(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを支援する１対の電極を有するプラズマエッチング反応器の操作の方法であって、プラズマエッチング反応器チャンバへプロセスガスを供給するステップと、該チャンバ内の一方の電極へ高周波電力を供給してプラズマを支援するステップと、該チャンバから使用済みのプロセスガスを排出するステップと、他方の電極に高周波電力を印加して、そこから堆積物をクリーニングするステップであって、電極のオフラインドライクリーニングの必要性を減少させ又は除去する、クリーニングのステップと、
を有し、
堆積物のクリーニングのための電力及びプラズマの支援のための電力の双方が、略同時に供給され、堆積物のクリーニングのための電力が、定期的ないし間欠的に増加する、前記方法。
【請求項２】
プラズマを支援する１対の電極を有するプラズマエッチング反応器の操作の方法であって、プラズマエッチング反応器チャンバへプロセスガスを供給するステップと、該チャンバ内の一方の電極へ高周波電力を供給してプラズマを支援するステップと、該チャンバから使用済みのプロセスガスを排出するステップと、他方の電極に高周波電力を印加して、そこから堆積物をクリーニングするステップであって、電極のオフラインドライクリーニングの必要性を減少させ又は除去する、クリーニングのステップと、
を有し、
堆積物のクリーニングのための電力及びプラズマの支援のための電力の双方が、略同時に供給され、該プラズマを支援する電力が定期的ないし間欠的に減少され、その間、堆積物のクリーニングのための電力が増加される、前記方法。
【請求項３】
間隔をおいて配置される１対の電極を有する反応器内で基板をプラズマ処理する方法であって、該反応器内部にプラズマを形成して該反応器内で基板を処理し、前記プラズマを支援して一方の電極に高周波電力を供給するステップと、他方の電極に高周波電力を供給してそこから堆積物をクリーニングするステップであって、そのために電極のクリーニングのための処理中断時間が減少又は排除される、クリーニングのステップと、
を有し、
堆積物のクリーニングのための電力及びプラズマの支援のための電力の双方が、略同時に供給され、堆積物のクリーニングのための電力が、定期的ないし間欠的に増加する、前記方法。
【請求項４】
間隔をおいて配置される１対の電極を有する反応器内で基板をプラズマ処理する方法であって、該反応器内部にプラズマを形成して該反応器内で基板を処理し、前記プラズマを支援して一方の電極に高周波電力を供給するステップと、他方の電極に高周波電力を供給してそこから堆積物をクリーニングするステップであって、そのために電極のクリーニングのための処理中断時間が減少又は排除される、クリーニングのステップと、
を有し、
堆積物のクリーニングのための電力及びプラズマの支援のための電力の双方が、略同時に供給され、該プラズマを支援する電力が定期的ないし間欠的に減少され、その間、堆積物のクリーニングのための電力が増加される、前記方法。
【請求項５】
前記一方の電極が、第１の高周波電力ソースの一方の出力により供給され、前記第１の高周波電力ソースの他方の出力は接地され、前記他方の電極が、キャパシタンスを介して第２の高周波電力ソースにより供給され、前記第２の高周波電力ソースの他方の出力は接地される請求項３または４に記載の方法。
【請求項６】
前記高周波電力を供給する以前に、前記一方の電極及び前記他方の電極の双方を前記反応器の壁から電気的に絶縁するステップを更に有する請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般には、プラズマエッチング反応器に関し、特に、プラズマエッチング反応器内のマイクロコンタミネーションの制御と浄化の効果(scavenging effect )の技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
集積半導体デバイスの製造に典型的に用いられるドライエッチングでは、反応器内にプロセスガスが供給され、高周波（ＲＦ）エネルギーがチャンバ内にプラズマ雲を発生させてこれを維持する。このプラズマ雲の中のイオンはワークピースに衝突する。このワークピースは通常は、チャンバ内のプラズマの直近に配置されるか、あるいは、プラズマからのイオンが引かれ込む別の処理チャンバ内に配置される、半導体ウエハである。イオンは、ワークピースをエッチングするか、あるいは、エッチングを助力し、エッチング前にワークピースに塗布された保護コーティングのパターニングによって、エッチングプロセスを選択的に行うこともできる。選択的エッチングのためには、材料が異なれば速度も異なるように進行するエッチングプロセスが必要であり、例えば、マスキング材よりも先に基板材料がエッチングされる場合等である。弗素原子等のプラズマ粒子には、シリコンと、通常マスキング材料として用いられる二酸化シリコンとに関して、優先性がなく同時に反応してしまうことで良く知られているものがある。この困難さに対する解決策の１つに、シリコンを浄化電極材料に用いて、プラズマ内のフリーな弗素を吸収して選択性を向上させることがある。しかし、このプロセスに内在的な困難さは、シリコン電極の表面がポリマー材料でコートされるにつれてあるいは弗素との反応副生成物でコートされるにつれて、浄化の効果が次第に減少することである。
【０００３】
プラズマ発生のアプローチには、一般には３つのタイプがある；容量的、誘導的、マイクロ波である。従来からよく用いられている容量的なプラズマのアプローチでは、１対の平行平板電極の一方又は双方に高周波（ＲＦ）電力が印加されて、平行平板電極の間にプラズマが形成される。この平行平板のアプローチの変形が、磁気励起反応性イオンエッチング（ＭＥＲＩＥ）であり、ここでは、磁場がプラズマ内のイオンの形成を促進する。誘導プラズマ発生器は誘導コイルを用い、これは、平コイル、円筒コイル、あるいは、プラズマチャンバ内にＲＦ電力を与える種々のタイプのあらゆるコイルである。独立したＲＦ発生器がチャンバ内の電極の少なくとも一方に対してＲＦエネルギーを供給し、イオンのエネルギーと方向を制御する。
【０００４】
アノードである接地された上側電極を有する反応器チャンバでは、アノードの表面は、チャンバの露出面を含んでおり、これも接地されているが、通常はカソードである下側電極の表面よりも大きい。このことによる結果、カソードには大きな直流（ＤＣ）バイアスが生じて、プラズマエネルギーとエッチングレイトを改善する。しかし、エッチング中にアノード表面はポリマー堆積物を収集し、この堆積物は、粒子汚染発生の大きな原因及び／又は根源となり得る。また、蓄積したポリマーがＲＦ帰還インピーダンスを変化させるため、この堆積物はプロセス環境に影響を与える。この堆積物が反応化学を変化させ、特に、上段電極(top electrode )の材料に依存したエッチング反応を変化させる。粒子汚染を生じさせるメカニズムは、完全には理解されていないが、以下のように説明することができる。ポリマー層が厚くなれば、帰還ＲＦ電流は、通常はアノード表面全体に均一に分布しているのだが、その代わりにポリマーでコートされていない領域を通って流れる。ポリマー堆積物がない領域は、チャンバ内へプロセスガスを導入するために作用するアノードのガス流入穴だけである。ガス流入穴の周囲の電流密度が増加すれば、これらの領域に「電流密集効果」が生じて、電気的なアークが生じるであろう。アークは、溶融アルミニウムの粒子を発生させる。アルミニウム粒子の形態にしろポリマーフレークの形態にしろ、粒子の汚染は、クリーニングとクリーニングの間にポリマー層が充分厚くなった結果生じる可能性が高い。上段電極がガス流入穴を有していない構造においては、ポリマーの堆積物が、電極表面の化学反応速度を大きく変化させることになる。その結果、エッチングの選択性やエッチレイト等のエッチングの性能が不安定になり、製造上の問題を発生させる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
この問題に対する従来からの解決法は、定期的にインシチュウドライクリーニングを行うことであり、例えば、各ウエハ処理の後あるいはウエハを２５枚処理した後に行うことである。酸化物エッチングプロセスではこのようなドライクリーニングは、コストをかけずに、ポリマー堆積物の制御や、ガス穴のアークを排除し、粒子汚染を制御してエッチング性能を安定化することに対して有効である。ドライクリーニングは、処理のスループットを減少させ、自動化処理の困難性を増加させ、「プロセスキット」、即ちチャンバ内に設置された交換可能な部材の使用寿命を短縮する。
【０００６】
同様の問題が、従来の反応性イオンエッチングのパワー−スプリットバージョン(power split version )に関連して生じる。この装置では、上側電極と下側電極が比較的近接して配置され、単一のソースからのＲＦ電力が、２つの電極の間で等しく分割され、１８０゜相違する位相で印加される。この構成は、電極間で生成したプラズマを制限するが、上側電極の腐食を招くので、電極の使用寿命を縮めてしまう。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
先例から、プラズマエッチング技術における改良の必要性が未だ存在することが認識されるだろう。理想的には、上述に概説した問題点を排除するプラズマエッチングシステムが要求されており、特に、上段電極からの堆積物の除去のためのオフラインドライクリーニングを最低限にし又は排除しつつも、電極の腐食を実質的に生じさせないシステムが要求されている。本発明は、この要求を満足させる。
【０００８】
本発明は、量的に比較的小さなＲＦ電力を用いて電極に直接印加して自己クリーニング機能を実現する、反応性イオンエッチングシステム等のプラズマ処理システムを提供する。簡単且つ一般的には、本発明の装置は、反応器チャンバと；チャンバ内に配置された第１の電極と；反応器チャンバ内で処理されるワークピースを支持するための、第１の電極から間隔をおいて配置された第２の電極と；反応器チャンバへプロセスガスを供給する少なくとも１つの流入ポートと；チャンバガスを脱気するための少なくとも１つの流出ポートと；第２の電極と大地との間に接続されて反応器チャンバ内にプラズマを発生させてこれを維持する第１の高周波電力ソースと；第１の電極に接続されて第１の電極に電力を供給するための、第１の高周波電力ソースとは必ずしも同じ周波数ではない第２の高周波電力ソースとを備える。第１の電極へ印加される電力は、通常、第１の高周波電力ソースにより供給される電力と比較して低いレベルであり、電極材料を大きく除去することなく、第１の電極の自己クリーニングを有効たらしめるように選択される。第２の高周波電力ソースは、第１の高周波電力ソースにより供給される電力を妨害しないように、この様な方法で接続される。好ましい具体例では、プラズマエッチング反応器はまた、結合キャパシタを有している。第２の高周波電力ソースは、接地された端子を１つと、キャパシタを介して第１の高周波電力ソースに結合される熱の端子とを有している。第２の高周波電力ソースとキャパシタは、第１の高周波電力ソースから供給される電力のための仮想の接地通路を与える。
【０００９】
別の特徴について、本発明は、反応器チャンバと；チャンバ内に配置された第１の電極と；反応器チャンバ内で処理されるワークピースを支持するための、第１の電極から間隔をおいて配置された第２の電極と；反応器チャンバへプロセスガスを供給する少なくとも１つの流入ポートと；チャンバガスを脱気するための少なくとも１つの流出ポートと；第２の電極と大地との間に接続されて反応器チャンバ内にプラズマを発生させてこれを維持する高周波電力ソースと；第１の電極から堆積物をクリーニングするために高周波電力ソースを第１の電極に接続するための回路とを備えた、電極クリーニングメカニズムを有するプラズマエッチング反応器を包含する。好ましい具体例では、高周波電力を第１の電極に接続するための回路は定期的（ないし間欠的）に動作し、また、第２の回路からの電力を同時に遮断するための回路も有している。別の具体例では、高周波電力を第１の電極へ接続させるための回路は、先に記載されている高周波電力ソースよりもかなり低い電力の第２の高周波電力ソースと、プラズマエッチング反応器が通常の動作を行い第１に記載された高周波電力ソースからの電力を受容しつつも、第２の高周波電力ソースを第１の電極へ接続させるための回路とを有する。２つの具体例を組合わせて、通常の動作中に第２の高周波電力ソースが第１の電極を連続的にクリーニングし、また、第１の電極のみに電力を印加することにより定期的にクリーニングを行ってもよい。
【００１０】
また別の特徴について、本発明は、プロセスガスをプラズマエッチング反応器チャンバへ供給するステップと；第１の電極と第２の電極の間に高周波電力を供給して、チャンバ内にプラズマを発生させて維持するステップと；使用済みプロセスガスをチャンバからポンプで排出するステップと；第１の電極に高周波電力を印加して、その上の堆積物をクリーニングし、第１の電極のオフラインクリーニングの必要性を減少又は排除するステップとを有する。この方法の１つの具体例では、高周波電力を第１の電極へ印加するステップは、任意の周波数且つ第２の電極への電力の供給に用いられるよりも実質的に低い電力の、独立した高周波電力ソースから、第１の電極電力を接続させる工程を含んでいる。第１の電極に印加される電力は、プラズマ中のイオン密度を増加させ、また、電極材料をあまり除去させずに第１の電極から堆積物の連続的なクリーニングを実現するように選択される。
【００１１】
この方法の他の特徴に従えば、第１の電極へ高周波電力を印加するステップは、第２の電極へ電力の印加を定期的（ないし間欠的）に中断する工程と；同時に、第１の電極に印加される電力を任意の時間増加させて、第１の電極からの堆積物のクリーニングを促進せしめる工程と；第２の電極への電力の印加を再開する工程と；低減された高周波電力の第１の電極への印加を再開して、第１の電極の連続的なクリーニングを再開する工程とを更に有する。
【００１２】
先例から、本発明はプラズマエッチングの分野で著しい利点を提供することが認識されるだろう。特に、本発明は、プラズマエッチング反応器の上段電極からポリマー堆積物をクリーニングするための時間を減少又は排除するという長期間存在した必要性を満たす。有効な浄化の制御等の、本発明の他の特徴及び利点は、添付の図面と共に、以下の詳細な本発明の説明から明らかになるであろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明は、プラズマエッチングシステム等のプラズマ反応器システム内部で電極をクリーニングする必要性を、排除又は最小にする装置及び方法に関する。このタイプのエッチングシステムは、例えば、幾つかの構成で与えられるだろう。構成の１つのタイプは、半導体ウエハ等の基板を枚葉式ないしシングルウエハ式の反応器チャンバ内で処理する。別の構成では、主反応チャンバ内部で複数の基板が保持されるバッチ式により処理される。これらの構成に関係なく、反応器チャンバには、カソードとアノードが具備されて、チャンバ内部にプロセスガスからのプラズマを発生、維持又は制御するためのＲＦ電力の印加を容易にする。
【００１４】
ここでの説明において、「ウエハ」なる語は、ワークピースを称することに用いられ、本発明は、半導体ウエハであるワークピースに制限されないことが理解されよう。ワークピースは、単一又は複数の半導体ウエハや、薄膜トランジスタ（ＴＦＴｓ）がその上にあるフラットパネル等、プラズマチャンバ内で処理されるあらゆるものであってもよい。
【００１５】
典型的なウエハ反応器では、電極は下側電極（通常はカソード）とカソードの上方の空間に配置される上側電極（通常はアノード）として与えられ、カソードの上には、半導体ウエハ等のワークピースが水平に置かれる。通常は、ＲＦ電力はカソードに印加され、アノードは接地されている。プラズマ処理中に、プラズマから、最終的にはプロセスガスの成分とウエハの材料とからポリマーが堆積し、典型的には接地された電極上に形成し、堆積物の除去のためのドライクリーニングプロセスのために、ウエハの処理を中断させる必要が定期的に生じる。時期を得た除去がなされないならば、この堆積物は剥がれ落ち、粒子の汚染を生じさせ；あるいは、プロセスの速度を変動させて、処理されるウエハのエッチング選択性の性能を不安定にする。
【００１６】
枚葉式ウエハ反応器でもバッチタイプの反応器でも、別の電極の構成が可能であり、例えば、横並びになっている電極等である。以下に記載される例示的な具体例は枚葉式の反応器に関して説明されているが、電極の構成にかかわらず同様のポリマーの堆積の問題が生じ得る事と、横並び等の他の空間配置でアノード電極とカソード電極が与えられる反応器にも本発明は等しく適用できる事とが、理解されよう。
【００１７】
本発明の１つの特徴に従えば、連続的な自己クリーニング効果のため、任意の周波数で量的に比較的小さなＲＦ電力が１つの電極、典型的には枚葉式反応器内の上段電極に印加される。これとは別に、又はこれに加えて、更に迅速なオフラインドライクリーニング効果のために、量的に大きなＲＦ電力が定期的（ないし間欠的）なベースで上段電極に印加される。図１に示されるように、符号１０で示される従来の枚葉式反応性イオンエッチングチャンバは、下側電極（カソード）と上側電極（アノード）とを有している。典型的には上側電極ないし上段電極１４の開口（図示されず）を介して、矢印１６で模式的に図示されるように、チャンバ１０内にプロセスガスが導入される。ＲＦ発生器１８で指示されるように、下側電極１２へ電力が印加されるが、ＲＦ発生器１８は、下側電極とに接続される端子１つと、２０で指示されるように接地される別の電極とを有している。この構成では、下側電極１２と上側電極１４とは共に、チャンバ１０壁面から電気的に絶縁されている。下側電極１２にＲＦ電力が印加されることにより、プラズマが発生して維持され、下側電極はプラズマに対してある負のレベル（典型的には数百ボルト）に自己バイアスされるようになる。このＤＣバイアスの結果、プラズマの正イオンが下側電極１２に向かって加速され、メカニカルクランプ又は静電チャックを含む従来からの手段によって電極に固定された半導体ウエハ２２をエッチングする。チャンバの底部の排気ポート２４及び矢印２６に指示されるように、ガスはチャンバ１０から従来からの真空ポンプ（図示されず）で排気される。
【００１８】
プラズマを維持するための電力は、電極を介した容量結合により、又は、少なくとも一部分は、反応容量に隣接した誘導コイルを介して維持されているＲＦ電力をプラズマに結合する誘導結合により、又は、マイクロ波結合を介して、与えられる。電力印加器が本質的にコイル又はウェーブガイドである場合であっても、特に制御の目的のため、例えばイオンのエネルギー及び方向を制御するため、電極を用いて電力の一部が与えられる。
【００１９】
このような場合では、電極には面倒な堆積物が生じる傾向があるだろう。例えば、上述のプラズマエッチングでは、不要な副生成物は電極上に堆積したポリマー堆積物であり、図１の枚葉式チャンバのケースでは、この電極は上段電極１４である。これらは、インシチュウで除去されるか、又は、オフラインクリーニングプロセスで定期的に除去される必要が有り、プラズマエッチングシステムの処理効率を損なってしまう。
【００２０】
本発明の１つの特徴に従えば、比較的小さなＲＦ電力が上段電極１４に印加されて、自己クリーニングの効果を与える。この目的のために、本発明の装置は更に、独立したＲＦ発生器３０を有し、このＲＦ発生器の１つの端子はキャパシタ３２を介して上段電極１４に接続される。この第２のＲＦ発生器３０は、３４で指示されるように接地されている。付加的なＲＦ発生器３０により与えられる電力の量は、通常は、主のＲＦ発生器１８により与えられる電力の１／１０のオーダーである。結合キャパシタ３２は、主のＲＦ発生器１８に対して、確実に障害を与えないようになっている。典型的には、主のＲＦ発生器１８の周波数は、１３．５６ＭＨｚである。付加的なＲＦ発生器３０の周波数が、例えば４００ｋＨｚに選択された場合は、上段電極１４は主のＲＦ発生器１８の仮想的な大地となり、ＲＦ発生器は、結合キャパシタ３２により与えられる比較的低いインピーダンスの「面倒をみる」。従来のプラズマ反応器のように、下側電極１２（カソード）の表面積は、チャンバ１０の接地された壁を含む上側電極１４（アノード）の相当する表面積よりも著しく小さい。この電極面積の非対称性の結果、アノード１４とプラズマとの間には、カソード１２とプラズマの間に発生するよりもかなり小さな負のバイアスが発生する。その結果、負ＤＣバイアス（典型的には２００〜５００Ｖ）が、カソード１２とプラズマとの間に発生する。このＤＣバイアスは、プラズマエッチングプロセスにおいてカソード１２の好ましい正イオンの衝突を引き起こし、アノード材料の除去又は「スパッタリング」は最小に抑えられる。キャパシタ３２の存在により、主ＲＦ発生器１８が、アノードがチャンバ１０の壁に沿って事実上接地されているように依然として「面倒をみている」ことを確保するので、電極表面積の非対称性が維持され、望ましいＤＣバイアスがカソード１２に依然として発生している。しかし、双方の電極１２及び１４はチャンバ１０の壁から電気的に絶縁されている。通常は低い周波数であるため、付加的なＲＦ発生器３０は、キャパシタ３２が大きなインピーダンスを有するように「面倒をみて」、任意のより小さな電力レベルは上側電極（アノード）１４を介してプラズマに結合される。付加的なＲＦ発生器からのＲＦ電力の帰還接地通路は、チャンバ１０の壁を介してだけではなく、カソード１２と主ＲＦ発生器の間にも与えられる。設計の詳細に依存するが、主ＲＦ発生器１８もカソード１２に容量的に結合されてもよく、また、インピーダンス整合回路（図示されず）を有していてもよい。
【００２１】
上段電極１４の自己クリーニングのために要求される電力は、電極の材料と、用いられる特定のエッチングプロセスによってある程度決定される。高選択性のプラズマ環境では、上段電極１４は浄化の効果のためシリコン製であることがあり、弗素原子を除去して選択性を改善する。選択性が改善される理由は、弗素は、シリコンと、半導体の製造に通常用いられるマスク材料である二酸化珪素等の珪素化合物との双方と同時に反応するからである。９０℃よりも高い温度に維持することにより、又は、５０〜２００ＷのＲＦ電力を印加することにより、シリコンアノードの表面をクリーンに保つことができる。メタルエッチングの場合は、純粋なアルミニウムを用いることができる。
【００２２】
一般的に、アノードエッチング（又は堆積）の速度とアノードを介して供給されるイオンエネルギーとの関係が、図２のグラフの形態で示される。アノードに付加的なＲＦエネルギーが結合されていない場合は、従来からのＲＩＥ（反応性イオンエッチング）システムと同じ状況である。アノードは、上述のようにポリマーで堆積され、グラフの点４０で指示される如くである。ＲＦエネルギーが上側電極と下側電極との間で均等に分割されるバランスをもった構成のように、アノードを介して大量のＲＦエネルギーが供給された場合は、アノードから材料が除去され、グラフの点４２で示される如くである。本発明では、正味の堆積が無くアノード材料のエッチングが無いことを与えることが主な目標である。アノード１４へ充分なＲＦ電力を与えてグラフ上の点４４に達するようすることにより、この目標が達成されるだろう。アノード上に堆積した材料は、付加的な発生器３０からのＲＦ電力により与えられるクリーニング作用によって、連続的に除去される。上段電極をクリーンに保つ結果、シリコン又はその他の反応性材料が用いられた場合でも、再現性の高い浄化効果を与えられるように表面反応速度が制御されるので、アノードに電力を印加することにより表面アノード材料は連続的に又は定期的に除去されて、堆積材料はエッチングにより取り去られる。シリコンと弗素の反応生成物だけではなく、ポリマーも除去されることにより、アノード表面には露出された純粋なシリコンが残り、浄化効果を維持する。
【００２３】
前のパラグラフで簡単に述べたように、本発明の操作の別の可能な方法として、上段電極１４を、連続的ではなく定期的なベースでクリーニングすることがあり、これは、上段電極に定期的に充分な電力を供給することにより行われる。下側電極１２へ電力を印加するよりも、ドライクリーニングのステップのために上段電極に電力を印加する方がより効率が高く、ドライクリーニングの時間が短くなるだろう。更に、連続的なクリーニングと、間欠的ないし定期的なクリーニングとを組合わせて用いてもよい。
【００２４】
図３は、ＲＦスイッチ５０及び５２を用いて２つのクリーニングのアプローチがどのように同時に行われるかの、簡略化された模式的な形態を示す。スイッチ５０、５２が矢印で示される位置にあるときは、反応器は図１と同じ構成であり、下側電極１２へは主ＲＦ発生器１８の１つの端子からＲＦ電力が供給され、主ＲＦ発生器の他の端子は接地され、上段電極１４からキャパシタ３２へは付加的なＲＦ発生器３０の１つの端子からＲＦ電力が供給され、付加的なＲＦ発生器の他の端子は接地されている。スイッチ５０、５２が、点線で示されているように別の位置に移動したときは、独立したＲＦ発生器３０は上段電極１４と遮断され、主発生器１８からの電力が上段電極１４のみに印加され、定期的なクリーニングのステップが、独立したＲＦ発生器のより低い電力に制限されない（この別の位置では、下側電極１２が接地されている）。別のアプローチも可能であることは明らかであろう。例えば、独立した電力供給器３０は、通常のエッチング操作中では遮断されており、又は、定期的なクリーニングＲＦ電力は、発生器１８ではなく発生器３０に由来してもよい。
【００２５】
付加的なＲＦ発生器３０の周波数は、上記に説明した如く、主ＲＦ発生器１８のそれよりも充分に低くてもよい。上述の電力を分割する構成では２つの電極に均等に電力が分割されて、１８０゜の位相差が要求されるが、これとは異なり、本発明では、上段電極と底部電極に印加されるＲＦ電力の周波数が同じである必要はなく、これらの間に特定の位相の関係を要求するものでもない。
【００２６】
本発明の大きな利点は、上段電極表面をクリーン且つポリマー堆積のない状態に常に維持することである。このことは、チャンバ内に安定且つ再現性の良いプラズマが発生され維持されることを確保する。本発明を用いることにより、インシチュウドライクリーニングの必要性を減少又は排除し、電流密集効果を排除し、有効な粒子汚染制御を提供し、エッチング性能を安定化する。更に関連した利点としては、ドライクリーニングが減少又は排除されることにより、チャンバ内で用いられるプロセスキットの使用寿命も延長されることがある。酸化物エッチングの場合は、ドライクリーニングのステップは酸素プラズマを用い、これはクランプ、シール、Ｏリング及びポリイミドのウエハチャック材料を、直ちに攻撃する。
【００２７】
本発明の別の利点は、チャンバ内で行われるエッチング操作のタイプに依存する。上段電極がシリコン製の場合は、酸化物対シリコン（又はポリシリコン）のエッチングの選択性は、チャンバ内のフリーな弗素原子の浄化効果により、著しく向上する。電極のシリコンは弗素と反応するので、電極はフリーな弗素を効果的に消費し、エッチングされる基板の基板と反応してしまう弗素原子ほとんど残さない。その結果、選択性が向上し、即ち、シリコンとは反対に、ワークピース上の酸化物が優先的にエッチングされる。浄化がシリコンのフリー弗素との反応速度に依存するため、エッチングプロセス中に電極表面をクリーンにしてポリマーがない状態に維持することだけが重要ではなく、ＲＦ電力（ＲＦ電力レベルは用いる特定のプロセスに依存する）又は温度を、又はこれら双方を変化させることにより、反応速度を制御することも重要である。ポリシリコン又はシリコンのエッチングに対して、同様の効果を得るためには、上段電極は純粋なシリコン又はドープシリコンであってもよい。メタルエッチングに対しては、エッチングされるウエハ上への電極材料のスパッタリングの形態で可能性のあるあらゆる汚染を排除するため、上段電極は純粋なアルミニウム製であってもよい。更に、上段電極に量的に小さなＲＦ電力を印加することにより、酸化アルミニウムの形成が防止されるだろう。
【００２８】
本発明はイオンエッチングの領域で顕著な利点を提供することが、従来技術から理解されるであろう。特に、本発明は、反応性イオンエッチングチャンバ内で上段電極上にポリマーの堆積を減少又は除去させる単純且つ効率の良い方法を提供する。本発明は、アプライドマテリアルズ社のプレシジョン５０００ＭｘＰＭＥＲＩＥ等の、反応性イオンエッチングチャンバに関して実証を行ってきたが、本発明の原理は、アプライドマテリアルズ社のインダクティブエッチャー（Ｈｉｇｈ  Ｄｅｎｓｉｔｙ  Ｐｌａｓｍａ  Ｏｍｅｇａ）、誘導励起反応性イオンエッチャー（１９９２年９月８日出願の継続中の米国特許出願０７／９４１，５０７に記載）、あらゆる従来からのＲＩＥエッチャー、ＴＥＬ’ｓ８５００ｓその他のマグネトロンエッチャー、Ｌａｍ  Ｔｒｉｏｄｅシステム等の、他のプラズマエッチャーに適用されてもよい。本発明を用いることにより、オフラインドライクリーニングを減少又は排除し、チャンバ内で処理されるウエハの粒子汚染を大きく低減する。本発明は特定の具体例に関してインダクタ詳細に説明してきたが、本発明の趣旨及び範囲から離れることなく、様々な変形が可能である。従って、本発明は請求の範囲に限定されるものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、量的に比較的小さなＲＦ電力を用いて電極に直接印加して自己クリーニング機能を実現する、反応性イオンエッチングシステム等のプラズマ処理システムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ったプラズマエッチング反応器の模式図である。
【図２】プラズマイオンネルギーに対する上段電極のエッチレイトの変化を示すグラフである。
【図３】クリーニングのために上段電極に電力を印加するための別の技術を示す装置の、図１と同様の模式図である。
【符号の説明】
１０…枚葉式反応性イオンエッチングチャンバ、１２…下側電極、１４…上側電極、１６…矢印、１８…ＲＦ発生器、２０…接地、２２…半導体ウエハ、２４…排気ポート、２６…矢印、３０…ＲＦ発生器、３２…キャパシタ、３４…接地、５０，５４…スイッチ。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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