(57)【要約】【課題】生産性を低下させることなく、誘電体窓への反応生成物の付着を防止して、エッチングの信頼性や再現性を向上させる。【解決手段】真空容器内にプロセスガスを供給するとともに、アンテナに高周波電力を供給することにより、誘電体窓を介して前記真空容器内に電磁波を放射し、前記真空容器内にプラズマを発生させ、前記真空容器内の電極に載置されている被エッチング材をエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記真空容器内のプラズマモードを誘導結合プラズマが生成されるＨモードと静電結合プラズマが生成されるＥモードに繰り返し切り替えることを特徴とするプラズマエッチング方法を提供することにより、前記課題を解決する。【選択図】  図１
2009076786.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内にプロセスガスを供給するとともに、アンテナに高周波電力を供給することにより、誘電体窓を介して前記真空容器内に電磁波を放射し、前記真空容器内にプラズマを発生させ、前記真空容器内の電極に載置されている被エッチング材をエッチングするプラズマエッチング方法であって、
前記真空容器内のプラズマモードを誘導結合プラズマが生成されるＨモードと静電結合プラズマが生成されるＥモードに繰り返し切り替えることを特徴とするプラズマエッチング方法。
【請求項２】
前記アンテナに高周波電力を供給する供給時間と前記アンテナに高周波電力を供給しない非供給時間を交互に繰り返すことにより、前記真空容器内のプラズマモードを切り替える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方法。
【請求項３】
前記供給時間及び前記非供給時間が交互に繰り返されるように、前記アンテナに高周波電力を供給する電源をパルス駆動することを特徴とする請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項４】
前記供給時間は前記非供給時間の４倍以上であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項５】
誘導結合プラズマが生成されるＨモードであるときには前記電極にバイアス電圧を印加する一方で、前記静電結合プラズマが生成されるＥモードであるときには前記電極へのバイアス電圧の印加を停止することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法。
【請求項６】
誘電体窓を有する真空容器と、
前記真空容器内に配置され、被エッチング材が載置される電極と、
前記真空容器内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、
高周波電力を供給する電源と、
前記電源から供給される高周波電力により前記誘電体窓を介して前記真空容器内に電磁波を放射し、前記真空容器内にプラズマを生成するアンテナと、
前記真空容器内のプラズマモードを誘導結合プラズマが生成されるＨモードと静電結合プラズマが生成されるＥモードに繰り返し切り替えるプラズマモード切替手段と、
を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記プラズマモード切替手段は、前記アンテナに高周波電力を供給する供給時間と前記アンテナに高周波電力を供給しない非供給時間が交互に繰り返されるように、前記電源をパルス駆動するパルス駆動手段であることを特徴とする請求項６に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記供給時間は前記非供給時間の４倍以上であることを特徴とする請求項７に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記電極にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、
誘導結合プラズマが生成されるＨモードであるときには前記電極にバイアス電圧を印加する一方で、前記静電結合プラズマが生成されるＥモードであるときには前記電極へのバイアス電圧の印加を停止する制御手段と、
を備えたことを特徴とする請求項６乃至請求項８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】
【技術分野】
【０００１】
本発明はプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に係り、特に、真空容器の誘電体窓への反応生成物の付着を防止したプラズマエッチング方法及びプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体メモリ（ＦｅＲＡＭ）、磁気抵抗メモリ（ＭＲＡＭ）等の半導体デバイスにおいて、強誘電体や磁性体、白金等の電極材料は、難エッチング材料と呼ばれ、加工が困難な材料である。一般に難エッチング材料の加工には、ドライエッチングが多く用いられる。難エッチング材料のエッチング時には、不揮発性の反応生成物が生成されたり、被エッチング物の原子がスパッタされたりして、被エッチング物の加工側面やエッチングチャンバの内壁へ付着するといった問題がある。
【０００３】
従来より、誘電結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ICP）を用いたプラズマエッチング方法が知られている（例えば、特許文献１〜３参照）。このようなプラズマエッチング方法では、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、高周波電力をアンテナに供給することにより、誘電体（誘電体窓）を介して真空容器内に電磁波を放射し、真空容器内にプラズマを発生させ、真空容器内の電極に載置された基板をエッチング処理する。
【０００４】
誘電体への反応生成物の体積を防ぐために、特許文献１には、誘電体へ抵抗加熱式のヒータを設けて８０℃以上に加熱することが開示されている。また、特許文献２には、アンテナと誘電体との間にプラズマと静電的に結合させる電極を設けることが開示されている。更に、特許文献３には、誘電体（放電部）にファラデーシールドを設けることが開示されている。
【特許文献１】特開平１１−４５８７８号公報
【特許文献２】特開平８−３１６２１０号公報
【特許文献３】特開２００３−２４３３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
誘電結合プラズマエッチングの場合、プラズマ生成のために用いるアンテナの直下にある誘電体窓へ反応生成物が付着すると、パーティクルの発生によって信頼性が低下したり、放電効率の低下により誘電結合放電が維持されず再現性が低下したりするという問題がある。
【０００６】
特許文献１〜３に開示された従来技術では、それぞれヒータ、電極、ファラデーシールドといった機器を設けることで誘電体窓への反応生成物の堆積を防止しているが、それらをプラズマ処理装置に組み込むため、チャンバの構成が複雑となる。また、それらの機器（機構）を設けるため、プラズマ処理装置の価格が高価になるといった問題がある。
【０００７】
一般的には、誘電体窓へ反応生成物などが付着して堆積しデポジション膜（堆積膜）が形成されると、プラズマを用いたドライクリーニングのみではデポジション膜の除去が困難であり、チャンバを大気開放したウェットクリーニングが必要となる。ウェットクリーニングを行うと、クリーニングに約１日、真空引きに約１日、性能確認に１〜３日以上が必要となり、最低でも１週間近く使用できなくなる。このような長時間のメンテナンスが必要になると、実験や生産などでプラズマ処理装置を用いたエッチングが出来なくなって装置の稼働率が下がり、生産性が低下することになる。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、生産性を低下させることなく、誘電体窓への反応生成物の付着を防止して、エッチングの信頼性や再現性を向上させることができるプラズマエッチング方法及びプラズマ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】
【０００９】
前記目的を達成するために、本発明に係るプラズマエッチング方法は、真空容器内にプロセスガスを供給するとともに、アンテナに高周波電力を供給することにより、誘電体窓を介して前記真空容器内に電磁波を放射し、前記真空容器内にプラズマを発生させ、前記真空容器内の電極に載置されている被エッチング材をエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記真空容器内のプラズマモードを誘導結合プラズマが生成されるＨモードと静電結合プラズマが生成されるＥモードに繰り返し切り替えることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、誘電体窓への反応生成物の付着を防止しつつ、エッチング処理を行うことができる。このため、パーティクルの発生や放電効率の低下を防いで、エッチングの信頼性や再現性を向上させることができるとともに、メンテナンスサイクルを延ばすことができ、生産性が向上する。また、クリーニング機構を新たに追加する必要がなく、簡易な装置構成で低コスト化を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のプラズマエッチング方法の一態様に係り、前記アンテナに高周波電力を供給する供給時間と前記アンテナに高周波電力を供給しない非供給時間を交互に繰り返すことにより、前記真空容器内のプラズマモードを切り替えることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のプラズマエッチング方法の一態様に係り、前記供給時間及び前記非供給時間が交互に繰り返されるように、前記アンテナに高周波電力を供給する電源をパルス駆動することを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のプラズマエッチング方法の一態様に係り、  前記供給時間は前記非供給時間の４倍以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、エッチングレートの高速化を図ることができる。
【００１５】
請求項５に記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプラズマエッチング方法の一態様に係り、誘導結合プラズマが生成されるＨモードであるときには前記電極にバイアス電圧を印加する一方で、前記静電結合プラズマが生成されるＥモードであるときには前記電極へのバイアス電圧の印加を停止することを特徴とする。
【００１６】
また、前記目的を達成するための装置発明を提供する。即ち、請求項６に記載の発明に係るプラズマエッチング装置は、誘電体窓を有する真空容器と、前記真空容器内に配置され、被エッチング材が載置される電極と、前記真空容器内にプロセスガスを供給するガス供給手段と、高周波電力を供給する電源と、前記電源から供給される高周波電力により前記誘電体窓を介して前記真空容器内に電磁波を放射し、前記真空容器内にプラズマを生成するアンテナと、前記真空容器内のプラズマモードを誘導結合プラズマが生成されるＨモードと静電結合プラズマが生成されるＥモードに繰り返し切り替えるプラズマモード切替手段と、を備えたことを特徴とする。
【００１７】
請求項７に記載の発明は、請求項６に記載のプラズマエッチング装置の一態様に係り、前記プラズマモード切替手段は、前記アンテナに高周波電力を供給する供給時間と前記アンテナに高周波電力を供給しない非供給時間が交互に繰り返されるように、前記電源をパルス駆動するパルス駆動手段であることを特徴とする。
【００１８】
請求項８に記載の発明は、請求項７に記載のプラズマエッチング装置の一態様に係り、前記供給時間は前記非供給時間の４倍以上であることを特徴とする。
【００１９】
請求項９に記載の発明は、請求項５乃至請求項８のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置の一態様に係り、前記電極にバイアス電圧を印加するバイアス電圧印加手段と、  誘導結合プラズマが生成されるＨモードであるときには前記電極にバイアス電圧を印加する一方で、前記静電結合プラズマが生成されるＥモードであるときには前記電極へのバイアス電圧の印加を停止する制御手段と、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、誘電体窓への反応生成物の付着を防止しつつ、エッチング処理を行うことができる。このため、パーティクルの発生や放電効率の低下を防いで、エッチングの信頼性や再現性を向上させることができるとともに、メンテナンスサイクルを延ばすことができ、生産性が向上する。また、クリーニング機構を新たに追加する必要がなく、簡易な装置構成で低コスト化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、添付図面に従って本発明の好ましい実施の形態について詳説する。
【００２２】
図１は、本発明の第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。図１に示すプラズマエッチング装置１０は、チャンバ（真空容器）１２の上面に誘電体窓１４が密閉的に取付けられており、誘電体窓１４の上方にはループコイル状のアンテナ１６が該誘電体窓１４から所定間隔（例えば、１０ｍｍ）をあけて配置されている。アンテナ１６はマッチング回路１８を介してアンテナ用高周波電源（ＲＦ電源）２０に接続されている。アンテナ用高周波電源２０の周波数はＲＦ〜ＶＨＦ帯であり、例えば、１３．５６ＭＨｚが用いられる。
【００２３】
チャンバ１２内には被エッチング材となる基板２２が載置されるステージ（電極）２４がアンテナ１６と平行になるように配置されている。ステージ２４はマッチング回路２６を介してバイアス用高周波電源（ＲＦ電源）２８に接続されている。バイアス用高周波電源２８の周波数は２００ｋＨｚ〜６０ＭＨｚであり、例えば、４００ｋＨｚを用いる。なお、図示は省略したが、ステージ２４には基板２２を固定するための静電チャック又はクランプが設けられている。
【００２４】
チャンバ１２内にはプロセスガス供給部３０からプロセスガス（反応ガス）が供給される一方で、排気部３２によってチャンバ１２が所定の圧力に減圧排気される。
【００２５】
本実施形態のプラズマエッチング装置１０は、チャンバ（真空容器）１２内にプロセスガス供給部３０からプロセスガスを供給しつつ排気部３２により排気を行い、チャンバ１２内を所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に高周波電力を供給することにより、アンテナ１６から誘電体窓１４を介してチャンバ１２内に電磁波を放射して、チャンバ１２内にプラズマを発生させ、ステージ２４上に載置された基板２２に対してエッチングを行う。このとき、バイアス用高周波電源２８からステージ２４に高周波電力を供給することにより、基板２２に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００２６】
エッチング処理について更に詳しく説明すると、例えば、貴金属材料であるＰｔ（白金）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）等をエッチングする場合、まず、貴金属材料からなる基板（被エッチング材）２２をステージ２４上に載置する。次に、チャンバ１２内にプロセスガスとして塩素とアルゴンの混合ガスを導入する。プロセスガスとしては、塩素に代えて、ＢＣｌ3（三塩化ホウ素）、ＨＢｒ（臭化水素）、ＳＦ6、ＣＦ4を用いてもよく、また、酸素や窒素などを添加してもよい。更に、塩素と、ＢＣｌ3、Ａｒ（アルゴン）、酸素などの混合ガス（例えば、Ｃｌ2／ＢＣｌ3、Ａｒ／Ｃｌ2／ＢＣｌ3、Ａｒ／Ｃｌ2／ＢＣｌ3／Ｏ2）や、前記ガスを複数混合して使用してもよい（例えば、Ｃｌ2／ＳＦ6、Ｃｌ2／ＳＦ6／Ｏ2）。そして、上述したように、バイアス用高周波電源２８からステージ２４に高周波電力を供給しつつ（即ち、ステージ２４にバイアス電圧を印加しつつ）、アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に高周波電力を供給して、アンテナ１６から誘電体窓１４を介してチャンバ１２内に電磁波を放射して、チャンバ１２内にプラズマを発生させ、ステージ２４上に載置された基板２２に対してエッチングを行う。
【００２７】
代表的なエッチング条件は、以下のとおりである。プロセスガスは、塩素を１０〜６０％とアルゴンを４０〜９０％の混合ガスを用いる。例えば、塩素の流量を２０ｓｃｃｍ、アルゴンの流量を８０ｓｃｃｍとすればよい。プロセスガスの圧力は、０．１〜１Ｐａとする。例えば、０．２Ｐａにすればよい。アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に供給される高周波電力は３５０〜１０００Ｗであり、例えば、５００Ｗにする。また、バイアス用高周波電源２８からステージ２４に供給されるバイアス電力は５０〜５００Ｗであり、例えば、２００Ｗにする。基板２２のマスクにレジストを用いる場合、ステージ２４の温度は−２０〜１５０℃であり、例えば、５℃にすればよい。また、基板２２のマスクにレジスト以外のハードマスクを用いる場合には、ステージ２４の温度が２００〜４００℃となるように加熱すればよい。
【００２８】
本実施形態のプラズマエッチング装置１０は、上述した構成に加えて、更に、アンテナ用高周波電源２０にパルス駆動部３４が接続されており、パルス駆動部３４は制御部３６からの指示に従ってアンテナ用高周波電源２０に所定のパルス駆動信号（第１のパルス駆動信号）を供給する。なお、制御部３６は、プラズマエッチング装置１０の各部（例えば、プロセスガス供給部３０や排気部３２など）を制御する制御部を兼ねている。
【００２９】
アンテナ用高周波電源２０はパルス駆動部３４から供給されるパルス駆動信号に応じてパルス駆動され、アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に高周波電力が一定周期毎に供給される。即ち、アンテナ１６に高周波電力を供給する供給時間Ｔ１とアンテナ１６に高周波電力を供給しない非供給時間Ｔ２とが交互に繰り返されるように、アンテナ用高周波電源２０がパルス駆動される。例えば、パルス駆動信号のパルス幅（即ち、アンテナ１６に高周波電力を供給する供給時間Ｔ１）は５〜１０００μｓｅｃであり、デューティー比（Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２））は８０％以上に設定される。なお、非供給時間Ｔ２において、供給時間Ｔ１に供給される電力の２０％以下の電力が供給されるようにしてもよい。
【００３０】
このようにアンテナ用高周波電源２０をパルス駆動することにより、チャンバ１２内のプラズマモードを切り替えることが可能となる。具体的には、チャンバ１２内のプラズマモードを誘電結合プラズマが生成される「Ｈモード」と静電結合プラズマが生成される「Ｅモード」に繰り返し切り替えることができる。
【００３１】
Ｈモードのプラズマ（誘電結合プラズマ）は、コイル状アンテナ（図１に示すアンテナ１６）により形成される磁界により、誘導電流を励起することで生成されるプラズマ（即ち、磁場のエネルギーにより生成されるプラズマ）である。Ｈモードの場合、プラズマ内のある深さまでパワー投入できるため、高密度のプラズマ生成が可能となる。Ｈモードにおけるプラズマ密度は１０10ｃｍ-3以上である。
【００３２】
Ｅモードのプラズマ（静電結合プラズマ）は、一般に平行平板間に印加される高周波電場の電界により生成されるプラズマ（電場のエネルギーにより生成されるプラズマ）である。本実施形態では、プラズマとループ状アンテナ（アンテナ１６）間に生じる電場によって形成されるＥモードのプラズマ（静電結合プラズマ）が発生する。従って、Ｅモードのプラズマ（静電結合プラズマ）を利用することが可能となる。Ｅモードにおけるプラズマ密度は１０10ｃｍ-3未満である。
【００３３】
図２は、パルス駆動信号とプラズマモードの関係を示した説明図である。同図において、（ａ）はパルス駆動部３４からアンテナ用高周波電源２０に供給されるパルス駆動信号の一例を表しており、（ｂ）は（ａ）に示したパルス駆動信号によってアンテナ用高周波電源２０がパルス駆動されたときのチャンバ１２内のプラズマ密度の変化を表している。
【００３４】
図２（ａ）に示すパルス駆動信号１００は、Ｈｉレベル及びＬｏｗレベルの電圧が時間軸（横軸）に沿って一定周期毎に繰り返されるパルス信号である。パルス駆動信号１００の電圧がＨｉレベルのとき（以下、「オン状態」という。）、アンテナ用高周波電源２０は駆動状態となり、アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に高周波電力が供給される。一方、パルス駆動信号１００の電圧がＬｏｗレベルのとき（以下、「オフ状態」という。）、アンテナ用高周波電源２０は非駆動状態となり、アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に高周波電力は供給されない。つまり、パルス駆動部３４から供給されるパルス駆動信号１００によってアンテナ用高周波電源２０は一定周期毎に駆動され、アンテナ１６に高周波電力を供給する供給時間Ｔ１と前記アンテナに高周波電力を供給しない非供給時間Ｔ２とが交互に繰り返される。換言すれば、アンテナ１６にはアンテナ用高周波電源２０の駆動周期に応じて高周波電力が一定周期毎に供給される。
【００３５】
図２（ｂ）に示すように、チャンバ１２のプラズマ密度は、図２（ａ）に示すパルス駆動信号１００に応じて変化し、チャンバ１２内のプラズマモードは誘電結合プラズマが生成される「Ｈモード」と静電結合プラズマが生成される「Ｅモード」に繰り返し切り替えられる。
【００３６】
具体的には、パルス駆動信号１００がオン状態になってから一定時間経過すると、チャンバ１２内は一定のプラズマ密度（１０10ｃｍ-3以上）となっており、このときのプラズマモードは「Ｈモード」である。このような状態でパルス駆動信号１００がオン状態からオフ状態になると、アンテナ用高周波電源２０からアンテナ１６に高周波電力が供給されなくなるので、チャンバ１２内のプラズマ密度が急激に減少する。このようにプラズマ密度が急激に減少する領域を「アフターグロー領域」という。続いて、パルス駆動信号１００がオフ状態からオン状態になると、チャンバ１２内のプラズマ密度は緩やかに増加し始め、このときのプラズマモードが「Ｅモード」となる。このような状態で所定時間が経過するとプラズマ密度が急激に増加する「移行モード」を経て、チャンバ１２内はパルス駆動信号１００をオフ状態にする前のプラズマ密度（１０10ｃｍ-3以上）に戻り、チャンバ１２内のプラズマモードは「Ｈモード」となる。以後、上述した順序でチャンバ１２内のプラズマモードが繰り返し切り替えられる。
【００３７】
このようにチャンバ１２内のプラズマモードを繰り返し切り替えることによって、誘導結合プラズマ（Ｈモード）による基板２２のエッチングと、静電結合プラズマ（Ｅモード）による誘電体窓１４のクリーニングを繰り返し行うことができる。
【００３８】
Ｅモードの時は、プラズマからアンテナ１６方向へ形成される電場により、プラズマ中のイオンがアンテナ方向へ加速され、アンテナ１６とプラズマ間にある誘電体窓１４へイオンが照射されることになり、誘電体窓１４表面がエッチングされる。以上のことから、Ｅモードの時には積極的に誘電体窓１４がクリーニングされる。
【００３９】
Ｈモードの時は、電場が形成されないため（又は電場が形成されても弱いため）、誘電体窓１４表面はエッチングされない。このＨモードの時には、高密度プラズマ中のイオンを基板バイアスにより基板２２へ引き込み（照射し）、被エッチング材（基板２２）のエッチングを行っている。
【００４０】
本実施形態では、１周期あたりのパルス駆動信号１００がオン状態となっている時間（アンテナ１６に高周波電力を供給する供給時間に相当；以下、「オン時間」という。）Ｔ１は、オフ状態となっている時間（アンテナ１６に高周波電力を供給しない非供給時間に相当；以下、「オフ時間」という。）Ｔ２の４倍以上であることが好ましい。パルス駆動信号１００がオン状態からオフ状態になった場合にはプラズマ密度は急激に下がる一方で、パルス駆動信号１００がオフ状態からオン状態になった場合にはプラズマ密度がすぐに上昇するわけでなく、オン状態になってから一定時間経過しないとプラズマ密度が上昇せず、Ｈモードのプラズマにはならない。このようなことから、好ましいパルス駆動信号１００のオン時間Ｔ１はオフ時間Ｔ２の４倍以上である。
【００４１】
各時間Ｔ１、Ｔ２の好ましい範囲としては、パルス駆動信号１００のオン時間Ｔ１は２０〜１０００μｓｅｃであり、オフ時間Ｔ２は５〜１００μｓｅｃであり、このときのデューティー比（Ｔ１／（Ｔ１＋Ｔ２））は８０％以上である。本例では、パルス駆動信号１００のオン時間Ｔ１が５００μｓｅｃ、オフ時間Ｔ２が１００μｓｅｃに設定される。一般にプラズマ密度が高い方がエッチングレートの高速化を図ることができる。このため、パルス駆動信号１００のオン時間Ｔ１がオフ時間Ｔ２の４倍以上にすることで、プラズマ密度が高い「Ｈモード」の時間が「Ｅモード」の時間に比べて長くなり、エッチング速度の低下を防ぐことができる。
【００４２】
なお、本発明の実施に際して、パルス駆動信号１００のオン時間Ｔ１及びオフ時間Ｔ２については特に制限がなく、例えば、オフ時間Ｔ２は１００μｓｅｃ未満であってもよい。この場合、オン時間Ｔ１がオフ時間Ｔ２（＜１００μｓｅｃ）の４倍以上に設定されることが好ましい。
【００４３】
本実施形態のプラズマエッチング装置１０によれば、アンテナ１６に高周波電力を供給する供給時間（パルス駆動信号１００のオン時間）Ｔ１とアンテナ１６に高周波電力を供給しない非供給時間（パルス駆動信号１００のオフ時間）Ｔ２とが交互に繰り返されるように、アンテナ用高周波電源２０がパルス駆動されるので、チャンバ１２内のプラズマモードを誘電結合プラズマが生成されるＨモードと静電結合プラズマが生成されるＥモードに繰り返し切り替えることができる。これにより、誘電結合プラズマ（Ｈモード）による被エッチング材（基板２２）に対するエッチングと、静電結合プラズマ（Ｅモード）による誘電体窓１４のクリーニングを繰り返し行うことができる。
【００４４】
この結果、誘電体窓１４への反応生成物の付着を防止しつつ、エッチング処理を行うことができる。このため、パーティクルの発生や放電効率の低下を防いで、エッチングの信頼性や再現性を向上させることができるとともに、メンテナンスサイクルを延ばすことができ、生産性が向上する。また、クリーニング機構を新たに追加する必要がなく、簡易な装置構成で低コスト化を図ることができる。
【００４５】
図３は、本発明の第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図である。図３中、図１と共通する部分には同一の番号を付して説明を省略する。
【００４６】
図３に示すプラズマエッチング装置５０は、バイアス用高周波電源２８にパルス駆動部３８が接続されており、パルス駆動部３８は制御部３６からの指示に従ってバイアス用高周波電源２８に所定のパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）を供給する。
【００４７】
バイアス用高周波電源２８はパルス駆動部３８から供給されるパルス駆動信号に応じてパルス駆動され、バイアス用高周波電源２８からステージ２４に高周波電力が一定周期毎に供給される。即ち、ステージ２４にはバイアス用高周波電源２８の駆動周期に応じて高周波電力が一定周期毎に供給される。
【００４８】
制御部３６は、バイアス用高周波電源２８に供給されるパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）がアンテナ用高周波電源２０に供給されるパルス駆動信号（第１のパルス駆動信号）に同期するようにパルス駆動部３８の制御を行う。即ち、バイアス用高周波電源２８はアンテナ用高周波電源２０に同期して駆動が行われる。
【００４９】
図４は、第１及び第２のパルス駆動信号とプラズマモードの関係を示した説明図である。同図において、（ａ）はアンテナ用高周波電源２０に供給されるパルス駆動信号（第１のパルス駆動信号）を表し、（ｂ）はバイアス用高周波電源２８に供給されるパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）を表している。また、（ｃ）は（ａ）及び（ｂ）に示した各パルス駆動信号が供給されたときのプラズマ密度の変化を表している。なお、図４中、図２と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。
【００５０】
図４（ｂ）に示すパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）１１０は、図４（ａ）に示すパルス駆動信号（第１のパルス駆動信号）１００と同様に、オン状態（電圧がＨｉレベルの状態）とオフ状態（電圧がＬｏｗレベルの状態）が時間軸（横軸）に沿って交互に繰り返されるパルス信号である。パルス駆動信号１１０がオン状態のとき、バイアス用高周波電源２８は駆動状態となり、バイアス用高周波電源２８からステージ２４に高周波電力が供給される。一方、パルス駆動信号１１０がオフ状態のとき、バイアス用高周波電源２８は非駆動状態となり、バイアス用高周波電源２８からステージ２４に高周波電力が供給されない。つまり、ステージ２４に高周波電力を供給する供給時間Ｔ１′とステージ２４に高周波電力を供給しない非供給時間Ｔ２′とが交互に繰り返される。換言すれば、ステージ２４にはバイアス用高周波電源２８の駆動周期に応じて高周波電力が供給される。
【００５１】
更に本実施形態では、図４（ａ）に示すパルス駆動信号（第１のパルス駆動信号）１００がオフ状態からオン状態となるタイミングで、図４（ｂ）に示すパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）１１０がオン状態からオフ状態に切り替えられる。即ち、プラズマモードが「アフターグロー領域」から「Ｅモード」に切り替わるタイミングで図４（ｂ）に示すパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）１１０がオン状態からオフ状態となり、バイアス用高周波電源２８からステージ２４への高周波電力の供給が停止される（即ち、バイアス電圧の印加が停止される。）。
【００５２】
一方、図４（ｂ）に示すパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）１１０は、チャンバ１２内のプラズマモードが「Ｅモード」から「Ｈモード」に切り替わるタイミングでオフ状態からオン状態となる（即ち、バイアス電圧の印加が行われる。）。
【００５３】
即ち、「Ｈモード」及び「アフターグロー領域」ではバイアス電圧が印加される一方で、「Ｅモード」ではバイアス電圧が印加されない。
【００５４】
このようにバイアス用高周波電源２８に供給されるパルス駆動信号（第２のパルス駆動信号）１１０をアンテナ用高周波電源２０に供給されるパルス駆動信号（第１のパルス駆動信号）１００に同期させる制御を行うことによって、チャンバ１２内のプラズマモードに応じてバイアス用高周波電源２８からステージ２４に高周波電力を供給することができる。
【００５５】
Ｅモード中は、誘電体窓１４のクリーニングを行うための時間であるが、Ｅモード中にバイアス電圧を印加するとプラズマ中のイオンがステージ２４の方向へ積極的に引き込まれる。そのため、誘電体窓１４のクリーニングに使われるイオン量が減り、洗浄効率が低下する。バイアスの高周波電力を切り替えることで、被加工物のエッチングと誘電体窓１４のクリーニングを効率良く行うことができる。
【００５６】
以上、本発明のプラズマエッチング処理方法及び装置について詳細に説明したが、本発明は、以上の例には限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良や変形を行ってもよいのはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】第１の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図
【図２】第１の実施形態に係るパルス駆動信号及びプラズマモードの関係の一例を示した説明図
【図３】第２の実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略構成を示す断面図
【図４】第２の実施形態に係るパルス駆動信号及びプラズマモードの関係の一例を示した説明図
【符号の説明】
【００５８】
１０…プラズマエッチング装置、１２…チャンバ、１４…誘電体窓、１６…アンテナ、１８…マッチングボックス、２０…アンテナ用高周波電源、２２…基板、２４…ステージ、２６…マッチングボックス、２８…バイアス用高周波電源、３０…プロセスガス供給部、３２…排気部、３４…パルス駆動部、３６…制御部、３８…パルス駆動部、５０…プラズマエッチング装置、１００…パルス駆動信号、１１０…パルス駆動信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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