JP2020047698A - スパッタエッチング装置 - Google Patents

Abstract

【課題】マスクと基板との間の隙間のサイズの変化に対応可能なスパッタエッチング装置を提供する。【解決手段】スパッタエッチング装置１００は、基板２が載置されたステージ３と、プラズマが通過する開口Ｈ１を有するマスク６と、マスク６と基板２との間の隙間Ｃ１のサイズＳ１を調整するための調整機構Ｍ１とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマを使用して基板をエッチングするスパッタエッチング装置に関する。

スパッタエッチングは、基板、薄膜等の表面処理を行う手段として広く知られた技術である。当該基板は、スパッタリング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）等により、薄膜形成工程が行われる前の基板である。当該薄膜は、基板上に形成された膜である。また、スパッタエッチングは、半導体、液晶表示素子等の電子部品の製造過程において使用される。また、スパッタエッチングは、半導体分野、液晶分野等のデバイスの製造過程において使用される。

スパッタエッチングのメカニズムの概略を説明する。まず、高い真空度を有する真空槽内において、不活性ガスを使用して放電を発生させる。当該不活性ガスは、例えば、Ａｒである。当該放電により、不活性ガスイオンのプラズマが生成される。そして、プラズマにおける、高いエネルギーを有するイオンが基板（カソード側）に衝突する。

これにより、基板を形成する母材、または、基板上に形成された膜が、イオンの高い衝撃エネルギーにより、原子単位、または、クラスター単位で飛散する。これにより、基板の表面が物理的にエッチングされる。クラスターとは、複数の原子が集合したものである。

スパッタエッチングには、ＤＣ（Direct Current）スパッタエッチング、ＲＦ（Radio Frequency）スパッタエッチング等が存在する。ＤＣスパッタエッチングは、不活性ガスイオンを生成する電源として、ＤＣ電源が使用されるエッチングである。ＲＦスパッタエッチングは、不活性ガスイオンを生成する電源として、ＲＦ電源が使用されるエッチングである。ＤＣスパッタエッチングおよびＲＦスパッタエッチングの基本原理は共通である。

なお、長期間において、スパッタエッチングが行われると、例えば、基板の側端部等に、不所望な堆積物が付着するという不具合が発生する。引用文献１では、当該不具合の発生を抑制する構成（以下、「関連構成Ａ」ともいう）が開示されている。具体的には、関連構成Ａでは、基板（半導体ウエハ）の周縁部がカバーリングで覆われる。これにより、関連構成Ａは、半導体ウエハとプラズマとの間に電流が流れるという表面アーキングの発生も抑制する。

特開２００４−２００２１９号公報

プラズマを使用したスパッタエッチングを行う装置には、開口を有するマスクを使用するものがある。このような装置においても、上記の不具合の発生を抑制することが要求される。マスクは、当該装置により長期間において使用されると、当該マスクの底面側が磨耗し、当該底面の高さが変化する場合がある。

当該底面の高さが変化した場合、マスクと、ステージに載置された基板との間の隙間のサイズが変化する。そこで、当該隙間のサイズの変化に対応可能な構成が要求される。なお、関連構成Ａでは、この要求を満たすことができない。

本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、マスクと基板との間の隙間のサイズの変化に対応可能なスパッタエッチング装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るスパッタエッチング装置は、プラズマを使用して基板をエッチングするスパッタエッチングを行う機能を有する。前記スパッタエッチング装置は、前記基板が載置されたステージと、前記プラズマが通過する開口を有するマスクと、を備え、前記開口は、前記基板のうち、前記プラズマに暴露される領域を規定するように構成されており、平面視において前記マスクの一部が前記基板と重なるように、当該マスクは当該基板の上方に設けられており、前記スパッタエッチング装置は、さらに、前記マスクと前記基板との間の隙間のサイズを調整するための調整機構を備える。

本発明によれば、前記スパッタエッチング装置は、前記基板が載置されたステージと、前記プラズマが通過する開口を有するマスクと、前記マスクと前記基板との間の隙間のサイズを調整するための調整機構とを備える。これにより、マスクと基板との間の隙間のサイズの変化に対応できる。

実施の形態１に係るスパッタエッチング装置の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係るスパッタエッチング装置の構成を示す図である。 前提構成を有するスパッタエッチング装置の構成を示す断面図である。

以下、図面を参照しつつ、実施の形態について説明する。以下の図面では、同一の各構成要素には同一の符号を付してある。同一の符号が付されている各構成要素の名称および機能は同じである。したがって、同一の符号が付されている各構成要素の一部についての詳細な説明を省略する場合がある。

なお、実施の形態において例示される各構成要素の寸法、材質、形状、当該各構成要素の相対配置などは、本発明が適用される装置の構成、各種条件等により適宜変更されてもよい。また、各図における各構成要素の寸法は、実際の寸法と異なる場合がある。

＜前提構成＞
本実施の形態のスパッタエッチング装置について説明する前に、前提構成を有するスパッタエッチング装置について説明する。図３は、前提構成を有するスパッタエッチング装置１００Ｎの構成を示す断面図である。スパッタエッチング装置１００Ｎは、プラズマを使用して、後述の基板２をエッチングするスパッタエッチングを行う機能を有する。

図３において、Ｘ方向、Ｙ方向およびＺ方向は、互いに直交する。以下の図に示されるＸ方向、Ｙ方向およびＺ方向も、互いに直交する。以下においては、Ｘ方向と、当該Ｘ方向の反対の方向（−Ｘ方向）とを含む方向を「Ｘ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｙ方向と、当該Ｙ方向の反対の方向（−Ｙ方向）とを含む方向を「Ｙ軸方向」ともいう。また、以下においては、Ｚ方向と、当該Ｚ方向の反対の方向（−Ｚ方向）とを含む方向を「Ｚ軸方向」ともいう。

また、以下においては、Ｘ軸方向およびＹ軸方向を含む平面を、「ＸＹ面」ともいう。また、以下においては、Ｘ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＸＺ面」ともいう。また、以下においては、Ｙ軸方向およびＺ軸方向を含む平面を、「ＹＺ面」ともいう。

スパッタエッチング装置１００Ｎは、真空槽Ｃｈ１と、ステージ３と、電極Ｅ１，Ｅ２と、電源Ｐｗ１と、マスク６とを備える。真空槽Ｃｈ１は、空間Ｓｐ１を有する。

電極Ｅ１，Ｅ２の各々は、平板型電極である。電極Ｅ１，Ｅ２の各々の形状は、板状である。また、電極Ｅ１および電極Ｅ２の状態が平行状態となるように、電極Ｅ１および電極Ｅ２は設けられる。電極Ｅ１は、空間Ｓｐ１の上部に設けられている上部電極（アノード）である。電極Ｅ２は、空間Ｓｐ１の下部に設けられている下部電極（カソード）である。

電源Ｐｗ１は、電極Ｅ１，Ｅ２を使用してプラズマを発生させる機能を有する。すなわち、電極Ｅ１，Ｅ２の各々は、プラズマを発生させるための電極である。電源Ｐｗ１は、電極Ｅ１，Ｅ２に接続されている。電源Ｐｗ１は、一例として、ＲＦ電源である。なお、電源Ｐｗ１は、ＤＣ電源であってもよい。

なお、電極Ｅ１には、ステージ３に向けて、不活性ガスを噴き出すための穴（図示せず）が設けられている。不活性ガスは、イオンの生成に使用される。当該不活性ガスは、例えば、Ａｒである。なお、高い真空度を有するガス雰囲気を得るために、空間Ｓｐ１内の空気は、ターボ分子ポンプ（図示せず）により、真空槽Ｃｈ１の穴（図示せず）から、当該真空槽Ｃｈ１の外部に排出される。

ステージ３の形状は、板状である。ステージ３は、基板２が載置される上面３ａを有する。平面視（ＸＹ面）における上面３ａの形状は、一例として、円である。なお、平面視（ＸＹ面）における上面３ａの形状は、円に限定されず、例えば、矩形であってもよい。ステージ３は、電極Ｅ２の上方に存在する。具体的には、ステージ３は電極Ｅ２上に設けられる。

基板２は、一例として、半導体ウエハである。当該半導体ウエハは、例えば、ＳｉＣウエハである。なお、当該半導体ウエハは、ＳｉＣウエハに限定されず、例えば、Ｓｉウエハであってもよい。また、基板２は、半導体ウエハに限定されず、ガラス基板等であってもよい。

基板２は、表面２ａを有する。以下においては、基板２が、ステージ３の上面３ａに載置されている状態を、「載置状態」ともいう。また、以下においては、基板２の周縁部を、「基板周縁部」ともいう。基板周縁部は、水平方向における、基板２の端部である。すなわち、基板周縁部は、基板２の側端部である。

また、以下においては、基板２の周辺部を、「基板周辺部」ともいう。基板周辺部は、例えば、ステージ３の上面３ａのうち、基板２の周辺の領域である。すなわち、基板周辺部は、上面３ａである。

前述したように、スパッタエッチングでは、イオンの衝撃により基板の表面が物理的にエッチングされる。そのため、以下の不具合が発生する可能性がある。当該不具合は、例えば、イオンが基板の周辺領域に衝突し、当該周辺領域がエッチングされるという不具合である。また、当該不具合は、例えば、基板の表面から飛散したクラスター（反応生成物）が、基板の側端部、基板周辺、真空槽内等に付着するという不具合である。クラスターの付着により、当該クラスターの堆積量が多くなると、当該クラスターが剥離し、パーティクルが発生する。

そこで、上記の不具合の発生を抑制するために、基板２の周縁部（基板周縁部）、および、基板２の周辺部（基板周辺部）を覆うためのマスク６が使用される。マスク６の形状は、板状である。マスク６は、開口Ｈ１を有する。マスク６は、真空槽Ｃｈ１に、取り付け自在に構成されている。以下においては、マスク６が真空槽Ｃｈ１に取り付けられている状況における、当該マスク６の状態を、「取り付け状態」ともいう。図３では、取り付け状態のマスク６が示されている。

平面視（ＸＹ面）においてマスク６の一部が基板２と重なるように、当該マスク６は当該基板２の上方に設けられている。具体的には、載置状態において、マスク６の一部が、基板２の周縁部と、基板２の周辺部（ステージ３の上面３ａ）とを覆うように、当該マスク６は当該基板２の上方に設けられている。

マスク６は、底面６ｂを有する。以下においては、鉛直方向を、「鉛直方向Ｄｒ１」または「方向Ｄｒ１」ともいう。鉛直方向Ｄｒ１は、ステージ３の上面３ａと直交する垂直方向である。

載置状態において、マスク６と基板２との間には隙間Ｃ１が存在する。隙間Ｃ１は、鉛直方向Ｄｒ１における、マスク６の底面６ｂから、載置状態の基板２の表面２ａまでの隙間である。以下においては、鉛直方向Ｄｒ１における隙間Ｃ１のサイズを、「隙間サイズＳ１」または「サイズＳ１」ともいう。

次に、スパッタエッチングを行うための処理（以下、「スパッタエッチング処理」ともいう）について簡単に説明する。

スパッタエッチング処理では、空間Ｓｐ１内に不活性ガスが存在する状態で、電源Ｐｗ１により、電極Ｅ１，Ｅ２に電圧が印加される。これにより、放電が発生し、プラズマが生成される。以下においては、プラズマに含まれるイオンを、「イオンｐ」ともいう。当該プラズマ（イオンｐ）は、電極Ｅ１から、開口Ｈ１を介して、基板２へ向かう。なお、開口Ｈ１は、基板２のうち、プラズマに暴露される領域を規定するように構成されている。

その結果、イオンｐにより、基板２の表面２ａがエッチングされるスパッタエッチングが行われる。以下においては、スパッタエッチングが行われている期間を、「エッチング期間」ともいう。エッチング期間には、開口Ｈ１をプラズマが通過する。そのため、隙間Ｃ１のサイズＳ１が大きい場合、当該隙間Ｃ１において、プラズマの回り込みが発生する。プラズマの回り込みが発生している状態で、スパッタエッチングが多く行われると、マスク６の側端部、基板２の側端部、基板周辺部等に、不所望な膜が堆積するという不具合が発生する。

当該不具合が発生した場合、パーティクルが発生する。また、エッチングの対象となる、基板、基板上の膜等が導電性を有する状況において当該不具合が発生した場合、エッチングにより発生する堆積膜も導電性を有する。この場合、堆積膜周辺のプラズマの状態が変化し、下記の異常現象が発生する可能性がある。当該異常現象は、例えば、異常放電である。また、異常現象は、例えば、エッチングレートの変動である。

なお、スパッタエッチングの実施に伴う、反応生成物の付着によるパーティクルの増加、異常放電等の異常現象の発生を抑制するために、治具に対し、以下の作業が行われる。当該治具は、ステージ３およびマスク６である。具体的には、定期的に、ステージ３およびマスク６に対し、薬液、ブラスト処理等によって、反応生成物を除去する除去処理が行われる。

除去処理が多く行われると、治具の表面側が削られる。これに加え、スパッタエッチングが行われても、治具の表面側が削られる。例えば、治具としてのステージ３の上面３ａ側が削られる。また、たとえば、治具としてのマスク６の底面６ｂ側が削られる。これにより、ステージ３の上面３ａの高さが低くなる。また、マスク６の底面６ｂの高さが高くなる。

その結果、隙間サイズＳ１（隙間Ｃ１のサイズＳ１）が所望値Ｖ１より大きくなる場合がある。所望値Ｖ１は、所定の範囲に含まれる複数の値を含む。所望値Ｖ１は、例えば、隙間Ｃ１において、プラズマの回りこみが発生しない値である。そのため、隙間サイズＳ１は、所望値Ｖ１であることが望ましい。以下においては、隙間サイズＳ１（隙間Ｃ１のサイズＳ１）が所望値Ｖ１より大きい状態を、「大隙間状態」ともいう。

大隙間状態において、スパッタエッチングが行われると、プラズマの回り込みが発生する。プラズマの回り込みの発生に伴い、堆積膜の増加によるパーティクルが発生する。また、プラズマの回り込みの発生に伴い、前述の異常現象（異常放電、エッチングレートの変動等）が発生しやすくなる。

そこで、以下の実施の形態のスパッタエッチング装置は、上記の異常現象の発生の抑制を実現するための構成を有する。

＜実施の形態１＞
図１は、実施の形態１に係るスパッタエッチング装置１００の構成を示す断面図である。スパッタエッチング装置１００は、図３のスパッタエッチング装置１００Ｎと比較して、調整機構Ｍ１をさらに備える点が異なる。スパッタエッチング装置１００のそれ以外の構成および機能は、スパッタエッチング装置１００Ｎと同様なので詳細な説明は繰り返さない。

調整機構Ｍ１は、例えば、真空槽Ｃｈ１の空間Ｓｐ１に設けられる。なお、図１では、調整機構Ｍ１の周辺の構成を分かりやすくするために、当該調整機構Ｍ１を簡略的に示している。そのため、調整機構Ｍ１のサイズおよび形状は、実際のサイズおよび実際の形状と異なる。また、図１における調整機構Ｍ１の位置も、実際の位置と異なる。なお、調整機構Ｍ１は、真空槽Ｃｈ１の外側に設けられてもよい。

以下、スパッタエッチング装置１００について簡単に説明する。スパッタエッチング装置１００は、プラズマを使用して基板２をエッチングするスパッタエッチングを行う機能を有する。スパッタエッチング装置１００は、真空槽Ｃｈ１と、ステージ３と、電極Ｅ１，Ｅ２と、電源Ｐｗ１と、マスク６とを備える。

調整機構Ｍ１は、隙間Ｃ１のサイズＳ１を調整するための機構である。調整機構Ｍ１は、例えば、モーター等により駆動する装置である。調整機構Ｍ１は、例えば、スパッタエッチング装置１００のＣＰＵ（図示せず）による制御に従って、駆動する。なお、調整機構Ｍ１は、人間が駆動させる装置であってもよい。

調整機構Ｍ１は、スペーサー４を使用して、ステージ３の上面３ａの高さを変更する構造（機能）を有する。スペーサー４は、板状の部材である。具体的には、調整機構Ｍ１は、スペーサー４およびステージ３を使用して、当該ステージ３の上面３ａの高さを変更する構造（機能）を有する。

以下においては、実施の形態１における特徴的な構成を、「構成Ｃｔ１」ともいう。構成Ｃｔ１は、スペーサー４を使用して、隙間Ｃ１のサイズＳ１を調整可能とする構成である。

構成Ｃｔ１では、ステージ３と電極Ｅ２とが離れることが可能なように、当該ステージ３および当該電極Ｅ２の各々は、調整機構Ｍ１または真空槽Ｃｈ１に固定されている。ステージ３は、例えば、棒状部材（図示せず）等により、調整機構Ｍ１に固定されている。電極Ｅ２は、例えば、別の棒状部材（図示せず）等により、真空槽Ｃｈ１に固定されている。なお、電極Ｅ２は、調整機構Ｍ１に固定されていてもよい。

なお、スパッタエッチング装置１００の状態には、挟み状態と、非挟み状態とが存在する。非挟み状態は、ステージ３および電極Ｅ２によりスペーサー４が挟まれていない状態である。非挟み状態のスパッタエッチング装置１００では、図３のように、ステージ３は電極Ｅ２上に設けられる。

挟み状態は、ステージ３および電極Ｅ２によりスペーサー４が挟まれた状態である。すなわち、図１では、挟み状態のスパッタエッチング装置１００における、ステージ３、スペーサー４および電極Ｅ２が示されている。

なお、調整機構Ｍ１がステージ３を鉛直方向（Ｚ軸方向）に沿って移動させることが可能なように、当該調整機構Ｍ１は構成されている。なお、電極Ｅ２の位置（高さ）は変更できないように、当該電極Ｅ２は真空槽Ｃｈ１に固定されている。

以下においては、前述の取り付け状態における、マスク６とステージ３の上面３ａとの間の隙間を、「隙間Ｃ２」ともいう（図３参照）。隙間Ｃ２は、鉛直方向Ｄｒ１における、取り付け状態のマスク６の底面６ｂから、ステージ３の上面３ａまでの隙間である。非挟み状態のスパッタエッチング装置１００における隙間Ｃ２は、図３に示される隙間Ｃ２に相当する。以下においては、鉛直方向Ｄｒ１における隙間Ｃ２のサイズを、「サイズＳ２」または「隙間サイズＳ２」ともいう。

次に、隙間Ｃ１のサイズＳ１を調整するための処理（以下、「隙間調整処理」ともいう）について説明する。隙間調整処理は、非挟み状態（例えば、図３）のスパッタエッチング装置１００において行われる。また、隙間調整処理は、ステージ３に基板２が載置された載置状態において行われる。なお、隙間調整処理は、載置状態でない状態において行われてもよい。

なお、隙間調整処理が行われる前に、非挟み状態（例えば、図３）における隙間サイズＳ２（隙間Ｃ２のサイズＳ２）は予め測定される。隙間サイズＳ２は、所望値Ｖ２であることが望ましい。所望値Ｖ２は、所定の範囲に含まれる複数の値を含む。所望値Ｖ２は、隙間サイズＳ１（隙間Ｃ１のサイズＳ１）を前述の所望値Ｖ１にする値である。なお、隙間サイズＳ１が所望値Ｖ１である状況では、前述の異常現象は発生しない。

以下においては、隙間サイズＳ２が所望値Ｖ２でない状況で、前述の挟み状態を発生させた場合に、隙間サイズＳ２を所望値Ｖ２にするための、スペーサー４の厚みを、「厚みＴｈ１」ともいう。厚みＴｈ１は、載置状態および挟み状態において、隙間サイズＳ１を所望値Ｖ１にするための厚みである。

ここで、測定された隙間サイズＳ２が所望値Ｖ２でなく、かつ、隙間サイズＳ１が所望値Ｖ１でないと仮定する。この場合、隙間調整処理が行われる前に、厚みＴｈ１を有するスペーサー４が予め準備される。

隙間調整処理では、まず、非挟み状態のスパッタエッチング装置１００において、調整機構Ｍ１がステージ３を上方向（Ｚ方向）へ移動させる。具体的には、ステージ３の上面３ａと電極Ｅ２との間の隙間のサイズが、厚みＴｈ１より大きくなるように、調整機構Ｍ１がステージ３を上方向（Ｚ方向）へ移動させる。

次に、ステージ３の上面３ａと電極Ｅ２との間の隙間に、厚みＴｈ１を有するスペーサー４が挿入される。スペーサー４の挿入は、例えば、作業員が行う。スペーサー４の挿入を作業員が行う状況では、当該作業員が、ステージ３と電極Ｅ２との間の隙間にスペーサー４を挿入できるように、例えば、真空槽Ｃｈ１が必要最低限に分解される。

なお、調整機構Ｍ１は、スペーサー４の挿入を行う機能を有してもよい。具体的には、調整機構Ｍ１が、スペーサー４を掴む機能、スペーサー４を移動させる機能等を有してもよい。調整機構Ｍ１がスペーサー４の挿入を行う機能を有する場合、スペーサー４の挿入は、調整機構Ｍ１が行う。

次に、ステージ３および電極Ｅ２によりスペーサー４が挟まれるように、調整機構Ｍ１がステージ３を下方向へ移動させる。これにより、スパッタエッチング装置１００の状態は、図１のように、挟み状態となる。そして、隙間調整処理は終了する。

上記のように隙間調整処理が行われることにより、測定された隙間サイズＳ２が所望値Ｖ２でない状況において、厚みＴｈ１だけ、ステージ３の上面３ａの高さを高くすることができる。これにより、隙間サイズＳ２が所望値Ｖ２になる。そのため、挟み状態におけるステージ３の上面３ａの高さは、非挟み状態におけるステージ３の上面３ａの高さより高い。また、隙間サイズＳ２が所望値Ｖ２になることにより、隙間サイズＳ１が所望値Ｖ１になる。これにより、前述の異常現象の発生を抑制することができる。

なお、本発明者らは、以下の条件Ｊ１において、スパッタエッチング装置１００が隙間調整処理を行う実験を行った。条件Ｊ１におけるＡｒ（不活性ガス）の流量は、４０ＳＣＣＭである。また、条件Ｊ１における処理圧力は、０．６Ｐａである。また、条件Ｊ１における印加ＲＦ電力は４００Ｗである。また、条件Ｊ１における印加高周波電圧の周波数は１３．５６ＭＨｚである。

また、条件Ｊ１におけるエッチング時間は７５０ｓｅｃである。また、条件Ｊ１におけるエッチング量は１０００Åである。また、条件Ｊ１における隙間サイズＳ２は１．４ｍｍである。また、条件Ｊ１における基板２は、ＳｉＣ基板である。また、条件Ｊ１における基板２の直径は１００ｍｍである。また、条件Ｊ１における基板２の厚みは３００μｍである。また、条件Ｊ１におけるマスク６の開口Ｈ１の内径は９６ｍｍである。また、条件Ｊ１におけるスペーサー４の厚みは、前述の厚みＴｈ１に相当する２００μｍである。

条件Ｊ１において隙間調整処理が行われることにより、異常現象の発生を抑制できたことを、本発明者らは確認した。例えば、プラズマの回りこみの発生、パーティクルの発生、異常放電の発生、エッチングレートの変動の発生等を抑制できたことを、本発明者らは確認した。

以上説明したように、本実施の形態によれば、スパッタエッチング装置１００は、基板２が載置されたステージ３と、プラズマが通過する開口Ｈ１を有するマスク６と、マスク６と基板２との間の隙間Ｃ１のサイズＳ１を調整するための調整機構Ｍ１とを備える。これにより、マスクと基板との間の隙間のサイズの変化に対応できる。

また、本実施の形態によれば、隙間サイズＳ１が所望値Ｖ１になるように、ステージ３および電極Ｅ２により、厚みＴｈ１を有するスペーサー４が挟まれる。そのため、隙間Ｃ１におけるプラズマの回り込みの発生、異常放電の発生、エッチングレートの変動の発生等を抑制することができる。したがって、スパッタエッチング装置における、歩留まり、生産性等を向上することができる。

なお、一般的に、Ｓｉウエハである基板に対し、スパッタエッチングにより削られる膜の厚みは数百Åである。また、ＳｉＣウエハである基板に対し、スパッタエッチングにより削られる膜の厚みは約１０００Åである。ＳｉＣウエハである基板に対し、スパッタエッチングを行う場合、上記の異常現象が発生しやすいという問題がある。

また、前述の関連構成Ａは、半導体ウエハとプラズマとの間に電流が流れるという表面アーキングの発生を抑制する。しかしながら、関連構成Ａでは、半導体ウエハとカバーリングとの間の隙間における、プラズマの回り込みの発生による表面アーキングには対応できないという問題がある。

そこで、本実施の形態のスパッタエッチング装置１００は、上記の効果を奏するための構成を有する。そのため、本実施の形態のスパッタエッチング装置１００により、上記の各問題を解決することができる。

＜実施の形態２＞
図２は、実施の形態２に係るスパッタエッチング装置１００Ａの構成を示す図である。図２を参照して、スパッタエッチング装置１００Ａは、図３のスパッタエッチング装置１００Ｎと比較して、調整機構Ｍ２をさらに備える点が異なる。スパッタエッチング装置１００Ａのそれ以外の構成および機能は、スパッタエッチング装置１００Ｎと同様なので詳細な説明は繰り返さない。

調整機構Ｍ２は、センサーＳｎ１と、昇降機構５とを含む。センサーＳｎ１は、マスク６の底面６ｂの高さを測定する機能を有する。センサーＳｎ１は、例えば、光を使用して、底面６ｂの高さを測定するセンサである。センサーＳｎ１は、例えば、真空槽Ｃｈ１に固定される。

なお、センサーＳｎ１は、光を使用するセンサに限定されない。例えば、センサーＳｎ１は、底面６ｂを撮影し、得られた画像における底面６ｂの位置により、底面６ｂの高さを測定する機能を有するセンサであってもよい。なお、このような、画像を使用するセンサーＳｎ１は、例えば、真空槽Ｃｈ１のうち、マスク６の側面側に相当する位置に設けられる。

昇降機構５は、ステージ３を鉛直方向Ｄｒ１に沿って移動させる機能を有する。昇降機構５は、例えば、スパッタエッチング装置１００ＡのＣＰＵ（図示せず）による制御に従って、駆動する。

昇降機構５は上面５ａを有する。上面５ａ上には電極Ｅ２が設けられる。電極Ｅ２上には、ステージ３が設けられる。昇降機構５は、例えば、上面５ａを鉛直方向Ｄｒ１に沿って移動させる機能を有する装置である。そのため、昇降機構５が上面５ａを移動させるのに伴い、ステージ３も移動する。

次に、隙間Ｃ１のサイズＳ１を調整するための処理（以下、「隙間調整処理Ａ」ともいう）について説明する。なお、隙間調整処理Ａは、載置状態において行われる。なお、隙間調整処理Ａは、スパッタエッチング処理が開始される前に行われる。以下においては、マスク６の底面６ｂ側が磨耗していない状況における、当該底面６ｂの高さを、「初期高さｈ０」または「ｈ０」ともいう。

隙間調整処理Ａでは、センサーＳｎ１がマスク６の底面６ｂの高さを測定する。以下においては、センサーＳｎ１により測定された底面６ｂの高さを、「測定底面高さｈ２」または「ｈ２」ともいう。

測定底面高さｈ２が初期高さｈ０である場合、この隙間調整処理Ａは終了する。一方、測定底面高さｈ２が初期高さｈ０より大きい場合、昇降機構５は、測定底面高さｈ２に基づいて、ステージ３を鉛直方向Ｄｒ１に沿って移動させる。以下においては、ｈ２がｈ０より大きい状況において、ｈ２−ｈ０の式により得られる値を、「調整距離ｈｓ」または「ｈｓ」ともいう。調整距離ｈｓは、マスク６の底面６ｂ側が磨耗した状況における、磨耗量に相当する高さに相当する。

具体的には、昇降機構５は、隙間サイズＳ１（隙間Ｃ１のサイズＳ１）が所望値Ｖ１になるように、上面５ａ（ステージ３の上面３ａ）を上方向へ移動させる。すなわち、昇降機構５は、上面５ａ（ステージ３の上面３ａ）を調整距離ｈｓ分だけ、上方向へ移動させる。以上により、隙間調整処理Ａは終了する。この隙間調整処理Ａにより、隙間サイズＳ１が自動的に調整される。

以上説明したように、本実施の形態によれば、昇降機構５は、測定底面高さｈ２に基づいて、ステージ３を鉛直方向Ｄｒ１に沿って移動させる。そのため、マスク６の底面６ｂの高さが、初期高さｈ０から変化した状況においても、隙間Ｃ１のサイズを最適なサイズに設定することができる。マスク６の底面６ｂの高さの変化（経時変化）は、長期間にわたるスパッタエッチング装置の使用により発生する。例えば、マスク６の底面６ｂの高さの変化（経時変化）は、マスク６の底面６ｂ側における、磨耗、エッチング等の発生に伴い、発生する。

なお、底面６ｂの高さの変化に加え、ステージ３の上面３ａの高さも初期の高さから変化していた場合、隙間調整処理Ａでは、調整距離ｈｓに上面３ａの高さの変化量を加算してもよい。この場合、隙間調整処理Ａにおいて、昇降機構５は、上面５ａ（ステージ３の上面３ａ）を、変更後の調整距離ｈｓ分だけ、上方向へ移動させる。これにより、マスク６の底面６ｂの高さ、および、ステージ３の上面３ａの高さの両方が変化していても、隙間サイズＳ１（隙間Ｃ１のサイズＳ１）を所望値Ｖ１にすることができる。

また、本実施の形態によれば、厚みの異なる複数の基板にも対応できる。例えば、基板の厚みを事前に測定し、当該厚みに基づいてステージ３の移動量を変化させる。これにより、各基板に対応する、隙間Ｃ１のサイズを所望値Ｖ１に自動的に調整することができる。これにより、実施の形態１と同様、隙間Ｃ１におけるプラズマの回り込みの発生、異常放電の発生、エッチングレートの変動の発生等を抑制することができる。

なお、隙間調整処理Ａでは、スパッタエッチングの条件、エッチングの対象となる膜の種類等に基づいて、ステージ３（上面３ａ）の高さの移動量が最適な値に設定されることが望ましい。

なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。

２ 基板、３ ステージ、４ スペーサー、５ 昇降機構、６ マスク、１００，１００Ａ，１００Ｎ スパッタエッチング装置、Ｅ１，Ｅ２ 電極、Ｍ１，Ｍ２ 調整機構、Ｓｎ１ センサー。

Claims (4)

1. プラズマを使用して基板をエッチングするスパッタエッチングを行う機能を有するスパッタエッチング装置であって、
   前記基板が載置されたステージと、
   前記プラズマが通過する開口を有するマスクと、を備え、
   前記開口は、前記基板のうち、前記プラズマに暴露される領域を規定するように構成されており、
   平面視において前記マスクの一部が前記基板と重なるように、当該マスクは当該基板の上方に設けられており、
   前記スパッタエッチング装置は、さらに、
   前記マスクと前記基板との間の隙間のサイズを調整するための調整機構を備える、
   スパッタエッチング装置。
2. 前記ステージは、前記基板が載置される上面を有し、
   前記調整機構は、板状の部材であるスペーサーを使用して、前記ステージの前記上面の高さを変更する構造を有する
   請求項１に記載のスパッタエッチング装置。
3. 前記スパッタエッチング装置は、さらに、
   前記プラズマを発生させるための、板状の電極を備え、
   前記ステージの形状は、板状であり、
   前記ステージは、前記電極の上方に存在し、
   前記調整機構は、前記スペーサーおよび前記ステージを使用して、当該ステージの前記上面の高さを変更する構造を有し、
   前記スパッタエッチング装置の状態には、前記ステージおよび前記電極により前記スペーサーが挟まれた状態である挟み状態と、当該ステージおよび当該電極により当該スペーサーが挟まれていない状態である非挟み状態とが存在し、
   前記挟み状態における前記ステージの前記上面の高さは、前記非挟み状態における当該ステージの当該上面の高さより高い
   請求項２に記載のスパッタエッチング装置。
4. 前記調整機構は、
   前記マスクの底面の高さを測定するセンサーと、
   前記ステージを鉛直方向に沿って移動させる機能を有する昇降機構とを含み、
   前記昇降機構は、前記センサーにより測定された前記底面の高さに基づいて、前記ステージを前記鉛直方向に沿って移動させる
   請求項１に記載のスパッタエッチング装置。

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