(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基板上に形成されたアルミニウム膜のドライエッチング方法であって、
反応室内でＢＣｌ３、Ｃｌ２、及びＳｉＣｌ４の供給と同時に排気を行うことにより、前記反応室内の圧力を調節し、
前記反応室内が一定の圧力に達したときに前記ＢＣｌ３、Ｃｌ２、及びＳｉＣｌ４の供給及び排気を止め、
前記エッチングガスの供給及び排気を止めたまま、前記反応室内にプラズマを発生させて前記アルミニウム膜をエッチングすることを特徴とするドライエッチング方法。
【請求項２】
基板上に形成された膜のプラズマアッシング方法であって、
反応室内でアッシングガスの供給と同時に排気を行うことにより、前記反応室内の圧力を調節し、
前記反応室内が一定の圧力に達したときに前記アッシングガスの供給及び排気を止め、
前記アッシングガスの供給及び排気を止めたまま、前記反応室内にプラズマを発生させて前記膜をアッシングすることを特徴とするプラズマアッシング方法。
【請求項３】
基板上に形成された膜のプラズマアッシング方法であって、
反応室内でアッシングガスの供給と同時に排気を行うことにより、前記反応室内の圧力を調節し、
前記反応室内が一定の圧力に達したときに前記アッシングガスの供給及び排気を止め、
前記アッシングガスの供給及び排気を止めたまま、前記反応室内にプラズマを発生させて前記膜をアッシングし、
前記プラズマの発生を止め、
前記反応室内で前記アッシングガスの供給と同時に排気を行うことにより、前記反応室内の圧力を調節し、
前記反応室内が一定の圧力に達したときに前記アッシングガスの供給及び排気を止め、
前記アッシングガスの供給及び排気を止めたまま、前記反応室内にプラズマを発生させて前記膜をアッシングすることを特徴とするプラズマアッシング方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、ドライエッチング装置において、反応室内にプラズマを発生させるタイミングと反応室内のガスの供給及び排気するタイミングを調節することに関する。
【０００２】
【従来技術】
ドライエッチング装置では、反応室内にエッチングガスの供給、ガスの排気を常に行っている状態においてプラズマを発生させている。
【０００３】
図４にエッチング装置の反応室４０１内の概略を示す。基板４０２を反応室４０１内に置く。エッチングガスはシャワープレート４０３から供給され、ガスは排気口４０４から排気される。常にガスの供給及び排気を行うので、ガスは反応室内を矢印の様に偏った方向に流れる。つまり、基板４０２表面全体に対してガスが与える圧力も偏ることになる。
【０００４】
図４に示すように、基板４０２のＢの部分を避けるようにガスが反応室４０１内を流れるので、基板４０２表面のＡの部分とＢの部分とではガスが与える圧力が異なる。要するに、反応室内をガスが偏った方向に流れた状態でプラズマの発生を行うことによってエッチングしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
反応室内をガスが偏った方向に流れた状態でエッチングを行うため、基板表面におけるエッチングの均一性を高めることができない。よって、基板表面におけるガスが与える圧力の差が生じるのを防ぐことを目的とする。
【０００６】
【課題を解決する手段】
図１を用いて説明する。図１の横軸はエッチングの処理時間を表し、縦軸はプラズマを発生させるための電源のＯＮとＯＦＦとガスの供給及び排気を行うための電磁弁の開閉を示す。
【０００７】
ｔ0ｔ1間は反応室内のガスの供給及び排気を行っている期間である。ｔ0ｔ1間ではエッチングガスの供給と同時に排気を行うことによって反応室内の圧力を調節し、反応室内がある一定の圧力に達したらガスの供給及び排気を止める。
【０００８】
ｔ1ｔ2間はガスを反応室内の閉空間に閉じこめ、プラズマを発生させるための電源をＯＮにしている期間である。ｔ1ｔ2間でエッチングが行われる。プラズマを発生させているｔ1ｔ2間では、反応室内のガスの供給及び排気は一切行わない。一定の期間プラズマを発生させたら、反応室内に反応ガスが溜まり、新しいエッチングガスが必要となる。ｔ1ｔ2間の長さは、反応室内にプラズマを発生させてから反応室内に新しいエッチングガスを必要とするまでの時間である。
【０００９】
新しいエッチングガスが必要となったら、プラズマの発生を止める。そして、反応室内の反応ガスを排気すると同時に、反応室内に新たにエッチングガスを供給する。ｔ2ｔ3間は、反応室内のガスの入れ替えを行なっている期間である。また、反応室内のガスの排気及び供給を行っている間はプラズマを一切発生させない。反応室内がある一定の圧力に達したら、再びエッチングガスの供給及び反応ガスの排気を止める。
【００１０】
ガスの供給及び排気を止めた後、再びプラズマを発生させる。ｔ2ｔ3間はプラズマの発生を行っている期間である。
【００１１】
以上の行為を繰り返し行う。本願発明は図１に示すように、プラズマを発生させるための電源のＯＮとＯＦＦの切り替えのタイミングと反応室のガスの供給及び排気を調節するための電磁弁の開閉のタイミングを同期させることを特徴とする。要するに、電源をＯＮすると同時に電磁弁を閉め、電源をＯＦＦすると同時に電磁弁を開ける。
【００１２】
上記の構成を用いることによって、プラズマを発生させてエッチングを行っている期間はガスの供給及び排気は行わないので、ガスが偏った方向に流れた状態のままエッチングしないことを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ドライエッチング装置の概略を図２、３に示す。図２、３に示されている装置においては、反応室２０１は上部にアース電極２０２，下部にパワー電極２０３が設けられている。
【００１４】
パワー電極２０３には、高周波電力を供給するための電源２０５がブロッキングコンデンサー２０６を介して接続されている。
【００１５】
またパワー電極２０３内には温調水が循環しており、パワー電極２０３を所定の温度に設定する構成となっている。
【００１６】
アース電極２０２内は、冷却水が循環しており、電極を冷却する構成となっている。これは、電極間に発生したプラズマにより高エネルギーのイオンや電子が電極に衝突するため、電極の温度が上昇するのを抑える目的がある。
【００１７】
アース電極２０２の表面には多数の開孔が形成されており、エッチングガスがアース電極２０２の電極面２０４から、シャワー状に噴射されるように構成されている。
【００１８】
電極面２０４からエッチングガスを噴射した状態で、パワー電極２０３に交流電圧を印加すると、アース電極２０２とパワー電極２０３の間にプラズマが発生する。
【００１９】
このプラズマ中には、エッチングガスの反応生成物であるイオンが存在し、このイオンが電場により加速され、基板２０８上に形成された膜と衝突し、化学反応をおこし、エッチングが行われる。
【００２０】
プラズマの発生により、生じた反応ガスは排気口２０７へと排気される。電磁弁２１３，２１４は反応室内のガスの排気を行う際に開く。
【００２１】
図２は、図１のｔ0ｔ1間、ｔ2ｔ3間などにおけるドライエッチング装置の状態の図である。ドライエッチング装置の反応室内にガスの供給及び排気を行っている期間の図である。また、図２では、反応室内ではプラズマを発生させない。
【００２２】
図３は、図１のｔ1ｔ2間、ｔ3ｔ4間などにおけるドライエッチング装置の状態の図である。ドライエッチング装置の反応室内でプラズマの発生を行っている期間の図である。また、図３では、反応室内のガスの供給及び排気は行っていない。
【００２３】
エッチングガスの流量は、マスフローコントローラによって制御される。しかし、マスフローコントローラはガスを流し始めた直後の流量を制御することができない。よって、プラズマの発生中に停止したガスの供給を次に行うときは、反応室内の圧力を調整することが難しい。そこで、反応室内の圧力を調節するためには、ガスは常に流し続ける必要がある。
【００２４】
従来は反応室２０１につながる配管２０９のみであった。そこで、エッチングガスを常に流した状態にするために、配管２０９から枝分かれした配管２１０を設ける。枝分かれした配管２１０は排気口２０７へと向かう。
【００２５】
反応室２０１内でプラズマの発生を行っているときは枝分かれした配管２１０にエッチングガスを流し、反応室２０１内にはエッチングガスが供給されない様にする。プラズマを発生させている時には、枝分かれした配管２１０には、エッチングガスを流さず、反応室２０１内に供給する。
【００２６】
エッチングガスの流れる方向は、配管２０９と枝分かれした配管２１０にそれぞれ電磁弁２１１、２１２などを設けることによって調節する。反応室内にエッチングガスを流さないときには電磁弁２１１は閉め、電磁弁２１２を開け、ガスを枝分かれした配管２１０に流す（図２）。また、反応室にエッチングガスを流すときには電磁弁２１２は閉め、電磁弁２１１を開け、枝分かれした配管２１０にはガスを流さない。（図３）
【００２７】
反応室内のガスの排気も電磁弁２１３，２１４を開くことで行う（図３）。反応室内でプラズマを発生させているときには、電磁弁２１３，２１４は閉めた状態にする（図２）。
【００２８】
エッチングガスは常に流し続け、電磁弁２１１，２１２の開閉を行うことでガスの流れる方向を変化させ、反応室内にガスを供給するかしないかを調節する。また、反応室内にガスを供給するときには電磁弁２１３，２１４を開き、反応室内の排気も同時に行う。
【００２９】
つまり、電源２０５をＯＮにするときは電磁弁２１１，２１３，２１４を閉め、電磁弁２１２は開ける。そして、電源２０５をＯＦＦにするときは電磁弁２１１，２１３，２１４を開け、電磁弁２１２を閉める。電源２０５のＯＮとＯＦＦの切り替えのタイミングとそれぞれの電磁弁の開閉のタイミングとを同期させる。
【００３０】
プラズマを発生させるための電源とそれぞれの電磁弁の切り替えのタイミングを同期させるために、制御装置などを用いる。
【００３１】
【実施例】
［実施例１］
本実施例では、絶縁基板上に形成された珪素膜を、図２、３に示したドライエッチング装置を用いてエッチングする場合について説明する。
【００３２】
反応室２０１内を排気系により所定の低圧状態にし、パワー電極２０３上に基板２０８を配置する。基板２０８上には珪素膜が成膜され、前記珪素膜は所定の形状にマスクされている。
【００３３】
さらに、エッチングガスとして、ＣＦ4を５０ｓｃｃｍの流量で、Ｏ2を４５ｓｃｃｍの流量で反応室内に供給する。また、排気系により反応室内の圧力は１００ｍＴｏｒｒにする。
【００３４】
反応室内へのエッチングガスの供給をやめると同時に電源２０５よりパワー電極２０３に５００Ｗの高周波電圧を印加しプラズマを発生させ、エッチングを開始する。
【００３５】
一定の時間プラズマを発生させたら、電源２０５をおとすと同時にエッチングガスの供給と反応室内のガスの排気を行う。再び、反応室内の圧力を１００ｍＴｏｒｒとしたら、反応室内のガスの供給及び排気をやめ、同時に電源に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。以上のことを珪素膜のエッチングが終わるまで繰り返し行う。
【００３６】
本実施例では、被処理膜には珪素膜、エッチングガスにはＣＦ4及びＯ2を用いたが、その他の被処理膜、エッチングガスの組み合わせでも実施できる。
【００３７】
［実施例２］
【００３８】
本実施例では、絶縁基板上に形成されたアルミニウム膜を、図２、３に示したドライエッチング装置を用いてエッチングする場合について説明する。
【００３９】
反応室２０１内を排気系により所定の低圧状態にし、パワー電極２０３上に基板２０８を配置する。基板２０８上にはアルミニウム膜が成膜され、前記アルミニウム膜は所定の形状にマスクされている。
【００４０】
さらに、エッチングガスとして、ＢＣｌ3を１８０ｓｃｃｍの流量で、Ｃｌ2を２０ｓｃｃｍ、ＳｉＣｌ4を４０ｓｃｃｍ混合したものを用いる。また、排気系により反応室内の圧力は８０ｍＴｏｒｒにする。
【００４１】
反応室内にエッチングガスの供給をやめたあと、電源２０５によりパワー電極２０３に１５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）の高周波電圧を印加しプラズマを発生させ、エッチングを開始する。
【００４２】
一定の時間プラズマを発生させたら、電源２０５をおとすと同時にエッチングガスの供給と反応室内のガスの排気を行う。再び、反応室内の圧力を８０ｍＴｏｒｒとしたら、反応室内のガスの供給及び排気をやめ、同時に電源に高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。以上のことをアルミニウム膜のエッチングが終わるまで繰り返し行う。
【００４３】
［実施例３］
実施例１，２では、ドライエッチング装置を例にあげたが、本願発明の構成はプラズマアッシング装置においても実施できる。
【００４４】
［実施例４］
実施例１，２では、基板上の膜をエッチングする方法を例にあげたが、本願発明の構成は反応室内のプラズマクリーニングにおいても実施できる。
【００４５】
【発明の効果】
ドライエッチングにおいて、エッチングする膜とエッチングガスの組み合わせに関係なく、プラズマを発生させるタイミングとガスの供給及び排気するタイミングを調節させることによって、反応室内のガスが偏った方向に流れた状態のままエッチングすることはなくなる。よって、基板表面におけるエッチングの均一性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ガスの供給及び排気とプラズマの発生に関するグラフ。
【図２】ガスの供給及び排気を行っているときのドライエッチング装置を示す図。
【図３】プラズマの発生を行っているときのドライエッチング装置を示す図。
【図４】従来のドライエッチング装置を示す図。
【符号の説明】
２０１  反応室
２０２  アース電極
２０３  パワー電極
２０５  電源
２０６  ブロッキングコンデンサー
２０７  排気口
２０８  基板
２０９  配管
２１０  枝分かれした配管
２１１  電磁弁
２１２  電磁弁
２１３  電磁弁
２１４  電磁弁
４０１  反応室
４０２  基板
４０３  シャワープレート
４０４  排気口
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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