(57)【要約】【課題】種々の異なる反応ガスを用いたエッチングプロセスに対応でき、放電管の交換に伴う装置の稼働率低下を招くことがなく、高価な石英放電管の消耗を抑制して装置の寿命を延ばす。【解決手段】石英放電管（２２Ａ）を有する第１のプラズマ生成部（２０Ａ）と、アルミナ放電管（２２Ｂ）を有する第２のプラズマ生成部（２０Ｂ）と、第１のプラズマ生成部（２０Ａ）の石英放電管（２２Ａ）にフッ素を含まない反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部（３０Ａ）と、第２のプラズマ生成部（２０Ｂ）のアルミナ放電管（２２Ｂ）にフッ素を含む反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部（３０Ｂ）と、第１のプラズマ生成部（２０Ａ）および第２のプラズマ生成部（２０Ｂ）のいずれか一方を選択的に作動させるコントローラ（３８）と、を備える。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管内を通る反応ガスを前記放電管の外側から加えるマイクロ波により励起して真空容器に導くドライエッチング装置において、
石英放電管を有する第１のプラズマ生成部と、
アルミナ放電管を有する第２のプラズマ生成部と、
前記第１のプラズマ生成部の石英放電管にフッ素を含まない反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、
前記第２のプラズマ生成部のアルミナ放電管にフッ素を含む反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、
前記第１のプラズマ生成部および第２のプラズマ生成部のいずれか一方を選択的に作動させるコントローラと、を備えることを特徴とするドライエッチング装置。
【請求項２】
第１および第２の反応ガス供給部は、互いに独立したガス流路を有する請求項１のドライエッチング装置。
【請求項３】
第１および第２の反応ガス供給部は、石英放電管およびアルミナ放電管に接続された共通のガス流路を備え、各ガスの流量を独立に制御する流量制御弁をコントローラで制御することによって石英放電管にフッ素を含まない反応ガスをアルミナ放電管にフッ素を含む反応ガスをそれぞれ供給する請求項１のドライエッチング装置。
【請求項４】
第１のプラズマ生成部で生成したプラズマガスを真空容器に導くガス導入管を石英管で形成した請求項１〜３のいずれかのドライエッチング装置。
【請求項５】
第２のプラズマ生成部で生成したプラズマガスを真空容器に導くガス導入管をアルミナ管で形成した請求項１〜３のいずれかのドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、放電管内を通る反応ガスをこの放電管の外側からマイクロ波で励起することにより生成したプラズマガスを真空容器に導く放電分離型のドライエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
真空容器から離れたプラズマ生成部で生成したプラズマガスを真空容器に導き、真空容器内でエッチングなどの処理を行う放電分離型（リモートプラズマ型）のドライエッチング装置が知られている。
【０００３】
ここで用いるプラズマ生成部は、高温のプラズマガスに耐える材料、例えば石英で作った放電管（石英放電管）に反応ガスを流す一方、この放電管の外側から加えたマイクロ波により反応ガスを励起（活性化）して反応ガスをプラズマ化するものである。このプラズマ化したガス（プラズマガス）はガス導入管によって真空容器に導かれ、ウェハなどの被処理物を処理するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ここにエッチング処理では、エッチングする対象（被エッチング材）によって用いる反応ガスを変えることが必要である。例えばＳｉをエッチングする時は、ＣＦ４、ＮＦ３、Ｃｌ２などが用いられる。ポリＳｉに対してはＣｌ２、ＳＦ６などが用いられる。ＳｉＯ２に対してはＣＦ４＋Ｏ２、ＣＨＦ３＋Ｏ２などが用いられる。レジストに対してはＯ２、Ｏ２＋ＣＦ４などが用いられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このように被エッチング材によって用いる反応ガスが異なればエッチングプロセスが変わることになり、プラズマガスの成分も変化する。このため放電管の材料の種類によってはプラズマガスと反応することがあり得る。
【０００６】
例えば石英放電管を用いる場合に、ＣＦ４、ＮＦ３などを多く含む反応ガスを用いると、活性化されたプラズマガスに含まれるフッ素（Ｆ）のラジカル（Ｆ＊）が増え、この増えたＦ＊が石英放電管を著しく消耗させるという問題が生じる。このため放電管の交換頻度が増え、装置の稼働率低下を招く。さらに石英放電管は極めて高価であるため、その消耗が大きいと、処理コストの大幅な上昇を招くことにもなる。
【０００７】
そこで石英放電管に代えてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）製の放電管（アルミナ放電管）を用いることも考えられる。しかしエッチングプロセスによってはアルミナ放電管を使えないこともある。
【０００８】
この発明はこのような事情に鑑みなされたものであり、種々の異なる反応ガスを用いたエッチングプロセスに対応でき、放電管の交換に伴う装置の稼働率低下を招くことがなくなり、高価な石英放電管の消耗を抑制して装置の寿命を延ばすことができるエッチング装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【発明の構成】
この発明によればこの目的は、放電管内を通る反応ガスを前記放電管の外側から加えるマイクロ波により励起して真空容器に導くドライエッチング装置において、石英放電管を有する第１のプラズマ生成部と、アルミナ放電管を有する第２のプラズマ生成部と、前記第１のプラズマ生成部の石英放電管にフッ素を含まない反応ガスを供給する第１の反応ガス供給部と、前記第２のプラズマ生成部のアルミナ放電管にフッ素を含む反応ガスを供給する第２の反応ガス供給部と、前記第１のプラズマ生成部および第２のプラズマ生成部のいずれか一方を選択的に作動させるコントローラと、を備えることを特徴とするドライエッチング装置、により達成される。
【００１０】
例えば石英放電管を持つ第１のプラズマ生成部に対して（ＣＦ４＋Ｏ２）を用いる場合は、フッ素（Ｆ）を含むため石英放電管の消耗を早めるおそれがあるが、この場合にはＯ２の比率を増やしたＯ２リッチのプロセスとすれば石英放電管の消耗を抑えることができる。またアルミナ放電管を持つ第２のプラズマ生成部に対して（ＣＦ４＋Ｏ２）や（ＮＦ３＋Ａｒ）など用いる場合には、Ｆを含んでもアルミナ放電管が消耗するおそれがないのでＦの比率を増やしたＦリッチのプロセスとするのに適する。
【００１１】
第１および第２の反応ガス供給部は互いに独立させたガス流路を持つものとすることができる。しかし第１および第２の反応ガス供給部には共通のガス流路からガスを供給するものとすることができる。この場合は各ガスの供給量を別々に制御する流量制御弁を制御することが必要である。
【００１２】
石英放電管を持つ第１のプラズマ生成部で生成したプラズマガスは、石英管で作られたガス導入管によって真空容器に導くのがよい。同様にアルミナ放電管を持つ第２のプラズマ生成部で生成したプラズマガスは、アルミナ管で作られたガス導入管によって真空容器に導くのがよい。
【００１３】
【実施態様】
図１は本発明に係る装置の一実施態様を示す概念図、図２はプラズマ生成部の構造を示す図である。図１において、符号１０は真空容器である。この真空容器１０内にはヒータ付きの保持台１２が昇降可能に設けられ、その上面には被処理物としてのウェハ１４が保持されている。
【００１４】
真空容器１０の底には、圧力制御器（Ａｕｔｏ　Ｐｒｅｓｓｕｒｅ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＡＰＣ）１６を介してターボ分子ポンプ（ＴＭＰ）などのドライポンプ１８が接続されている。圧力制御器１６は、真空容器１０の内圧を検出する真空計（図示せず）の出力に基づいて、真空容器１６の内圧を所定圧に制御する。
【００１５】
２０（２０Ａ、２０Ｂ）はプラズマ生成部であり、マイクロ波により反応ガスを励起し、プラズマ化して真空容器１０に導く。２０Ａは第１のプラズマ生成部、２０Ｂは第２のプラズマ生成部であり、これらはほぼ同じ構成であって、それぞれの放電管２２（２２Ａ、２２Ｂ）の材料のみが異なる。すなわち第１のプラズマ生成部２０Ａで用いる放電管２２Ａは石英で作られている。また第２のプラズマ生成部２２Ｂで用いる放電管２２Ｂはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）で作られている。これらのプラズマ生成部２０（２０Ａ、２０Ｂ）は図２に示すように構成されている。
【００１６】
すなわち図２において、プラズマ生成部２０は、放電管２２と、この放電管２２にその中央付近で交叉する導波管２４と、この導波管２４の一端からマイクロ波を供給するマイクロ波電源２６とを持つ。
【００１７】
放電管２２の一端には反応ガス供給部３０から反応ガスが供給される。放電管２２の他端はガス導入管３２によって真空容器１０に接続されている。ここにガス導入管３２はプラズマガスによる腐蝕に耐える材料、例えば石英、ステンレス鋼、セラミックス、一部のフッ素ベース材料などのチューブで作られている。なお図１においては、これら放電管２２、導波管２４、マイクロ波電波２６、反応ガス供給部３０、ガス導入管３２は、プラズマ生成部２０Ａ、２０Ｂに対して符号Ａ、Ｂを付して示している。
【００１８】
図２において、マイクロ波電源２６が供給する所定周波数のマイクロ波は、導波管２４を通り、アルミナ放電管２２を透過してアルミナ放電管２２内を流れる反応ガスを励起する。
【００１９】
反応ガス供給部３０は、種々のガスを選択的にまたは組合せて同時に供給する。例えば、プラズマ生成部２０Ａに反応ガスを供給する反応ガス供給部３０Ａは、Ｏ２、Ｎ２、Ａｒなどのフッ素（Ｆ）を含まないガスをそれぞれ流量制御弁（Ｍａｓｓ　Ｆｌｏｗ　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ，ＭＦＣ）３４Ａを介し、石英放電管２２Ａの一端に取付けた端板３６Ａを通して石英放電管２２Ａ内に供給可能である。
【００２０】
プラズマ生成部２０Ｂに反応ガスを供給する反応ガス供給部３０Ｂは、ＣＦ４、ＮＦ３、Ａｒ、ＨＦなどをそれぞれＭＦＣ３４Ｂを介してアルミナ放電管２２Ｂの一端に取付けた端板３６Ｂを通してアルミナ放電管２２Ｂ内に供給可能である。各ガスの供給量はコントローラ３８によって制御される。
【００２１】
このコントローラ３８はまた、ＡＰＣ１６により真空容器１０の内部の真空度を制御したり、マイクロ波電源２６（２６Ａ、２６Ｂ）やドライポンプ１８などを制御する。すなわちこの制御はその全体の動作がコントローラ３８により制御されるものである。
【００２２】
次にこの装置の動作を説明する。通常のドライエッチング処理では、コントローラ３８はドライポンプ１８を作動させ、ＡＰＣ１６を制御することによって真空容器１０内を一定の真空度に保つ。コントローラ３８はエッチング処理内容に応じていずれか一方のプラズマ生成部２０Ａまたは２０Ｂを選択して用いる。フッ素（Ｆ）を含まない反応ガスを用いる時は、プラズマ生成部２０Ａを用い、フッ素（Ｆ）を用いる時にはプラズマ生成部２０Ｂを用いる。
【００２３】
用いるプラズマ生成部２０Ａまたは２０Ｂに対応して、いずれかの反応ガス供給部３０Ａまたは３０Ｂが所定の反応ガスを供給する。この時の各ガスの流量は、ＭＦＣ３４によりコントローラ３８が制御する。
【００２４】
この状態でコントローラ３８が用いるプラズマ生成部２０Ａまたは２０Ｂのマイクロ波電源２６Ａまたは２６Ｂを作動させれば、反応ガスは励起されてプラズマ化される。このプラズマガスはガス導入管３２Ａまたは３２Ｂによって真空容器１０に導かれ、保持台１２に保持されたウェハ１４をエッチングする。
【００２５】
プラズマ生成部２０Ｂを用いたエッチング時には、アルミナ放電管２２Ｂのアルミ成分とプラズマガスとが反応してＡｌＦが生成され、このＡｌＦがアルミナ放電管２２Ｂの内面などに黒く堆積する。
【００２６】
このＡｌＦの付着を防ぐためには、コントローラ３８は、反応ガスとしてＣＦ４や、ＮＦ３とＡｒの混合ガスを用いてエッチングを行う際に微量のＯ２ガスを添加するのがよい。このＯ２の添加によりＡｌＦの発生を抑制することができるからである。
【００２７】
この実施態様においては、反応ガス供給部３０Ａ、３０Ｂは各プラズマ生成部２０Ａ、２０Ｂごとに別々に設けているが、共通の１つの反応ガス供給部から各プラズマ生成部２０Ａ、２０Ｂの一方に供給するようにしてもよい。この場合Ｆを含む反応ガスの場合はプラズマ生成部２０Ｂを用い、Ｆを含まない反応ガスの場合はプラズマ生成部２０Ａを用いるのは勿論である。
【００２８】
プラズマ生成部２０Ａ、２０Ｂで生成された反応ガスは、ガス導入管３２Ａ、３２Ｂで真空容器１０に導かれるが、ここに用いるガス導入管３２ＡにはＦを含まない反応ガスのプラズマが流れるので、石英管を用いるのがよい。またガス導入管３２ＢにはＦを含むプラズマガスが流れるので、Ｆにより消耗しにくいアルミナ管を用いるのがよい。
【００２９】
【発明の効果】
この発明によれば、反応ガスの成分によって使用する放電管を石英のものとアルミナのものとに変更することができるので、種々の反応ガスを用いるエッチングプロセスに容易に対応できる。このため放電管の消耗を防いでその交換に伴う装置の稼働率低下を招くことがなく、また高価な石英放電管の耐久性を高めて装置の寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るドライエッチング装置の概念図
【図２】プラズマ生成部の構造を示す図
【符号の説明】
１０　真空容器
１４　ウェハ（被処理物）
１６　圧力制御器（ＡＰＣ）
１８　ドライポンプ
２０Ａ　第１のプラズマ生成部
２０Ｂ　第２のプラズマ生成部
２２Ａ　石英放電管
２２Ｂ　アルミナ放電管
２４　導波管
２６　マイクロ波電源
３０Ａ　第１の反応ガス供給部
３０Ｂ　第２の反応ガス供給部
３２（３２Ａ、３２Ｂ）　ガス供給管
３８　コントローラ
【図１】
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【図２】
2004047559.tif 000004