a W layer, a Cu layer, and the like are further formed thereon to embed holes and form wiring. Conventionally, a metal film forming system having a plurality of chambers, such as a cluster tool type, has been used to perform such a series of steps. In such a metal film forming system, a process for removing a natural oxide film, an etching damage layer, and the like formed on a silicon wafer is performed prior to a film forming process in order to obtain a good contact. As an apparatus for removing such a natural oxide film, an apparatus for forming an inductively coupled plasma using a hydrogen gas and an argon gas as disclosed in Patent Document 1 is known.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-4-336426 (FIG. 2 and its description).
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, recently, in the case where the etching stopper of the metal film is also etched simultaneously with the natural oxide film of the silicon wafer to lower the contact resistance between the films, or the layer formed in the previous step, for example, Cu Such an oxide film removing apparatus is being used when etching a metal film, such as when the oxide film formed on the wiring layer and the metal barrier film thereon are collectively removed. In the case of etching a conductive material, there is a problem that the conductive material adheres to the inner surface of the dielectric wall of the apparatus and adversely affects the stability and uniformity of the plasma in the inductively coupled plasma processing.
[0005]
The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus in which, when a conductive material is subjected to plasma processing, deposits of the conductive material do not affect the plasma processing. . Another object of the present invention is to provide a plasma processing method in which, when a material other than a silicon oxide film is etched, a memory effect due to the attached matter and particles due to the detachment of the attached matter are less likely to be generated.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problem, according to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus that performs a plasma process on a portion of a processing target including a conductive material, and performs the plasma processing on the processing target. A processing container in which at least a part of the wall portion is formed of a dielectric wall, an antenna provided outside the dielectric wall and forming an induced electric field in the processing container, and performing plasma processing in the processing container. Gas supply means for supplying a gas for performing the treatment, and the dielectric material so as to prevent an induced current caused by the induced electric field from flowing to a conductive material scattered during plasma processing and adhered to the dielectric wall. A plasma processing apparatus comprising: a shielding member provided inside the processing container to make the conductive material attached to a wall discontinuous.
[0007]
An induction electric field is generated inside the processing vessel along with the high-frequency current flowing through the antenna, and an induction current flows. If a conductive material is continuously attached to the dielectric wall in the direction of the induction current, the conductive The induced current also flows through the material, and the induced current that contributes to the absorption energy of the plasma inside the processing vessel decreases accordingly.If the current flowing through the conductive material is large, the plasma absorption energy decreases and the plasma becomes unstable. Cheap. On the other hand, according to the above configuration, the shield member prevents the induced current associated with the induced electric field from flowing through the conductive material adhered to the dielectric wall by being scattered during the plasma processing. By making the conductive material attached to the dielectric wall discontinuous, the induced current flowing through the attached material of the conductive material can be minimized, and the induced current that contributes to the plasma can be increased. Can be maintained stably, and adverse effects due to deposits made of a conductive material can be avoided.
[0008]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of a processing target including a conductive material, the plasma processing apparatus performing plasma processing on the processing target. A processing container at least partially constituted by a dielectric wall, and a grounded conductive member adjacent to the dielectric wall, forming an inner wall of the processing container, and provided outside the dielectric wall; An antenna for forming an induced electric field in the processing container, gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container, and a conductive material scattered during plasma processing and adhered to the dielectric wall And a shield member provided inside the processing vessel for controlling the adhesion of the conductive material to the dielectric wall so as not to contact the conductive member. I do.
[0009]
When there is a conductive member grounded adjacent to the dielectric wall on the inner wall of the processing container and the conductive material attached to the dielectric wall comes into contact with the conductive member, an induced current supplied from the antenna is generated. Since the current flows from the conductive material to the ground line via the conductive member, the induced current supplied to the inside of the processing container is reduced, and the plasma is hardly ignited. On the other hand, according to the above configuration, the shield member controls the adhesion of the conductive material to the dielectric wall so that the conductive material attached to the dielectric wall does not contact the conductive member. By reducing the current flowing from the conductive material to the conductive member, the plasma can be reliably ignited, and the adverse effect due to the deposit made of the conductive material can be avoided.
[0010]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of a processing target including a conductive material, the processing container accommodating the processing target and performing plasma processing therein. A dielectric wall constituting at least a part of the processing container, a grounded conductive portion constituting an inner wall portion of the processing container, adjacent to the dielectric wall, and provided outside the dielectric wall, An antenna for forming an induction electric field in the processing container, gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container, and conductive material scattered during plasma processing and attached to the dielectric wall The conductive material adhered to the dielectric wall was discontinuous so as to prevent the induced current caused by the induced electric field from flowing through the material, and scattered during plasma processing and adhered to the dielectric wall. The conductive material is A plasma processing apparatus, comprising: a shield member provided inside the processing container, for controlling adhesion of the conductive material to the dielectric wall so as not to contact an electrically conductive part. .
[0011]
Since the configuration of the third aspect has both the features of the first and second aspects, the induced current flowing through the deposit of the conductive material is minimized, and the induced current contributing to the plasma is reduced. Since the number can be increased, the plasma can be stably maintained, and the current flowing from the conductive material to the conductive member can be reduced to reliably ignite the plasma.
[0012]
In the first to third aspects, the processing container may include a chamber provided with a mounting table for mounting an object to be processed, and a dielectric wall provided above the chamber so as to communicate with the chamber. A bell jar. The antenna may be configured to be formed in a coil shape around the bell jar.
[0013]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of a processing target including a conductive material, the chamber including the processing target, and communicating with the chamber above the chamber. A processing container having a bell jar made of a dielectric wall provided so as to be mounted, a mounting table on which an object to be processed provided in the chamber is mounted, and a coil wound around the outside of the bell jar. An antenna for forming an induced electric field in the bell jar, gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container, and a gas supply means provided along the inner wall of the bell jar, and And a shield member having a plurality of windows that are not continuous in the direction.
[0014]
When the antenna is wound in a coil shape outside the bell jar, a high-frequency current flowing through the antenna causes an induced current to flow inside the bell jar along the winding direction of the antenna, and a conductive material is continuously formed on the inner wall of the bell jar. When the conductive material adheres, the current flows in that direction in the same direction and the induced current that contributes to the absorption energy of the plasma inside the processing vessel decreases accordingly. And the plasma tends to become unstable. On the other hand, in the above configuration, the shield member having a plurality of windows that are not continuous in the circumferential direction over the entire circumference is provided along the inner wall of the bell jar, so that the inner wall of the bell jar substantially corresponds to the window. The conductive material adheres only to the shield part, and the form of the adherence is discontinuous in the circumferential direction which is the direction of the induced current. Therefore, the induced current flowing through the deposit of the conductive material can be minimized, and the induced current contributing to the plasma can be increased. Therefore, the plasma can be stably maintained, and the conductive material is formed. It is possible to avoid adverse effects due to deposits.
[0015]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of a processing target including a conductive material, the chamber including the processing target and communicating with the chamber above the chamber. A processing container having a bell jar made of a dielectric wall provided so as to be mounted, a mounting table on which an object to be processed provided in the chamber is mounted, and a coil wound around the outside of the bell jar. An antenna that forms an induced electric field in the bell jar, a gas introduction member that is provided between the bell jar and the chamber, and that is a conductive member that introduces a gas for performing plasma processing in the processing container. A shield member provided along an inner wall of the bell jar and shielding at least a region of the inner wall of the bell jar near the gas introduction member. To provide a plasma processing apparatus characterized by.
[0016]
When the gas introducing member made of a conductive member is provided between the bell jar and the chamber as described above, the gas introducing member is usually grounded, so that the conductive material attached to the inner wall of the bell jar is removed. When it comes into contact with the processing gas introduction member, the induction current supplied from the antenna flows from the conductive material to the ground line via the processing gas introduction member, so that the induction current supplied to the inside of the processing container becomes small and plasma is ignited. It becomes difficult. On the other hand, according to the above configuration, at least the region near the gas introduction member on the inner wall of the bell jar is shielded by the shield member, so that the conductive material attached to the inner wall of the bell jar does not contact the gas introduction member. Thus, the current flowing from the conductive material to the gas introducing member can be reduced, the plasma can be ignited reliably, and the adverse effect due to the deposit made of the conductive material can be avoided.
[0017]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of a processing target including a conductive material, the chamber including the processing target, and communicating with the chamber above the chamber. A processing container having a bell jar made of a dielectric wall provided so as to be mounted, a mounting table on which an object to be processed provided in the chamber is mounted, and a coil wound around the outside of the bell jar. An antenna that forms an induced electric field in the bell jar, a gas introduction member that is provided between the bell jar and the chamber, and that is a conductive member that introduces a gas for performing plasma processing in the processing container. A plurality of windows are provided along the inner wall of the bell jar and are not circumferentially continuous over the entire circumference thereof. To provide a plasma processing apparatus characterized by comprising a shield member for shielding the area near the member.
[0018]
Since the configuration of the sixth aspect has both of the features of the fourth and fifth aspects, the induced current flowing through the deposit of the conductive material is minimized to reduce the induced current contributing to the plasma. Since the number can be increased, the plasma can be stably maintained, and the current flowing from the conductive material to the processing gas introducing member can be reduced to reliably ignite the plasma.
[0019]
In the plasma processing apparatus according to the fourth and sixth aspects, the shield member may have a width of a window portion and a width of a portion between adjacent window portions of 1: 1 to 2: 1. preferable. The window can have various shapes such as a slit shape, an elliptical shape, and a hole shape. In particular, it is preferably a slit shape extending in the vertical direction. Further, in the plasma processing apparatus according to the fourth and sixth aspects, the shield member may be formed in a cylindrical shape along a peripheral wall of the bell jar, and the bell jar may have a cylindrical side wall. And a top wall portion provided thereon, wherein the shield member has a cylindrical portion corresponding to the side wall portion, and a dome-shaped portion corresponding to the top wall portion, and includes a cylindrical portion and a dome-shaped portion. May be configured to have the vertical slit.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention. This plasma processing apparatus 100 is for etching and removing a metal oxide film or the like formed on a metal film, and is provided with a substantially cylindrical chamber 1 and above the chamber 1 so as to be continuous with the chamber 1. It has a cylindrical, for example, dome-shaped bell jar 2 whose upper part is closed, and an exhaust chamber 3 provided below the chamber 1 for uniformly exhausting the inside of the chamber 1.
[0021]
The chamber 1 is made of a conductive material such as aluminum. Inside the chamber 1, a susceptor (mounting table) 11 made of a dielectric material for horizontally supporting a wafer W as an object to be processed has a cylindrical support. It is arranged while being supported by the member 12. The susceptor 11 is supported by a cylindrical support member 12 extending upward from the center of the bottom of the exhaust chamber 3. On the upper surface of the susceptor 11, a recess 11a having substantially the same shape as the wafer W is formed, and the wafer W is dropped into the recess 11a. A shadow ring 13 is provided on the outer periphery of the susceptor 11 so as to be able to move up and down so as to cover the edge of the wafer W placed on the susceptor 11. The shadow ring 13 serves to focus the plasma and form a uniform plasma. Also, it has a role of protecting the susceptor 11 from plasma.
[0022]
The susceptor 11 is made of a ceramic material having high thermal conductivity, for example, AlN, Al ₂ O ₃ And so on. Among them, AlN having the highest thermal conductivity is preferable. An electrode 14 is horizontally buried in the upper part of the susceptor 11, and a high-frequency power supply 15 for applying a high-frequency bias to the wafer to attract ions through a matching unit 16 is connected to the electrode 14. On the top wall of the bell jar 2, there is provided a conductive member 17 which functions as a counter electrode and also has a function of holding the bell jar 2. Further, a heater 18 is embedded in the septum 11 below the electrode 14, and is configured to be able to heat the wafer W to a predetermined temperature by supplying power to the heater 18 from a heater power supply 19. The power supply lines to the electrode 14 and the heater 18 are inserted inside the support member 12.
[0023]
Three (only two are shown) wafer elevating pins 21 for supporting and elevating the wafer W are inserted through the susceptor 11, and are provided so as to be able to protrude and retract from the upper surface of the susceptor 11. These wafer elevating pins 21 are fixed to a support plate 22 and are moved up and down via the support plate 22 by an elevating mechanism 23 such as an air cylinder.
[0024]
Inside the chamber 1, a substantially cylindrical chamber shield 24 for preventing by-products generated by plasma etching from adhering to the inner wall of the chamber 1 along the inner wall is detachably provided. ing. The chamber shield 24 is made of a Ti material (Ti or Ti alloy). An Al material may be used as the shielding material. However, since the Al material generates particles during processing, it is preferable to use a Ti material which has high adhesion to the adhered substance and can greatly reduce the generation of particles. preferable. Alternatively, the shield body of the Al material may be coated with Ti. Further, the surface of the chamber shield 24 may be made to have minute irregularities by blasting or the like in order to improve the adhesion with the attached matter. The chamber shield 24 is attached to the bottom wall 1b of the chamber 1 at several places (two places in the figure) by bolts 25. By removing the bolts 25, the chamber shield 24 can be removed from the chamber 1 and maintenance inside the chamber 1 can be easily performed. It can be carried out.
[0025]
The side wall of the chamber 1 has an opening 26, and a gate valve 27 is provided at a position corresponding to the opening 26 outside the chamber 11. It is configured to be transported between a chamber (not shown) and the inside of the chamber 1.
[0026]
The bell jar 2 is formed of a dielectric material such as a ceramic material such as quartz or AlN, and has a cylindrical side wall 2a and a top wall 2b thereon. A coil 51 as an antenna member is wound substantially horizontally (seven in the figure) outside the side wall portion 2a of the bell jar 2, and a high frequency power supply 52 is connected to the coil 51 via a matching device 53. ing. The high frequency power supply 52 has a frequency of 300 kHz to 60 MHz. Preferably, it is 450 kHz. By supplying high-frequency power from the high-frequency power supply 52 to the coil 51, an induction electromagnetic field is formed inside the bell jar 2 via the side wall of the bell jar 2 made of a dielectric material. Inside the bell jar 2, a shield member 54 is provided along the inner wall for controlling the attachment to the inner wall of the bell jar 2. The shield member 54 will be described later.
[0027]
A ring-shaped gas introducing member 30 is provided between the chamber 1 and the bell jar 2. The gas introduction member 30 is made of a conductive material such as Al and is grounded. A plurality of gas discharge holes 31 are formed in the gas introduction member 30 along the inner peripheral surface. An annular gas flow path 32 is provided inside the gas introduction member 30, and an Ar gas, a H gas, ₂ Gas and the like are supplied, and these gases are discharged from the gas flow path 32 into the bell jar 2 through the gas discharge holes 31. The gas discharge holes 31 are formed obliquely upward, and these gases are supplied toward the center of the bell jar 2.
[0028]
The gas supply mechanism 40 is for introducing a gas for plasma processing into the bell jar 2, and includes a gas supply source for a predetermined gas, an opening / closing valve, and a mass flow controller for controlling a flow rate (none of them is shown). And a predetermined gas is supplied to the gas introduction member 30 through the gas pipe 41. The valves and the mass flow controller of each pipe are controlled by a controller (not shown).
[0029]
Examples of the plasma processing gas include Ar, Ne, and He, which can be used alone. In addition, any of Ar, Ne, and He and H ₂ And NF with any of Ar, Ne, and He ₃ May be used in combination. Among them, Ar alone, Ar + H ₂ Is preferred. The plasma processing gas is appropriately selected depending on the target to be etched.
[0030]
The exhaust chamber 3 is provided so as to protrude downward so as to cover a circular hole 1c formed at the center of the bottom wall 1b of the chamber 1. An exhaust pipe 61 is connected to a side surface of the exhaust chamber 3, and an exhaust device 62 is connected to the exhaust pipe 61. By operating the exhaust device 62, the inside of the chamber 1 and the bell jar 2 can be uniformly depressurized to a predetermined degree of vacuum.
[0031]
Next, the shield member 54 will be described in detail.
FIG. 2 is a perspective view showing the shield member 54. The shield member 54 is made of a metal such as Al, for example, and has a cylindrical portion 71 corresponding to the side wall portion 2a of the bell jar 2 and a ceiling portion 72 corresponding to the top wall portion 2b of the bell jar 2. It is inserted into the bell jar 2 integrally.
[0032]
The cylindrical portion 71 has a skirt portion 73 extending in a skirt shape at the bottom thereof, and a mounting portion 74 extending outward from the skirt portion 73. In the cylindrical portion 71, a plurality of windows 75 having a strip shape (slit shape) extending in the vertical direction are formed at substantially equal intervals over the entire circumference. The window 75 extends upward from the bottom of the cylindrical portion 71 to a position near the ceiling 72 with a position at a height of tmm being a lower end. The tmm portion at the lower end of the cylindrical portion 71 prevents the conductive material scattered during the plasma processing from being connected to the gas introducing member 30 from the inner wall of the bell jar 2 and attached thereto. That is, the tmm portion corresponds to the distance from the upper end of the gas introducing member 30 to the lower end of the conductive material attached to the inner wall of the bell jar 2, and is preferably about 30 mm or more. Thereby, such an effect can be more effectively exerted. The windows 75 are formed at predetermined intervals and are discontinuous in the circumferential direction. As a result, the induced current flowing through the deposit of the conductive material on the inner wall of the bell jar 2 can be minimized to generate a stable plasma efficiently. In this case, the window 75 is formed with a width a and an interval b such that an induced current flowing through the conductive deposit is minimized. The width of the window 75 is preferably about 5 to 30 mm, more preferably 5 to 20 mm. The ratio of the width a of the window 75 to the width b of the portion between the windows 75 is preferably 1: 1 to 1: 2. In the illustrated example, the ratio between the width a of the window 75 and the width b of the portion between the windows 75 is approximately 1: 1. The cylindrical portion 71 has a cutout portion 76 extending from the upper end to the lower end. The notch 76 can increase the resistance of the circumferential current flowing through the shield member 54, and can form and maintain more stable plasma.
[0033]
The ceiling portion 72 has a dome shape, and a plurality of window portions 77 each having a vertically elongated slit shape (an elongated fan shape in the figure) extending from the top to the lower end are formed over the entire circumference in the same manner as the window portion 75 of the cylindrical portion 71. It is formed. The portions between the windows 77 may have substantially the same shape or different sizes. In the ceiling 72, the ratio between the width of the window 77 and the portion between the windows 77 is preferably 1: 1 to 1: 2 as in the case of the cylindrical portion 71. The windows 75 and 77 may be formed continuously. In the illustrated example, the portion between the window portions 77 has substantially the same shape, and the ratio of these widths is 1: 1.
[0034]
The shapes of the windows 75 and 77 are not limited to the above-described longitudinally extending strip-like or fan-like slit shapes as long as they are not continuous in the circumferential direction of the bell jar, and may be as shown in FIG. It may be an elliptical slit or an irregularly shaped slit as shown in (b) to (d), and is not limited to a slit extending in the vertical direction, and may be a hole as shown in (e) or (f). Also, various shapes such as a horizontal slit shape as shown in (g) and (h) can be adopted. When a hole or a horizontal slit is formed, the slit may be aligned vertically and horizontally as shown in (e) and (g), or may be aligned vertically and / or horizontally as shown in (f) and (h). Staggered arrangement may be used. In the cases (e) to (h), it is preferable that the ratio of the length of the window portion to the length between the window portions in both the vertical direction and the horizontal direction is 1: 1 to 1: 2.
[0035]
Next, a processing operation by the plasma processing apparatus 100 configured as described above will be described.
First, the gate valve 27 is opened, the wafer W is carried into the chamber 1 by the transfer arm (not shown), and the wafer W is transferred onto the elevating pins 21 protruding from the susceptor 11. Then, the wafer W is placed on the susceptor 11 with the lift pins 21 lowered to be inserted into the recesses 11a on the upper surface of the susceptor 11. Thereafter, the gate valve 27 is closed, and the inside of the chamber 1 and the bell jar 2 is evacuated by the exhaust device 62 to a predetermined reduced pressure state. In this reduced pressure state, a predetermined gas, for example, Ar gas supplied from the gas supply mechanism 40 is discharged. The gas is discharged from the gas discharge hole 31 of the gas introduction mechanism 30 into the bell jar 2. At the same time, high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 15 and the high-frequency power supply 52 to the electrode 14 and the coil 51 in the susceptor 11, respectively, so that an electric field is generated between the coil 51 and the conductive member 17, and the like. The gas introduced into the chamber is excited to ignite the plasma.
[0036]
After the plasma is ignited, an induced current flows in the bell jar 2, plasma is continuously generated, and the plasma removes a metal oxide film formed on a predetermined metal film formed on the wafer W by etching. I do. At this time, the wafer W is maintained at a predetermined temperature by the heater 18 of the susceptor 11. The temperature is between 20 and 500C, preferably between 20 and 200C.
[0037]
When the metal oxide film is removed in this manner, the adjacent metal film is also etched. Therefore, the metal scatters in the bell jar 2 during the etching, but in the conventional apparatus, the metal adheres to the inner wall of the bell jar 2 because the shield member 54 is not provided.
[0038]
When the above-described etching process is repeated on the substrate on which the metal film is present, the etched metal adheres to the inner wall of the bell jar 2, and this metal is continuously conductive over the entire inner wall of the bell jar 2. A film is formed. Then, the metal film reaches the gas introduction member 30 made of a conductive material. Since the gas introducing member 30 is grounded via the chamber 1, as shown in FIG. 4, the induced current from the coil 51 flows to the ground via the gas introducing member 30 and the chamber 1 via the metal film 88. In addition, the induction magnetic field generated in the bell jar 2 is weakened, and the ignition of the plasma is hindered in the initial stage, so that it is difficult to generate the plasma. As described above, when the metal film 88 is formed on the inner wall of the bell jar 2, as shown in FIG. _P Flows along the circumferential direction of the inner wall of the bell jar 2, and the current I _M Flows along the circumferential direction of the inner wall of the bell jar 2. The magnitude of the induced current I supplied through the coil 51 is constant and I = I _P + I _M , The induced current I contributing to the plasma _P Is the current I _M And the current I _M Is large, the plasma absorption energy becomes small, and the plasma tends to be unstable.
[0039]
On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 6, the shield member 54 is provided, so that inconvenience such as difficulty in igniting the plasma or instability of the plasma in the initial stage can be prevented. . In other words, the metal scattered from the wafer W is shielded by the shield portion existing under the window 75 of the shield member 54 with a width of t, and the metal film is formed on the inner wall of the bell jar 2 in a region corresponding to the shield portion. Is not formed, and the metal film 98 is prevented from contacting the gas introduction member 30 made of a conductive material. Therefore, as shown in FIG. 7, the current from the coil 51 is prevented from flowing to the ground via the metal film, so that the ignition of the plasma is not hindered. Further, the slit-shaped windows 75 and 77 of the shield member 54 pass through to reach the inner wall of the bell jar 2, and the portion where the window is not formed shields the scattered metal. A discontinuous metal film 98 is formed in the circumferential direction corresponding to 75 and 77, and the current I flowing along the circumferential direction of the inner wall of the chamber 2 is formed. _M Can be made extremely small. Therefore, the induced current that contributes to the plasma can be increased, and the plasma can be stably maintained.
[0040]
Next, an actual application in which the metal film is etched away together with the removal of the metal oxide film as described above will be described. In the example of FIG. 8, an interlayer insulating film 82 such as a Low-k film is formed on a Cu layer 81, and a metal stopper layer 83 such as Ta / TaN or Ti / TiN is formed thereon. In the structure shown in FIG. 1A in which a hole 84 reaching the lower Cu layer 81 is formed by etching, an etching residue in the hole 84 and an oxide film (Cu) formed on Cu are formed. ₂ O) When the etching 85 is removed, the metal stopper layer 83 is also etched at the same time as shown in FIG.
[0041]
In the example of FIG. 9, an interlayer insulating film 92 such as a Low-k film is formed on the Cu layer 91, and a hole 93 reaching the Cu layer 91 is formed in the interlayer insulating film 92. An oxide film (Cu ₂ O) In the structure shown in (a) in which a metal diffusion barrier layer 95 is formed on the state where the diffusion barrier layer 95 has been formed, in order to remove the oxide film 94 at the bottom of the hole 93, the diffusion barrier layer 95 and The oxide film 94 is continuously etched, and the metal diffusion barrier layer 95 is also etched.
[0042]
In any of these cases, the metal is scattered due to the etching of the metal. However, by providing the shield member 54 as described above, the disadvantage that the plasma is hardly ignited at the initial stage or the plasma becomes unstable. Can be prevented.
[0043]
By the way, as the insulating film, SiO ₂ When a material other than the above is used, when an inappropriate film formed thereon, such as a natural oxide film, is removed by etching, the material is etched by plasma, and the material removed by etching is removed. When the particles adhere to the inner wall of the processing container, a phenomenon called a memory effect occurs, or the adhered substances are peeled off to generate particles. In this case, the memory effect means that when a material other than a silicon oxide film, for example, a silicon substrate or a polysilicon film is etched, silicon adheres to the inner wall of the processing container, and electrons and ions generated in the plasma are deposited on the inner wall. The plasma becomes unstable by flowing to the ground line via the gate electrode, and immediately after that, even if the silicon oxide film is etched under predetermined conditions, it is impossible to perform a steady state etching due to the influence. In particular, when an inappropriate film on a low dielectric constant organic material such as a so-called Low-k film, for example, a natural oxide film is removed by the above-described process, the Si-C-based material is formed on the inner wall of the processing container. The material adheres and the memory effect easily occurs. Further, the film is easily peeled due to the high stress film.
[0044]
In order to prevent this, while supplying a processing gas containing a rare gas to the processing container, a plasma is generated in the processing container, and when the surface portion of the object to be processed is removed by the plasma using the plasma, For example, an oxygen gas and an Ar gas are supplied into the processing container to generate a plasma containing oxygen, and the plasma generated by the processing gas containing the rare gas oxidizes deposits scattered from the processing target and adhered to the inner wall of the processing container. Preferably.
[0045]
Thereby, the surface portion of the object to be processed is made of SiO such as a Si-based low dielectric constant organic material. ₂ Even when the insulating film is an insulating film other than the film, the deposit adhering to the inner wall of the processing container may be changed to silicon oxide (SiO 2). _x ) And stabilization (passivation), it is possible to avoid generation of particles due to the memory effect and film peeling.
[0046]
This will be specifically described below. FIG. 10 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus for performing processing for avoiding generation of particles due to such a memory effect and film peeling. This plasma processing apparatus 100 ′ is configured similarly to the plasma processing apparatus 100 of FIG. 1 except that the shield member 54 is not provided.
[0047]
As mentioned above, SiO ₂ When an insulating layer made of a material other than the above, particularly an inappropriate portion on a low dielectric constant organic material of a Si type, a so-called Low-k film, for example, a natural oxide film is removed by plasma etching, the inner wall of the bell jar 2 is removed. A Si-C-based material adheres to the chamber shield 24, and a memory effect and film peeling are likely to occur. Here, in order to eliminate such inconvenience, after removing an inappropriate portion on an insulating layer such as a Low-k film, for example, a natural oxide film by plasma etching in the same procedure as in the above embodiment, the high-frequency power Is maintained, Ar gas + O is supplied from the gas supply mechanism 40 via the gas introduction member. ₂ A gas containing oxygen, such as a gas mixture, is introduced into the bell jar 2 to generate oxygen-containing plasma, and oxidizes the deposits scattered from the wafer W and attached to the inner wall of the bell jar 2.
[0048]
Specifically, as shown in FIG. 11, when the surface of the Low-k film 102 formed on the Cu film 101 is etched, the inner wall of the bell jar 2 and the chamber shield 24 are formed as shown in FIG. A film 103 made of a Si—C-based material adheres, but the following reaction occurs by treatment with oxygen plasma, and a stable silicon oxide film (SiO 2 _x ).
SiC + (x + 1) O * → SiO _x + CO ↑
As described above, the deposits adhering to the inner wall and the like of the bell jar 2 are converted to silicon oxide (SiO 2). _x ) And stabilization (passivation), it is possible to avoid generation of particles due to the memory effect and film peeling.
[0049]
Next, another example of the mounting portion of the wafer W to be processed will be described with reference to FIG. In this example, a mask plate 33 is detachably provided on the susceptor 11, and the wafer W is placed on a concave portion 33 a formed on the surface of the mask plate 33.
[0050]
The mask plate 33 is made of quartz (SiO ₂ ) And the like. The mask plate 33 is provided for performing the plasma processing in a state where the wafer W is not placed thereon to initialize the inside of the chamber 1 and for preventing contaminants from scattering from the susceptor 11 to the wafer W. This is particularly effective when the oxide on silicon is removed by etching.
[0051]
Three (only two of them are shown) wafer elevating pins 21 for supporting and elevating the wafer W are inserted through the susceptor 11 and the mask plate 33 so as to be able to protrude and retract from the upper surface of the mask plate 33. Is provided.
[0052]
The periphery of the mask plate 33 is supported by a plurality of, for example, three (only one is shown) shafts 34 extending vertically from the bottom wall of the chamber 1. The shaft 34 is made of, for example, a ceramic material such as alumina, and is fixed by screws 36 made of a heat-resistant alloy such as Hastelloy. The support portion 35 of the shaft 34 in the mask plate 33 is formed by cutting out the outermost periphery of the mask plate 33 so as to eliminate the influence of thermal expansion as much as possible. When the mask plate 33 is installed, for example, it is necessary to position the three shafts 34. For this purpose, as shown in FIG. 14, the insertion of the shafts 34 adjusted to a predetermined positional relationship as shown in FIG. Using the shaft guide 38 provided with the hole 39, the insertion hole 39 of the shaft guide 38 is inserted into the head of the shaft 34, and the mask plate 13 is set in that state. It should be noted that a plurality of insertion holes 39 may be provided in the shaft guide 38 corresponding to various shaft positions.
[0053]
The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the shield member 54 is constituted by the cylindrical portion 71 and the ceiling portion 72, but the attachment to the top wall of the bell jar 2 has little effect on the plasma, so the ceiling portion 72 is not essential. . The shapes of the windows 75 and 77 are not limited to those in the above embodiment. Further, in the above embodiment, the example in which the grounded conductive member adjacent to the bell jar 2 as the dielectric wall is the gas introduction member 30 is described, but another grounded conductive member may be used. The antenna need not be limited to a coil.
[0054]
Further, in the above embodiment, the case where the present invention is applied to an apparatus for removing a natural oxide film has been described. However, the present invention can be applied to another plasma etching apparatus for performing contact etching or the like. The present invention can be applied to other plasma processing apparatuses. Furthermore, although an example in which a semiconductor wafer is used as the object to be processed has been described, the present invention is not limited to this, and can be applied to other objects to be processed such as an LCD substrate.
[0055]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the shield member prevents the induced current caused by the induced electric field from flowing to the conductive material scattered during the plasma processing and adhered to the dielectric wall. By making the conductive material adhered to the dielectric wall discontinuous, the induced current flowing through the adhered material of the conductive material can be minimized and the induced current contributing to plasma can be increased. In addition, the plasma can be stably maintained, and an adverse effect due to a deposit made of a conductive material can be avoided.
[0056]
Further, according to the present invention, the shield member controls the adhesion of the conductive material to the dielectric wall so that the conductive material attached to the dielectric wall does not contact the conductive member. By reducing the current flowing from the material to the conductive member, the plasma can be reliably ignited, and the adverse effect of the deposit made of the conductive material can be avoided.
[0057]
Furthermore, according to the present invention, since the shield member having a plurality of windows that are not continuous in the circumferential direction over the entire circumference is provided along the inner wall of the bell jar, the inner wall of the bell jar substantially corresponds to the window. The conductive material adheres only to the portion, and the form of the adherence can be discontinuous in the direction of the induced current. Therefore, the induced current flowing through the deposit of the conductive material can be minimized, and the induced current contributing to the plasma can be increased. Therefore, the plasma can be stably maintained, and the conductive material is formed. It is possible to avoid adverse effects due to deposits.
[0058]
Furthermore, according to the present invention, at least the region near the gas introduction member on the inner wall of the bell jar is shielded by the shield member, so that the conductive material attached to the inner wall of the bell jar can be prevented from contacting the gas introduction member. In addition, the current flowing from the conductive material to the gas introducing member can be reduced, so that the plasma can be ignited with certainty, and the adverse effect due to the deposit made of the conductive material can be avoided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a perspective view showing a shield member used in the plasma processing apparatus of FIG.
FIG. 3 is a view showing another shape of a window formed in the shield member.
FIG. 4 is a diagram showing a current flow at the time of plasma ignition when a metal film adheres to an inner wall of a bell jar.
FIG. 5 is a diagram showing a flow of an induced current when a metal film is attached to an inner wall of a bell jar.
FIG. 6 is a schematic view showing a metal deposit adhering to an inner wall of a bell jar when plasma processing is performed using the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a current flow at the time of plasma ignition when a metal film is attached in the state of FIG. 6;
FIG. 8 is a sectional view showing an example of a device structure to which the present invention is applied.
FIG. 9 is a sectional view showing another example of a device structure to which the present invention is applied.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing a plasma processing apparatus for performing a process for avoiding generation of particles due to a memory effect or film peeling.
FIG. 11 is a diagram showing a device structure in which a memory effect or film peeling becomes a problem.
FIG. 12 is a diagram showing a state in which a film made of a Si—C material is attached to an inner wall of a bell jar or a chamber shield.
FIG. 13 is a cross-sectional view showing another example of a wafer mounting portion.
FIG. 14 is a plan view showing a shaft guide for aligning a shaft used for supporting a mask plate in FIG. 13;
[Explanation of symbols]
1; chamber
2: Bell jar
11; susceptor
13; mask plate
14; electrode
15, 52; high frequency power supply
17; conductive member
30; gas introduction member (conductive member)
40; gas supply mechanism
51; coil (antenna)
54; shield member
71; cylindrical part
72; ceiling
75, 77; window
98; metal film
W; semiconductor wafer

Claims (13)

被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、
前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、
プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料に前記誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、前記誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にする前記処理容器内部に設けられたシールド部材と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of the processing object including a conductive material,
Performing a plasma process on the object to be processed, at least a part of the wall portion of the processing container configured with a dielectric wall,
An antenna that is provided outside the dielectric wall and forms an induced electric field in the processing container;
Gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container,
The conductive material attached to the dielectric wall is made discontinuous so as to prevent an induced current caused by the induced electric field from flowing to the conductive material attached to the dielectric wall during the plasma treatment. A plasma processing apparatus, comprising: a shielding member provided inside the processing container. 被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
被処理体に対してプラズマ処理を行う、その壁部の少なくとも一部が誘電体壁で構成された処理容器と、
前記処理容器の内壁部を構成し、誘電体壁に隣接する接地された導電性部材と、
前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、
プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料が前記導電性部材に接触しないように、前記誘電体壁への前記導電性材料の付着を制御する前記処理容器内部に設けられたシールド部材と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of the processing object including a conductive material,
Performing a plasma process on the object to be processed, at least a part of the wall portion of the processing container configured with a dielectric wall,
A grounded conductive member constituting an inner wall portion of the processing container and adjacent to a dielectric wall,
An antenna that is provided outside the dielectric wall and forms an induced electric field in the processing container;
Gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container,
Provided inside the processing container for controlling the adhesion of the conductive material to the dielectric wall so that the conductive material scattered during the plasma processing and adhered to the dielectric wall does not contact the conductive member. A plasma processing apparatus comprising: 被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
被処理体を収容し、その中でプラズマ処理を行う処理容器と、
前記処理容器の少なくとも一部を構成する誘電体壁と、
前記処理容器の内壁部を構成し、誘電体壁に隣接する接地された導電性部と、
前記誘電体壁の外側に設けられ、前記処理容器内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、
プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材に前記誘導電界にともなう誘導電流が流れることを阻止するように、前記誘電体壁に付着する導電性材料を不連続にするとともに、プラズマ処理の際に飛散して前記誘電体壁に付着した導電性材料が前記導電性部に接触しないように、前記誘電体壁への前記導電性材料の付着を制御する、前記処理容器内部に設けられたシールド部材と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of the processing object including a conductive material,
A processing container for accommodating the object to be processed and performing plasma processing therein;
A dielectric wall constituting at least a part of the processing container,
Forming an inner wall of the processing container, a grounded conductive part adjacent to a dielectric wall,
An antenna that is provided outside the dielectric wall and forms an induced electric field in the processing container;
Gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container,
The conductive material adhering to the dielectric wall is made discontinuous so as to prevent the induction current accompanying the induction electric field from flowing to the conductive material adhering to the dielectric wall scattered during the plasma processing. A process container for controlling the adhesion of the conductive material to the dielectric wall so that the conductive material scattered during plasma processing and attached to the dielectric wall does not contact the conductive portion. A plasma processing apparatus comprising: a shield member provided inside. 前記処理容器は、被処理体を載置する載置台が設けられたチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。The processing container has a chamber provided with a mounting table for mounting an object to be processed, and a bell jar made of a dielectric wall provided above the chamber so as to communicate with the chamber. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3. 前記アンテナは、前記ベルジャーの周囲にコイル状に形成されていることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the antenna is formed in a coil shape around the bell jar. 被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
被処理体を収容するチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有する処理容器と、
前記チャンバー内に設けられた被処理体が載置される載置台と、
前記ベルジャーの外側の周囲にコイル状に巻回され、前記ベルジャー内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを供給するガス供給手段と、
前記ベルジャーの内壁に沿って設けられ、その全周に亘って周方向に連続しない複数の窓部を有するシールド部材と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of the processing object including a conductive material,
A processing chamber having a chamber for housing the object to be processed, and a bell jar made of a dielectric wall provided to communicate with the chamber above the chamber;
A mounting table on which an object to be processed provided in the chamber is mounted,
An antenna wound in a coil around the outside of the bell jar to form an induced electric field within the bell jar;
Gas supply means for supplying a gas for performing plasma processing in the processing container,
A plasma processing apparatus, comprising: a shield member provided along an inner wall of the bell jar and having a plurality of windows that are not continuous in the circumferential direction over the entire circumference. 被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
被処理体を収容するチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有する処理容器と、
前記チャンバー内に設けられた被処理体が載置される載置台と、
前記ベルジャーの外側の周囲にコイル状に巻回され、前記ベルジャー内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記ベルジャーと前記チャンバーとの間に設けられ、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを導入する導電性部材からなるガス導入部材と、
前記ベルジャーの内壁に沿って設けられ、少なくとも前記ベルジャー内壁の前記ガス導入部材の近傍領域をシールドするシールド部材と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of the processing object including a conductive material,
A processing chamber having a chamber for housing the object to be processed, and a bell jar made of a dielectric wall provided to communicate with the chamber above the chamber;
A mounting table on which an object to be processed provided in the chamber is mounted,
An antenna wound in a coil around the outside of the bell jar to form an induced electric field within the bell jar;
A gas introduction member that is provided between the bell jar and the chamber and is made of a conductive member that introduces a gas for performing plasma processing in the processing container.
A plasma processing apparatus, comprising: a shield member provided along an inner wall of the bell jar and shielding at least a region of the inner wall of the bell jar near the gas introduction member. 被処理体の導電性材料を含む部分に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
被処理体を収容するチャンバー、およびそのチャンバーの上方にチャンバーと連通するように設けられた誘電体壁からなるベルジャーを有する処理容器と、
前記チャンバー内に設けられた被処理体が載置される載置台と、
前記ベルジャーの外側の周囲にコイル状に巻回され、前記ベルジャー内に誘導電界を形成するアンテナと、
前記ベルジャーと前記チャンバーとの間に設けられ、前記処理容器内にプラズマ処理を行うためのガスを導入する導電性部材からなるガス導入部材と、
前記ベルジャーの内壁に沿って設けられ、その全周に亘って周方向に連続しない複数の窓部を有するとともに、前記ベルジャー内壁の前記ガス導入部材の近傍領域をシールドするシールド部材と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a portion of the processing object including a conductive material,
A processing chamber having a chamber for housing the object to be processed, and a bell jar made of a dielectric wall provided to communicate with the chamber above the chamber;
A mounting table on which an object to be processed provided in the chamber is mounted,
An antenna wound in a coil around the outside of the bell jar to form an induced electric field within the bell jar;
A gas introduction member that is provided between the bell jar and the chamber and is made of a conductive member that introduces a gas for performing plasma processing in the processing container.
Along with an inner wall of the bell jar, having a plurality of windows that are not circumferentially continuous over the entire circumference thereof, and a shield member that shields a region of the bell jar inner wall near the gas introduction member. A plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned. 前記シールド部材は、窓部の幅と隣接する窓部との間の部分の幅とが１：１〜２：１であることを特徴とする請求項６または請求項８に記載のプラズマ処理装置。9. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the shield member has a width of a window portion and a width of a portion between adjacent window portions is 1: 1 to 2: 1. 10. . 前記窓部は、スリット状、楕円状、孔状のいずれかであることを特徴とする請求項６、請求項８、請求項９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the window has one of a slit shape, an elliptical shape, and a hole shape. 前記窓部は、縦方向に延在する矩形状であることを特徴とする請求項６、請求項８、請求項９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the window has a rectangular shape extending in a vertical direction. 前記シールド部材は、前記ベルジャーの周壁に沿って円筒状に形成されていることを特徴とする請求項６、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。The said shield member is formed in the cylindrical shape along the peripheral wall of the said bell jar, The Claim 8, Claim 9, Claim 10, Claim 10, Claim 11 characterized by the above-mentioned. Plasma processing equipment. 前記ベルジャーは円筒状の側壁部と、その上に設けられた天壁部とを有し、前記シールド部材は前記側壁部に対応する円筒部分と、前記天壁部に対応するドーム状部分とを有し、円筒部分およびドーム状部分の両方に前記窓部を有することを特徴とする請求項６、請求項８、請求項９、請求項１０、請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。The bell jar has a cylindrical side wall portion and a top wall portion provided thereon, and the shield member includes a cylindrical portion corresponding to the side wall portion and a dome-shaped portion corresponding to the top wall portion. The plasma according to any one of claims 6, 8, 9, 10, and 11, wherein the window is provided in both a cylindrical portion and a dome-shaped portion. Processing equipment.

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