【手続補正書】
【提出日】平成17年8月19日(2005.8.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気系を有するとともに内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバーと、プロセスチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、エッチング作用のあるガスをプロセスチャンバー内に導入するガス導入系と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、未処理の基板をプロセスチャンバー内に搬入するとともに処理済みの基板をプロセスチャンバーから搬出する搬送系とを備え、プラズマ中で生成される種の作用により基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置であって、
前記ガス導入系は、前記エッチング作用のあるガスに替えて、プロセスチャンバー内の露出面に堆積した膜を除去するクリーニング作用のあるガスを導入することが可能となっており、
さらに、前記排気系、前記ガス導入系、前記プラズマ形成手段及び前記搬送系を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記エッチング処理の後、前記排気系によってプロセスチャンバーを排気するとともに前記搬送系を制御して処理済みの基板を前記プロセスチャンバーから搬出した後、前記ガス導入系を制御して前記クリーニング作用のあるガスを前記プロセスチャンバー内に導入し、この状態で前記プラズマ形成手段を動作させる制御を行うものであることを特徴とする絶縁膜エッチング装置。
【請求項２】
前記プロセスチャンバー内であって前記基板ホルダーの基板保持面より下方の位置には、強制冷却される冷却トラップが設けられており、この冷却トラップは、堆積作用のあるガス分子を捕集することで他の場所に比して多くの膜を堆積させるものであり、交換可能に取り付けられていることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項３】
前記冷却トラップの表面には、堆積した膜の剥離を防止する凹凸が設けられているとともにその凹凸の表面は酸化物又は絶縁物から形成されていることを特徴とする請求項２記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項４】
前記基板ホルダー内に冷媒を流通させて前記基板ホルダーを冷却する冷却機構が設けられており、前記制御部は、この冷却機構も制御するものであって、前記エッチング処理の際に比べて前記クリーニングの際には前記基板ホルダーの温度が高くなるように冷却機構を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項５】
前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っているとともに、対向電極内に冷媒を流通させて対向電極を冷却する冷却機構が設けられており、さらに、前記制御部は、この冷却機構も制御するものであって、前記エッチング処理の際に比べて前記クリーニングの際には対向電極の温度が高くなるように冷却機構を制御するものであることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項６】
前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っており、
さらに、前記基板ホルダーには、前記基板ホルダーに高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して入射させるバイアス用電源が接続されているとともに、前記基板ホルダーとバイアス用電源との間又は対向電極とプラズマ形成用高周波電源との間には可変キャパシタが設けられており、
前記制御部は、この可変キャパシタも制御するものであって、前記基板ホルダーと前記対向電極との間の放電空間のうち周辺部におけるプラズマ密度が前記エッチング処理の際に比べて高くなるよう可変キャパシタを制御するものであることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項７】
前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っており、
さらに、前記基板ホルダーには、基板ホルダーに高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して入射させるバイアス用電源が接続されており、前記制御部は、このバイアス用電源も制御するものであって、前記エッチング処理の際にはこのバイアス用電源を動作させるとともに前記クリーニングの際にはこのバイアス用電源を停止させるか前記エッチングの際よりも小さい自己バイアス電圧になるように動作させる制御を行うものであることを特徴とする請求項１記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項８】
排気系を有するとともに内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバーと、プロセスチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、エッチング作用のあるガスをプロセスチャンバー内に導入するガス導入系と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、未処理の基板をプロセスチャンバー内に搬入するとともに処理済みの基板をプロセスチャンバーから搬出する搬送系とを備え、プラズマ中で生成される種の作用により基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置であって、
前記プロセスチャンバー内であって前記基板ホルダーの基板保持面より下方の位置には、強制冷却される冷却トラップが設けられており、この冷却トラップは、堆積作用のあるガス分子を捕集することで他の場所に比して多くの膜を堆積させるものであり、交換可能に取り付けられていることを特徴とする絶縁膜エッチング装置。
【請求項９】
前記冷却トラップは、前記基板ホルダーの側面に設けられていることを特徴とする請求項８記載の絶縁膜エッチング装置。
【請求項１０】
前記プロセスチャンバーの底面には排気口は形成されておらず前記プロセスチャンバーの側面に排気口が形成されており、前記排気系は、この側面の排気口を通して排気するものであることを特徴とする請求項８又は９記載の絶縁膜エッチング装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、排気系を有するとともに内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバーと、プロセスチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、エッチング作用のあるガスをプロセスチャンバー内に導入するガス導入系と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、未処理の基板をプロセスチャンバー内に搬入するとともに処理済みの基板をプロセスチャンバーから搬出する搬送系とを備え、プラズマ中で生成される種の作用により基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置であって、
前記ガス導入系は、前記エッチング作用のあるガスに替えて、プロセスチャンバー内の露出面に堆積した膜を除去するクリーニング作用のあるガスを導入することが可能となっており、
さらに、前記排気系、前記ガス導入系、前記プラズマ形成手段及び前記搬送系を制御する制御部が設けられており、この制御部は、前記エッチング処理の後、前記排気系によってプロセスチャンバーを排気するとともに前記搬送系を制御して処理済みの基板を前記プロセスチャンバーから搬出した後、前記ガス導入系を制御して前記クリーニング作用のあるガスを前記プロセスチャンバー内に導入し、この状態で前記プラズマ形成手段を動作させる制御を行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記プロセスチャンバー内であって前記基板ホルダーの基板保持面より下方の位置には、強制冷却される冷却トラップが設けられており、この冷却トラップは、堆積作用のあるガス分子を捕集することで他の場所に比して多くの膜を堆積させるものであり、交換可能に取り付けられているという構成を有する。  また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、前記請求項２の構成において、前記冷却トラップの表面には、堆積した膜の剥離を防止する凹凸が設けられているとともにその凹凸の表面は酸化物又は絶縁物から形成されているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記基板ホルダー内に冷媒を流通させて前記基板ホルダーを冷却する冷却機構が設けられており、前記制御部は、この冷却機構も制御するものであって、前記エッチング処理の際に比べて前記クリーニングの際には前記基板ホルダーの温度が高くなるように冷却機構を制御するものであるという構成を有する。  また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っているとともに、対向電極内に冷媒を流通させて対向電極を冷却する冷却機構が設けられており、さらに、前記制御部は、この冷却機構も制御するものであって、前記エッチング処理の際に比べて前記クリーニングの際には対向電極の温度が高くなるように冷却機構を制御するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っており、
さらに、前記基板ホルダーには、前記基板ホルダーに高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して入射させるバイアス用電源が接続されているとともに、前記基板ホルダーとバイアス用電源との間又は対向電極とプラズマ形成用高周波電源との間には可変キャパシタが設けられており、
前記制御部は、この可変キャパシタも制御するものであって、前記基板ホルダーと前記対向電極との間の放電空間のうち周辺部におけるプラズマ密度が前記エッチング処理の際に比べて高くなるよう可変キャパシタを制御するものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項７記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記プラズマ形成手段は、前記基板ホルダーに対向するようにして設けられた対向電極と、対向電極に高周波電圧を印加するプラズマ形成用高周波電源とから成っており、
さらに、前記基板ホルダーには、基板ホルダーに高周波電圧を印加することで形成される自己バイアス電圧によりプラズマ中からイオンを引き出して入射させるバイアス用電源が接続されており、前記制御部は、このバイアス用電源も制御するものであって、前記エッチング処理の際にはこのバイアス用電源を動作させるとともに前記クリーニングの際にはこのバイアス用電源を停止させるか前記エッチングの際よりも小さい自己バイアス電圧になるように動作させる制御を行うものであるという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項８記載の発明は、排気系を有するとともに内部でエッチング処理が行われるプロセスチャンバーと、プロセスチャンバー内の所定位置に基板を保持する基板ホルダーと、エッチング作用のあるガスをプロセスチャンバー内に導入するガス導入系と、導入されたガスのプラズマを形成するプラズマ形成手段と、未処理の基板をプロセスチャンバー内に搬入するとともに処理済みの基板をプロセスチャンバーから搬出する搬送系とを備え、プラズマ中で生成される種の作用により基板の表面の絶縁膜をエッチングする絶縁膜エッチング装置であって、
前記プロセスチャンバー内であって前記基板ホルダーの基板保持面より下方の位置には、強制冷却される冷却トラップが設けられており、この冷却トラップは、堆積作用のあるガス分子を捕集することで他の場所に比して多くの膜を堆積させるものであり、交換可能に取り付けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項９記載の発明は、前記請求項９の構成において、前記冷却トラップは、前記基板ホルダーの側面に設けられているという構成を有する。
また、上記課題を解決するため、請求項１０記載の発明は、前記請求項８又は９の構成において、前記プロセスチャンバーの底面には排気口は形成されておらず前記プロセスチャンバーの側面に排気口が形成されており、前記排気系は、この側面の排気口を通して排気するものであるという構成を有する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
基板ホルダー２は、主ホルダー部２１と、主ホルダー部２１に接して設けられた基板保持ブロック２２とから構成されている。主ホルダー部２１は、アルミニウム又はステンレス等の金属で形成されている。基板保持ブロック２２は、アルミナ等の誘電体で形成されており、その上面が基板保持面になっている。
基板ホルダー２には、基板９を静電気によって吸着させる基板吸着機構２８が設けられている。基板吸着機構２８は、基板保持ブロック２２の内部に設けられた基板吸着電極２８２と、基板吸着電極２８２に所定の負の直流電圧を印加する基板吸着電源２８１とから構成されている。
基板ホルダー２には、内部を貫き基板保持ブロック２２に通じるように絶縁管２８４が設けられている。絶縁管２８４の内部には、導入部材２８３が挿通されており、一端が基板吸着電極２８２に接続されている。導入部材２８３の他端は、基板吸着電源２８１に接続されている。尚、基板吸着電極２８２が無く、主ホルダー２１全体が静電吸着電極として用いられる場合もある。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
尚、基板ホルダー２は、基板保持面と基板９との間の隙間に熱伝達用ガスを導入する不図示の熱伝達用ガス導入系を備えている。熱伝達用ガスとしては、通常、ヘリウムが使用される。
基板ホルダー２は、絶縁ブロック２６を介してプロセスチャンバー１に取り付けされている。絶縁ブロック２６は、アルミナ等の絶縁材で形成されており、主ホルダー部２１とプロセスチャンバー１とを絶縁するとともに、主ホルダー部２１をプラズマから保護するようになっている。尚、プロセスチャンバー１内に真空リークが生じないようにするため、基板ホルダー２と絶縁ブロック２６との間及びプロセスチャンバー１と絶縁ブロック２６との間に不図示のＯリング等の封止部材が設けられている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
また、図１に示すように、絶縁膜エッチング装置は、各部を制御する制御部８を備えている。制御部８は、排気系１１、ガス導入系３、基板吸着機構２８、プラズマ形成用高周波電源４２、バイアス用電源６、ホルダー冷却機構２７、搬送系等の動作を制御する。
本実施形態の装置の大きな特徴点の一つは、エッチング処理の際にプロセスチャンバー１内の露出面に堆積した膜（以下、堆積膜）を除去するクリーニングが行えるようになっている点である。以下、この点について詳説する。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
クリーニングは、導入された酸素のプラズマを形成することで行われる。酸素プラズマの形成は、エッチングの際と同様、高周波放電により行われる。本実施形態では、プラズマ形成用高周波電源４２がクリーニングにも兼用されている。プラズマ形成用高周波電源４２により酸素プラズマが形成されると、酸素イオンや酸素活性種がプラズマ中で盛んに生成される。プロセスチャンバー１内の露出面の推積物は、これらのイオンや活性種の到達により除去される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
エッチングの開始後、シーケンス制御プログラムは、タイマーをスタートさせ、タイマーのカウントが所定の値に達すると、バイアス用電源６、静電吸着機構２８及びプラズマ形成用高周波電源４２の動作をこの順に止める。そして、ガス導入系３によるエッチング用ガスの導入も止め、排気系１１によってプロセスチャンバー１内を再度排気する。その後、搬送系を制御して基板９をプロセスチャンバー１から取り出し、ロードロックチャンバー７に戻す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３６】
装置がある程度の長時間稼働した後、プロセスチャンバー１内のウェットクリーニングが行われる場合がある。この場合でも、上述したようなドライクリーニングを行っておくと、ウェットクリーニングに要する全体の時間は飛躍的に短くできる。一例を示せば、２００時間の稼働時間の後ウェットクリーニングを行うような装置でも、上述した条件でクリーニングを行っておくと、ウェットクリーニングに要する全体の時間は、３時間未満となり、装置の稼働効率が大きく向上する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
また、上記シーケンス制御プログラムの構成でもう一つ重要な点は、クリーニング中は、バイアス用電源６を動作させない点である。この点は、クリーニング中に基板ホルダー２に過剰にイオンが入射するのを防止することで基板ホルダー２を保護する技術的意義がある。
前述したように、バイアス用電源６は、プラズマからイオンを引き出して基板９に入射させることでエッチングの効率を高める作用を有する。しかしながら、クリーニング中は基板９が無いので、イオンを過剰に引き出してしまうと、基板ホルダー２の基板保持面がイオン入射によって損傷を受ける場合がある。そこで、クリーニング中はバイアス用電源６を動作させないようにしている。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
エッチング中の膜の堆積は、プロセスチャンバー１内で温度の低い所の露出面に生じ易い。これは、堆積作用をもつ未反応・未分解のエッチング用ガスの分子が、温度の低い所でエネルギーを奪われて露出面に捕らえられる結果である。温度の高い所では、堆積作用のあるガス分子は、露出面に達しても高いエネルギーを維持するため露出面から離れて再びプロセスチャンバー１内を浮遊する。
本実施形態の装置によれば、堆積作用のあるガス分子は、冷却トラップ１２に多く捕集されて膜に成長する。このため、プロセスチャンバー１内の他の箇所への膜堆積は相対的に少なくなる。従って、冷却トラップ１２が無い場合に比べ、１回のエッチング処理の際に堆積する膜（エッチング後の残留ガスによる堆積も含む）の量も少なくなる。このことは、クリーニングの頻度が少なくて済むことを意味している。つまり、冷却トラップ１２を設けた本実施形態によれば、クリーニングを行うことによってパーティクルの少ない良質なエッチング処理を可能にしつつも、クリーニングの頻度が多くなることによる生産性の低下を効果的に抑制する技術的意義がある。