(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマエッチングされる基板を内部に設置した真空室に、エッチングガスの導入口と、真空排気口と、前記真空室外部から電場を導入して該エッチングガスをプラズマ化するプラズマ発生手段を設けたプラズマエッチング装置であって、前記真空室の側壁の一部が誘電体で形成され、前記プラズマ発生手段は、前記側壁の外側に設置され電場を導入する高周波コイルを有し、前記側壁の内側に金属板を設け、該金属板は前記高周波コイルと対向する部分を除いて分割されて設置され、かつ加熱されていることを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記真空室内に発熱体を設けてこれに金属板を当接させ、該金属板の表面で発熱面を構成したことを特徴とする請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記金属板に渦電流発生防止のスリットを形成した特徴とする請求項１または２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記側壁を円筒状に成し、内側に誘電体の防着円筒を設けると共に、円筒形に形成した２個の前記金属板で該防着円筒の両端部の内周面を覆うことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空室内に反応生成物が付着することを防止する防着装置を装備したプラズマエッチング装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、プラズマエッチング装置として、プラズマ発生手段により分類すれば、陰極容量結合型（ＲＩＥ）、有磁場ＲＩＥ型、高周波コイルによる誘導結合型、μ波放電型、有磁場μ波放電型、ヘリコン波型等が知られている。また、最近では、外部の高周波コイルと３つのコイルを利用して真空室内に磁場ゼロのループを形成し、基板の電子電流とイオン電流を調和してチャージアップのダメージを防止するために磁気中性線放電（ＮＬＤ：Neutral  Loop  Discharge）によりプラズマ形状を制御する形式のエッチング装置が提案されている（例えば特開平8-311667号公報）。これらのプラズマ発生手段を採用したエッチング装置は、いずれも真空排気された真空室内にエッチング処理される基板を設け、該真空室内に導入したエッチングガスをプラズマにより電離させ、生成した反応性のイオン、ラジカルを基板に入射させてエッチングしている。また、真空室に石英ベルジャーを使用している場合、その内面に反応生成物の付着防止と、エッチャントの消耗防止の目的でアルミナ円筒体で覆うことが提案されているが、アルミナ円筒体で真空が保てる場合は、石英ベルジャーを使用せずにアルミナ円筒体の一重構造となっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来のエッチング装置は、エッチング処理の進行に伴い発生する反応生成物が真空室の内壁に付着堆積し、これが剥離してダストになるとエッチング処理が不良になるので、定期的に該室内をウエットクリーニングしている。しかし、不良品発生を防ぐには、かなり頻繁に例えば処理時間６〜７時間に１回のウエットクリーニングする必要があり、その回数が多いために生産効率が低下する不都合があった。また、上記のようにアルミナ円筒体で真空室内面を覆ったものでも、エッチング時間が経過すると該円筒体に反応生成物が堆積し、ウエットクリーニングをかなりの回数で行わなければならず生産効率は良好でない。
【０００４】
本発明は、真空室内に反応生成物が付着しにくく生産効率のよいプラズマエッチング装置を提供することを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明では、プラズマエッチングされる基板を内部に設置した真空室に、エッチングガスの導入口と真空排気口と該エッチングガスをプラズマ化するプラズマ発生手段を設けたプラズマエッチング装置に於いて、該真空室の内壁に沿って発熱面を設けたことにより、上記の目的を達成するようにした。該真空室の周壁を円筒状の誘電体で形成し、該周壁の端部方向にプラズマエッチングされる基板を載置した基板電極を設けてこれにＤＣ又はＲＦ電源を接続し、該周壁の外周を囲んで磁石と高周波コイルで構成したプラズマ発生手段を設けた構成のプラズマエッチング装置では、該基板電極の前方の周囲に発熱面を設けて防着装置を構成し、該発熱面は真空室内に設けた発熱体に当接させた金属板の表面で構成することが好ましい。該金属板に渦電流発生防止のスリットを形成し、該金属板を２個設けることも可能である。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態をＮＬＤ形式のプラズマ発生手段を備えたプラズマエッチング装置につき説明すると、図１に於いて符号１はプラズマエッチングされる基板２を内部に設置した真空室を示し、該基板２は外部の直流電源又は高周波電源３に接続された基板電極４上に昇降自在の基板押さえ５により固定される。該真空室１は、石英ガラスの誘電体により円筒形に形成された上部空間１ａとこれよりもワイドで基板電極４が設置される下部空間１ｂとで構成され、該上部空間１ａの上端を塞ぐフランジ１ｃにはフッ素系ガス、アルゴンガス等のエッチングガスを導入する導入口６を形成し、該下部空間１ｂには真空ポンプに連なる真空排気口１５を形成した。
【０００７】
該円筒形の上部空間１ａの外周には、これを取り巻く３個の環状の電磁石コイル７ａ、７ｂ、７ｃと１重若しくは多重の高周波コイル８及び補正用電磁石コイル１０で構成したＮＬＤ形式のプラズマ発生手段９を設け、隣接した電磁石コイルに互いに逆方向の電流を流すと、該上部空間１ｂ内に環状の磁気中性線とこれに沿う高周波の電場が形成されてドーナツ形のプラズマが発生する。該磁気中性線の発生位置や直径は、各電磁石コイルに流す電流を調整することにより任意に調整でき、電子のラーマ円周長が電子の平均自由行程と同等以上になるように調整することによって電子が磁場にトラップされることがなくなり、チャージアップによるダメージを受けることなく基板２をエッチング処理できる。
【０００８】
以上の構成は従来のＮＬＤ形式のプラズマエッチング装置と特に変わりがなく、該真空室１内に例えば八フッ化プロパンガスのエッチングガスを導入して０．６７Ｐａに真空排気し、電磁石コイル７ａ、７ｂ、７ｃに１６４０Ａ、−２５００Ａ、２２４０Ａを流すとともに補正用の電磁石コイル１０に−１０００Ａを流し、高周波コイル８に１３．５６ＭＨｚ、１５００Ｗ、基板電極４に１３．５６ＭＨｚ、５００Ｗの電力を投入すると、ＳｉＯ２の基板２を８００ｎｍ／ｍｉｎの高速で±３％の高い均一性でエッチング処理できる。しかし、このとき発生する反応生成物が該上部空間１ａや下部空間１ｂの内面に付着し、エッチング処理中にその付着物が基板２上に剥落するとエッチング不良を生じて好ましくない。該上部空間１ａの内面に沿って高周波が透過できるアルミナ製の防着円筒１１が設けられており、これは上部空間１ａの内面が表面円滑で付着物の剥落が生じやすいため、この内面に付着させない目的及びこの内面がエッチングされることを防止しエッチャントの消耗を防ぐ目的で設けられているが、処理時間が経過すると該防着円筒１１に付着した付着物も剥落しやすくなる。そのためかなり頻繁に付着物を取り除くウエットクリーニングを行わなければならず、その時間が生産性向上の障害になっているが、本発明では真空室１の内面に沿って発熱面１２を設け、付着しようとする反応生成物を該発熱面１２で凝縮させないようにし、真空排気口１５から真空室１外へ排除されるようにした。防着円筒１１が設けられている場合は、高周波コイル８付近を除いて上下からその内周面を覆って該発熱面１２を設ける。
【０００９】
該発熱面１２は、真空室１内で広い面積を持つことが好ましく、図示のものではプラズマ発生領域と基板２との間の空間を避けて基板電極４の前方の周囲に設けるようにし、該真空室１内にマイクロヒーターの発熱体１３を導入してこれに表面をＧＢＢ（ガラスビーズブラスト）処理したアルミニウムからなる金属板１４を当接させ、該ヒーター１３の発熱で金属板１４の全体が反応生成物を付着させない２００℃程度の高温に発熱するようにした。該金属板１４は、高周波コイル８から真空室１内への高周波の導入を妨げずに覆えるように、高周波コイル８に対向した防着円筒１１の内面を除いて２つに分離された円筒状の金属板１４ａ、１４ｂで構成した。この場合、上方の金属板１４ａを、図２及び図３に示したように、フランジ１ｃの内面を覆うキャップ状に形成してその外面にマイクロヒーター１３を当接させ、下方の金属板１４ｂには、図４及び図５に示したように、鍔１４ｃを形成してこれを下部空間１ｂの内面に取り付けたマイクロヒーター１３に当接させた。１６は各金属板１４ａ、１４ｂに必要に応じて形成される渦電流防止用のスリットで、このスリット１６を形成しないものでは高周波コイル８から真空室１内へ導入される高周波が該金属板１４に渦電流を生じて発熱するから、マイクロヒーター１３の電力を削減できるが、その分プラズマ維持のためのパワーロスになるので高周波コイル８への投入電力を増大させる必要が生じる。尚、各金属板１４ａ、１４ｂの温度は、熱電対で検出してマイクロヒーター１３への投入電力を制御することが有利であり、マイクロヒーター１３の代わりに熱媒体で金属板１４ａ、１４ｂを加熱するようにしてもよい。また、金属板１４ａ，１４ｂの表面はＧＢＢ処理したが、アルマイト処理やアルミナ溶射などの表面処理を施しても構わない。
【００１０】
図示の装置の作動を説明すると、該真空室１内に八フッ化プロパンガスのエッチングガスを真空室１の内壁と金属板１４ａの隙間から導入して０．６７Ｐａの真空圧に調整し、各電磁石コイル７ａ、７ｂ、７ｃに１６４０Ａ、−２５００Ａ、２２４０Ａ、補正用の電磁石コイル１０に−１０００Ａを流し、高周波コイル８に１３．５６ＭＨｚ、１５００Ｗ、基板電極４に１３．５６ＭＨｚ、５００Ｗの電力を投入すると、基板電極４上に用意したＳｉＯ２の基板２を８００ｎｍ／ｍｉｎの高速で±３％の高い均一性でエッチング処理でき、このとき該マイクロヒーター１３に８００Ｗの電力を流しておくことにより発熱面１２は２００℃になり、エッチングに伴い発生する反応生成物ＣＦ系重合物は、エッチング時間が１０時間経過しても発熱面１２に堆積することがなく、発熱面１２の切れ目に対向する防着円筒１１の内面に多少の堆積が認められるにすぎなかった。エッチング時間が１４時間経過すると、防着円筒１１に剥離しそうな反応生成物の堆積が生じたので、エッチング処理を止め、装置をウエットクリーニングした。
【００１１】
以上の説明ではＮＬＤ形式のプラズマエッチング装置への適用について説明したが、高周波誘導結合プラズマ発生形式のもの等の各種のプラズマエッチング装置に本発明を適用できる。
【００１２】
【発明の効果】
以上のように本発明によるときは、プラズマエッチング装置の真空室の内壁に沿って発熱面を設けたので、エッチングに伴い発生する反応生成物が真空室の内壁に付着しにくくなり、ウエットクリーニングするまでの時間が長くなるのでエッチング処理時間が長くなって生産性を向上させることができ、該発熱面を基板電極の前方周囲に設けることでエッチング処理を妨げず有効に付着防止でき、真空室内に設けた発熱体に金属板を当接させることにより面積の大きい発熱面を構成することができる効果があり、該金属板にスリットを形成して高周波による渦電流を防止することにより高周波電力を少なくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態を示す截断側面図
【図２】図１の上部金属板の拡大下面図
【図３】図２の３−３線断面図
【図４】図１の下部金属板の拡大平面図
【図５】図４の５−５線断面図
【符号の説明】
１  真空室、２  基板、４  基板電極、６  導入口、７ａ・７ｂ・７ｃ  電磁石コイル、８  高周波コイル、９  プラズマ発生手段、１０  補正用電磁石コイル、１１  防着円筒、１２  発熱面、１３  発熱体、１４・１４ａ・１４ｂ  金属板、１５  真空排気口、１６  スリット、
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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