(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチングチャンバー内の上部にガス導入部をもち、前記エッチングチャンバーの外周側方を取り巻く複数の磁場コイルが互いに高さを異ならせて配置されている磁気中性線放電プラズマ処理装置のクリーニング方法において、
前記エッチングチャンバー内にクリーニングガスを導入し、前記磁場コイルのうちの上部に配置されたものを選択的に作動させることにより前記エッチングチャンバー内の上部でプラズマ密度が高くなるようにエッチングチャンバーにプラズマを発生させるクリーニング工程のみを含むことを特徴とするクリーニング方法。
【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のクリーニング方法に関し、特にプラズマエッチング装置においてチャンバー内壁に付着したエッチング反応生成物を除去するためのクリーニング方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチング装置は、マイクロレンズなどの光学部品の製造工程、半導体装置の製造工程など、微細加工の分野で広く用いられている。プラズマエッチング装置では、チャンバー内にエッチング反応ガスを供給し、チャンバー内に配置された電極により又はチャンバーの外側に配置したコイルにより高周波電力を供給してチャンバー内にプラズマを発生させ、チャンバー内に載置した被エッチング物にエッチング処理を施すものである。
【０００３】
プラズマエッチングではプラズマにより発生した反応ガスのイオンが被エッチング物の表面に作用し、表面に加工を施す。このとき、被エッチング物とエッチングガスが反応してエッチング反応生成物が発生する。この反応生成物の殆どは排気ガスとともにチャンバーから外部へ排出されるが、一部はチャンバー内壁に付着する。
【０００４】
そこで、プラズマエッチング装置では、１回又は数回の被エッチング物処理を行なうと、反応ガスとしてエッチングガスに代えて酸素などのクリーニング用ガスをチャンバー内に供給し、プラズマを発生させることによってチャンバー内に付着したエッチング反応生成物を除去するクリーニング操作が行なわれている。
【０００５】
そのクリーニング操作を効率的に行なうための方法として、チャンバーの外周に磁界発生手段を設け、クリーニング時にクリーニングガスのプラズマを発生させたときにその磁界発生手段によりチャンバー内のプラズマがチャンバー内に均一に行き渡るように流動化させることにより、チャンバー内のプラズマ密度を一様にしてチャンバー内壁の隅々に付着したエッチング反応生成物まで除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００２−２５２２０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
提案されているクリーニング方法では、クリーニング時のチャンバー内のプラズマがチャンバー内で均一になるように磁界を作用させる。しかしながら、チャンバー内でクリーニングに利用できるプラズマ中の活性種の絶対数は変わらないため、チャンバー内で一様に分布させるとプラズマ密度が低下する。その結果クリーニングのためのプラズマ処理時間が長くなり、その分エッチング装置の稼働率が下がり、製造コストを上昇させる。
【０００７】
そこで本発明は、チャンバーのクリーニングを短時間で終了できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
エッチング処理中にチャンバー内壁に付着したエッチング反応生成物が落下して被エッチング物上に堆積し、エッチング処理の品質を低下させることがある。その堆積物はチャンバー内壁に付着したエッチング反応生成物が剥離して生じたものであることが分かっている。本発明者の検討結果によれば、エッチング処理の障害になる堆積物が発生するのは、チャンバー内壁のうちエッチングガス導入部からのエッチング反応生成物の剥離によるものである確率の高いことが分かった。これはエッチングガスの流れによる衝撃により、チャンバー内壁に付着した反応生成物が剥離する確率が高まるためであると考えられる。
【０００９】
そこで、本発明はこの知見に基づき、提案されているクリーニング方法のようにクリーニング時にチャンバー内でプラズマ密度を均一化するのではなく、主としてプラズマ密度をガス導入部近傍に集中させることによってクリーニングの効率を高め、クリーニング処理時間を短縮するようにしたものである。
【００１０】
すなわち、本発明はエッチングチャンバー内の上部にガス導入部をもつドライエッチング装置において、エッチングチャンバー内にクリーニングガスを導入し、エッチングチャンバー内の上部でプラズマ密度が高くなるようにエッチングチャンバーにプラズマを発生させることを特徴とするクリーニング方法である。
【００１１】
本発明は種々のドライエッチング装置に適用することができるが、適用されるドライエッチング装置が、エッチングチャンバーの外周側方を取り巻く複数の磁場コイルが互いに高さを異ならせて配置されている磁気中性線放電プラズマ処理装置である場合には、クリーニング時にはそれらの磁場コイルのうちの上部に配置されたものを選択的に作動させることによりエッチングチャンバー内の上部でプラズマ密度が高くなるようにエッチングチャンバーにプラズマを発生させるようにする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明ではクリーニング時にチャンバー内のプラズマ密度をガス導入部の近傍に集中させるようにしたので、チャンバー内壁に付着したエッチング反応生成物の剥離する確率の高い部分を短時間でクリーニングすることができるようになり、クリーニング処理時間を短縮することができる。その結果、従来は加工条件によっては１基板加工ごとにクリーニングを行なったり、クリーニング時間を長くすることによりエッチング処理の不良対策を講じていたので、エッチング装置の稼動時間に対するクリーニング時間の割合が多くなって稼働率を低下させていたが、本発明によればクリーニング処理時間を短縮できるのでエッチング装置の稼働率を上げることができ、エッチング処理のコストを低下させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
[実施例１]
図１は本発明が適用されるドライエッチング装置の一例としての磁気中性子放電（ＮＬＤ：Neutral Loop Discharge）プラズマ処理装置を概略的に表したものである。チャンバー２は円筒状であり、底部に被エッチング物が載置される基板電極４が設けられている。チャンバー内の上部にはエッチングガス又はクリーニングガスを供給するガス供給部６が配置されている。この例の装置ではエッチングガス又はクリーニングガスはチャンバー２内の上部の周囲隅部から均等にチャンバー内に供給されるように、出口が円周上に配置されている。チャンバー２内にプラズマを発生させるために、高周波電力を供給する電極又はアンテナがチャンバー内又はチャンバーの外側の周囲に配置（図示略）されている。更にチャンバー２の外周側方を取りまく３つの磁場コイル８ａ，８ｂ，８ｃが配置されており、磁場コイル８ａが最も高い上段位置、磁場コイル８ｂが中段の位置、磁場コイル８ｃが最も低い下段位置となるように配置されている。チャンバー２０内を排気するためにチャンバー２０には排気系２８が設けられている。
【００１５】
基板電極４上に載置された被エッチング物にエッチング処理を施すときは、電極又はアンテナコイルにプラズマ発生用の高周波電力が印加されるとともに、基板電極４にバイアス電圧が印加される。磁場コイル８ａ〜８ｃの全てに電流が流され、磁場コイル８ｂに対し磁場コイル８ａと８ｃにそれぞれ逆方向の電流が流される。磁場コイル８ａ〜８ｃへの通電によりチャンバー２内の中央部に磁気中性線が形成され、その磁気中性線に沿ってチャンバー２の中央部にリング状のプラズマが形成され、そのプラズマが被エッチング物のエッチング処理に寄与する。
【００１６】
チャンバー２内の内壁に付着したエッチング反応生成物を除去するためのクリーニング処理工程においては、チャンバー２内にクリーニングガスとして例えば酸素を供給してエッチング時と同様にプラズマを発生させる。基板電極４にはバイアス電圧は印加しない。磁場コイル８ａ〜８ｃに関しては、従来は図１（Ａ）に示されているように、中段の磁場コイル８ｂにのみ電流を流し、上段と下段の磁場コイル８ａ，８ｃには電流を流さない。これにより、クリーニング用のプラズマ１２の密度はチャンバー２中央部で高くなる。
【００１７】
それに対し、実施例のクリーニング処理方法は、磁場コイル８ａ〜８ｃへの通電方法が従来のものとは異なる。他の条件は同じである。図１（Ｂ）に示されるように、磁場コイル８ａ〜８ｃでは最上段の磁場コイル８ａにのみ電流を流し、中段と下段の磁場コイル８ｂ，８ｃには電流を流さない。これにより、クリーニング用のプラズマ１４の密度はチャンバー２内の上部で高くなる。このプラズマ１４によりチャンバー２内の上部に配置されているガス供給部６の近傍が主としてクリーニングされる。
【００１８】
この実施例において、ＮＬＤエッチング装置を用いてガラス基板にマイクロレンズアレイを製作するためのエッチング加工したときのクリーニングの結果を以下に説明する。
ガラス基板のドライエッチング条件は、反応ガスとしてＣＦ4を５０ｓｃｃｍの流量でチャンバーに供給し、真空度を１ｍＴｏｒｒとし、プラズマを発生させるための高周波電源電力（アンテナ電力）を１０００Ｗ、基板電極４に印加するバイアス電力を５００Ｗとする。磁場コイル８ａには３０Ａ、磁場コイル８ｂには５０Ａ、磁場コイル８ｃには３０Ａの電流を流し、磁場コイル８ａと８ｃへの通電方向は磁場コイル８ｂと反対方向とする。その条件で７分間加工してガラス基板をエッチングする。クリーニングは７分間のエッチング処理ごとに２分間行なう。
【００１９】
クリーニング条件は次の通りである。
（従来条件）
これは従来からも行なわれているクリーニング条件である。反応ガスとして酸素を流量１００ｓｃｃｍで供給し、真空度を２ｍＴｏｒｒ、アンテナ電力を１０００Ｗ、バイアス電力０とする。磁場コイル８ａ〜８ｃへの通電は、磁場コイル８ａが０，磁場コイル８ｂが５０Ａ、磁場コイル８ｃが０である。
【００２０】
（実施例の条件）
反応ガス、真空度、アンテナ電力及びバイアス電力の条件は従来条件と同じである。磁場コイル８ａ〜８ｃへの通電は、磁場コイル８ａが３０Ａ、磁場コイル８ｂと８ｃが０である。すなわち、磁場コイル８ａ〜８ｃへの通電条件以外は従来条件も実施例の条件も同じである。
【００２１】
このドライエッチング装置に適用したクリーニング方法について、上に示した従来方法による効果と実施例による効果を図２に比較して示す。図２の横軸はエッチング処理の回数を投入バッチとして表している。この結果によればエッチング加工の不良発生率は従来の条件でクリーニングした場合はエッチング処理回数が進むにつれて不良率が上がっていくのに対し、実施例の条件でクリーニングを行なうとエッチング処理回数が進んでいっても不良率が上がっていないことが分かる。これは従来条件でのクリーニングではガス導入部付近のクリーニングが十分に行なわれていないのに対し、実施例の方法ではチャンバー内壁に付着した反応生成物の剥離が起こるガス導入部付近がよくクリーニングされる結果、エッチング処理回数が進んでいっても不良率が上昇しない結果となって現れたものである。
【００２２】
（参考例）
図３は本発明を平行平板型ＣＣＰ（Capacitor Coupled Plasma）エッチング装置に適応した参考例を表したものである。チャンバー２０内の下部に被エッチング物を載置するとともにバイアス電圧を印加するための基板電極２２が配置され、チャンバー２０内の上部にはガス導入口２４が設けられ、ガス導入口２４につながるガス導入部２６がチャンバー２０内の上部に設けられている。ガス導入部２６は多数の開口をもつ板状をなしている。ガス導入部２６により、チャンバー２０内では上部から一様に反応ガス又はクリーニングガスが供給されるようになっている。チャンバー２０内を排気するためにチャンバー２０には排気系２８が設けられている。
【００２３】
チャンバー２０内の上部に配置された上部電極（図示略）からプラズマ発生用のアンテナ電力を供給するための高周波電源３０が接続され、基板電極２２にはバイアス電力を供給するための高周波電源３２が接続されている。
【００２４】
この平行平板型エッチング装置では、ドライエッチング処理を行なうときはガス導入部２６からチャンバー２０内に反応ガスとしてエッチングガスが供給され、上部電極と基板電極３２にそれぞれ電源３０，３２から高周波電力が供給され、エッチングガスによるプラズマが形成される。そのプラズマは基板電極２２に与えられるバイアス電圧により基板電極２２側に引き込まれ、基板電極２２上に載置された被エッチング物を加工処理する。
【００２５】
クリーニング時は、従来の方法では図３（Ａ）に示されるように、エッチング加工時と同様に上部電極にも基板電極２２にもそれぞれ高周波電力が供給された状態でクリーニングが行なわれる。そのためチャンバー２０内でのクリーニングガスによるプラズマ３４はエッチング加工時と同じ位置に発生する。
【００２６】
それに対し、参考例の方法では図３（Ｂ）に示されるように、クリーニング時には基板電極２２へのバイアス電力の供給を遮断する。その結果、クリーニング時のチャンバー２０内でのクリーニングガスによるプラズマ３６は上部電極付近に生成し、ガス導入部２６付近に付着したエッチング反応生成物を効率よく除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】ＮＬＤドライエッチング装置に適用されるクリーニング方法を示す概略断面図で、（Ａ）は従来の方法、（Ｂ）は一実施例の方法である。
【図２】ＮＬＤドライエッチング装置に適用されたクリーニング方法の効果を従来の方法と一実施例の方法で比較するグラフである。
【図３】ＣＣＰ平行平板型ドライエッチング装置に適用されるクリーニング方法を示す概略断面図で、（Ａ）は従来の方法、（Ｂ）は参考例の方法である。
【符号の説明】
【００２９】
２，２０      チャンバー
４，２２      基板電極
６，２６      ガス供給部
８ａ，８ｂ，８ｃ      磁場コイル
１２，１４，３４，３６      プラズマ
３０，３２      高周波電源
【図１】
0005072488.tif 000002
【図２】
0005072488.tif 000003
【図３】
0005072488.tif 000004