JP2010278362A - プラズマエッチング装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板上へのパーティクルの付着を効果的に防止することが可能なプラズマエッチング装置を提供する。
【解決手段】高周波電圧が印加され、その上面に沿って処理対象基板が配置されるものであって、傾斜した側面を有する電極10と、電極10の側面に沿って設けられた電極カバー20とを備える。
【選択図】図3

Description

本発明は、プラズマエッチング装置に関する。
プラズマエッチング装置では、エッチング中に発生したパーティクルが基板上に付着しないようにすることが重要である。特に、フォトマスクパターンを形成するためのプラズマエッチングでは、欠陥の無いパターンを形成するために、パーティクルの付着を防止することが極めて重要である。また、プラズマエッチング装置では、プラズマから電極を保護するために電極カバーを設けることが提案されている(例えば、特許文献1参照)。
しかしながら、従来は、電極カバーを設けたプラズマエッチング装置において、パーティクルの付着を防止するための最適な構造が必ずしも提案されているとは言えなかった。
特開2006−332336号公報
本発明は、基板上へのパーティクルの付着を効果的に防止することが可能なプラズマエッチング装置を提供することを目的としている。
本発明の一視点に係るプラズマエッチング装置は、高周波電圧が印加され、その上面に沿って処理対象基板が配置されるものであって、傾斜した側面を有する電極と、前記電極の側面に沿って設けられた電極カバーと、を備える。
本発明によれば、基板上へのパーティクルの付着を効果的に防止することが可能なプラズマエッチング装置を提供することができる。
プラズマエッチング装置の基本的な構成及び基本的な機能について示した図である。 プラズマエッチング装置によってプラズマが生成されたときの状態を示した等価回路である。 本発明の第1の実施形態に係り、プラズマエッチング装置の下部電極近傍の状態を模式的に示した断面図である。 本発明の第1の実施形態に係り、下部電極及び電極カバーの構成を模式的に示した平面図である。 本発明の第2の実施形態に係り、プラズマエッチング装置の下部電極近傍の状態を模式的に示した断面図である。 本発明の第3の実施形態に係り、プラズマエッチング装置の主として下部電極近傍の状態を模式的に示した説明図である。 本発明の第4の実施形態に係り、プラズマエッチング装置の主として下部電極近傍の状態を模式的に示した説明図である。
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
(実施形態1)
まず、プラズマエッチング装置の基本的な構成及び基本的な機能について、図1を参照して説明する。
処理対象基板となるフォトマスク基板(図示せず)は、下部電極3の上面に沿って保持される。通常は、フォトマスク基板の裏面に傷を付けないようにするため、フォトマスク基板の大部分は下部電極3に接触していない。そのため、フォトマスク基板と下部電極3との間には間隙が存在する。また、下部電極3の表面には、プラズマからのダメージを緩和するために、石英やセラミック等の誘電体(図示せず)が配置されている。
チャンバ(図示せず)内は真空ポンプによって排気され、下部電極3と上部電極7との間の空間は、プラズマ生成に最適な圧力に設定される。すなわち、両電極間にエッチング用のプロセスガスを供給した状態で、最適な圧力に調整される。圧力を調整した後、高周波電源1から電極に高周波電圧(高周波電力)を印加することで、プロセスガス中に高周波電界が発生する。発生した高周波電界によってプロセスガス中の電子が加速し、加速した電子によってプロセスガスが電離する。その結果、下部電極3と上部電極7との間にプラズマ5が生成される。プラズマが生成されると、プラズマと電極との間に空間電荷層が形成される。すなわち、下部電極3の近傍にプラズマシース4が形成され、上部電極7の近傍にプラズマシース6が形成される。
高周波電源1と下部電極3との間には直流阻止用のコンデンサ2が配置されており、このコンデンサ2により、放電の安定化や電極に対するダメージの低減をはかることができる。高周波電源1及び上部電極7は接地部8に接続されている。接地部8の電圧は0ボルトに設定されている。
図2は、上述したプラズマエッチング装置によってプラズマが生成されたときの状態を示した等価回路である。
プラズマシース4及び6は、整流作用を有する空間電荷層である。また、プラズマ5が安定して維持されている状態において、シース部分はプラズマ部分よりも電位が低くなっている。さらに、プラズマ部分では、ジュール熱による高周波電力の吸収が行われている。これらのことから、プラズマシース4及び6はいずれも、整流器、電気抵抗及びコンデンサ(キャパシタ)の並列接続で表すことができる。また、プラズマ5は電気抵抗で表すことができる。
以上のことから、プラズマエッチング装置によってプラズマが生成されたときの状態は、図2の等価回路で表すことができる。図2の等価回路から、下部電極3の表面に誘電体が存在する場合には、誘電体の電気容量が変化すると誘電体の直上に形成されるプラズマシース4も変化することがわかる。
図3は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の下部電極近傍の状態を模式的に示した断面図である。図4は、図3の下部電極及び電極カバーの構成を模式的に示した平面図である。なお、プラズマエッチング装置全体の基本的な構成は図1で示したものと同様である。
図3及び図4に示すように、下部電極10はテーパー形状を有している。すなわち、下部電極10は傾斜した側面12を有している。また、図4に示すように、下部電極10の平面形状は円状であり、下部電極10の上面11は円形である。この下部電極10には、図示しない高周波電源からプラズマを生成するための高周波電圧(高周波電力)が印加される。
下部電極10の側面には、誘電体(絶縁体)で形成された電極カバー20が設けられている。すなわち、下部電極10の側面に沿ってリング状の電極カバー20が設けられており、下部電極10の側面は電極カバー20によって覆われている。下部電極10の側面12が傾斜しているため、電極カバー20の表面も傾斜している。また、電極カバー20の厚さ(下部電極10の側面に垂直な方向の厚さ)は半径方向で変化している。具体的には、電極カバー20の厚さは、下部電極10の上面側から下面側に向かってしだいに薄くなっている。
処理対象基板であるフォトマスク基板30は、下部電極10の上面に沿って配置される。具体的には、フォトマスク基板30は電極カバー20の端部の基板載置部に載置され、フォトマスク基板30と下部電極10との間には間隙が存在する。なお、フォトマスク基板30の表面には、エッチング対象となる膜(金属膜等)及びレジストパターンが形成されている。
プラズマシース40は、電極カバー20の表面及びフォトマスク基板30の表面に沿って形成される。したがって、プラズマシース40はテーパー形状を有している。電極カバー20は誘電体で形成されているため、電極カバー20の上方の電界は電極カバー20の誘電率や厚さに依存する。そのため、電極カバー20に沿って形成されるプラズマシース40も電極カバー20の形状、厚さ、誘電率等に依存する。
本実施形態では、下部電極10及び電極カバー20が上述したような構成を有しているため、フォトマスク基板30へのパーティクルの付着を抑制することができる。以下、説明を加える。
プラズマエッチング装置内に滞在するパーティクルの質量は通常は非常に小さく、重力の影響は小さい。そのため、パーティクルは通常は電気的な力によって制御される。また、プラズマシースに到達したパーティクルは、プラズマシース表面に滞留する、或いはプラズマシース表面で反射すると考えられている。
プラズマシース表面に滞留しているパーティクルは、電気的な力が均衡していると考えられるため、重力の影響を無視することができない。また、下部電極10に印加されている高周波の影響により、プラズマシースはプラズマシース表面に対して垂直な方向に振動している。そのため、プラズマシース表面のパーティクルもこの振動の影響を受ける。これらの要因により、パーティクルは下部電極10の外周部(外周端部)に向かって移動していく。すなわち、下部電極10の側面が傾斜しているため電極カバー20の表面も傾斜しており、この傾斜にしたがってパーティクルが下方へと移動していく。すなわち、パーティクルが下部電極10の外周部に向かって移動していく。そして、下部電極10の外周部に到達したパーティクルは、エッチング装置外へと排気される。
以上のように、本実施形態では、下部電極10が傾斜した側面を有し、下部電極10の側面に沿って電極カバー20が設けられているため、パーティクルを下部電極10の外周部に向かって効果的に移動させることができる。その結果、フォトマスク基板30へのパーティクルの付着を抑制することができ、欠陥の抑制されたフォトマスクパターンを形成することが可能となる。
また、本実施形態では、電極カバー20の厚さが半径方向で変化しており、電極カバー20の厚さが下部電極10の外周部(電極カバー20の外周部)に向かってしだいに減少している。一般に、電極カバーの厚さを薄くすると、エッチング対象物のエッチングレートが高くなる。したがって、本実施形態では、電極カバー20の外周部近傍に堆積した反応生成物(エッチングによって生成された反応生成物)を効果的に除去することが可能である。その結果、欠陥がより抑制されたフォトマスクパターンを形成することが可能となる。
(実施形態2)
図5は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の下部電極近傍の状態を模式的に示した断面図である。なお、基本的な事項は第1の実施形態と同様である。したがって、第1の実施形態で述べた事項及び第1の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
第1の実施形態では、電極カバー20の厚さが下部電極10の外周部(電極カバー20の外周部)に向かってしだいに減少している。この場合、電極カバー20の外周部近傍に堆積した反応生成物を効果的に除去することができるが、反応生成物の堆積量が少ない場合には、電極カバー20自体がエッチングされてしまい、パーティクル増加の要因となるおそれがある。
本実施形態では、図5に示すように、電極カバー20の厚さが下部電極10の外周部(電極カバー20の外周部)に向かってしだいに増加している。このような構成により、電極カバー20の外周部近傍での電極カバー20自身のエッチングを効果的に抑制することが可能である。その結果、電極カバー20自身のエッチングによって生じるパーティクルを抑制することができ、欠陥がより抑制されたフォトマスクパターンを形成することが可能となる。
(実施形態3)
図6は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の主として下部電極近傍の状態を模式的に示した説明図である。なお、基本的な事項は第1及び第2の実施形態と同様である。したがって、第1及び第2の実施形態で述べた事項及び第1及び第2の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
本実施形態では、電極カバー20内に、液体を保持する液体保持部21が設けられている。すなわち、電極カバー20の内側に空洞を設け、液体保持部21ではこの空洞が液体で充填されている。
液体保持部21には、配管51a及び51bが接続されている。配管51aには液体供給部60が接続されている。この液体供給部60では所望の液体(所望の誘電率を有する液体)を選択することができ、選択された液体は配管51a介して液体保持部21に供給される。配管51bには液体回収部70が接続されており、液体保持部21に保持された液体を配管51b介して液体回収部70に回収することが可能である。
上述したことからわかるように、本実施形態では、液体保持部21に所望の誘電率を有する液体を供給することで、電極カバー20の少なくとも一部の領域の誘電率を調整することが可能である。これにより、電極カバー20の上方の電界及びプラズマシースを適切な状態に設定することが可能である。その結果、パーティクル除去の制御やエッチング状態の制御をより的確に行うことが可能である。
(実施形態4)
図7は、本実施形態に係るプラズマエッチング装置の主として下部電極近傍の状態を模式的に示した説明図である。なお、基本的な事項は第1乃至第3の実施形態と同様である。したがって、第1乃至第3の実施形態で述べた事項及び第1乃至第3の実施形態から容易に類推可能な事項についての説明は省略する。
本実施形態では、電極カバー20内に、液体を保持する複数の液体保持部22、23及び24が設けられている。すなわち、電極カバー20の内側に複数の空洞を設け、液体保持部22、23及び24では、これらの空洞が液体で充填されている。
液体保持部22には配管52a及び52bが接続され、液体保持部23には配管53a及び53bが接続され、液体保持部24には配管54a及び54bが接続されている。配管52a、53a及び54aには液体供給部60が接続されている。この液体供給部60では所望の液体(所望の誘電率を有する液体)を選択することができる。すなわち、配管液体保持部22に供給すべき液体、液体保持部23に供給すべき液体及び液体保持部24に供給すべき液体を、個別に選択することができる。選択された各液体はそれぞれ、配管52a、53a及び54a介して液体保持部22、23及び24に供給される。したがって、誘電率の互いに異なる液体を液体保持部22、23及び24に供給することができる。配管52b、53b及び54bには液体回収部70が接続されており、液体保持部22、23及び24に保持された液体を配管52b、53b及び54b介して液体回収部70に回収することが可能である。
上述したように、本実施形態では、液体保持部22、23及び24に個別に所望の誘電率を有する液体を供給することができる。したがって、電極カバー20の半径方向で誘電率を変化させることができ、所望の誘電率分布を有する電極カバー20を構成することができる。これにより、電極カバー20の上方の電界及びプラズマシースを適切な状態に設定することが可能である。その結果、パーティクル除去の制御やエッチング状態の制御をより的確に行うことが可能である。
なお、上述した第1〜第4の実施形態では、下部電極と上部電極との間でプラズマを生成する平行平板型のプラズマエッチング装置について述べたが、他のプラズマエッチング装置を用いることも可能である。すなわち、上述した各実施形態で示したような下部電極及び電極カバーを有するプラズマエッチング装置であれば、上述した各実施形態で述べた効果と同様の効果を得ることが可能である。
以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施することが可能である。さらに、上記実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示された構成要件を適宜組み合わせることによって種々の発明が抽出され得る。例えば、開示された構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、所定の効果が得られるものであれば発明として抽出され得る。
1…高周波電源 2…コンデンサ 3…下部電極
4…プラズマシース 5…プラズマ 6…プラズマシース
7…上部電極 8…接地部
10…下部電極 11…上面 12…側面
20…電極カバー 21、22、23、24…液体保持部
30…フォトマスク基板 40…プラズマシース
51a、52a、53a、54a、51b、52b、53b、54b…配管
60…液体供給部 70…液体回収部

Claims (4)

  1. 高周波電圧が印加され、その上面に沿って処理対象基板が配置されるものであって、傾斜した側面を有する電極と、
    前記電極の側面に沿って設けられた電極カバーと、
    を備えたことを特徴とするプラズマエッチング装置。
  2. 前記電極カバーの厚さは半径方向で変化している
    ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング装置。
  3. 前記電極カバーの少なくとも一部は誘電率を調整可能である
    ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング装置。
  4. 前記電極カバー内には液体を保持する液体保持部が設けられており、前記液体保持部には所望の誘電率を有する液体を供給可能である
    ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマエッチング装置。
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