JP6825069B2 - 真空処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ照射と光加熱によってエッチングを行う真空処理装置に関する。

半導体デバイスでは、低消費電力化や記憶容量増大の要求のため、更なる微細化、及び
、デバイス構造の３次元化が進んでいる。３次元構造のデバイスの製造では、構造が立体
的で複雑であるため、従来のウエハ面に対して垂直方向にエッチングを行う「垂直エッチ
ング」に加え、横方向にもエッチングが可能な「等方性エッチング」が多用されるように
なる。従来、横方向のエッチングは薬液を用いたウエット処理による等方性エッチングに
より行ってきたが、微細化の進展により、薬液の表面張力によるパターン倒れの問題が顕
在化している。そのため、等方性エッチングでは、従来の薬液を用いたウエット処理から
薬液を用いないドライ処理に置き換える必要が生じている。

等方性エッチングをドライ処理で高精度に行う方法（ドライリムーブ）としては、吸着
・脱離方式のエッチング方法が知られている（特許文献１）。この方法では、最初にプラ
ズマで生成されたラジカルを被処理体の被エッチング層の表面に吸着させ、化学反応によ
って反応層を形成させる（吸着工程）。次に、熱エネルギーを付与してこの反応層を脱離
させ除去する（脱離工程）。この吸着工程と脱離工程を交互にサイクリックに繰り返すこ
とによりエッチングを行う。この手法では、吸着工程において、表面に形成された反応層
が一定の厚さに到達すると、反応層が被エッチング層と反応層の界面にラジカルが到達す
るのを阻害するようになるため、反応層の成長が急速に減速する。そのため、複雑なパタ
ーン形状の内部において、ラジカルの入射量にばらつきがあっても、適度に十分な吸着時
間を設定することによって均一な厚さの変質層を形成することができ、エッチング量をパ
ターン形状に依存せず、均一にすることが可能となるメリットがある。また、１サイクル
あたりのエッチング量を数ｎｍレベル以下に制御することができるため、数ｎｍの寸法精
度で加工量を調整することができるメリットがある。

特開２０１５−１８５５９４号公報

吸着・脱離方式のエッチングにおいては、吸着工程と脱離工程を交互にサイクリックに
行いステップバイステップでエッチングを行うため、連続的にプラズマを照射してエッチ
ングを進める従来のエッチング方法に比べて、同じ厚さの膜をエッチングする際、処理に
時間がかかるという問題がある。そのため、吸着工程、及び、脱離工程のそれぞれの時間
の短縮が大きな課題となる。一般に吸着工程の時間短縮には反応に必要なラジカルをウエ
ハに効率的に供給する必要がある。特に短寿命のラジカルを効率的にウエハに照射するた
めにはラジカルの生成領域とウエハの距離を短くすることが１つの有効な対策となる。ま
た、脱離工程の時間短縮には加熱時間の短縮を目的としてＩＲランプ（赤外線ランプ）を
用いることが１つの有効な対策である。

吸着工程の時間短縮には上述したようにラジカル生成領域とウエハの距離の短縮が効果
的な手法の１つであるが、一方で、この際にウエハに一定量のイオンが入射すると、反応
層がイオンの衝撃によって除去されてしまうため、ウエハへのイオンの入射量は低減しな
ければならない。イオンのウエハへの入射量を低減する方法としては、プラズマの生成領
域とウエハとの間にイオン遮蔽用のスリット板（穴あきプレート）を設置する方法が有効
である。

一方で、イオンの入射量が一定量存在するチャンバーの壁面では多少の量の堆積性のラ
ジカルが付着してもイオンの衝撃によって除去されるため、堆積膜の成長を抑えることが
容易である。しかし、イオン遮蔽用のスリット板を設置すると、それより下流の壁面では
イオンの入射量が抑えられるため、堆積性のラジカルが付着して膜になり、これが剥がれ
て異物粒子となりウエハを汚染する問題が生じる。特にラジカルの流路となるスリット板
ではこの問題が大きい。

本発明の目的は、イオン遮蔽用のスリット板を設置した場合であっても、スリット板へ
の堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することにある
。

上記目的を達せするための一実施形態として、減圧された内側に処理用のガスが供給される処理室を内部に備えた真空容器と、前記処理室内側の下部に配置され処理用の試料が上面に載せられる試料台と、前記処理室上方に配置されその内部で処理用のガスを用いてプラズマが形成されるプラズマ形成室と、前記試料台の上面の上方であって前記処理室と前記プラズマ形成室との間に配置され前記処理用のガスがその内部を通り前記プラズマ形成室から前記処理室内部に導入される流路と、前記流路の外周側でこれを囲んで配置され前記試料を加熱するためのランプ及び前記処理室の内側に面して当該処理室と前記ランプとの間に配置され当該ランプからの電磁波を透過させる部材で構成されたリング状の窓部材とを備えた真空処理装置であって、前記窓部材の電磁波を透過させる部材がこの窓部材のリング状の平板部下面及び当該リング状の平板部の内周側で前記流路を囲む側壁面を構成する円筒形部分とを一体の部材として構成し、前記ランプからの電磁波が前記一体の部材の前記リング状の平板部と前記円筒形部分の側壁面を通して前記試料に照射されることを特徴とする真空処理装置とする。

本発明によれば、イオン遮蔽用のスリット板を設置した場合であっても、スリット板へ
の堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することができ
る。

本発明の第１の実施例に係るプラズマ処理装置の概略全体構成断面図（一部ブロック図）である。 図1に示すプラズマ処理装置におけるＩＲランプ、ＩＲ光透過窓、及び、周辺の高さ位置関係を説明するための要部断面図である。 図１に示すプラズマ処理装置における上側スリット板の平面図である。 図１に示すプラズマ処理装置における下側スリット板の平面図である。 図１に示すプラズマ処理装置におけるスリット板を処理室の上方から見たときの上側および下側のスリット板のガス穴の位置関係を示す。 図１に示すプラズマ処理装置において、ＩＲ光の照射方向、及び、ガスの流れを説明するための断面図である。 図２に示すＩＲ光透過窓のＯリングシール面の詳細について説明するための断面図である。 図1に示すプラズマ処理装置におけるエッチングの処理手順を説明する図であり、上段は処理時間に対する高周波電力、中段は処理時間に対するＩＲランプの電力、下段は処理時間に対するウエハの温度を示す。 図1に示すプラズマ処理装置における被処理物のエッチング処理の進行状況を説明するための部分断面図である。 本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置（本体）の断面図である。 図２に示す光透過窓の他の例を示す断面図である。

発明者らは上記課題の解決策について検討した結果、プラズマ源と加熱用のランプで構
成されたプラズマ処理装置において、ウエハとプラズマ源の間に、ＩＲランプを用いて構
成されたウエハ加熱用のランプユニットを設置し、ランプユニットの中央にラジカルの通
り道となる流路を設け、この流路にプラズマで生成されたイオンや電子を遮蔽するための
複数の穴が設置されたスリット板を設置することにした。さらに、加熱用ランプを大気雰
囲気に設置し、処理室内の減圧雰囲気と大気雰囲気を仕切るＩＲ光透過窓がＩＲランプの
下部に設置され、且つ、この窓が流路の一部を構成するように、窓の中央は円筒状の構造
物が設置されている構成とした。そして、スリット板を円筒状の構造の上面よりも下の位
置に設置する。これにより、ウエハ加熱用のＩＲランプによってウエハだけでなく、スリ
ット板をＩＲランプで加熱できるようにした。

これにより、ウエハ加熱用の光によって、イオン遮蔽用のスリット板も加熱されるため
、スリット板への堆積膜のラジカルの付着量が低減し、堆積膜の生成に起因した異物粒子
の発生が抑制された。
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、同一符号は同一構成要素
を示す。

まず、図１を用いて本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成の概略を説明す
る。なお、本実施例では真空処理装置としてエッチング装置を例に説明するが、これに限
定されない。

本プラズマエッチング装置は、図１に示すように処理室１０１の下方にはベースチャン
バー１１が設置されており、その中にはウエハ１０２を戴置するためのステージ（試料台
）１０４が設置されている。処理室１０１の上方にはプラズマ源が設置されており、プラ
ズマ源にはＩＣＰ放電方式（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）を用いている。ＩＣ
Ｐプラズマ源を構成する円筒型の石英チャンバー１２が処理室１０１の上方に設置されて
おり、石英チャンバー１２の外側にはＩＣＰコイル３４が設置されている。ＩＣＰコイル
にはプラズマ生成のための高周波電源２０が整合器２２を介して接続されている。高周波
電力の周波数は１３．５６ＭＨｚなど、数十ＭＨｚの周波数帯を用いた。

石英チャンバー１２の上部には天板１０６が設置されている。天板１０６の下部にはガ
ス分散板１７（１７−１、１７−２、１７−３、１７−４の部分を含む）とシャワープレ
ート１０５が設置されており、処理ガスはガス分散板１７とシャワープレート１０５を介
して処理室１０１内に導入される。処理ガスのうち可燃性ガスは分散板１７−２、及び、
１７−４、支援燃性ガス、及び、可燃性でも支燃性でもないガス（ここでは簡単に不活性
ガスと呼ぶこととする）は分散板１７−１、及び、１７−３に供給する。処理ガスはガス
種毎に設置されたマスフローコントローラー５０によって流量が調整され、マスフローコ
ントローラーの下流側にガス分配器５１が設置されている。これにより、中心付近に供給
する可燃性ガスと外周付近に供給する可燃性ガス、及び、中心付近に供給する支燃性ガス
と不活性ガスの混合ガスと外周付近に供給する支燃性ガスと不活性ガスの混合ガスの量や
組成をそれぞれ独立に制御して供給できるようにし、ラジカルの空間分布を詳細に制御で
きるようにしている。なお、図１ではＮＨ_３、Ｈ_２、ＣＨ_２Ｆ_２、ＣＨ_３ＯＨを可燃性ガ
ス、Ｏ_２とＮＦ_３を支燃性ガスとして記載してあるが、他のガスを用いてもよい。また、
Ａｒ、Ｎ_２、ＣＨＦ_３、Ｎ_２、Ｈ_２Ｏを不活性ガスとして図に記載してあるが、他のガス
を用いてもよい。また、図１では不活性ガスは支燃性ガスと一緒に分散板へ供給するよう
にしているが、可燃性ガスに混合させて供給できるようにしてもよい。

処理室１０１の下部には処理室を減圧するためのターボ分子ポンプやドライポンプなど
の排気手段１３が調圧バルブ１４を介して接続されている。なお、符号１０はプラズマ、
符号５２はバルブ、符号６０は外カバーを示す。

ステージ１０４とＩＣＰプラズマ源の間の高さ位置にはウエハ（試料）１０２を加熱す
るためのランプユニットとして、ＩＲランプユニットが設置されている。ＩＲランプユニ
ットは主にＩＲランプ６２、ＩＲ光を反射する反射板６３、ＩＲ光透過窓７４からなる。
ＩＲランプ６２にはサークル型（円形状）のランプを用いる。なお、ＩＲランプから放射
される光は可視光から赤外光領域の光を主とする光（電磁波）である。本実施例では３周
分のランプ（６２−１、６２−２、６２−３）を設置したが、２周、４周などとしてもよ
い。また、ランプ１周分は円環状の１つのランプで構成してもよいし、例えばおよそ９０
°の円弧状のランプを円環上状に４つ並べて１つの円環状ランプとして用いてもよい。Ｉ
Ｒランプの上方にはＩＲ光を反射するための反射板６３が設置されている。

ＩＲランプ６２にはＩＲランプ用電源６４が接続されており、その途中にはプラズマ生
成用の高周波電力のノイズがＩＲランプ用電源に流入しないようにするための高周波カッ
トフィルタ２５が設置されている。また、ＩＲランプ６２−１、６２−２、６２−３に供
給する電力がお互いに独立に制御できるような機能がＩＲランプ用の電源６４には設置さ
れており、ウエハの加熱量の径方向分布を調節できるようになっている（配線は一部図示
を省略した）。

ＩＲランプユニットの中央には流路７５が形成されている。そして、この流路７５には
プラズマ中で生成されたイオンや電子を遮蔽し、中性のガスや中性のラジカルのみを透過
させてウエハに照射するための複数の穴の開いたスリット板７８（７８−１、７８−２の
部分を含む）が設置されている。ＩＲランプの下方からランプの内側の側方（ガスの流路
７５側）にかけては石英製のＩＲ光を通すためのＩＲ光透過窓７４が設置されている。Ｉ
Ｒ光透過窓は、ＩＲランプの下方からランプの内側の側方を含め一体の部材で構成されて
いる。

ステージ１０４にはステージを冷却するための冷媒の流路３９が内部に形成されており
、チラー３８によって冷媒が循環供給されるようになっている。また、ウエハ１０２を静
電吸着によって固定するため、板状の電極板（静電吸着用の電極）３０がステージに埋め
込まれており、それぞれにＤＣ電源（静電吸着用の電源）３１が接続されている。また、
ウエハ１０２を効率よく冷却するため、ウエハ１０２の裏面とステージ１０４との間にＨ
ｅガスを供給できるようになっている。

次に、ランプユニットに設置されているＩＲ光透過窓とスリット板の構成や位置関係の
詳細について図２を用いて説明する。ＩＲ光透過窓７４はＩＲ光を下方（ウエハ側）に透
過するだけでなく、径方向の中心方向へ透過できるように中央には円筒状の構造が設置さ
れており、この円筒状の構造部分がランプユニット中央の流路７５の一部を構成するよう
になっている。円筒状の構造部分の上方には真空に封じるためのＯリングシール面７９−
１がある。このＯリングシール面７９−１の高さ（図２の位置ａ）は、反射板の内側の下
端８１−１の高さ（図２の位置ｂ）よりも高い位置としている。なお、符号１４３はスペ
ーサーを示す。

流路７５に設置されたスリット板７８は上下に２段（７８−１、７８−２）となってい
る。スリット板の概略を図３Ａから図３Ｃに示す。図３Ａは上側スリット板７８−１、図
３Ｂは下側スリット板７８−２を示している。スリット板は石英製（誘電体）の板に例え
ば直径数ミリメートルの円形の穴（ガス穴）１４２（１４２−１、１４２−２の部分を含
む）が数百個設けられている。中性のガスや中性のラジカルはこの穴を介してプラズマ側
からウエハ側へ輸送される。スリット板の厚さは数ミリメートルから数センチメートルと
した。図３Ｃは、２枚のスリット板を処理室の上方から見たときのガス穴の位置関係を示
す。２枚のスリット板７８−１と７８−２に設けられている穴はお互いに位相がずらして
あり、ウエハ側からプラズマ側が直接見えないようにすることで、イオンや電子の遮蔽効
果を高めている。２枚のスリット板７８−１と７８−２の間隔はスリット板の間に設置し
たスペーサー１４３によって決定する（図２）。スペーサー１４３によって決定されるス
リット板７８−１と７８−２の間隔は数ミリメートルないし数センチメートルとする。な
お、スリット板の複数の穴の直径や穴の数、２枚のスリット板の間隔はガスの流れのコン
ダクタンスによって決定する。スリット板の役割はプラズマ中で生成されたイオンと電子
を遮蔽し、中性のガスとラジカルを通過させるためのものであり、穴の径が小さすぎたり
、穴の数が少なすぎたり、２枚のスリット板の距離が近すぎたり、スリット板の厚さが厚
すぎると、イオンや電子の遮蔽効果は高まるが、コンダクタンスが小さくなり、中性のガ
スやラジカルが通りにくくなってしまう。そのため、できるだけスリット板の上方の空間
であるプラズマ生成領域の圧力と、スリット板より下方のウエハへラジカルを照射する領
域の圧力が近い値になるように（コンダクタンスを大きくなるように）各種寸法を調整す
ることが望ましい。例えばスリット板７８−１の上方の処理ガスの圧力が５０Ｐａである
場合、スリット板７８−２の下方のウエハ領域の処理ガスの圧力は４５Ｐａなど両者の値
が例えば２倍以上開かないようにするのが望ましい。

図４にＩＲランプの光の照射方向の例を示す（装置構成は図１と同等である）。図４の
矢印１４４（１４４−１から１４４−９を含む）は最も内側のランプにおいて、図上の左
側の位置から放射される光の照射方向について示したものである。スリット板７８の高さ
位置（図２の位置ｃ）は、反射板６３の内側の下端８１−１（図２の位置ｂ）よりも下の
位置に設置してある。これにより例えば矢印１４４−１ないし１４４−４に示すように、
ＩＲランプから放射されたＩＲ光の一部がスリット板７８に照射されてスリット板７８を
加熱できるようにしている。これにより堆積性のラジカルのスリット板への付着を抑制し
ている。また、スリット板の表面に微細な凹凸をつけて光の透過度を調整するとよい。ま
た、ＩＲ光透過窓はＩＲ光の透過率の高い合成石英を用いるのが望ましいが、スリット板
の石英には赤外光の吸収量が相対的に大きい溶融石英を用いてもよい。すなわち、ＩＲ光
透過窓とスリット板にはお互いにＩＲ光の透過率が異なる素材を用いてもよい。

スペーサー１４３の材質はスリット板と同じものとした。また、上側のスリット板７８
−１はプラズマに曝されているため、ある程度のプラズマによる加熱が期待できるが、下
側のスリット板７８−２はかなりイオンが遮蔽されているため、加熱が期待できない。そ
のため、特に下側のスリット板はＩＲ光によって加熱する必要性が高い。そのため、少な
くとも、下方のスリット板をＩＲ光で効率的に加熱できるように設置位置を調整するとよ
い。

さらに図４から分かるように、ＩＲ光透過窓７４がＩＲランプの内側、且つ、側方（
図４のＸ）にも設置されている構成とすることにより、矢印１４４−３ないし１４４−５
で示すように、ウエハの中心から見てＩＲランプにおけるＩＲ光の放射位置とは反対側の
ウエハ面やウエハ中心付近を加熱できるメリットもある。もし、図４のＸの部分がＩＲ光
を透過しない材質とした場合、ウエハ中心が加熱できず、また、ＩＲ光放射位置とは反対
側のウエハ面も加熱できないため、ウエハの加熱力や加熱の均一性が悪化する。

また、Ｏリングシール面７９−１（図２の位置ａ）が反射板の内側の下端８１−１（図
２の位置b）よりも高い位置に設置することでＯリング（シール部材）８０に直接ＩＲ光
をあたらなくすることができ、Ｏリング８０の劣化を抑えることができる。さらに、ＩＲ
光透過窓７４の外周には段差がつけられており、外周部のＯリングのシール面７９−２が
反射板６３の外周の下端８１−２よりも高い位置になるようにし、Ｏリング８０に直接Ｉ
Ｒ光が当たらないようにした。すなわち、反射板６３を、Ｏリング（シール部材）８０へ
の電磁波を遮るカバーとしても用いた。

このようにＩＲランプからのＩＲ光が直接Ｏリング８０に照射されないようしているが
、一部の光はＩＲ光透過窓７４内で反射してＯリングに到達する。そのため、可能な限り
Ｏリング８０にＩＲ光が当たらないようにするために、図５に示すようにＩＲ光透過窓７
４のＯリングのシール面７９−１にはアルミなどの反射層（電磁波伝達抑制部材）８２を
蒸着し、且つ、接合面の隙間に入射するラジカルによって反射層８２が劣化するのを防ぐ
ため、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）などの対プラズマ保護層８３で反射層８２の周りをコーテ
ィングするとよい。この場合Ｏリング８０は対プラズマ保護層に当たって真空を封じるこ
とになる。当然、Ｏリングのシール面７９−２にも同様に反射層、及び、耐プラズマ層を
コーティングするとよい。

なお、装置の各種寸法については次のとおりとした。分散板１７−１、１７−２から供
給された内側の処理ガスは概ねプラズマ１０において解離、イオン化され、中性のラジカ
ルやガスは概ねスリット板の中心を通過してウエハの中心付近へ照射されように（図４の
矢印Ａ）、そして、分散板１７−３、及び１７−４から供給された外側の処理ガスはプラ
ズマ１０において解離、イオン化され、中性のラジカルやガスは概ねスリット板の外側を
通過してウエハの外周付近へ照射されるように（図４の矢印Ｂ）、流路７５の径やスリッ
ト板７８の径はウエハの直径の１／２以上として、内側のガスと外側のガスのお互いの拡
散・混合が少なくなるようにするのが望ましい。一方で流路７５の径が大きくなりすぎる
とＩＲランプとウエハの距離が長くなりすぎ、ウエハの加熱力が低下するため、流路７５
または内側のランプ６２−１の径はウエハの径と同程度する。したがって、ウエハの径が
３００ｍｍ（３０ｃｍ）である場合、例えば流路７５やスリット板の径（穴の開いている
領域の径）は２０ｃｍないし３０ｃｍとする。また、石英チャンバー１２の径はウエハ径
と同程度とし、２０〜３０ｃｍとする。

ＩＲ光透過窓７４とウエハ１０２との距離は数センチメートル以上（例えば５ｃｍ）と
なるようにして、処理ガスやラジカルの排気がスムーズにできるようにする。ＩＲランプ
の高さ位置とウエハの高さ位置との差は１０ｃｍ〜２０ｃｍ程度とし、ＩＲランプとウエ
ハの距離が長くなりすぎないようにする。また、短寿命ラジカルをウエハに効率的に照射
するため、プラズマやＩＣＰコイルとウエハの距離は数十センチメートル以内（例えば３
０ｃｍ）とする。

上述のように構成した本装置の処理手順の例を図６、図７を用いて説明する。処理室１
０１に設けられたウエハ搬送口（図示省略）を介してウエハを処理室１０１へ搬入（搬入
工程、図７の(１)、図６のウエハ搬入）した後、静電吸着のためのＤＣ電源３１によりウ
エハを固定するとともに、ウエハの裏面にウエハ冷却用のＨｅガスを供給する。そして、
複数のマスフローコントローラー５０、及び、ガス分配器５１によって処理室１０１内に
供給する処理ガスの流量や処理室１０１内のガス組成分布を調整し、放電電源２０により
プラズマ放電を開始する。そして、処理ガスはプラズマ１０にてイオン化、解離し、中性
のガスとラジカルはスリット板７８を通過して被エッチング層９５を有するウエハ１０２
に照射される。これによりラジカルをウエハの表面に吸着させて被エッチング層９５の表
面に反応層９６を生成する（吸着工程、図７の(２)、図６の高周波電力ＯＮの領域）。こ
こで、被エッチング層９５は、Ｓｉ、ＳｉＯ_２、ＳｉＮ、Ｗ、ＴｉＮ、ＴｉＯ、Ａｌ_２Ｏ
_３などの層である。

反応層９６の生成が完了したら放電電源２０をＯＦＦとしてプラズマ放電を止める。そ
して、ウエハ裏面のＨｅガスの供給を停止するとともに、バルブ５２を開いてウエハの裏
面の圧力を処理室内の圧力と同程度にする。そしてＤＣ電源３１をＯＦＦとしてウエハの
静電吸着を解除する。

次に電源６４の出力をＯＮにしてＩＲランプ６２を点灯させる。ＩＲランプ６２から放
射されたＩＲ光はＩＲ光透過窓７４を透過し、ウエハ、及び、スリット板を加熱する。

ウエハの温度が一定値に到達したら電源６４の出力を低減し、ウエハの温度を一定に保
ちながら反応層９６を脱離させる（脱離工程、図７の（３）、図６のＩＲランプの電力Ｏ
Ｎの領域）。

その後、ＩＲランプ用電源６４の出力をＯＦＦにして、ウエハの加熱を停止する。次に
処理室内にＡｒガスを供給しながらウエハ裏面にＨｅガスを供給しウエハの冷却を開始す
る（冷却工程、図７の(４)、図６のＩＲランプＯＦＦの領域）。このとき、Ａｒガスの圧
力とＨｅのガス圧の差は概ね０．５ｋＰａ以下となるようにする。例えば、処理室内のＡ
ｒガスの圧力を０．８ｋＰａ、ウエハ裏面のＨｅガス圧を１ｋＰａとする（裏面のＨｅガ
スの圧力でウエハが飛び跳ねないようにする）。そして、ウエハの温度が５０〜１００℃
以下となったらＤＣ電源３１をＯＮにして静電吸着によりウエハを固定し、処理室内への
Ａｒの供給は停止するか流量を少なくする。そして、ウエハの温度をステージ１０４の温
度程度にさらに低下させる。ステージの温度は−４０℃〜４０℃程度とする。なお、ウエ
ハ冷却において、最初からウエハを静電吸着しないのは、冷却過程においてウエハが縮む
のに伴ってステージとウエハがこすれてウエハの裏面を傷がついたり、応力でウエハが割
れたりしないようにするためである。冷却が終了したら再びラジカル照射を開始する。そ
して、ラジカル吸着と脱離（図７の（２）−（４））のサイクルを繰り返してステップバ
イステップでエッチングを行い、エッチングが終了したら処理室１０１からウエハを搬出
する。このサイクル数を増やすことによりエッチング量を増やすことができる。これらの
処理は制御部（図示せず）により制御される。

図２に示すＩＲランプユニットを備えた図１に示すプラズマ処理装置を用い、図６及び
図７に示す手順に従って等方性エッチング処理を行った結果、堆積ラジカル起因の異物付
着が低減され、高精度のエッチングを行うことができた。

以上、本実施例によれば、イオン遮蔽用のスリットを設置した場合であっても、スリッ
トへの堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することが
できる。

次に本発明の他の実施例を図８や図９を用いて説明する。なお、実施例１に記載され本
実施例に未記載の事項は特段の事情が無い限り本実施例にも適用することができる。

図８は本発明の第２の実施例に係るプラズマ処理装置(本体部)の断面図である。図８に
示すように、ＩＲランプ６２（ここでは、６２−１、６２−２、６２−３）をウエハに並
行方向の同一面に配置するのではなく、ウエハに対して傾いた面に沿って配置する方法も
加熱の均一性の観点では有利であると考えられる。但し、この場合はランプユニットの高
さＬが図１の構成に対して長くなってしまい、これに伴ってラジカル生成領域とウエハの
距離が長くなってしまう。短寿命ラジカルの効率的なウエハへの照射という観点では図１
に示すように、ＩＲランプはウエハに並行な面上に配列してランプユニットの高さを小さ
くするほうがよい。ＩＲランプ６２をウエハに並行方向の同一面に配置するかウエハに対
して傾いた面に沿って配置するかは、目的に応じて使い分けることができる。

なお、実施例１で説明したプラズマ処理装置や本実施例の図８で示したプラズマ処理装
置では透過窓７４の内側下部の角部が直角形状のものであったが、ＩＲランプによるウエ
ハ加熱の均一性を調整する場合は図９に示したように、ＩＲ光透過窓７４のＩＲランプの
下側の面とＩＲランプの内側の側面の部分が交わる部分において、ＩＲ光透過窓７４の外
側の湾曲部８５−１と内側の湾曲部８５−２の曲率をお互いに変えることによってレンズ
効果により、ウエハへの加熱分布を調整するのが望ましい。

図８に示すプラズマ処理装置を用い、図６及び図７に示す手順に従って等方性エッチン
グ処理を行った結果、均一性に優れ、堆積ラジカル起因の異物付着が低減され、高精度の
エッチングを行うことができた。

以上、本実施例によれば、イオン遮蔽用のスリットを設置した場合であっても、スリッ
トへの堆積性のラジカルを低減可能な、吸着・脱離方式の真空処理装置を提供することが
できる。また、ＩＲランプ６２をウエハに対して傾いた面に沿って配置することにより、
より均一性に優れたエッチングを行うことができた。また、ＩＲ光透過窓のガス流路側底
面角部において、外側の湾曲部８５−１と内側の湾曲部８５−２の曲率をお互いに変える
ことによりウエハへの加熱分布を調整することができる。

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。
例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであ
り、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実
施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例
の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部につ
いて、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０：プラズマ、１１：ベースチャンバー、１２：石英チャンバー、１３：排気手段、１
４：調圧バルブ、１７，１７−１，１７−２，１７−３，１７−４：ガス分散板、２０：
高周波電源、２２：整合器、２４：ＤＣ電源、２５：フィルタ、３０：静電吸着用の電極
、３１：静電吸着用の電源、３３：石英チャンバー、３４：ＩＣＰコイル、３８：チラー
、３９：冷媒の流路、５０：マスフローコントローラー（ＭＦＣ）、５１：ガス分配器、
５２：バルブ、６０：外カバー、６２，６２−１，６２−２，６２−３：ＩＲランプ、６
３：反射板、６４：ＩＲランプ用電源、７４：ＩＲ光透過窓、７５：流路、７８，７８−
１，７８−２：スリット板、７９−１，７９−２：Ｏリングシール面、８０：Ｏリング、
８１−１，８１−２：反射板の下面、８２：アルミ膜（反射層）、８３：Ｙ_２Ｏ_３（プラ
ズマ保護層）、８５−１,８５−２：窓の湾曲部、９５：被エッチング層、９６：反応層
、１０１：処理室、１０２：ウエハ（試料）、１０４：ステージ（試料台）、１０５：シ
ャワープレート、１０６：天板、１４２,１４２−１，１４２−２：ガス穴、１４３：ス
ペーサー。

Claims (9)

1. 減圧された内側に処理用のガスが供給される処理室を内部に備えた真空容器と、前記処理室内側の下部に配置され処理用の試料が上面に載せられる試料台と、前記処理室上方に配置されその内部で処理用のガスを用いてプラズマが形成されるプラズマ形成室と、前記試料台の上面の上方であって前記処理室と前記プラズマ形成室との間に配置され前記処理用のガスがその内部を通り前記プラズマ形成室から前記処理室内部に導入される流路と、前記流路の外周側でこれを囲んで配置され前記試料を加熱するためのランプ及び前記処理室の内側に面して当該処理室と前記ランプとの間に配置され当該ランプからの電磁波を透過させる部材で構成されたリング状の窓部材とを備えた真空処理装置であって、
   前記窓部材の電磁波を透過させる部材がこの窓部材のリング状の平板部下面と当該リング状の平板部の内周側で前記流路を囲む側壁面を構成する円筒形部分とを一体の部材として構成し、前記ランプからの電磁波が前記一体の部材の前記リング状の平板部と前記円筒形部分の側壁面を通して前記試料に照射されることを特徴とする真空処理装置。
2. 請求項１に記載の真空処理装置であって、
   前記流路の内側に配置された少なくとも１つの板部材であって複数の導入孔を備えた誘電体製の板部材を備えたことを特徴とする真空処理装置。
3. 請求項１に記載の真空処理装置であって、
   前記窓部材の前記側壁面を構成する側壁の上端部に前記処理室の内部と外部との間を気密に封止するシール部材と、前記ランプと前記シール部材との間に配置され前記電磁波から当該シール部材を遮るカバーを備えたことを特徴とする真空処理装置。
4. 請求項３に記載の真空処理装置であって、
   前記側壁の内部に配置され前記電磁波の前記シール部材への伝達を抑制する部材とを備えたことを特徴とする真空処理装置。
5. 請求項１乃至４の何れか一項に記載の真空処理装置であって、
   前記流路からの前記処理用のガスの導入と前記ランプによる前記試料の加熱とが交互に繰り返されるように制御されることを特徴とする真空処理装置。
6. 請求項２に記載の真空処理装置において、
   前記板部材は、第１板部材と第２板部材とを有し、前記第１板部材の導入孔と前記第２板部材の導入孔とは平面的に異なった位置に配置されていることを特徴とする真空処理装置。
7. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記プラズマを形成するためのコイルが前記プラズマ形成室を取り巻いて設置されていることを特徴とする真空処理装置。
8. 請求項１に記載の真空処理装置において、
   前記窓部材は、前記試料の加熱分布を調整するために前記平板部の下面と前記円筒形部分の側壁面との間の角部がレンズの機能を備えていることを特徴とする真空処理装置。
9. 請求項８に記載の真空処理装置において、
   前記窓部材の前記角部は、前記ランプに面する側の曲率と前記試料に面する側の曲率が異なることを特徴とする真空処理装置。

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