JP2005175364A - ドライエッチング装置、電気光学装置の製造装置および電気光学装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】エッチング作業後にチャンバー内に残留するエッチング反応生成物を安全かつ確実に除去することが可能なドライエッチング装置を提供する。
【解決手段】第１経路１５を通じてエッチングプロセスガスをチャンバー１０内に導入し、エッチング対象物３のドライエッチング処理を行う。ドライエッチング処理中には、排出手段２１によりチャンバー１０内の反応生成物などの気体が排出される。エッチング処理後には、第２経路１６を通じて反応性気体がチャンバー１０内に導入され、エッチングプロセスガスを導入する第１経路１５と、クリーニング中に反応性気体を導入する第２経路１６が、チャンバー１０内においていずれも内部経路１６ａに連通しているので、エッチンプロセスガスが通過した経路と同じ経路に反応性気体を通過させてクリーニングを行うことができ、エッチング処理後にチャンバー１０内に残留した反応生成物などが確実に除去される。
【選択図】図１

Description

本発明は、ドライエッチング装置のクリーニング方法に関する。

半導体装置や液晶装置の電極配線形成工程においては種々の金属薄膜の選択的なエッチング処理が行われる。ドライエッチング装置の代表的な例として、プラズマドライエッチング装置が知られている（例えば特許文献１乃至３を参照）。

プラズマドライエッチングは、一定圧に保ったエッチングガスを高周波が印加される電極付近でプラズマ化し、それによって発生するイオンを電極上のエッチング対象物に衝突させることにより行うものである。この動作原理により、エッチング対象物に衝突したイオンは、当該対象物と化学反応を起こして気化し、当該対象物から除去される。

気化したエッチング反応生成物の大部分は、ポンプによる排出工程を経てガス処理装置に入るが、その一部はエッチング対象物付近をはじめ、エッチングチャンバー（以下、「チャンバー」と呼ぶ。）内に飛び散り、付着してしまう。また、エッチング反応生成物として付着せずに残留するガス成分も存在する。このため、ドライエッチング装置は、チャンバー内を定期的にクリーニングする必要がある。

ここで例えば、エッチングガスやエッチング反応生成物がフッ素系（ＳＦ₆、ＣＦ₄＋Ｏ₂、ＣＨＦ₃、Ｃ₄Ｆ₈など）である場合、エッチング反応物は空気中の水分にさらされてフッ化水素（ＨＦ）という人体に有害な有毒ガスを発生する。よって、このフッ化物が上記チャンバー内に残っているときに、クリーニングとして当該チャンバーを開放すれば、有毒ガスがドライエッチング装置周辺に広がってしまう。このフッ化物の有毒ガスに作業者が一定基準以上の濃度で暴露すると呼吸困難や皮膚外傷等の人体に影響を与える事態も生じ得る。

そこで、チャンバー内のエッチング反応生成物を安全かつ確実に除去することが可能なクリーニング方法が望まれている。

なお、水分を含むガスを利用してエッチングチャンバー内をクリーニングする方法が特許文献４に記載されている。

特開２００２−４３２７９号公報 特開２００２−４３２８０号公報 特開２００２−１６４３２１号公報 特開２０００−２７７４９１号公報

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、エッチング作業後にチャンバー内に残留するエッチング反応生成物を安全かつ確実に除去することが可能なドライエッチング装置を提供することを課題とする。また、ドライエッチング装置において、例えば反応性気体が水分を含んだ空気である場合には、配管の腐食を心配する必要があるが、本発明はそのような問題を改善することを課題とする。

本発明の１つの観点では、ドライエッチング装置は、チャンバー内にエッチングプロセスガスを導入するための第１経路と、前記チャンバー内に反応性気体を導入するための第２経路と、前記チャンバー内に配置され、少なくとも前記第１経路及び前記第２経路を合流させ一つの経路にする内部経路と、前記チャンバー内の気体を排出する排出手段と、を備える。

上記のドライエッチング装置は、第１経路を通じてエッチングプロセスガスをチャンバー内に導入し、エッチング対象物のドライエッチング処理を行う。ドライエッチング処理中には、排出手段によりチャンバー内の反応生成物などの気体が排出される。エッチング処理後には、第２経路を通じて反応性気体がチャンバー内に導入され、チャンバー内のクリーニングが行われる。即ち、反応性気体がチャンバー内のエッチング反応生成物と化学反応を起こし、その結果物が排出手段により排出される。ここで、エッチング処理中にエッチングプロセスガスを導入する第１経路と、クリーニング中に反応性気体を導入する第２経路は、チャンバー内において内部経路により一つの経路とされる。よって、エッチンプロセスガスが通過した経路と同じ経路に反応性気体を通過させてクリーニングを行うことができ、エッチング処理後にチャンバー内に残留した反応生成物などを確実に除去することが可能となる。なお、ここでエッチングプロセスガスとは、エッチングガス及びエッチングガス以外のガスでエッチングプロセス中に用いられるガスのことをいう。例えば、エッチングガスであるＳＦ_６やエッチング時に媒体となるＡｒなどのことである。

上記のドライエッチング装置の一態様では、前記第２経路と前記内部経路との接続部に逆止弁が設けられる。これにより、クリーニング時に反応性気体、特に大気をチャンバー内部へ導入する際に、チャンバー内に存在する気体、特に有毒ガスがチャンバー外へ漏れ出ることが防止される。

上記のドライエッチング装置の他の一態様では、前記第１経路と前記内部経路との接続部に弁が設けられる。クリーニング中に第１経路と内部経路との間の弁を閉じておくことにより、第２経路から導入される反応性気体が、エッチングプロセスガスを導入するための第１経路へ流れ込むことが防止される。

上記のドライエッチング装置の他の一態様では、前記チャンバー内における前記内部経路の出口端に逆止弁が設けられる。これにより、クリーニング中にチャンバー内に存在する有毒ガスが第１及び第２経路へ漏れ込むことが防止される。

上記のドライエッチング装置の他の一態様は、前記チャンバー外に設けられるとともに濾過装置を備えたクリーニング装置に接続される接続部を備え、前記接続部には弁が設けられている。ここで、接続部はクリーニング装置のダクトなどに接続される部分である。クリーニング装置はダクトやその他の配管によりてチャンバーに接続され、クリーニング中にチャンバー内に存在する有毒ガスを吸入して処理する。クリーニング装置のダクトなどをドライエッチング装置に接続するときには、チャンバーの接続部に設けられた弁を閉じておき、クリーニング開始時にその弁を開けるようにすれば、チャンバー内の有毒ガスがチャンバー外部へ漏れ出ることが防止できる。なお、上記のチャンバーの接続部は、チャンバーの外壁などに直接設けてもよいし、チャンバーから外部へ延びた配管などの端部に設けてもよい。

上記のドライエッチング装置の他の一態様では、前記クリーニング装置は、前記チャンバー内のガスを吸入する吸気ファンを備えていることが好ましい。これにより、チャンバー内のガスを効率的にクリーニング装置側へ送ることができる。

また、上記のドライエッチング装置によりエッチング処理を実行する電気光学装置の製造装置を構成することができる。また、その製造装置を用いて電気光学装置を製造することが可能である。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について説明する。

［第１実施形態］
図１に、本発明の第１実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を示す。ドライエッチング装置１は、チャンバー１０と、基板などのエッチング対象物３を載置するカソード１１と、その対向電極としてのアノード１３と、カソード１１に電力を印加するための高周波電源１２と、エッチングプロセスガスをチャンバー１０内に導入するための配管１５と、を備える。エッチングプロセスガスをチャンバー内に導入した状態で、チャンバー内を一定圧に保ち、エッチングガスをカソード１１及びアノード１３付近でプラズマ化し、それによって発生するイオンをエッチング対象物３に衝突させることにより、エッチングが行われる。

エッチングガスはエッチング対象物の薄膜の種類によって様々であるが、エッチング対象物の薄膜がＳｉ、ＰｏｌｙＳｉ、Ｓｉ₃Ｎ4、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅、Ｗなどの場合はフッ素系（ＳＦ₆、ＣＦ₄＋Ｏ₂、ＣＨＦ₃、Ｃ₄Ｆ₈など）である。その場合、エッチング反応生成物もフッ化物となる。なお、上記のようなエッチングガスの他に、例えばＯ₂、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ、ＳｉＨ_４、Ｈ_２、ＣＨ_４、Ｎ_２Ｏなど、エッチングプロセスに必要なその他のガスもチャンバー１０内に導入される。本明細書では、ＳＦ₆などのエッチングガスと、エッチングプロセス中に使用されるその他のガスとの総称として「エッチングプロセスガス」の語を用いることとする。

エッチングプロセスガスをチャンバー１０内に導入するための配管１５は、図示のように、チャンバー１０の内部に設けられた内部通路１６に通じており、エッチングプロセスガスは配管１５及び内部通路１６を通じてチャンバー１０内に導入される。なお、エッチングプロセスガスは、配管１５に接続された図示しないボンベなどから配管１５内へ供給される。

チャンバー１０には排気管２１が設けられており、排気管２１はポンプ２３を介してガス処理装置３０に通じている。エッチング処理中にチャンバー１０内に発生したエッチング反応生成物は、ポンプ２３の吸引力により排気管２１からガス処理装置３０へ送られ、処理される。このようにエッチング処理中にもエッチング反応生成物は除去されるのであるが、エッチング処理を何回も繰り返すうちにチャンバー１０内にはエッチング反応生成物が付着し、残留ガスも累積する。よってチャンバー１０内を定期的にクリーニングするのだが、フッ化物がチャンバー１０内に残っているときにチャンバーを開放すると、フッ化水素が空気中の水分と反応して有毒なフッ化物ガスがドライエッチング装置１周辺に広がってしまう。

そこで、本実施例のドライエッチング装置１では、チャンバー内のクリーニングの際に、エッチングプロセスガスに含まれるフッ素に対して反応性を有する気体（以下、「反応性気体」と呼ぶ。）をチャンバー１０内に導入する。反応性気体の例としては、水素、水分を含んだ気体、空気などが挙げられる。

ここで、反応性気体として空気を導入するためにチャンバー１０には開口が設けられ、その開口には弁１４が設けられる。弁１４は開閉弁としての機能と逆止弁としての機能を併せ持つ。エッチング処理中には、弁１４は閉じられており、空気はチャンバー１０内には導入されない。一方、クリーニング中には、弁１４が開放され、空気が弁１４を通じてチャンバー１０内に導入される。クリーニング中に空気をチャンバー１０内に導入すると、上述のようにフッ化物ガスが発生するが、弁１４の逆止弁機能によりフッ化物ガス（ＨＦなど）が弁１４を通じて外部に漏れることが防止される。

また、チャンバー１０に設けられた排気管２１には、弁２２を介してクリーニング装置４０のダクト４１が接続される。排気管２１はチャンバー１０とクリーニング装置４０との接続部として機能する。エッチング処理中は、接続部としての排気管２１に設けられた弁２２は閉じられており、チャンバー１０内のエッチング反応生成物が外部へ漏れ出ることはない。一方、クリーニング時には、クリーニング装置４０のダクト４１を弁２２に接続し、弁２２を開放し、チャンバー内のフッ化物ガスをクリーニング装置４０へ導入する。なお、チャンバー１０とクリーニング装置４０との接続部は、上記の排気管のような配管に限られず、例えばチャンバー１０の壁に設けた開口などとすることもできる。その場合は、チャンバー１０の外壁上であってその開口の位置に弁２２が直接設けられることとなる。また、図１の例では接続部としての排気管２１はガス処理装置３０へも接続されているが、チャンバー１０とクリーニング装置との接続部は、ガス処理装置３０と接続された排気管２１と独立に構成されていてもよい。

クリーニング装置４０は、内部にＨＦ吸着フィルタなどの濾過装置及び吸気ファンなどを備え、吸気ファンによりクリーニング中にチャンバー１０内に発生したフッ化物ガスを吸入し、ＨＦ吸着フィルタにより処理する。なお、クリーニング装置４０にはファンの代わりにポンプを設けてクリーニング中にフッ化物ガスをクリーニング装置４０内へ吸入しても構わない。但し、ポンプを使用するとチャンバー１０内の比較的狭い領域のガスを短時間で比較的急激に吸入することになるが、そうするとチャンバー１０内でのエッチング反応生成物と反応性気体との化学反応が十分に行われない可能性がある。その点、吸気ファンによりチャンバー１０内の比較的広い領域の気体を徐々にクリーニング装置４０へ抜き出す方が、チャンバー１０内での化学反応を十分に生じさせることができる点で好ましい。

上記のような構成を有するエッチング装置１においては、エッチング処理時にはエッチングプロセスガスは、配管１５を通じてチャンバー１０内に導入され、内部通路１６を通過する。クリーニング時には、弁１４を通過した反応性気体は、チャンバー１０内部の共通の内部通路１６を通じてチャンバー１０内に供給される。即ち、エッチングプロセスガスと反応性気体とは、内部通路１６の同一の出口端１６ａからチャンバー１０内の空間に放出される。このように、チャンバー１０内におけるエッチングプロセスガスの通路と同一の通路に反応性気体を通過させることにより、クリーニング時に確実にエッチング反応生成物を処理することが可能となる。即ち、エッチング処理中には、チャンバー１０内のみならず、エッチングプロセスガスがチャンバー１０内の空間に至るまでの通路にもエッチング反応生成物が存在しうる。よって、エッチングプロセスガスの通路と同一の通路に反応性気体を通過させることにより、確実なクリーニングが可能となる。

なお、クリーニング時に反応性気体をチャンバー１０内に導入するための弁１４の開放は、作業者が手動で行うこととしてもよく、自動的に開放するようにしてもよい。自動の場合は、例えばエッチング処理が終了してチャンバー１０内が大気圧になった時点で自動的に弁１４を開放する機構としてもよい。また、クリーニング時に、弁１４を通じて反応性気体をチャンバーに導入する方法としては、クリーニング装置４０の吸気に伴うチャンバー１０内の減圧に応じて反応性気体がチャンバー１０内に自然に取り入れられるようにしてもよいし、弁１４の付近に例えば吸気ファンなどの吸気機構を設けて強制的に反応性気体をチャンバー１０内に導入する構成としてもよい。また、図１の例では反応性気体として空気（大気）を使用しているが、大気以外を使用する場合には、その反応性気体のボンベなどを弁１４に接続すればよい。

以上説明したように、本発明では反応性気体の経路と、エッチングプロセスガスの経路とがチャンバー内で合流されている。反応性気体が水分を含んだ空気であり、反応性気体の配管が他のガスの配管と出口を共にする場合には、配管の腐食を心配する必要がある。また、エッチングプロセスガスが通過した経路と同じ経路に反応性気体を通過させてクリーニングを行うことは、エッチング処理後にチャンバー内に残留した反応生成物などを確実に除去する為に効果的である。従って、それらを考慮した場合に、反応性気体をエッチングプロセスガスと同じ経路を通過させ、かつ、反応性気体が通過する経路をできるだけ短くする必要がある。

本発明のようにチャンバー内に内部経路を設ける構成は、反応性気体とエッチングプロセスガスを同じ内部経路を通過させ、かつ内部経路の位置をできるだけチャンバーに近づけることで腐食の起きる可能性がある配管を短くする（即ち、チャンバー外には合流した配管を不要とする）ことにより、反応生成物などの確実な除去と腐食の危険性の回避が同時に達成できる。

また、反応性気体の経路がエッチングプロセスガスの経路と出口を共にするように設計されている場合や、エッチングプロセスガスの経路と共用されている場合は、水分等が当該出口部の配管に付着し、エッチングプロセスに悪影響を及ぼすことが懸念され得る。しかし、本発明の構成によれば、内部経路が短く設計されており、さらに、反応性気体又はエッチングプロセスガスと内部経路との接続口に、弁又は逆支弁が設けられているので上記の危険性が回避できる。

また、本発明によれば、チャンバー外の余計な配管等が不要になるのでコストを抑えたドライエッチング装置のクリーニングが可能となる。

なお、本実施例においては、チャンバー１０に設けられた排気管２１が１本のみ図示されているが、複数本、例えば４本設けられていても良い。また、クリーニング装置がダクト４１及び排気管２１を介してチャンバーに接続しているが、ダクト４１が排気管２１を介さずにチャンバーに接続していても良い。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図２に第２実施形態に係るドライエッチング装置２の概略構成を示す。なお、図１に示す第１実施形態のドライエッチング装置と同一の構成要素には同一の符号を付し、説明を省略する。

図１と比較するとわかるように、第２実施形態のドライエッチング装置２は、エッチングプロセスガスをチャンバー１０内に導入するための複数の配管（本例では３本）５５と、反応性気体を導入するための配管５４を備える。エッチングガスとしては、例えばＳＦ₆、その他のガスとしては、Ｏ₂、Ｎ₂、Ｈｅ、Ａｒ、ＳｉＨ_４、Ｈ_２、ＣＨ_４、Ｎ_２Ｏなどを各配管５５から導入することができる。なお、配管５５の数は３本には限られず、必要な気体の数に応じて決定される。各配管５５は、チャンバー１０の内部において弁５５ａを介して共通の内部通路５７に接続されている。各弁５５ａは開閉弁であり、エッチング処理中には開放されてエッチングプロセスガスをチャンバー１０内に導入し、クリーニング中には閉鎖される。

また、反応性気体を導入するための配管５４は、チャンバー１０内部で弁５４ａを介して内部通路５７に接続されている。本例では、反応性気体として大気を使用しており、弁５４ａは開閉弁及び逆止弁の機能を併せ持つ。即ち、弁５４ａは、エッチング処理中には閉鎖され、反応性気体がチャンバー１０内へ入ることを防止するが、クリーニング中には開放されて反応性気体をチャンバー１０内部へ導入する。この際、弁５４ａは逆止弁による逆流防止機能を有するので、クリーニング中にチャンバー１０内に存在するフッ化物ガスが弁５４ａを通じて外部へ漏れ出ることが防止される。

また、チャンバー１０内の内部通路５７の出口端にも、開閉弁と逆止弁の機能を併せ持つ弁５７ａが設けられている。弁５７ａは、エッチング処理中やクリーニング中において、エッチングプロセスガスや反応性気体をチャンバー１０へ導入する際に開放されるが、逆止弁による逆流防止機能により、エッチング処理中に発生するエッチング反応生成物やクリーニング中に発生するフッ化物ガスが共通の内部通路５７から各配管５４及び５５に入り込むことを防止する。

本実施例においても、エッチングプロセスガス導入用の各配管５５及び反応性気体導入用の配管５４は、チャンバー１０内部で共通の内部通路５７を通じてチャンバー１０内の空間へ開放している。エッチング処理中に内部通路５７を通じて各種エッチングプロセスガスがチャンバー１０内に導入されると、内部通路５７内にもエッチングプロセスガスが残留する。しかし、その後のクリーニング時に反応性気体が内部通路５７を通じてチャンバー１０内へ導入されるので、残留したエッチングプロセスガスなどを含めて処理することができる。このように、エッチング処理中にエッチングプロセスガスが通過する部分に、クリーニング中に反応性気体を通過させることにより、エッチング反応生成物を確実に化学反応させて除去することができる。

以上説明をした本発明にかかるドライエッチング装置及びそのクリーニング方法によれば、エッチング反応生成物を安全かつ確実に除去し、配管の腐食の問題を改善することができる。そして、本発明にかかるドライエッチング装置及びそのクリーニング方法は、様々な種類、大きさのドライエッチング装置に適用可能である。

また、本発明のドライエッチング装置、ドライエッチング装置のクリーニング方法は、電気光学装置の製造方法、電気光学装置の製造装置に用いることができる。そして、適用可能な電気光学装置の例としては、液晶装置、エレクトロルミネッセンス装置、特に、有機エレクトロルミネッセンス装置、無機エレクトロルミネッセンス装置等や、プラズマディスプレイ装置、ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）装置、ＬＥＤ（発光ダイオード）表示装置、電気泳動表示装置、薄型のブラウン管、液晶シャッター等を用いた小型テレビ、デジタルマイクロミラーデバイス（ＤＭＤ）を用いた装置などの各種の電気光学装置の製造方法および製造装置に用いることができる。

なお、本発明の実施例においてはエッチングガスにフッ素系ガスを用いたが、本発明はエッチングガスとして塩素系ガスを用いた場合にも適用できる。また、クリーニングに用いる気体として、Ｏ_２等を用いても良い。さらに、クリーニング工程又はエッチング工程においてチャンバー内を真空引きする工程を備えていても良い。さらに、エッチングプロセスには用いられない所定の気体として、例えば、クリーニングにのみ用いられるＯ_２などをチャンバー内に導入しても良く、その場合は該Ｏ_２の配管が内部経路に接続されても良い。本発明はこのような場合にも、同様な効果を奏するものである。

第１実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を示す。 第２実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を示す。

符号の説明

１、２ ドライエッチング装置、 ３ エッチング対象物、 １０ チャンバー
１１ カソード、 １２ 高周波電源、 １３ アノード、
１４、２２、５４ａ、５５ａ、５７ａ 弁、 ２３ ポンプ、 ３０ ガス処理装置、
４０ クリーニング装置

Claims (8)

1. チャンバー内にエッチングプロセスガスを導入するための第１経路と、
   前記チャンバー内に反応性気体を導入するための第２経路と、
   前記チャンバー内に配置され、少なくとも前記第１経路及び前記第２経路を合流させ一つの経路にする内部経路と、
   前記チャンバー内の気体を排出する排出手段と、を備えることを特徴とするドライエッチング装置。
2. 前記第２経路と前記内部経路との接続部には逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。
3. 前記第１経路と前記内部経路との接続部には弁が設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載のドライエッチング装置。
4. 前記チャンバー内における前記内部経路の出口端には逆止弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載のドライエッチング装置。
5. 前記チャンバー外に設けられるとともに濾過装置を備えたクリーニング装置に接続される接続部を備え、前記接続部には弁が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載のドライエッチング装置。
6. 前記クリーニング装置は、前記チャンバー内のガスを吸入する吸気ファンを備えていることを特徴とする請求項５に記載のドライエッチング装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載のドライエッチング装置を備えることを特徴とする電気光学装置の製造装置。
8. 請求項７に記載の電気光学装置の製造装置を使用することを特徴とする電気光学装置の製造方法。
   

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