JP2018011007A - プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、および基板載置台 - Google Patents

プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、および基板載置台 Download PDF

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Abstract

【課題】ドライクリーニングを導入することができ、処理容器のメンテナンスサイクルを延ばすことができるプラズマエッチング方法を提供する。【解決手段】基板に形成された所定の膜をプラズマエッチング装置によりプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、プラズマエッチング装置でのプラズマエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、処理ガスを選定する工程と、プラズマエッチング装置において、所定の膜に対し、予め選定された処理ガスを用いてプラズマエッチング処理を行う工程と、プラズマエッチング処理を行う工程を１回または２回以上の所定回数行った後、プラズマエッチング装置のチャンバー内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングする工程とを有する。【選択図】図５

Description

本発明は、プラズマエッチング方法、プラズマエッチング装置、およびそれに用いる基板載置台に関する。
ＦＰＤ（Flat Panel Display）に使用される薄膜トランジスター（ＴＦＴ：Thin Film Transistor）は、ガラス基板などの基板上に、ゲート電極やゲート絶縁膜、半導体層などをパターニングしながら順次積層していくことにより形成される。
ＴＦＴを形成するにあたっては、例えば、半導体層に接続されるソース電極やドレイン電極をエッチングする工程や、ゲート電極をエッチングする工程が存在する。ソース電極やドレイン電極には、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉの積層膜等のＡｌ含有金属膜が用いられることがあり、その場合のエッチングガスとして塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスが用いられる（例えば特許文献１）。また、塩素含有ガスによるコロージョン対策として、塩素含有ガスでエッチング後のチャンバー内にＯ２ガス、またはＯ２ガスおよびＣＦ４ガス等のフッ素系ガスを供給してコロージョン抑制処理を行う場合がある。
また、ゲート電極としてはＭｏ含有膜が用いられることがあり、その場合のエッチングガスとして、例えばＳＦ６ガスとＯ２ガスとの混合ガスが用いられる（例えば特許文献２）。
ところで、エッチング処理を複数の基板に対して繰り返し行う場合、チャンバー内に反応生成物が付着して堆積物（デポ）となり、それが剥がれてパーティクルとなって製品に悪影響を及ぼすため、所定の周期でチャンバーを開放して、堆積物をアルコールで拭き取ること、または特殊薬液で洗浄すること等のチャンバークリーニング（ウエットクリーニング）が行われる。
一方、上述したような、Ａｌ含有金属膜をＣｌ２ガス等の塩素含有ガスでエッチングした後、チャンバー内にＯ２ガスおよびフッ素系ガスを供給する場合、およびＭｏ含有膜をＳＦ６ガスとＯ２ガスとの混合ガスでエッチングする場合には、パーティクルの原因となる蒸気圧の低い反応生成物が多量に生成され、それがチャンバー内に付着して堆積物（デポ）となるため、チャンバークリーニングの周期、すなわちメンテナンスサイクルが短くなってしまう。
そこで、プラズマエッチング装置のメンテナンスサイクルを長くするために、クリーニング用のガスを供給することで、チャンバーを開放することなくチャンバー内に付着した反応性生物を除去するチャンバークリーニング（ドライクリーニング）が検討されている。
特開２０１５−１７３１５９号公報 特開２０１６−４８２８６号公報
しかし、上述のようなプラズマエッチングにより生成される蒸気圧の低い反応生成物は、ドライクリーニングでは有効に除去することができないことが判明した。
また、基板載置台に基板を載置せずドライクリーニングを行う場合は、ドライクリーニングガスのプラズマにより静電チャックにダメージがおよぼされ、寿命が短くなるおそれがある。このため素ガラスを載置してドライクリーニングを行うことが考えられるが、その場合には生産性が低下してしまう。
したがって、本発明は、ドライクリーニングを導入することができ、処理容器のメンテナンスサイクルを延ばすことができるプラズマエッチング方法を提供すること、およびドライクリーニングを行っても静電チャックの寿命を確保することができるプラズマエッチング装置、およびそれに用いる基板載置台を提供することを課題とする。
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点は、基板に形成された所定の膜をプラズマエッチング装置によりプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、前記プラズマエッチング装置でのプラズマエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、処理ガスを選定する工程と、前記プラズマエッチング装置において、前記所定の膜に対し、予め選定された処理ガスを用いてプラズマエッチング処理を行う工程と、前記プラズマエッチング処理を行う工程を１回または２回以上の所定回数行った後、前記プラズマエッチング装置のチャンバー内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングする工程とを有することを特徴とするプラズマエッチング方法を提供する。
上記第１の観点のプラズマエッチング方法において、前記ドライクリーニングの際の前記ドライクリーニングガスとして、前記プラズマエッチングの際に用いた前記処理ガスと同じガスを用いることができる。
上記第１の観点のプラズマエッチング方法は、前記所定の膜は、Ａｌ含有金属膜であり、前記処理ガスは塩素含有ガスであり、前記反応生成物はＡｌＣｌｘであり、前記プラズマエッチング装置における前記プラズマエッチングを行った後、処理後の基板を別個に設けられた後処理装置に搬送し、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスおよびフッ素含有ガスを用いて、コロージョン抑制のための後処理を行う工程をさらに有し、前記ドライクリーニングする工程は、前記プラズマエッチング処理を行う工程および前記後処理を行う工程を１回または２回以上の所定回数行った後に行う場合に適用することができる。また、前記処理ガスの前記塩素含有ガスとしてＣｌ２ガスを用いることができる。
前記Ａｌ含有金属膜として、薄膜トランジスターのソース電極およびドレイン電極を形成するためのＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜を用いることができる。
上記第１の観点のプラズマエッチング方法は、前記所定の膜はＭｏ系材料膜であり、前記処理ガスはフッ素含有ガスであり、前記反応生成物はＭｏＦｘである場合に適用することができる。また、前記処理ガスの前記フッ素含有ガスとしてＳＦ６ガスを用いることができる。
前記Ｍｏ系材料膜として、薄膜トランジスターのゲート電極または遮光膜を形成するためのＭｏ膜またはＭｏＷ膜を用いることができる。
本発明の第２の観点は、基板に形成された所定の膜に対してプラズマエッチング処理を施すプラズマエッチング装置であって、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台と、前記処理容器内にエッチングガスおよびドライクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記処理容器内を排気する排気機構と、前記処理容器内で前記エッチングガスおよび前記ドライクリーニングガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを有し、前記基板載置台は、基材と、前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、前記ドライクリーニングガスは塩素含有ガスであり、前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナと、イットリアと、珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜であることを特徴とするプラズマエッチング装置を提供する。
上記第２の観点のプラズマエッチング装置において、前記静電チャックの前記誘電体層を構成する混合溶射膜は、珪素化合物として酸化ケイ素または窒化珪素を用いたものが好ましい。前記静電チャックの前記吸着電極としては、タングステンまたはモリブデンからなるものを用いることができる。前記ドライクリーニングガスとしてＣｌ２ガスを用いることができる。
本発明の第３の観点は、基板に形成された所定の膜に対してプラズマエッチング処理を施すプラズマエッチング装置であって、基板が収容される処理容器と、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台と、前記処理容器内にエッチングガスおよびドライクリーニングガスを供給するガス供給機構と、前記処理容器内を排気する排気機構と、前記処理容器内で前記エッチングガスおよび前記ドライクリーニングガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを有し、前記基板載置台は、基材と、前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、前記ドライクリーニングガスはフッ素含有ガスであり、前記吸着電極はアルミニウムからなることを特徴とするプラズマエッチング装置を提供する。
上記第３の観点のプラズマエッチング装置において、前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナとイットリアと珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜、またはイットリアからなるものとすることができる。前記ドライクリーニングガスとしてＳＦ６ガスを用いることができる。
上記第２および第３の観点のプラズマエッチング装置において、前記エッチングガスとして、前記ドライクリーニングガスと同じガスを用いることができる。
本発明の第４の観点は、基板に形成された所定の膜に対して処理容器内でエッチングガスによりプラズマエッチングを行い、かつ前記処理容器内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングするプラズマエッチング装置において、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、基材と、前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、前記ドライクリーニングガスが塩素含有ガスであり、前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナと、イットリアと、珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜であることを特徴とする基板載置台を提供する。
本発明の第５の観点は、基板に形成された所定の膜に対して処理容器内でエッチングガスによりプラズマエッチングを行い、かつ前記処理容器内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングするプラズマエッチング装置において、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、基材と、前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、前記ドライクリーニングガスがフッ素含有ガスであり、前記静電チャックの前記吸着電極はアルミニウムからなることを特徴とする基板載置台を提供する。
本発明によれば、プラズマエッチング装置でのプラズマエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、処理ガスを選定し、プラズマエッチング処理の後、処理容器のメンテナンスサイクルを延ばすことができる。
静電チャックを塩素含有プラズマまたはフッ素含有プラズマに対する耐性の高い構成とすることができるので、ドライクリーニングを行っても静電チャックの寿命を確保することができる。
本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法が適用される基板の構造を示す断面図である。 第１の実施形態の処理方法を実施するための処理システムを示す概略平面図である。 図２の処理システムに搭載されたプラズマエッチング装置を示す断面図である。 図２の処理システムに搭載された後処理装置を示す概略図である。 第１の実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。 処理ガスとしてＣｌ２ガスを用いてＡｌ含有金属膜をエッチングした場合のチャンバー内で生成する反応生成物を示す概略図である。 処理ガスとしてＣｌ２ガスを用いてＡｌ含有金属膜をエッチングした後、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスおよびＣＦ４ガスを用いて後処理を行った場合のチャンバー内で生成する反応生成物を示す概略図である。 第２の実施形態の処理方法を実施するための処理システムを示す概略平面図である。 図８の処理システムに搭載されたプラズマエッチング装置を示す断面図である。 第２の実施形態に係るプラズマ処理方法を示すフローチャートである。 処理ガスとしてＳＦ６ガスを用いてＭｏ系材料膜をエッチングした場合のチャンバー内で生成する反応生成物を示す概略図である。 処理ガスとしてＳＦ６ガスおよびＯ２ガスを用いてＭｏ系材料膜をエッチングした場合のチャンバー内で生成する反応生成物を示す概略図である。
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
＜本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法が適用される基板の構造＞
図１は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理方法が適用される基板の構造を示す断面図である。
この基板Ｓは、ガラス基板上にトップゲート型ＴＦＴが形成された構造を有している。具体的には、図１に示すように、ガラス基板１上にＭｏ系材料（Ｍｏ，ＭｏＷ）からなる遮光層２が形成され、その上に絶縁膜３を介して半導体層であるポリシリコンからなるポリシリコン膜（ｐ−Ｓｉ膜）４が形成され、その上にゲート絶縁膜５を介してＭｏ系材料（Ｍｏ，ＭｏＷ）からなるゲート電極６が形成され、その上に層間絶縁膜７が形成される。層間絶縁膜７にはコンタクトホールが形成され、層間絶縁膜７の上にコンタクトホールを介してｐ−Ｓｉ膜４に接続されるソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂが形成される。ソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂは、例えば、チタン膜、アルミニウム膜、チタン膜を順に積層してなるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ構造のＡｌ含有金属膜からなる。ソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂの上には、例えばＳｉＮ膜からなる保護膜（図示せず）が形成され、保護膜の上にソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂに接続される透明電極（図示せず）が形成される。
＜第１の実施形態＞
まず、第１の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、図１に示す基板Ｓのソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂを形成する際のＡｌ含有金属膜のエッチング処理を例にとって説明する。なお、ソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂを形成するためのＡｌ含有金属膜のエッチングに際しては、その上に所定のパターンを有するレジスト膜（図示せず）が形成され、それをマスクとしてプラズマエッチングが行われる。
［第１の実施形態に用いる処理システムおよびプラズマエッチング装置等の装置構成］
最初に、第１の実施形態に用いる処理システムおよびプラズマエッチング装置等の装置構成について説明する。
図２は第１の実施形態の処理方法を実施するための処理システムを示す概略平面図、図３は図２の処理システムに搭載されたプラズマエッチング装置を示す断面図、図４は図２の処理システムに搭載された後処理装置を示す概略図である。
図２に示すように、処理システム１００は、マルチチャンバタイプの処理システムであり、真空搬送室１０と、ロードロック室２０と、２つのプラズマエッチング装置３０と、後処理装置４０とを有している。プラズマエッチング装置３０および後処理装置４０は、所定の減圧雰囲気下で処理が行われる。真空搬送室１０は平面形状が矩形状をなし、ロードロック室２０と、２つのプラズマエッチング装置３０と、後処理装置４０とは、真空搬送室１０の各壁部にゲートバルブＧを介して連接されている。ロードロック室２０の外側には、矩形状の基板Ｓを収容するキャリア５０が配置されている。
これら２つのキャリア５０の間には、搬送機構６０が設けられており、この搬送機構６０は上下２段に設けられたピック６１（１つのみ図示）、およびこれらを一体的に進出退避および回転可能に支持するベース６２を有している。
真空搬送室１０は、所定の減圧雰囲気に保持することが可能であり、その中には、図２に示すように、真空搬送機構７０が設けられている。そして、この真空搬送機構７０により、ロードロック室２０、２つのプラズマエッチング装置３０、および後処理装置４０の間で基板Ｓが搬送される。真空搬送機構７０は旋回可能および上下動可能なベース７１上に２つ基板搬送アーム７２（１つのみ図示）が前後動可能に設けられている。
ロードロック室２０は、大気雰囲気にあるキャリア５０と減圧雰囲気にある真空搬送室１０との間で基板Ｓの授受を行うためのものであり、真空雰囲気と大気雰囲気とを短時間で切り替えることができるようになっている。ロードロック室２０は、基板収容部が上下２段に設けられており、各基板収容部内には基板Ｓがポジショナー（図示せず）により位置合わせされるようになっている。
プラズマエッチング装置３０は、基板ＳのＡｌ含有金属膜をエッチングするためのものであり、図３に示すように、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器１０１を有する。この本体容器１０１は分解可能に組み立てられており、接地されている。本体容器１０１は、誘電体壁１０２により上下に区画されており、上側がアンテナ室を画成するアンテナ容器１０３となっており、下側が処理室を画成するチャンバー（処理容器）１０４となっている。誘電体壁１０２はチャンバー１０４の天井壁を構成しており、Ａｌ2Ｏ3等のセラミックス、石英等で構成されている。
本体容器１０１におけるアンテナ容器１０３の側壁１０３ａとチャンバー１０４の側壁１０４ａとの間には内側に突出する支持棚１０５が設けられており、この支持棚１０５の上に誘電体壁１０２が載置される。
誘電体壁１０２の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体１１１が嵌め込まれている。シャワー筐体１１１は十字状に設けられており、誘電体壁１０２を下から支持する梁構造となっている。シャワー筐体１１１は、複数本のサスペンダ（図示せず）により本体容器１０１の天井に吊された状態となっている。
このシャワー筐体１１１は導電性材料、例えばその内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体１１１には水平に伸びるガス流路１１２が形成されており、このガス流路１１２には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔１１２ａが連通している。
一方、誘電体壁１０２の上面中央には、このガス流路１１２に連通するようにガス供給管１２１が設けられている。ガス供給管１２１は、本体容器１０１の天井からその外側へ貫通し、分岐管１２１ａ、１２１ｂに分岐されている。分岐管１２１ａには、塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスを供給する塩素含有ガス供給源１２２が接続されている。また、分岐管１２１ｂには、パージガスや希釈ガスとして用いられる、Ａｒガス、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源１２３に接続されている。塩素含有ガスはエッチングガスおよびドライクリーニングガスとして用いられる。分岐管１２１ａ，１２１ｂにはマスフローコントローラ等の流量制御器やバルブシステムが設けられている。
ガス供給管１２１、分岐管１２１ａ，１２１ｂ、塩素含有ガス供給源１２２、不活性ガス供給源１２３、ならびに流量制御器およびバルブシステムは処理ガス供給機構１２０を構成する。
プラズマエッチング装置３０においては、処理ガス供給機構１２０から供給された塩素含有ガスが、シャワー筐体１１１内に供給され、その下面のガス吐出孔１１２ａからチャンバー１０４内へ吐出され、基板ＳのＡｌ含有金属膜のエッチングまたはチャンバー１０４のドライクリーニングが行われる。塩素含有ガスとしては、塩素（Ｃｌ２）ガスが好ましいが、三塩化ホウ素（ＢＣｌ３）ガス、四塩化炭素（ＣＣｌ４）ガス等を用いることもできる。
アンテナ容器１０３内には、高周波（ＲＦ）アンテナ１１３が配設されている。高周波アンテナ１１３は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線１１３ａを環状や渦巻状等の従来用いられる任意の形状に配置して構成される。複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。高周波アンテナ１１３は絶縁部材からなるスペーサ１１７により誘電体壁１０２から離間している。
アンテナ線１１３ａの端子１１８にはアンテナ容器１０３の上方へ延びる給電部材１１６が接続されている。給電部材１１６の上端には、給電線１１９が接続されており、給電線１１９には整合器１１４および高周波電源１１５が接続されている。そして、高周波アンテナ１１３に、高周波電源１１５から周波数が例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給されることにより、チャンバー１０４内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体１１１から供給された処理ガスがプラズマ化され、誘導結合プラズマが生成される。
チャンバー１０４内の底壁には、額縁状をなす絶縁体からなるスペーサ１３４を介して、基板Ｇを載置する基板載置台１３０が設けられている。基板載置台１３０は、上述したスペーサ１３４の上に設けられた、基材１３１と、基材１３１の上に設けられた静電チャック１３２と、基材１３１および静電チャック１３２の側壁を覆う側壁絶縁部材１３３とを有している。基材１３１および静電チャック１３２は基板Ｓの形状に対応した矩形状をなし、基板載置台１３０の全体が四角板状または柱状に形成されている。スペーサ１３４および側壁絶縁部材１３３は、アルミナ等の絶縁性セラミックスで構成されている。
静電チャック１３２は、基材１３１の表面に形成されたセラミックス溶射膜からなる誘電体層１４５と、誘電体層１４５の内部に設けられた吸着電極１４６とを有する。吸着電極１４６は板状、膜状、格子状、網状等種々の形態をとることができる。吸着電極１４６には、給電線１４７を介して直流電源１４８が接続されており、吸着電極１４６に直流電圧が印加されるようになっている。吸着電極１４６への給電は、スイッチ（図示せず）でオンオフされるようになっている。吸着電極１４６に直流電圧を印加することにより、クーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電吸着力が発生し基板Ｓが吸着される。
静電チャック１３２の誘電体層１４５は、混合溶射膜で構成されている。混合溶射膜は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）と、イットリア（Ｙ２Ｏ３）と、珪素化合物との混合物を溶射して形成されたものである。Ｙ２Ｏ３は材質的にプラズマ耐性が高く、また、Ａｌ２Ｏ３は塩素含有ガスに対する化学的耐性が高く、さらに珪素化合物は、ガラス質となってＹ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の粒界を埋めて緻密化する作用があるため、混合溶射膜はＣｌ２ガス等の塩素含有ガスのプラズマに対して高い耐性を有する。混合溶射膜としては、珪素化合物として酸化珪素（ＳｉＯ２）を用いたＡｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ２膜が好ましい。また、珪素化合物として窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）を用いたＡｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４膜も好適に用いることができる。静電チャック１３２の吸着電極１４６は、従来から用いられているタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）で構成されている。これらは、塩素含有ガスのプラズマに対する耐性が高い。
基材１３１には、給電線１５１を介してバイアス印加用の高周波電源１５３が接続されている。また、給電線１５１の基材１３１と高周波電源１５３の間には整合器１５２が設けられている。高周波電源１５３は基材１３１上の基板Ｓにイオンを引き込むためのものであり、５０ｋＨｚ〜１０ＭＨｚの範囲の周波数が用いられ、例えば３．２ＭＨｚである。
なお、基板載置台１３０の基材１３１内には、基板Ｓの温度を制御するための温調機構および温度センサー（いずれも図示せず）が設けられている。また、基板載置台１３０に基板Ｓが載置された状態で、基板Ｓと基板載置台１３０との間に熱伝達のための伝熱ガス、例えばＨｅガスを供給する伝熱ガス供給機構（図示せず）が設けられている。さらに、基板載置台１３０には、基板Ｓの受け渡しを行うための複数の昇降ピン（図示せず）が静電チャック１３２の上面に対して突没可能に設けられており、基板Ｓの受け渡しは、静電チャック１３２の上面から上方に突出した状態の昇降ピンに対して行われる。
チャンバーの側壁１０４ａには、基板Ｓをチャンバー１０４に対して搬入出するための搬入出口１５５が設けられており、搬入出口１５５はゲートバルブＧによって開閉可能となっている。ゲートバルブＧを開にすることにより、真空搬送室１０内に設けられた真空搬送機構７０により搬入出口１５５を介して基板Ｓの搬入出が可能となる。
チャンバー１０４の底壁の縁部または隅部には複数の排気口１５９（２つのみ図示）が形成されており、各排気口１５９には排気部１６０が設けられている。排気部１６０は、排気口１５９に接続された排気配管１６１と、排気配管１６１の開度を調整することによりチャンバー１０４内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１６２と、チャンバー１０４内を排気配管１６１を介して排気するための真空ポンプ１６３とを有している。そして、真空ポンプ１６３によりチャンバー１０４内が排気され、プラズマエッチング処理中、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１６２の開度を調整することによりチャンバー１０４内を所定の真空雰囲気に設定、維持する。
後処理装置４０は、基板ＳのＡｌ含有金属膜をエッチングした後、コロージョン抑制のための後処理を行うためのものである。後処理装置４０は、図４に示すように、プラズマエッチング装置３０とは異なるガスを供給する処理ガス供給機構１２０′を処理ガス供給機構１２０の代わりに有している。図４にはそれ以外の構成を省略しているが、プラズマエッチング装置３０と同様に構成されている。なお、以下の説明においては、プラズマエッチング装置３０と同じ部材は、同じ符号を付して説明する。
後処理装置４０の処理ガス供給機構１２０′は、ガス供給管１２１′と、本体容器１０１の上方外側でガス供給管１２１′から分岐する分岐管１２１ａ′，１２１ｂ′，１２１ｃ′と、分岐管１２１ａ′に接続された、Ｏ２ガスを供給するＯ２ガス供給源１２４と、分岐管１２１ｂ′に接続された、フッ素含有ガスを供給するフッ素含有ガス供給源１２５と、分岐管１２１ｃ′に接続された、パージガスや希釈ガスとしてＡｒガス、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源１２６とを有する。ガス供給管１２１′は、プラズマエッチング装置３０のガス供給管１２１と同様、シャワー筐体１１１のガス流路１１２に接続されている（図３参照）。分岐管１２１ａ′，１２１ｂ′，１２１ｃ′にはマスフローコントローラ等の流量制御器やバルブシステムが設けられている。
後処理装置４０においては、処理ガス供給機構１２０′から供給されたＯ２ガス、またはＯ２ガスとフッ素含有ガスがシャワー筐体１１１を介してチャンバー１０４内へ吐出され、基板Ｓのエッチング後のＡｌ含有金属膜のコロージョン抑制処理が行われる。フッ素含有ガスとしては、四フッ化炭素（ＣＦ４）を好適に用いることができるが、六フッ化硫黄（ＳＦ６）等を用いることもできる。
なお、後処理装置４０においては、静電チャック１３２の誘電体層１４５には塩素含有ガスのプラズマに対する耐性が要求されないので、誘電体層１４５を、従来と同様、Ａｌ２Ｏ３またはＹ２Ｏ３からなる溶射膜で構成することができる。また、後処理装置４０はコロージョン抑制処理を行うだけであるから静電チャック１３２が設けられていなくてもよい。
処理システム１００は、さらに制御部８０を有している。制御部８０は、ＣＰＵおよび記憶部を備えたコンピュータで構成されており、処理システム１００の各構成部（真空搬送室１０、ロードロック室２０、プラズマエッチング装置３０、後処理装置４０、搬送機構６０、真空搬送機構７０の各構成部）は、記憶部に記憶された処理レシピ（プログラム）に基づいて所定の処理が行われるように制御される。処理レシピは、ハードディスク、コンパクトディスク、半導体メモリ等の記憶媒体に格納されている。
［第１の実施形態に係るプラズマ処理方法］
次に、以上の処理システム１００による第１の実施形態に係るプラズマ処理方法について図５のフローチャートを参照して説明する。
ここでは、処理システム１００により、基板Ｓに形成されたソース電極８ａおよびドレイン電極８ｂを形成するためのＡｌ含有金属膜であるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜のプラズマエッチング処理を行う。
最初に、プラズマエッチング装置３０でのプラズマエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、処理ガスを選定する（ステップ１）。
具体的には、本実施形態では処理ガスとして塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスを選定する。塩素含有ガスを用いてＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜をプラズマエッチングする場合、図６に示すように、反応生成物として主にＡｌＣｌｘが生成され、これらの一部がチャンバー壁に付着して堆積物（デポ）となるが、ＡｌＣｌｘは蒸気圧が高くドライクリーニングで除去可能である。
一方、従来のように、Ｔｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜をＣｌ２ガスでエッチングした後、同じチャンバー内でコロージョン抑制の後処理を行う場合、図７に示すように、後処理ガスとしてＯ２ガスを供給してプラズマ処理を行うと、付着したＡｌＣｌｘとＯ２ガスとが反応してチャンバー内で蒸気圧の低いＡｌＯｘが生成され、また、さらにコロージョン抑制効果を高めるために、Ｏ２ガスに加えてフッ素含有ガス、例えばＣＦ４ガスを供給すると、チャンバー内でＡｌＯｘに加え、やはり蒸気圧の低いＡｌＦｘも生成される。これらＡｌＯｘおよびＡｌＦｘは、蒸気圧が低いため、揮発せず、チャンバー壁に付着して堆積物（デポ）となりやすい。そして、これが剥がれるとパーティクルの原因となり、製品に悪影響を及ぼす。また、これらは安定性が高いため、ドライクリーニングでは除去することが困難である。
そこで、本実施形態では、チャンバー内で反応生成物としてドライクリーニングが可能なＡｌＣｌｘが生成され、パーティクルの原因となりドライクリーニングでは除去が困難なＡｌＯｘおよびＡｌＦｘが生成されないように、プラズマエッチング装置３０における基板Ｓの処理ガスを、エッチングガスである塩素含有ガス（Ｃｌ２ガス）のみとする。
このようにしてプラズマエッチングの際の処理ガスを選定した後、基板Ｓに形成されたＡｌ含有金属膜であるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜に対し、プラズマエッチング装置３０により、予め選定された処理ガスである塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスを用いてプラズマエッチング処理を施す（ステップ２）。
以下、ステップ２のプラズマエッチング処理について具体的に説明する。
キャリア５０から搬送機構６０により基板Ｓを取り出し、ロードロック室２０に搬送し、真空搬送室１０内の真空搬送機構７０がロードロック室２０から基板Ｓを受け取ってプラズマエッチング装置３０へ搬送する。
プラズマエッチング装置３０においては、まず、真空ポンプ１６３によってチャンバー１０４内を真空搬送室１０に適合する圧力に調整し、ゲートバルブＧを開放して搬入出口１５５から真空搬送機構７０によって基板Ｓをチャンバー１０４内に搬入し、基板載置台１３０上に基板Ｓを載置させる。真空搬送機構７０をチャンバー１０４から退避させた後、ゲートバルブＧを閉じる。
この状態で、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１６２によりチャンバー１０４内の圧力を所定の真空度に調整するとともに、処理ガス供給機構１２０からシャワー筐体１１１を介して、処理ガスとしてエッチングガスである塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスをチャンバー１０４内に供給する。塩素含有ガスに加えて希釈ガスとしてＡｒガス等の不活性ガスを供給してもよい。
このとき、基板Ｓは、静電チャック１３２により吸着され、温調機構（図示せず）により温調される。
次いで、高周波電源１１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１１３に印加し、これにより誘電体壁１０２を介してチャンバー１０４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、塩素含有ガスのプラズマが生成される。このようにして生成された、高密度の誘導結合プラズマにより、基板ＳのＡｌ含有金属膜であるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜がエッチングされる。
このとき、プラズマエッチング装置３０では、上述したように反応生成物としてＡｌＣｌｘが生成され、その一部がチャンバー１０４内の壁部等に付着する。一方、ＡｌＯｘおよびＡｌＦｘはほとんど生成されない。
次に、プラズマエッチング後の基板ＳのＡｌ含有金属膜であるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜に対し、後処理装置４０により、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスおよびフッ素含有ガス、例えばＣＦ４ガスを用いてコロージョン抑制のための後処理を行う（ステップ３）。
以下、ステップ３の後処理について具体的に説明する。
真空搬送機構７０により、プラズマエッチング装置３０からエッチング処理後の基板Ｓを取り出し、後処理装置４０へ搬送する。
後処理装置４０では、プラズマエッチング装置３０と同様に、基板Ｓをチャンバー１０４内に搬入し、基板載置台１３０上に載置させ、チャンバー１０４内の圧力を所定の真空度に調整するとともに、処理ガス供給機構１２０′からシャワー筐体１１１を介して、後処理ガスとして、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスとフッ素含有ガス、例えばＣＦ４ガスをチャンバー１０４内へ供給する。これらに加えて希釈ガスとしてＡｒ等の不活性ガスを供給してもよい。
そして、プラズマエッチング装置３０と同様、誘導電界により、後処理ガスであるＯ２ガス、またはＯ２ガスとフッ素含有ガスのプラズマが生成され、このようにして生成された誘導結合プラズマにより、エッチングされたＡｌ含有金属膜であるＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜のコロージョン抑制処理が行われる。
このとき、後処理装置４０では、エッチング処理が行われないので反応生成物の発生量は少ない。
後処理装置４０での後処理の後の基板Ｓを、真空搬送機構７０により、後処理装置４０のチャンバー１０４から取り出し、ロードロック室２０に搬送し、搬送機構６０によりキャリア５０に戻す。
以上のようなプラズマエッチング処理（ステップ２）および後処理（ステップ３）とを１回または２回以上の所定回数行った後、プラズマエッチング装置３０のチャンバー１０４内のドライクリーニング処理を行う（ステップ４）。
ドライクリーニングは、基板載置台１３０上に基板Ｓを載置しない状態で、チャンバー１０４内にドライクリーニングガスとしてプラズマエッチングの際のエッチングガスと同様、塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスを供給し、プラズマエッチングの際と同様の誘導結合プラズマにより行う。
このドライクリーニングにより、プラズマエッチング装置３０のチャンバー１０４に付着したＡｌＣｌｘを除去することができる。すなわち、プラズマエッチング装置３０では、従来のような、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスとフッ素含有ガスによるコロージョン抑制処理を行わないので、反応生成物としてドライクリーニングにより除去が困難なＡｌＯｘおよびＡｌＦｘが生成せず、ドライクリーニングが可能となる。
また、ドライクリーニングの際には、基板載置台１３０上に基板Ｓが載置されず、静電チャック１３２に基板Ｓが存在しないため、ドライクリーニングガスである塩素含有ガスのプラズマが直接静電チャック１３２に作用する。
従来、プラズマエッチング装置はドライクリーニングを行っていないため、静電チャックに基板Ｓを載せない状態でプラズマ処理を行うことがなく、静電チャックの誘電体層は、Ｙ２Ｏ３やＡｌ２Ｏ３の溶射膜で十分であった。しかし、ドライクリーニングの際に塩素含有ガスのプラズマが直接作用すると、誘電体層がＹ２Ｏ３やＡｌ２Ｏ３の溶射膜ではダメージが及ぼされ、寿命が短くなるおそれがあることが判明した。この問題を解消するために、ドライクリーニングの際に、基板載置台１３０上にダミー基板である素ガラスを載置した状態でドライクリーニングを行うことが考えられるが、この場合には、素ガラスをプラズマエッチング装置３０に対して搬入／搬出する工程が発生し、生産性が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、静電チャック１３２の誘電体層１４５として、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜を用いる。Ｙ２Ｏ３は材質的にプラズマ耐性が高く、また、Ａｌ２Ｏ３は塩素含有ガスに対する化学的耐性が高く、さらに珪素化合物は、ガラス質となってＹ２Ｏ３およびＡｌ２Ｏ３の粒界を埋めて緻密化する作用があるため、混合溶射膜はＣｌ２ガス等の塩素含有ガスのプラズマに対する耐性が高くなり、ドライクリーニングの際に素ガラスを載置することなく、所望の寿命を保つことができる。
上述したように、混合溶射膜としてはＡｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ２膜が好ましい。また、Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ２・Ｓｉ３Ｎ４膜も好適に用いることができる。静電チャック１３２の吸着電極１４６は従来から用いられているタングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）を用いることにより、塩素含有ガスのプラズマに対して高い耐性を示す。
実際に、Ａｌ２Ｏ３と、混合溶射膜（Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ２）とについて、塩素含有ガスであるＣｌ２ガスのプラズマに対する削れ量を比較した。その結果、混合溶射膜の削れ量を１として規格化した削れ量は、Ａｌ２Ｏ３では９となり、混合溶射膜が塩素含有ガスのプラズマに対して高い耐性を有することが確認された。
このように、プラズマエッチング処理（ステップ２）および後処理（ステップ３）を所定回数行った後、ドライクリーニング（ステップ４）を行うサイクルを繰り返すと、プラズマエッチング装置３０のチャンバー１０４内に付着した堆積物（デポ）に剥がれ生じ始めるようになる。このため、このようなサイクルを所定回数繰り返した後、チャンバー１０４を開放してチャンバークリーニング（ステップ５）を行う。チャンバークリーニングは、堆積物をアルコールで拭き取ること、または特殊薬液で洗浄すること等により行われる。
以上のように本実施形態では、プラズマエッチング装置３０でのエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、基板Ｓを処理する処理ガスを、エッチングガスである塩素含有ガス、例えばＣｌ２ガスのみとし、従来、エッチング後に同じチャンバー内で行っていたコロージョン抑制のためのＯ２ガスまたはＯ２ガスとフッ素含有ガスによるプラズマ処理を別個に設けられた後処理装置４０で行う。このため、プラズマエッチング処理の際に蒸気圧の低いＡｌＯｘおよびＡｌＦｘは発生せず、チャンバーに生じる堆積物（デポ）は蒸気圧の高いＡｌＣｌｘのみとなる。このため、従来よりもチャンバー内の堆積物（デポ）自体が減少するとともに、チャンバー内の堆積物（デポ）がドライクリーニングにより除去可能となり、チャンバーを開放して行われるチャンバークリーニングの周期、すなわちメンテナンスサイクルを著しく長くすることができる。
また、プラズマエッチング装置３０における静電チャック１３２の誘電体層１４５が、ドライクリーニングの際の塩素含有プラズマに対して耐性を有するので、ドライクリーニングを行っても静電チャックの寿命を確保することができる。
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。
本実施形態では、図１に示す基板Ｓのゲート電極６または遮光層２を形成する際のＭｏ系材料膜のエッチング処理を例にとって説明する。なお、ゲート電極６または遮光層２を形成するためのＭｏ系材料膜のエッチングに際しては、その上に所定のパターンを有するレジスト膜（図示せず）が形成され、それをマスクとしてプラズマエッチングが行われる。
［第２の実施形態に用いる処理システムおよびプラズマエッチング装置の装置構成］
最初に、第２の実施形態に用いる処理システムおよびプラズマエッチング装置の装置構成について説明する。
図８は本実施形態の処理方法を実施するための処理システムを示す概略平面図、図９は図８の処理システムに搭載されたプラズマエッチング装置を示す断面図である。
図８に示すように、処理システム２００は、基本的に図２の処理システム１００と同様のマルチチャンバタイプの処理システムとして構成される。本実施形態の処理システム２００は、２つのプラズマエッチング装置３０と、後処理装置４０の代わりに、３つのプラズマエッチング装置９０が設けられている他は、図２の処理システム１００と同様の構成を有している。他の構成は図２と同じなので、同じ符号を付して説明を省略する。
プラズマエッチング装置９０は、基板ＳのＭｏ系材料膜をエッチングするためのものであり、図９に示すように、処理ガス供給機構１２０の代わりに処理ガス供給機構２２０が設けられ、静電チャック１３２の代わりに静電チャック２３２が設けられている他は、図３のプラズマエッチング装置３０と同じ構成を有している。したがって、図３と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。
処理ガス供給機構２２０は、ガス供給管２２１と、本体容器１０１の上方外側でガス供給管２２１から分岐する分岐管２２１ａ，２２１ｂと、分岐管２２１ａに接続された、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスを供給するＳＦ６ガス供給源２２２と、分岐管２２１ｂに接続された、パージガスや希釈ガスとしてＡｒガス、Ｎ２ガス等の不活性ガスを供給する不活性ガス供給源２２３とを有する。ガス供給管２２１は、図３のプラズマエッチング装置３０のガス供給管１２１と同様、シャワー筐体１１１のガス流路１１２に接続されている。フッ素含有ガスは、エッチングガスおよびドライクリーニングガスとしてとして用いられる。なお、フッ素含有ガスとしては、ＳＦ６ガスの他、ＣＦ４またはＮＦ３を用いることもできる。
静電チャック２３２は、基材１３１の表面に形成されたセラミックス溶射膜からなる誘電体層２４５と、誘電体層２４５の内部に設けられた吸着電極２４６とを有する。吸着電極２４６は板状、膜状、格子状、網状等種々の形態をとることができる。吸着電極２４６には、給電線１４７を介して直流電源１４８が接続されており、吸着電極２４６に直流電圧が印加されるようになっている。吸着電極２４６への給電は、スイッチ（図示せず）でオンオフされるようになっている。吸着電極２４６に直流電圧を印加することにより、クーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電吸着力が発生し基板Ｓが吸着される。
静電チャック２３２の誘電体層２４５は、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とイットリア（Ｙ２Ｏ３）と珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜、またはＹ２Ｏ３で構成されている。また、静電チャック２３２の吸着電極２４６は、アルミニウム（Ａｌ）で構成されている。誘電体層２４５を構成するアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とイットリア（Ｙ２Ｏ３）と珪素化合物との混合物、およびＹ２Ｏ３、ならびに吸着電極２４６を構成するＡｌは、フッ素系ガスであるＳＦ６のプラズマに対して高い耐性を有する。
［第２の実施形態に係るプラズマ処理方法］
次に、以上の処理システム２００による第２の実施形態に係るプラズマ処理方法について図１０のフローチャートを参照して説明する。
ここでは、処理システム２００により、基板Ｓに形成されたＭｏ系材料膜、例えばＭｏ膜またはＭｏＷ膜のプラズマエッチング処理を行う。
最初に、プラズマエッチング装置９０でのエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように処理ガスを選定する（ステップ１１）。
具体的には、本実施形態では処理ガスとして、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスを選定する。ＳＦ６ガスを用いてＭｏ膜やＭｏＷ膜のようなＭｏ系材料膜をプラズマエッチングする場合、図１１に示すように、反応生成物として主にＭｏＦｘが生成され、これらの一部がチャンバー壁に付着して堆積物（デポ）となるが、ＭｏＦｘは蒸気圧が高くドライクリーニングで除去可能である。
一方、従来のように、Ｍｏ系材料膜をＳＦ６ガスとＯ２ガスを用いてエッチングする場合には、図１２に示すように、反応生成物としてＭｏＦｘの他、ＭｏＦｘＯｙやＭｏＯｘも生成される。これらのうち、ＭｏＯｘは蒸気圧が低いため、揮発せず、チャンバー壁に付着して堆積物（デポ）となりやすい。そして、堆積物であるＭｏＯｘが剥がれるとパーティクルの原因となり、製品に悪影響を及ぼす。また、ＭｏＯｘは安定性が高いため、ドライクリーニングでは除去することが困難である。
そこで、本実施形態では、チャンバー内で反応生成物としてドライクリーニングが可能なＭｏＦｘが生成され、パーティクルの原因となりドライクリーニングでは除去が困難なＭｏＯｘが生成されないように、プラズマエッチング装置９０における基板Ｓの処理ガスを、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのみとする。
このようにしてプラズマエッチングの際の処理ガスを選定した後、基板Ｓに形成されたＭｏ材料膜に対し、プラズマエッチング装置９０により、予め選定された処理ガスであるＳＦ６ガスを用いてプラズマエッチング処理を施す（ステップ１２）。
以下、ステップ１２のプラズマエッチング処理について具体的に説明する。
キャリア５０から搬送機構６０により基板Ｓを取り出し、ロードロック室２０に搬送し、真空搬送室１０内の真空搬送機構７０がロードロック室２０から基板Ｓを受け取ってプラズマエッチング装置９０へ搬送する。
プラズマエッチング装置９０においては、チャンバー１０４内を真空搬送室１０に適合する圧力に調整した後、ゲートバルブＧを開放して搬入出口１５５から真空搬送機構７０によって基板Ｓをチャンバー１０４内に搬入し、基板載置台１３０上に基板Ｓを載置させる。真空搬送機構７０をチャンバー１０４から退避させた後、ゲートバルブＧを閉じる。
この状態で、自動圧力制御バルブ（ＡＰＣ）１６２によりチャンバー１０４内の圧力を所定の真空度に調整するとともに、処理ガス供給機構２２０からシャワー筐体１１１を介して、処理ガスとしてフッ素含有ガスであるＳＦ６ガスをチャンバー１０４内に供給する。ＳＦ６ガスに加えて希釈ガスとしてＡｒガス等の不活性ガスを供給してもよい。
このとき、基板Ｓは、静電チャック２３２により吸着され、温調機構（図示せず）により温調される。
次いで、高周波電源１１５から例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を高周波アンテナ１１３に印加し、これにより誘電体壁１０２を介してチャンバー１０４内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマが生成される。このようにして生成された、高密度の誘導結合プラズマにより、基板ＳのＭｏ系材料膜がエッチングされる。
このとき、プラズマエッチング装置９０では、上述したように反応生成物としてＭｏＦｘが生成され、チャンバー１０４内の壁部等に付着する。一方、ＭｏＯｘはほとんど生成されない。
プラズマエッチング装置９０でステップ１２のプラズマエッチング処理を行った後、基板Ｓを、真空搬送機構７０により取り出し、ロードロック室２０に搬送し、搬送機構６０によりキャリア５０に戻す。
以上のようなステップ１２のプラズマエッチング処理を１回または２回以上の所定回数行った後、プラズマエッチング装置９０のチャンバー１０４内のドライクリーニング処理を行う（ステップ１３）。
ドライクリーニングは、基板載置台１３０上に基板Ｓを載置しない状態で、チャンバー１０４内にドライクリーニングガスとしてプラズマエッチングの際のエッチングガスと同様、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスを供給し、プラズマエッチングの際と同様の誘導結合プラズマにより行う。
このドライクリーニングにより、プラズマエッチング装置９０のチャンバー１０４に付着したＭｏＦｘを除去することができる。すなわち、プラズマエッチング装置９０では、エッチングガスとして従来用いていたＯ２ガスを含まないので、反応生成物としてドライクリーニングにより除去が困難なＭｏＯｘが生成せず、ドライクリーニングが可能となる。
また、ドライクリーニングの際には、基板載置台１３０上に基板Ｓが載置されず、静電チャック２３２に基板Ｓが存在しないため、ドライクリーニングガスであるＳＦ６ガスのプラズマが直接静電チャック２３２に作用する。
従来、プラズマエッチング装置ではドライクリーニングを行っていないため、静電チャックに基板Ｓを載せない状態でプラズマ処理を行うことがなく、静電チャックとしては、誘電体層としてＹ２Ｏ３やＡｌ２Ｏ３の溶射膜を用い、吸着電極としてＷやＭｏを用いることで十分であった。しかし、ドライクリーニングの際にフッ素含有ガスであるＳＦ６ガスプラズマが静電チャックに直接作用しても、誘電体層であるＹ２Ｏ３やＡｌ２Ｏ３の溶射膜は耐性を有するが、溶射膜の封孔処理材がプラズマにより除去されて、プラズマおよびフッ素含有ガスが吸着面に達すると、吸着電極がＷやＭｏではダメージが及ぼされ、静電チャックの寿命が短くなるおそれがあることが判明した。この問題を解消するために、ドライクリーニングの際に、基板載置台１３０上にダミー基板である素ガラスを載置した状態でドライクリーニングを行うことが考えられるが、この場合には、素ガラスをプラズマエッチング装置９０に対して搬入／搬出する工程が発生し、生産性が低下してしまう。
そこで、本実施形態では、静電チャック２３２の吸着電極２４６としてＡｌを用いる。ＡｌはＷやＭｏよりもフッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマに対する耐性が高いため、ドライクリーニングの際に素ガラスを載置することなく、所望の寿命を保つことができる。
また、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）とイットリア（Ｙ２Ｏ３）と珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜、およびＹ２Ｏ３は、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマに対する耐性が高いため、吸着電極２４６としてＡｌを用いることに加えて、誘電体層２４５として混合溶射膜またはＹ２Ｏ３を用いることにより、ＳＦ６ガスのプラズマに対する耐性をより高めることができる。
実際に、吸着電極の材料として、Ｗと、Ｍｏと、Ａｌとについて、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマに対する削れ量を比較した。その結果、Ａｌの削れ量を１として規格化した削れ量は、ＷおよびＭｏとも１０となり、Ａｌがフッ素含有ガスであるＳＦ６のプラズマに対して高い耐性を有することが確認された。また、誘電体層の材料として、Ａｌ２Ｏ３と、Ｙ２Ｏ３と、混合溶射膜（Ａｌ２Ｏ３・Ｙ２Ｏ３・ＳｉＯ２）とについて、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマに対する削れ量を比較した。その結果、混合溶射膜の削れ量を１として規格化した削れ量は、Ａｌ２Ｏ３では３、Ｙ２Ｏ３では１となり、混合溶射膜およびＹ２Ｏ３がフッ素含有ガスであるＳＦ６のプラズマに対して高い耐性を有することが確認された。
このように、プラズマエッチング処理（ステップ１２）を所定回数行った後、ドライクリーニング（ステップ１３）を行うサイクルを繰り返すと、プラズマエッチング装置９０のチャンバー１０４内に付着した堆積物（デポ）に剥がれ生じ始めるようになる。このため、このようなサイクルを所定回数繰り返した後、チャンバー１０４を開放してチャンバークリーニング（ステップ１４）を行う。チャンバークリーニングは、堆積物をアルコールで拭き取ること、または特殊薬液で洗浄すること等により行われる。
以上のように本実施形態では、プラズマエッチング装置９０でのエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、基板Ｓをエッチングするガスをフッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのみとし、従来、ＳＦ６ガスとともに用いていたＯ２ガスを用いないようにした。このため、プラズマエッチング処理の際に蒸気圧の低いＭｏＯｘは発生せず、チャンバーに生じる堆積物（デポ）は蒸気圧の高いＭｏＦｘのみとなる。このため、従来よりもチャンバー内の堆積物（デポ）自体が減少するとともに、チャンバー内の堆積物（デポ）がドライクリーニングにより除去可能となり、チャンバーを開放して行われるチャンバークリーニングの周期、すなわちメンテナンスサイクルを著しく長くすることができる。
また、プラズマエッチング装置９０における静電チャック２３２の吸着電極２４６を構成するＡｌが、ドライクリーニングの際のフッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマに対して耐性を有するので、ドライクリーニングを行っても静電チャックの寿命を確保することができる。また、静電チャック２３２の誘電体層２４５として混合溶射膜またはＹ２Ｏ３を用いることにより、フッ素含有ガスであるＳＦ６ガスのプラズマに対する耐性をより高めることができる。
＜他の適用＞
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく本発明の思想の範囲内で種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ＴＦＴのソース電極およびドレイン電極を形成するためのＡｌ含有金属膜のエッチング、および遮光膜またはゲート電極を形成するためのＭｏ系材料膜のエッチングに適用した例について説明したが、これに限らず、プラズマエッチング装置でのプラズマエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなる処理ガスを用いることができればよい。
また、上記実施形態では、クリーニングガスとしてプラズマエッチングの際のエッチングガスと同じものを用いた例を示したが、クリーニングガスはエッチングガスと異なるものであってもよい。
さらに、上記実施形態では、プラズマエッチング装置として誘導結合プラズマエッチング装置を用いた例を示したが、これに限らず、容量結合プラズマエッチング装置やマイクロ波プラズマエッチング装置等の他のプラズマエッチング装置であってもよい。
１；ガラス基板
２；遮光層
４；ポリシリコン膜
５；ゲート絶縁膜
６；ゲート電極
７；層間絶縁膜
８ａ；ソース電極
８ｂ；ドレイン電極
１０；真空搬送室
２０；ロードロック室
３０，９０；プラズマエッチング装置
４０；後処理装置
５０；キャリア
６０；搬送機構
７０；真空搬送機構
８０；制御部
１００，２００；処理システム
１０１；処理容器
１０２；誘電体壁
１０４；チャンバー
１１１；シャワー筐体
１１３；高周波アンテナ
１１５；高周波電源
１２０，１２０′，２２０；処理ガス供給機構
１３０；基板載置台
１３２，２３２；静電チャック
１４５，２４５；誘電体層
１４６，２４６；吸着電極
１６０；排気機構
Ｓ；基板

Claims (24)

  1. 基板に形成された所定の膜をプラズマエッチング装置によりプラズマエッチングするプラズマエッチング方法であって、
    前記プラズマエッチング装置でのプラズマエッチング処理において、生成される反応生成物がドライクリーニング可能なものとなるように、処理ガスを選定する工程と、
    前記プラズマエッチング装置において、前記所定の膜に対し、予め選定された処理ガスを用いてプラズマエッチング処理を行う工程と、
    前記プラズマエッチング処理を行う工程を１回または２回以上の所定回数行った後、前記プラズマエッチング装置のチャンバー内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングする工程と
    を有することを特徴とするプラズマエッチング方法。
  2. 前記ドライクリーニングの際の前記ドライクリーニングガスとして、前記プラズマエッチングの際に用いた前記処理ガスと同じガスを用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方法。
  3. 前記所定の膜は、Ａｌ含有金属膜であり、前記処理ガスは塩素含有ガスであり、前記反応生成物はＡｌＣｌｘであり、
    前記プラズマエッチング装置における前記プラズマエッチングを行った後、処理後の基板を別個に設けられた後処理装置に搬送し、Ｏ２ガス、またはＯ２ガスおよびフッ素含有ガスを用いて、コロージョン抑制のための後処理を行う工程をさらに有し、
    前記ドライクリーニングする工程は、前記プラズマエッチング処理を行う工程および前記後処理を行う工程を１回または２回以上の所定回数行った後に行うことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
  4. 前記処理ガスの前記塩素含有ガスは、Ｃｌ２ガスであることを特徴とする請求項３に記載のプラズマエッチング方法。
  5. 前記Ａｌ含有金属膜は、薄膜トランジスターのソース電極およびドレイン電極を形成するためのＴｉ／Ａｌ／Ｔｉ膜であることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のプラズマエッチング方法。
  6. 前記所定の膜はＭｏ系材料膜であり、前記処理ガスはフッ素含有ガスであり、前記反応生成物はＭｏＦｘであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のプラズマエッチング方法。
  7. 前記処理ガスの前記フッ素含有ガスは、ＳＦ６ガスであることを特徴とする請求項６に記載のプラズマエッチング方法。
  8. 前記Ｍｏ系材料膜は、薄膜トランジスターのゲート電極または遮光膜を形成するためのＭｏ膜またはＭｏＷ膜であることを特徴とする請求項６または請求項７に記載のプラズマエッチング方法。
  9. 基板に形成された所定の膜に対してプラズマエッチング処理を施すプラズマエッチング装置であって、
    基板が収容される処理容器と、
    前記処理容器内で基板を載置する基板載置台と、
    前記処理容器内にエッチングガスおよびドライクリーニングガスを供給するガス供給機構と、
    前記処理容器内を排気する排気機構と、
    前記処理容器内で前記エッチングガスおよび前記ドライクリーニングガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と
    を有し、
    前記基板載置台は、基材と、前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、
    前記ドライクリーニングガスは塩素含有ガスであり、
    前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナと、イットリアと、珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜であることを特徴とするプラズマエッチング装置。
  10. 前記静電チャックの前記誘電体層を構成する混合溶射膜は、珪素化合物として酸化ケイ素または窒化珪素を用いたものであることを特徴とする請求項９に記載のプラズマエッチング装置。
  11. 前記静電チャックの前記吸着電極は、タングステンまたはモリブデンからなることを特徴とする請求項９または請求項１０に記載のプラズマエッチング装置。
  12. 前記ドライクリーニングガスは、Ｃｌ２ガスであることを特徴とする請求項９から請求項１１のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
  13. 基板に形成された所定の膜に対してプラズマエッチング処理を施すプラズマエッチング装置であって、
    基板が収容される処理容器と、
    前記処理容器内で基板を載置する基板載置台と、
    前記処理容器内にエッチングガスおよびドライクリーニングガスを供給するガス供給機構と、
    前記処理容器内を排気する排気機構と、
    前記処理容器内で前記エッチングガスおよび前記ドライクリーニングガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と
    を有し、
    前記基板載置台は、基材と、前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、
    前記ドライクリーニングガスはフッ素含有ガスであり、
    前記吸着電極はアルミニウムからなることを特徴とするプラズマエッチング装置。
  14. 前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナとイットリアと珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜、またはイットリアからなることを特徴とする請求項１３に記載のプラズマエッチング装置。
  15. 前記ドライクリーニングガスは、ＳＦ６ガスであることを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載のプラズマエッチング装置。
  16. 前記エッチングガスとして、前記ドライクリーニングガスと同じガスを用いることを特徴とする請求項９から請求項１５のいずれか１項に記載のプラズマエッチング装置。
  17. 基板に形成された所定の膜に対して処理容器内でエッチングガスによりプラズマエッチングを行い、かつ前記処理容器内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングするプラズマエッチング装置において、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、
    基材と、
    前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、
    前記ドライクリーニングガスが塩素含有ガスであり、
    前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナと、イットリアと、珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜であることを特徴とする基板載置台。
  18. 前記静電チャックの前記誘電体層は、珪素化合物として酸化ケイ素または窒化珪素を用いたものであることを特徴とする請求項１７に記載の基板載置台。
  19. 前記静電チャックの前記吸着電極は、タングステンまたはモリブデンからなることを特徴とする請求項１７または請求項１８に記載の基板載置台。
  20. 前記ドライクリーニングガスは、Ｃｌ２ガスであることを特徴とする請求項１７から請求項１９のいずれか１項に記載の基板載置台。
  21. 基板に形成された所定の膜に対して処理容器内でエッチングガスによりプラズマエッチングを行い、かつ前記処理容器内をドライクリーニングガスのプラズマによりドライクリーニングするプラズマエッチング装置において、前記処理容器内で基板を載置する基板載置台であって、
    基材と、
    前記基材上に設けられた、セラミックス溶射膜からなる誘電体層および前記誘電体層の内部に設けられた吸着電極を有する静電チャックとを有し、
    前記ドライクリーニングガスがフッ素含有ガスであり、
    前記静電チャックの前記吸着電極はアルミニウムからなることを特徴とする基板載置台。
  22. 前記静電チャックの前記誘電体層は、アルミナとイットリアと珪素化合物との混合物を溶射して形成された混合溶射膜、またはイットリアからなることを特徴とする請求項２１に記載の基板載置台。
  23. 前記ドライクリーニングガスは、ＳＦ６ガスであることを特徴とする請求項２１または請求項２２に記載の基板載置台。
  24. 前記エッチングガスとして、前記ドライクリーニングガスと同じガスを用いることを特徴とする請求項１７から請求項２３のいずれか１項に記載の基板載置台。
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