[go: up one dir, main page]

JP2004079557A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and plasma processing method Download PDF

Info

Publication number
JP2004079557A
JP2004079557A JP2002233425A JP2002233425A JP2004079557A JP 2004079557 A JP2004079557 A JP 2004079557A JP 2002233425 A JP2002233425 A JP 2002233425A JP 2002233425 A JP2002233425 A JP 2002233425A JP 2004079557 A JP2004079557 A JP 2004079557A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing chamber
processing
plasma
bias potential
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2002233425A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Manabu Edamura
枝村 学
Seiichiro Sugano
菅野 誠一郎
Ryoji Nishio
西尾 良司
Takeshi Yoshioka
吉岡 健
Saburo Kanai
金井 三郎
Takamitsu Kanekiyo
金清 任光
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2002233425A priority Critical patent/JP2004079557A/en
Publication of JP2004079557A publication Critical patent/JP2004079557A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】不揮発性材料を安定してエッチング処理可能なプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】処理チャンバ1、該処理チャンバ1内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管21、処理チャンバ1内に配置され試料を載置して保持する載置電極5、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源9、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイル12を備えたプラズマ処理装置において、 前記処理チャンバ1は、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材18を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材22を備えた。
【選択図】    図1
A plasma processing apparatus capable of stably etching a nonvolatile material is provided.
A processing chamber, a processing gas introducing pipe for introducing a processing gas into the processing chamber, a mounting electrode disposed in the processing chamber for mounting and holding a sample, and a bias potential applied to the sample. A plasma processing apparatus comprising: a high-frequency power supply 9 for generating a bias potential for supplying a plasma gas; and an induction coil 12 for supplying high-frequency power to the processing gas to convert the processing gas into plasma. A conductive member 18 for supplying a bias potential to the portion, and a detachable trap member 22 having a reaction product attachment surface formed on another portion of the inner surface of the processing chamber.
[Selection diagram] Fig. 1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に係り、特に反応生成物の蒸気圧が小さい不揮発性エッチング材料をエッチングするのに適したプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
LSIに代表される半導体デバイスの高集積度化はますます進展し、そのデザインルールは、アンダーサブミクロンのレベルへと微細化されつつある。これにともない、内部配線のパターン幅も縮小されている。半導体装置の内部配線材料としては、高ドープの多結晶シリコンあるいはAl系金属が多用されてきたが、このような内部配線材料では配線幅の縮小に伴い配線抵抗が増大し、信号伝播の遅延や各種マイグレーション耐性の劣化が問題となってきた。このような問題を解決する方法として、Cu金属、Al−Cu合金、あるいはAl−Si−Cu合金等の低抵抗の配線用金属材料が採用されている。
【0003】
また近年、誘電体材料として、チタン酸鉛〔PbTiO 〕、PZT〔Pb(Zr,Ti)O 〕、PLZT〔(Pb,La)(Zr,Ti)O 〕等の強誘電体薄膜を応用した次世代LSIの提案がなされている。これらの材料の強誘電性を利用したメモリセルをもつDRAM、あるいは不揮発性メモリであるFRAM(Ferroelectric RAM)などが既に試作レベル、あるいは一部が量産レベルで実現されている。これらの強誘電体デバイスの実用化には、特性にすぐれた強誘電体薄膜の形成方法の開発に加えて、強誘電体薄膜への電極パターニング技術の開発が特に重要である。従来より強誘電体薄膜上の電極材料としては、特性の安定性の観点からPt金属を用いられることが多い。
【0004】
さらに、MRAM(Magnetic Random Access Memory)に代表される材料の磁性を応用した新不揮発性メモリLSIには、FeやNi−Fe等の鉄系材料が用いられる。そのほかにもRu,Irなど様々な新材料薄膜が、次世代のLSIデバイスを実現するために、続々と導入されつつある。
【0005】
前記Cu系金属、あるいはPt、Fe系等の材料をパターニングして微細な電極や配線を形成する場合には、主に塩素ガス等のハロゲン系ガスを用いたプラズマエッチングが採用される。プラズマエッチングは、被処理物にエネルギをもって入射するイオン及び反応性の中性ラジカルを用いて被処理物をエッチングする技術である。
【0006】
プラズマエッチングは、LSI製造技術の進展の中で、主にSi,SiO,あるいはAl系配線膜をパターニングする技術として重要な役割を担ってきた。エッチングに際しては、前記Si、SiO、Al等の材料を塩素、フッ素、臭素等のガスと反応させる。前記反応に際して生成された反応生成物は排気手段によって除去することにより連続してエッチングを行うことができる。
【0007】
ところが、今後新たに導入が見込まれる新材料であるCu,Pt,Fe等の材料は、ハロゲンガスとの反応性が低く、かつ、反応生成物であるハロゲン化物の蒸気圧は小さい。すなわちこのような材料(不揮発性材料)は、そのエッチングレートが小さく、かつその反応生成物の付着性がきわめて高いことが特徴である。
【0008】
図2は、ディスプレイ等に用いられる透明導電膜ITO(インジウムすず酸化物)に用いられる金属元素であるインジウム及びすずのハロゲン化物の蒸気圧を示す図である。図において、例えば、すずの場合、その塩化物(SnCl)は、常温において、10Torr以上の蒸気圧を持っている。従って、そのエッチングに際して塩素ガスを用い、すずをすず塩化物にすることによりガスとして排気することが可能である。このため、すずは揮発性材料として位置づけることができる。
【0009】
一方、インジウムの場合、インジウム塩化物で10Torrの蒸気圧を得るには、650Kすなわち、400℃近くに加熱することが必要である。すなわちインジウムをガスとして排気することは困難である。このためITOは、不揮発性材料として位置付けられる。
【0010】
また、アルミナ(Al)などは、構成する元素であるAlの塩化物の蒸気圧は高いが、アルミナ自身がきわめて安定なため、塩素ガスを用いたエッチングを行っても、塩素との反応性は期待できない。また、生成物も十分に分解されず、必ずしも、塩化アルミとして排気できない。したがって、アルミナのような材料も不揮発性材料として位置付けられる。また、例えば、FED レビュー Vol.1 No.26 2001に示されているように、Fe系の材料は、CO/NH等のガスを用い、反応生成物として、塩化物より蒸気圧が高いカルボニル化合物Fe(CO)xを作るエッチング技術が知られている。すなわち、使用するガスを変えることにより排気することができる。しかしながら、このようなガス系を用いても、ガスと被エッチング材の反応性は、塩素によるアルミニウムのエッチングのように高くはない。
【0011】
本明細書においては、反応生成物の蒸気圧が、通常のSiあるいはSiOをエッチングしたときの代表的な反応生成物であるSiClに対して、3桁以上低い材料を不揮発性材料として定義することにする。
【0012】
これら不揮発性材料をエッチングするためには、高バイアスでのイオンの入射と、反応生成物の昇華を促進するために被処理物を高温に保つことが有効であることが知られている。例えばCu薄膜の場合、CCl及びNの混合ガスを用い、350℃以上に加熱しつつエッチング可能なことが第36回応用物理学関係連合講演会(1989年春期年会)講演予稿集p570、講演番号1p−L−1に報告されている。ここでは、高いエネルギのイオンでスパッタ的に被エッチング材料であるCuをエッチングすると共に、該被エッチング材料を高温に保つことにより、生成物であるCuの塩化物が再度被エッチング材料表面に戻って付着することを防ぎ、これによりCuのような不揮発性材料のエッチングを実現している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べたように、高温、高バイアスのプロセス条件を用いることによって、これら不揮発性材料のプラズマエッチングによるパターニングが実現されることが実験・試作レベルで確認され、これらの材料を用いた新LSIデバイスが試作されつつある。しかしながら、このような不揮発性材料のプラズマエッチングを量産レベルで実現することは容易ではない。すなわち、これらの不揮発性材料をプラズマエッチング処理する際に発生する反応生成物の蒸気圧は、前述のように極めて小さい。このため前記反応生成物は排気手段によって排気されることなく、大部分がチャンバ等の壁面に付着することになる。
【0014】
前記反応生成物の付着は、実験・試作レベルにおいて問題がなくともLSIの量産ラインにおいては問題となる。すなわち、これらの材料のエッチング処理を行う場合においては、ウエハを数枚ないし数十枚処理するのみでチャンバの壁面には反応生成物による堆積膜が厚く付着する。このような場合には、プラズマ状態が変化し、あるいはパーティクルが発生してエッチング処理を続けることは困難になる。したがって、量産ラインに適用可能な不揮発性材料のエッチング装置を実現するためには、この堆積膜をいかに処理するかが問題となる。
【0015】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、不揮発性材料を安定してエッチング処理可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供する。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記の課題を解決するために次のような手段を採用した。
【0017】
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイルを備えたプラズマ処理装置において、 前記処理チャンバは、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材を備えた。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を説明する図である。図において、処理チャンバ1は、例えば、表面をアルマイト処理したアルミニウム製あるいはステンレス製の真空容器であり、該容器は電気的に接地する。処理チャンバ1は、真空排気手段2、および被処理物である半導体ウエハ3を搬入出するための搬送システム4を備える。処理チャンバ1内には、半導体ウエハ3を載置するための載置電極5を設置する。搬送システム4は、ウエハを処理チャンバ内に搬入して載置電極5上に載置する。載置電極5は図示しない静電チャックによりウエハ5を静電吸着して保持する。
【0019】
載置電極5には、整合器8を介して数百KHzから数十MHzの周波数の高周波電源9を接続する。この電源の出力を調整することにより、プラズマ処理中において半導体ウエハ3に入射するイオンのエネルギを制御することができる。また、載置電極5内には図示しない冷媒通路を備え、該通路に冷媒を流すことにより処理中にプラズマによって加熱されたウエハの温度を略一定に保つ。載置電極5のウエハ載置面以外の電極上部表面には、絶縁材製のサセプタ10を設けて、プラズマや反応性ガスから載置電極を保護する。
【0020】
処理チャンバ1のウエハ3と対向する位置には、プラズマ源を配置する。図ではプラズマ源として誘導結合プラズマ源を用いた例を示す。図に示すように、誘導コイル12を、石英やアルミナセラミック等の絶縁材により形成されたドーム型の絶縁体製部材17の大気側に、ウエハ3と対向するように配置する。
【0021】
また、誘導コイル12と絶縁体製部材17の間には導電体部材18を設置する。導電体部材18は、後述するように放射状にスリットを設けた金属板からなり、ドーム型の絶縁体製部材17をすっぽりと覆うようになっている。スリットはコイル12の存在する位置に、かつ、コイルを横切るように形成する。これにより、誘導コイルに流れる電流による誘導電流がプラズマに流れるのを阻害しないようにしている。誘導コイル12の中心からは電力供給ラインを引き出し、この電力供給ラインには、電力分岐回路14及び整合回路15を介して数百KHzから数十MHzの高周波電源16を接続する。処理室上部のドーム型の絶縁体製部材17の略中心には、処理ガスの吹き出し口20を設ける。処理ガスは、導入配管21及び吹き出し口20を介してチャンバ内に導入される。また、処理チャンバ1全体は、図示しない温度調整機構により温度調節することが望ましい。
【0022】
前述したように、高周波電源16で発生した電力は、誘導コイル12及び導電体18に供給される。誘導コイル12はプラズマと電磁結合して高密度の高周波誘導結合プラズマを生成する。また、導電体部材18は、発生する高周波電界により、前記誘導コイル12により生成したプラズマ中のイオンを処理室チャンバ1の表面に引き込む。したがって、導電体部材18に供給する電力を制御して導電体部材18に発生する高周波電圧を変えることにより、ドーム型の絶縁体製部材17に入射するイオンのエネルギを制御することが可能である。
【0023】
なお、図1に示す例では、ドーム型の絶縁体製部材17を利用した。しかしながら、絶縁体製部材17の形状は、図3に示すように平板型とすることができる。また、図4に示すように円筒型とすることができる。この場合は誘導コイル12は円筒型の絶縁体製部材17の側面に設置する。
【0024】
次に、導電体部材18の配置について説明する。図1に示す例では、導電体部材18をドーム型の絶縁体製部材17の大気側に設置した。しかしながら導電体部材18は、図5に示すように絶縁体製部材17の真空側に設置してもよい。しかし、この場合は、真空側(処理室内側)に配置した導電体部材を18を腐食性ガス、あるいはプラズマから保護するために絶縁カバー42を設けることが望ましい。
【0025】
また、図5に示すように導電体部材18を絶縁体製部材17の真空側に設置する場合は、図6に示すように、誘導コイル12を真空側、あるいは絶縁体製部材17内に埋め込むように配置することができる。
【0026】
また、図7に示すように、導電体部材18の一部18aを絶縁体製部材17の大気側に配置し、残部18bを真空側に配置することができる。導電体部材18に同じ電圧を印加しても、プラズマから離れた大気側に配置した導電体部材の一部18aによる電界の効果は、残部18bのそれよりも小さいので、適切な値のコンデンサ43を用いて導電体部材の一部18aと残部18bを接続するなどして、前記導電カバーの残部18bよりも一部18a側でより高い電圧が出るような回路構成にするのが望ましい。
【0027】
また、図8に示すように、誘導コイル12を扁平な形状に構成し、この扁平な形状のコイルを絶縁体製部材17に接近して配置する。これにより、扁平な形状の誘導コイル12を、誘導コイル12及び前記高周波電源16で発生した電力が供給される導電体部材18として利用することができる。従って、この場合は、図1に示す導電体部材及び電力分岐回路14は不要となる。しかしながら、この場合、装置の構成は簡易になるけれども、プラズマの密度と入射するイオンを独立して制御することは不可能となる。
【0028】
図9は、前述した導電体部材18の詳細を説明する図である。図に示すように導電体部材18は、放射状にスリット41を設けた金属板からなり、ドーム型の絶縁体製部材17を覆うようになっている。また、導電体部材18の上面には誘導コイル12が配置される。
【0029】
次に、導電体部材18を用いて絶縁体製部材17の表面を清浄に保つ方法について説明する。
【0030】
図10は、所定条件で白金を塩素ガスのプラズマでエッチングした場合における絶縁体製部材17のエッチング/堆積レートを、絶縁体製部材17の温度をパラメータとして示す図である。図に示すように、絶縁体製部材17の温度を100℃とした場合において、導電体部材18に印加する電圧が低いときは、白金のエッチングにより生成した反応生成物が絶縁体製部材17の表面に付着するが、印加する電圧を上げていくと、500Vpp(高周波のピークからピークの電圧値)程度をスレショルドとして絶縁体製部材17の表面はエッチングに転ずる。絶縁材の材質や厚さにも依存するが、前記所定条件では、500Vpp以上の電圧を導電体部材18に供給しておくことにより、絶縁体製部材17の表面を白金のエッチング時においても清浄に保つことができる。
【0031】
また、絶縁体製部材17の温度を350℃まで上げると、導電体部材18に印加する電圧が低いときでも、反応生成物の堆積をほぼ防ぐことができる。しかし、絶縁体製部材17と真空チャンバ1の間における真空シール部の信頼性などを考えると、高温化による堆積物の付着防止は限度がある。従って、本発明によるバイアス電圧を印加する方が量産ライン出の使用により適合する。
【0032】
次に、サセプタ10の表面を清浄に保つ方法について説明する。サセプタ10は、ウエハのごく近傍に位置しており、サセプタ表面に厚い堆積膜が生じると、パーティクルを多量に発生することになる。
【0033】
ウエハバイアスを利用して、サセプタ表面を清浄に保つ方法を、前記図1を用いて説明する。図1に示すように、ウエハバイアス用の高周波電源9の出力を整合器8及び電力分岐回路26を介して電極側面部分に設置したサセプタ用バイアス印加部27に印加する。このバイアス印加部27に印加する電力を制御することにより、前記絶縁体製部材17の場合と同様に、サセプタ10の表面に入射するイオンを制御して反応生成物の堆積を防止することができる。なお、実際のウエハをエッチングするのに使用するバイアス電力条件の範囲内で、サセプタ表面にも電圧が生じるようにサセプタ10の厚さを調節しておくことにより、分岐回路など特別なハードを用意しなくてもサセプタ10への反応生成物の付着を防止することができる。
【0034】
以上、絶縁体製部材17及びサセプタ10に入射するイオンのエネルギを制御することにより、これらの表面を清浄に保つ方法について説明した。しかしながら、反応生成物の前記絶縁体製部材17及びサセプタ10表面への付着を防いでも、不揮発性材料のエッチングプロセスにおける前記生成物の蒸気圧は低いため、排気ポンプによっても排気することはできない。結局、前記生成物は処理チャンバの他の個所に付着することになる。
【0035】
したがって、本発明においては、処理チャンバの下流側にこれら生成物を付着させるための部材22(トラップ部材)を設置している。
【0036】
図11は、トラップ部材の構成を説明する図である。トラップ部材22は、処理チャンバ内壁を被覆する外筒22a、載置電極外壁を被覆する内筒22b、及び処理チャンバ底部を被覆する底板22cからなる。なお、前記外筒22a及び底板22cには、それぞれウエハを搬入出するための貫通孔221及び排気口222が設けられる。
【0037】
トラップ部材は、図11に示すように、簡易に着脱可能な構造となっており、メンテナンス時に例えば洗浄済みのトラップ部材と交換することにより、装置のダウンタイムを低減することができる。トラップ部材は、アルミ、ステンレスなどの金属材料、あるいは石英などの絶縁材料いずれでもよく、処理チャンバ内の主要な表面(絶縁体製部材17及び載置電極電極上部(ウエハ載置部及びサセプタ10)を除く)をほぼ覆う構造となっている。
【0038】
トラップ部材の表面は、反応生成物の付着性をよくするために、凸凹をもっているのが望ましい。発明者らの実験によれば、トラップ部材の表面粗さ(Ra)は、各種不揮発性薄膜のエッチング反応生成物に対して10μm以上であることが望ましい。したがって、トラップ部材の表面にショットブラストなどの方法によって予め凹凸の設けておくことは有効である。また、トラップ部材の表面に保持できる堆積物の厚さは有限である(あまり厚くなると剥がれ落ちてしまう)。このためトラップ部材のマクロな意味での表面積は大きい方が有利であり、排気を妨げない範囲で表面積を増大させることはトラップ部材の寿命を延ばすのに有効である。
【0039】
図12は、トラップ部材の他の構成例を示す図である。図に示すように、外筒22aの内表面に複数のフィン223を取り付ける。
【0040】
図13は、トラップ部材の更に他の構成例を示す図である。図に示すように外筒22aの内表面に複数の凹凸224を設ける。複数の凹凸は、点状または線状に設けることができる。
【0041】
図14は、トラップ部材の更に他の構成例を示す図である。図に示すように、外筒22aの内側に、円筒状部品225を同心状に取り付ける。この構造は、メンテナンス時の扱い(特に、薬液による洗浄)が容易となる。
【0042】
図15は、トラップ部材の更に他の構成例を示す図である。図に示すように、外筒22aを下流側で拡管した漏斗状に形成し、更に外筒22aの内側に同心状に下流側で拡管した漏斗状部品226を取り付ける。漏斗状部品を取り付けることにより、トラップ部材より下流のチャンバが放電空間から望めなくなり、下流側での生成物の付着を防止することができる。
【0043】
図16は、処理チャンバ1内面のうち、導電体部材で被覆する面及びトラップ部材で被覆する面を説明する図である。
【0044】
前述したように、導電体部材を介して高周波バイアスを絶縁体製部材17に供給することにより、また、例えばサセプタ10の厚さを最適化してサセプタに高周波バイアスを供給することにより、あるいはトラップ部材22を取り付けることにより不揮発性材料のエッチング処理を量産レベルで実現することが可能となる。
【0045】
ウエハの搬入出孔221、排気口222などの開口部等、トラップ部材あるいは導電体部材により保護し得ない部分は存在するが、それ以外の部分は導電体部材による高周波バイアス(壁バイアス)が供給される部分とトラップ部材で被覆された部分とすることが望ましい。
【0046】
図16に示すように、処理チャンバ1を、載置電極5の電極面から上側(絶縁体製部材17側)のプラズマ生成空間として定義すると(図において、Φ500×150mmの空間)、チャンバ1、載置電極5などの該空間を構成する内壁面のうち、少なくとも90%以上が、高周波バイアス電圧の印加によってイオンエネルギの制御が可能な部分、あるいは、着脱可能なトラップ部材であることが望ましい。
【0047】
ところで、図1に示すプラズマ処理装置においては、処理チャンバ内の反応生成物の濃度は載置電極3の上部付近で最も高い。このためトラップ部材の外筒22aの上部先端付近により多くの反応生成物が付着し、この部分の堆積物によりトラップ部材の交換頻度が律速される。
【0048】
図17は、トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する方法を説明する図である。図に示すように、トラップ部材の外筒22aと処理チャンバ1の間に隙間を設け、外筒22aの上部を処理チャンバ1の壁から浮かせるようにして、外筒22aの上部と処理チャンバ1間を断熱する。外筒22aは処理チャンバ1内に発生したプラズマ44により加熱される。このときプラズマの密度は上側が高いため、トラップ部材の外筒22aは上部が高い温度分布となり、前記図3において示したように、反応生成物の外筒22a上部への堆積が抑制される。
【0049】
図18は、トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する他の方法を説明する図である。図に示すように、トラップ部材の外筒22aの上部をハロゲンランプ等の加熱手段23によって加熱して、所定温度に保持する。これにより反応生成物の外筒22a上部への堆積を抑制することができる。
【0050】
図19は、トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する更に他の方法を説明する図である。図において、トラップ部材の外筒22a、内筒22b、及び底板22cは、それぞれ図示しないシーズヒータのような熱源及び温度センサを内蔵する。25は温度調節器であり、フィードスルー24を介して前記トラップ部材の外筒22a、内筒22b、及び底板22cに電力を供給し、それぞれを所定の温度に加熱す。これにより反応生成物の堆積が特定部分に集中することを阻止し、この部分の堆積物によりトラップ部材の交換頻度が律速されることを防ぐことができる。
【0051】
以上説明したように、本実施形態によれば、プロセスを一定に保つのに必要であり、かつ、パーティクルの発生などによってプロセス処理を阻害する要因となる処理チャンバの一部の内表面については反応生成物が堆積しないように保ち、一方で、プロセス処理に問題のない交換可能な部分に反応生成物を集中して堆積させるので、高いプロセス安定性と簡易なメンテナンスを実現することができる。
【0052】
なお、本発明は半導体デバイスの製造の分野に限定されるものではなく、液晶ディスプレイの製造、各種材料の成膜、あるいは表面処理に適用が可能である。また、不揮発性材料のエッチング装置だけでなく、壁面に多量の堆積物が付着するプラズマCVD装置にも有効である。
【0053】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、不揮発性材料を安定してエッチング処理可能なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置を説明する図である。
【図2】ハロゲン化物の蒸気圧示す図である。
【図3】絶縁体製部材の形状を説明する図である。
【図4】絶縁体製部材の形状の他の例を説明する図である。
【図5】導電体部材の配置例を説明する図である。
【図6】絶縁体製部材及び誘導コイルの配置を説明する図である。
【図7】絶縁体製部材及び誘導コイルの配置の他の例を説明する図である。
【図8】誘導コイルの他の例を説明する図である。
【図9】導電体部材の詳細を説明する図である。
【図10】絶縁体製部材のエッチング/堆積レートを説明する図である。
【図11】トラップ部材の構成を説明する図である。
【図12】トラップ部材の他の構成を説明する図である。
【図13】トラップ部材のさらに他の構成を説明する図である。
【図14】トラップ部材のさらに他の構成を説明する図である。
【図15】トラップ部材のさらに他の構成を説明する図である。
【図16】導電体部材で被覆する面及びトラップ部材で被覆する面を説明する図である。
【図17】トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する方法を説明する図である。
【図18】トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する他の方法を説明する図である。
【図19】トラップ部材における反応生成物の付着量を調整する更に他の方法を説明する図である。
【符号の説明】
1 処理チャンバ
2 真空排気手段
3 半導体ウエハ
4 搬送システム
5 載置電極
8,15 整合器
9,16 高周波電源
10 サセプタ
12 誘導コイル
14,26 電力分岐回路
17 絶縁体製部材
18 導電体部材
20 処理ガスの吹き出し口
21 ガス導入配管
22 トラップ部材
23 加熱手段
24 フィードスルー
25 温度調節器
26 電力分岐回路
27 サセプタ用バイアス印加部
41 スリット
43 コンデンサ
44 プラズマ
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method suitable for etching a non-volatile etching material having a low vapor pressure of a reaction product.
[0002]
[Prior art]
High integration of semiconductor devices typified by LSIs is progressing more and more, and their design rules are being refined to the level of under-submicron. Accordingly, the pattern width of the internal wiring is also reduced. As an internal wiring material of a semiconductor device, highly doped polycrystalline silicon or an Al-based metal has been frequently used. However, in such an internal wiring material, wiring resistance increases with reduction in wiring width, and signal propagation delay and Deterioration of various migration resistances has become a problem. As a method for solving such a problem, a low-resistance metal material for wiring such as Cu metal, an Al—Cu alloy, or an Al—Si—Cu alloy is employed.
[0003]
In recent years, ferroelectric thin films such as lead titanate [PbTiO 3 ], PZT [Pb (Zr, Ti) O 3 ], and PLZT [(Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ] have been used as dielectric materials. Proposed next-generation LSIs have been proposed. DRAMs having memory cells utilizing the ferroelectricity of these materials, FRAMs (Ferroelectric RAMs) which are nonvolatile memories, and the like have already been realized on a trial production level or partially on a mass production level. In order to put these ferroelectric devices into practical use, it is particularly important to develop a technique for forming a ferroelectric thin film having excellent characteristics and also to develop an electrode patterning technique for the ferroelectric thin film. Conventionally, Pt metal is often used as an electrode material on a ferroelectric thin film from the viewpoint of stability of characteristics.
[0004]
Further, an iron-based material such as Fe or Ni-Fe is used for a new non-volatile memory LSI using the magnetism of a material typified by an MRAM (Magnetic Random Access Memory). In addition, various new material thin films such as Ru and Ir are being introduced one after another in order to realize next-generation LSI devices.
[0005]
When fine electrodes and wirings are formed by patterning the Cu-based metal or Pt, Fe-based material, etc., plasma etching using a halogen-based gas such as chlorine gas is mainly employed. Plasma etching is a technique for etching an object using ions and reactive neutral radicals that enter the object with energy.
[0006]
Plasma etching has played an important role mainly as a technique for patterning a Si, SiO 2 , or Al-based wiring film with the progress of LSI manufacturing technology. At the time of etching, the material such as Si, SiO 2 and Al is reacted with a gas such as chlorine, fluorine and bromine. By removing the reaction products generated during the reaction by the exhaust means, the etching can be continuously performed.
[0007]
However, materials such as Cu, Pt, and Fe, which are new materials that are expected to be newly introduced in the future, have low reactivity with a halogen gas, and the vapor pressure of a halide as a reaction product is low. That is, such a material (non-volatile material) is characterized in that its etching rate is low and the adhesion of its reaction product is extremely high.
[0008]
FIG. 2 is a diagram showing vapor pressures of indium and tin halides, which are metal elements used for a transparent conductive film ITO (indium tin oxide) used for a display or the like. In the figure, for example, in the case of tin, its chloride (SnCl 4 ) has a vapor pressure of 10 Torr or more at room temperature. Therefore, it is possible to exhaust the gas by using a chlorine gas at the time of etching and converting tin into tin chloride. For this reason, tin can be positioned as a volatile material.
[0009]
On the other hand, in the case of indium, in order to obtain a vapor pressure of 10 Torr with indium chloride, it is necessary to heat at 650K, that is, near 400 ° C. That is, it is difficult to exhaust indium as a gas. Therefore, ITO is positioned as a nonvolatile material.
[0010]
Alumina (Al 2 O 3 ) and the like have a high vapor pressure of a chloride of Al, which is a constituent element, but alumina itself is extremely stable. No reactivity can be expected. Further, the product is not sufficiently decomposed and cannot necessarily be exhausted as aluminum chloride. Therefore, a material such as alumina is also positioned as a nonvolatile material. In addition, for example, FED Review Vol. 1 No. 26 2001, an Fe-based material uses a gas such as CO / NH 3 and an etching technique for producing a carbonyl compound Fe (CO) x having a higher vapor pressure than chloride as a reaction product. Are known. That is, the gas can be exhausted by changing the gas used. However, even when such a gas system is used, the reactivity between the gas and the material to be etched is not as high as in the case of etching aluminum with chlorine.
[0011]
In the present specification, a material in which the vapor pressure of a reaction product is three orders of magnitude lower than SiCl 4 which is a typical reaction product when ordinary Si or SiO 2 is etched is defined as a non-volatile material. I will do it.
[0012]
In order to etch these non-volatile materials, it is known that it is effective to maintain a high temperature of an object to be processed in order to promote ion irradiation with a high bias and sublimation of a reaction product. For example, in the case of a Cu thin film, it can be etched using a mixed gas of CCl 4 and N 2 while being heated to 350 ° C. or higher. The 36th Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics (Spring Annual Meeting of 1989), p570 , Lecture number 1p-L-1. Here, Cu, which is a material to be etched, is sputter-etched with ions of high energy, and the chloride of the product, Cu, returns to the surface of the material to be etched again by keeping the material to be etched at a high temperature. Adhesion is prevented, thereby realizing etching of a nonvolatile material such as Cu.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
As described above, it has been confirmed at the experimental and trial production levels that patterning of these non-volatile materials by plasma etching can be realized by using high-temperature, high-bias process conditions, and new LSI devices using these materials have been confirmed. Is being prototyped. However, it is not easy to realize such non-volatile material plasma etching at a mass production level. That is, as described above, the vapor pressure of a reaction product generated when performing a plasma etching process on these nonvolatile materials is extremely small. For this reason, most of the reaction product is not exhausted by the exhaust means, but adheres to the wall surface of the chamber or the like.
[0014]
Even if there is no problem at the experimental / prototype level, the adhesion of the reaction product is a problem in a mass production line of LSI. In other words, when performing an etching process on these materials, only a few to several tens of wafers are processed, and a deposited film of a reaction product adheres thickly to the wall surface of the chamber. In such a case, it becomes difficult to continue the etching process because the plasma state changes or particles are generated. Therefore, in order to realize a non-volatile material etching apparatus applicable to a mass production line, how to treat this deposited film becomes a problem.
[0015]
The present invention has been made in view of such a problem, and provides a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of stably etching a nonvolatile material.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
[0017]
A processing chamber, a processing gas introduction pipe for introducing a processing gas into the processing chamber, a mounting electrode placed in the processing chamber for mounting and holding a sample, and a high frequency power supply for generating a bias potential for supplying a bias potential to the sample And a plasma processing apparatus provided with an induction coil for supplying high-frequency power to the processing gas and converting the processing gas into plasma, wherein the processing chamber faces a part of an inner surface of the processing chamber and supplies a bias potential to the part. And a detachable trap member having a reaction product attachment surface formed on another portion of the inner surface of the processing chamber.
[0018]
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 diagram illustrating a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the figure, a processing chamber 1 is, for example, a vacuum vessel made of aluminum or stainless steel whose surface is anodized, and this vessel is electrically grounded. The processing chamber 1 includes a vacuum exhaust unit 2 and a transfer system 4 for loading and unloading a semiconductor wafer 3 as an object to be processed. A mounting electrode 5 for mounting the semiconductor wafer 3 is provided in the processing chamber 1. The transfer system 4 carries the wafer into the processing chamber and places the wafer on the placement electrode 5. The mounting electrode 5 electrostatically attracts and holds the wafer 5 by an electrostatic chuck (not shown).
[0019]
A high frequency power supply 9 having a frequency of several hundred KHz to several tens MHz is connected to the mounting electrode 5 via a matching unit 8. By adjusting the output of the power supply, the energy of ions incident on the semiconductor wafer 3 during the plasma processing can be controlled. In addition, a coolant passage (not shown) is provided in the mounting electrode 5, and the temperature of the wafer heated by the plasma during the processing is kept substantially constant by flowing the coolant through the passage. A susceptor 10 made of an insulating material is provided on the upper surface of the mounting electrode 5 other than the wafer mounting surface to protect the mounting electrode from plasma and reactive gas.
[0020]
A plasma source is disposed at a position facing the wafer 3 in the processing chamber 1. The figure shows an example in which an inductively coupled plasma source is used as a plasma source. As shown in the figure, the induction coil 12 is arranged on the air side of a dome-shaped insulator member 17 formed of an insulating material such as quartz or alumina ceramic so as to face the wafer 3.
[0021]
Further, a conductor member 18 is provided between the induction coil 12 and the insulator member 17. The conductor member 18 is made of a metal plate provided with radial slits as described later, and covers the dome-shaped insulator member 17 completely. The slit is formed at a position where the coil 12 exists and so as to cross the coil. This prevents the induced current caused by the current flowing through the induction coil from flowing into the plasma. A power supply line is drawn from the center of the induction coil 12, and a high-frequency power supply 16 of several hundred KHz to several tens MHz is connected to this power supply line via a power branch circuit 14 and a matching circuit 15. A processing gas outlet 20 is provided at substantially the center of the dome-shaped insulator member 17 at the upper part of the processing chamber. The processing gas is introduced into the chamber via the introduction pipe 21 and the outlet 20. It is desirable that the temperature of the entire processing chamber 1 be adjusted by a temperature adjustment mechanism (not shown).
[0022]
As described above, the power generated by the high-frequency power supply 16 is supplied to the induction coil 12 and the conductor 18. The induction coil 12 electromagnetically couples with the plasma to generate a high-density high-frequency inductively coupled plasma. The conductor member 18 draws ions in the plasma generated by the induction coil 12 to the surface of the processing chamber 1 by the generated high-frequency electric field. Therefore, it is possible to control the energy of the ions incident on the dome-shaped insulator member 17 by controlling the power supplied to the conductor member 18 and changing the high-frequency voltage generated in the conductor member 18. .
[0023]
In the example shown in FIG. 1, a dome-shaped insulator member 17 is used. However, the shape of the insulator member 17 can be flat as shown in FIG. Moreover, as shown in FIG. 4, it can be made cylindrical. In this case, the induction coil 12 is installed on the side surface of the cylindrical insulator member 17.
[0024]
Next, the arrangement of the conductor members 18 will be described. In the example shown in FIG. 1, the conductor member 18 is installed on the atmosphere side of the dome-shaped insulator member 17. However, the conductor member 18 may be installed on the vacuum side of the insulator member 17 as shown in FIG. However, in this case, it is desirable to provide an insulating cover 42 to protect the conductive member 18 disposed on the vacuum side (inside the processing chamber) from corrosive gas or plasma.
[0025]
When the conductor member 18 is installed on the vacuum side of the insulator member 17 as shown in FIG. 5, the induction coil 12 is embedded in the vacuum side or in the insulator member 17 as shown in FIG. Can be arranged as follows.
[0026]
Further, as shown in FIG. 7, a portion 18a of the conductor member 18 can be arranged on the atmosphere side of the insulator member 17, and the remaining portion 18b can be arranged on the vacuum side. Even if the same voltage is applied to the conductor member 18, the effect of the electric field by the portion 18a of the conductor member disposed on the atmosphere side remote from the plasma is smaller than that of the remaining portion 18b, so that the capacitor 43 having an appropriate value is used. It is desirable to connect the part 18a of the conductive member and the remaining part 18b by using a method such as to form a circuit configuration in which a higher voltage is generated on the part 18a side than the remaining part 18b of the conductive cover.
[0027]
Further, as shown in FIG. 8, the induction coil 12 is formed in a flat shape, and the flat-shaped coil is disposed close to the insulator member 17. Thereby, the flat induction coil 12 can be used as the conductor member 18 to which the power generated by the induction coil 12 and the high frequency power supply 16 is supplied. Therefore, in this case, the conductor member and the power branch circuit 14 shown in FIG. 1 are not required. However, in this case, although the configuration of the apparatus is simplified, it is impossible to independently control the density of the plasma and the incident ions.
[0028]
FIG. 9 is a diagram illustrating details of the above-described conductor member 18. As shown in the figure, the conductor member 18 is made of a metal plate provided with radial slits 41 and covers the dome-shaped insulator member 17. Further, the induction coil 12 is arranged on the upper surface of the conductor member 18.
[0029]
Next, a method for keeping the surface of the insulator member 17 clean using the conductor member 18 will be described.
[0030]
FIG. 10 is a diagram showing an etching / deposition rate of the insulator member 17 when platinum is etched with chlorine gas plasma under predetermined conditions, using the temperature of the insulator member 17 as a parameter. As shown in the figure, when the temperature of the insulator member 17 is set to 100 ° C., when the voltage applied to the conductor member 18 is low, the reaction product generated by the etching of platinum causes the insulator member 17 to react. Although it adheres to the surface, when the applied voltage is increased, the surface of the insulator member 17 starts to be etched with a threshold of about 500 Vpp (peak value from high frequency peak to peak value). Although it depends on the material and thickness of the insulating material, under the predetermined conditions, a voltage of 500 Vpp or more is supplied to the conductive member 18 so that the surface of the insulating member 17 can be cleaned even when platinum is etched. Can be kept.
[0031]
When the temperature of the insulator member 17 is increased to 350 ° C., even when the voltage applied to the conductor member 18 is low, the deposition of the reaction product can be substantially prevented. However, in consideration of the reliability of the vacuum seal portion between the insulator member 17 and the vacuum chamber 1, there is a limit to the prevention of deposition of deposits due to high temperature. Therefore, applying the bias voltage according to the present invention is more suitable for use in mass production lines.
[0032]
Next, a method for keeping the surface of the susceptor 10 clean will be described. The susceptor 10 is located very close to the wafer, and when a thick deposited film is formed on the susceptor surface, a large amount of particles are generated.
[0033]
A method for keeping the susceptor surface clean using wafer bias will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the output of the high frequency power supply 9 for wafer bias is applied to a susceptor bias application unit 27 installed on the side surface of the electrode via a matching unit 8 and a power branch circuit 26. By controlling the power applied to the bias applying unit 27, ions incident on the surface of the susceptor 10 can be controlled to prevent the deposition of reaction products, as in the case of the insulator member 17. . Special hardware such as a branch circuit is prepared by adjusting the thickness of the susceptor 10 so that a voltage is also generated on the susceptor surface within the range of the bias power condition used for etching the actual wafer. Without doing so, adhesion of the reaction product to the susceptor 10 can be prevented.
[0034]
As described above, the method of keeping the surfaces of the insulator member 17 and the susceptor 10 clean by controlling the energy of the ions incident on the susceptor 10 has been described. However, even if the reaction product is prevented from adhering to the surface of the insulator member 17 and the surface of the susceptor 10, the vapor pressure of the product in the etching process of the non-volatile material is low, so that it cannot be exhausted even by the exhaust pump. Eventually, the product will adhere to other parts of the processing chamber.
[0035]
Therefore, in the present invention, a member 22 (trap member) for attaching these products is provided downstream of the processing chamber.
[0036]
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the trap member. The trap member 22 includes an outer cylinder 22a that covers the inner wall of the processing chamber, an inner cylinder 22b that covers the outer wall of the mounting electrode, and a bottom plate 22c that covers the bottom of the processing chamber. The outer cylinder 22a and the bottom plate 22c are provided with a through hole 221 and an exhaust port 222 for loading and unloading a wafer, respectively.
[0037]
As shown in FIG. 11, the trap member has a structure that can be easily attached and detached. For example, by replacing the trap member with a cleaned one during maintenance, the downtime of the apparatus can be reduced. The trap member may be made of a metal material such as aluminum or stainless steel, or an insulating material such as quartz. The main surfaces in the processing chamber (the insulator member 17 and the upper portion of the mounting electrode (the wafer mounting portion and the susceptor 10)) ) Is almost covered.
[0038]
It is desirable that the surface of the trap member has irregularities in order to improve the adhesion of the reaction product. According to the experiments by the inventors, it is desirable that the surface roughness (Ra) of the trap member is 10 μm or more with respect to the etching reaction products of various nonvolatile thin films. Therefore, it is effective to provide irregularities on the surface of the trap member in advance by a method such as shot blasting. Further, the thickness of the deposit that can be held on the surface of the trap member is finite (if the deposit is too thick, it will peel off). For this reason, it is advantageous that the trap member has a large surface area in a macroscopic sense, and increasing the surface area within a range that does not hinder exhaust is effective in extending the life of the trap member.
[0039]
FIG. 12 is a diagram illustrating another configuration example of the trap member. As shown in the figure, a plurality of fins 223 are attached to the inner surface of the outer cylinder 22a.
[0040]
FIG. 13 is a diagram showing still another configuration example of the trap member. As shown in the figure, a plurality of irregularities 224 are provided on the inner surface of the outer cylinder 22a. The plurality of concavities and convexities can be provided in a dot shape or a line shape.
[0041]
FIG. 14 is a diagram showing still another configuration example of the trap member. As shown in the figure, a cylindrical part 225 is mounted concentrically inside the outer cylinder 22a. This structure facilitates handling during maintenance (particularly cleaning with a chemical solution).
[0042]
FIG. 15 is a diagram showing still another configuration example of the trap member. As shown in the figure, the outer cylinder 22a is formed in a funnel shape expanded on the downstream side, and a funnel-shaped part 226 expanded concentrically on the downstream side is mounted inside the outer cylinder 22a. By attaching the funnel-shaped part, the chamber downstream of the trap member cannot be seen from the discharge space, and the adhesion of products on the downstream side can be prevented.
[0043]
FIG. 16 is a diagram illustrating a surface covered with a conductor member and a surface covered with a trap member among the inner surfaces of the processing chamber 1.
[0044]
As described above, by supplying a high-frequency bias to the insulator member 17 via the conductor member, for example, by optimizing the thickness of the susceptor 10 and supplying the high-frequency bias to the susceptor, or Attaching the substrate 22 makes it possible to realize the etching process of the nonvolatile material at a mass production level.
[0045]
There are portions that cannot be protected by the trap member or the conductive member, such as openings such as a wafer loading / unloading hole 221 and an exhaust port 222, but other portions are supplied with a high-frequency bias (wall bias) by the conductive member. It is desirable to have a portion covered with a trap member.
[0046]
As shown in FIG. 16, when the processing chamber 1 is defined as a plasma generation space above the electrode surface of the mounting electrode 5 (on the side of the insulator member 17) (in the figure, a space of Φ500 × 150 mm), the chamber 1, It is desirable that at least 90% or more of the inner wall surface constituting the space such as the mounting electrode 5 be a portion whose ion energy can be controlled by applying a high-frequency bias voltage, or a detachable trap member.
[0047]
By the way, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, the concentration of the reaction product in the processing chamber is highest near the upper part of the mounting electrode 3. For this reason, more reaction products adhere to the vicinity of the upper end of the outer cylinder 22a of the trap member, and the frequency of replacement of the trap member is limited by the deposits in this portion.
[0048]
FIG. 17 is a diagram for explaining a method of adjusting the amount of the reaction product deposited on the trap member. As shown in the figure, a gap is provided between the outer cylinder 22a of the trap member and the processing chamber 1, and the upper part of the outer cylinder 22a is floated from the wall of the processing chamber 1 so that the upper part of the outer cylinder 22a and the processing chamber 1 are separated. Insulate. The outer cylinder 22a is heated by the plasma 44 generated in the processing chamber 1. At this time, since the plasma density is high on the upper side, the upper part of the outer cylinder 22a of the trap member has a high temperature distribution, and as shown in FIG. 3, the deposition of the reaction product on the upper part of the outer cylinder 22a is suppressed.
[0049]
FIG. 18 is a view for explaining another method for adjusting the amount of the reaction product deposited on the trap member. As shown in the figure, the upper part of the outer cylinder 22a of the trap member is heated by a heating means 23 such as a halogen lamp and is maintained at a predetermined temperature. Thereby, the deposition of the reaction product on the upper portion of the outer cylinder 22a can be suppressed.
[0050]
FIG. 19 is a view for explaining still another method of adjusting the amount of the reaction product deposited on the trap member. In the figure, the outer cylinder 22a, the inner cylinder 22b, and the bottom plate 22c of the trap member each incorporate a heat source such as a sheathed heater (not shown) and a temperature sensor. Reference numeral 25 denotes a temperature controller, which supplies power to the outer cylinder 22a, the inner cylinder 22b, and the bottom plate 22c of the trap member via the feedthrough 24, and heats each of them to a predetermined temperature. As a result, the accumulation of the reaction product can be prevented from being concentrated on a specific portion, and the exchange frequency of the trap member can be prevented from being limited by the deposit on this portion.
[0051]
As described above, according to the present embodiment, the inner surface of a part of the processing chamber, which is necessary to keep the process constant and hinders the process processing due to generation of particles, reacts. Since the product is kept from accumulating, while the reaction product is concentrated on the exchangeable portion where there is no problem in the process, high process stability and simple maintenance can be realized.
[0052]
The present invention is not limited to the field of semiconductor device manufacturing, but can be applied to liquid crystal display manufacturing, film formation of various materials, or surface treatment. In addition, the present invention is effective not only for a non-volatile material etching apparatus but also for a plasma CVD apparatus in which a large amount of deposits adhere to a wall surface.
[0053]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of stably etching a nonvolatile material.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view showing a vapor pressure of a halide.
FIG. 3 is a diagram illustrating the shape of an insulator member.
FIG. 4 is a view for explaining another example of the shape of the insulator member.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the arrangement of conductive members.
FIG. 6 is a diagram illustrating an arrangement of an insulator member and an induction coil.
FIG. 7 is a diagram illustrating another example of the arrangement of the insulator member and the induction coil.
FIG. 8 is a diagram illustrating another example of an induction coil.
FIG. 9 is a diagram illustrating details of a conductor member.
FIG. 10 is a diagram illustrating an etching / deposition rate of an insulator member.
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration of a trap member.
FIG. 12 is a diagram illustrating another configuration of the trap member.
FIG. 13 is a diagram illustrating still another configuration of the trap member.
FIG. 14 is a diagram illustrating still another configuration of the trap member.
FIG. 15 is a diagram illustrating still another configuration of the trap member.
FIG. 16 is a diagram illustrating a surface covered with a conductor member and a surface covered with a trap member.
FIG. 17 is a view for explaining a method of adjusting the amount of reaction products deposited on the trap member.
FIG. 18 is a view for explaining another method for adjusting the amount of the reaction product deposited on the trap member.
FIG. 19 is a view for explaining still another method of adjusting the amount of reaction products attached to the trap member.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing chamber 2 Vacuum exhaust means 3 Semiconductor wafer 4 Transfer system 5 Mounting electrode 8, 15 Matching device 9, 16 High frequency power supply 10 Susceptor 12 Induction coil 14, 26 Power branching circuit 17 Insulator member 18 Conductor member 20 Processing gas Outlet 21 Gas introduction pipe 22 Trap member 23 Heating means 24 Feedthrough 25 Temperature controller 26 Power branch circuit 27 Susceptor bias applying section 41 Slit 43 Capacitor 44 Plasma

Claims (6)

処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイルを備えたプラズマ処理装置において、
前記処理チャンバは、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber, a processing gas introduction pipe for introducing a processing gas into the processing chamber, a mounting electrode placed in the processing chamber for mounting and holding a sample, and a high frequency power supply for generating a bias potential for supplying a bias potential to the sample And a plasma processing apparatus including an induction coil that supplies high-frequency power to the processing gas and converts the processing gas into plasma.
The processing chamber includes a conductor member opposed to a part of the inner surface of the processing chamber and configured to supply a bias potential to the part, and an attachment / detachment surface having a reaction product attachment surface formed on another part of the inner surface of the processing chamber. A plasma processing apparatus comprising a trap member capable of being used.
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給し該処理ガスをプラズマ化する誘導コイルを備えたプラズマ処理装置において、
前記処理チャンバは、処理チャンバ内面の一部分に対向して該部分にバイアス電位を供給するための導電体部材を備え、かつ前記処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した温度調整可能なトラップ部材を着脱可能に備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber, a processing gas introduction pipe for introducing a processing gas into the processing chamber, a mounting electrode placed in the processing chamber for mounting and holding a sample, and a high frequency power supply for generating a bias potential for supplying a bias potential to the sample And a plasma processing apparatus including an induction coil that supplies high-frequency power to the processing gas and converts the processing gas into plasma.
The processing chamber includes a conductor member for supplying a bias potential to a portion of the inner surface of the processing chamber, and a temperature at which a reaction product attachment surface is formed on another portion of the inner surface of the processing chamber. A plasma processing apparatus comprising an adjustable trap member detachably provided.
請求項1ないし請求項2の何れか1の記載において、
前記着脱可能なトラップ部材表面粗さ(Ra)は10μm以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。
In any one of claims 1 and 2,
The detachable trap member has a surface roughness (Ra) of 10 μm or more.
請求項1ないし請求項2の何れか1の記載において、
前記導電体部材で被覆する面、サセプタ用バイアス印加部によりバイアスが印加される載置電極面、試料載置面、及び前記トラップ部材で被覆する面の合計は前記処理チャンバ内のプラズマ生成空間を構成する内壁面の90%以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。
In any one of claims 1 and 2,
The total of the surface covered with the conductor member, the mounting electrode surface to which a bias is applied by the susceptor bias applying unit, the sample mounting surface, and the surface covered with the trap member is the plasma generation space in the processing chamber. A plasma processing apparatus comprising 90% or more of the inner wall surface.
請求項2の記載において、
前記トラップ部材はその温度を調整するための加熱手段を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
In the description of claim 2,
The plasma processing apparatus, wherein the trap member includes a heating unit for adjusting a temperature of the trap member.
処理チャンバ、該処理チャンバ内に処理ガスを導入する処理ガス導入配管、処理チャンバ内に配置され試料を載置して保持する載置電極、前記試料にバイアス電位を供給するバイアス電位生成用高周波電源、及び前記処理ガスに高周波電力を供給する誘導コイルを備え、該誘導コイルに高周波電力を供給して前記処理ガスをプラズマ化して前記試料を処理するプラズマ処理方法において、
前記処理チャンバは、処理チャンバの一部分を被覆し処理チャンバ内面の対応部分にバイアス電位を供給する導電体部材を備え、かつ処理チャンバ内面の他の部分に反応生成物の付着面を形成した着脱可能なトラップ部材を備え、該トラップ部材を所定期間毎に交換することを特徴とするプラズマ処理方法。
A processing chamber, a processing gas introduction pipe for introducing a processing gas into the processing chamber, a mounting electrode placed in the processing chamber for mounting and holding a sample, and a high frequency power supply for generating a bias potential for supplying a bias potential to the sample And an induction coil for supplying high-frequency power to the processing gas, wherein the high-frequency power is supplied to the induction coil to convert the processing gas into plasma to process the sample,
The processing chamber includes a conductive member that covers a portion of the processing chamber and supplies a bias potential to a corresponding portion of the processing chamber inner surface, and has a removable surface formed with a reaction product attachment surface on another portion of the processing chamber inner surface. A plasma processing method comprising: replacing a trap member with a predetermined trap member at predetermined intervals.
JP2002233425A 2002-08-09 2002-08-09 Plasma processing apparatus and plasma processing method Pending JP2004079557A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002233425A JP2004079557A (en) 2002-08-09 2002-08-09 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002233425A JP2004079557A (en) 2002-08-09 2002-08-09 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2004079557A true JP2004079557A (en) 2004-03-11

Family

ID=32018557

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002233425A Pending JP2004079557A (en) 2002-08-09 2002-08-09 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2004079557A (en)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008533741A (en) * 2005-03-18 2008-08-21 ラム リサーチ コーポレーション Plasma confinement ring assembly with reduced polymer deposition characteristics
JP5072096B2 (en) * 2005-09-09 2012-11-14 株式会社アルバック Ion source and plasma processing apparatus
JP2013539159A (en) * 2010-07-21 2013-10-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Plasma processing apparatus and liner assembly for adjusting electrical bias
JP2015022855A (en) * 2013-07-18 2015-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
JP2015076550A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device
TWI569693B (en) * 2012-06-14 2017-02-01 Tokyo Electron Ltd A plasma processing apparatus, a plasma generating apparatus, an antenna structure, and a plasma generating method
JP2017135145A (en) * 2016-01-25 2017-08-03 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing equipment
US10262835B2 (en) 2009-01-15 2019-04-16 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing equipment and plasma generation equipment
JP2023132469A (en) * 2022-03-11 2023-09-22 東京エレクトロン株式会社 Film-forming equipment and film-forming method

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8262922B2 (en) 2005-03-18 2012-09-11 Lam Research Corporation Plasma confinement rings having reduced polymer deposition characteristics
US8500952B2 (en) 2005-03-18 2013-08-06 Lam Research Corporation Plasma confinement rings having reduced polymer deposition characteristics
JP2008533741A (en) * 2005-03-18 2008-08-21 ラム リサーチ コーポレーション Plasma confinement ring assembly with reduced polymer deposition characteristics
JP5072096B2 (en) * 2005-09-09 2012-11-14 株式会社アルバック Ion source and plasma processing apparatus
US10262835B2 (en) 2009-01-15 2019-04-16 Hitachi High-Technologies Corporation Plasma processing equipment and plasma generation equipment
US10242847B2 (en) 2010-07-21 2019-03-26 Applied Materials, Inc. Plasma processing apparatus and liner assembly for tuning electrical skews
JP2013539159A (en) * 2010-07-21 2013-10-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Plasma processing apparatus and liner assembly for adjusting electrical bias
CN108538695B (en) * 2010-07-21 2021-01-29 应用材料公司 Liner assembly, plasma processing apparatus, and method of plasma processing a substrate
CN108538695A (en) * 2010-07-21 2018-09-14 应用材料公司 The method of liner assembly, plasma processing apparatus and corona treatment substrate
TWI569693B (en) * 2012-06-14 2017-02-01 Tokyo Electron Ltd A plasma processing apparatus, a plasma generating apparatus, an antenna structure, and a plasma generating method
JP2015022855A (en) * 2013-07-18 2015-02-02 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
JP2015076550A (en) * 2013-10-10 2015-04-20 株式会社東芝 Manufacturing method of semiconductor device
US9093261B2 (en) 2013-10-10 2015-07-28 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing semiconductor device
JP2017135145A (en) * 2016-01-25 2017-08-03 東京エレクトロン株式会社 Substrate processing equipment
JP2023132469A (en) * 2022-03-11 2023-09-22 東京エレクトロン株式会社 Film-forming equipment and film-forming method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6737899B2 (en) Plasma processing process for improving in-situ chamber cleaning efficiency in plasma processing chamber
US6143128A (en) Apparatus for preparing and metallizing high aspect ratio silicon semiconductor device contacts to reduce the resistivity thereof
US5326404A (en) Plasma processing apparatus
US8062473B2 (en) Plasma processing apparatus and method
JP4421609B2 (en) Substrate processing apparatus, semiconductor device manufacturing method, and etching apparatus
KR20190104899A (en) Quartz component with protective coating
KR100557514B1 (en) Method of cleaning a plasma processing system
US20070004208A1 (en) Plasma etching apparatus and plasma etching method
US20040040662A1 (en) Plasma processing method and apparatus for etching nonvolatile material
TWI789450B (en) Plasma treatment device
US20050194374A1 (en) Heated ceramic substrate support with protective coating
JP2004079557A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN1934288B (en) Plasma CVD device
KR100628607B1 (en) Method for cleaning a film forming device
TWI877526B (en) Semiconductor chamber components with multi-layer coating
JP4933979B2 (en) Cleaning method for film forming apparatus
TW200834688A (en) Prevention of film deposition on PECVD process chamber wall
TW575919B (en) Plasma treating apparatus and plasma treating method
JP4132898B2 (en) Dry cleaning method
TWI837677B (en) Treatment for high-temperature cleans
US20030019858A1 (en) Ceramic heater with thermal pipe for improving temperature uniformity, efficiency and robustness and manufacturing method
KR20040019608A (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP3367077B2 (en) Plasma processing equipment
JP2011100865A (en) Plasma processing method
JP3924183B2 (en) Plasma CVD film forming method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20040701

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20040713

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20040910

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20050329

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050525

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20050530

A912 Removal of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A912

Effective date: 20050624