等离子体处理装置及防附着部件的制造方法

专利名称：等离子体处理装置及防附着部件的制造方法
技术领域：
本发明涉及等离子体处理装置和防附着部件制造方法。
本申请以曰本专利申请2007-132631号和日本专利申请2007-146753号 作为基础申请，收录其内容。
背景技术：
使用等离子体处理装置的蚀刻处理是使被激发成等离子体状态的反应 气体碰撞形成在基板上的结构体而进行。通过蚀刻处理，从结构体飞出同反 应气体相结合的结构体的粒子或结构体的粒子单质等生成物，因此为了不使 生成物附着在处理室的壁上，在处理室的壁和基板之间设置有防附着板。
作为防附着板的材质，采用在铝合金的表面进行氧化铝膜处理加工的材 料等(例如，参照专利文献l)。铝合金中添加有镁、锰、铜、铁、硅、镍 等杂质(生成物)。因此，为了防止该杂质附着在防附着板上，在铝合金的 表面实施氧化铝膜处理加工。
专利文献1:日本专利乂>开2004-356311号公报
如果为了减少附着在防附着板上的生成物的量，而在加热防附着板的同 时进行例如蚀刻处理等，则有时在形成在铝合金表面的氧化铝膜上会产生裂 紋。如果在铝合金的表面产生裂紋，则铝合金中所含有的杂质金属会通过裂 紋飞到处理室内。于是，飞出的金属的一部分附着在基板上的结构体上，污 染结构体。
在附着在结构体上的金属中，特别是碱金属和碱土金属具有容易侵入并 扩散到结构体内部的性质。因此，在污染程度变高时，形成在基板上的器件 的特性发生变化，从而给制造成品率带来影响。

发明内容
本发明鉴于上述现有技术的问题而进行，其目的在于提供降低金属污染 的等离子体处理装置和防附着部件的制造方法。 为了解决上述问题，本发明采用以下手段。
即，本发明的等离子体处理装置，在被处理基板上进行贵金属材料和强 电介质材料的等离子体处理，并且具有被加热且暴露于等离子体的构成部
件，所述构成部件由铝纯度99%以上的铝合金形成。
根据上述等离子体处理装置，由于能够抑制所述构成部件所含有的杂质 的含有率，能够降低所述被处理基板所受到的金属污染。由此，能够抑制形 成在所述被处理基板上的器件的特性变化，从而具有提高制造成品率和降低 制造成本的效果。
所述构成部件，可以是防止由等离子体处理所产生的生成物附着的防附 着部件。
此时，由于抑制了暴露于高密度的等离子体的所述防附着部件的杂质含 有率，能够降低所迷被处理基板所受到的金属污染。由此，能够抑制形成在 所述被处理基板上的所述器件的特性变化，从而能够实现制造成品率的提高 和制造成本的降低。
所述构成部件的镁含有率可以在0.1%以下。
此时，能够抑制在等离子体处理时飞到所述处理室内的所述镁的量。由 此，附着在所述被处理基板上的镁的量降低，能够抑制形成在所述被处理基 板上的所述器件的特性变化，从而能够实现制造成品率的提高和制造成本的 降低。
所述贵金属材料和所述强电介质材料，可以是构成强电介质存储器的存 储元件的材料。
所述贵金属材料可以至少包含Pt (铂)、Ir (铱)、Ir02 (氧化铱)以 及SrRu03 (氧化锶钌)中的任意一种。所述强电介质材料可以至少包含PZT (Pb (Zr, Ti)03;钬酸锆酸铅)、 SBT (SrBi2Ta209;钽酸锶铋)、BTO (Bi4Ti3012;钛酸铋)、BLT ( (Bi, La) 4Ti3012;钬酸铋、镧)中的任意一种。
这些贵金属材料和强电介质材料具有等离子体处理所产生的生成物容 易附着的性质。为了防止生成物的附着，加热等离子体处理装置的构成部件。 此时，在如上所述的现有技术中，由于构成部件所含有的杂质有可能会附着 到被处理基板上，被处理基板会受到金属污染。相对于此，在本发明中，由 于抑制构成部件所含有的杂质的含有率，能够降低所述被处理基板所受到的 金属污染。由此，能够抑制形成在所述被处理基板上的所述器件的特性变化， 能够实现制造成品率的提高和制造成本的降低。
本发明的其他的等离子体处理装置，在被处理基板上进行贵金属材料和 强电介质材料的等离子体处理，并且具有被加热且暴露于等离子体的构成部 件，所述构成部件通过用壁垒型阳极氧化膜覆盖铝合金制成的基体，进一步 用铝纯度99%以上的铝喷镀膜覆盖所述壁垒型阳极氧化膜上来形成。
根据上述等离子体装置，所述壁垒型阳极氧化膜能够抑制杂质从所述基 体流出。即，由于所述壁垒型阳极氧化膜的耐热性优异，因加热而产生裂紋 的可能性小。此外，由于用所述铝喷镀膜保护所述壁垒型阳极氧化膜，即使 在所述壁垒型阳极氧化膜比较薄的情况下，也能够减少机械损伤。由此，能
够抑制等离子体处理时杂质从所述基体流出，能够降低所述被处理基板所受 到的金属污染。因此，由于能够抑制形成在所述被处理基板上的器件的特性 变化，能够实现制造成品率的提高和制造成本的降低。
所述壁垒型阳极氧化膜可以通过对厚度5nm以上且20nm以下的氧化膜 表面进行壁垒型阳极氧化处理来形成。
此时，通过对厚度5nm 20nm的致密的氧化膜表面进行壁垒型阳极氧化 处理，能够在铝合金制成的所述基体表面形成致密的所述壁垒型阳极氧化 膜。由此，能够形成耐热性及气体放出特性优异的所述壁垒型阳极氧化 ， 能够抑制等离子体处理时杂质从所述基体流出。进一步地，能够降低所述被处理基板所受到的金属污染。
所述构成部件可以是防止由等离子体处理所产生的生成物附着的防附 着部件。
此时，由于能够抑制杂质从暴露于高密度的等离子体的所述防附着部件 流出，能够降低所述被处理基板所受到的金属污染。由此，能够抑制形成在 所述被处理基板上的所述器件的特性变化，能够实现制造成品率的提高和制 造成本的降低。
所述铝喷镀膜的膜厚可以为100pm以上。
此时，由于用所述铝喷镀膜保护所述壁垒型阳极氧化膜，即使在所述壁 垒型阳极氧化膜比较薄的情况下，也能够减少机械损伤。由此，能够抑制等 离子体处理时杂质从所述基体流出，能够降低所述被处理基板所受到的金属 污染。因此，由于能够抑制形成在所述被处理基板上的器件的特性变化，能 够实现制造成品率的提高和制造成本的降低。
所述贵金属材料和所述强电介质材料可以是构成强电介质存储器的存储 元件的材料。
所述贵金属材料可以至少包含Pt (柏)、Ir (铱)、Ir02 (氧化铱)以 及SrRu03 (氧化锶钌)中的任意一种。
所述强电介质材料可以至少包含PZT (Pb (Zr， Ti)03;钛酸锆酸铅)、 SBT (SrBi2Ta209;钽酸锶铋)、BTO ( Bi4Ti3012;钛酸铋)、BLT ( ( Bi， La) 4Ti3012;钛酸铋镧)中的任意一种。
这些贵金属材料和强电介质材料具有容易附着等离子体处理所产生的 生成物的性质。如果为了防止生成物的附着，加热等离子体处理装置的构成 部件，则在如上所述的现有技术中，覆盖在构成部件上的氧化铝膜发生裂紋。 从该裂紋流出的杂质有可能会附着到所述被处理基板上，被处理基板会受到 金属污染。相对于此，在本发明中，由于用具有耐热性的所述壁垒型阳极氧 化膜覆盖所述基体，即使加热所述构成部件也不会发生裂紋，能够抑制杂质 的流出。由此，能够抑制形成在所述拔处理基板上的器件的特性变化，能够实现制造成品率的提高和制造成本的降低。
本发明的防附着部件的制造方法是制造设置于在被处理基板上对贵金 属材料和强电介质材料进行等离子体处理的装置上的、被加热且暴露于等离
子体的防附着部件的制造方法，该方法包括用壁垒型阳极氧化膜覆盖铝合 金制成的基体的氧化膜覆盖工序；和用铝纯度99%以上的铝喷镀膜覆盖所述 壁垒型阳极氧化膜的喷镀膜覆盖工序。
根据上述防附着部件的制造方法，由于用壁垒型阳极氧化膜覆盖铝合金 制成的基体，能够用耐热性优异的所述壁垒型阳极氧化膜覆盖所述基体。此 外，铝纯度99%以上的铝喷镀膜覆盖壁垒型阳极氧化膜。此时，由于所述壁 垒型阳极氧化膜的耐热性优异，即使被加热，所述壁垒型阳极氧化膜产生裂 紋的可能性也小。因此，能够抑制杂质从所述基体流出。此外，由于在所述 壁垒型阳极氧化膜上覆盖喷镀膜来进行保护，即使在该壁垒型阳极氧化膜比 较薄的情况下，也能够减少机械损伤。由此，抑制等离子体处理时杂质从所 述基体流出，能够降低所述被处理基板所受到的金属污染。进一步地，能够 抑制器件的特性变化。
也可以在所述氧化膜覆盖工序之前，进一步包括用厚度5nm以上且 20nm以下的氧化膜覆盖所述基体的工序，在所述氧化膜覆盖工序中，对所 述氧化膜的表面进行壁垒型阳极氧化处理。
此时，通过对厚度5nm以上且20nm以下的致密的氧化膜表面进行壁垒 型阳极氧化处理来制造防附着部件，能够在铝合金制成的基体表面形成致密 的壁垒型阳极氧化膜。由此，由于能够形成耐热性和气体放出特性优异的壁 垒型阳极氧化膜，能够抑制等离子体处理时杂质从所述基体流出。其结果是， 能够进一 步降低所述被处理基板所受到的金属污染。
发明效果
根据上述本发明的等离子体处理装置，由于能够抑制所述构成部件含有 的杂质的含有率，能够降低所述被处理基板所受到的金属污染。由此，能够 抑制形成在所述被处理基板上的器件的特性变化，能够得到制造成品率提高和制造成本降低的效果。
根据上述本发明的其他的等离子体装置，壁垒型阳极氧化膜能够抑制杂 质从基体流出。即，由于壁垒型阳极氧化膜的耐热性优异，因加热导致产生 裂紋的可能性小。此外，利用铝喷镀膜保护壁垒型阳极氧化膜，因此即使在 壁垒型阳极氧化膜比较薄的情况下，也能够减少机械损伤。由此，能够抑制 等离子体处理时杂质从基体流出，能够降低被处理基板所受到的金属污染。 因此，由于能够抑制形成在被处理基板上的器件的特性变化，能够得到制造 成品率提高和制造成本降低的效果。


图1为本发明的第一实施方式的蚀刻装置的概要结构图； 图2为表示本发明的第一实施方式的蚀刻装置中的永久磁铁、第一电极和 天线的位置关系的俯^见图； 图3为FeRAM的剖面图4为本发明的第二实施方式的蚀刻装置的概要结构图； 图5为表示本发明的第二实施方式的蚀刻装置中的永久磁铁、第一电极和 天线的俯视图6为防附着部件的剖面放大图； 图 7 为 FeRAM的剖面图。 符号说明
1, 201蚀刻装置；10, 210处理室；15, 215第一石英板；20, 220防附 着部件；20b侧壁部；31， 231永久磁铁；32， 232第一电极；33， 233天线； 34， 234第一高频电源；41, 241第二电极；42, 242第二高频电源；51， 251 加热装置；52， 252支撑部件；53， 253第二石英板；60， 260进气设备；70， 270排气设备；80, 280冷却装置；90, 290基板；100， 300 FeRAM; 101, 301硅基板；102, 302下部电极；103， 303强电介质层；104, 304上部电极； 221基体；222致密的氧化膜；223壁垒型阳极氧化膜；224铝喷镀膜
具体实施例方式
(等离子体处理装置的结构)
以下，使用附图对本发明的等离子体处理装置进行说明。以下所示的各实 施方式虽然对感应耦合方式的离子蚀刻装置进行说明，但对于通过化学蒸镀法
(Chemical Vapor Deposition )等形成薄膜的装置也能够适用。
以下所示的各实施方式是本发明的一个例子，并不限定本发明，在本发明 的技术思想范围内可以任意改变。此外，在以下附图中，为了^f吏各结构容易理 解，实际的结构与各结构的比例和数目等有时会不同。 [第一实施方式]
图1为本发明的蚀刻装置(等离子体处理装置)1的概要结构图。蚀刻 装置1具有处理室10、防附着部件20、等离子体生成设备30、偏压生成设 备40、第一石英板15、加热装置51、支撑部件52、第二石英板53、进气 设备60、排气设备70和冷却装置80。等离子体生成设备30具有第一电极 31、永久-兹铁32、天线33和第一高频电源34。偏压生成设备具有第二电极 41和第二高频电源42。
处理室10形成为圆柱形，在顶壁10a具有开口部10c，且在底壁10b 具有开口部10d。在处理室10的顶壁10a的外侧，以覆盖开口部10c而放置 有第一石英板15。在第一石英板15上放置有第一电极31。在第一电极31 上方配置有永久磁铁32，进一步在永久磁铁32的上方配置有天线33。第一 高频电源34与第一电极31和天线33电连接。在处理室10的底壁10b的内 侧，以覆盖开口部10d而放置有第二电极41,进一步在第二电极41上》文置 有支撑部件52。第二高频电源42与第二电极41相连接。支撑部件52被形 成为在剖视中中央部比周边部厚，在中央部上放置有基板90。在支撑部件 52的周边部上放置有第二石英板53。在处理室10的底壁10b的内表面，沿 着开口部10d的外周放置有加热装置51。加热装置51上放置有大致圆筒状 的防附着部件20。关于该防附着部件20将在后面详细描述。防附着部件20的上端部20e与第 一石英板15相抵接。
在处理室10中，利用通过等离子体生成设备30生成的等离子体对基板 90进行蚀刻。
第一石英板15为在俯视中呈大致圆形的圆板状。第一石英板15被配置 为覆盖处理室IO的开口部10c，用来封闭开口部10c，且被用作放置第一电 极31的基座。
第一石英板15的上表面15a上配置有第一电极31。图2为表示配置在 第一石英板15上的第一电极31、永久磁铁32和天线33的俯视图。如图2 所示，第一电极31具有多个臂部31b从中心轴31a呈放射状配置的结构。 第一电极31的中心轴31a与旋转装置(未图示)相连，能够沿第一电极31 的圆周方向旋转。第一电极31通过将等离子体粒子吸引到第一电极31侧， 去除由于蚀刻处理附着在第一石英板15上的生成物。
永久磁铁32在俯视中大致呈矩形，N极朝向内侧在圆周方向上等间隔 地配置。
天线33为在俯视中为圆环状的平板。天线33可以采用圆环状、线圈状等。
10的侧壁部10f上，且沿着处理室的侧壁部10f形成为大致圓筒状。防附着
部件20由底部20a和侧壁部20b构成，底部20a在剖视中比基板90更向处
理室10的底壁10b侧配置，侧壁部20b在剖视中比基板90更向处理室10
的顶壁10a侧配置。防附着部件20通过焊接粘合底部20a的外周侧的上端
部20f和侧壁部20b的下端部20g而形成。防附着部件20的底部20a》文置
在加热装置51上。
防附着部件20的底部20a形成为在剖视中呈U字状。防附着部件20
的厚度为大约5mm的程度。本实施方式的防附着部件20的底部20a使用具
有耐热性和机械强度的材质。用于底部20a的材质可以举出例如铝合金
AA5052。 AA5052是由美国铝业协会(Aluminum Assbciation of America )
ii标准化的铝合金之一。AA5052是向铝中添加了 2.2%—2.8%的镁和其它元素 的铝合金，相对于铝单质，提高了机械强度。此外，底部20a所使用的材质 不限于此，可以替代为具有高机械强度、杂质金属的含有率小的其它材质。 另一方面，防附着部件20的侧壁部20b形成为圆筒状。防附着部件20 的侧壁部20b是最多地承受来自等离子体状态粒子的作用的部件。侧壁部 20b的材质可以举出例如AA1050等铝合金。AA1050是由美国铝业协会
(Aluminum Association of America)标准化的铝合金之一。AA1050的铝纯 度在99%以上，同时镁的含有率在0.05%以下。侧壁部20b的材质不限于此， 可以替代为具有99%以上的铝纯度且镁等碱土金属和碱金属的含有率在 0.1%以下的材质。这是因为碱金属和碱土金属容易扩散到基板90中，使得 基板90的特性发生变化。
加热装置51围绕处理室10的底壁10b的开口部10d而配置，形成为大 致圆环状。加热装置51可以釆用金属、陶瓷等电阻体等。加热装置51用于 加热防附着部件20，在蚀刻处理时，将防附着部件20加热到15(TC以上。 作为形成在基板90上的器件的一个例子，能够举出FeRAM
(Ferroelectric Random Access Memory)。 图3为FeRAM 100的剖面图。 FeRAM100具有在硅基板101上层压下部电极102、强电介质层103和上部 电极104的结构。
下部电极102和上部电极104形成为薄膜状。下部电极102和上部电极 104的材质可以采用Pt (钼)、Ir (铱)、Ir02 (氧化铱)以及SrRu03 (氧 化锶钌)等贵金属。作为强电介质层103的材质，可以采用PZT (Pb (Zr， Ti) 03;钛酸4告酸铅)、SBT ( SrBi2Ta209;钽酸锶铋)、BTO (Bi4Ti3012; 钛酸铋)、BLT ( (Bi， La) 4Ti3012;钛酸铋镧)等强电介质材料。
对于FeRAMlOO，当通过下部电极102和上部电极104之间的电位差向 强电介质层103施加电场时，能够改变强电介质层103的自发极化方向。由 于该自发极化方向即使下部电极102和上部电极104之间的电位差消失也能 够保持，因此通过自发极化的方向能够储存O或1的数据。(蚀刻方法)
接下来，对使用本发明的蚀刻装置1的蚀刻方法进行说明。
将基板90放置在支撑部件52上，使处理室10内成为大致真空，并驱 动加热装置51加热防附着部件20。
将防附着部件20充分加热之后，通过进气设备60向处理室10内供给 蚀刻用气体。被供给的气体为例如卣素气体、全氟化碳气体等。在蚀刻处理 中，驱动排气设备70，将处理室10内的压力保持一定。
接下来，驱动第一高频电源34，向第一电极31和天线33供给高频电 流，使处理室10的内部区域10e的蚀刻用气体激发为等离子体状态。
接下来，驱动第二高频电源42,向第二电极41供给高频电流。由此， 被激发为等离子体状态的蚀刻用气体被诱导向第二电极41。其结果为，蚀 刻用气体碰撞到放置在支撑部件52上的基板90和形成在基板卯上的器件 用的膜上，基板90和器件用膜被蚀刻。此时，从基板90飞出与蚀刻用气体 结合的器件用膜的粒子和器件用膜的粒子单质等生成物。
从基板90飞出的生成物，或者通过排气设备70从处理室IO排出，或 者附着在防附着部件20等的周围的壁面上残留在处理室10内部。 (作用、效果)
以下，对上述等离子体处理装置1的作用、效果进行说明。 在本实施方式中，通过防附着部件20的侧壁部20b采用铝纯度高的材 质，降低侧壁部20b中含有的污染金属的含有率。因此，即使侧壁部20b暴 露于高密度的等离子体中，污染金属也几乎不会从侧壁部20b析出。因此， 能够降低进行了等离子体处理时的基板90的污染程度。由此，能够提高基 板90的制造成品率、降低制造成本。此外，不需要对侧壁部20b的表面进 行氧化铝膜处理加工，铝合金比氧化铝膜具有更高的热传导率，因此能够提 高防附着部件20的热传导率。由此，有效地进行加热装置51对防附着部件 20的加热，能够降低从基板90飞出的生成物附着到防附着部件20的量。 由此，能够降低防附着部件20的维护频率。通过对防附着部件20的底部20a采用具有机械强度的材质，能够提高 防附着部件20的机械强度，因此能够抑制防附着部件20在制造时或者维护 时的变形，能够延长寿命。由此，能够抑制蚀刻装置1的维护费用。
通过采用例如AA1050、 AA5052等标准化的材质作为防附着部件20的 材质，能够容易筹集廉价的材料，能够抑制防附着部件20的制造成本。 (实施例)
接下来，对使用上述蚀刻装置1进行的污染程度评价的实施例进行说明。
在此，对基板90的污染程度的评价方法进行说明。基板90使用在表面 上形成有Si02 (二氧化硅)膜的硅片。将该基板90暴露于氩气的等离子体 中。
通过氢氟酸溶解附着有污染金属的基板90的Si02。对含有该SiCb的氢 氟酸进行分析，得出氢氟酸中的污染金属原子数。将如此得到的污染金属原 子数以基板90的每单位面积进行计算，从而评价污染程度。
在本实施例中，蚀刻装置1中的防附着部件20的底部20a的材质采用 铝合金AA1050,防附着部件20的侧壁部20b的材质采用铝AA5052。防附 着部件20通过焊接粘合底部20a的外周侧的上端部20f和侧壁部20b的下 端部20g而形成。
然后，将基板90配置在蚀刻装置1的支撑部件52上，使处理室为大致 真空，并使用加热装置51将防附着部件20加热到150。C以上。之后，从进 气设备60将作为蚀刻用气体的氩气供给到处理室10内部。调整排气设备 70的输出，使处理室内的压力一定。
使处理室内的压力一定之后，驱动第一高频电源34，使处理室10内的 区域10e的氩气激发为等离子状态。
在驱动第一高频电源34的状态下，驱动第二高频电源42，使被激发为 等离子体状态的氩气碰撞基板卯，将基板90暴露于等离子体。
将暴露于等离子体的基板卯从处理室IO取出，用氢氟酸洗涤。之后，对用于洗涤基板90的氢氟酸进行分析，得出氬氟酸所含有的镁元素的数目。
分析的结果，基板90的污染程度为2.6 x 10"个/cm2。
在现有的蚀刻装置中，使用AA5052作为防附着部件整体的材质。由于使用现有的蚀刻装置的基板的污染程度为21 x 10"个/cm2,证实了通过使用本发明的蚀刻装置1，基板90的污染程度能够得到改善。[第二实施方式](等离子体处理装置的结构)
图4为本发明的蚀刻装置(等离子体处理装置)201的概要结构图。蚀刻装置201具有处理室210、防附着部件220、等离子体生成设备230、偏压生成设备240、第一石英板215、加热装置251、支撑部件252、第二石英板253、进气设备260、排气设备270和冷却装置280。等离子体生成设备230具有第一电极231、永久磁铁232、天线233和第一高频电源234。偏压生成设备240具有第二电极241和第二高频电源242。
处理室210形成为圓柱形，在顶壁210a具有开口部210c，且在底壁210b具有开口部210d。在处理室210的顶壁210a的外侧，以;霞盖开口部210c而放置有第一石英板215。在第一石英板215上放置有第一电极231。在第一电极231上方配置有永久;兹铁232,进一步在永久》兹铁232的上方配置有天线233。第一高频电源234与第一电4及231和天线233电连接。在处理室210的底壁210b的内侧，以覆盖开口部210d而放置有第二电极241，进一步在第二电极241上放置有支撑部件252。第二高频电源242与第二电极241相连接。支撑部件252被形成为在剖视中中央部比周边部厚，且在中央部上放置有基板290。在支撑部件252的周边部上放置有第二石英板253。在处理室210的底壁210b的内表面，沿着第二电极241的外周》丈置有加热装置251。加热装置251上放置有大致圆筒状的防附着部件220。关于该防附着部件220将在后面详细描述。防附着部件220的上端部220e与第一石英板215相抵接。
在处理室210中，利用通过等离子体生成设备230生成的等离子体对基板290进行蚀刻。
第一石英板215为在俯视中呈大致圆形的圆板状。第一石英板215被配置为覆盖处理室210的开口部210c，用来封闭开口部210c,且被用作放置第一电极231的基座。
第一石英板215的上表面215a上配置有第一电极231。图5为表示配置在第 一石英板215上的第 一电极231 、永久磁铁232和天线233的俯-见图。如图5所示，第一电极231具有多个臂部231b从中心轴231a呈放射状配置的结构。第一电极231的中心轴231a与旋转装置(未图示)相连，能够使第一电极231沿圓周方向旋转。第一电极231通过将等离子体粒子吸引到第一电极231侧，去除由于蚀刻处理附着在第一石英板215上的生成物。
永久磁铁232在俯视中大致呈矩形，N极朝向内侧在圓周方向上等间隔地配置。
天线233为在俯视中为圆环状的平板。天线233可以采用圓环状、线圈状等。
室210的侧壁部210f上。图6为防附着部件220的放大概念图。防附着部件220具有基体221、覆盖基体221的致密的氧化膜222、覆盖致密的氧化膜222的壁垒型阳极氧化膜223和覆盖壁垒型阳极氧化膜223的铝喷镀膜224。
防附着部件220沿着处理室的侧壁部210f形成为大致圆筒状，防附着部件220的底部220a形成为在剖视中呈U字状。此外，防附着部件220的厚度为大约5mm的程度。
本实施方式的防附着部件220的基体221使用具有耐热性和机械强度的材质，可以举出例如铝合金AA5052。 AA5052是由美国铝业协会(AluminumAssociation of America )标准化的铝合金之一。AA5052是向铝中添加了 2.2%—2.8%的镁和其它元素的铝合金，相对于铝单质，提高了机械强度。此外，基体221所使用的材质不限于此，可以替代为具有耐热性和机械强度的其它'
16致密的氧化膜222是作为形成壁垒型阳极氧化膜223的前处理而形成的薄膜。本实施方式中所述的致密的氧化膜是指，去除了由于存在非金属夹杂物带来的缺陷，没有纳米级以上的空穴且连续的覆膜，氧化膜形成之后即使在大气中进行氧化等来促进氧化，氧化膜也不会增厚的层。由于致密的氧化膜222具有耐热性，因加热而产生裂紋的情况少，能够抑制蚀刻处理时杂质从基体221流出。
致密的氧化膜222形成为5nm 20nm的膜厚。对于该氧化膜，如杲膜厚不到5nm很难连续地成长为层状，成为不均匀的氧化覆膜。另一方面，如果膜厚超过20nm,将无法形成致密的氧化层而成为多孔结构，即使之后形成壁垒型阳极氧化膜，也会成为放出气体多的壁垒型阳极氧化膜。因此，如果形成这样的氧化膜222，将不能够抑制杂质从基体221流出。
壁垒型阳极氧化膜223具有耐热性，且因加热产生裂紋的情况少，因此能够抑制蚀刻处理时杂质从基体221流出。壁垒型阳极氧化膜223形成为大约200nm的程度。特别是，通过对上述致密的氧化膜222的表面进行壁垒型阳极氧化处理，即使是含有杂质的铝合金表面，也能够形成致密的壁垒型阳极氧化膜223。
防附着部件220也可以具有在基体221上不覆盖致密的氧化膜222,而壁垒型阳极氧化膜223直接覆盖在基体221上的结构。此时，优选对壁垒型阳极氧化膜223的表面实施烘焙处理，使含水率和相对铝的阴离子的含量下降。即使只有这种壁垒型阳极氧化膜223，也能够抑制杂质的流出。
铝喷镀膜224通过喷镀纯度99%以上的铝来形成。铝喷镀膜224用于在维护时取下防附着部件220的时候，防止壁垒型阳极氧化膜223受到机械损伤。此外，铝喷镀膜224也被用于抑制从基板290飞出的蚀刻生成物附着到防附着部件220上。
铝喷镀膜224的表面不平坦，表面粗姊造度(Ra)为大约10idm 50nm的程度。防附着部件220虽然形成为通过加热装置251加热并难以附着生成物，但假使附着了生成物，利用基于铝喷镀膜224的表面粗糙的固定效果，也能够使生成物不从铝喷镀膜224剥离而堆积生成物。由此，能够防止由于生成物导致的处理室210内部的微粒污染。
铝喷镀膜224的膜厚优选在100(am以上且小于20(Him。如果膜厚小于100pm,则不能充分保护壁垒型阳极氧化膜223,如果为200nm以上，则对壁垒型阳极氧化膜223的粘着性降低。
图6表示了在基体221的全部表面上覆盖了致密的氧化膜222、壁垒型阳极氧化膜223和铝喷镀膜224的防附着部件220,但也可以使用仅仅是暴露于等离子体的内侧被覆盖的防附着部件。
加热装置251围绕处理室210的底壁210b的开口部210d而配置，并形成为大致圆环状。加热装置251可以采用金属、陶瓷等电阻体等。加热装置251用于加热防附着部件220,在蚀刻处理时，将防附着部件220加热到150。C以上。
作为形成在基板290上的器件的一个例子，可以举出FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)。 图7为FeRAM300的吾'J面图。FeRAM300具有在硅基板301上层压下部电极302、强电介质层303和上部电极304的结构。
下部电极302和上部电极304形成为薄膜状。下部电极302和上部电极304的材质可以采用Pt (鉑)、Ir (铱)、Ir02 (氧化铱)以及SrRu03 (氧化锶钌)等贵金属。作为强电介质层303的材质，可以采用PZT (Pb (Zr,Ti) 03;钛酸锆酸铅)、SBT ( SrBi2Ta209;钽酸锶铋)、BTO (Bi4Ti3012;钛酸铋)、BLT ( (Bi， La) 4Ti3012;钛酸铋镧)等强电介质材料。
对于FeRAM300，当通过下部电极302和上部电极304之间的电位差向强电介质层303施加电场时，能够改变强电介质层303的自发^f及化方向。由于该自发极化方向即使下部电极302和上部电极304之间的电位差消失也能够保持，因此通过自发极化的方向能够储存O或1的数据。(防附着部件220的制造方法)在此，对防附着部件220的制造方法进行说明。
首先，利用喷砂法研磨基体221的表面。通过研磨，基体221的表面粗糙度(Ra)成为大约5pm以下。进行研磨是为了 ^是高在这之后形成的致密的氧化膜222的粘着性。
对表面被研磨后的基体221进行形成致密的氧化膜222的工序。
首先，将具有50重量％~80重量％的磷酸和1重量％ 5重量％的硝酸的酸性溶液加热到80。C 100。C的程度。然后，将基体221浸渍在被加热的酸性溶液中1分钟 10分钟，形成致密的氧化膜222。
还可以采用在氧气气氛或大气气氛中使用紫外线灯等生成臭氧，利用生成的臭氧对基体表面进行氧化处理，形成致密的氧化膜222的方法。
对形成的致密的氧化膜222，在真空、大气或氮气气氛中，在150°C~300。C下进行加热处理。
接下来，利用电解质溶液对形成有致密的氧化膜222的基体221进行电解处理，进行壁垒型阳极氧化处理。
作为电解质溶液，可以采用己二酸铵等己二酸盐、硼酸4妄等硼酸盐、硅酸盐、邻苯二曱酸盐等溶液，或它们的混合液。电解处理以基体221作为阳极进行。用于电解处理的电流密度为大约0.2A/cm2~5A/cm2,外加电压为大约20V 500V。由此，能够形成壁垒型阳极氧化膜223。
接着，进行通过喷镀在壁垒型阳极氧化膜223上形成铝喷镀膜224的工序。
作为喷镀的一个方式，例如对等离子喷镀进行说明。通过向等离子喷镀装置的电极间流入氩气等惰性气体并放电，使惰性气体电离生成等离子体。生成的等离子体高温、高速，如果将铝粉末投入到等离子体中能够形成铝液滴。以覆盖防附着部件2的表面的壁垒型阳极氧化膜223而喷出随着等离子体的流动而流动的铝液滴，形成铝喷镀膜224。
形成铝喷镀膜224的喷镀方法不特别限定，可以使用火焰喷镀、等离子喷镀、激光喷镀等。
19(々虫刻方法)
接下来，对使用本发明的蚀刻装置201的蚀刻方法进行说明。
将基板2卯放置在图4表示的支撑部件252上，使处理室210内成为大 致真空，并驱动加热装置251加热防附着部件220。
将防附着部件220充分加热之后，从进气设备260向处理室210内供给 蚀刻用气体。被供给的气体为例如卣素气体、全氟化碳气体等。在蚀刻处理 中，驱动排气设备270,将处理室210内的压力保持一定。
接下来，驱动第一高频电源234，向第一电极231和天线233供给高频 电流，使处理室210内部的蚀刻用气体激发为等离子体状态。
接下来，驱动第二高频电源242,向第二电极241供给高频电流。由此， 被激发为等离子体状态的蚀刻用气体被诱导向第二电极241。其结果为，蚀 刻用气体碰撞到放置在支撑部件252上的基板290和形成在基板290上的器 件用的膜上，基板290和器件用膜被蚀刻。此时，从基板290飞出与蚀刻用 气体结合的器件用膜的粒子和器件用膜的粒子单质等生成物。
从基板290飞出的生成物，或者通过排气设备270从处理室210排出， 或者附着在防附着部件220等的周围的壁面上残留在处理室210内部。 (作用、效果)
以下，对本发明的等离子体处理装置201的作用、效果进行说明。 在本实施方式中，壁垒型阳极氧化膜223能够抑制杂质从基体221流出。 即，由于壁垒型阳极氧化膜223的耐热性优异，因加热产生裂紋的可能性小。 此外，通过由铝喷镀膜224保护壁垒型阳极氧化膜223，即使在壁垒型阳极 氧化膜223比较薄的情况下，也能够降低机械损伤。由此，能够抑制等离子 体处理时杂质从基体流出，能够降低基板290所受到的金属污染。因此，由 于能够抑制形成在基板290上的器件的特性变化，具有提高制造成品率和降 低制造成本的效果。
由于铝喷镀膜224具有比基体221更高的热传导率，能够提高防附着部 件220的热传导率。由此，有效地进行加热装置251对防附着部件220的加热，能够降低从基板290飞出的生成物附着在防附着部件220上的量。由此， 能够降低防附着部件220的维护频率。
此外，由于喷镀膜224的膜表面具有10jam 50^im的表面粗糙度(Ra)， 利用固定效果能够提高附着在铝喷镀膜224上的生成物的粘着性。因此，由 于防止了附着的生成物从铝喷镀膜224剥离，能够防止生成物导致的处理室 210内部的微粒污染。
如果用高纯度铝形成防附着部件220整体，则可以防止基板污染。但是， 高纯度铝的机械强度比铝合金低，在进行维护等等时，从处理室取出防附着 部件时受到的机械应力有可能使防附着部件变形。但是，本实施方式的防附 着部件220的基体221采用具有机械强度的铝合金，因此能够提高防附着部 件220的机械强度。由此，能够抑制防附着部件220的制造时或者维护时的 变形，能够延长寿命。由此，能够抑制蚀刻装置201的维护费用。
作为防附着部件220的材质，采用例如AA5052等标准化的材质，能够 容易地筹集廉价的材料，能够抑制防附着部件220的制造成本。 (实施例)
接下来，对使用本发明的蚀刻装置201进行污染程度评价的实施例进行 说明。
在此，对基板290的污染程度的评价方法进行说明。使用在表面上形成 有SiO2(二氧化硅)膜的硅片作为基板290。将该基板290导入蚀刻装置201， 并暴露于氩气的等离子体中。
通过氢氟酸溶解附着有污染金属的基板290的Si02。对含有该Si02的 氢氟酸进行分析，得出氢氟酸中的污染金属原子数。将如此得到的污染金属 原子数以基板290的每单位面积进行计算，从而评价污染程度。
在本实施例中，蚀刻装置201中的防附着部件220的基体221的材质采 用铝合金AA5052。
将基体221浸渍在含有80重量％的磷酸和3重 ％的硝酸且被设定为 85。C的酸性溶液中2分钟之后用清水洗涤，从而形成致密的氧化膜222。通过将形成有致密的氧化膜222的基体221浸渍在含有10重量％的己 二酸铵且被设定为40。C的电解质水溶液中，使电压200V的直流电流流过1 小时，从而形成壁垒型阳极氧化膜223，作为氧化膜222。形成的氧化膜222 的膜厚为20nm。
在如此形成的氧化膜222上，通过使用氩气的等离子喷镀法喷镀纯度 99%以上的铝，形成200pm的铝喷镀膜224。
然后，将基板290配置在蚀刻装置201的支撑部件252上，使处理室为 大致真空，并^f吏用加热装置251将防附着部件220加热到150。C以上。/人进 气设备260将氩气供给到处理室210内部。此外，调整排气设备270的输出， 使处理室内的压力一定。
寸吏处理室210内的压力一定之后，驱动第一高频电源234,1吏处理室210 内的氩气激发为等离子体状态。
在驱动第一高频电源234的状态下，驱动第二高频电源242，使被激发 为等离子体状态的氩气碰撞基板290,将基板290暴露于等离子体。
将暴露于等离子体的基板290从处理室210取出，用氢氟酸洗涤。之后， 对用于洗涤基板290的氢氟酸进行分析，得出氢氟酸所含有的镁元素的数 目。分析的结果，使用实施例的蚀刻装置201所产生的基板290的污染程度 为2.6 x 10'o个/cm2。
在现有的蚀刻装置中，使用用氧化铝膜覆盖由AA5052制成的基体221 的表面的防附着部件。使用现有的蚀刻装置所产生的基板的污染程度为21 xl0"个/cm2。由此，能够证实通过使用本发明的蚀刻装置1，基板290的 污染程度能够得到改善。 产业上的利用可能性
根据本发明的等离子体处理装置，能够抑制上述构成部件所含有的杂质 的含有率，因此能够降低上述被处理基板受到的金属污染。由此，能够抑制 形成在上述被处理基板上的器件的特性变化，因此能够实现制造成品率的提 高和制造成本的降低。此外，根据本发明的其他的等离子体处理装置，壁垒型阳极氧化膜能够 抑制杂质从基体流出。即，由于壁垒型阳极氧化膜的耐热性优异，因加热产 生裂紋的可能性小。此外，通过利用铝喷镀膜保护壁垒型阳极氧化膜，即使 在壁垒型阳极氧化膜比较薄的情况下，也能够减少机械损伤。由此，能够抑 制等离子体处理时杂质从基体流出，能够降低被处理基板所受到的金属污 染。因此，能够抑制形成在被处理基板上的器件的特性变化，因此能够实现 制造成品率的提高和制造成本的降低。
2权利要求
1、一种等离子体处理装置，在被处理基板上进行贵金属材料和强电介质材料的等离子体处理，并且具有被加热且暴露于等离子体的构成部件，该等离子体处理装置的特征在于，所述构成部件由铝纯度99％以上的铝合金形成。
2、 根据权利要求1所述的等离子体处理装置，所述构成部件是防止由等离子体处理所产生的生成物附着的防附着部件。
3、 根据权利要求1或2所述的等离子体处理装置，所述构成部件的镁含有率在0.1%以下。
4、 根据权利要求1所述的等离子体处理装置，所述贵金属材料和所述强电介质材料是构成强电介质存储器的存储元件的材料。
5、 根据权利要求1所述的等离子体处理装置，所述贵金属材料至少包含Pt (铂)、Ir (铱)、Ir02 (氧化铱)以及SrRu03 (氧化锶钌)中的任意一种o
6、 根据权利要求1所述的等离子体处理装置，所述强电介质材料至少包含PZT ( Pb ( Zr, Ti) 03;钬酸锆酸铅)、SBT ( SrBi2Ta209;钽酸锶铋)、BTO (Bi4Ti3012;钛酸铋)、BLT ( (Bi， La) 4Ti3012;钛酸铋镧)中的任意一种。
7、 一种等离子体处理装置，在被处理基板上进行贵金属材料和强电介质材料的等离子体处理，并且具有被加热且暴露于等离子体的构成部件，该等离子体处理装置的特征在于，所述构成部件通过用壁垒型阳极氧化膜覆盖铝合金制成的基体，进一步用铝纯度99%以上的铝喷镀膜覆盖所述壁垒型阳极氧化膜而形成。
8、 根据权利要求7所述的等离子体处理装置，所述壁垒型阳极氧化膜通过对厚度5nm以上且20nm以下的氧化膜表面进行壁垒型阳极氧化处理来形成。
9、 根据权利要求7或8所述的等离子体处理装置，所述构成部件是防 止由等离子体处理所产生的生成物附着的防附着部件。
10、 根据权利要求7所述的等离子体处理装置，所述铝喷镀膜的膜厚为 lOOjxm以上。
11、 根据权利要求7所述的等离子体处理装置，所述贵金属材料和所述 强电介质材料是构成强电介质存储器的存储元件的材料。
12、 根据权利要求7所述的等离子体处理装置，所述贵金属材料至少包 含Pt (铂)、Ir (铱)、Ir02 (氧化铱)以及SrRu03 (氧化锶钌)中的任意 一种。
13、 根据权利要求7所述的等离子体处理装置，所述强电介质材料至少 包含PZT ( Pb ( Zr, Ti) 03;钛酸锆酸铅)、SBT ( SrBi2Ta209;钽酸锶铋)、 BTO (Bi4Ti3012;钛酸铋)、BLT ( (Bi, La) 4Ti3012;钛酸铋镧)中的任 意一种。
14、 一种防附着部件的制造方法，该方法制造设置于在被处理基板上对 贵金属材料和强电介质材料进行等离子体处理的装置上的、被加热且暴露于 等离子体的防附着部件，该方法的特征在于，包括用壁垒型阳极氧化膜覆 盖铝合金制成的基体的氧化膜覆盖工序；和用铝纯度99%以上的铝喷镀膜覆 盖所述壁垒型阳极氧化膜的喷镀膜覆盖工序。
15、 根据权利要求14所述的防附着部件的制造方法，进一步包括在所 述氧化膜覆盖工序之前，用厚度5nm以上且20nm以下的氧化膜覆盖所述基 体的工序，在所述氧化膜覆盖工序中，对所述氧化膜的表面进行壁垒型阳极 氧化处理。
全文摘要
一种等离子体处理装置，该装置在被处理基板上进行贵金属材料和强电介质材料的等离子体处理，并且具有被加热且暴露于等离子体的构成部件，所述构成部件由铝纯度99％以上的铝合金形成。
文档编号H01L21/3065GK101652840SQ200880011080
公开日2010年2月17日 申请日期2008年5月14日 优先权日2007年5月18日
发明者中村敏幸, 宫崎俊也, 小风丰, 植田昌久, 远藤光广, 邹红罡, 酒田现示 申请人:株式会社爱发科