JP4361835B2 - プラズマ処理装置、プラズマ制御部材及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、例えば半導体ウエハなどの基板に対してプラズマにより所定の処理例えばエッチング処理を行うプラズマ処理装置、プラズマ制御部材及びプラズマ処理方法に関する。

半導体デバイスの製造工程においては、例えばキャパシタや素子の分離、あるいはコンタクトホールの形成をするために、基板例えば半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と呼ぶ）に対してプラズマによるドライエッチングや成膜処理が行われている。これらの処理を行う装置の一つに、上部電極及び下部電極の間に高周波電圧を印加してプラズマを発生させる枚葉式の平行平板型プラズマ処理装置が用いられる。

図１１は、この種のプラズマ装置の概略図を示してある。装置の概略について簡単に説明しておくと、真空チャンバをなす気密容器１の内部に、ガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極１１と、基板載置台を兼ねた下部電極１２とが上下に設けられ、更に下部電極（載置台）１２上に載置されたウエハ１００の周囲を取り囲むように例えば石英からなるフォーカスリング１３が設けられて構成されている。図中１４は、ウエハ１００を静電吸着するための静電チャックであり、この静電チャック１４の内部には図示しない電源からのチャック電圧が印加される箔状の電極１５が設けられている。そして、ガスシャワーヘッド（上部電極）１１から処理の種類に応じて選択された所定の処理ガスをウエハ１００に向かって噴射すると共に真空ポンプ１６により真空排気を行って気密容器１内を所定の圧力に維持した状態にて、高周波電源１７により上部電極１１及び下部電極１２の間に高周波電圧を印加すると、処理ガスがプラズマ化することによりウエハ１００に対して所定の処理例えばエッチングが行われる。

ここで、ガスシャワーヘッド（上部電極）１１から噴射され、ウエハ１００の表面付近に到達した処理ガスはウエハ１００の周縁から外側下方に向かって排気されるので、ウエハ１００の周縁部（周縁付近）と中央寄りの領域との間では処理ガスのガスの流れが異なり、そのためウエハ１００の周縁部では処理ガスにおける予定の成分比のバランスが崩れてしまうし、またウエハ１００が置かれている領域とその外側とではプラズマと下部電極１２との間のインピーダンス成分やコンダクタンス成分などの値が異なる。具体的には、排気空間に近いウエハ１００の周縁部側の方が、中央寄りの領域に比べて処理ガスの解離度が高く、従って周縁部近傍のプラズマ密度が高くなってしまい、結果としてウエハ１００の面内でみると周縁部のエッチング速度が中央寄りの部位のエッチング速度に比べて大きくなる場合がある。

一方、ウエハ１００の利用率を高めるため、できるだけウエハ１００の周縁に近い領域までデバイスを形成したいという要請が強いことから、ウエハ１００の周縁近傍に至るまでエッチング速度について高い面内均一性を確保する必要がある。このためウエハ１００の周囲を囲むように例えば導電体、半導体あるいは誘電体からなるフォーカスリング１３を配置し、ウエハ１００の周縁部上方のプラズマ密度を調整している。具体的には、処理ガスの種類やエッチングすべき膜の材質などに応じてフォーカスリング１３の材質を選定し、その処理に見合ったフォーカスリング１３を設置するようにしている。例えば特許文献１では、プラズマ化されて発生した塩素ラジカルにより高融点金属及びそのシリサイド（ケイ素化合物）をエッチングする場合には、塩素ラジカルの吸着性が強く、ウエハ１００周縁部の塩素ラジカル濃度の跳ね上がりを緩和できることからフォーカスリング１３の材質としてＳｉＣが好ましいことが記載されている。

また絶縁体のフォーカスリング１３として石英リングを用いた場合、その表面からエッチング特性に影響を与える酸素が遊離するのを抑制するために、当該石英リングの表面を例えばポリイミドでコーティングするといったことも知られている（例えば、特許文献２参照。）。

特開昭６２−４７１３０号公報 特開平１１−３１７３９３号公報

しかしながらパターンの微細化の進行により、ウエハ１００の面内処理についてより一層の面内均一性が要求されており、このため塩素ラジカルの吸着に着眼した特許文献１の手法では現状のスペックに対応できない、つまり周縁部のエッチングレートの跳ね上がりを充分に抑えきれないのが実情である。そこで、フォーカスリング１３の材質としてカーボンを選択することが本発明者らにより検討されている。カーボンでフォーカスリング１３を形成した場合、プロセス処理時にプラズマに曝されると当該カーボンから例えば炭素ラジカルが解離し、この炭素ラジカルが塩素ラジカルと反応していわば塩素ラジカルを消費することによって、より確実にウエハ１００周縁部近傍の塩素ラジカル密度を下げる効果が期待される。しかし、カーボンがプラズマにより損傷することから定期的に例えば１０００時間程度でリングを交換しなければならなかったが、カーボンリングは高価であるため、製造コストを高騰させる一因になってしまう懸念がある。

また特許文献２のように、フォーカスリング１３の表面にコーティングによりポリイミドの層を設けようとすると、例えばウエハ１００を繰り返し処理してポリイミドが劣化した場合には、フォーカスリング１３を装置から取り外した後、一旦劣化したポリイミドを除去して、再度コーティングを行わなくてならずメンテナンス作業が頻わしいという課題がある。

本発明はこのような事情の下になされたものであり、その目的は、プラズマを制御するために基板を囲むように設けた部材の交換が容易なプラズマ処理装置及びその方法を提供することにある。

本発明のプラズマ処理装置は、処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
このリング部の表面に当該リング部の周方向に沿って形成された溝と、
前記溝内に設けられたプラズマ制御用のシートと、
前記リング部と前記プラズマ制御用のシートとの間に介在し、リング部に対しプラズマ制御用のシートを着脱可能とする粘着層と、を備えたことを特徴とする。

前記粘着層は、プラズマ制御用のシートの裏面に塗られた接着剤で形成されていてもよい。また前記プラズマ制御用のシートは、プラズマ処理に主に寄与する活性種と反応する成分を解離する材質を含む構成であってもよい。更には、前記プラズマは塩素ラジカルを含み、さらに、前記プラズマ制御用のシートは有機系樹脂からなる構成であってもよく、このシートはポリイミドシートであってもよい。更にまた、前記プラズマにより基板の表層部のタングステン又はタングステンシリサイドをエッチングする処理に適用してもよい。

本発明のプラズマ制御部材は、処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置に設けられるプラズマ制御部材において、
前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
このリング部の表面に当該リング部の周方向に沿って形成された溝と、
前記溝内に設けられたプラズマ制御用のシートと、
前記リング部と前記プラズマ制御用のシートとの間に介在し、リング部に対しプラズマ制御用のシートを着脱可能とする粘着層と、
を備えたことを特徴とする。

前記粘着層は、プラズマ制御用のシートの裏面に塗られた接着剤で形成してもよい。また前記プラズマ制御用のシートは有機系樹脂からなる構成であってもよく、このシートはポリイミドシートであってもよい。

本発明のプラズマ処理方法は、処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられ、このリング部の表面には当該リング部の周方向に沿って溝が形成され、前記溝内には粘着層を介してプラズマ制御用のシートが貼着されているプラズマ処理装置を用い、
前記載置台に基板を載置させる工程と、
次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、
前記プラズマ制御用のシートを前記リング部から剥離し、新しいプラズマ制御用のシートと交換する工程と、を含むことを特徴とする。

前記プラズマ制御用のシートは、プラズマ処理に主に寄与する活性種と反応する成分を解離する材質を含むようにしてもよい。また前記プラズマは塩素ラジカルを含み、さらに、前記プラズマ制御用のシートは有機系樹脂からなるものであってもよく、ポリイミドシートであってもよい。更に前記プラズマにより基板の表層部のタングステン又はタングステンシリサイドをエッチングする処理に適用してもよい。

本発明によれば、基板の周囲を囲むように設けられたリング部の表面に、プラズマ制御用のシートを粘着層を介在させて着脱可能に設けた構成としたことにより、プラズマ制御用のシートの貼着作業及び劣化したシートの剥離作業を簡単に行うことができるので、プラズマ制御用の部材を容易に交換することができ、作業者の負担を軽減することができると共に、装置の稼動率の向上にもつながる。そしてプラズマ処理に主に寄与する活性種と反応する成分を解離する材質、例えば炭素を解離するポリイミドシートなどの有機系樹脂を用いることにより、この解離成分が基板の周縁部の近傍にある活性種例えばラジカルを消費するので、基板の周縁部近傍にあるプラズマの密度がその内側領域のプラズマ密度よりも高くなるのが抑えられる。その結果として基板に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。

本発明に係るプラズマ処理装置をエッチング装置に適用した実施の形態について図１を参照しながら説明する。図中２は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなる気密に形成された処理容器である。当該処理容器２の底部には排気口２１が設けられており、この排気口２１は排気路２１ａを介して真空排気手段例えばターボ分子ポンプやドライポンプなどの真空ポンプ２２と接続されている。更に処理容器２の側壁には、開閉自在なゲートバルブ２３を備えたウエハ搬送口２４が設けられている。

前記処理容器２の内部には、所定の処理ガス例えばエッチングガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極３が設けられている。当該上部電極３の下面側には多数のガス拡散孔３１が穿設されており、処理ガス供給源３２から供給路３３を介して送られてくる処理ガスを、下方側に位置するウエハ１００の表面全体に亘って供給可能なように構成されている。また上部電極３の周囲を囲むように例えば石英からなる絶縁部材３４が設けられており、これにより上部電極３は電気的に充分浮いた状態にされている。

更に処理容器２の内部には、前記上部電極３と対向するようにして基板載置台４が設けられており、更に当該基板載置台４は絶縁部材４０により処理容器２に対して電気的に充分に浮いた状態にされている。また基板載置台４は導電性部材例えばアルミニウムなどからなる円柱状の支持部４１を備えており、この支持部４１の上端面にはウエハ１００が置かれる載置プレート４２が設けられている。この載置プレート４２は、誘電体例えば窒化アルミニウムなどのセラミックスからなる誘電体プレートとして形成されており、その内部には上面側に箔状の電極（下部電極）４３が設けられ、更に下面側に加熱部であるメッシュ状のヒータ４４が設けられている。また、図中４５は、ウエハ１００の周縁部から周方向に均一に処理ガスが排気されるようにするための、その表面に多数の通流孔が穿設された排気リングである。なお、図示は省略するが、ウエハ１００を裏面側から支持した状態で昇降可能な基板支持ピンが載置台４の表面から突没自在に設けられており、装置外部から進入してくるウエハ移載アームと当該基板支持ピンとの協働作用により載置台４へのウエハ１００の受け渡しが行われるように構成されている。

前記下部電極４３には給電棒５０の一端が接続されており、この給電棒５０の他端は高周波電源５と接続され、更にその途中には整合回路５１が設けられている。更に、給電棒５０は例えば整合回路５１の手前で分岐されており、この分岐路の先端は静電チャック用の直流電源５２と接続され、更にその途中にはスイッチ５３が設けられている。即ち、前記下部電極４３は高周波電圧印加用の電極と、静電チャック用の電極とを兼用しており、従って、下部電極４３及びその上部の誘電体部分はウエハ１００を静電吸着するための静電チャックを構成する。更にまた、前記ヒータ４４は導電棒５４を介してヒータ電源部５５と接続されている。

また、前記載置プレート４２の表面に吸着保持されたウエハ１００の周囲を全周に亘って囲むようにプラズマ制御用のリング部であるフォーカスリング６が設けられている。このフォーカスリング６は、例えば石英、アルミナ、酸化イットリウムなどの絶縁部材からなる例えば上面の幅が５５ｍｍのリング部材６１を備えている。更に、当該リング部材６１の上面には、詳しくは後述するが、プラズマに曝されるとプラズマ活性種例えば塩素ラジカルと反応する成分例えば炭素ラジカルなどの炭素を解離する材質例えばポリイミドなどの有機系樹脂を含み、例えばリング部材６１の上面全部を覆うかあるいは例えば１０〜２０ｍｍの幅に設定された、例えば厚み０．５〜１ｍｍのリング状のプラズマ制御用のシート６２が粘着層６３を介して着脱自在に設けられている。図１ではリング部材６１の上面の全部を覆うようにプラズマ制御用のシート６２を設けた例を記載してある。

プラズマ制御用のシート６２及び粘着層６３の構成について詳しくは、本例ではプラズマ制御用のシート６２の裏面側に例えば接着剤を塗って粘着性を持たせて粘着シートとして形成されており、その粘着作用によりリング部材６１の表面に貼り付けることができると共に、例えば作業員の手によりリング部材６１から接着剤ごと引き剥がすことが可能なように構成されている。具体的には、裏面側に接着剤が塗られて粘着シートとして形成されたポリイミドシートを用いることができ、発明者らは実際に試験を行って例えばスコッチ（Scotch）社製の「（Ｎｏ．５４１３）ポリイミドテープ（商品名）」が適用可能なことを確認している。なお、厳密には必ずしもプラズマ制御用のシート６２裏面の全面に亘って粘着層６３が形成されていなくともよく、例えば外周縁側及び内周縁側の周縁部にのみ接着剤を塗って部分的に粘着層６３を形成することもある。

ここで、高周波電力により処理ガスをプラズマ化させて処理するこの種のプロセス処理では、プラズマの発生を促進させるために処理容器２内は真空状態に設定され、更にプロセス処理時には処理容器２内は高温例えば３００℃となることがある。そのため、このような過酷な状況下においてプラズマ制御用のシート６２がリング部材６１から剥がれないようにするため、前記粘着層６３を形成する接着剤は高温で変質することなく且つある程度の粘着作用を有している必要がある。発明者らは実際に試験を行ってＳｉを主成分とするシリコーン系の接着剤が適用可能なことを確認している。

また前記プラズマ制御用のシート６２はウエハ１００の外周縁にできるだけ接近して設けるのが好ましく、ウエハ１００の外周縁から例えば１ｍｍ以内になるように設けられている。またリング部材６２の表面は、ウエハ１００の表面と同じ高さか又はウエハ１００の表面よりも例えば０．５〜０．７ｍｍ高い位置に設定されている。即ち、プラズマ制御用のシート６２はウエハ１００の表面よりも高い位置に設定されている。

続いて上述のエッチング装置を用いて基板例えばウエハ１００を例えば塩素系の処理ガスによりエッチングする手法について説明する。図２はゲート電極のバリアメタル層（キャップ層）７をエッチングする様子を示す図である。７０ａはシリコン層、７０ｂは例えばＳｉＯ_２膜からなるゲート絶縁膜、７０ｃはゲート電極層であるポリシリコン層であり、バリアメタル層７はポリシリコン層の上面に積層されていて例えばタングステン（Ｗ）又はタングステンシリサイド（ＷＳｉ）層により形成されている。７１は所定の回路パターンに形成された例えばレジストからなるマスクパターンである。

なお、ここではＷ層又はＷＳｉ層により形成されたバリアメタル層７のエッチングの一例としてゲート電極の生成の例を挙げたが、本発明は配線層と層間絶縁膜との間に介在するバリアメタル層をなすＷ層又はＷＳｉ層をエッチングする場合などにも適用される。但し、本発明のエッチング対象はＷ層又はＷＳｉ層に限定にされることはなく、例えばポリシリコン、フォトレジストのエッチングにも適用することができる。

先ずゲートバルブ２３を開放し、図示しないロードロック室からウエハ搬送口２４を介して処理容器２内にウエハ１００が搬入され、図示しない基板昇降ピンを介してヒータ４４により所定の温度に加熱されている載置プレート４２上にウエハ１００を載置する。その後、スイッチ５３をオンにしてチャック電圧である直流電圧を下部電極４３に印加し、これによりウエハ１００を載置プレート４２の表面に静電吸着する。その一方で、ゲートバルブ２３を閉じて処理容器２を気密な状態にする。

続いて、例えば塩素（Ｃｌ_２）及び酸素（Ｏ_２）を含み、例えば各々の流量が１５０ｓｃｃｍ及び１０ｓｃｃｍに夫々設定されたエッチングガスをガス拡散孔３１を介してウエハ１００の表面に向けて噴射する一方で、真空ポンプ２２により処理容器２内を真空排気して、処理容器２内を例えば５〜１０ｍＴｏｒｒの真空度に維持する。このガス拡散孔３１を介してウエハ１００に向かって噴射されたエッチングガスは、ウエハ１００の表面に沿って径方向外方に向かって流れる気流を形成し、排気リング４５の通気抵抗を利用した分散作用により載置台４周囲から均一に排気される。

続いて、高周波電源５から整合回路５１を通じ、給電棒５０を介して下部電極４３に例えば１００ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電圧を例えば２５０Ｗで印加すると、上部電極３と載置プレート４２上のウエハ１００との間に高周波電圧（高周波電力）が印加されてエッチングガスがプラズマ化され、これによりエッチャントであるプラズマ活性種例えば塩素ラジカルが発生する。また下部電極４３には例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用の電圧も例えば２００Ｗで印加され、これによりプラズマ活性種はウエハ１００の表面に向かって高い垂直性をもって入射し、バリアメタル膜７のうちレジスト７１で覆われていない露出した部位がエッチングされる（図２（ｂ）参照）。またその一方で、プラズマ制御用のシート６２の表面とプラズマシースとの界面においては、プラズマに曝されることによりプラズマ制御用のシート６２の表面からプラズマ活性種と反応する成分例えばポリイミドの場合には炭素ラジカルが解離し、この炭素ラジカルはその上方側近傍、つまりウエハ１００の周縁部近傍にある塩素ラジカルと反応してエッチング作用を有しない塩化物例えばＣＣｌｘ（ｘ＝１，２，３，４）が生成する。生成した塩化物は排気流と共に装置外に排出されることとなる。

しかる後、例えば所定の時間が経過すると、高周波電源５からの高周波電圧の印加及びエッチングガスの導入を停止し、例えば図示しない給気手段から窒素などの不活性ガスを処理容器２内に導入すると共に真空ポンプ２２の真空排気を停止する。その後、スイッチ５３を切り替えてチャック用電圧の印加を停止して吸着状態からウエハ１００を開放し、ゲートバルブ２３が開かれてウエハ１００は装置の外部に搬出されてエッチング処理を終了する。なお、多数枚のウエハ１００を繰り返し処理する場合には、別のウエハ１００が装置内に搬入されて上述の場合と同様の工程が行われる。この繰り返しにより多数枚のウエハ１００が処理され、例えば当該装置の稼動時間が１０００時間を越えると、処理容器２の天井部を開いて装置を大気開放してメンテナンスが行われる。このタイミングに合わせて作業者の手によりリング部材６１からプラズマ制御用のシート６２が引き剥がされ、そして新しいプラズマ制御用のシート６２が貼り付けられる。

上述の実施の形態によれば、リング部材６１とプラズマ制御用のシート６２との間に粘着層６３を介在させてプラズマ制御用のシート６２を着脱自在な構成としたことにより、プラズマ制御用のシート６２の貼着作業及び劣化したプラズマ制御用のシート６２の剥離作業を簡単に行うことができるので、例えばメンテナンス時において取り替えるのが容易であり、その結果として作業者の負担を軽減することができると共に装置の稼働率の向上を図ることができる。更には、シート状としたことで安価である。

更に上述の実施の形態によれば、タングステン又はタングステンシリサイドのエッチング促進の律速となるエッチャントである塩素ラジカルと反応する成分を解離するポリイミドでプラズマ制御用のシートを構成したことにより、このポリイミドから解離する炭素ラジカルが塩素ラジカルを消費するので、ウエハＷの周縁部近傍とその内側領域との間で塩素ラジカルの密度差が生じるのが抑えられる。その結果としてウエハ１００に対して面内均一性の高いエッチング速度でエッチングすることができる。

高温のプラズマ雰囲気という過酷な条件に曝されるプラズマ装置は部品が劣化しやすく、また表面がデポジットさせることもあり、そのため既述のように例えば１０００時間毎といったように所定の周期でメンテナンスが行われているのが実情である。更に実際の装置では、複数のプラズマ装置を組み込んで処理システムを構築することが多い。従って、前記したように、いわば消耗材であるプラズマ制御用のシート６２の取替えを容易に行うことができるようにしたことは、メンテナンス時の作業者の負担を軽減できる点において極めて有効であるといえる。但し、プラズマと反応する成分例えば炭素を解離するとプラズマ制御用のシート６２の厚みは僅かではあるが順次減少していくため、メンテナンス周期まで持ちこたえるだけの厚みに設定しておかなくてはならない。本発明者らはシミュレーションにより装置を１０００時間稼動した際に必要な厚みは１ｍｍであることを把握している。

更には、炭素ラジカルの解離量はプラズマ制御用のシート６２の表面積の大きさに依拠するため、プラズマ制御用のシート６２の表面積を大きくしすぎると、周縁部のプラズマ密度が低下してかえって面内均一性が悪くなってしまうことがある。そのためプラズマ制御用のシート６２の表面積を適切な大きさに設定、本例の場合には幅を１０〜２０ｍｍに設定することにより、ウエハ１００周縁部近傍のプラズマ密度についてきめの細かい制御をすることができる。

更に本発明においては、粘着層６３は接着剤で形成する構成に限られず、例えばリング部材６１に対し表面改質処理例えば光化学的手法に準拠して、真空紫外光（１３０ｎｍ〜２６０ｎｍ）と水を用いてポリイミド表面を疎水性のＣ−Ｈ結合から親水基に置換を行って粘着作用の向上を図ることができる。同様にしてレーザーアプレーション法でも可能である。この場合も上述の場合と同様の効果を得ることができる。

本発明においては、プラズマ制御用のシート６２をリング部材６１の周方向に全周に亘って設けた構成に限られず、例えば図３に示すように、例えば幅１０〜２０ｍｍの帯状のプラズマ制御用のシート６２を周方向に間隔をおいて並べるようにしてもよい。この場合であってもプラズマ制御用のシート６２からプラズマと反応する成分例えば炭素ラジカルが解離するので上述の場合と同様の効果を得ることができる。なお、隙間をあけてプラズマ制御用のシート６２を張り付けた場合、プラズマに曝されるリング部材６１の表面部位ができてしまうが、プラズマ制御用のシート６２から解離した炭素ラジカルが当該表面部位に向かう塩素ラジカルとも反応するのでリング部材６１が劣化することは少ない。

更には、リング部材６１の上面全体を覆うようにプラズマ制御用のシート６２を設けなくともよく、例えば図４に示すように、リング部材６１の内周縁側にのみプラズマ制御用のシート６２を設けるようにしてもよい。この場合も上述の場合と同様の効果を得ることができる。

更に本発明においては、リング部材６２の平坦面にプラズマ制御用のシート６２を張り付けた構成に限られず、例えば図５に示すように、リング部材６２の上端面にプラズマ制御用のシート６２の幅の長さに対応させた溝８を周方向に沿って形成しておき、この溝８内にプラズマ制御用のシート６２を張り付けるようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例によれば処理容器２を真空状態にしたときに、プラズマ制御用のシート６２の周縁部が捲れてしまうのをより確実に抑えることができる。なお、ここでは一例としてリング状のプラズマ制御用のシート６２の例を説明したが、例えば図３に記載のように放射線状にプラズマ制御用のシート６２を貼り付ける構成にも適用できる。

更に本発明においては、リング部材６１の上端面にのみプラズマ制御用のシート６２を貼り付ける構成に限られず、例えば図６に示すように、リング部材６１の内周縁及び外周面でプラズマ制御用のシートを折り曲げて側周面に跨るようにしてもよい。この場合であっても上述の場合と同様の効果を得ることができ、更に本例によれば方向の異なる複数の面に跨るように貼り付けたことにより、処理容器２を真空状態にしたときにプラズマ制御用のシート６２が剥離しまうのをより確実に抑えることができる。

更に本発明はエッチング以外のプラズマ処理、例えばＣＶＤ、アッシング、などの種々の処理に適用することができる。

続いて本発明の効果を確認するために行った実施例について説明する。
（実施例１）
本例は、石英からなるリング部材６１の表面に、粘着プラズマ制御用のシートとして形成されたポリイミドシートからなるプラズマ制御用のシート６２を貼り付けてフォーカスリング６を構成し、このフォーカスリング６を組み込んだエッチング装置を用いてウエハ１００をエッチングした実施例である。詳しいプロセス条件を以下に列挙する。エッチング処理前後のウエハ１００の膜厚について、ウエハＷの中心から等分に割り当てた直径軸（Ｘ軸、Ｙ軸、Ｖ軸およびＷ軸）の各軸に沿って間隔をおいて膜厚を測定し、各測定点におけるエッチング速度を計算により求めた結果を図７に示す。またプラズマ発光計測法を用いて塩素ラジカルの分布（ウエハＷ面内におけるＣｌとアルゴンの強度比）を測定した結果を図８に示す。
・エッチング対象；タングステンシリサイド
・エッチングガス；Ｃｌ_２（１５０ｓｃｃｍ）及びＯ_２（１０ｓｃｃｍ）
・圧力；５ｍＴｏｒｒ
・投入パワー（プラズマ発生用／バイアス用）；２５０Ｗ（１００ＭＨｚ）／２００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
・磁場；５６Ｇ
・温度；８０℃（処理容器天井面）／７０℃（処理容器側壁面）／６０℃（載置プレート）

（比較例１）
本例は、カーボンリングからなるフォーカスリング６を用いて実施例１と同様の処理を行った比較例である。エッチングレートの計算結果を図９に示す。また塩素ラジカルの分布を測定した結果を図８に併せて示す。

（比較例２）
本例は、ポリイミドシートを有しない、石英リングからなるフォーカスリング６を用いて実施例１と同様の処理を行った比較例である。エッチングレートの計算結果を図１０に示す。また塩素ラジカルの分布を測定した結果を図８に併せて示す。

（実施例１、比較例１及び比較例２の結果と考察）
図７〜図１０に示す結果から明らかなように、石英リングからなるフォーカスリングを用いた比較例１では、ウエハ１００周縁部付近の塩素ラジカルの密度が極めて高く、エッチングレートも中央部に比べて周縁部の方が大幅に大きい。これに対し、ポリイミドシートを用いた実施例１及び、カーボンリングを用いた比較例１の場合には周縁部の塩素ラジカルの密度の跳ね上がりが小さく、周縁部のエッチングレートの跳ね上がりも小さい。ただ、比較例１では、ＥＥ３ｍｍの偏差が±１０．６％、ＥＥ３０ｍｍの偏差が±１０．６％である。これに対し、実施例１ではＥＥ３ｍｍの偏差が±１０．２％、ＥＥ３０ｍｍの偏差が±７．６％となっており、比較例１よりも周縁部の跳ね上がりが小さい。なお、ＥＥ３ｍｍとはウエハ１００のエッジ部から内側３ｍｍに亘る領域の測定値の平均値を意味し、ＥＥ３０ｍｍとはウエハ１００のエッジ部から内側３０ｍｍに亘る領域の測定値の平均値を意味する。

以上の結果から、石英からなるリング部材６１の表面にポリイミドシートを貼り付けたことにより、ウエハ１００の周縁部近傍の塩素ラジカルの密度が跳ね上がることが抑えられ、これにより当該周縁部のエッチングレートが跳ね上がるのを抑えることができることが確認された。なおウエハ１００周縁部近傍の塩素ラジカルの密度が跳ね上がるのを抑えた理由としては、ポリイミドシート（比較例１ではカーボン）から解離した炭素ラジカルが塩素ラジカルと反応したためであると推察する。

本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置を示す縦断面図である。 上記のプラズマ処理装置を用いてエッチングするウエハの表面を示す説明図である。 上記フォーカスリングの他の例を示す説明図である。 上記フォーカスリングの他の例を示す説明図である。 上記フォーカスリングの他の例を示す説明図である。 上記フォーカスリングの他の例を示す説明図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 本発明の効果を確認するために行った実施例の結果を示す特性図である。 従来のプラズマ処理装置を示す説明図である。

符号の説明

２ 処理容器
２２ 真空ポンプ
３ 上部電極
４ 載置台
４２ 載置プレート
４３ 下部電極
６ フォーカスリング
６１ リング部材
６２ プラズマ制御用のシート

Claims (15)

1. 処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置において、
   前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
   このリング部の表面に当該リング部の周方向に沿って形成された溝と、
   前記溝内に設けられたプラズマ制御用のシートと、
   前記リング部と前記プラズマ制御用のシートとの間に介在し、リング部に対しプラズマ制御用のシートを着脱可能とする粘着層と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 前記粘着層は、プラズマ制御用のシートの裏面に塗られた接着剤であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 前記プラズマ制御用のシートは、プラズマ処理に主に寄与する活性種と反応する成分を解離する材質を含むことを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
4. 前記プラズマは塩素ラジカルを含み、さらに、前記プラズマ制御用のシートは有機系樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
5. 前記プラズマ制御用のシートは、ポリイミドシートであることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。
6. 前記プラズマにより基板の表層部のタングステン又はタングステンシリサイドをエッチングすることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
7. 処理容器内にて処理ガスを高周波電力によりプラズマ化し、載置台上に載置された基板に対してプラズマにより処理を行うプラズマ処理装置に設けられるプラズマ制御部材において、
   前記載置台上の基板の周囲を囲むように設けられたリング部と、
   このリング部の表面に当該リング部の周方向に沿って形成された溝と、
   前記溝内に設けられたプラズマ制御用のシートと、
   前記リング部と前記プラズマ制御用のシートとの間に介在し、リング部に対しプラズマ制御用のシートを着脱可能とする粘着層と、
   を備えたことを特徴とするプラズマ制御部材。
8. 前記粘着層は、プラズマ制御用のシートの裏面に塗られた接着剤であることを特徴とする請求項７記載のプラズマ制御部材。
9. 前記プラズマ制御用のシートは、有機系樹脂からなることを特徴とする請求項７又は８記載のプラズマ制御部材。
10. 前記プラズマ制御用のシートは、ポリイミドシートであることを特徴とする請求項９記載のプラズマ制御部材。
11. 処理容器内の載置台を囲むようにリング部が設けられ、このリング部の表面には当該リング部の周方向に沿って溝が形成され、前記溝内には粘着層を介してプラズマ制御用のシートが貼着されているプラズマ処理装置を用い、
    前記載置台に基板を載置させる工程と、
    次いで前記処理容器内に処理ガスを供給し、この処理ガスを高周波電力によりプラズマ化して基板に対してプラズマにより処理を行う工程と、
    前記プラズマ制御用のシートを前記リング部から剥離し、新しいプラズマ制御用のシートと交換する工程と、を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
12. 前記プラズマ制御用のシートは、プラズマ処理に主に寄与する活性種と反応する成分を解離する材質を含むことを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理方法。
13. 前記プラズマは塩素ラジカルを含み、さらに、前記プラズマ制御用のシートは有機系樹脂からなることを特徴とする請求項１１又は１２記載のプラズマ処理方法。
14. 前記プラズマ制御用のシートは、ポリイミドシートであることを特徴とする請求項１３記載のプラズマ処理方法。
15. 前記プラズマにより基板の表層部のタングステン又はタングステンシリサイドをエッチングすることを特徴とする請求項１１ないし１４のいずれか一つに記載のプラズマ処理方法。

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