プラズマエッチング装置及びプラズマクリーニング方法
【課題】処理容器内のクリーニング性能を確保しつつ、被処理体を載置する高周波電極に設けられる静電チャックのエロージョンを効率的に低減する。
【解決手段】真空排気可能な処理容器１０に上部電極３８と下部電極１２とが平行に配置され、下部電極１２には第１高周波電源３２より第１整合器３４を介して第１の高周波が印加される。制御部６８は、半導体ウエハＷの無い処理容器１０内で行われるプラズマクリーニングに際して、プラズマ生成に寄与する第１の高周波が、プラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、プラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とを所定の周期で交互に繰り返すように、第１高周波電源３２を制御する。
【解決手段】真空排気可能な処理容器１０に上部電極３８と下部電極１２とが平行に配置され、下部電極１２には第１高周波電源３２より第１整合器３４を介して第１の高周波が印加される。制御部６８は、半導体ウエハＷの無い処理容器１０内で行われるプラズマクリーニングに際して、プラズマ生成に寄与する第１の高周波が、プラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、プラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とを所定の周期で交互に繰り返すように、第１高周波電源３２を制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用して被処理体にドライエッチング加工を施す容量結合型のプラズマエッチング装置およびその処理容器内をクリーニングするためのプラズマクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマが多く利用されている。従来より、枚葉式のプラズマエッチング装置におけるプラズマ生成方式は、容量結合型が主流になっている。
【０００３】
容量結合型プラズマエッチング装置は、真空チャンバとして構成される処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を載置し、両電極間に高周波電圧を印加する。この高周波電圧によって両電極間に形成される電界により電子が加速され、電子と処理ガスとの衝突電離によってプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望のエッチング加工が施される。
【０００４】
ここで、高周波を印加される側の電極は整合器内のブロッキングキャパシタを介して高周波電源に接続されるため、カソード（陰極）として働く。基板を載置する下部電極に高周波を印加してこれをカソードとするカソードカップル方式は、下部電極に生じる自己バイアス電圧を利用してプラズマ中のイオンを基板にほぼ垂直に引き込むことにより、方向性にすぐれた異方性エッチングを可能としている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
近年は、プラズマの密度および異方性エッチングの選択性をそれぞれ個別的に最適化するために、基板を載置する下部電極にプラズマ生成に適した比較的高い周波数（一般に２７ＭＨｚ以上）の第１高周波とイオン引き込みに適した比較的低い周波数（一般に１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波とを重畳して印加する下部２周波重畳印加方式が主流になりつつある（たとえば特許文献２参照）。
【０００６】
また、容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマエッチングの最中にプラズマからの入熱による基板の温度上昇を抑えて基板温度を一定に制御する必要があり、このためにチラー装置より温調された冷媒を下部電極の中の冷媒通路に循環供給すると同時に、Ｈeガスなどの伝熱ガスを下部電極の中を通して基板の裏面に供給して基板を間接的に冷却する方式がよく用いられている。この冷却方式は、伝熱ガスの供給圧力に抗して基板を下部電極上に固定しておくための保持機構を必要とし、そのような保持機構として静電チャックが多く用いられている（たとえば特許文献３参照）。
【０００７】
静電チャックは、典型的には、内部にＤＣ電極を封入した誘電体層を下部電極の上面（載置面）に設け、該ＤＣ電極に所定の直流電圧を印加し、基板と誘電体層との間に発生したクーロン力によって基板を吸着する仕組みになっている。最近の静電チャックの多くは、その誘電体層に、プラズマ耐性および耐熱性の高いアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）を用いている。
【特許文献１】特開２０００−２６０５９５
【特許文献２】特開２０００−１５６３７０
【特許文献３】特開２００１−２１０７０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマエッチングの最中に生成される気相の反応生成物あるいは反応副生成物の一部がチャンバ内の部材に、特にチャンバ内でプラズマ生成空間または処理空間に臨むチャンバ側壁、上部電極、フォーカスリング等に付着し、そこで固化して堆積物（デポジション、以下“デポ”と略称する。）となる。このようなチャンバ内の部材表面に付着したデポが膜剥がれなどで離脱すると、パーティクルとなって、デバイスの歩留まりを悪化させる。そこで、定期的にクリーニングプロセスを実施して、処理容器内の各部材からデポを取り除くようにしている。この種のクリーニングプロセスには、ガスの熱分解によりクリーニングするガスクリーニングと、クリーニングガスをプラズマにより分解してクリーニングするプラズマクリーニングの２種類がある。
【０００９】
プラズマクリーニングを実施する場合、カソードカップル方式では、本来のドライエッチング加工を行うときと同様に下部電極にプラズマ生成用の高周波を印加する。また、下部２周波重畳印加方式では、イオン引き込み制御用の第２高周波をオフにして、プラズマ生成に寄与する第１高周波のみを下部電極に印加する。プラズマクリーニングを定期的に実施する場合のサイクルは、ロット単位でもよいが、プロセスに与えるデポの影響を十全に防止するうえでは枚葉単位の方が望ましいとされている。
【００１０】
ところが、従来の容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマクリーニングを実施する度にわずかではあるが静電チャックの表層部（誘電体）がイオンスパッタ効果により侵食され、プラズマクリーニングが多数回繰り返されることによってその侵食（エロージョン）が進行し、静電チャックの寿命が短くなるという問題があった。さらに、静電チャックの誘電体が金属を含む場合、たとえばアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）である場合は、そのエロージョンよってアルミニウムが粒子あるいは化合物（たとえばＡｌフッ化物あるいはＡｌ塩化物）等の形態でチャンバ内に拡散してその一部が排気されずに残留し、これがエッチングプロセスを受ける基板に付着して金属汚染をもたらすという問題もあった。
【００１１】
なお、プラズマクリーニングを実施する時は、下部電極には周波数の高いプラズマ生成用の高周波のみを印加するのではあるが、自己バイアス電圧が不可避的に発生して、下部電極とプラズマとの間にイオンシースが形成され、このイオンシース内の電界によってプラズマからのイオンが加速されて静電チャックの表層部（誘電体）に入射し、誘電体材料をスバッタする。
【００１２】
上記のような静電チャックを汚染源とする金属汚染を防止するために、従来の容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマクリーニングの後にチャンバ内に成膜用のガスたとえばＳiＣl4ガスを供給してデポジションのプロセスを実施し、静電チャック表面をたとえばＳiＣlxＯy等の薄膜でコーティングする手法が採られている。しかしながら、この手法は、デポジションプロセスのためにガス機構等の高コストな設備と多くの後処理時間とを必要とし、運用が面倒であるという不利点がある。
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、処理容器内のクリーニング性能を確保しつつ、被処理体を載置する高周波電極に設けられる静電チャックのエロージョンを効率的に低減し、静電チャックの長寿命化および金属汚染の低減ないし防止を図るプラズマエッチング装置およびプラズマクリーニング方法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】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマエッチング装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望のエッチングガスを供給するエッチングガス供給部と、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記第１電極に前記エッチングガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加するための第１高周波給電部と、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行う際に、前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、前記第１高周波給電部を制御する制御部とを有する。
【００１５】
また、本発明のプラズマクリーニング方法は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記第１電極に前記処理ガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加するための第１高周波給電部とを有するプラズマエッチング装置において、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うプラズマクリーニング方法であって、前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されることを特徴とする。
【００１６】
容量結合型プラズマエッチング装置において、静電チャック表層部の誘電体が金属を含む場合はセラミックスであり、典型的にはアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）である。この種のセラミックスは、ラジカルベースのエッチングに対しては十分大きな耐性を有するが、イオンの入射による物理的エッチング（イオンスパッタ）には抗しきれず、被処理体を載置する第１電極にプラズマ生成用の第１高周波を印加して行うプラズマクリーニングが繰り返し行われると、不可避的に侵食（エロージョン）を起こす。しかし、イオンスパッタを弱めることで、このエロージョンを低減することが可能である。
【００１７】
本発明では、被処理体無しでのプラズマクリーニングに際して、第１電極に印加するプラズマ生成用の第１の高周波にパルス変調をかけることにより、デポが付着する部材に対するクリーニングの基本効果（性能）を保ちつつ、静電チャック表層部に対するイオンスパッタを弱めて、静電チャック表層部のエロージョンを効果的かつ効率的に低減する。このことによって、処理容器内内をデポレス状態に維持しつつ、静電チャックの寿命を延ばし、金属汚染を低減ないし防止することができる。
【００１８】
本発明の好適な一態様においては、上記第２の振幅はゼロであってよい。これにより、パルス変調において自己バイアスの発生つまりイオンの引き込みを一時的に中断する効果を確実にすることができる。また、第１の期間と第２の期間とが交互に繰り返される周波数は１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲が好ましく、第１の期間のデューティは１０％〜６０％の範囲が好ましい。
【００１９】
また、別の好適な一態様においては、プラズマクリーニングに際して、第１電極に対して第１の高周波の印加を開始した時からプラズマが着火するまで、あるいはクリーニングガスの放電が安定するまでは第１の高周波が第１の振幅のみを持続的に有するように第１高周波給電部を制御し、プラズマが着火した後あるいは放電が安定した後は第１の高周波において第１の期間と第２の期間とが所望の周期で交互に繰り返されるように第１高周波給電部が制御される。たとえば、パルス変調におけるデューティが比較的小さくてプラズマ生成の立ち上がりがあまりよくない場合に、この手法は有効である。
【００２０】
また、別の好適な一態様においては、プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間を第１および第２のクリーニング時間に分割し、第１のクリーニング時間中は第１の高周波が第１の振幅のみを持続的に有するように第１高周波給電部を制御し、第２のクリーニング時間中は第１の高周波において第１の期間と第２の期間とが所望の周期で交互に繰り返されるように第１高周波給電部が制御される。たとえば、最初に無変調で粗いクリーニングを行って、その後にパルス変調による精細な仕上げのクリーニングを行う場合に、この手法は有効である。
【００２１】
もちろん、本発明においては、プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間の開始から終了まで、パルス変調を継続させる手法、つまり第１の高周波において第１の期間と第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように第１高周波給電部を制御する手法も可能である。
【００２２】
本発明のプラズマクリーニングに用いるクリーニングガスとしては、処理容器内でデポの付いた部材に対してエッチングレートが高く、かつ静電チャック表層部の誘電体に対してはエッチングレートの低いガスが望ましく、たとえばＳＦ6ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスが特に好ましい。ＮＦ3ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスも好適に使用できる。ＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスに対するＯ2ガスの好ましい混合比は略１である。
【００２３】
本発明におけるプラズマクリーニングは、静電チャックのエロージョンが少ないので、頻繁に実施可能であり、好ましくは枚葉単位またはロット単位のサイクルで実施されてよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のプラズマエッチング装置またはプラズマクリーニング方法によれば、上記のような構成と作用により、処理容器内のクリーニング性能を確保しつつ、被処理体を載置する高周波電極に設けられる静電チャックのエロージョンを効率的に低減することが可能であり、静電チャックの長寿命化および金属汚染の低減ないし防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施形態によるプラズマエッチング装置の構成を示す。このプラズマエッチング装置は、下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。
【００２７】
チャンバ１０内には、被処理体（被処理基板）としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板状の下部電極またはサセプタ１２が設けられている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部１４を介してチャンバ１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１６に支持されている。筒状保持部１４の上面には、サセプタ１２の上面を環状に囲むたとえば石英やシリコンからなるフォーカスリング１８が配置されている。
【００２８】
チャンバ１０の側壁と筒状支持部１６との間には排気路２０が形成され、この排気路２０の入口または途中に環状のバッフル板２２が取り付けられるとともに底部に排気口２４が設けられている。この排気口２４に排気管２６を介して排気装置２８が接続されている。排気装置２８は、真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所定の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。
【００２９】
サセプタ１２には、プラズマ生成用の第１高周波電源３２が第１整合器３４および給電棒３６を介して電気的に接続されている。この第１高周波電源３２は、ガス放電に適した所定の周波数（たとえば１００MＨｚ）を有する第１の高周波ＨＦを下部電極つまりサセプタ１２に印加する。なお、チャンバ１０の天井部には、後述するシャワーヘッド３８が接地電位の上部電極として設けられている。したがって、第１高周波電源３２からの第１の高周波ＨＦはサセプタ１２とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。
【００３０】
また、サセプタ１２には、イオン引き込み制御用の第２高周波電源８０が第２整合器８２および給電棒３６を介して電気的に接続されている。この第２高周波電源８０は、イオン引き込みまたはイオンエネルギーの制御に適した所定の周波数（たとえば１３．５６MＨｚ）を有する第２の高周波ＬＦをサセプタ１２に印加する。
【００３１】
サセプタ１２の上面には半導体ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック４０が設けられている。この静電チャック４０は導電膜からなるＤＣ電極４０ａを上部誘電体層４０ｂと下部誘電体層４０ｃとの間に封入して挟み込んだものであり、ＤＣ電極４０ａには直流電源４２がスイッチ４３を介して電気的に接続されている。直流電源４２からの直流電圧をＤＣ電極４０ａに印加することより、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック４０上に吸着保持することができる。
【００３２】
静電チャック４０の誘電体層４０ｂ，４０ｃは、金属を含む誘電体たとえばアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）からなる。この実施形態では、ウエハ温度制御用の発熱体８４が下部誘電体層４０ｃの中に設けられている。この発熱体８４は、たとえばスパイラル状に形成された抵抗発熱線からなり、電気ケーブル８６を介して、チャンバ１０の外に配置されているヒータ電源８８に電気的に接続されている。耐熱性の高いアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）からなる静電チャック４０の誘電体層４０ｂ，４０ｃは、発熱体８４の発熱に十分に耐えられる。
【００３３】
サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延在する冷媒室４４が設けられている。この冷媒室４４には、チラーユニット４６より配管４８、５０を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック４０上の半導体ウエハＷの処理温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給部５２からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給ライン５４を介して静電チャック４０の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給されるようになっている。
【００３４】
天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する下面の電極板５６と、この電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。電極支持体５８の内部には半径方向でガスを拡散させて圧力を均一化するためのバッファ室６０が設けられている。このバッファ室６０のガス導入口６０ａは、ガス供給管６２を介してエッチングガス供給部６６に接続されるとともに、ガス供給管６４を介してクリーニングガス供給部６８にも接続されている。ガス供給配管６２，６４の途中には開閉弁７０，７２がそれぞれ設けられている。エッチングガス供給部６６およびクリーニングガス供給部６８にはそれぞれ流量制御器が含まれている。
【００３５】
チャンバ１０の周囲には、環状または同心状に延在する磁石７４が配置されている。チャンバ１０内において、プラズマプロセスが行われる時は、シャワーヘッド３８とサセプタ１２との間の処理空間には鉛直方向のＲＦ電界が形成される。第１の高周波ＨＦの印加によるガス放電により、サセプタ１２の表面近傍に高密度のプラズマを生成することができる。
【００３６】
制御部７６は、このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２８、第１高周波電源３２、第２高周波電源８０、第１整合器３４、第２整合器８２、静電チャック用のスイッチ４３、チラーユニット４６、伝熱ガス供給部５２、エッチングガス供給部６６、クリーニングンガス供給部６８、開閉弁７０，７２等を制御するもので、ホストコンピュータ（図示せず）等の外部装置とも接続されている。
【００３７】
このプラズマエッチング装置において、ドライエッチング加工を行うには、先ずゲートバルブ３０を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック４０の上に載置する。そして、ガス供給管６２の開閉弁７０を開状態にして、エッチングガス供給部６６よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２８によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１高周波電源３２より所定のパワーで第１の高周波ＨＦをサセプタ１２に印加すると同時に、第２高周波電源８０からも所定のパワーで第２の高周波ＬＦをサセプタ１２に印加する。また、伝熱ガス供給部５２より伝熱用のＨeガスを静電チャック４０の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給する。そして、直流電源４２より直流電圧を静電チャック４０のＤＣ電極４０ａに印加して、静電吸着力によれ半導体ウエハＷと静電チャック４０との接触界面に伝熱ガスを閉じ込める。一方で、ヒータ電源８８をオンにして静電チャック４０の中に埋設されている抵抗発熱体８４に電力（通常は商用交流電力）を供給する。シャワーヘッド３８より吐出されたエッチングガスは両電極１２，３８間で第１の高周波ＨＦによる高周波放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷの主面が所望のパターンにエッチングされる。
【００３８】
この容量結合型プラズマエッチング装置は、シャワーヘッド３８に１００ＭＨｚというプラズマ生成に適した比較的高い周波数を有する第１の高周波ＨＦを印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ１２に１３．５６ＭＨｚというイオン引き込みに適した比較的低い周波数を有する第２の高周波ＬＦを印加することにより、サセプタ１２上の半導体ウエハＷに対して選択性の高い異方性エッチングを施すことができる。
【００３９】
また、この容量結合型プラズマエッチング装置においては、サセプタ１２ないし静電チャック４０にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与えて半導体ウエハＷの温度を制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
【００４０】
上記のようなドライエッチング加工においては、エッチングガスのプラズマに含まれるラジカルやイオンと被エッチング膜やエッチングマスク材料との反応によって生成されたポリマー（たとえばフロロカーボン系のポリマー）や半導体ウエハＷ表面からスパッタされた粒子が排気装置２８側へ全部排出されずにチャンバ１０内に一部残留し、それらの残留物が処理空間に臨んでいる部材、すなわちチャンバ１０の側壁、シャワーヘッド３８の電極板５６、フォーカスリング１８、排気系のバッフル板２２等にデポとして付着する。もっとも、静電チャック４０は、ドライエッチング加工中は当該半導体ウエハＷを載置しているので、プラズマには晒されず、その表面にデポは付着しない。
【００４１】
この実施形態では、ドライエッチング加工のプロセスに付随してチャンバ１０内の（静電チャック４０を除く）各部材に付着したデポを速やかに除去するために、定期的に、好ましくはロット単位のサイクルで、更に好ましくは枚葉単位のサイクルで、クリーニングプロセスが行われる。すなわち、枚葉単位のサイクルでは、一枚の半導体ウエハＷについて上記のようなドライエッチング加工のプロセスが終了した直後に、処理済みの当該半導体ウエハＷをチャンバ１０の外に搬出し、その後処理として、空き状態（半導体ウエハＷの無い状態）のチャンバ１０内でプラズマクリーニングが行われる。また、ロット単位のサイクルでは、１ロット（たとえば２５枚）の半導体ウエハＷについて上記のようなドライエッチング加工のプロセスを複数回（２５回）繰り返した後に、空き状態（半導体ウエハＷの無い状態）のチャンバ１０内でプラズマクリーニングが行われる。
【００４２】
制御部７６は、この実施形態によるプラズマクリーニングのプロセスを実施するために装置内の各部を制御する。より詳しくは、ゲートバルブ３０を閉めてチャンバ１０内を密閉し、ガス供給管６４の開閉弁７２を開状態にして、クリーニングガス供給部６８よりクリーンニングガス（好ましくは混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２８によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１高周波電源３２より後述するような本発明のパルス変調をかけられた第１の高周波ＨＦをサセプタ１２に印加する。
【００４３】
ここで、クリーンニングガスとして、フッ素系のガスたとえばＳＦ6ガスとＯ2ガスとの混合ガスを好適に使用できる。ＳＦ6ガスは、プラズマ中で生成されるＦ原子の数が他のフッ素系ガスよりも数倍多く、デポ（特にＳi化合物）のエッチングを高速に行うことができる。もちろん、他のフッ素系ガスたとえばＮＦ3ガスも好適に使用できる。Ｏ2ガスは、添加ガスとして重合反応を抑制しつつクリーニングプロセスを促進する働きがある。フッ素系ガス（ＳＦ6ガス，ＮＦ3ガス）に対するＯ2ガスの好ましい混合比は略１である。
【００４４】
この実施形態においてプラズマクリーニングを行う時は、イオン引き込み制御用の第２高周波電源８０をオフにしておく。また、静電チャック４０上に半導体ウエハＷは存在しないので、ウエハ温度制御は不要であり、ＤＣ印加スイッチ４３および熱ガス供給部５２をオフにしておく。ただし、静電チャック４０ないしサセプタ１２の温度制御は必要であり、チラーユニット４６およびヒータ電源８８はオン状態で作動させてよい。
【００４５】
この実施形態では、プラズマクリーニング中に、第１の高周波ＨＦがプラズマを生成させる第１の振幅または波高値を有する（つまり実効的なパワー）を有する第１の期間と、第１の高周波ＨＦがプラズマを生成させない第２の振幅または波高値を有する（つまり実効的なパワーを有していない）第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返され、それによってプラズマ生成状態とプラズマ非生成状態とが交互に繰り返されるように、制御部７６が第１の高周波電源３２および第１の整合器３４を制御する。なお本発明では、第２の振幅がゼロ（すなわち第１の高周波を印加しないこと）を含む。
【００４６】
より具体的には、第１高周波電源３２より出力される第１の高周波ＨＦのパワーを変調させて、サセプタ１２に印加する。パワー変調の典型的な例としては、図２に示すようなパルス状の変調を挙げることができる。
【００４７】
図２においては、プラズマ生成状態が期間Ａであり、プラズマ非生成状態が期間Ｂである。プラズマ生成期間Ａでは第１の高周波ＨＦを電力換算でたとえば７５０Wの第１の振幅でサセプタ１２に印加し、プラズマ非生成期間Ｂでは第１の高周波を電力換算でたとえば０W（第２の振幅）にする。すなわち第１の高周波ＨＦのパワーのON、OFFを繰り返して、チャンバ１０内でいわゆるパルスプラズマを生成させる。ON／OFFの１周期におけるON期間の比率（百分率）をデューティとすると、デューティは１００Ａ％／（Ａ＋Ｂ）で表される。たとえば、Ａ＝Ｂとし、デューティを５０％に選んでよい。この場合の第１の高周波ＨＦの波形は、図３のようになる。
【００４８】
なお、プラズマ非生成状態の第２の振幅を０Wとしなくてもよい。プラズマが実質的に生成しないパワー値であれば、これに限られない。また、プラズマ生成時の第１の振幅をパワー換算で７５０Wとしたが、これに限られない。クリーニングプロセス条件にもよるが、パワー換算で４００W〜４０００Wの範囲に設定することができる。
【００４９】
また、この実施形態のパルス変調において第１の振幅（ON期間）と第２の振幅（OFF期間）とが交互に繰り返される周波数は、第１の高周波ＨＦの周波数（通常２７ＭＨｚ以上）に比して十分低い周波数が望ましく、通常は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚでよく、好ましくは１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲内がよい。変調周波数が１ｋＨｚよりも低いと、本発明のイオンスパッタ抑制効果が著しく低下する。また、変調周波数が６０ｋＨｚよりも高いと、パルスプラズマが第１の高周波ＨＦのON／OFFに追従するのが難しくなり、本発明のイオンスパッタ抑制効果が著しく低下する。
【００５０】
また、第１の振幅（ON期間）のデューティは、５０％に限定されず、１０％〜６０％の範囲内で適宜選定するのが好ましい。デューティが１０％よりも低いと、プラズマが生成されなくなり、プラズマクリーニングの実効性が失われる。一方、デューティが６０％よりも高くなると、本発明のイオンスパッタ抑制効果が著しく低下する。
【００５１】
一般に、クリーニング効果の面では、デューティとクリーニング時間との間に反比例の相関関係があり、デューティが大きいほどクリーニングの所要時間は短くなり、デューティが小さいほどクリーニングの所要時間は長くなる。
【００５２】
この実施形態の一実施例におけるプラズマクリーニングの主な条件は下記のとおりである。
エッチングガス：ＳＦ6ガス／Ｏ2ガス＝８００sccm／８００sccm
チャンバ内の圧力：２００mT
ＨＦパワー：第１振幅／第２振幅＝７５０Ｗ／０Ｗ
変調周波数：１０ｋＨｚ
デューティ：５０％
温度：上部電極／チャンバ側壁／下部電極＝８０／７０／６０℃
磁場：３２０Ｇ
クリーニング時間：４０秒
【００５３】
上記実施例において、シャワーヘッド３８の電極板５６の表面では半径方向の各位置で１００Å／min〜２５０Å／minのクリーニング速度が得られ、フォーカスリング１８の表面では半径方向の各位置で１００Å／min〜１５０Å／minのクリーニング速度が得られ、チャンバ１０の側壁では上下方向の各位置で２５Å／min〜５０Å／minのクリーニング速度が得られることが実験で確認されている。
【００５４】
そして、上記実施例における各部のクリーニング速度が、他の条件を変えずにデューティを１００％にした場合（つまりパルス変調をかけない場合）の各部のクリーニング速度の約１／２であることも実験で確認されている。
【００５５】
一方で、上記実施例において他の条件を変えずにＨＦパワー（第１の高周波ＨＦの第１の振幅のパワー）を２倍つまり１５００Ｗに上げても、クリーニング速度は大して変わらないことも実験で確認されている。
【００５６】
要するに、本発明によるパルス変調方式のプラズマクリーニングは、クリーニング性能の面では、パルス変調をかけないプラズマクリーニングと較べて、クリーニング速度がデューティに略比例して低下する。しかし、別な見方をすれば、本発明においては、パルス変調のデューティに応じて（反比例の関係で）クリーニング時間を長めに設定することで、パルス変調をかけないプラズマクリーニングと同等のクリーニング結果またはクリーニング性能を確保することができる。
【００５７】
むしろ、本発明によるパルス変調方式のプラズマクリーニングの主たる特徴は、静電チャック４０の表層部つまり上部誘電体層４０ｂの侵食（エロージョン）を効率的に低減できる点にある。
【００５８】
すなわち、プラズマクリーニングにおいて、サセプタ１２にプラズマ生成用の第１の高周波ＨＦを印加すると、サセプタ（下部電極）１２とシャワーヘッド（上部電極）３８との間の処理空間でクリーニングガスが放電してプラズマが生成されるとともに、サセプタ１２に負極性の自己バイアス電圧が発生してサセプタ１２とプラズマとの間にイオンシースが形成され、このイオンシースの電界によりプラズマ中の正イオンが加速されて静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂに入射する。上部誘電体層４０ｂの材料であるアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）は、フッ素や酸素等のラジカルに対しては十分大きなエッチング耐性を有するが、イオンの入射による物理的エッチング（イオンスパッタ）に対してはそれほどの耐性はなく、不可避的に侵食される。
【００５９】
ここで、第１の高周波ＨＦに上記のようなパルス変調がかかっていると、変調周波数の各サイクルにおいて、第１の高周波ＨＦが第２の振幅を有する第２の期間Ｂ中は、少なくとも自己バイアス電圧は存在せず、静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂに対するイオンスパッタが中断し、これによってイオンスパッタが抑制される。
【００６０】
このようなパルス変調によるイオンスパッタ抑制の作用は、被処理体の半導体ウエハＷに対するドライエッチング加工において上記と同様のパルス変調をかけた場合と同じであり、たとえばレジストパターンのトリミング処理において検証できる。
【００６１】
一般に、トリミング処理は、図４の（Ａ）に示すようにフォトリソグラフィで形成されたレジストパターン１００の側壁を削って図４の（Ｂ）に示すような一回り細いパターンに成形する加工である。この細く成形されたレジストパターン１００をマスクにして被エッチング膜１０４をエッチングすると、図４の（Ｃ）に示すような所望サイズの穴または溝１０８を開けることができる。なお、図４において、１０２は反射防止膜、１０６は下地膜または下地基板である。
【００６２】
レジストプロセスにおいて最初から所望の細めのサイズでレジストパターンを形成しようとすると、フォトリソグラフィ工程の中（特に現像時）でレジスト倒壊を起こすことがある。そのような場合は、フォトリソグラフィ工程の後にトリミング処理によってレジストパターンを目的の寸法まで細める手法がとられている。
【００６３】
もっとも、トリミング処理においては、横方向でレジストパターン１００の側壁が削られるだけでなく、縦方向でもレジストパターン１００の上面が削られる。ここで、レジストパターン１００の横方向の削り取り（トリミング）には主としてラジカルベースのエッチングが支配的に寄与し、縦方向の削れ（レジスト損失）には主としてイオンベースのエッチングが支配的に寄与する。
【００６４】
したがって、トリミング処理において通常の無変調（連続波：ＣＷ）方式とパルス変調方式とをラジカルベースのエッチングとイオンベースのエッチングの面から比較することは、本発明の効果を検証するうえで有意義である。
【００６５】
本発明者は、上記のような観点から、この実施形態における容量結合型プラズマエッチング装置（図１）を使用し、トリミング処理の実験を通してパルス変調方式と無変調（連続波：ＣＷ）方式との比較を行った。このトリミング処理実験における主な条件は下記のとおりである。
半導体ウエハ口径：３００ｍｍ
処理ガス：Ｏ2／Ｎ2＝５０／５０sccm
チャンバ内の圧力：５０mT
ＨＦパワー：第１振幅／第２振幅＝７０Ｗ，８０Ｗ／０Ｗ
変調周波数：１０ｋＨｚ，１００ｋＨｚ
デューティ：５０％
温度：上部電極／チャンバ側壁／下部電極＝８０／７０／６０℃
磁場：３２０Ｇ
トリミング時間：２０〜２６秒
【００６６】
図５に、下記の実験例１，２，３で得られたトリミング特性をＳＥＭ写真付きの一覧表に示す。
【００６７】
［実験例１］
第１の高周波ＨＦのパワーを７０Ｗとし、無変調（連続波：ＣＷ）方式でトリミング処理を２０秒かけて行った。半導体ウエハ上の中心部においては、縦方向のエッチング量つまりレジスト損失量（PR Loss）が４０．２ｎｍ、横方向のエッチング量つまりトリミング量（Trim.amount）が４５．１ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は４５．１ｎｍ／４０．２ｎｍ＝１．１２であった。半導体ウエハ上のエッジ部では、レジスト損失量（PR Loss）が３５．６ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が３９．８ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．１２であった。
【００６８】
［実験例２］
第１の高周波ＨＦのパワー（ON期間または第１振幅のパワー）を７０Ｗとし、この実施形態のプラズマクリーニングと同様のパルス変調方式によってトリミング処理を２６秒かけて行った。中心部では、レジスト損失量（PR Loss）が３７．５ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が５３．７ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．４３であった。エッジ部では、レジスト損失量（PR Loss）が３２．９ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が４８．４ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．４７であった。
【００６９】
［実験例３］
第１の高周波ＨＦのパワー（ON期間または第１振幅のパワー）を８５Ｗとし、この実施形態のプラズマクリーニングと同様のパルス変調方式によってトリミング処理を２６秒かけて行った。中心部では、レジスト損失量（PR Loss）が３８．２ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が４７．７ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．２４であった。エッジ部では、レジスト損失量（PR Loss）が３２．２ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が４７．７ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．４８であった。
【００７０】
上記のように、無変調（ＣＷ）方式の実験例１とパルス変調方式の実験例２，３とを比較すると、ラジカルベースのエッチングレート（トリミング量）は無変調（ＣＷ）方式とパルス変調方式とで大して違わないが、イオンベースのエッチングレート（レジスト損失量）は無変調（ＣＷ）方式よりもパルス変調方式の方が一段と低くなることがわかる。
【００７１】
つまり、パルス変調は、プラズマ生成に寄与する第１の高周波ＨＦのパワーを適度な変調周波数およびデューティでON／OFFすることにより、ラジカルベースのエッチングには大して効かないが、イオンベースのエッチングに対してはエッチングレートを抑制する効果があり、このことはトリミング処理に限らずラジカルベースのエッチングとイオンベースのエッチングとが混在する任意のプラズマエッチング機構にあてはまる。
【００７２】
そして、この原理は、本発明におけるプラズマクリーニングのプロセスでは重要な意味をもつ。すなわち、上記のように静電チャック４０の表層部つまり上部誘電体層４０ｂを構成するアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）は、フッ素や酸素等のラジカルに対しては相当大きなエッチング耐性を有するが、イオンの入射による物理的エッチング（イオンスパッタ）に対してはそれほど強くはない。かかる条件の下でイオンスパッタが弱まれば、必然的に静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂの侵食（エロージョン）が低減する。その結果として、静電チャック４０の寿命を延ばせるだけでなく、金属汚染の低減ないし防止も図れる。すなわち、プラズマクリーニングのプロセスによって静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂが侵食することは避けられないが、その侵食の度合いまたは進行速度を可及的に弱めることによって、被処理体の各半導体ウエハＷに付着するＡｌの量を許容範囲内に止め、金属汚染を防止することも可能である。
【００７３】
このように、本発明のプラズマクリーニング方法によれば、サセプタ１２に印加するプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーに所定の変調周波数およびデューティでパルス変調をかけることにより、半導体ウエハＷの存在しないチャンバ１２内でクリーニング用のパルスプラズマを生成し、クリーニング性能を保ちつつ、静電チャック４０表層部のエロージョンを効果的かつ効率的に低減することができる。このことによって、チャンバ１０内をデポレス状態に維持しつつ、静電チャック４０の寿命を延ばし、金属汚染を低減ないし防止することができる。
【００７４】
なお、本発明においては、プラズマクリーニングのシーケンス上の方式として、図６の（ａ）に示すようにクリーニングの開始時点ｔsから終了時点ｔeまで第１の高周波ＨＦにおいて第１の期間Ａと第２の期間Ｂとを所望の周期Ｃで交互に繰り返す第１の方式と、図６の（ｂ）に示すようにサセプタ１２に対して第１の高周波ＨＦの印加を開始した時ｔsから所定時間ＴSが経過する時点ｔcまでは第１の高周波ＨＦが第１の振幅Ａのみを持続的に有し、所定時間ＴSが経過した後は第１の高周波ＨＦにおいて第１の期間Ａと第２の期間Ｂとを所望の周期Ｃで交互に繰り返す第２の方式とを好適に採ることができる。
【００７５】
第２の方式において、時間ＴSまたは時点ｔcは種種の条件によって決定されてよい。たとえば、パルス変調におけるデューティが比較的小さくてプラズマ生成の立ち上がりがあまりよくない場合は、クリーニングを開始してからプラズマが最初に着火した時点をプラズマモニタで検出して上記切換時点ｔcとする方法、あるいはプラズマが安定するまでに要する時間として経験的に求められた一定時間を上記所定時間ＴSに選ぶ方法を好適に採ることができる。
【００７６】
また、クリーニング効率とエロージョン低減効果とのバランスを任意に調整するために、クリーニング時間を粗いクリーニングを行う第１のクリーニング時間と仕上げのクリーニングを行う第２のクリーニング時間とに２分割し、上記所定時間ＴS（ｔs〜ｔc）を第１のクリーニング時間とし、残りの時間（ｔc〜ｔe）を第２のクリーニング時間とする手法も好適に採ることができる。
【００７７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００７８】
たとえば、本発明は、サセプタ（下部電極）にプラズマ生成用とイオン引き込み用を兼ねる単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置にも好適に適用することができる。また、静電チャックの表層部は、アルミナ・セラミック（Ａｌ2Ｏ3）に限定されず、任意の金属を含む誘電体が本発明の適用対象となり得る。
【００７９】
本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態における容量結合型プラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】パルスプラズマの時間−高周波パワー特性を示す図である。
【図３】図２のパルスプラズマにおける第１の高周波の波形を示す図である。
【図４】トリミング処理における加工手順を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の作用効果の検証のためのトリミング処理の実験例で得られたトリミング特性を一覧表で示す図である。
【図６】実施形態におけるプラズマクリーニングのシーケンス上の手法を示す波形図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ チャンバ（処理容器）
１２ サセプタ（下部電極）
２８ 排気装置
３２ 第１高周波電源
３４ 第１整合器
３６ 給電棒
３８ シャワーヘッド（上部電極）
４０ 静電チャック
４０ａ 静電チャックのＤＣ電極
４０ｂ 静電チャックの上部誘電体層
４０ｃ 静電チャックの下部誘電体層
６６ エッチングガス供給部
６８ クリーニングガス供給部
７６ 制御部
８０ 第２高周波電源
８２ 第２整合器
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマを利用して被処理体にドライエッチング加工を施す容量結合型のプラズマエッチング装置およびその処理容器内をクリーニングするためのプラズマクリーニング方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスやＦＰＤ（Flat Panel Display）の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマが多く利用されている。従来より、枚葉式のプラズマエッチング装置におけるプラズマ生成方式は、容量結合型が主流になっている。
【０００３】
容量結合型プラズマエッチング装置は、真空チャンバとして構成される処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に被処理基板（半導体ウエハ、ガラス基板等）を載置し、両電極間に高周波電圧を印加する。この高周波電圧によって両電極間に形成される電界により電子が加速され、電子と処理ガスとの衝突電離によってプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望のエッチング加工が施される。
【０００４】
ここで、高周波を印加される側の電極は整合器内のブロッキングキャパシタを介して高周波電源に接続されるため、カソード（陰極）として働く。基板を載置する下部電極に高周波を印加してこれをカソードとするカソードカップル方式は、下部電極に生じる自己バイアス電圧を利用してプラズマ中のイオンを基板にほぼ垂直に引き込むことにより、方向性にすぐれた異方性エッチングを可能としている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
近年は、プラズマの密度および異方性エッチングの選択性をそれぞれ個別的に最適化するために、基板を載置する下部電極にプラズマ生成に適した比較的高い周波数（一般に２７ＭＨｚ以上）の第１高周波とイオン引き込みに適した比較的低い周波数（一般に１３．５６ＭＨｚ以下）の第２高周波とを重畳して印加する下部２周波重畳印加方式が主流になりつつある（たとえば特許文献２参照）。
【０００６】
また、容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマエッチングの最中にプラズマからの入熱による基板の温度上昇を抑えて基板温度を一定に制御する必要があり、このためにチラー装置より温調された冷媒を下部電極の中の冷媒通路に循環供給すると同時に、Ｈeガスなどの伝熱ガスを下部電極の中を通して基板の裏面に供給して基板を間接的に冷却する方式がよく用いられている。この冷却方式は、伝熱ガスの供給圧力に抗して基板を下部電極上に固定しておくための保持機構を必要とし、そのような保持機構として静電チャックが多く用いられている（たとえば特許文献３参照）。
【０００７】
静電チャックは、典型的には、内部にＤＣ電極を封入した誘電体層を下部電極の上面（載置面）に設け、該ＤＣ電極に所定の直流電圧を印加し、基板と誘電体層との間に発生したクーロン力によって基板を吸着する仕組みになっている。最近の静電チャックの多くは、その誘電体層に、プラズマ耐性および耐熱性の高いアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）を用いている。
【特許文献１】特開２０００−２６０５９５
【特許文献２】特開２０００−１５６３７０
【特許文献３】特開２００１−２１０７０５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマエッチングの最中に生成される気相の反応生成物あるいは反応副生成物の一部がチャンバ内の部材に、特にチャンバ内でプラズマ生成空間または処理空間に臨むチャンバ側壁、上部電極、フォーカスリング等に付着し、そこで固化して堆積物（デポジション、以下“デポ”と略称する。）となる。このようなチャンバ内の部材表面に付着したデポが膜剥がれなどで離脱すると、パーティクルとなって、デバイスの歩留まりを悪化させる。そこで、定期的にクリーニングプロセスを実施して、処理容器内の各部材からデポを取り除くようにしている。この種のクリーニングプロセスには、ガスの熱分解によりクリーニングするガスクリーニングと、クリーニングガスをプラズマにより分解してクリーニングするプラズマクリーニングの２種類がある。
【０００９】
プラズマクリーニングを実施する場合、カソードカップル方式では、本来のドライエッチング加工を行うときと同様に下部電極にプラズマ生成用の高周波を印加する。また、下部２周波重畳印加方式では、イオン引き込み制御用の第２高周波をオフにして、プラズマ生成に寄与する第１高周波のみを下部電極に印加する。プラズマクリーニングを定期的に実施する場合のサイクルは、ロット単位でもよいが、プロセスに与えるデポの影響を十全に防止するうえでは枚葉単位の方が望ましいとされている。
【００１０】
ところが、従来の容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマクリーニングを実施する度にわずかではあるが静電チャックの表層部（誘電体）がイオンスパッタ効果により侵食され、プラズマクリーニングが多数回繰り返されることによってその侵食（エロージョン）が進行し、静電チャックの寿命が短くなるという問題があった。さらに、静電チャックの誘電体が金属を含む場合、たとえばアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）である場合は、そのエロージョンよってアルミニウムが粒子あるいは化合物（たとえばＡｌフッ化物あるいはＡｌ塩化物）等の形態でチャンバ内に拡散してその一部が排気されずに残留し、これがエッチングプロセスを受ける基板に付着して金属汚染をもたらすという問題もあった。
【００１１】
なお、プラズマクリーニングを実施する時は、下部電極には周波数の高いプラズマ生成用の高周波のみを印加するのではあるが、自己バイアス電圧が不可避的に発生して、下部電極とプラズマとの間にイオンシースが形成され、このイオンシース内の電界によってプラズマからのイオンが加速されて静電チャックの表層部（誘電体）に入射し、誘電体材料をスバッタする。
【００１２】
上記のような静電チャックを汚染源とする金属汚染を防止するために、従来の容量結合型プラズマエッチング装置においては、プラズマクリーニングの後にチャンバ内に成膜用のガスたとえばＳiＣl4ガスを供給してデポジションのプロセスを実施し、静電チャック表面をたとえばＳiＣlxＯy等の薄膜でコーティングする手法が採られている。しかしながら、この手法は、デポジションプロセスのためにガス機構等の高コストな設備と多くの後処理時間とを必要とし、運用が面倒であるという不利点がある。
【００１３】
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、処理容器内のクリーニング性能を確保しつつ、被処理体を載置する高周波電極に設けられる静電チャックのエロージョンを効率的に低減し、静電チャックの長寿命化および金属汚染の低減ないし防止を図るプラズマエッチング装置およびプラズマクリーニング方法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】
【００１４】
上記の目的を達成するために、本発明のプラズマエッチング装置は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望のエッチングガスを供給するエッチングガス供給部と、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記第１電極に前記エッチングガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加するための第１高周波給電部と、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行う際に、前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、前記第１高周波給電部を制御する制御部とを有する。
【００１５】
また、本発明のプラズマクリーニング方法は、真空排気可能な処理容器と、前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、前記第１電極に前記処理ガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加するための第１高周波給電部とを有するプラズマエッチング装置において、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うプラズマクリーニング方法であって、前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されることを特徴とする。
【００１６】
容量結合型プラズマエッチング装置において、静電チャック表層部の誘電体が金属を含む場合はセラミックスであり、典型的にはアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）である。この種のセラミックスは、ラジカルベースのエッチングに対しては十分大きな耐性を有するが、イオンの入射による物理的エッチング（イオンスパッタ）には抗しきれず、被処理体を載置する第１電極にプラズマ生成用の第１高周波を印加して行うプラズマクリーニングが繰り返し行われると、不可避的に侵食（エロージョン）を起こす。しかし、イオンスパッタを弱めることで、このエロージョンを低減することが可能である。
【００１７】
本発明では、被処理体無しでのプラズマクリーニングに際して、第１電極に印加するプラズマ生成用の第１の高周波にパルス変調をかけることにより、デポが付着する部材に対するクリーニングの基本効果（性能）を保ちつつ、静電チャック表層部に対するイオンスパッタを弱めて、静電チャック表層部のエロージョンを効果的かつ効率的に低減する。このことによって、処理容器内内をデポレス状態に維持しつつ、静電チャックの寿命を延ばし、金属汚染を低減ないし防止することができる。
【００１８】
本発明の好適な一態様においては、上記第２の振幅はゼロであってよい。これにより、パルス変調において自己バイアスの発生つまりイオンの引き込みを一時的に中断する効果を確実にすることができる。また、第１の期間と第２の期間とが交互に繰り返される周波数は１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲が好ましく、第１の期間のデューティは１０％〜６０％の範囲が好ましい。
【００１９】
また、別の好適な一態様においては、プラズマクリーニングに際して、第１電極に対して第１の高周波の印加を開始した時からプラズマが着火するまで、あるいはクリーニングガスの放電が安定するまでは第１の高周波が第１の振幅のみを持続的に有するように第１高周波給電部を制御し、プラズマが着火した後あるいは放電が安定した後は第１の高周波において第１の期間と第２の期間とが所望の周期で交互に繰り返されるように第１高周波給電部が制御される。たとえば、パルス変調におけるデューティが比較的小さくてプラズマ生成の立ち上がりがあまりよくない場合に、この手法は有効である。
【００２０】
また、別の好適な一態様においては、プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間を第１および第２のクリーニング時間に分割し、第１のクリーニング時間中は第１の高周波が第１の振幅のみを持続的に有するように第１高周波給電部を制御し、第２のクリーニング時間中は第１の高周波において第１の期間と第２の期間とが所望の周期で交互に繰り返されるように第１高周波給電部が制御される。たとえば、最初に無変調で粗いクリーニングを行って、その後にパルス変調による精細な仕上げのクリーニングを行う場合に、この手法は有効である。
【００２１】
もちろん、本発明においては、プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間の開始から終了まで、パルス変調を継続させる手法、つまり第１の高周波において第１の期間と第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように第１高周波給電部を制御する手法も可能である。
【００２２】
本発明のプラズマクリーニングに用いるクリーニングガスとしては、処理容器内でデポの付いた部材に対してエッチングレートが高く、かつ静電チャック表層部の誘電体に対してはエッチングレートの低いガスが望ましく、たとえばＳＦ6ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスが特に好ましい。ＮＦ3ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスも好適に使用できる。ＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスに対するＯ2ガスの好ましい混合比は略１である。
【００２３】
本発明におけるプラズマクリーニングは、静電チャックのエロージョンが少ないので、頻繁に実施可能であり、好ましくは枚葉単位またはロット単位のサイクルで実施されてよい。
【発明の効果】
【００２４】
本発明のプラズマエッチング装置またはプラズマクリーニング方法によれば、上記のような構成と作用により、処理容器内のクリーニング性能を確保しつつ、被処理体を載置する高周波電極に設けられる静電チャックのエロージョンを効率的に低減することが可能であり、静電チャックの長寿命化および金属汚染の低減ないし防止を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
【００２６】
図１に、本発明の一実施形態によるプラズマエッチング装置の構成を示す。このプラズマエッチング装置は、下部２周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。
【００２７】
チャンバ１０内には、被処理体（被処理基板）としてたとえば半導体ウエハＷを載置する円板状の下部電極またはサセプタ１２が設けられている。このサセプタ１２は、たとえばアルミニウムからなり、絶縁性の筒状保持部１４を介してチャンバ１０の底から垂直上方に延びる筒状支持部１６に支持されている。筒状保持部１４の上面には、サセプタ１２の上面を環状に囲むたとえば石英やシリコンからなるフォーカスリング１８が配置されている。
【００２８】
チャンバ１０の側壁と筒状支持部１６との間には排気路２０が形成され、この排気路２０の入口または途中に環状のバッフル板２２が取り付けられるとともに底部に排気口２４が設けられている。この排気口２４に排気管２６を介して排気装置２８が接続されている。排気装置２８は、真空ポンプを有しており、チャンバ１０内の処理空間を所定の真空度まで減圧することができる。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。
【００２９】
サセプタ１２には、プラズマ生成用の第１高周波電源３２が第１整合器３４および給電棒３６を介して電気的に接続されている。この第１高周波電源３２は、ガス放電に適した所定の周波数（たとえば１００MＨｚ）を有する第１の高周波ＨＦを下部電極つまりサセプタ１２に印加する。なお、チャンバ１０の天井部には、後述するシャワーヘッド３８が接地電位の上部電極として設けられている。したがって、第１高周波電源３２からの第１の高周波ＨＦはサセプタ１２とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。
【００３０】
また、サセプタ１２には、イオン引き込み制御用の第２高周波電源８０が第２整合器８２および給電棒３６を介して電気的に接続されている。この第２高周波電源８０は、イオン引き込みまたはイオンエネルギーの制御に適した所定の周波数（たとえば１３．５６MＨｚ）を有する第２の高周波ＬＦをサセプタ１２に印加する。
【００３１】
サセプタ１２の上面には半導体ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック４０が設けられている。この静電チャック４０は導電膜からなるＤＣ電極４０ａを上部誘電体層４０ｂと下部誘電体層４０ｃとの間に封入して挟み込んだものであり、ＤＣ電極４０ａには直流電源４２がスイッチ４３を介して電気的に接続されている。直流電源４２からの直流電圧をＤＣ電極４０ａに印加することより、クーロン力で半導体ウエハＷを静電チャック４０上に吸着保持することができる。
【００３２】
静電チャック４０の誘電体層４０ｂ，４０ｃは、金属を含む誘電体たとえばアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）からなる。この実施形態では、ウエハ温度制御用の発熱体８４が下部誘電体層４０ｃの中に設けられている。この発熱体８４は、たとえばスパイラル状に形成された抵抗発熱線からなり、電気ケーブル８６を介して、チャンバ１０の外に配置されているヒータ電源８８に電気的に接続されている。耐熱性の高いアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）からなる静電チャック４０の誘電体層４０ｂ，４０ｃは、発熱体８４の発熱に十分に耐えられる。
【００３３】
サセプタ１２の内部には、たとえば円周方向に延在する冷媒室４４が設けられている。この冷媒室４４には、チラーユニット４６より配管４８、５０を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水が循環供給される。冷媒の温度によって静電チャック４０上の半導体ウエハＷの処理温度を制御できる。さらに、伝熱ガス供給部５２からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給ライン５４を介して静電チャック４０の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給されるようになっている。
【００３４】
天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する下面の電極板５６と、この電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。電極支持体５８の内部には半径方向でガスを拡散させて圧力を均一化するためのバッファ室６０が設けられている。このバッファ室６０のガス導入口６０ａは、ガス供給管６２を介してエッチングガス供給部６６に接続されるとともに、ガス供給管６４を介してクリーニングガス供給部６８にも接続されている。ガス供給配管６２，６４の途中には開閉弁７０，７２がそれぞれ設けられている。エッチングガス供給部６６およびクリーニングガス供給部６８にはそれぞれ流量制御器が含まれている。
【００３５】
チャンバ１０の周囲には、環状または同心状に延在する磁石７４が配置されている。チャンバ１０内において、プラズマプロセスが行われる時は、シャワーヘッド３８とサセプタ１２との間の処理空間には鉛直方向のＲＦ電界が形成される。第１の高周波ＨＦの印加によるガス放電により、サセプタ１２の表面近傍に高密度のプラズマを生成することができる。
【００３６】
制御部７６は、このプラズマエッチング装置内の各部たとえば排気装置２８、第１高周波電源３２、第２高周波電源８０、第１整合器３４、第２整合器８２、静電チャック用のスイッチ４３、チラーユニット４６、伝熱ガス供給部５２、エッチングガス供給部６６、クリーニングンガス供給部６８、開閉弁７０，７２等を制御するもので、ホストコンピュータ（図示せず）等の外部装置とも接続されている。
【００３７】
このプラズマエッチング装置において、ドライエッチング加工を行うには、先ずゲートバルブ３０を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック４０の上に載置する。そして、ガス供給管６２の開閉弁７０を開状態にして、エッチングガス供給部６６よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２８によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１高周波電源３２より所定のパワーで第１の高周波ＨＦをサセプタ１２に印加すると同時に、第２高周波電源８０からも所定のパワーで第２の高周波ＬＦをサセプタ１２に印加する。また、伝熱ガス供給部５２より伝熱用のＨeガスを静電チャック４０の上面と半導体ウエハＷの裏面との間に供給する。そして、直流電源４２より直流電圧を静電チャック４０のＤＣ電極４０ａに印加して、静電吸着力によれ半導体ウエハＷと静電チャック４０との接触界面に伝熱ガスを閉じ込める。一方で、ヒータ電源８８をオンにして静電チャック４０の中に埋設されている抵抗発熱体８４に電力（通常は商用交流電力）を供給する。シャワーヘッド３８より吐出されたエッチングガスは両電極１２，３８間で第１の高周波ＨＦによる高周波放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷの主面が所望のパターンにエッチングされる。
【００３８】
この容量結合型プラズマエッチング装置は、シャワーヘッド３８に１００ＭＨｚというプラズマ生成に適した比較的高い周波数を有する第１の高周波ＨＦを印加することにより、プラズマを好ましい解離状態で高密度化し、より低圧の条件下でも高密度プラズマを形成することができる。それと同時に、サセプタ１２に１３．５６ＭＨｚというイオン引き込みに適した比較的低い周波数を有する第２の高周波ＬＦを印加することにより、サセプタ１２上の半導体ウエハＷに対して選択性の高い異方性エッチングを施すことができる。
【００３９】
また、この容量結合型プラズマエッチング装置においては、サセプタ１２ないし静電チャック４０にチラーの冷却とヒータの加熱を同時に与えて半導体ウエハＷの温度を制御するので、高速の温度切換または昇降温が可能であるとともに、温度分布のプロファイルを任意または多様に制御することも可能である。
【００４０】
上記のようなドライエッチング加工においては、エッチングガスのプラズマに含まれるラジカルやイオンと被エッチング膜やエッチングマスク材料との反応によって生成されたポリマー（たとえばフロロカーボン系のポリマー）や半導体ウエハＷ表面からスパッタされた粒子が排気装置２８側へ全部排出されずにチャンバ１０内に一部残留し、それらの残留物が処理空間に臨んでいる部材、すなわちチャンバ１０の側壁、シャワーヘッド３８の電極板５６、フォーカスリング１８、排気系のバッフル板２２等にデポとして付着する。もっとも、静電チャック４０は、ドライエッチング加工中は当該半導体ウエハＷを載置しているので、プラズマには晒されず、その表面にデポは付着しない。
【００４１】
この実施形態では、ドライエッチング加工のプロセスに付随してチャンバ１０内の（静電チャック４０を除く）各部材に付着したデポを速やかに除去するために、定期的に、好ましくはロット単位のサイクルで、更に好ましくは枚葉単位のサイクルで、クリーニングプロセスが行われる。すなわち、枚葉単位のサイクルでは、一枚の半導体ウエハＷについて上記のようなドライエッチング加工のプロセスが終了した直後に、処理済みの当該半導体ウエハＷをチャンバ１０の外に搬出し、その後処理として、空き状態（半導体ウエハＷの無い状態）のチャンバ１０内でプラズマクリーニングが行われる。また、ロット単位のサイクルでは、１ロット（たとえば２５枚）の半導体ウエハＷについて上記のようなドライエッチング加工のプロセスを複数回（２５回）繰り返した後に、空き状態（半導体ウエハＷの無い状態）のチャンバ１０内でプラズマクリーニングが行われる。
【００４２】
制御部７６は、この実施形態によるプラズマクリーニングのプロセスを実施するために装置内の各部を制御する。より詳しくは、ゲートバルブ３０を閉めてチャンバ１０内を密閉し、ガス供給管６４の開閉弁７２を開状態にして、クリーニングガス供給部６８よりクリーンニングガス（好ましくは混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置２８によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１高周波電源３２より後述するような本発明のパルス変調をかけられた第１の高周波ＨＦをサセプタ１２に印加する。
【００４３】
ここで、クリーンニングガスとして、フッ素系のガスたとえばＳＦ6ガスとＯ2ガスとの混合ガスを好適に使用できる。ＳＦ6ガスは、プラズマ中で生成されるＦ原子の数が他のフッ素系ガスよりも数倍多く、デポ（特にＳi化合物）のエッチングを高速に行うことができる。もちろん、他のフッ素系ガスたとえばＮＦ3ガスも好適に使用できる。Ｏ2ガスは、添加ガスとして重合反応を抑制しつつクリーニングプロセスを促進する働きがある。フッ素系ガス（ＳＦ6ガス，ＮＦ3ガス）に対するＯ2ガスの好ましい混合比は略１である。
【００４４】
この実施形態においてプラズマクリーニングを行う時は、イオン引き込み制御用の第２高周波電源８０をオフにしておく。また、静電チャック４０上に半導体ウエハＷは存在しないので、ウエハ温度制御は不要であり、ＤＣ印加スイッチ４３および熱ガス供給部５２をオフにしておく。ただし、静電チャック４０ないしサセプタ１２の温度制御は必要であり、チラーユニット４６およびヒータ電源８８はオン状態で作動させてよい。
【００４５】
この実施形態では、プラズマクリーニング中に、第１の高周波ＨＦがプラズマを生成させる第１の振幅または波高値を有する（つまり実効的なパワー）を有する第１の期間と、第１の高周波ＨＦがプラズマを生成させない第２の振幅または波高値を有する（つまり実効的なパワーを有していない）第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返され、それによってプラズマ生成状態とプラズマ非生成状態とが交互に繰り返されるように、制御部７６が第１の高周波電源３２および第１の整合器３４を制御する。なお本発明では、第２の振幅がゼロ（すなわち第１の高周波を印加しないこと）を含む。
【００４６】
より具体的には、第１高周波電源３２より出力される第１の高周波ＨＦのパワーを変調させて、サセプタ１２に印加する。パワー変調の典型的な例としては、図２に示すようなパルス状の変調を挙げることができる。
【００４７】
図２においては、プラズマ生成状態が期間Ａであり、プラズマ非生成状態が期間Ｂである。プラズマ生成期間Ａでは第１の高周波ＨＦを電力換算でたとえば７５０Wの第１の振幅でサセプタ１２に印加し、プラズマ非生成期間Ｂでは第１の高周波を電力換算でたとえば０W（第２の振幅）にする。すなわち第１の高周波ＨＦのパワーのON、OFFを繰り返して、チャンバ１０内でいわゆるパルスプラズマを生成させる。ON／OFFの１周期におけるON期間の比率（百分率）をデューティとすると、デューティは１００Ａ％／（Ａ＋Ｂ）で表される。たとえば、Ａ＝Ｂとし、デューティを５０％に選んでよい。この場合の第１の高周波ＨＦの波形は、図３のようになる。
【００４８】
なお、プラズマ非生成状態の第２の振幅を０Wとしなくてもよい。プラズマが実質的に生成しないパワー値であれば、これに限られない。また、プラズマ生成時の第１の振幅をパワー換算で７５０Wとしたが、これに限られない。クリーニングプロセス条件にもよるが、パワー換算で４００W〜４０００Wの範囲に設定することができる。
【００４９】
また、この実施形態のパルス変調において第１の振幅（ON期間）と第２の振幅（OFF期間）とが交互に繰り返される周波数は、第１の高周波ＨＦの周波数（通常２７ＭＨｚ以上）に比して十分低い周波数が望ましく、通常は１ｋＨｚ〜１００ｋＨｚでよく、好ましくは１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚの範囲内がよい。変調周波数が１ｋＨｚよりも低いと、本発明のイオンスパッタ抑制効果が著しく低下する。また、変調周波数が６０ｋＨｚよりも高いと、パルスプラズマが第１の高周波ＨＦのON／OFFに追従するのが難しくなり、本発明のイオンスパッタ抑制効果が著しく低下する。
【００５０】
また、第１の振幅（ON期間）のデューティは、５０％に限定されず、１０％〜６０％の範囲内で適宜選定するのが好ましい。デューティが１０％よりも低いと、プラズマが生成されなくなり、プラズマクリーニングの実効性が失われる。一方、デューティが６０％よりも高くなると、本発明のイオンスパッタ抑制効果が著しく低下する。
【００５１】
一般に、クリーニング効果の面では、デューティとクリーニング時間との間に反比例の相関関係があり、デューティが大きいほどクリーニングの所要時間は短くなり、デューティが小さいほどクリーニングの所要時間は長くなる。
【００５２】
この実施形態の一実施例におけるプラズマクリーニングの主な条件は下記のとおりである。
エッチングガス：ＳＦ6ガス／Ｏ2ガス＝８００sccm／８００sccm
チャンバ内の圧力：２００mT
ＨＦパワー：第１振幅／第２振幅＝７５０Ｗ／０Ｗ
変調周波数：１０ｋＨｚ
デューティ：５０％
温度：上部電極／チャンバ側壁／下部電極＝８０／７０／６０℃
磁場：３２０Ｇ
クリーニング時間：４０秒
【００５３】
上記実施例において、シャワーヘッド３８の電極板５６の表面では半径方向の各位置で１００Å／min〜２５０Å／minのクリーニング速度が得られ、フォーカスリング１８の表面では半径方向の各位置で１００Å／min〜１５０Å／minのクリーニング速度が得られ、チャンバ１０の側壁では上下方向の各位置で２５Å／min〜５０Å／minのクリーニング速度が得られることが実験で確認されている。
【００５４】
そして、上記実施例における各部のクリーニング速度が、他の条件を変えずにデューティを１００％にした場合（つまりパルス変調をかけない場合）の各部のクリーニング速度の約１／２であることも実験で確認されている。
【００５５】
一方で、上記実施例において他の条件を変えずにＨＦパワー（第１の高周波ＨＦの第１の振幅のパワー）を２倍つまり１５００Ｗに上げても、クリーニング速度は大して変わらないことも実験で確認されている。
【００５６】
要するに、本発明によるパルス変調方式のプラズマクリーニングは、クリーニング性能の面では、パルス変調をかけないプラズマクリーニングと較べて、クリーニング速度がデューティに略比例して低下する。しかし、別な見方をすれば、本発明においては、パルス変調のデューティに応じて（反比例の関係で）クリーニング時間を長めに設定することで、パルス変調をかけないプラズマクリーニングと同等のクリーニング結果またはクリーニング性能を確保することができる。
【００５７】
むしろ、本発明によるパルス変調方式のプラズマクリーニングの主たる特徴は、静電チャック４０の表層部つまり上部誘電体層４０ｂの侵食（エロージョン）を効率的に低減できる点にある。
【００５８】
すなわち、プラズマクリーニングにおいて、サセプタ１２にプラズマ生成用の第１の高周波ＨＦを印加すると、サセプタ（下部電極）１２とシャワーヘッド（上部電極）３８との間の処理空間でクリーニングガスが放電してプラズマが生成されるとともに、サセプタ１２に負極性の自己バイアス電圧が発生してサセプタ１２とプラズマとの間にイオンシースが形成され、このイオンシースの電界によりプラズマ中の正イオンが加速されて静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂに入射する。上部誘電体層４０ｂの材料であるアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）は、フッ素や酸素等のラジカルに対しては十分大きなエッチング耐性を有するが、イオンの入射による物理的エッチング（イオンスパッタ）に対してはそれほどの耐性はなく、不可避的に侵食される。
【００５９】
ここで、第１の高周波ＨＦに上記のようなパルス変調がかかっていると、変調周波数の各サイクルにおいて、第１の高周波ＨＦが第２の振幅を有する第２の期間Ｂ中は、少なくとも自己バイアス電圧は存在せず、静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂに対するイオンスパッタが中断し、これによってイオンスパッタが抑制される。
【００６０】
このようなパルス変調によるイオンスパッタ抑制の作用は、被処理体の半導体ウエハＷに対するドライエッチング加工において上記と同様のパルス変調をかけた場合と同じであり、たとえばレジストパターンのトリミング処理において検証できる。
【００６１】
一般に、トリミング処理は、図４の（Ａ）に示すようにフォトリソグラフィで形成されたレジストパターン１００の側壁を削って図４の（Ｂ）に示すような一回り細いパターンに成形する加工である。この細く成形されたレジストパターン１００をマスクにして被エッチング膜１０４をエッチングすると、図４の（Ｃ）に示すような所望サイズの穴または溝１０８を開けることができる。なお、図４において、１０２は反射防止膜、１０６は下地膜または下地基板である。
【００６２】
レジストプロセスにおいて最初から所望の細めのサイズでレジストパターンを形成しようとすると、フォトリソグラフィ工程の中（特に現像時）でレジスト倒壊を起こすことがある。そのような場合は、フォトリソグラフィ工程の後にトリミング処理によってレジストパターンを目的の寸法まで細める手法がとられている。
【００６３】
もっとも、トリミング処理においては、横方向でレジストパターン１００の側壁が削られるだけでなく、縦方向でもレジストパターン１００の上面が削られる。ここで、レジストパターン１００の横方向の削り取り（トリミング）には主としてラジカルベースのエッチングが支配的に寄与し、縦方向の削れ（レジスト損失）には主としてイオンベースのエッチングが支配的に寄与する。
【００６４】
したがって、トリミング処理において通常の無変調（連続波：ＣＷ）方式とパルス変調方式とをラジカルベースのエッチングとイオンベースのエッチングの面から比較することは、本発明の効果を検証するうえで有意義である。
【００６５】
本発明者は、上記のような観点から、この実施形態における容量結合型プラズマエッチング装置（図１）を使用し、トリミング処理の実験を通してパルス変調方式と無変調（連続波：ＣＷ）方式との比較を行った。このトリミング処理実験における主な条件は下記のとおりである。
半導体ウエハ口径：３００ｍｍ
処理ガス：Ｏ2／Ｎ2＝５０／５０sccm
チャンバ内の圧力：５０mT
ＨＦパワー：第１振幅／第２振幅＝７０Ｗ，８０Ｗ／０Ｗ
変調周波数：１０ｋＨｚ，１００ｋＨｚ
デューティ：５０％
温度：上部電極／チャンバ側壁／下部電極＝８０／７０／６０℃
磁場：３２０Ｇ
トリミング時間：２０〜２６秒
【００６６】
図５に、下記の実験例１，２，３で得られたトリミング特性をＳＥＭ写真付きの一覧表に示す。
【００６７】
［実験例１］
第１の高周波ＨＦのパワーを７０Ｗとし、無変調（連続波：ＣＷ）方式でトリミング処理を２０秒かけて行った。半導体ウエハ上の中心部においては、縦方向のエッチング量つまりレジスト損失量（PR Loss）が４０．２ｎｍ、横方向のエッチング量つまりトリミング量（Trim.amount）が４５．１ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は４５．１ｎｍ／４０．２ｎｍ＝１．１２であった。半導体ウエハ上のエッジ部では、レジスト損失量（PR Loss）が３５．６ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が３９．８ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．１２であった。
【００６８】
［実験例２］
第１の高周波ＨＦのパワー（ON期間または第１振幅のパワー）を７０Ｗとし、この実施形態のプラズマクリーニングと同様のパルス変調方式によってトリミング処理を２６秒かけて行った。中心部では、レジスト損失量（PR Loss）が３７．５ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が５３．７ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．４３であった。エッジ部では、レジスト損失量（PR Loss）が３２．９ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が４８．４ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．４７であった。
【００６９】
［実験例３］
第１の高周波ＨＦのパワー（ON期間または第１振幅のパワー）を８５Ｗとし、この実施形態のプラズマクリーニングと同様のパルス変調方式によってトリミング処理を２６秒かけて行った。中心部では、レジスト損失量（PR Loss）が３８．２ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が４７．７ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．２４であった。エッジ部では、レジスト損失量（PR Loss）が３２．２ｎｍ、トリミング量（Trim.amount）が４７．７ｎｍであり、トリミング比（Trim.ratio）は１．４８であった。
【００７０】
上記のように、無変調（ＣＷ）方式の実験例１とパルス変調方式の実験例２，３とを比較すると、ラジカルベースのエッチングレート（トリミング量）は無変調（ＣＷ）方式とパルス変調方式とで大して違わないが、イオンベースのエッチングレート（レジスト損失量）は無変調（ＣＷ）方式よりもパルス変調方式の方が一段と低くなることがわかる。
【００７１】
つまり、パルス変調は、プラズマ生成に寄与する第１の高周波ＨＦのパワーを適度な変調周波数およびデューティでON／OFFすることにより、ラジカルベースのエッチングには大して効かないが、イオンベースのエッチングに対してはエッチングレートを抑制する効果があり、このことはトリミング処理に限らずラジカルベースのエッチングとイオンベースのエッチングとが混在する任意のプラズマエッチング機構にあてはまる。
【００７２】
そして、この原理は、本発明におけるプラズマクリーニングのプロセスでは重要な意味をもつ。すなわち、上記のように静電チャック４０の表層部つまり上部誘電体層４０ｂを構成するアルミナ・セラミックス（Ａｌ2Ｏ3）は、フッ素や酸素等のラジカルに対しては相当大きなエッチング耐性を有するが、イオンの入射による物理的エッチング（イオンスパッタ）に対してはそれほど強くはない。かかる条件の下でイオンスパッタが弱まれば、必然的に静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂの侵食（エロージョン）が低減する。その結果として、静電チャック４０の寿命を延ばせるだけでなく、金属汚染の低減ないし防止も図れる。すなわち、プラズマクリーニングのプロセスによって静電チャック４０の上部誘電体層４０ｂが侵食することは避けられないが、その侵食の度合いまたは進行速度を可及的に弱めることによって、被処理体の各半導体ウエハＷに付着するＡｌの量を許容範囲内に止め、金属汚染を防止することも可能である。
【００７３】
このように、本発明のプラズマクリーニング方法によれば、サセプタ１２に印加するプラズマ生成用の高周波ＨＦのパワーに所定の変調周波数およびデューティでパルス変調をかけることにより、半導体ウエハＷの存在しないチャンバ１２内でクリーニング用のパルスプラズマを生成し、クリーニング性能を保ちつつ、静電チャック４０表層部のエロージョンを効果的かつ効率的に低減することができる。このことによって、チャンバ１０内をデポレス状態に維持しつつ、静電チャック４０の寿命を延ばし、金属汚染を低減ないし防止することができる。
【００７４】
なお、本発明においては、プラズマクリーニングのシーケンス上の方式として、図６の（ａ）に示すようにクリーニングの開始時点ｔsから終了時点ｔeまで第１の高周波ＨＦにおいて第１の期間Ａと第２の期間Ｂとを所望の周期Ｃで交互に繰り返す第１の方式と、図６の（ｂ）に示すようにサセプタ１２に対して第１の高周波ＨＦの印加を開始した時ｔsから所定時間ＴSが経過する時点ｔcまでは第１の高周波ＨＦが第１の振幅Ａのみを持続的に有し、所定時間ＴSが経過した後は第１の高周波ＨＦにおいて第１の期間Ａと第２の期間Ｂとを所望の周期Ｃで交互に繰り返す第２の方式とを好適に採ることができる。
【００７５】
第２の方式において、時間ＴSまたは時点ｔcは種種の条件によって決定されてよい。たとえば、パルス変調におけるデューティが比較的小さくてプラズマ生成の立ち上がりがあまりよくない場合は、クリーニングを開始してからプラズマが最初に着火した時点をプラズマモニタで検出して上記切換時点ｔcとする方法、あるいはプラズマが安定するまでに要する時間として経験的に求められた一定時間を上記所定時間ＴSに選ぶ方法を好適に採ることができる。
【００７６】
また、クリーニング効率とエロージョン低減効果とのバランスを任意に調整するために、クリーニング時間を粗いクリーニングを行う第１のクリーニング時間と仕上げのクリーニングを行う第２のクリーニング時間とに２分割し、上記所定時間ＴS（ｔs〜ｔc）を第１のクリーニング時間とし、残りの時間（ｔc〜ｔe）を第２のクリーニング時間とする手法も好適に採ることができる。
【００７７】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものでない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
【００７８】
たとえば、本発明は、サセプタ（下部電極）にプラズマ生成用とイオン引き込み用を兼ねる単一の高周波を印加する下部１周波印加方式の容量結合型プラズマエッチング装置にも好適に適用することができる。また、静電チャックの表層部は、アルミナ・セラミック（Ａｌ2Ｏ3）に限定されず、任意の金属を含む誘電体が本発明の適用対象となり得る。
【００７９】
本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一実施形態における容量結合型プラズマエッチング装置の構成を示す縦断面図である。
【図２】パルスプラズマの時間−高周波パワー特性を示す図である。
【図３】図２のパルスプラズマにおける第１の高周波の波形を示す図である。
【図４】トリミング処理における加工手順を模式的に示す断面図である。
【図５】本発明の作用効果の検証のためのトリミング処理の実験例で得られたトリミング特性を一覧表で示す図である。
【図６】実施形態におけるプラズマクリーニングのシーケンス上の手法を示す波形図である。
【符号の説明】
【００８１】
１０ チャンバ（処理容器）
１２ サセプタ（下部電極）
２８ 排気装置
３２ 第１高周波電源
３４ 第１整合器
３６ 給電棒
３８ シャワーヘッド（上部電極）
４０ 静電チャック
４０ａ 静電チャックのＤＣ電極
４０ｂ 静電チャックの上部誘電体層
４０ｃ 静電チャックの下部誘電体層
６６ エッチングガス供給部
６８ クリーニングガス供給部
７６ 制御部
８０ 第２高周波電源
８２ 第２整合器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、
前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、
前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、
前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望のエッチングガスを供給するエッチングガス供給部と、
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
前記第１電極に前記エッチングガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加する第１高周波給電部と、
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行う際に、前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、前記第１高周波給電部を制御する制御部と
を有するプラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記静電チャックの表層部の誘電体がＡｌ2Ｏ3からなる、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記第２の振幅はゼロである、請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される周波数は１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記第１の期間のデューティは１０％〜６０％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時からプラズマが着火するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記プラズマが着火した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時から前記クリーニングガスの放電が安定するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記クリーニングガスの放電が安定した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間を第１および第２のクリーニング時間に分割し、前記第１のクリーニング時間中は前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記第２のクリーニング時間中は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間の開始から終了まで、前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
前記クリーニングガスはＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１１】
前記クリーニングガスにおいてＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスに対するＯ2ガスの混合比が略１である、請求項１０に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１２】
前記プラズマクリーニングを枚葉単位またはロット単位の周期で定期的に実施する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１３】
前記ドライエッチング加工の最中に前記エッチングガスのプラズマから前記被処理体に引き込まれるイオンのエネルギーを制御するための第２の高周波を前記第１電極に印加する第２高周波給電部を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１４】
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行う際に、前記第１電極に前記第２の高周波を印加しないように、前記制御部が前記第１高周波給電部を制御する、請求項１３に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１５】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、
前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、
前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、
前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
前記第１電極に前記処理ガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加するための第１高周波給電部と
を有するプラズマエッチング装置において、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うプラズマクリーニング方法であって、
前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されることを特徴とするプラズマクリーニング方法。
【請求項１６】
前記静電チャックの表層部の誘電体がＡｌ2Ｏ3からなる、請求項１５に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１７】
前記第２の振幅はゼロである、請求項１５または請求項１６に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１８】
前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される周波数は１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚである、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１９】
前記第１の期間のデューティは１０％〜６０％である、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２０】
前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時からプラズマが着火するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、プラズマが着火した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２１】
前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時から前記クリーニングガスの放電が安定するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記クリーニングガスの放電が安定した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２２】
前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間を第１および第２のクリーニング時間に分割し、前記第１のクリーニング時間中は前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記第２のクリーニング時間中は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２３】
前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間の開始から終了まで、前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２４】
前記クリーニングガスはＳＦ6ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスである、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２５】
前記クリーニングガスにおいてＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスに対するＯ2ガスの混合比が略１である、請求項２４に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２６】
前記プラズマクリーニングを枚葉単位またはロット単位の周期で定期的に実施する、請求項１５〜２５のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、
前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、
前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、
前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望のエッチングガスを供給するエッチングガス供給部と、
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
前記第１電極に前記エッチングガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加する第１高周波給電部と、
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行う際に、前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されるように、前記第１高周波給電部を制御する制御部と
を有するプラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記静電チャックの表層部の誘電体がＡｌ2Ｏ3からなる、請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記第２の振幅はゼロである、請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される周波数は１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚである、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記第１の期間のデューティは１０％〜６０％である、請求項１〜４のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項６】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時からプラズマが着火するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記プラズマが着火した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項７】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時から前記クリーニングガスの放電が安定するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記クリーニングガスの放電が安定した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間を第１および第２のクリーニング時間に分割し、前記第１のクリーニング時間中は前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記第２のクリーニング時間中は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項９】
前記制御部は、前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間の開始から終了まで、前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１０】
前記クリーニングガスはＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスである、請求項１〜９のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１１】
前記クリーニングガスにおいてＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスに対するＯ2ガスの混合比が略１である、請求項１０に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１２】
前記プラズマクリーニングを枚葉単位またはロット単位の周期で定期的に実施する、請求項１〜１１のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１３】
前記ドライエッチング加工の最中に前記エッチングガスのプラズマから前記被処理体に引き込まれるイオンのエネルギーを制御するための第２の高周波を前記第１電極に印加する第２高周波給電部を有する、請求項１〜１２のいずれか一項に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１４】
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行う際に、前記第１電極に前記第２の高周波を印加しないように、前記制御部が前記第１高周波給電部を制御する、請求項１３に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項１５】
真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理体を載置する第１電極と、
前記被処理体を静電力により保持するために前記第１電極の載置面に設けられ、少なくとも表層部の誘電体が金属を含む静電チャックと、
前記処理容器内で前記第１電極と平行に向かい合う第２電極と、
前記被処理体に所望のドライエッチング加工を施すために、前記第１電極と前記第２電極との間の処理空間に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うために、前記処理空間に所望のクリーニングガスを供給するクリーニングガス供給部と、
前記第１電極に前記処理ガスまたは前記クリーニングガスのプラズマ生成に寄与する第１の高周波を印加するための第１高周波給電部と
を有するプラズマエッチング装置において、前記処理容器内のプラズマクリーニングを被処理体無しで行うプラズマクリーニング方法であって、
前記第１の高周波がプラズマを生成させる第１の振幅を有する第１の期間と、前記第１の高周波がプラズマを実質的に生成させない第２の振幅を有する第２の期間とが所定の周期で交互に繰り返されることを特徴とするプラズマクリーニング方法。
【請求項１６】
前記静電チャックの表層部の誘電体がＡｌ2Ｏ3からなる、請求項１５に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１７】
前記第２の振幅はゼロである、請求項１５または請求項１６に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１８】
前記第１の期間と前記第２の期間とが交互に繰り返される周波数は１ｋＨｚ〜６０ｋＨｚである、請求項１５〜１７のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項１９】
前記第１の期間のデューティは１０％〜６０％である、請求項１５〜１８のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２０】
前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時からプラズマが着火するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、プラズマが着火した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２１】
前記プラズマクリーニングに際して、前記第１電極に対して前記第１の高周波の印加を開始した時から前記クリーニングガスの放電が安定するまでは前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記クリーニングガスの放電が安定した後は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２２】
前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間を第１および第２のクリーニング時間に分割し、前記第１のクリーニング時間中は前記第１の高周波が前記第１の振幅のみを持続的に有するように前記第１高周波給電部を制御し、前記第２のクリーニング時間中は前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２３】
前記プラズマクリーニングのために設定されたプラズマクリーニング時間の開始から終了まで、前記第１の高周波において前記第１の期間と前記第２の期間とが前記所定の周期で交互に繰り返されるように前記第１高周波給電部を制御する、請求項１５〜１９のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２４】
前記クリーニングガスはＳＦ6ガスとＯ2ガスとを含む混合ガスである、請求項１５〜２３のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２５】
前記クリーニングガスにおいてＳＦ6ガスまたはＮＦ3ガスに対するＯ2ガスの混合比が略１である、請求項２４に記載のプラズマクリーニング方法。
【請求項２６】
前記プラズマクリーニングを枚葉単位またはロット単位の周期で定期的に実施する、請求項１５〜２５のいずれか一項に記載のプラズマクリーニング方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１０−１４０９４４（Ｐ２０１０−１４０９４４Ａ）
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３１３１００（Ｐ２００８−３１３１００）
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月９日（２００８．１２．９）
【出願人】（０００２１９９６７）東京エレクトロン株式会社 (5,184)
【Ｆターム（参考）】
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