(57)【要約】      （修正有）【課題】ドライエッチングの均一性を高めつつ、ドライエッチングによる生成物が基板に付着することを抑制する。【解決手段】上部電極１１０と下部電極１３０との間にエッチングガス１２１を導入する第１ガス導入部と、基板１９０の縁に沿って基板１９０を囲むように真空容器１０１内に位置し、基板１９０上にエッチングガス１２１を滞留させる整流ローラ１５０と、整流ローラ１５０を回転駆動するモータとを備える。さらに、基板１９０上に滞留させたエッチングガス１２１が整流ローラ１５０の外周面１５１を乗り越えて排気されるように真空容器１０１の内部を排気する排気部１８０と、互いに対向するクリーニング電極、および、整流ローラ１５０の外周面１５１に付着したエッチング残渣を除去するクリーニングガス１４３をクリーニング電極同士の間に導入する第２ガス導入部を含むクリーニング部とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をドライエッチングするドライエッチング装置であって、
真空容器と、
前記真空容器内に位置し、基板が上面に載置される下部電極と、
前記真空容器内に位置し、前記下部電極に間隔を置いて対向する上部電極と、
前記上部電極と前記下部電極との間にエッチングガスを導入する第１ガス導入部と、
基板の縁に沿って基板を囲むように前記真空容器内に位置し、基板上に前記エッチングガスを滞留させる整流ローラと、
前記整流ローラを回転駆動する駆動部と、
基板上に滞留させた前記エッチングガスが前記整流ローラの外周面を乗り越えて排気されるように前記真空容器の内部を排気する排気部と、
互いに対向するクリーニング電極、および、前記外周面に付着したエッチング残渣を除去するクリーニングガスを前記クリーニング電極同士の間に導入する第２ガス導入部を含むクリーニング部と
を備え、
前記クリーニング部により前記外周面から除去された前記エッチング残渣を含む前記クリーニングガスが前記排気部から排気される、ドライエッチング装置。
【請求項２】
前記クリーニング電極同士は、互いの間に前記整流ローラの下方の位置を挟むように対向する、請求項１に記載のドライエッチング装置。
【請求項３】
前記排気部は、前記クリーニング電極同士の間の下方に位置する、請求項２に記載のドライエッチング装置。
【請求項４】
前記クリーニング電極同士の一方は前記下部電極である、請求項１から３のいずれかに記載のドライエッチング装置。
【請求項５】
前記整流ローラの回転軸方向において、前記整流ローラにおける前記排気部の近くに位置する部分は遠くに位置する部分より半径が大きい、請求項１から４のいずれかに記載のドライエッチング装置。
【請求項６】
前記整流ローラは、前記回転軸方向において前記排気部に近づくに従って連続的に半径が大きくなっている、請求項５に記載のドライエッチング装置。
【請求項７】
前記クリーニング部は、前記整流ローラの回転軸方向に延在して前記外周面と摺接するように前記下部電極の側面に設けられた摺接部をさらに含む、請求項１から６のいずれかに記載のドライエッチング装置。
【請求項８】
前記駆動部は、前記外周面のうち基板に対向した部分が基板から上方へ離れるように前記整流ローラを回転させる、請求項７に記載のドライエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ドライエッチング装置に関し、特に、プラズマドライエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
基板を均一にドライエッチングするために、エッチングガスの流れを調節するガス流量制御板を備えたドライエッチング装置を開示した先行文献として、特開平７−２２３８８号公報(特許文献１)がある。
【０００３】
特許文献１に記載されたドライエッチング装置においては、ガス流量制御板が基板の周囲を囲むように各辺にそれぞれ設置されている。ガス流量制御板は起倒可能にされ、傾き角度が変更されることにより基板に作用するプラズマ反応ガスのガス流が制御されている。
【０００４】
また、被処理物が処理容器内にあるときでもクリーニング作業を行なうことができるプラズマ処理装置を開示した先行文献として、特開２００７−３５８５５号公報(特許文献２)がある。
【０００５】
特許文献２に記載されたプラズマ処理装置は、プラズマ処理空間とクリーニング空間とを有する処理容器と、第１の遮蔽体と、第２の遮蔽体とを備える。このプラズマ処理装置においては、第１および第２の遮蔽体の少なくともいずれかをプラズマ処理空間に移動させた状態で載置手段に載置された被処理物をプラズマ処理可能としている。また、第１および第２の遮蔽体の少なくともいずれかをクリーニング空間に移動させた状態でクリーニング空間においてプラズマを発生させることにより、第１および第２の遮蔽体の少なくともいずれかの表面に形成された堆積物を除去可能としている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平７−２２３８８号公報
【特許文献２】特開２００７−３５８５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に記載されたドライエッチング装置のようにガス流量制御板を設けた場合、ガス流量制御板の表面にエッチングによる生成物が付着する。この生成物がガス流量制御板から剥離して基板上に付着した場合、基板上に成膜される膜の品質を劣化させる。
【０００８】
特許文献２に記載されたプラズマ処理装置のように２枚の遮蔽体を交互に移動させる場合、プラズマ処理空間の成膜条件を一定にすることができないため、基板上に成膜される膜の品質を安定させることができない。
【０００９】
本発明は上記の問題点に鑑みてなされたものであって、ドライエッチングの均一性を高めつつ、ドライエッチングによる生成物が基板に付着することを抑制できる、ドライエッチング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に基づくドライエッチング装置は、基板をドライエッチングするドライエッチング装置である。ドライエッチング装置は、真空容器と、真空容器内に位置し、基板が上面に載置される下部電極と、真空容器内に位置し、下部電極に間隔を置いて対向する上部電極とを備える。また、ドライエッチング装置は、上部電極と下部電極との間にエッチングガスを導入する第１ガス導入部と、基板の縁に沿って基板を囲むように真空容器内に位置し、基板上にエッチングガスを滞留させる整流ローラと、整流ローラを回転駆動する駆動部とを備える。さらに、ドライエッチング装置は、基板上に滞留させたエッチングガスが整流ローラの外周面を乗り越えて排気されるように真空容器の内部を排気する排気部と、互いに対向するクリーニング電極、および、整流ローラの外周面に付着したエッチング残渣を除去するクリーニングガスをクリーニング電極同士の間に導入する第２ガス導入部を含むクリーニング部とを備える。クリーニング部により整流ローラの外周面から除去されたエッチング残渣を含むクリーニングガスが排気部から排気される。
【００１１】
好ましくは、クリーニング電極同士は、互いの間に整流ローラの下方の位置を挟むように対向する。
【００１２】
好ましくは、排気部は、クリーニング電極同士の間の下方に位置する。
好ましくは、クリーニング電極同士の一方は下部電極である。
【００１３】
本発明の一形態においては、整流ローラの回転軸方向において、整流ローラにおける排気部の近くに位置する部分は遠くに位置する部分より半径が大きい。
【００１４】
本発明の一形態においては、整流ローラは、整流ローラの回転軸方向において排気部に近づくに従って連続的に半径が大きくなっている。
【００１５】
本発明の一形態においては、クリーニング部は、整流ローラの回転軸方向に延在して整流ローラの外周面と摺接するように下部電極の側面に設けられた摺接部をさらに含む。
【００１６】
本発明の一形態においては、駆動部は、整流ローラの外周面のうち基板に対向した部分が基板から上方へ離れるように整流ローラを回転させる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ドライエッチングの均一性を高めつつ、ドライエッチングによる生成物が基板に付着することを抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。
【図２】同実施形態に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。
【図３】同実施形態の変形例に係る駆動部の構成を示す斜視図である。
【図４】同実施形態に係るドライエッチング装置において整流ローラに付着したエッチング残渣を示す斜視図である。
【図５】本発明の実施形態２に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置について図面を参照して説明する。以下の実施形態の説明においては、図中の同一または相当部分には同一符号を付して、その説明は繰り返さない。なお、ドライエッチング装置としてプラズマエッチング装置について説明するが、ドライエッチング装置はこれに限られず、エッチングガスを用いるドライエッチング装置について本発明を適用することができる。
【００２０】
(実施形態１)
図１は、本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置の構成を示す断面図である。図１に示すように、本発明の実施形態１に係るドライエッチング装置１００は、機密性を有する真空容器１０１を備えている。
【００２１】
真空容器１０１内の下方に下部電極１３０が配置されている。下部電極１３０は、配線１６０を介して、真空容器１０１の外に配置された高周波電源１７０に接続されている。下部電極１３０の上面に、ドライエッチングの対象となる基板１９０が載置されている。
【００２２】
真空容器１０１内において、下部電極１３０に間隔を置いて対向する上部電極１１０が配置されている。上部電極１１０は接地されている。また、上部電極１１０は、エッチングガス１２１が供給されるエッチングガス配管１２０に接続されている。エッチングガス配管１２０には、図示しないエッチングガス供給源が接続されている。
【００２３】
上部電極１１０には、内部および下面に貫通した開口部１１１が形成されており、この開口部１１１がエッチングガス配管１２０の内部と繋がっている。エッチングガス配管１２０内を通過したエッチングガス１２１が上部電極１１０の下面に形成された開口部１１１から吐出されることにより、上部電極１１０と下部電極１３０との間にエッチングガス１２１が導入される。よって、本実施形態においては、上部電極１１０が第１ガス導入部を兼ねている。
【００２４】
真空容器１０１には、基板１９０より下方の位置において、真空容器１０１の内部を排気する排気部１８０が設けられている。具体的には、真空容器１０１の一部に排気口が設けられている。排気口は排気部１８０の一端であり、排気部１８０の他端は図示しないポンプに接続されている。ポンプにより、排気部１８０を通じて真空容器１０１内のエッチングガス１２１を含む気体が排気される。
【００２５】
基板１９０の縁に沿って基板１９０を囲むように整流ローラ１５０が配置されている。整流ローラ１５０により囲まれる空間にエッチングガス１２１が溜められるため、基板１９０上にエッチングガス１２１が滞留させられる。本実施形態においては、整流ローラ１５０をセラミックスで形成したが、整流ローラ１５０の材料としては、絶縁性および耐熱性を有する材料であれば特に限定されない。
【００２６】
整流ローラ１５０の外周面１５１は、エッチングガス１２１を整流させる整流面として機能する。すなわち、整流ローラ１５０により滞留させられたエッチングガス１２１のほとんどは、整流ローラ１５０の外周面１５１を乗り越えて排気されるように整流される。
【００２７】
このようにエッチングガス１２１を流しつつ排気することにより真空容器１０１内の圧力を一定に維持しながら、上部電極１１０と下部電極１３０との間に電圧を印加してプラズマを発生させることによりラジカルが生成される。生成されたラジカルにより基板１９０がエッチングされる。
【００２８】
図２は、本実施形態に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。図２においては、簡単のため構成の一部のみ図示している。図２に示すように、本実施形態に係るドライエッチング装置においては、基板１９０の各辺に沿うように４つの整流ローラ１５０が配置されている。
【００２９】
それぞれの整流ローラ１５０は、ローラ支持部１５４に支持されている。ローラ支持部１５４は、柱部と軸芯部とから構成されている。ローラ支持部１５４の軸芯部は、図示しないベアリングを介して整流ローラ１５０の内径部と嵌合している。また、整流ローラ１５０の回転軸方向の一端に、整流ローラ１５０を回転駆動させる駆動部であるモータ１５３が接続されている。
【００３０】
モータ１５３により整流ローラ１５０は、図１の矢印１５２で示す周方向に回転する。すなわち、モータ１５３は、外周面１５１のうち基板１９０に対向した部分が基板１９０から上方へ離れるように整流ローラ１５０を回転させる。モータ１５３の出力を変更することにより、整流ローラ１５０の回転速度を適宜調節することができる。
【００３１】
図３は、本実施形態の変形例に係る駆動部の構成を示す斜視図である。変形例においては、図３に示すように、整流ローラ１５０の回転軸方向の一端に歯車１５６を取り付けている。歯車１５６とモータ１５７とを回転ベルト１５８で接続することにより、モータ１５７の回転駆動力を整流ローラ１５０に伝達している。このようにした場合にも、整流ローラ１５０を回転駆動することができる。また、モータ１５７の回転速度を減速または加速して整流ローラ１５０に伝達することができる。
【００３２】
図４は、本実施形態に係るドライエッチング装置において整流ローラに付着したエッチング残渣を示す斜視図である。図４に示すように、基板１９０のドライエッチングにより生成したエッチング残渣１９１は、基板１９０の近傍に位置するため、かつ、エッチングガス１２１が上記のように整流されるため、整流ローラ１５０の外周面１５１に付着しやすい。
【００３３】
そこで、ドライエッチング装置１００は、図１に示すように、互いに対向するクリーニング電極、および、外周面１５１に付着したエッチング残渣１９１を除去するクリーニングガス１４３をクリーニング電極同士の間に導入する第２ガス導入部を含むクリーニング部を備えている。
【００３４】
本実施形態においては、クリーニング電極同士の一方は下部電極１３０で構成されている。クリーニング電極同士の他方として、下部電極１３０の側面に間隔を置いて対向する側部電極１４０が配置されている。この構成により、クリーニング電極の構成を簡易にしてドライエッチング装置１００を小型化することができる。ただし、この形態に限られず、下部電極１３０とは別にクリーニング電極を構成してもよい。
【００３５】
側部電極１４０は接地されている。また、側部電極１４０は、クリーニングガス１４３が供給されるクリーニングガス配管１４２に接続されている。クリーニングガス配管１４２には、図示しないクリーニングガス供給源が接続されている。よって、本実施形態においては、側部電極１４０が第２ガス導入部を兼ねている。
【００３６】
側部電極１４０には、内部および側面に貫通した開口部１４１が形成されており、この開口部１４１がクリーニングガス配管１４２の内部と繋がっている。クリーニングガス配管１４０内を通過したクリーニングガス１４３が側部電極１４０の側面に形成された開口部１４１から吐出されることにより、下部電極１３０と側部電極１４０との間にクリーニングガス１４３が導入される。
【００３７】
クリーニングガス１４３を流しつつ排気することにより真空容器１０１内の圧力を一定に維持しながら、下部電極１３０と側部電極１４０との間に電圧を印加してプラズマを発生させることによりラジカルが生成される。生成されたラジカルにより整流ローラ１５０の外周面１５１がクリーニングされる。
【００３８】
クリーニング部により外周面１５１から除去されたエッチング残渣１９１を含むクリーニングガス１４３は、排気部１８０から排気される。このようにクリーニング部を設けることにより、真空容器１０１内において、基板１９０より上方に位置するエッチング空間１０２と、基板１９０より下方に位置するクリーニング空間１０３とが形成される。エッチング空間１０２とクリーニング空間１０３とのそれぞれにおいて独立して処理が可能である。
【００３９】
本実施形態においては、下部電極１３０と側部電極１４０とは、互いの間に整流ローラ１５０の下方の位置を挟むように対向している。そのため、図１に示すように、整流ローラ１５０の外周面１５１のうち下側に位置する部分が主にクリーニングされる。
【００４０】
また、排気部１８０は、下部電極１３０と側部電極１４０との間の下方に位置している。そのため、クリーニング部により外周面１５１から除去されたエッチング残渣１９１を含むクリーニングガス１４３が排気部１８０から円滑に排気される。
【００４１】
本実施形態においては、図１，２，４に示すように、クリーニング部は、整流ローラ１５０の回転軸方向に延在して外周面１５１と摺接するように下部電極１３０の側面に設けられた摺接部１５５をさらに含む。摺接部１５５は、たとえば、耐熱性および弾性を有するゴムまたは樹脂などで形成されている。
【００４２】
図１，２に示すように、摺接部１５５は、整流ローラ１５０の外周面１５１と下部電極１３０の側面との隙間を埋めるように配置されている。そのため、整流ローラ１５０により基板１９０上にエッチングガス１２１を効率的に滞留させることができる。
【００４３】
図４に示すように、摺接部１５５は、回転する整流ローラ１５０の外周面１５１と摺接しているため、外周面１５１の表面に付着したエッチング残渣１９１をラジカルにより完全には除去できていない場合に、摺接部１５５により残っているエッチング残渣１９１を擦り取ることができる。
【００４４】
この擦り取られたエッチング残渣１９１は、基板１９０より下方に落下するため、基板１９０上に落下して基板１９０上に成膜される膜の質を低下させることはない。
【００４５】
このようにクリーニング部を設けて、整流ローラ１５０を回転させつつ基板１９０のエッチングを行なうことにより、整流ローラ１５０の外周面１５１に付着するエッチング残渣１９１を連続して除去することができる。
【００４６】
その結果、エッチング残渣１９１が整流ローラ１５０の外周面１５１から剥離して基板１９０上に付着することによって基板１９０上に形成される膜の品質が低下することを抑制することができる。
【００４７】
また、４つの整流ローラ１５０をそれぞれ一定の速度で回転させ続けることにより、エッチング空間１０２の成膜条件を一定にすることができるため、エッチングの均一性を高めつつ、基板１９０上に成膜される膜の品質を安定させることができる。
【００４８】
なお、４つの整流ローラ１５０の回転速度は、外周面１５１へのエッチング残渣１９１の付着の度合いなどによりそれぞれ調節されることが好ましい。本実施形態においては、４つの整流ローラ１５０を配置しているが、整流ローラ１５０の数は４つに限られない。
【００４９】
摺接部１５５を設けて効率的にエッチングガス１２１を基板１９０上に滞留させることにより、基板１９０上におけるエッチングの均一性をより高めることができる。ただし、摺接部１５５は必ずしも設けられていなくてもよい。
【００５０】
なお、クリーニング部による整流ローラ１５０の外周面１５１のクリーニングを不連続に行なってもよい。たとえば、基板１９０を１０枚エッチングする毎に整流ローラ１５０を１／４回転させて、整流ローラ１５０が１／２回転する毎にクリーニングを行なうようにしてもよい。
【００５１】
以下、本発明の実施形態２に係るエッチング装置について説明する。なお、本実施形態に係るエッチング装置は、整流ローラの形状のみ実施形態１に係るドライエッチング装置１００と異なるため、他の構成については説明を繰り返さない。
【００５２】
(実施形態２)
図５は、本発明の実施形態２に係るドライエッチング装置における真空容器内を上部電極側から見た斜視図である。図２においては、簡単のため構成の一部のみ図示している。
【００５３】
図２に示すように、本発明の実施形態２に係るドライエッチング装置においては、整流ローラ２５０の回転軸方向において、整流ローラ２５０における排気部１８０の近くに位置する部分は遠くに位置する部分より半径が大きい。このようにした理由を以下に説明する。
【００５４】
ドライエッチング装置においては、排気部１８０の近傍で排気流量が大きくなるためエッチングガス１２１の流れが速くなる。よって、実施形態１のように円筒状の整流ローラ１５０を用いた場合、排気部１８０の近傍とそれ以外の場所とにおけるエッチングガス１２１の流速を均一にすることができない。その結果、排気部１８０の近傍に位置した部分における基板１９０のエッチングレートが、他の部分における基板１９０のエッチングレートより比較的大きくなる。
【００５５】
基板１９０を全面において均一にエッチングするためには、基板１９０上において均一にラジカルが生成される必要がある。そのため、基板１９０上において均一にエッチングガス１２１が流れることが望まれる。上述の通り、エッチングガス１２１は排気部１８０から排気されるため、排気部１８０の近くに位置するほどエッチングガス１２１の流速が大きくなる。そこで、本実施形態に係るドライエッチング装置においては、整流ローラ２５０を設けることにより、基板１９０の全面上におけるエッチングガス１２１の流れを均一化している。
【００５６】
本実施形態においては、整流ローラ２５０の端部の近傍に排気部１８０が配置されている。そのため、整流ローラ２５０の端部に位置する部分が、排気部１８０の近くに位置する部分になる。整流ローラ２５０の中央部に位置する部分が、排気部１８０の遠くに位置する部分になる。
【００５７】
図５に示すように、本実施形態に係る整流ローラ２５０は、端部の方が中央部より半径が大きい。このようにすることにより、エッチングガス１２１が排気部１８０の近くにおいて、大きな流速で排気されることを抑制することができる。
【００５８】
具体的には、エッチングガス１２１は、整流ローラ２５０の端部においては中央部より半径の大きな外周面２５１に沿って上昇した後、整流ローラ２５０を乗り超えなければならない。そのため、端部近傍の整流ローラ２５０は、エッチングガス１２１の排気抵抗が中央部より大きく、エッチングガス１２１を滞留させる効果が比較的大きい。
【００５９】
上記のように、整流ローラ２５０の半径を排気部１８０からの距離に対応して変化させることにより、基板１９０の全面上においてエッチングガス１２１の排気される流速の均一化を図ることができる。
【００６０】
なお、本実施形態においては、整流ローラ２５０は、回転軸方向において排気部１８０に近づくに従って連続的に半径が大きくなっている。その結果、エッチングガス１２１の流れの均一性をさらに向上することができる。
【００６１】
本実施形態のように整流ローラ２５０の端部の近傍に排気部１８０が位置する場合に限らず、整流ローラ２５０の半径を排気部１８０との位置関係に対応して適宜変更することにより、基板１９０上におけるエッチングガス１２１の流速の均一化を図ることができる。その結果、基板１９０の全面において、ドライエッチングの均一性を向上することができる。
【００６２】
なお、今回開示した上記実施形態はすべての点で例示であって、限定的な解釈の根拠となるものではない。したがって、本発明の技術的範囲は、上記した実施形態のみによって解釈されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づいて画定される。また、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれる。
【符号の説明】
【００６３】
１００  ドライエッチング装置、１０１  真空容器、１０２  エッチング空間、１０３  クリーニング空間、１１０  上部電極、１１１，１４１  開口部、１２０  エッチングガス配管、１２１  エッチングガス、１３０  下部電極、１４０  側部電極、１４２  クリーニングガス配管、１４３  クリーニングガス、１５０，２５０  整流ローラ、１５１，２５１  外周面、１５３，１５７  モータ、１５４  ローラ支持部、１５５  摺接部、１５６  歯車、１５８  回転ベルト、１６０  配線、１７０  高周波電源、１８０  排気部、１９０  基板、１９１  エッチング残渣。
【図１】
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【図２】
2013089800.tif 000004
【図３】
2013089800.tif 000005
【図４】
2013089800.tif 000006
【図５】
2013089800.tif 000007