プラズマエッチング装置
【課題】誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電窓に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることのできるプラズマエッチング装置を提供する。
【解決手段】プラズマエッチング装置１０は、基板Ｓを収容するとともに、誘電窓１２で封止された真空槽Ｃと、誘電窓１２の上方に配置され、真空槽Ｃ内にプラズマを生成する誘導アンテナ２１と、誘導アンテナ２１に接続され、誘導アンテナ２１に流れる電流を抑制する電流抑制コイル２４を備えている。また、プラズマエッチング装置１０は、アンテナ用整合器２３を介して容量電極２６、誘導アンテナ２１、及び電流抑制コイル２４に高周波電力を供給するアンテナ用高周波電源２２を備えている。誘導アンテナ２１及び電流抑制コイル２４からなる直列回路と容量電極２６とからなる並列回路が、アンテナ用整合器２３に接続されている。
【解決手段】プラズマエッチング装置１０は、基板Ｓを収容するとともに、誘電窓１２で封止された真空槽Ｃと、誘電窓１２の上方に配置され、真空槽Ｃ内にプラズマを生成する誘導アンテナ２１と、誘導アンテナ２１に接続され、誘導アンテナ２１に流れる電流を抑制する電流抑制コイル２４を備えている。また、プラズマエッチング装置１０は、アンテナ用整合器２３を介して容量電極２６、誘導アンテナ２１、及び電流抑制コイル２４に高周波電力を供給するアンテナ用高周波電源２２を備えている。誘導アンテナ２１及び電流抑制コイル２４からなる直列回路と容量電極２６とからなる並列回路が、アンテナ用整合器２３に接続されている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導結合型のプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に記載のように、薄膜や基板のパターニングに用いられる誘導結合型のプラズマエッチング装置が知られている。この種のプラズマエッチング装置の概略構成について、図１０を参照して説明する。
【０００３】
図１０に示されるように、プラズマエッチング装置８０には、有底筒状の収容器８１と、収容器８１の開口を封止する誘電窓８２とからなる真空槽Ｃが搭載され、該真空槽Ｃの内部には、基板Ｓを保持するステージ８３が配置されている。ステージ８３には、基板Ｓにバイアス電圧を印加するためのバイアス用高周波電源８４がバイアス用整合器８５を介して接続されている。上記真空槽Ｃの備える排気口８１ａには、真空槽Ｃ内を排気する排気部８６が接続され、真空槽Ｃの備えるガス供給口８１ｂには、エッチングガスを供給するエッチングガス供給部８７が接続されている。
【０００４】
誘電窓８２の上方には、スパイラル状の誘導アンテナ９１が配設され、該誘導アンテナ９１には、アンテナ用整合器９３を介してアンテナ用高周波電源９２が接続されている。これら誘導アンテナ９１と誘電窓８２との間には、誘電窓８２の表面と平行な磁束線を形成するための複数の永久磁石９４が、上記誘導アンテナ９１と同径の環状をなすように配置されている。
【０００５】
こうしたプラズマエッチング装置８０にて基板Ｓのエッチングが行われる際には、まず、排気部８６によって所定圧力にまで減圧された真空槽Ｃ内に基板Ｓが搬入される。搬入された基板Ｓがステージ８３に載置されると、エッチングガス供給部８７から真空槽Ｃに対して所定流量のエッチングガスが供給される。エッチングガスが供給されると、アンテナ用高周波電源９２から誘導アンテナ９１に対して高周波電力を供給することにより、真空槽Ｃ内のエッチングガスからプラズマが生成される。次いで、バイアス用高周波電源８４の高周波電力がステージ８３に供給されることによって、基板Ｓに負のバイアス電圧が印加される。これにより、基板Ｓの表面にプラズマ中の正イオンが引き込まれることに加え、プラズマ中の他の粒子が基板Ｓの表面に到達することで、基板Ｓがその表面からエッチングされる。このとき、基板Ｓとプラズマ中の粒子とが反応することで生じたエッチング生成物の一部は、真空槽Ｃの内側面に付着する。特に、誘電窓８２の内側面に付着したエッチング生成物は、収容器８１の内側面に付着したエッチング生成物よりもスパッタにより剥がれやすいことから、真空槽Ｃ内を浮遊するパーティクルの一因となりやすい。また、同エッチング生成物は、誘電窓８２を介した磁場の形成を妨げることで、プラズマを生成されにくくもする。
【０００６】
そこで、上記プラズマエッチング装置８０では、永久磁石９４と誘電窓８２との間に櫛歯状の容量電極９５が配設されている。そして、容量電極９５と可変コンデンサ９６とからなる直列回路と誘導アンテナ９１とからなる並列回路が、アンテナ用整合器９３に接続されている。これにより、誘電窓８２における内側面の近くで生成された正イオンが、誘電窓８２の内側面に引き込まれることで、誘電窓８２の内側面がスパッタされる。そのため、エッチング生成物は、誘電窓８２に付着しにくくなるとともに、一旦付着したとしても除去されやすくなる。それゆえに、上述のような問題が生じにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１６２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、基板Ｓのエッチングを行っているときには、アンテナ用高周波電源９２からの高周波電力が、誘導アンテナ９１と容量電極９５とに分配されることになる。この際、アンテナ用高周波電源９２から出力される電力量は、通常、エッチングの速度やエッチングの加工形状に応じて定められる。そのため、誘電窓８２に対するエッチング生成物の付着速度によっては、こうした電力量ではエッチング生成物の除去が十分に行われず、ひいては、容量電極９５への高周波電力の供給が行われていたとしても、上述のような問題を招くおそれがある。
【０００９】
なお、上述したプラズマエッチング装置では、可変コンデンサ９６による直流電圧Ｖｄｃが誘電窓８２に印加されることから、エッチング生成物の除去がその分は高められる。しかし、エッチング生成物を除去するための正イオンが、誘電窓８２の表面に少なからず蓄積され続けるため、やがては、エッチング生成物の除去が行われ難くなる。また、容量電極９５と可変コンデンサ９６とからなる直列回路と誘導アンテナ９１とが並列に接続されるため、可変コンデンサ９６のインピーダンスの分、容量電極９５に流れる電流が小さくもなる。それゆえに、誘電窓８２では、可変コンデンサ９６が設けられていない構成と比べて、高周波電圧波形の最高値と最低値との差である振幅Ｖｐｐが小さくなり、エッチング生成物が除去され難くもなる。
【００１０】
ちなみに、こうした問題は、高周波電源からの出力が大きくなることによって解決可能ではある。しかし、上述したように、高周波電力の出力とは、エッチングの処理結果が所望のものとなるように設定されるものであるから、高周波電力の出力が変更されることとなれば、エッチングの処理結果も自ずと変わってしまう。なお、こうした問題は、基板Ｓのエッチングと誘電窓８２のスパッタとを同時に行う場合に限らず、単一の高周波電源からの出力が誘導アンテナ９１と容量電極９５とに分配される構成であれば、誘電窓８２に対しスパッタのみを行うときにも、概ね共通して生じる。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電窓に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることのできるプラズマエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
本発明の一つの態様は、誘電体からなる壁部を有し、エッチング対象物を収容する真空槽と、前記真空槽の外側で前記壁部と互いに向い合うように配置された誘導アンテナと、前記壁部と前記誘導アンテナとの間に配置された容量電極と、前記誘導アンテナに接続され、該誘導アンテナに流れる電流を抑制する電流抑制コイルと、インピーダンス整合器を介して前記容量電極、前記誘導アンテナ、及び前記電流抑制コイルに高周波電力を供給する高周波電源とを備え、前記インピーダンス整合器には、前記誘導アンテナ及び前記電流抑制コイルからなる直列回路と前記容量電極とからなる並列回路が接続されているプラズマエッチング装置である。
【００１３】
上記態様では、誘導アンテナに対して直列に接続された電流抑制コイルが設けられるとともに、これら誘導アンテナ及び電流抑制コイルからなる直列回路が容量電極と並列に接続されている。そのため、電流抑制コイルが設けられていない構成と比べて、電流抑制コイルの自己インダクタンスの分、誘導アンテナには電流が流れにくくなる。それゆえに、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が、電流抑制コイルを有していない構成のそれと同じであるという前提では、電流抑制コイルを有していない構成と比べて、高周波電源からの出力が大きく設定されることとなる。その結果、容量電極に流れる電流が大きくなるため、上記電流抑制コイルが設けられた分、容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなることとなる。したがって、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電体からなる壁部に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様では、前記電流抑制コイルが可変コイルである。
上記態様では、電流抑制コイルの自己インダクタンスが変更されることにより、上記直列回路のインダクタンスを変更することができる。つまり、直列回路における電流の流れにくさが変更されることで、容量電極に流れる電流の大きさを変更することができる。そのため、例えば上記壁部に対するエッチング生成物の付着速度に応じて、容量電極に流れる電流、ひいては該容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが変更可能となる。したがって、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、上記壁部に付着したエッチング生成物の除去効率を高められるという効果が、互いに異なるエッチング条件において得られる。
【００１５】
本発明の一つの態様では、前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記エッチング対象物がエッチングされるときの自己インダクタンスよりも、前記真空槽内がクリーニングされるときの前記自己インダクタンスを高くする。
【００１６】
上記態様では、クリーニング時における電流抑制コイルの自己インダクタンスを、エッチング時における電流抑制コイルの自己インダクタンスよりも大きくするようにしている。そのため、上記壁部に付着したエッチング生成物の除去効率をより高めつつ、高周波電源の出力がエッチングの際に高くなることを抑えることができる。
【００１７】
本発明の一つの態様では、前記制御部は、前記壁部に付着するエッチング生成物の生成量が大きくなる程、前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを大きくする。
上記態様では、上記壁部におけるエッチング生成物の生成量が大きくなる程、電流抑制コイルの自己インダクタンスを大きくするようにしている。そのため、該生成量が大きくなる程、直列回路のインダクタンスが大きくなる。これにより、容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなることから、上記付着速度が大きくなることに合わせて、エッチング生成物がスパッタされやすくなる。ひいては、エッチング生成物の生成量が大きくなる場合であっても、該エッチング生成物が上記壁部に堆積することを抑えることが可能である。また、エッチング生成物の生成量が小さくなる場合であれば、誘電体からなる壁部がスパッタされ過ぎることを抑えることが可能である。さらにまた、誘電窓にエッチング生成物が付着した状態からであっても、該付着したエッチング生成物を取り除くことができる。
【００１８】
本発明の一つの態様は、前記容量電極と前記インピーダンス整合器との接続及び切断を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記真空槽内がクリーニングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを接続し、前記エッチング対象物がエッチングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを切断する。
【００１９】
上記態様によれば、エッチング対象物がエッチングされるときに、容量電極とインピーダンス整合器とが切断されるため、高周波電源の出力がエッチングの際に高くなることを回避することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図２】容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを示すグラフ。
【図３】真空槽内のパーティクルの数と、基板の処理枚数との関係を示すグラフ。
【図４】可変コンデンサの電極間距離と基板の処理枚数との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図６】可変コイルのインダクタンスの変更態様を示すタイミングチャート。
【図７】本発明の第３実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図８】可変コイルのインダクタンスの変更態様を示すタイミングチャート。
【図９】他の実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図１０】従来のプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明のプラズマエッチング装置を誘導結合型のプラズマエッチング装置として具現化した第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
［プラズマエッチング装置の構成］
まず、プラズマエッチング装置の全体構成について、図１を参照して説明する。なお、このプラズマエッチング装置は、上記従来のプラズマエッチング装置８０と比べて、高周波電力の伝送系の構成が異なる。そのため、以下では、高周波電力の伝送系、及び該伝送系の作用について特に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、プラズマエッチング装置１０が有する真空槽Ｃは、有底筒状のアルミニウムからなる収容器１１と、石英等の誘電体から形成されて収容器１１の開口を封止する壁部としての誘電窓１２とから構成されている。
【００２３】
真空槽Ｃ内には、円板状の基板Ｓを保持する円柱状のステージ１３が、収容器１１と同一軸線上に配置されている。ステージ１３に載置される基板Ｓは、例えば、シリコン基板上に、下部電極層、強誘電体層、上部電極層、及びマスクパターンがこの順に積層された積層体である。このうち、下部電極層及び上部電極層は、例えばイリジウム、白金、ルテニウム、銀、銅等の貴金属からなる。また、強誘電体層は、例えばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマスランタン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、タンタル酸ビスマスストロンチウム等からなる。
【００２４】
ステージ１３には、バイアス用高周波電源１４が、バイアス用整合器１５を介して接続されている。バイアス用高周波電源１４は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力を出力する。バイアス用整合器１５は、バイアス用高周波電源１４の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとを整合させる。
【００２５】
収容器１１の側面に貫通形成された排気口１１ａには、真空槽Ｃ内を排気する排気部１６が接続されている。排気部１６は、ターボ分子ポンプ、該ターボ分子ポンプの後段に接続されたドライポンプ、及びこれらポンプによる排気速度を調節するバルブ等から構成されている。
【００２６】
収容器１１の側面に貫通形成されたガス供給口１１ｂには、塩素ガス供給部１８とアルゴンガス供給部１９とが接続されている。塩素ガス供給部１８は、塩素（Ｃｌ２）ガスを貯蔵するボンベに接続されたマスフローコントローラであって、真空槽Ｃ内に供給する塩素ガスの流量を調節する。他方、アルゴンガス供給部１９は、アルゴン（Ａｒ）ガスを貯蔵するボンベに接続されたマスフローコントローラであって、真空槽Ｃ内に供給するアルゴンガスの流量を調節する。
【００２７】
真空槽Ｃ内にて基板Ｓのエッチング処理を行うときには、上記排気部１６の排気流量、塩素ガス供給部１８からのＣｌ２ガスの供給流量、及びアルゴンガス供給部１９からのＡｒガスの供給流量によって、真空槽Ｃ内が所定の圧力とされる。
【００２８】
誘電窓１２の上方には、誘導アンテナ２１が、誘電窓１２と平行に配設されている。誘導アンテナ２１は、収容器１１及びステージ１３と同軸線上に配置された２回巻きのスパイラルアンテナである。誘導アンテナ２１には、アンテナ用高周波電源２２が、インピーダンス整合器としてのアンテナ用整合器２３と、アンテナ用整合器２３とは別体の電流抑制コイル２４とを介して接続されている。
【００２９】
アンテナ用高周波電源２２は、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。アンテナ用整合器２３は、誘導アンテナ２１に対して直列に接続された直列可変コンデンサ２３ａと、誘導アンテナ２１に対して並列に接続された並列可変コンデンサ２３ｂとを有している。直列可変コンデンサ２３ａと並列可変コンデンサ２３ｂとの容量は、例えば１６０μＦ以上１３８０μＦ以下の範囲で変更可能である。アンテナ用整合器２３は、誘導アンテナ２１の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとを整合させる。電流抑制コイル２４は、アンテナ用整合器２３とは別体に設けられたコイルである。電流抑制コイル２４の自己インダクタンスは、例えば０．５μＨである。
【００３０】
誘導アンテナ２１と誘電窓１２との間には、複数の永久磁石２５が、誘導アンテナ２１と同径の環状をなすように配置されている。また、永久磁石２５と誘電窓１２との間には、容量電極２６が配置されている。容量電極２６は、例えば、誘電窓１２の中心を通る軸から放射状に、且つ、該誘電窓１２と平行に延びる複数の導電部材からなる。また、各導電部材は、収容器１１の底面の半径と略同じ長さであり、これにより、容量電極２６の外縁、つまり、各容量電極の端部を結んだ形状は、収容器１１の開口と略同じ大きさになる。容量電極２６の中心には、図示されない入力端子が設けられ、該入力端子が、上記アンテナ用整合器２３と電流抑制コイル２４との間に接続されている。つまり、アンテナ用高周波電源２２には、上記誘導アンテナ２１及び電流抑制コイル２４からなる直列回路と上記容量電極２６とからなる並列回路が、アンテナ用整合器２３を介して接続されている。
【００３１】
このような構成によれば、電流抑制コイル２４を有しない構成と比べて、電流抑制コイル２４のインダクタンスの分、誘導アンテナ２１には電流が流れにくくなる。それゆえに、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマの状態が維持される、すなわち誘導アンテナ２１で消費される高周波電力が電流抑制コイル２４を有しない構成と同じであるという前提では、電流抑制コイル２４を有しない構成と比べて、アンテナ用高周波電源２２からの出力が大きく設定されることとなる。その結果、容量電極２６に流れる電流が大きくなるため、上記電流抑制コイル２４が設けられた分だけ、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなることにもなる。
【００３２】
こうしたプラズマエッチング装置１０には、各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、排気部１６、及び各整合器１５，２３の駆動を制御する制御部としての制御装置３１が搭載されている。制御装置３１には、各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、及び排気部１６の出力に関する設定値がプロセスステップごとに定められたプログラムがプロセスレシピとして記憶されている。
【００３３】
制御装置３１は、プロセスレシピを読み出した後、プロセスレシピを構成するプロセスステップごとに、そのプロセスステップにおける設定値を読み出す。そして、制御装置３１は、上記プロセスステップごとに、該プロセスステップに含まれる設定値に応じた指令を出力する。すなわち、制御装置３１は、各高周波電源１４，２２に電力指令を出力し、各ガス供給部１８，１９に流量指令を出力し、排気部１６に排気流量指令を出力する。
【００３４】
例えば、制御装置３１は、上記プロセスレシピを読み出すと、まず、各ガス供給部１８，１９からのガス流量を安定させるためのプロセスステップを実行する。このとき、制御装置３１は、各ガス供給部１８，１９に対して所定流量でガスを出力するための流量指令を出力するとともに、各高周波電源１４，２２に対して、これらの出力を０Ｗとするための電力指令を出力する。これにより、高周波電源１４，２２からの出力がなされていない状態で、真空槽Ｃ内にＣｌ２ガスあるいはＡｒガスの供給が継続されることで、各ガス供給部１８，１９における流量の安定化が図られる。
【００３５】
次いで、制御装置３１は、プラズマを生成するためのプロセスステップを実行する。すなわち、制御装置３１は、各ガス供給部１８，１９に対して、所定流量でガスを流すための流量指令を出力し、且つ、アンテナ用高周波電源２２に対して、所定電力にて高周波電力を出力するための電力指令を出力する。その後、制御装置３１は、アンテナ用高周波電源２２が検出した反射波電力に応じて、該反射波電力を抑えるための駆動指令を各可変コンデンサ２３ａ，２３ｂに出力する。続いて、制御装置３１は、バイアス用高周波電源１４に対して、所定電力にて高周波電力を出力するための電力指令を出力する。その後、制御装置３１は、バイアス用高周波電源１４が検出した反射波電力に応じて、バイアス用整合器１５に対し、該反射波電力を抑えるための駆動指令を出力する。これにより、真空槽Ｃ内にプラズマが生成され、基板Ｓのエッチングが開始される。
［プラズマエッチング装置の作用］
次に、上記プラズマエッチング装置１０の作用として、該プラズマエッチング装置１０の動作の一つであるエッチング処理の作用について説明する。
【００３６】
プラズマエッチング装置１０にて基板Ｓのエッチングが行われるときには、まず、真空槽Ｃ内が、上記排気部１６によって所定圧力に減圧される。真空槽Ｃ内が所定圧力に減圧されると、基板Ｓが、図示しない搬入口から真空槽Ｃ内に搬入され、そして、基板Ｓは、ステージ１３によって保持される。
【００３７】
基板Ｓの搬入が完了すると、塩素ガス供給部１８からの所定流量のＣｌ２ガスと、アルゴンガス供給部１９からの所定流量のＡｒガスとが真空槽Ｃ内に供給された後、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して高周波電力が出力される。これにより、真空槽Ｃ内には、Ｃｌ２ガスとＡｒガスとのプラズマが生成され、容量電極２６にも高周波電源２２からの高周波電力が供給される。この際、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマが、電流抑制コイル２４を有しない構成のそれと同じになるように、アンテナ用高周波電源２２からの出力が設定される。すなわち、電流抑制コイル２４を有しない構成での設定値よりも大きい値が、高周波電源２２には設定される。そのため、誘導アンテナ２１では、電流抑制コイル２４を有しない構成と比べて、電流抑制コイル２４のインダクタンスの分、電流が流れにくくなるものの、該誘導アンテナ２１の生成するプラズマは、電流抑制コイル２４を有しない構成のそれと同じになる。また、アンテナ用高周波電源２２からの出力が大きくなる分、容量電極２６に流れる電流が大きくなり、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなる。
【００３８】
真空槽Ｃ内にプラズマが生成されると、バイアス用高周波電源１４からステージ１３に対して高周波電力が出力される。これにより、基板Ｓにバイアス電圧が印加されることによって、基板Ｓが、プラズマに含まれる正イオンやラジカルによってエッチングされる。同時に、誘電窓１２の内側面の周辺にて形成されたプラズマ中の正イオンが、誘電窓１２の内側面をスパッタする。これにより、基板Ｓのエッチングにより生成されたエッチング生成物の付着が抑えられるとともに、誘電窓１２に付着したエッチング生成物が取り除かれることになる。そして、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなる分、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。
［実施例］
以下に、誘導アンテナ２１と直列に接続された電流抑制コイル２４の作用について、実施例に基づき、図２〜図４を参照して説明する。なお、図２〜図４では、電流抑制コイル２４を有するプラズマエッチング装置１０を実施例とし、他方、電流抑制コイルを有しないものの、その他の構成についてはプラズマエッチング装置１０と同様であるプラズマエッチング装置を比較例としている。
【００３９】
直径が２００ｍｍであるシリコン基板上にイリジウム層が積層された試験用基板のエッチングを以下の条件にて行った。この際、実施例の有する電流抑制コイル２４の自己インダクタンスを０．２μＨとした。そして、下記条件にてエッチングを行ったときに容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを実施例として測定した。該高周波電圧の振幅Ｖｐｐの測定結果を図２に示す。
【００４０】
また、電流抑制コイルを有しないプラズマエッチング装置を用い、アンテナ用高周波電源２２の出力を８００Ｗに変更し、その他の条件を下記条件と同じくしてエッチングを行った。そして、エッチング時の容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを比較例として測定した。該高周波電圧の振幅Ｖｐｐの測定結果を同じく図２に示す。
［エッチング処理の条件］
・Ｃｌ２ガスの流量／Ａｒガスの流量 ３５ｓｃｃｍ／１５ｓｃｃｍ
・真空槽Ｃ内の圧力 ０．５Ｐａ
・アンテナ用高周波電源２２の出力 １０００Ｗ
・バイアス用高周波電源１４の出力 ４００Ｗ
・処理時間 １２０秒
図２に示されるように、比較例の容量電極における振幅Ｖｐｐを１とするとき、実施例の容量電極における振幅Ｖｐｐは、１．４であった。このように、誘導アンテナ２１に対して電流抑制コイル２４を直列に接続することで、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなることが認められた。
［パーティクル数の推移］
上記プラズマエッチング装置１０を用い、１１枚の試験用基板を上記条件で連続的にエッチングするとともに、エッチング後の試験用基板におけるパーティクルの数をパーティクルカウンタによって測定し、実施例におけるパーティクル数の推移を得た。なお、パーティクルの測定は、粒径が０．２μｍ以上のパーティクルを測定の対象とした。実施例におけるパーティクル数の測定結果を図３に示す。
【００４１】
また、電流抑制コイルを有しないプラズマエッチング装置を用い、アンテナ用高周波電源２２の出力を８００Ｗに変更し、その他の条件を上記条件と同じくして、１１枚の試験用基板を連続的にエッチングした。そして、エッチング後の試験用基板におけるパーティクルの数をパーティクルカウンタによって測定し、比較例におけるパーティクル数の推移を得た。比較例におけるパーティクル数の測定結果を図３に示す。
【００４２】
図３に示されるように、実施例では、１１枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数と、５枚の試験用基板をエッチング後のパーティクル数とが、５０個以下の値であった。つまり、実施例では、試験用基板の処理枚数が増えても、真空槽Ｃ内のパーティクル数は略一定の値であった。これに対し、比較例では、１枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数が５０個以下、５枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数が１００個以上２００個以下、１０枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数が２００個以上３００個以下であった。つまり、比較例では、試験用基板の処理枚数が増えるごとに、真空槽Ｃ内を浮遊するパーティクルの数が増えることが認められた。
【００４３】
こうした結果は、実施例のエッチング時にエッチング生成物が誘電窓に付着しにくい、あるいは、誘電窓に付着したとしてもスパッタによって除去されやすくなる、これらを示唆するものである。これに対し、比較例においては、エッチング生成物が誘電体に付着しやすく、これにより、試験用基板の処理枚数を重ねるごとに、誘電窓に付着しているエッチング生成物の量が増加していることを示唆するものである。
［マッチングポイントの推移］
上記プラズマエッチング装置１０を用い、１４枚の試験用基板を上記条件で連続的にエッチングするとともに、上記直列可変コンデンサ２３ａ及び並列可変コンデンサ２３ｂにおける電極間距離を、試験用基板のエッチングを行うごとに測定して、実施例における電極間距離を得た。該電極間距離の測定結果を図４に示す。なお、図４では、電極間距離の最小値を０％とし、最大値を１００％としている。また、図４に示される電極間距離の値は、アンテナ用整合器２３によりインピーダンスが整合した状態での測定結果である。
【００４４】
また、電流抑制コイルを有しないプラズマエッチング装置を用い、アンテナ用高周波電源２２の出力を８００Ｗに変更し、その他の条件を上記条件と同じくして、１３枚の試験用基板を連続的にエッチングした。そして、上記直列可変コンデンサ２３ａ及び並列可変コンデンサ２３ｂにおける電極間距離を、試験用基板のエッチングを行うごとに測定して、比較例における電極間距離を得た。該電極間距離の測定結果を図４に示す。
【００４５】
図４に示されるように、実施例における直列可変コンデンサ２３ａでは、１枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離から、１４枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離に到るまで略同一であった。詳細には、電極間距離は、５０％から６０％の範囲で推移していた。また、同じく実施例における並列可変コンデンサ２３ｂでは、１枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離から、１４枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離に到るまで略同一であった。詳細には、電極間距離は、３０％から４０％の範囲で推移していた。
【００４６】
これに対し、比較例における直列可変コンデンサでは、エッチングされた試験用基板の枚数が増えるにつれて、電極間距離が大きくなっていることが認められた。詳細には、電極間距離は、その最小値が４０％である一方、その最大値が８０％であった。また、同じく比較例の並列可変コンデンサでは、エッチングされた試験用基板の枚数が増えるにつれて、電極間距離が小さくなっていることが認められた。詳細には、電極間距離は、その最大値が５０％である一方、その最小値が１５％であった。
【００４７】
こうした実施例の結果は、誘電窓１２に対するエッチング生成物の付着が、ほとんど起こっておらず、それゆえに、各コンデンサにおける電極間距離、すなわち、各コンデンサ２３ａ，２３ｂの容量がほとんど変化していないことを示唆するものである。一方、比較例の結果は、誘電窓１２に対するエッチング生成物が、試験用基板のエッチングを行うたびに堆積しているために、各コンデンサにおける電極間距離、すなわち、各コンデンサの容量が大きく変化していることを示唆するものである。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のプラズマエッチング装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）電流抑制コイル２４が設けられていない構成と比べて、電流抑制コイル２４の自己インダクタンスの分、誘導アンテナ２１には電流が流れにくくなる。それゆえに、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマの状態が、電流抑制コイル２４を有していない構成のそれと同じであるという前提では、電流抑制コイル２４を有していない構成と比べて、アンテナ用高周波電源２２からの出力が大きく設定されることとなる。その結果、容量電極２６を流れる電流が大きくなるため、電流抑制コイル２４が設けられた分、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなる。したがって、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。
［第２実施形態］
以下、本発明のプラズマエッチング装置を誘導結合型のプラズマエッチング装置として具現化した第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、本実施形態のプラズマエッチング装置は、上記第１実施形態のプラズマエッチング装置１０と比べて、電流抑制コイルが可変コイルである点が異なる。また、本実施形態のプラズマエッチング装置は、上述のような基板Ｓのエッチング処理に加えて、クリーニング処理として、基板Ｓを真空槽Ｃ内に収容しない状態でプラズマを生成する点が異なる。そのため、以下では、こうした相違点について詳細に説明することとし、その他については、上記第１実施形態の構成並びに作用を準用することとする。
［プラズマエッチング装置の構成］
まず、本実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成について、図５を参照して説明する。なお、図５では、先の図１にて示した部材と同一の部材に対し、同一の符号を付している。
【００４９】
図５に示されるように、プラズマエッチング装置４０には、上記第１実施形態と同様、真空槽Ｃ内にプラズマを生成する誘導アンテナ２１が、誘電窓１２の上方に配置されている。誘導アンテナ２１には、アンテナ用整合器２３を介してアンテナ用高周波電源２２が接続されている。また、誘導アンテナ２１には、電流抑制コイルとしての可変コイル４１が、アンテナ用整合器２３よりも該誘導アンテナ２１側に直列に接続されている。
【００５０】
また、誘電窓１２の上方には、上記第１実施形態と同様、容量電極２６が配置されている。容量電極２６の入力端子は、可変コイル４１とアンテナ用高周波電源２２との間に接続されている。つまり、アンテナ用高周波電源２２には、可変コイル４１及び誘導アンテナ２１からなる直列回路と容量電極２６とからなる並列回路が、アンテナ用整合器２３を介して接続されている。
【００５１】
可変コイル４１は、アンテナ用整合器２３とは別体のコイルであって、その自己インダクタンスが、例えば０．１μＨ以上１．０μＨ以下の範囲で変更可能である。可変コイル４１の自己インダクタンスが小さくなるほど、可変コイル４１と誘導アンテナ２１とには、電流が流れやすくなる。他方、可変コイル４１の自己インダクタンスが大きくなるほど、可変コイル４１と誘導アンテナ２１とには、電流が流れにくくなる。
【００５２】
プラズマエッチング装置４０に搭載された制御装置３１には、上記各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、排気部１６、及び各整合器１５，２３に加えて、可変コイル４１が接続されている。また、制御装置３１の記憶しているプロセスレシピには、可変コイル４１の自己インダクタンスの値もプロセスステップごとに定められている。
［プラズマエッチング装置の作用］
次に、上記プラズマエッチング装置４０の作用として、プラズマエッチング装置４０の動作の一つであるエッチング処理、及び、同じくプラズマエッチング装置４０の動作の一つであるクリーニング処理の作用について、図６を参照して説明する。なお、図６には、制御装置３１から各ガス供給部１８，１９、可変コイル４１、各高周波電源１４，２２、及び各整合器１５，２３に対する駆動指令の出力態様が示されている。
【００５３】
プラズマエッチング装置４０にてエッチング処理が行われるときには、まず、上記第１実施形態と同様、真空槽Ｃ内が、上記排気部１６によって所定圧力に減圧される。真空槽Ｃ内が所定圧力に減圧されると、基板Ｓが、図示しない搬入口から真空槽Ｃ内に搬入され、そして、基板Ｓは、ステージ１３によって保持される。
【００５４】
基板Ｓの搬入が完了すると、図６に示されるように、タイミングＴ１にて、制御装置３１から塩素ガス供給部１８に対して駆動指令が出力されることによって、所定流量のＣｌ２ガスが塩素ガス供給部１８から真空槽Ｃ内に供給される。また、同じくタイミングＴ１では、制御装置３１からアルゴンガス供給部１９に対して駆動指令が出力されることによって、所定流量のＡｒガスがアルゴンガス供給部１９から真空槽Ｃ内に供給される。
【００５５】
このとき、制御装置３１から可変コイル４１に対して、該可変コイル４１の自己インダクタンスを相対的に低い第１インダクタンスＬＬとするための駆動指令が出力されている。なお、可変コイル４１の自己インダクタンスは、アンテナ用高周波電源２２からの出力が安定し、且つ、誘導アンテナ２１に供給される高周波電力が、エッチング処理の条件に応じた電力となる範囲で最も大きいことが好ましい。
【００５６】
Ｃｌ２ガスとＡｒガスとの供給が開始されると、タイミングＴ２にて、制御装置３１からアンテナ用高周波電源２２に対して駆動指令が出力されることによって、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して出力される。これにより、真空槽Ｃ内には、Ｃｌ２ガスとＡｒガスとのプラズマが生成される。また、同じくタイミングＴ２にて、制御装置３１からアンテナ用整合器２３への駆動指令の出力が開始される。なお、該駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２によって検出された反射波電力に応じて生成されたものである。そして、駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが整合した時点で一定の値となる。
【００５７】
真空槽Ｃ内にプラズマが生成されると、タイミングＴ３にて、制御装置３１からバイアス用高周波電源１４に対して駆動指令が出力されることによって、所定の高周波電力が、バイアス用高周波電源１４からステージ１３に対して出力される。また、同じくタイミングＴ３にて、制御装置３１からバイアス用整合器１５への駆動指令の出力が開始される。なお、該駆動指令は、上記アンテナ用整合器２３への駆動指令と同様、バイアス用高周波電源１４によって検出された反射波電力に応じて生成されたものである。そして、駆動指令は、バイアス用高周波電源１４の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが整合した時点で一定の値となる。
【００５８】
そして、ステージ１３に対して高周波電力が出力されることで、基板Ｓにバイアス電圧が印加される。これにより、基板Ｓが、プラズマに含まれる正イオンやラジカルによってエッチングされる。このとき、誘電窓１２の内側面の周辺にて形成されたプラズマ中の正イオンが、誘電窓１２の内側面に引き込まれることで、誘電窓１２に付着したエッチング生成物若しくは誘電窓１２自体をスパッタする。これにより、基板Ｓのエッチングにより生成されたエッチング生成物の付着が抑えられるとともに、誘電窓１２に付着したエッチング生成物が取り除かれることになる。
【００５９】
基板Ｓのエッチング処理が所定期間継続されると、タイミングＴ４にて、制御装置３１から塩素ガス供給部１８、アルゴンガス供給部１９、アンテナ用高周波電源２２、バイアス用高周波電源１４、アンテナ用整合器２３、及びバイアス用整合器１５に対して、これらの駆動を停止するための駆動指令が出力される。これにより、各ガス供給部１８，１９からのガスの供給、誘導アンテナ２１及びステージ１３に対する高周波電力の出力、並びに各整合器１５，２３の駆動が停止されることで、基板Ｓのエッチング処理が終了する。なお、本実施形態では、上記タイミングＴ１からタイミングＴ４までの期間が、エッチング処理が実施されている期間である。
【００６０】
こうしたエッチング処理が複数回行われると、タイミングＴ５にて、制御装置３１から可変コイル４１に対して駆動指令が出力される。これにより、可変コイル４１の自己インダクタンスが、上記第１インダクタンスＬＬから相対的に高い第２インダクタンスＬＨに変更される。
【００６１】
可変コイル４１の自己インダクタンスが変更されると、タイミングＴ６にて、制御装置３１からアルゴンガス供給部１９に対して駆動指令が出力される。これにより、所定流量のＡｒガスが、真空槽Ｃ内に供給される。
【００６２】
Ａｒガスの供給が開始されると、タイミングＴ７にて、制御装置３１からアンテナ用高周波電源２２に対して駆動指令が出力される。これにより、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して出力される。また、同じくタイミングＴ７では、先のタイミングＴ２と同様、制御装置３１からアンテナ用整合器２３への駆動指令の出力が開始される。なお、該駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２によって検出された反射波電力に応じて生成されたものである。そして、駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが整合した時点で一定の値となる。
【００６３】
これにより、真空槽Ｃ内にＡｒガスのプラズマが形成され、そして、プラズマ中の正イオンが、誘電窓１２の内側面に引き込まれることになる。これにより、誘電窓１２の内側面がスパッタされることで、内側面に付着したエッチング生成物が除去される、若しくは、同内側面にエッチング生成物が付着しにくくなる。
【００６４】
なお、クリーニング処理時には、可変コイル４１の自己インダクタンスは、高周波電源２２の出力が安定に維持される範囲とされる。また、誘電窓１２のスパッタレートを決める要因には、真空槽Ｃ内のプラズマの密度と、容量電極２６に印加される電圧の振幅Ｖｐｐの大きさとが含まれる。そのため、可変コイル４１の自己インダクタンスを変えることによって誘電窓１２のスパッタレートが大きくなるときには、プラズマ密度が高くなる一方、電圧振幅Ｖｐｐが小さくなる場合と、プラズマ密度が低くなる一方、電圧振幅Ｖｐｐが大きくなる場合とがある。このうち、電圧振幅Ｖｐｐが大きくなる場合であれば、プラズマ密度が高くなる場合よりも、誘電窓１２をスパッタされやすくしつつ、真空槽Ｃの内側面をスパッタされにくくすることができる。それゆえに、可変コイル４１の自己インダクタンスは、電圧振幅Ｖｐｐの増大によって誘電窓１２のスパッタレートが大きくなる範囲で最も大きい値であることが好ましい。
【００６５】
クリーニング処理が所定期間継続されると、タイミングＴ８にて、制御装置３１からアルゴンガス供給部１９、アンテナ用高周波電源２２、及びアンテナ用整合器２３に対して、これらの駆動を停止するための駆動指令が出力される。これにより、アルゴンガス供給部１９からのガスの供給、誘導アンテナ２１に対する高周波電力の出力、並びにアンテナ用整合器２３の駆動が停止されることで、クリーニング処理が終了する。なお、本実施形態では、上記タイミングＴ４からタイミングＴ８までの期間が、クリーニング処理が実施されている期間である。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（２）可変コイル４１の自己インダクタンスが変更されることにより、可変コイル４１と誘導アンテナ２１とに流れる電流の大きさを変更することができる。これにより、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを変更することができる。
【００６７】
例えば、誘電窓１２に付着するエッチング生成物の生成量に応じて、容量電極２６に印加される電圧が変更可能となる。したがって、エッチング生成物の付着速度に対して誘電窓１２に引き込まれる粒子の量が多すぎることで、誘電窓１２自体がスパッタされてしまうことや、同付着速度に対して誘電窓１２に引き込まれる粒子の量が少なすぎることで、エッチング生成物が十分に除去されないことを起こりにくくすることができる。そして、このような効果が、互いに異なる複数のエッチング条件に対し得られることとなる。
【００６８】
（３）真空槽Ｃ内に基板Ｓを収容していない状態で並列回路に高周波電力を供給することにより、誘電窓１２に付着したエッチング生成物を除去するクリーニングを行うようにしている。しかも、クリーニング時における可変コイル４１の自己インダクタンスを、基板Ｓのエッチング時における可変コイル４１の自己インダクタンスよりも大きくするようにしている。そのため、基板Ｓのエッチング処理に対して影響することなく、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。そして、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めつつ、高周波電源２２の出力がエッチングの際に高くなることを抑えることが可能でもある。
［第３実施形態］
以下、本発明のプラズマエッチング装置を誘導結合型のプラズマエッチング装置として具現化した第３実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、本実施形態のプラズマエッチング装置は、上記第２実施形態のプラズマエッチング装置４０と比べて、容量電極２６が、アンテナ用高周波電源２２に対してスイッチを介して接続されている点が異なる。そのため、以下では、こうした相違点について詳細に説明することとし、その他の点については、上記第２実施形態の構成並びに作用を準用することとする。
［プラズマエッチング装置の構成］
まず、本実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成について、図７を参照して説明する。なお、図７では、先の図１に示される部材と同一の部材に対して同一の符号を付している。
【００６９】
図７に示されるように、プラズマエッチング装置５０には、上記第２実施形態と同様、真空槽Ｃ内にプラズマを生成する誘導アンテナ２１が、誘電窓１２の上方に配置されている。誘導アンテナ２１には、可変コイル４１と、該可変コイル４１とは別に設けられたアンテナ用整合器２３とを介してアンテナ用高周波電源２２が接続されている。なお、可変コイル４１の自己インダクタンスは、先の第２実施形態と同様、例えば０．１μＨ以上１．０μＨ以下の範囲で変更可能である。
【００７０】
また、誘電窓１２の上方には、上記第２実施形態と同様、容量電極２６が配置されている。容量電極２６の入力端子は、可変コイル４１とアンテナ用高周波電源２２との間にスイッチ５１を介して接続されている。容量電極２６は、スイッチ５１がオンのときにアンテナ用高周波電源２２に対して接続された状態となり、他方、スイッチ５１がオフであるときにアンテナ用高周波電源２２から切断された状態となる。
【００７１】
プラズマエッチング装置５０に搭載された制御装置３１には、上記第２実施形態と同様、各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、排気部１６、及び各整合器１５，２３、及び可変コイル４１に加えて、スイッチ５１が接続されている。また、制御装置３１の記憶しているプロセスレシピには、スイッチ５１のオンあるいはオフの態様もプロセスステップごとに定められている。
［プラズマエッチング装置の作用］
次に、上記プラズマエッチング装置５０の作用として、プラズマエッチング装置５０の動作の一つであるエッチング処理、及び、同じくプラズマエッチング装置５０の動作の一つであるクリーニング処理の作用について、図８を参照して説明する。なお、図８には、制御装置３１から各ガス供給部１８，１９、可変コイル４１、各高周波電源１４，２２、各整合器１５，２３、及びスイッチ５１に対する駆動指令の出力態様が示されている。
【００７２】
プラズマエッチング装置５０にてエッチング処理が行われるときには、まず、上記第２実施形態と同様、所定圧力に減圧された真空槽Ｃ内に基板Ｓが搬入され、そして、基板Ｓがステージ１３によって保持される。
【００７３】
基板Ｓの搬入が完了すると、図８に示されるように、また、上記第２実施形態と同様、タイミングＴ１にて、所定流量のＣｌ２ガス及びＡｒガスが真空槽Ｃ内に供給される。
このとき、制御装置３１から可変コイル４１に対して、該可変コイル４１の自己インダクタンスを相対的に低い第１インダクタンスＬＬとするための駆動指令が出力されている。加えて、制御装置３１からスイッチ５１に対して、該スイッチ５１をオフの状態とするための駆動指令が出力されている。これにより、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とが切断されている。
【００７４】
Ｃｌ２ガスとＡｒガスとの供給が開始されると、タイミングＴ２にて、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して出力されることで、Ｃｌ２ガスとＡｒガスとのプラズマが真空槽Ｃ内に生成される。また、同タイミングＴ２にて、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと負荷の入力インピーダンスとの整合が、アンテナ用整合器２３によって開始される。
【００７５】
真空槽Ｃ内にプラズマが生成されると、タイミングＴ３にて、所定の高周波電力が、バイアス用高周波電源１４からステージ１３に対して供給されることで、プラズマ中の正イオンが基板Ｓに対して引き込まれる。これにより、基板Ｓのエッチングが開始される。また、同じくタイミングＴ３では、バイアス用高周波電源１４の出力インピーダンスと負荷の入力インピーダンスとの整合が、バイアス用整合器１５によって開始される。
【００７６】
基板Ｓのエッチングが所定時間継続されると、タイミングＴ４にて、上記Ｃｌ２ガスの供給、Ａｒガスの供給、各種高周波電力の供給、及び各整合器１５，２３によるインピーダンス整合が停止されることで、基板Ｓのエッチングが終了される。なお、本実施形態では、上記タイミングＴ１からタイミングＴ４までの期間が、エッチング処理が実施されている期間である。
【００７７】
こうしたエッチング処理が複数回行われると、タイミングＴ５にて、制御装置３１から可変コイル４１に対して駆動指令が出力される。これにより、可変コイル４１の自己インダクタンスが、上記第１インダクタンスＬＬから相対的に高い第２インダクタンスＬＨに変更される。また、同じくタイミングＴ５では、制御装置３１からスイッチ５１に対して駆動指令が出力される。これにより、スイッチ５１がオンの状態とされることで、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とが接続される。つまり、可変コイル４１及び誘導アンテナ２１からなる直列回路と、容量電極２６とが、アンテナ用高周波電源２２に対して並列に接続されることになる。
【００７８】
可変コイル４１の自己インダクタンスが変更され、且つスイッチ５１がオンの状態とされると、タイミングＴ６にて、所定流量のＡｒガスが、真空槽Ｃ内に供給される。Ａｒガスの供給が開始されると、タイミングＴ７にて、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して供給される。また、同じくタイミングＴ７では、アンテナ用整合器２３が、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと負荷の入力インピーダンスとの整合を開始する。これにより、Ａｒガスのプラズマが、真空槽Ｃ内に形成されることで、プラズマ中の正イオンが上記誘電窓１２の内側面に引き込まれる。これにより、誘電窓１２の内側面が正イオンによってスパッタされることで、誘電窓１２の内側面にエッチング生成物が付着しにくくなる、若しくは、付着したエッチング生成物が除去される。
【００７９】
誘電窓１２のスパッタが所定期間継続されると、タイミングＴ８にて、Ａｒガスの供給、誘導アンテナ２１に対する高周波電力の供給、及びアンテナ用整合器２３によるインピーダンス整合が停止されることで、誘電窓１２のスパッタが停止される。なお、同じくタイミングＴ８では、制御装置３１からスイッチ５１に対して駆動指令が出力されることで、スイッチ５１がオフの状態とされる。これにより、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とが切断される。本実施形態では、上記タイミングＴ５からタイミングＴ８までの期間を、クリーニング処理が行われる期間としている。
【００８０】
なお、クリーニング処理時には、上記第２実施形態と同様、可変コイル４１の自己インダクタンスは、高周波電源２２の出力が安定に維持される範囲とされる。また、第２実施形態と同様、可変コイル４１の自己インダクタンスは、電圧振幅Ｖｐｐの増大によって誘電窓１２のスパッタレートが大きくなる範囲で最も大きい値であることが好ましい。
【００８１】
以上説明したように、上記実施形態によれば、上記（１）〜（３）に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（４）エッチング処理を行うときには、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とを切断し、他方、クリーニング処理を行うときには、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とを接続するようにしている。これにより、エッチング処理時には、アンテナ用高周波電源２２に対して、誘導アンテナ２１と可変コイル４１とからなる直列回路のみが接続されることになる。そのため、可変コイル４１の自己インダクタンスに応じてアンテナ用高周波電源２２の出力を大きくすることが、エッチング処理時には不要となる。
【００８２】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更することができる。
・真空槽Ｃは、図９に示されるように、誘電体からなる円筒部材６１ａと、円筒部材６１ａの底面側の開口を封止する底面円板部材６１ｂとからなる収容器６１、及び収容器６１の上面側の開口を封止する上面円板部材６２によって構成されてもよい。この場合、底面円板部材６１ｂに貫通形成された排気口６１ｃに、上記排気部１６が接続されるとともに、上面円板部材６２に貫通形成されたガス供給口６２ａに上記塩素ガス供給部１８とアルゴンガス供給部１９とが接続される構成であればよい。また、円筒部材６１ａの外壁面に沿って誘導アンテナ７１が配置され、そして、円筒部材６１ａの外周面と誘導アンテナ７１との間に容量電極７２が配置される構成であればよい。こうした構成によっても、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることができる。
【００８３】
・第１実施形態に記載のプラズマエッチング装置１０が、第３実施形態に記載のスイッチ５１を有する構成であってもよい。こうした構成によって、上記（１）（４）に準じた効果を得ることは可能である。
【００８４】
・プラズマエッチング装置４０，５０は、誘電窓１２に付着するエッチング生成物の生成量を測定あるいは推定する装置が搭載されるとともに、該装置が測定あるいは推定した生成量を制御装置３１が利用する構成であってもよい。
【００８５】
例えば、排気口１１ａと排気部１６とを接続する排気管の途中に、真空槽Ｃ内から排気された流体中に含まれるパーティクルの個数を計測するパーティクルカウンタが接続され、該パーティクルの個数が大きくなるほど、エッチング生成物の生成量が大きくなるように、制御装置３１が該生成量を推定する構成であってもよい。なお、こうしたパーティクルカウンタとしては、例えば、排気管内にレーザ光を出力し、且つパーティクルによって散乱された光を測定することで、パーティクルの個数を計測する装置に具体化することができる。また、誘電窓１２にてエッチング生成物の膜厚を計測する膜厚計が搭載され、該膜厚が大きくなるほど、エッチング生成物の生成量が大きくなるように、制御装置３１が該生成量を推定する構成であってもよい。さらにまた、真空槽Ｃ内に生成されるプラズマからの発光のうち、エッチング生成物に帰属される波長の光の強度を計測する装置が搭載され、該波長の光の強度が大きくなるほど、エッチング生成物の生成量が大きくなるものとして、該装置が生成量を計測する構成であってもよい。
【００８６】
そして、制御装置３１は、上述した生成量が大きくなる程、可変コイル４１の自己インダクタンスが大きくなるような駆動信号を生成し、該駆動信号を可変コイル４１に出力するようにしてもよい。なお、この際、制御装置３１は、可変コイル４１の自己インダクタンスが大きくなる程、アンテナ用高周波電源２２の出力が大きくなるような駆動信号を生成し、該駆動信号をアンテナ用高周波電源２２に出力する構成が好ましい。
【００８７】
こうした構成によれば、上記（１）〜（４）に準じた効果が得られるとともに、以下の効果を得ることができる。
（５）エッチング生成物の生成量が大きくなる程、誘導アンテナと可変コイルとに電流が流れにくくなる。これにより、エッチング生成物の生成量が大きくなる程、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなる。したがって、エッチング生成物の生成量が大きくなることに合わせて、誘電窓１２がスパッタされやすくなり、ひいては、エッチング生成物の除去速度を大きくすることができる。
【００８８】
（６）また、エッチング生成物の生成量が小さくなる場合であれば、誘電窓１２がスパッタされ過ぎることを抑えることが可能である。
（７）さらにまた、誘電窓１２にエッチング生成物が付着した状態からであっても、該付着したエッチング生成物を取り除くことができる。
【００８９】
・エッチング処理時とクリーニング処理時とで、可変コイル４１の自己インダクタンスを同一としてもよい。こうした構成によれば、上記（１）及び（２）に準じた効果を得ることができるとともに、可変コイル４１の自己インダクタンスの制御を簡単にすることができる。
【００９０】
・可変コイル４１の自己インダクタンスは、クリーニング処理時よりもエッチング処理時の方が大きくてもよい。こうした構成によっても、上記（１）及び（２）に準じた効果を得ることができる。
【００９１】
・プラズマエッチング装置４０，５０は、クリーニング処理を行わない構成であってもよい。こうした構成によっても、上記（１）及び（２）に準じた効果が得られるとともに、制御装置３１におけるクリーニング処理に関わる構成を割愛する分だけ、プラズマエッチング装置４０，５０の構成を簡単にすることができる。
【００９２】
・誘電窓１２は、半球状であってもよい。この場合、誘導アンテナは、半球状の誘電窓の外壁面に沿う螺旋状であることが好ましい。
・塩素ガス供給部１８は、塩素ガスとして、三塩化ホウ素ガス、臭化水素ガス等、塩素ガス以外のガスを供給するものであってもよい。要は、基板Ｓをエッチングすることのできるガスを供給するものであればよい。
【００９３】
・アルゴンガス供給部１９は、アルゴンガス以外の希ガスであるヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、及びキセノンガス等を供給するガス供給部であってもよい。要は、誘電窓１２をスパッタし、且つ誘電窓１２と反応しないガスを供給する構成であればよい。
【００９４】
・プラズマエッチング装置１０にてエッチングされる基板Ｓは、シリコン基板上に、下部電極層、強誘電体層、上部電極層、及びマスクパターンが順に積層されたもの以外であってもよい。要は、プラズマエッチング装置１０を用いたエッチングが可能な基板であればよい。なお、塩素ガス供給部１８は、基板をエッチングすることの可能な塩素ガス以外のガスを供給するガス供給部とすればよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０，４０，５０，６０，８０…プラズマエッチング装置、１１，４１，６１，８１…収容器、１１ａ，４１ｃ，６１ｃ，８１ａ…排気口、１１ｂ，６２ａ，８１ｂ…ガス供給口、１２，８２…誘電窓、１３，８３…ステージ、１４，８４…バイアス用高周波電源、１５，８５…バイアス用整合器、１６，８６…排気部、１８…塩素ガス供給部、１９…アルゴンガス供給部、２１，７１，９１…誘導アンテナ、２２，９２…アンテナ用高周波電源、２３，９３…アンテナ用整合器、２３ａ…直列可変コンデンサ、２３ｂ…並列可変コンデンサ、２４…電流抑制コイル、２５，９４…永久磁石、２６，７２，９５…容量電極、３１…制御装置、４１…可変コイル、５１…スイッチ、６１ａ…円筒部材、６１ｂ…底面円板部材、６２…上面円板部材、８７…エッチングガス供給部、９６…可変コンデンサ、Ｃ…真空槽、Ｓ…基板。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導結合型のプラズマエッチング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、例えば特許文献１に記載のように、薄膜や基板のパターニングに用いられる誘導結合型のプラズマエッチング装置が知られている。この種のプラズマエッチング装置の概略構成について、図１０を参照して説明する。
【０００３】
図１０に示されるように、プラズマエッチング装置８０には、有底筒状の収容器８１と、収容器８１の開口を封止する誘電窓８２とからなる真空槽Ｃが搭載され、該真空槽Ｃの内部には、基板Ｓを保持するステージ８３が配置されている。ステージ８３には、基板Ｓにバイアス電圧を印加するためのバイアス用高周波電源８４がバイアス用整合器８５を介して接続されている。上記真空槽Ｃの備える排気口８１ａには、真空槽Ｃ内を排気する排気部８６が接続され、真空槽Ｃの備えるガス供給口８１ｂには、エッチングガスを供給するエッチングガス供給部８７が接続されている。
【０００４】
誘電窓８２の上方には、スパイラル状の誘導アンテナ９１が配設され、該誘導アンテナ９１には、アンテナ用整合器９３を介してアンテナ用高周波電源９２が接続されている。これら誘導アンテナ９１と誘電窓８２との間には、誘電窓８２の表面と平行な磁束線を形成するための複数の永久磁石９４が、上記誘導アンテナ９１と同径の環状をなすように配置されている。
【０００５】
こうしたプラズマエッチング装置８０にて基板Ｓのエッチングが行われる際には、まず、排気部８６によって所定圧力にまで減圧された真空槽Ｃ内に基板Ｓが搬入される。搬入された基板Ｓがステージ８３に載置されると、エッチングガス供給部８７から真空槽Ｃに対して所定流量のエッチングガスが供給される。エッチングガスが供給されると、アンテナ用高周波電源９２から誘導アンテナ９１に対して高周波電力を供給することにより、真空槽Ｃ内のエッチングガスからプラズマが生成される。次いで、バイアス用高周波電源８４の高周波電力がステージ８３に供給されることによって、基板Ｓに負のバイアス電圧が印加される。これにより、基板Ｓの表面にプラズマ中の正イオンが引き込まれることに加え、プラズマ中の他の粒子が基板Ｓの表面に到達することで、基板Ｓがその表面からエッチングされる。このとき、基板Ｓとプラズマ中の粒子とが反応することで生じたエッチング生成物の一部は、真空槽Ｃの内側面に付着する。特に、誘電窓８２の内側面に付着したエッチング生成物は、収容器８１の内側面に付着したエッチング生成物よりもスパッタにより剥がれやすいことから、真空槽Ｃ内を浮遊するパーティクルの一因となりやすい。また、同エッチング生成物は、誘電窓８２を介した磁場の形成を妨げることで、プラズマを生成されにくくもする。
【０００６】
そこで、上記プラズマエッチング装置８０では、永久磁石９４と誘電窓８２との間に櫛歯状の容量電極９５が配設されている。そして、容量電極９５と可変コンデンサ９６とからなる直列回路と誘導アンテナ９１とからなる並列回路が、アンテナ用整合器９３に接続されている。これにより、誘電窓８２における内側面の近くで生成された正イオンが、誘電窓８２の内側面に引き込まれることで、誘電窓８２の内側面がスパッタされる。そのため、エッチング生成物は、誘電窓８２に付着しにくくなるとともに、一旦付着したとしても除去されやすくなる。それゆえに、上述のような問題が生じにくくなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平８−３１６２１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、基板Ｓのエッチングを行っているときには、アンテナ用高周波電源９２からの高周波電力が、誘導アンテナ９１と容量電極９５とに分配されることになる。この際、アンテナ用高周波電源９２から出力される電力量は、通常、エッチングの速度やエッチングの加工形状に応じて定められる。そのため、誘電窓８２に対するエッチング生成物の付着速度によっては、こうした電力量ではエッチング生成物の除去が十分に行われず、ひいては、容量電極９５への高周波電力の供給が行われていたとしても、上述のような問題を招くおそれがある。
【０００９】
なお、上述したプラズマエッチング装置では、可変コンデンサ９６による直流電圧Ｖｄｃが誘電窓８２に印加されることから、エッチング生成物の除去がその分は高められる。しかし、エッチング生成物を除去するための正イオンが、誘電窓８２の表面に少なからず蓄積され続けるため、やがては、エッチング生成物の除去が行われ難くなる。また、容量電極９５と可変コンデンサ９６とからなる直列回路と誘導アンテナ９１とが並列に接続されるため、可変コンデンサ９６のインピーダンスの分、容量電極９５に流れる電流が小さくもなる。それゆえに、誘電窓８２では、可変コンデンサ９６が設けられていない構成と比べて、高周波電圧波形の最高値と最低値との差である振幅Ｖｐｐが小さくなり、エッチング生成物が除去され難くもなる。
【００１０】
ちなみに、こうした問題は、高周波電源からの出力が大きくなることによって解決可能ではある。しかし、上述したように、高周波電力の出力とは、エッチングの処理結果が所望のものとなるように設定されるものであるから、高周波電力の出力が変更されることとなれば、エッチングの処理結果も自ずと変わってしまう。なお、こうした問題は、基板Ｓのエッチングと誘電窓８２のスパッタとを同時に行う場合に限らず、単一の高周波電源からの出力が誘導アンテナ９１と容量電極９５とに分配される構成であれば、誘電窓８２に対しスパッタのみを行うときにも、概ね共通して生じる。
【００１１】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電窓に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることのできるプラズマエッチング装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について記載する。
本発明の一つの態様は、誘電体からなる壁部を有し、エッチング対象物を収容する真空槽と、前記真空槽の外側で前記壁部と互いに向い合うように配置された誘導アンテナと、前記壁部と前記誘導アンテナとの間に配置された容量電極と、前記誘導アンテナに接続され、該誘導アンテナに流れる電流を抑制する電流抑制コイルと、インピーダンス整合器を介して前記容量電極、前記誘導アンテナ、及び前記電流抑制コイルに高周波電力を供給する高周波電源とを備え、前記インピーダンス整合器には、前記誘導アンテナ及び前記電流抑制コイルからなる直列回路と前記容量電極とからなる並列回路が接続されているプラズマエッチング装置である。
【００１３】
上記態様では、誘導アンテナに対して直列に接続された電流抑制コイルが設けられるとともに、これら誘導アンテナ及び電流抑制コイルからなる直列回路が容量電極と並列に接続されている。そのため、電流抑制コイルが設けられていない構成と比べて、電流抑制コイルの自己インダクタンスの分、誘導アンテナには電流が流れにくくなる。それゆえに、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が、電流抑制コイルを有していない構成のそれと同じであるという前提では、電流抑制コイルを有していない構成と比べて、高周波電源からの出力が大きく設定されることとなる。その結果、容量電極に流れる電流が大きくなるため、上記電流抑制コイルが設けられた分、容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなることとなる。したがって、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電体からなる壁部に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。
【００１４】
本発明の一つの態様では、前記電流抑制コイルが可変コイルである。
上記態様では、電流抑制コイルの自己インダクタンスが変更されることにより、上記直列回路のインダクタンスを変更することができる。つまり、直列回路における電流の流れにくさが変更されることで、容量電極に流れる電流の大きさを変更することができる。そのため、例えば上記壁部に対するエッチング生成物の付着速度に応じて、容量電極に流れる電流、ひいては該容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが変更可能となる。したがって、誘導アンテナにより生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、上記壁部に付着したエッチング生成物の除去効率を高められるという効果が、互いに異なるエッチング条件において得られる。
【００１５】
本発明の一つの態様では、前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを制御する制御部を備え、前記制御部は、前記エッチング対象物がエッチングされるときの自己インダクタンスよりも、前記真空槽内がクリーニングされるときの前記自己インダクタンスを高くする。
【００１６】
上記態様では、クリーニング時における電流抑制コイルの自己インダクタンスを、エッチング時における電流抑制コイルの自己インダクタンスよりも大きくするようにしている。そのため、上記壁部に付着したエッチング生成物の除去効率をより高めつつ、高周波電源の出力がエッチングの際に高くなることを抑えることができる。
【００１７】
本発明の一つの態様では、前記制御部は、前記壁部に付着するエッチング生成物の生成量が大きくなる程、前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを大きくする。
上記態様では、上記壁部におけるエッチング生成物の生成量が大きくなる程、電流抑制コイルの自己インダクタンスを大きくするようにしている。そのため、該生成量が大きくなる程、直列回路のインダクタンスが大きくなる。これにより、容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなることから、上記付着速度が大きくなることに合わせて、エッチング生成物がスパッタされやすくなる。ひいては、エッチング生成物の生成量が大きくなる場合であっても、該エッチング生成物が上記壁部に堆積することを抑えることが可能である。また、エッチング生成物の生成量が小さくなる場合であれば、誘電体からなる壁部がスパッタされ過ぎることを抑えることが可能である。さらにまた、誘電窓にエッチング生成物が付着した状態からであっても、該付着したエッチング生成物を取り除くことができる。
【００１８】
本発明の一つの態様は、前記容量電極と前記インピーダンス整合器との接続及び切断を制御する制御部を備え、前記制御部は、前記真空槽内がクリーニングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを接続し、前記エッチング対象物がエッチングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを切断する。
【００１９】
上記態様によれば、エッチング対象物がエッチングされるときに、容量電極とインピーダンス整合器とが切断されるため、高周波電源の出力がエッチングの際に高くなることを回避することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の第１実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図２】容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを示すグラフ。
【図３】真空槽内のパーティクルの数と、基板の処理枚数との関係を示すグラフ。
【図４】可変コンデンサの電極間距離と基板の処理枚数との関係を示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図６】可変コイルのインダクタンスの変更態様を示すタイミングチャート。
【図７】本発明の第３実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図８】可変コイルのインダクタンスの変更態様を示すタイミングチャート。
【図９】他の実施形態におけるプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【図１０】従来のプラズマエッチング装置の全体構成を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
［第１実施形態］
以下、本発明のプラズマエッチング装置を誘導結合型のプラズマエッチング装置として具現化した第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
［プラズマエッチング装置の構成］
まず、プラズマエッチング装置の全体構成について、図１を参照して説明する。なお、このプラズマエッチング装置は、上記従来のプラズマエッチング装置８０と比べて、高周波電力の伝送系の構成が異なる。そのため、以下では、高周波電力の伝送系、及び該伝送系の作用について特に説明する。
【００２２】
図１に示されるように、プラズマエッチング装置１０が有する真空槽Ｃは、有底筒状のアルミニウムからなる収容器１１と、石英等の誘電体から形成されて収容器１１の開口を封止する壁部としての誘電窓１２とから構成されている。
【００２３】
真空槽Ｃ内には、円板状の基板Ｓを保持する円柱状のステージ１３が、収容器１１と同一軸線上に配置されている。ステージ１３に載置される基板Ｓは、例えば、シリコン基板上に、下部電極層、強誘電体層、上部電極層、及びマスクパターンがこの順に積層された積層体である。このうち、下部電極層及び上部電極層は、例えばイリジウム、白金、ルテニウム、銀、銅等の貴金属からなる。また、強誘電体層は、例えばチタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ビスマスランタン鉛、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸ジルコン酸ランタン鉛、タンタル酸ビスマスストロンチウム等からなる。
【００２４】
ステージ１３には、バイアス用高周波電源１４が、バイアス用整合器１５を介して接続されている。バイアス用高周波電源１４は、例えば１３．５６ＭＨｚの周波数の高周波電力を出力する。バイアス用整合器１５は、バイアス用高周波電源１４の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとを整合させる。
【００２５】
収容器１１の側面に貫通形成された排気口１１ａには、真空槽Ｃ内を排気する排気部１６が接続されている。排気部１６は、ターボ分子ポンプ、該ターボ分子ポンプの後段に接続されたドライポンプ、及びこれらポンプによる排気速度を調節するバルブ等から構成されている。
【００２６】
収容器１１の側面に貫通形成されたガス供給口１１ｂには、塩素ガス供給部１８とアルゴンガス供給部１９とが接続されている。塩素ガス供給部１８は、塩素（Ｃｌ２）ガスを貯蔵するボンベに接続されたマスフローコントローラであって、真空槽Ｃ内に供給する塩素ガスの流量を調節する。他方、アルゴンガス供給部１９は、アルゴン（Ａｒ）ガスを貯蔵するボンベに接続されたマスフローコントローラであって、真空槽Ｃ内に供給するアルゴンガスの流量を調節する。
【００２７】
真空槽Ｃ内にて基板Ｓのエッチング処理を行うときには、上記排気部１６の排気流量、塩素ガス供給部１８からのＣｌ２ガスの供給流量、及びアルゴンガス供給部１９からのＡｒガスの供給流量によって、真空槽Ｃ内が所定の圧力とされる。
【００２８】
誘電窓１２の上方には、誘導アンテナ２１が、誘電窓１２と平行に配設されている。誘導アンテナ２１は、収容器１１及びステージ１３と同軸線上に配置された２回巻きのスパイラルアンテナである。誘導アンテナ２１には、アンテナ用高周波電源２２が、インピーダンス整合器としてのアンテナ用整合器２３と、アンテナ用整合器２３とは別体の電流抑制コイル２４とを介して接続されている。
【００２９】
アンテナ用高周波電源２２は、周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。アンテナ用整合器２３は、誘導アンテナ２１に対して直列に接続された直列可変コンデンサ２３ａと、誘導アンテナ２１に対して並列に接続された並列可変コンデンサ２３ｂとを有している。直列可変コンデンサ２３ａと並列可変コンデンサ２３ｂとの容量は、例えば１６０μＦ以上１３８０μＦ以下の範囲で変更可能である。アンテナ用整合器２３は、誘導アンテナ２１の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとを整合させる。電流抑制コイル２４は、アンテナ用整合器２３とは別体に設けられたコイルである。電流抑制コイル２４の自己インダクタンスは、例えば０．５μＨである。
【００３０】
誘導アンテナ２１と誘電窓１２との間には、複数の永久磁石２５が、誘導アンテナ２１と同径の環状をなすように配置されている。また、永久磁石２５と誘電窓１２との間には、容量電極２６が配置されている。容量電極２６は、例えば、誘電窓１２の中心を通る軸から放射状に、且つ、該誘電窓１２と平行に延びる複数の導電部材からなる。また、各導電部材は、収容器１１の底面の半径と略同じ長さであり、これにより、容量電極２６の外縁、つまり、各容量電極の端部を結んだ形状は、収容器１１の開口と略同じ大きさになる。容量電極２６の中心には、図示されない入力端子が設けられ、該入力端子が、上記アンテナ用整合器２３と電流抑制コイル２４との間に接続されている。つまり、アンテナ用高周波電源２２には、上記誘導アンテナ２１及び電流抑制コイル２４からなる直列回路と上記容量電極２６とからなる並列回路が、アンテナ用整合器２３を介して接続されている。
【００３１】
このような構成によれば、電流抑制コイル２４を有しない構成と比べて、電流抑制コイル２４のインダクタンスの分、誘導アンテナ２１には電流が流れにくくなる。それゆえに、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマの状態が維持される、すなわち誘導アンテナ２１で消費される高周波電力が電流抑制コイル２４を有しない構成と同じであるという前提では、電流抑制コイル２４を有しない構成と比べて、アンテナ用高周波電源２２からの出力が大きく設定されることとなる。その結果、容量電極２６に流れる電流が大きくなるため、上記電流抑制コイル２４が設けられた分だけ、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなることにもなる。
【００３２】
こうしたプラズマエッチング装置１０には、各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、排気部１６、及び各整合器１５，２３の駆動を制御する制御部としての制御装置３１が搭載されている。制御装置３１には、各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、及び排気部１６の出力に関する設定値がプロセスステップごとに定められたプログラムがプロセスレシピとして記憶されている。
【００３３】
制御装置３１は、プロセスレシピを読み出した後、プロセスレシピを構成するプロセスステップごとに、そのプロセスステップにおける設定値を読み出す。そして、制御装置３１は、上記プロセスステップごとに、該プロセスステップに含まれる設定値に応じた指令を出力する。すなわち、制御装置３１は、各高周波電源１４，２２に電力指令を出力し、各ガス供給部１８，１９に流量指令を出力し、排気部１６に排気流量指令を出力する。
【００３４】
例えば、制御装置３１は、上記プロセスレシピを読み出すと、まず、各ガス供給部１８，１９からのガス流量を安定させるためのプロセスステップを実行する。このとき、制御装置３１は、各ガス供給部１８，１９に対して所定流量でガスを出力するための流量指令を出力するとともに、各高周波電源１４，２２に対して、これらの出力を０Ｗとするための電力指令を出力する。これにより、高周波電源１４，２２からの出力がなされていない状態で、真空槽Ｃ内にＣｌ２ガスあるいはＡｒガスの供給が継続されることで、各ガス供給部１８，１９における流量の安定化が図られる。
【００３５】
次いで、制御装置３１は、プラズマを生成するためのプロセスステップを実行する。すなわち、制御装置３１は、各ガス供給部１８，１９に対して、所定流量でガスを流すための流量指令を出力し、且つ、アンテナ用高周波電源２２に対して、所定電力にて高周波電力を出力するための電力指令を出力する。その後、制御装置３１は、アンテナ用高周波電源２２が検出した反射波電力に応じて、該反射波電力を抑えるための駆動指令を各可変コンデンサ２３ａ，２３ｂに出力する。続いて、制御装置３１は、バイアス用高周波電源１４に対して、所定電力にて高周波電力を出力するための電力指令を出力する。その後、制御装置３１は、バイアス用高周波電源１４が検出した反射波電力に応じて、バイアス用整合器１５に対し、該反射波電力を抑えるための駆動指令を出力する。これにより、真空槽Ｃ内にプラズマが生成され、基板Ｓのエッチングが開始される。
［プラズマエッチング装置の作用］
次に、上記プラズマエッチング装置１０の作用として、該プラズマエッチング装置１０の動作の一つであるエッチング処理の作用について説明する。
【００３６】
プラズマエッチング装置１０にて基板Ｓのエッチングが行われるときには、まず、真空槽Ｃ内が、上記排気部１６によって所定圧力に減圧される。真空槽Ｃ内が所定圧力に減圧されると、基板Ｓが、図示しない搬入口から真空槽Ｃ内に搬入され、そして、基板Ｓは、ステージ１３によって保持される。
【００３７】
基板Ｓの搬入が完了すると、塩素ガス供給部１８からの所定流量のＣｌ２ガスと、アルゴンガス供給部１９からの所定流量のＡｒガスとが真空槽Ｃ内に供給された後、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して高周波電力が出力される。これにより、真空槽Ｃ内には、Ｃｌ２ガスとＡｒガスとのプラズマが生成され、容量電極２６にも高周波電源２２からの高周波電力が供給される。この際、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマが、電流抑制コイル２４を有しない構成のそれと同じになるように、アンテナ用高周波電源２２からの出力が設定される。すなわち、電流抑制コイル２４を有しない構成での設定値よりも大きい値が、高周波電源２２には設定される。そのため、誘導アンテナ２１では、電流抑制コイル２４を有しない構成と比べて、電流抑制コイル２４のインダクタンスの分、電流が流れにくくなるものの、該誘導アンテナ２１の生成するプラズマは、電流抑制コイル２４を有しない構成のそれと同じになる。また、アンテナ用高周波電源２２からの出力が大きくなる分、容量電極２６に流れる電流が大きくなり、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなる。
【００３８】
真空槽Ｃ内にプラズマが生成されると、バイアス用高周波電源１４からステージ１３に対して高周波電力が出力される。これにより、基板Ｓにバイアス電圧が印加されることによって、基板Ｓが、プラズマに含まれる正イオンやラジカルによってエッチングされる。同時に、誘電窓１２の内側面の周辺にて形成されたプラズマ中の正イオンが、誘電窓１２の内側面をスパッタする。これにより、基板Ｓのエッチングにより生成されたエッチング生成物の付着が抑えられるとともに、誘電窓１２に付着したエッチング生成物が取り除かれることになる。そして、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなる分、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。
［実施例］
以下に、誘導アンテナ２１と直列に接続された電流抑制コイル２４の作用について、実施例に基づき、図２〜図４を参照して説明する。なお、図２〜図４では、電流抑制コイル２４を有するプラズマエッチング装置１０を実施例とし、他方、電流抑制コイルを有しないものの、その他の構成についてはプラズマエッチング装置１０と同様であるプラズマエッチング装置を比較例としている。
【００３９】
直径が２００ｍｍであるシリコン基板上にイリジウム層が積層された試験用基板のエッチングを以下の条件にて行った。この際、実施例の有する電流抑制コイル２４の自己インダクタンスを０．２μＨとした。そして、下記条件にてエッチングを行ったときに容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを実施例として測定した。該高周波電圧の振幅Ｖｐｐの測定結果を図２に示す。
【００４０】
また、電流抑制コイルを有しないプラズマエッチング装置を用い、アンテナ用高周波電源２２の出力を８００Ｗに変更し、その他の条件を下記条件と同じくしてエッチングを行った。そして、エッチング時の容量電極に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを比較例として測定した。該高周波電圧の振幅Ｖｐｐの測定結果を同じく図２に示す。
［エッチング処理の条件］
・Ｃｌ２ガスの流量／Ａｒガスの流量 ３５ｓｃｃｍ／１５ｓｃｃｍ
・真空槽Ｃ内の圧力 ０．５Ｐａ
・アンテナ用高周波電源２２の出力 １０００Ｗ
・バイアス用高周波電源１４の出力 ４００Ｗ
・処理時間 １２０秒
図２に示されるように、比較例の容量電極における振幅Ｖｐｐを１とするとき、実施例の容量電極における振幅Ｖｐｐは、１．４であった。このように、誘導アンテナ２１に対して電流抑制コイル２４を直列に接続することで、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐが大きくなることが認められた。
［パーティクル数の推移］
上記プラズマエッチング装置１０を用い、１１枚の試験用基板を上記条件で連続的にエッチングするとともに、エッチング後の試験用基板におけるパーティクルの数をパーティクルカウンタによって測定し、実施例におけるパーティクル数の推移を得た。なお、パーティクルの測定は、粒径が０．２μｍ以上のパーティクルを測定の対象とした。実施例におけるパーティクル数の測定結果を図３に示す。
【００４１】
また、電流抑制コイルを有しないプラズマエッチング装置を用い、アンテナ用高周波電源２２の出力を８００Ｗに変更し、その他の条件を上記条件と同じくして、１１枚の試験用基板を連続的にエッチングした。そして、エッチング後の試験用基板におけるパーティクルの数をパーティクルカウンタによって測定し、比較例におけるパーティクル数の推移を得た。比較例におけるパーティクル数の測定結果を図３に示す。
【００４２】
図３に示されるように、実施例では、１１枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数と、５枚の試験用基板をエッチング後のパーティクル数とが、５０個以下の値であった。つまり、実施例では、試験用基板の処理枚数が増えても、真空槽Ｃ内のパーティクル数は略一定の値であった。これに対し、比較例では、１枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数が５０個以下、５枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数が１００個以上２００個以下、１０枚の試験用基板をエッチングした後のパーティクル数が２００個以上３００個以下であった。つまり、比較例では、試験用基板の処理枚数が増えるごとに、真空槽Ｃ内を浮遊するパーティクルの数が増えることが認められた。
【００４３】
こうした結果は、実施例のエッチング時にエッチング生成物が誘電窓に付着しにくい、あるいは、誘電窓に付着したとしてもスパッタによって除去されやすくなる、これらを示唆するものである。これに対し、比較例においては、エッチング生成物が誘電体に付着しやすく、これにより、試験用基板の処理枚数を重ねるごとに、誘電窓に付着しているエッチング生成物の量が増加していることを示唆するものである。
［マッチングポイントの推移］
上記プラズマエッチング装置１０を用い、１４枚の試験用基板を上記条件で連続的にエッチングするとともに、上記直列可変コンデンサ２３ａ及び並列可変コンデンサ２３ｂにおける電極間距離を、試験用基板のエッチングを行うごとに測定して、実施例における電極間距離を得た。該電極間距離の測定結果を図４に示す。なお、図４では、電極間距離の最小値を０％とし、最大値を１００％としている。また、図４に示される電極間距離の値は、アンテナ用整合器２３によりインピーダンスが整合した状態での測定結果である。
【００４４】
また、電流抑制コイルを有しないプラズマエッチング装置を用い、アンテナ用高周波電源２２の出力を８００Ｗに変更し、その他の条件を上記条件と同じくして、１３枚の試験用基板を連続的にエッチングした。そして、上記直列可変コンデンサ２３ａ及び並列可変コンデンサ２３ｂにおける電極間距離を、試験用基板のエッチングを行うごとに測定して、比較例における電極間距離を得た。該電極間距離の測定結果を図４に示す。
【００４５】
図４に示されるように、実施例における直列可変コンデンサ２３ａでは、１枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離から、１４枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離に到るまで略同一であった。詳細には、電極間距離は、５０％から６０％の範囲で推移していた。また、同じく実施例における並列可変コンデンサ２３ｂでは、１枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離から、１４枚目の試験用基板をエッチングしたときの電極間距離に到るまで略同一であった。詳細には、電極間距離は、３０％から４０％の範囲で推移していた。
【００４６】
これに対し、比較例における直列可変コンデンサでは、エッチングされた試験用基板の枚数が増えるにつれて、電極間距離が大きくなっていることが認められた。詳細には、電極間距離は、その最小値が４０％である一方、その最大値が８０％であった。また、同じく比較例の並列可変コンデンサでは、エッチングされた試験用基板の枚数が増えるにつれて、電極間距離が小さくなっていることが認められた。詳細には、電極間距離は、その最大値が５０％である一方、その最小値が１５％であった。
【００４７】
こうした実施例の結果は、誘電窓１２に対するエッチング生成物の付着が、ほとんど起こっておらず、それゆえに、各コンデンサにおける電極間距離、すなわち、各コンデンサ２３ａ，２３ｂの容量がほとんど変化していないことを示唆するものである。一方、比較例の結果は、誘電窓１２に対するエッチング生成物が、試験用基板のエッチングを行うたびに堆積しているために、各コンデンサにおける電極間距離、すなわち、各コンデンサの容量が大きく変化していることを示唆するものである。
【００４８】
以上説明したように、本実施形態のプラズマエッチング装置によれば、以下の効果を得ることができる。
（１）電流抑制コイル２４が設けられていない構成と比べて、電流抑制コイル２４の自己インダクタンスの分、誘導アンテナ２１には電流が流れにくくなる。それゆえに、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマの状態が、電流抑制コイル２４を有していない構成のそれと同じであるという前提では、電流抑制コイル２４を有していない構成と比べて、アンテナ用高周波電源２２からの出力が大きく設定されることとなる。その結果、容量電極２６を流れる電流が大きくなるため、電流抑制コイル２４が設けられた分、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなる。したがって、誘導アンテナ２１により生成されるプラズマの状態が変わることを抑えつつ、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。
［第２実施形態］
以下、本発明のプラズマエッチング装置を誘導結合型のプラズマエッチング装置として具現化した第２実施形態について、図５及び図６を参照して説明する。なお、本実施形態のプラズマエッチング装置は、上記第１実施形態のプラズマエッチング装置１０と比べて、電流抑制コイルが可変コイルである点が異なる。また、本実施形態のプラズマエッチング装置は、上述のような基板Ｓのエッチング処理に加えて、クリーニング処理として、基板Ｓを真空槽Ｃ内に収容しない状態でプラズマを生成する点が異なる。そのため、以下では、こうした相違点について詳細に説明することとし、その他については、上記第１実施形態の構成並びに作用を準用することとする。
［プラズマエッチング装置の構成］
まず、本実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成について、図５を参照して説明する。なお、図５では、先の図１にて示した部材と同一の部材に対し、同一の符号を付している。
【００４９】
図５に示されるように、プラズマエッチング装置４０には、上記第１実施形態と同様、真空槽Ｃ内にプラズマを生成する誘導アンテナ２１が、誘電窓１２の上方に配置されている。誘導アンテナ２１には、アンテナ用整合器２３を介してアンテナ用高周波電源２２が接続されている。また、誘導アンテナ２１には、電流抑制コイルとしての可変コイル４１が、アンテナ用整合器２３よりも該誘導アンテナ２１側に直列に接続されている。
【００５０】
また、誘電窓１２の上方には、上記第１実施形態と同様、容量電極２６が配置されている。容量電極２６の入力端子は、可変コイル４１とアンテナ用高周波電源２２との間に接続されている。つまり、アンテナ用高周波電源２２には、可変コイル４１及び誘導アンテナ２１からなる直列回路と容量電極２６とからなる並列回路が、アンテナ用整合器２３を介して接続されている。
【００５１】
可変コイル４１は、アンテナ用整合器２３とは別体のコイルであって、その自己インダクタンスが、例えば０．１μＨ以上１．０μＨ以下の範囲で変更可能である。可変コイル４１の自己インダクタンスが小さくなるほど、可変コイル４１と誘導アンテナ２１とには、電流が流れやすくなる。他方、可変コイル４１の自己インダクタンスが大きくなるほど、可変コイル４１と誘導アンテナ２１とには、電流が流れにくくなる。
【００５２】
プラズマエッチング装置４０に搭載された制御装置３１には、上記各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、排気部１６、及び各整合器１５，２３に加えて、可変コイル４１が接続されている。また、制御装置３１の記憶しているプロセスレシピには、可変コイル４１の自己インダクタンスの値もプロセスステップごとに定められている。
［プラズマエッチング装置の作用］
次に、上記プラズマエッチング装置４０の作用として、プラズマエッチング装置４０の動作の一つであるエッチング処理、及び、同じくプラズマエッチング装置４０の動作の一つであるクリーニング処理の作用について、図６を参照して説明する。なお、図６には、制御装置３１から各ガス供給部１８，１９、可変コイル４１、各高周波電源１４，２２、及び各整合器１５，２３に対する駆動指令の出力態様が示されている。
【００５３】
プラズマエッチング装置４０にてエッチング処理が行われるときには、まず、上記第１実施形態と同様、真空槽Ｃ内が、上記排気部１６によって所定圧力に減圧される。真空槽Ｃ内が所定圧力に減圧されると、基板Ｓが、図示しない搬入口から真空槽Ｃ内に搬入され、そして、基板Ｓは、ステージ１３によって保持される。
【００５４】
基板Ｓの搬入が完了すると、図６に示されるように、タイミングＴ１にて、制御装置３１から塩素ガス供給部１８に対して駆動指令が出力されることによって、所定流量のＣｌ２ガスが塩素ガス供給部１８から真空槽Ｃ内に供給される。また、同じくタイミングＴ１では、制御装置３１からアルゴンガス供給部１９に対して駆動指令が出力されることによって、所定流量のＡｒガスがアルゴンガス供給部１９から真空槽Ｃ内に供給される。
【００５５】
このとき、制御装置３１から可変コイル４１に対して、該可変コイル４１の自己インダクタンスを相対的に低い第１インダクタンスＬＬとするための駆動指令が出力されている。なお、可変コイル４１の自己インダクタンスは、アンテナ用高周波電源２２からの出力が安定し、且つ、誘導アンテナ２１に供給される高周波電力が、エッチング処理の条件に応じた電力となる範囲で最も大きいことが好ましい。
【００５６】
Ｃｌ２ガスとＡｒガスとの供給が開始されると、タイミングＴ２にて、制御装置３１からアンテナ用高周波電源２２に対して駆動指令が出力されることによって、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して出力される。これにより、真空槽Ｃ内には、Ｃｌ２ガスとＡｒガスとのプラズマが生成される。また、同じくタイミングＴ２にて、制御装置３１からアンテナ用整合器２３への駆動指令の出力が開始される。なお、該駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２によって検出された反射波電力に応じて生成されたものである。そして、駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが整合した時点で一定の値となる。
【００５７】
真空槽Ｃ内にプラズマが生成されると、タイミングＴ３にて、制御装置３１からバイアス用高周波電源１４に対して駆動指令が出力されることによって、所定の高周波電力が、バイアス用高周波電源１４からステージ１３に対して出力される。また、同じくタイミングＴ３にて、制御装置３１からバイアス用整合器１５への駆動指令の出力が開始される。なお、該駆動指令は、上記アンテナ用整合器２３への駆動指令と同様、バイアス用高周波電源１４によって検出された反射波電力に応じて生成されたものである。そして、駆動指令は、バイアス用高周波電源１４の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが整合した時点で一定の値となる。
【００５８】
そして、ステージ１３に対して高周波電力が出力されることで、基板Ｓにバイアス電圧が印加される。これにより、基板Ｓが、プラズマに含まれる正イオンやラジカルによってエッチングされる。このとき、誘電窓１２の内側面の周辺にて形成されたプラズマ中の正イオンが、誘電窓１２の内側面に引き込まれることで、誘電窓１２に付着したエッチング生成物若しくは誘電窓１２自体をスパッタする。これにより、基板Ｓのエッチングにより生成されたエッチング生成物の付着が抑えられるとともに、誘電窓１２に付着したエッチング生成物が取り除かれることになる。
【００５９】
基板Ｓのエッチング処理が所定期間継続されると、タイミングＴ４にて、制御装置３１から塩素ガス供給部１８、アルゴンガス供給部１９、アンテナ用高周波電源２２、バイアス用高周波電源１４、アンテナ用整合器２３、及びバイアス用整合器１５に対して、これらの駆動を停止するための駆動指令が出力される。これにより、各ガス供給部１８，１９からのガスの供給、誘導アンテナ２１及びステージ１３に対する高周波電力の出力、並びに各整合器１５，２３の駆動が停止されることで、基板Ｓのエッチング処理が終了する。なお、本実施形態では、上記タイミングＴ１からタイミングＴ４までの期間が、エッチング処理が実施されている期間である。
【００６０】
こうしたエッチング処理が複数回行われると、タイミングＴ５にて、制御装置３１から可変コイル４１に対して駆動指令が出力される。これにより、可変コイル４１の自己インダクタンスが、上記第１インダクタンスＬＬから相対的に高い第２インダクタンスＬＨに変更される。
【００６１】
可変コイル４１の自己インダクタンスが変更されると、タイミングＴ６にて、制御装置３１からアルゴンガス供給部１９に対して駆動指令が出力される。これにより、所定流量のＡｒガスが、真空槽Ｃ内に供給される。
【００６２】
Ａｒガスの供給が開始されると、タイミングＴ７にて、制御装置３１からアンテナ用高周波電源２２に対して駆動指令が出力される。これにより、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して出力される。また、同じくタイミングＴ７では、先のタイミングＴ２と同様、制御装置３１からアンテナ用整合器２３への駆動指令の出力が開始される。なお、該駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２によって検出された反射波電力に応じて生成されたものである。そして、駆動指令は、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと、負荷の入力インピーダンスとが整合した時点で一定の値となる。
【００６３】
これにより、真空槽Ｃ内にＡｒガスのプラズマが形成され、そして、プラズマ中の正イオンが、誘電窓１２の内側面に引き込まれることになる。これにより、誘電窓１２の内側面がスパッタされることで、内側面に付着したエッチング生成物が除去される、若しくは、同内側面にエッチング生成物が付着しにくくなる。
【００６４】
なお、クリーニング処理時には、可変コイル４１の自己インダクタンスは、高周波電源２２の出力が安定に維持される範囲とされる。また、誘電窓１２のスパッタレートを決める要因には、真空槽Ｃ内のプラズマの密度と、容量電極２６に印加される電圧の振幅Ｖｐｐの大きさとが含まれる。そのため、可変コイル４１の自己インダクタンスを変えることによって誘電窓１２のスパッタレートが大きくなるときには、プラズマ密度が高くなる一方、電圧振幅Ｖｐｐが小さくなる場合と、プラズマ密度が低くなる一方、電圧振幅Ｖｐｐが大きくなる場合とがある。このうち、電圧振幅Ｖｐｐが大きくなる場合であれば、プラズマ密度が高くなる場合よりも、誘電窓１２をスパッタされやすくしつつ、真空槽Ｃの内側面をスパッタされにくくすることができる。それゆえに、可変コイル４１の自己インダクタンスは、電圧振幅Ｖｐｐの増大によって誘電窓１２のスパッタレートが大きくなる範囲で最も大きい値であることが好ましい。
【００６５】
クリーニング処理が所定期間継続されると、タイミングＴ８にて、制御装置３１からアルゴンガス供給部１９、アンテナ用高周波電源２２、及びアンテナ用整合器２３に対して、これらの駆動を停止するための駆動指令が出力される。これにより、アルゴンガス供給部１９からのガスの供給、誘導アンテナ２１に対する高周波電力の出力、並びにアンテナ用整合器２３の駆動が停止されることで、クリーニング処理が終了する。なお、本実施形態では、上記タイミングＴ４からタイミングＴ８までの期間が、クリーニング処理が実施されている期間である。
【００６６】
以上説明したように、本実施形態によれば、上記（１）の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（２）可変コイル４１の自己インダクタンスが変更されることにより、可変コイル４１と誘導アンテナ２１とに流れる電流の大きさを変更することができる。これにより、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐを変更することができる。
【００６７】
例えば、誘電窓１２に付着するエッチング生成物の生成量に応じて、容量電極２６に印加される電圧が変更可能となる。したがって、エッチング生成物の付着速度に対して誘電窓１２に引き込まれる粒子の量が多すぎることで、誘電窓１２自体がスパッタされてしまうことや、同付着速度に対して誘電窓１２に引き込まれる粒子の量が少なすぎることで、エッチング生成物が十分に除去されないことを起こりにくくすることができる。そして、このような効果が、互いに異なる複数のエッチング条件に対し得られることとなる。
【００６８】
（３）真空槽Ｃ内に基板Ｓを収容していない状態で並列回路に高周波電力を供給することにより、誘電窓１２に付着したエッチング生成物を除去するクリーニングを行うようにしている。しかも、クリーニング時における可変コイル４１の自己インダクタンスを、基板Ｓのエッチング時における可変コイル４１の自己インダクタンスよりも大きくするようにしている。そのため、基板Ｓのエッチング処理に対して影響することなく、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めることができる。そして、誘電窓１２に付着したエッチング生成物の除去効率を高めつつ、高周波電源２２の出力がエッチングの際に高くなることを抑えることが可能でもある。
［第３実施形態］
以下、本発明のプラズマエッチング装置を誘導結合型のプラズマエッチング装置として具現化した第３実施形態について、図７及び図８を参照して説明する。なお、本実施形態のプラズマエッチング装置は、上記第２実施形態のプラズマエッチング装置４０と比べて、容量電極２６が、アンテナ用高周波電源２２に対してスイッチを介して接続されている点が異なる。そのため、以下では、こうした相違点について詳細に説明することとし、その他の点については、上記第２実施形態の構成並びに作用を準用することとする。
［プラズマエッチング装置の構成］
まず、本実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成について、図７を参照して説明する。なお、図７では、先の図１に示される部材と同一の部材に対して同一の符号を付している。
【００６９】
図７に示されるように、プラズマエッチング装置５０には、上記第２実施形態と同様、真空槽Ｃ内にプラズマを生成する誘導アンテナ２１が、誘電窓１２の上方に配置されている。誘導アンテナ２１には、可変コイル４１と、該可変コイル４１とは別に設けられたアンテナ用整合器２３とを介してアンテナ用高周波電源２２が接続されている。なお、可変コイル４１の自己インダクタンスは、先の第２実施形態と同様、例えば０．１μＨ以上１．０μＨ以下の範囲で変更可能である。
【００７０】
また、誘電窓１２の上方には、上記第２実施形態と同様、容量電極２６が配置されている。容量電極２６の入力端子は、可変コイル４１とアンテナ用高周波電源２２との間にスイッチ５１を介して接続されている。容量電極２６は、スイッチ５１がオンのときにアンテナ用高周波電源２２に対して接続された状態となり、他方、スイッチ５１がオフであるときにアンテナ用高周波電源２２から切断された状態となる。
【００７１】
プラズマエッチング装置５０に搭載された制御装置３１には、上記第２実施形態と同様、各高周波電源１４，２２、各ガス供給部１８，１９、排気部１６、及び各整合器１５，２３、及び可変コイル４１に加えて、スイッチ５１が接続されている。また、制御装置３１の記憶しているプロセスレシピには、スイッチ５１のオンあるいはオフの態様もプロセスステップごとに定められている。
［プラズマエッチング装置の作用］
次に、上記プラズマエッチング装置５０の作用として、プラズマエッチング装置５０の動作の一つであるエッチング処理、及び、同じくプラズマエッチング装置５０の動作の一つであるクリーニング処理の作用について、図８を参照して説明する。なお、図８には、制御装置３１から各ガス供給部１８，１９、可変コイル４１、各高周波電源１４，２２、各整合器１５，２３、及びスイッチ５１に対する駆動指令の出力態様が示されている。
【００７２】
プラズマエッチング装置５０にてエッチング処理が行われるときには、まず、上記第２実施形態と同様、所定圧力に減圧された真空槽Ｃ内に基板Ｓが搬入され、そして、基板Ｓがステージ１３によって保持される。
【００７３】
基板Ｓの搬入が完了すると、図８に示されるように、また、上記第２実施形態と同様、タイミングＴ１にて、所定流量のＣｌ２ガス及びＡｒガスが真空槽Ｃ内に供給される。
このとき、制御装置３１から可変コイル４１に対して、該可変コイル４１の自己インダクタンスを相対的に低い第１インダクタンスＬＬとするための駆動指令が出力されている。加えて、制御装置３１からスイッチ５１に対して、該スイッチ５１をオフの状態とするための駆動指令が出力されている。これにより、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とが切断されている。
【００７４】
Ｃｌ２ガスとＡｒガスとの供給が開始されると、タイミングＴ２にて、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して出力されることで、Ｃｌ２ガスとＡｒガスとのプラズマが真空槽Ｃ内に生成される。また、同タイミングＴ２にて、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと負荷の入力インピーダンスとの整合が、アンテナ用整合器２３によって開始される。
【００７５】
真空槽Ｃ内にプラズマが生成されると、タイミングＴ３にて、所定の高周波電力が、バイアス用高周波電源１４からステージ１３に対して供給されることで、プラズマ中の正イオンが基板Ｓに対して引き込まれる。これにより、基板Ｓのエッチングが開始される。また、同じくタイミングＴ３では、バイアス用高周波電源１４の出力インピーダンスと負荷の入力インピーダンスとの整合が、バイアス用整合器１５によって開始される。
【００７６】
基板Ｓのエッチングが所定時間継続されると、タイミングＴ４にて、上記Ｃｌ２ガスの供給、Ａｒガスの供給、各種高周波電力の供給、及び各整合器１５，２３によるインピーダンス整合が停止されることで、基板Ｓのエッチングが終了される。なお、本実施形態では、上記タイミングＴ１からタイミングＴ４までの期間が、エッチング処理が実施されている期間である。
【００７７】
こうしたエッチング処理が複数回行われると、タイミングＴ５にて、制御装置３１から可変コイル４１に対して駆動指令が出力される。これにより、可変コイル４１の自己インダクタンスが、上記第１インダクタンスＬＬから相対的に高い第２インダクタンスＬＨに変更される。また、同じくタイミングＴ５では、制御装置３１からスイッチ５１に対して駆動指令が出力される。これにより、スイッチ５１がオンの状態とされることで、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とが接続される。つまり、可変コイル４１及び誘導アンテナ２１からなる直列回路と、容量電極２６とが、アンテナ用高周波電源２２に対して並列に接続されることになる。
【００７８】
可変コイル４１の自己インダクタンスが変更され、且つスイッチ５１がオンの状態とされると、タイミングＴ６にて、所定流量のＡｒガスが、真空槽Ｃ内に供給される。Ａｒガスの供給が開始されると、タイミングＴ７にて、所定の高周波電力が、アンテナ用高周波電源２２から誘導アンテナ２１に対して供給される。また、同じくタイミングＴ７では、アンテナ用整合器２３が、アンテナ用高周波電源２２の出力インピーダンスと負荷の入力インピーダンスとの整合を開始する。これにより、Ａｒガスのプラズマが、真空槽Ｃ内に形成されることで、プラズマ中の正イオンが上記誘電窓１２の内側面に引き込まれる。これにより、誘電窓１２の内側面が正イオンによってスパッタされることで、誘電窓１２の内側面にエッチング生成物が付着しにくくなる、若しくは、付着したエッチング生成物が除去される。
【００７９】
誘電窓１２のスパッタが所定期間継続されると、タイミングＴ８にて、Ａｒガスの供給、誘導アンテナ２１に対する高周波電力の供給、及びアンテナ用整合器２３によるインピーダンス整合が停止されることで、誘電窓１２のスパッタが停止される。なお、同じくタイミングＴ８では、制御装置３１からスイッチ５１に対して駆動指令が出力されることで、スイッチ５１がオフの状態とされる。これにより、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とが切断される。本実施形態では、上記タイミングＴ５からタイミングＴ８までの期間を、クリーニング処理が行われる期間としている。
【００８０】
なお、クリーニング処理時には、上記第２実施形態と同様、可変コイル４１の自己インダクタンスは、高周波電源２２の出力が安定に維持される範囲とされる。また、第２実施形態と同様、可変コイル４１の自己インダクタンスは、電圧振幅Ｖｐｐの増大によって誘電窓１２のスパッタレートが大きくなる範囲で最も大きい値であることが好ましい。
【００８１】
以上説明したように、上記実施形態によれば、上記（１）〜（３）に記載の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。
（４）エッチング処理を行うときには、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とを切断し、他方、クリーニング処理を行うときには、容量電極２６とアンテナ用高周波電源２２とを接続するようにしている。これにより、エッチング処理時には、アンテナ用高周波電源２２に対して、誘導アンテナ２１と可変コイル４１とからなる直列回路のみが接続されることになる。そのため、可変コイル４１の自己インダクタンスに応じてアンテナ用高周波電源２２の出力を大きくすることが、エッチング処理時には不要となる。
【００８２】
なお、上記実施形態は、以下のように適宜変更することができる。
・真空槽Ｃは、図９に示されるように、誘電体からなる円筒部材６１ａと、円筒部材６１ａの底面側の開口を封止する底面円板部材６１ｂとからなる収容器６１、及び収容器６１の上面側の開口を封止する上面円板部材６２によって構成されてもよい。この場合、底面円板部材６１ｂに貫通形成された排気口６１ｃに、上記排気部１６が接続されるとともに、上面円板部材６２に貫通形成されたガス供給口６２ａに上記塩素ガス供給部１８とアルゴンガス供給部１９とが接続される構成であればよい。また、円筒部材６１ａの外壁面に沿って誘導アンテナ７１が配置され、そして、円筒部材６１ａの外周面と誘導アンテナ７１との間に容量電極７２が配置される構成であればよい。こうした構成によっても、上記（１）〜（４）に準じた効果を得ることができる。
【００８３】
・第１実施形態に記載のプラズマエッチング装置１０が、第３実施形態に記載のスイッチ５１を有する構成であってもよい。こうした構成によって、上記（１）（４）に準じた効果を得ることは可能である。
【００８４】
・プラズマエッチング装置４０，５０は、誘電窓１２に付着するエッチング生成物の生成量を測定あるいは推定する装置が搭載されるとともに、該装置が測定あるいは推定した生成量を制御装置３１が利用する構成であってもよい。
【００８５】
例えば、排気口１１ａと排気部１６とを接続する排気管の途中に、真空槽Ｃ内から排気された流体中に含まれるパーティクルの個数を計測するパーティクルカウンタが接続され、該パーティクルの個数が大きくなるほど、エッチング生成物の生成量が大きくなるように、制御装置３１が該生成量を推定する構成であってもよい。なお、こうしたパーティクルカウンタとしては、例えば、排気管内にレーザ光を出力し、且つパーティクルによって散乱された光を測定することで、パーティクルの個数を計測する装置に具体化することができる。また、誘電窓１２にてエッチング生成物の膜厚を計測する膜厚計が搭載され、該膜厚が大きくなるほど、エッチング生成物の生成量が大きくなるように、制御装置３１が該生成量を推定する構成であってもよい。さらにまた、真空槽Ｃ内に生成されるプラズマからの発光のうち、エッチング生成物に帰属される波長の光の強度を計測する装置が搭載され、該波長の光の強度が大きくなるほど、エッチング生成物の生成量が大きくなるものとして、該装置が生成量を計測する構成であってもよい。
【００８６】
そして、制御装置３１は、上述した生成量が大きくなる程、可変コイル４１の自己インダクタンスが大きくなるような駆動信号を生成し、該駆動信号を可変コイル４１に出力するようにしてもよい。なお、この際、制御装置３１は、可変コイル４１の自己インダクタンスが大きくなる程、アンテナ用高周波電源２２の出力が大きくなるような駆動信号を生成し、該駆動信号をアンテナ用高周波電源２２に出力する構成が好ましい。
【００８７】
こうした構成によれば、上記（１）〜（４）に準じた効果が得られるとともに、以下の効果を得ることができる。
（５）エッチング生成物の生成量が大きくなる程、誘導アンテナと可変コイルとに電流が流れにくくなる。これにより、エッチング生成物の生成量が大きくなる程、容量電極２６に印加される高周波電圧の振幅Ｖｐｐも大きくなる。したがって、エッチング生成物の生成量が大きくなることに合わせて、誘電窓１２がスパッタされやすくなり、ひいては、エッチング生成物の除去速度を大きくすることができる。
【００８８】
（６）また、エッチング生成物の生成量が小さくなる場合であれば、誘電窓１２がスパッタされ過ぎることを抑えることが可能である。
（７）さらにまた、誘電窓１２にエッチング生成物が付着した状態からであっても、該付着したエッチング生成物を取り除くことができる。
【００８９】
・エッチング処理時とクリーニング処理時とで、可変コイル４１の自己インダクタンスを同一としてもよい。こうした構成によれば、上記（１）及び（２）に準じた効果を得ることができるとともに、可変コイル４１の自己インダクタンスの制御を簡単にすることができる。
【００９０】
・可変コイル４１の自己インダクタンスは、クリーニング処理時よりもエッチング処理時の方が大きくてもよい。こうした構成によっても、上記（１）及び（２）に準じた効果を得ることができる。
【００９１】
・プラズマエッチング装置４０，５０は、クリーニング処理を行わない構成であってもよい。こうした構成によっても、上記（１）及び（２）に準じた効果が得られるとともに、制御装置３１におけるクリーニング処理に関わる構成を割愛する分だけ、プラズマエッチング装置４０，５０の構成を簡単にすることができる。
【００９２】
・誘電窓１２は、半球状であってもよい。この場合、誘導アンテナは、半球状の誘電窓の外壁面に沿う螺旋状であることが好ましい。
・塩素ガス供給部１８は、塩素ガスとして、三塩化ホウ素ガス、臭化水素ガス等、塩素ガス以外のガスを供給するものであってもよい。要は、基板Ｓをエッチングすることのできるガスを供給するものであればよい。
【００９３】
・アルゴンガス供給部１９は、アルゴンガス以外の希ガスであるヘリウムガス、ネオンガス、クリプトンガス、及びキセノンガス等を供給するガス供給部であってもよい。要は、誘電窓１２をスパッタし、且つ誘電窓１２と反応しないガスを供給する構成であればよい。
【００９４】
・プラズマエッチング装置１０にてエッチングされる基板Ｓは、シリコン基板上に、下部電極層、強誘電体層、上部電極層、及びマスクパターンが順に積層されたもの以外であってもよい。要は、プラズマエッチング装置１０を用いたエッチングが可能な基板であればよい。なお、塩素ガス供給部１８は、基板をエッチングすることの可能な塩素ガス以外のガスを供給するガス供給部とすればよい。
【符号の説明】
【００９５】
１０，４０，５０，６０，８０…プラズマエッチング装置、１１，４１，６１，８１…収容器、１１ａ，４１ｃ，６１ｃ，８１ａ…排気口、１１ｂ，６２ａ，８１ｂ…ガス供給口、１２，８２…誘電窓、１３，８３…ステージ、１４，８４…バイアス用高周波電源、１５，８５…バイアス用整合器、１６，８６…排気部、１８…塩素ガス供給部、１９…アルゴンガス供給部、２１，７１，９１…誘導アンテナ、２２，９２…アンテナ用高周波電源、２３，９３…アンテナ用整合器、２３ａ…直列可変コンデンサ、２３ｂ…並列可変コンデンサ、２４…電流抑制コイル、２５，９４…永久磁石、２６，７２，９５…容量電極、３１…制御装置、４１…可変コイル、５１…スイッチ、６１ａ…円筒部材、６１ｂ…底面円板部材、６２…上面円板部材、８７…エッチングガス供給部、９６…可変コンデンサ、Ｃ…真空槽、Ｓ…基板。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘電体からなる壁部を有し、エッチング対象物を収容する真空槽と、
前記真空槽の外側で前記壁部と互いに向い合うように配置された誘導アンテナと、
前記壁部と前記誘導アンテナとの間に配置された容量電極と、
前記誘導アンテナに接続され、該誘導アンテナに流れる電流を抑制する電流抑制コイルと、
インピーダンス整合器を介して前記容量電極、前記誘導アンテナ、及び前記電流抑制コイルに高周波電力を供給する高周波電源とを備え、
前記インピーダンス整合器には、前記誘導アンテナ及び前記電流抑制コイルからなる直列回路と前記容量電極とからなる並列回路が接続されている
プラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記電流抑制コイルが可変コイルである
請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記エッチング対象物がエッチングされるときの前記自己インダクタンスよりも、
前記真空槽内がクリーニングされるときの前記自己インダクタンスを高くする
請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記壁部に付着するエッチング生成物の生成量が大きくなる程、前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを大きくする
請求項３に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記容量電極と前記インピーダンス整合器との接続及び切断を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記真空槽内がクリーニングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを接続し、
前記エッチング対象物がエッチングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを切断する
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１】
誘電体からなる壁部を有し、エッチング対象物を収容する真空槽と、
前記真空槽の外側で前記壁部と互いに向い合うように配置された誘導アンテナと、
前記壁部と前記誘導アンテナとの間に配置された容量電極と、
前記誘導アンテナに接続され、該誘導アンテナに流れる電流を抑制する電流抑制コイルと、
インピーダンス整合器を介して前記容量電極、前記誘導アンテナ、及び前記電流抑制コイルに高周波電力を供給する高周波電源とを備え、
前記インピーダンス整合器には、前記誘導アンテナ及び前記電流抑制コイルからなる直列回路と前記容量電極とからなる並列回路が接続されている
プラズマエッチング装置。
【請求項２】
前記電流抑制コイルが可変コイルである
請求項１に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項３】
前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記エッチング対象物がエッチングされるときの前記自己インダクタンスよりも、
前記真空槽内がクリーニングされるときの前記自己インダクタンスを高くする
請求項２に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項４】
前記制御部は、
前記壁部に付着するエッチング生成物の生成量が大きくなる程、前記電流抑制コイルの自己インダクタンスを大きくする
請求項３に記載のプラズマエッチング装置。
【請求項５】
前記容量電極と前記インピーダンス整合器との接続及び切断を制御する制御部を備え、
前記制御部は、
前記真空槽内がクリーニングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを接続し、
前記エッチング対象物がエッチングされるときに、前記容量電極と前記インピーダンス整合器とを切断する
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。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１３−３３８６０（Ｐ２０１３−３３８６０Ａ）
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１６９３３１（Ｐ２０１１−１６９３３１）
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月１４日（２０１３．２．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月２日（２０１１．８．２）
【出願人】（０００２３１４６４）株式会社アルバック (1,740)
【Ｆターム（参考）】
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