JP2021005579A

JP2021005579A - ドライエッチング方法及びデバイスの製造方法

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Publication number: JP2021005579A
Application number: JP2019116915A
Authority: JP
Inventors: 直志山本; Naoshi Yamamoto; 尚樹森口; Naoki Moriguchi
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2019-06-25
Filing date: 2019-06-25
Publication date: 2021-01-14
Anticipated expiration: 2039-06-25
Also published as: JP7232135B2

Abstract

【課題】反応生成物として生成され、真空チャンバ内に存する部品に付着したＲｕＯ２を効率よく除去して、常時、同等の雰囲気でＲｕ膜をドライエッチングできるドライエッチング方法を提供する。【解決手段】本発明のドライエッチング方法は、真空チャンバ１内にＲｕ膜を備える基板Ｓｗを設置し、真空雰囲気の真空チャンバ内に酸素ガスとハロゲン含有ガスとを含むエッチングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にてＲｕ膜をドライエッチングするエッチング工程と、真空チャンバ内にクリーニングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にて真空チャンバ内に存する部品１１をクリーニングするクリーニング工程とを含み、クリーニングガスが、エッチングガスに含まれるハロゲン含有ガスと希ガスとを含み、プラズマ雰囲気中で電離した少なくとも希ガスのイオンが真空チャンバ内に存する部品に引き込まれるようにした。【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ雰囲気中にてＲｕ膜をドライエッチングするドライエッチング方法及びデバイスの製造方法に関し、より詳しくは、常時、所定のエッチングレートでＲｕ膜をドライエッチングすることができるものに関する。

例えば通信デバイス等の電子部品の製造工程において、シリコンウエハなどの基板表面に成膜したＲｕ膜をドライエッチングして所望の電極パターンを形成する工程があり、この工程を実施するドライエッチング方法は例えば特許文献１で知られている。このものでは、真空チャンバ内のステージ（基板電極）上に、基板を設置し、真空雰囲気の真空チャンバ内に酸素ガスとハロゲン含有ガスとを含むエッチングガスを導入する。そして、真空チャンバの上壁に設けた誘電体窓（誘電板）の上方に配置されるアンテナコイルに高周波電力を投入する。すると、誘電体窓を介して真空チャンバ内に高周波電力が導入され、真空チャンバ内にプラズマ雰囲気が生成され、Ｒｕ膜がドライエッチングされる（エッチング工程）。Ｒｕ膜のドライエッチング時、誘電体窓といった真空チャンバ内に存する部品には、反応生成物が付着する。このため、定期的に、真空チャンバ内にアンモニアガスや他のハロゲン含有ガス等のクリーニングガスを導入してプラズマ雰囲気を生成し、真空チャンバ内の部品をクリーニングしている（クリーニング工程）。

ここで、例えば基板の大面積化に伴ってドライエッチングすべきＲｕ膜の面積が増加するのに従い、クリーニング工程を定期的に実施しても、エッチングレートが次第に低下していくことが判明した。そこで、本発明者らは、鋭意研究を重ね、次のことを知見するのに至った。即ち、上記のようにしてＲｕ膜をドライエッチングした場合、通常は、反応生成物としてＲｕＯ_４が主に生成され、ＲｕＯ_４は蒸気圧の高いものである。このため、真空チャンバ内の部品に付着しても、揮発して真空排気される。一方で、ドライエッチングすべきＲｕ膜の面積が増加すると、反応生成物としてＲｕＯ_４だけでなく、何らかの理由でＲｕＯ_２も生成され、これが真空チャンバ内に付着することを知見するのに至った。

ＲｕＯ_２は、蒸気圧の低いものであり、しかも、導電性を有するものである。このため、真空チャンバ内の部品に付着したＲｕＯ_２は、ＲｕＯ_４のように揮発して真空排気されない。そして、このような導電性を有するＲｕＯ_２が誘電体窓に付着すると、真空チャンバ内への所定の高周波電力の導入が妨げられ、これに起因して、プラズマ密度が次第に低下してエッチングレートが低下していくと考えられる。

特開２００４−２４７５５３号公報（請求項５参照）

本発明は、上記知見に基づきなされたものであり、反応生成物として生成され、真空チャンバ内に存する部品に付着したＲｕＯ_２を効率よく除去して、常時、同等の雰囲気でＲｕ膜をドライエッチングできるドライエッチング方法及びデバイスの製造方法を提供することをその課題とするものである。

上記課題を解決するために、本発明のドライエッチング方法は、真空チャンバ内にＲｕ膜を備える基板を設置し、真空雰囲気の真空チャンバ内に酸素ガスとハロゲン含有ガスとを含むエッチングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にてＲｕ膜をドライエッチングするエッチング工程と、真空チャンバ内にクリーニングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にて真空チャンバ内に存する部品をクリーニングするクリーニング工程とを含み、クリーニングガスが、エッチングガスに含まれるハロゲン含有ガスと希ガスとを含み、プラズマ雰囲気中で電離した少なくとも希ガスのイオンが真空チャンバ内に存する部品に引き込まれるようにしたことを特徴とする。このとき、前記部品が真空チャンバ壁に設けた誘電体窓である場合には、前記クリーニング工程にて、誘電体窓に近接配置した電極に高周波電圧を印加すればよい。

本発明によれば、エッチング工程を実施すると、ドライエッチングすべきＲｕ膜の面積によっては、真空チャンバ内に存する部品にＲｕＯ_４の他、ＲｕＯ_２といった反応生成物が付着する。このような反応生成物を除去するために、複数枚の基板のＲｕ膜をドライエッチングしていく間で定期的にクリーニング工程を実施する。このとき、ハロゲン含有ガスと希ガスとを含むクリーニングガスを用い、プラズマ雰囲気中で電離した少なくとも希ガスのイオンが真空チャンバ内に存する部品に引き込まれるようにすることで、真空チャンバ内の部品に付着した、本来揮発させて真空排気し難いＲｕＯ_２を効率良く除去することができる。

真空チャンバ内に存する部品が真空チャンバ壁に設けた誘電体窓である場合を例に具体的に説明すると、プラズマ雰囲気中で電離したハロゲンイオンにより、誘電体窓に付着したＲｕＯ_２が還元されてＲｕとなる。このとき、電極に高周波電圧を印加することで、プラズマ雰囲気中で電離した希ガスのイオンが、誘電体窓に向かって引き込まれ、この希ガスのイオンの上記還元されたＲｕへの衝撃によりＲｕが真空チャンバ内に放出されて真空排気される。尚、希ガスからなる（ハロゲン含有ガスを含まない）クリーニングガスや、ハロゲン含有ガスからなる（希ガスを含まない）クリーニングガスを用いた場合、ＲｕＯ_２を効果的に除去できず、エッチング工程の実施に伴う、エッチングレートの低下を抑制できないことが確認された。

このように本発明では、反応生成物として生成され、真空チャンバ内に存する部品に付着したＲｕＯ_２をも効率よく除去される。そして、誘電体窓を介して真空チャンバ内に高周波電力を導入して真空チャンバ内にプラズマ雰囲気を生成するような場合には、定期的に実施されるクリーニング工程にて、誘電体窓に付着したＲｕＯ_２が除去されることで、高周波電力の導入が妨げられることが防止されて、常時、同等の雰囲気（例えば、所定のエッチングレートを維持した状態）でＲｕ膜をドライエッチングできる。

本発明においては、前記クリーニングガスが、酸素ガスを更に含み、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとの流量比が１０：０．１〜１：１の範囲に設定されることが好ましい。この流量比の範囲で酸素ガスを更に含むことで、プラズマ雰囲気中で電離した酸素イオンにより、上記ハロゲンイオンにより還元されたＲｕが酸化され、ＲｕＯ_４として揮発するため、より一層効率良くＲｕＯ_２を除去することができる。尚、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとの流量比が１：１より大きいと、酸素イオンが多くなり過ぎて、ハロゲンイオンによる還元が効率良く起こらず、結果として、効率良くＲｕＯ_２を除去することができなくなる場合がある。

本発明においては、前記クリーニングガスの総流量に対する希ガスの割合が２〜２０％に設定されることが好ましい。希ガスの割合が２％未満では、ハロゲン含有ガスが効率良く電離（解離）せず、ハロゲンイオンによる還元が効率良く起こらないため、また、希ガスのイオンが少なく、希ガスのイオンの衝撃によるＲｕの放出も効率良く起こらないため、効率良くＲｕＯ_２を除去できない場合がある。一方で、希ガスの割合が２０％よりも大きいと、希ガスのイオンが多くなり過ぎて、ハロゲンイオンによる還元が効率良く起こらないため、効率良くＲｕＯ_２を除去できない場合がある。

本発明においては、前記ハロゲン含有ガスは、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ及びＳｉＣｌ_４から選択される少なくとも１種を含むことが好ましい。

本発明においては、前記ハロゲン含有ガスは、ホウ素原子または水素原子を含むことが好ましい。これによれば、クリーニング時にプラズマ雰囲気中で電離したホウ素イオンまたは水素イオンにより、部品に付着したＲｕＯ_２を効率良く還元してＲｕとすることができ、上述の如くＲｕＯ_４として揮発させて真空排気することができるため、より一層効率良くＲｕＯ_２を除去することができ、有利である。

また、上記課題を解決するために、本発明のデバイスの製造方法は、真空チャンバ内にＲｕ膜を備える基板を設置し、真空雰囲気の真空チャンバ内に酸素ガスとハロゲン含有ガスとを含むエッチングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にてＲｕ膜をドライエッチングするエッチング工程と、真空チャンバ内にクリーニングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にて真空チャンバ内に存する部品をクリーニングするクリーニング工程とを含み、クリーニングガスが、エッチングガスに含まれるハロゲン含有ガスと同一のものと希ガスとを含み、プラズマ雰囲気中で電離した少なくとも希ガスのイオンが真空チャンバ内に存する部品に引き込まれるようにし、所定のタイミングで前記クリーニング工程を実施することを特徴とする。本発明において、所定のタイミングとは、エッチング工程とクリーニング工程とを交互に実施する場合だけでなく、複数回エッチング工程を実施する毎にエッチング工程を実施する場合を含むものとする。

本発明の実施形態のドライエッチング方法を実施可能なドライエッチング装置の構成を模式的に説明する断面図。誘電体窓に近接配置した電極を示す平面図。本発明の効果を確認する実験結果を示すグラフ。本発明の効果を確認する実験結果を示すグラフ。本発明の効果を確認する実験結果を示すグラフ。本発明の効果を確認する実験結果を示すグラフ。

以下、図面を参照して、Ｒｕ膜を備えるシリコンウエハ等のシリコン基板（以下「基板Ｓｗ」という）のＲｕ膜をドライエッチングする場合を例に、本発明の実施形態のドライエッチング方法及びデバイスの製造方法について説明する。

図１を参照して、ＥＭは、本実施形態のデバイスの製造方法及びドライエッチング方法に含まれるエッチング工程及びクリーニング工程を実施するＩＣＰ（誘導結合プラズマ）型のドライエッチング装置であり、ドライエッチング装置ＥＭは、上部開口１ａを有する円筒状の真空チャンバ１を備える。以下においては、「上」「下」といった方向を示す用語は、図１のエッチング装置ＥＭの姿勢を基準として説明する。

真空チャンバ１の上部開口１ａは石英板で構成される誘電体窓１１で塞がれており、この誘電体窓１１が真空チャンバ１の上壁を構成する。真空チャンバ１の側壁上部には径方向外方に張り出すフランジ１ｂが設けられ、フランジ１ｂの上面に形成された凹溝に嵌め込まれたＯリング１２によりフランジ１ｂと誘電体窓１１との間がシールされている。真空チャンバ１内の底部には、絶縁体１３を介してステージ２が設けられている。ステージ２は、図示省略するが、金属製の基台と、基台上に設けられるチャックプレートとで構成され、基板ＳｗをＲｕ膜を上方に向けた姿勢で位置決めされた状態で静電吸着できるようになっている。ステージ２には、高周波電源Ｅ１からの出力が接続されており、ステージ２に高周波電力を投入することで、基板Ｓｗにバイアス電位を印加できるようになっている。図示省略するが、ステージ２の基台にはヒータや冷媒を循環させる冷媒流路が設けられ、基板Ｓｗを所定温度に制御できるようになっている。

真空チャンバ１の底部には、図示省略の真空ポンプに通じる排気管３が接続され、真空チャンバ１内を真空排気できるようになっている。真空チャンバ１の側壁には、図示省略の流量制御弁（例えばマスフローコントローラ）を介して各ガス源に通じるガス導入管４が接続され、真空チャンバ１内に後述するエッチングガスやクリーニングガスを所定流量で導入できるようになっている。

誘電体窓１１の上方には、複数段（本実施形態では２段）のループ状のアンテナコイル５が設けられている。アンテナコイル５には、高周波電源Ｅ２からの出力が接続され、プラズマ雰囲気形成用の高周波電力を投入でき、これにより誘電体窓１１を介して真空チャンバ１内に高周波電力を導入できるようになっている。

誘電体窓１１とアンテナコイル５との間には、誘電体窓１１に近接させて電極６が配置されている。図２も参照して、電極６としては、例えば、基部６１と、この基部６１を起点に点対称となるように基部６１から径方向にのびる複数本（本実施形態では６本）の主枝部６２と、互いに隣接する主枝部６２で区画される空間を複数に分割する、主枝部６２に突設された従枝部６３とで構成されるものを用いることができる。

電極６には、高周波電源Ｅ２からの出力が可変容量コンデンサ７を介して接続されており、真空チャンバ１内にプラズマ雰囲気を形成した状態で、電極６に高周波電圧を印加すると、プラズマ雰囲気で電離したイオンが誘電体窓１１に向かって引き込まれるようになっている。可変容量コンデンサ７としては、例えば、１０ｐＦ〜５００ｐＦの範囲で容量が可変なものを用いることができる。尚、可変容量コンデンサ７の代わりに、容量が固定されたコンデンサを用いることができる。

上記ドライエッチング装置ＥＭは、図示省略する公知のマイクロコンピュータやシーケンサ等を備えた制御手段を備え、制御手段により、高周波電源Ｅ１，Ｅ２の稼働、マスフローコントローラの稼働や真空ポンプの稼働等を統括管理するようになっている。以下、上記ドライエッチング装置ＥＭを用いて、基板Ｓｗに形成されたＲｕ膜をエッチングする本実施形態のドライエッチング方法について説明する。

先ず、真空ポンプを作動させて真空チャンバ１内を真空排気した状態で、図外の搬送ロボットを用いて基板Ｓｗをステージ２上に設置し、Ｒｕ膜側を上方に向けた姿勢で基板Ｓｗが静電吸着される。ガス導入管４から真空チャンバ１内に、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとを含むエッチングガスを導入する。ハロゲン含有ガスとしては、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ及びＳｉＣｌ_４から選択される少なくとも１種を用いることができ、ハロゲン含有ガスの流量は５０〜２００ｓｃｃｍ、酸素ガスの流量は２００〜６００ｓｃｃｍに夫々設定される（このときの真空チャンバ１内の圧力は、１〜２０Ｐａ）。次いで、高周波電源Ｅ２からアンテナコイル５に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を５００Ｗ〜２０００Ｗ投入することで、真空チャンバ１内にプラズマ雰囲気が形成される。これと併せて、ステージ２に例えば１２．５６ＭＨｚの高周波電力を３０Ｗ〜３００Ｗ投入し、基板Ｓｗにバイアス電位を印加することで、プラズマ雰囲気で電離したイオンが基板Ｓｗに引き込まれてＲｕ膜がドライエッチングされる（エッチング工程）。エッチング工程の終点は、例えばエンドポイント等の公知の方法により検知することができる。エッチング工程の終点が検知されると、エッチングガスの導入と電力投入を停止してエッチングを終了し、処理済みの基板Ｓｗを真空チャンバ１から搬出する。その後、上記と同様の方法で、次の基板Ｓｗをステージ２上に設置して、Ｒｕ膜のドライエッチングが実施される。

このようなエッチング工程を実施すると、ドライエッチングすべきＲｕ膜の面積によっては、真空チャンバ１内に存する誘電体窓１１といった部品にＲｕＯ_４の他、ＲｕＯ_２といった反応生成物が付着する。誘電体窓１１に付着した反応生成物を除去するために、複数枚の基板ＳｗのＲｕ膜をドライエッチングしていく間で所定のタイミングで定期的にクリーニング工程を実施する。ここで、クリーニングを実施するタイミングは、エッチング条件等に応じて適宜設定することができ、エッチング工程とクリーニング工程とを交互に実施してもよいし、複数回エッチング工程を実施する毎にクリーニング工程を実施してもよい。

クリーニング工程では、ハロゲン含有ガスと希ガスとを含むクリーニングガスを真空チャンバ１内に導入し、高周波電源Ｅ２からアンテナコイル５に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を３００Ｗ〜３０００Ｗ投入し、高周波電源Ｅ１からステージ２に例えば１２．５６ＭＨｚの高周波電力を５Ｗ〜１００Ｗ投入することにより、真空チャンバ１内にプラズマ雰囲気が形成される。ハロゲン含有ガスとして、エッチングガスに含まれるものと同一のものを用いることで、エッチング工程とクリーニング工程との間での雰囲気の変化（これがデバイスの歩留まり低下を招く場合がある）を抑制できる。尚、クリーニング工程中、ステージ２にはダミー基板を設置することができる。ハロゲン含有ガスの流量は１０〜２００ｓｃｃｍ、希ガスの流量は２〜４０ｓｃｃｍの範囲に設定される（このときの真空チャンバ１内の圧力は、１〜２０Ｐａ）。

このようにプラズマ雰囲気が形成されると、プラズマ雰囲気中で電離した希ガスのイオンにより、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２が還元されてＲｕとなる。このとき、誘電体窓１１に近接配置した電極６に高周波電圧（例えば、１００〜５０００Ｖ）を印加することで、プラズマ雰囲気中で電離した希ガスのイオンが、誘電体窓１１に向かって引き込まれ、この希ガスのイオンの上記ハロゲンイオンにより還元されたＲｕへの衝撃（スパッタ）により、Ｒｕが真空チャンバ１内に放出されて排気される。

ここで、クリーニングガスの総流量に対する希ガスの割合を２〜２０％に設定することが好ましい。希ガスの割合が２％未満では、ハロゲン含有ガスが効率良く電離（解離）せず、ハロゲンイオンによるＲｕＯ_２の還元が効率良く起こらないため、また、希ガスのイオンが少なく、希ガスのイオンの衝撃によるＲｕの放出も効率良く起こらないため、効率良くＲｕＯ_２を除去できない場合がある。一方で、希ガスの割合が２０％よりも大きいと、希ガスのイオンが多くなり過ぎて、ハロゲンイオンによるの還元が効率良く起こらないため、効率良くＲｕＯ_２を除去できない場合がある。

ここで、希ガスからなる（ハロゲン含有ガスを含まない）クリーニングガスや、ハロゲン含有ガスからなる（希ガスを含まない）クリーニングガスを用いた場合、ＲｕＯ_２を効果的に除去できず、エッチング工程の実施に伴う、エッチングレートの低下を抑制できないことが後述の実験により確認された。それに対して、本実施形態では、クリーニングガスにハロゲン含有ガスをも含むことで、プラズマ雰囲気中の希ガスの電離が促進され、ＲｕＯ_２を効果的に除去できるものと推測される。

このように本実施形態では、ドライエッチングの反応生成物として生成され、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２をも効率良く除去される。そして、誘電体窓１１を介して真空チャンバ１内に高周波電力を導入して真空チャンバ１内にプラズマ雰囲気を生成するような場合には、定期的に実施されるクリーニング工程にて誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２が除去されることで、真空チャンバ１内への高周波電力の導入が妨げられることが防止されて、常時、同等の雰囲気（例えば、所定のエッチングレートを維持した状態）でＲｕ膜をドライエッチングできる。

また、クリーニングガスが酸素ガスを更に含み、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとの流量比が１０：０．１〜１：１の範囲に設定されることが好ましい。この流量比の範囲で酸素ガスを更に含むことで、プラズマ雰囲気中で電離した酸素イオンにより、上記ハロゲンイオンにより還元されたＲｕが酸化され、ＲｕＯ_４として揮発するため、より一層効率良くＲｕＯ_２を除去することができる。尚、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとの流量比が１：１より大きいと、酸素イオンが多くなり過ぎて、ハロゲンイオンによる還元が効率良く起こらず、結果として、効率良くＲｕＯ_２を除去することができなくなる場合がある。

また、ハロゲン含有ガスとしてホウ素原子または水素原子を含むものを用いることが好ましい。これによれば、クリーニング時にプラズマ雰囲気中で電離したホウ素イオンまたは水素イオンにより、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２を効率良く還元してＲｕとすることができ、上述の如くＲｕＯ_４として揮発させて真空排気することができるため、より一層効率良くＲｕＯ_２を除去するとができ、有利である。

また、ハロゲン含有ガスとして、還元性の高い第１のハロゲン含有ガス（例えばＣｌ_２等のようなホウ素原子を含まないもの）とホウ素原子を含む第２のハロゲン含有ガス（例えばＢＣｌ_３等）とを含むことが好ましい。これによれば、クリーニング時にホウ素原子が誘電体窓１１に付着することを防止でき、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２を還元してＲｕとする効果を高めることができる。この場合、第１のハロゲン含有ガスの流量を第２のハロゲン含有ガスの流量よりも大きくすることが好ましい。

上記実施形態の効果を確認するために、上記ドライエッチング装置ＥＭを用いて以下の実験を行った。発明実験１では、厚さ１３０ｎｍのＲｕ膜が形成されたΦ８インチの基板Ｓｗ（Ｒｕ膜上にレジストパターンを形成し、基板Ｓｗ表面の面積に対するレジスト開口部から露出するＲｕ膜の面積の比率（開口率）を９０％に設定した）をステージ２上に設置し、真空排気した後、以下のエッチング条件でＲｕ膜のドライエッチングを実施した（エッチング工程）。即ち、エッチングガスとして酸素ガスとＣｌ_２ガスとを含有するものを用い、酸素ガス流量を３２０ｓｃｃｍ、Ｃｌ_２ガス流量を６０ｓｃｃｍ、圧力を１Ｐａ、アンテナコイル５への投入電力を１３．５６ＭＨｚ，８００Ｗ、ステージ２への投入電力を１２．５ＭＨｚ，６０Ｗに夫々設定した。上記ドライエッチング装置ＥＭに設けられた図示省略する公知の終点検出装置（ＥＰＤ）を用いてエッチング工程の終点を検知すると、エッチングガス導入及び電力投入を中止してドライエッチングを終了した。本発明実験１では、２５枚（１ロット）の基板Ｓｗに対するエッチング工程が終了する毎に、以下のクリーニング条件でクリーニング工程を実施した。即ち、クリーニングガスとして酸素ガスとＣｌ_２ガスとＡｒガスとを含有するものを用い、酸素ガス流量を１０ｓｃｃｍ、Ｃｌ_２ガス流量を５０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量を２０ｓｃｃｍ、圧力を１０Ｐａ、アンテナコイル５への投入電力を１３．５６ＭＨｚ，９５０Ｗ、ステージへ２の投入電力を１２．５ＭＨｚ，２０Ｗ、クリーニング時間を９００ｓｅｃに夫々設定した。各基板Ｓｗのエッチング開始から終点検知までの時間からエッチングレートを夫々求め、基板Ｓｗの処理枚数とエッチングレートとの関係を求めた結果を図３に示す。これによれば、処理枚数が１７５枚に達してもエッチングレートは低下せず、一定のエッチングレート（５０ｎｍ／ｍｉｎ前後）を実現できることが確認された。これより、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２が除去されることで、常時、同等の雰囲気でＲｕ膜をドライエッチングできることが判った。

発明実験２では、厚さ１３０ｎｍのＲｕ膜が形成されたΦ８インチの基板Ｓｗ（Ｒｕ膜上にレジストパターンを形成せず、基板Ｓｗ表面の面積に対する露出するＲｕ膜の面積の比率（開口率）を１００％に設定した）をステージ２上に設置し、真空排気した後、以下のエッチング条件でＲｕ膜のドライエッチングを実施した（エッチング工程）。即ち、エッチングガスとして酸素ガスとＣｌ_２ガスとを含有するものを用い、酸素ガス流量を４００ｓｃｃｍ、Ｃｌ_２ガス流量を８０ｓｃｃｍ、圧力を１Ｐａ、アンテナコイル５への投入電力を１３．５６ＭＨｚ，８００Ｗ、ステージ２への投入電力を１２．５ＭＨｚ，１５０Ｗに夫々設定した。本発明実験２では、１枚の基板Ｓｗに対するエッチング工程が終了する毎に、クリーニング工程を実施した（つまり、エッチング工程とクリーニング工程とを交互に実施した）。クリーニング条件は、クリーニングガスとしてＣｌ_２ガスとＢＣｌ_３ガスとＡｒガスとを含有するものを用い、Ｃｌ_２ガス流量を６０ｓｃｃｍ、ＢＣｌ_３ガス流量を４０ｓｃｃｍ、Ａｒガス流量を１０ｓｃｃｍ、圧力を５Ｐａ、アンテナコイル３への投入電力を１３．５６ＭＨｚ，９５０Ｗ、ステージ２への投入電力を１２．５ＭＨｚ，２０Ｗ、クリーニング時間を３０ｓｅｃに夫々設定した。上記発明実験１と同様に、基板Ｓｗの処理枚数とエッチングレートとの関係を求めた結果を図４に示す。これによれば、１０枚の基板Ｓｗに対してエッチングを実施する間、一定のエッチングレート（４７ｎｍ／ｍｉｎ前後）を実現できることが確認された。これより、上記発明実験１よりもドライエッチングすべきＲｕ膜の面積が増加したにも拘わらず、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２が除去されることで、常時、同等の雰囲気でＲｕ膜をドライエッチングできることが判った。

比較実験１では、クリーニングガスにＡｒガスを添加しない点を除き、上記発明実験１と同様に、エッチング工程とクリーニング工程を実施した。上記発明実験１と同様に、基板Ｓｗの処理枚数とエッチングレートとの関係を求めた結果を図５に示す。これによれば、処理枚数が３０枚に達すると、エッチングレートが急激に低下することが確認された。また、比較実験２では、クリーニングガスにＡｒガスを添加しない点を除き、上記発明実験２と同様に、エッチング工程とクリーニング工程を交互に実施した。上記発明実験２と同様に、基板Ｓｗの処理枚数とエッチングレートとの関係を求めた結果を図６に示す。これによれば、処理枚数が２枚目〜７枚目は一定のエッチングレートが実現できるものの、処理枚数が１０枚に達すると、エッチングレートが急激に低下することが確認された。更に、図示しないが、比較実験３では、希ガスのみからなるクリーニングガス（酸素ガスとＣｌ_２ガスを含まない）を用いる点を除き、上記発明実験１と同様に、エッチング工程とクリーニング工程を実施した。この場合も、上記比較実験１と同様に、処理枚数が３０枚に達すると、エッチングレートが急激に低下することが確認された。これらの比較実験１〜３では、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２を除去できないため、ＲｕＯ_２の付着量が増加するのに従い、真空チャンバ１内への高周波電力の導入を妨げられ、これに起因して、プラズマ密度が次第に低下し、エッチングレートが低下したと考えられる。比較実験１〜３の終了後、誘電体窓１１を夫々確認したところ、特に中央部にＲｕＯ_２が厚く付着していることが確認された。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない範囲で適宜変形することができる。例えば、上記実施形態では、誘電体窓１１に付着したＲｕＯ_２を除去する場合を例に説明したが、真空チャンバ１内に存する部品は誘電体窓１１に限定されず、ＲｕＯ_２が付着することで同等の雰囲気を阻害するような真空チャンバ１内の部品があれば、当該部品に公知の高周波電源から高周波電圧を印加し、プラズマ雰囲気中で電離した希ガスのイオンを引き込むように構成すればよい。

上記実施形態では、誘電体窓１１に希ガスのイオンを引き込むために、電極６に高周波電圧を印加しているが、電極６に公知の直流電源の出力を接続し、電極６に負の電圧を印加するように構成してもよい。

Ｓｗ…Ｒｕ膜を備える基板、１…真空チャンバ、１１…誘電体窓（真空チャンバ内に存する部品）。

Claims

真空チャンバ内にＲｕ膜を備える基板を設置し、真空雰囲気の真空チャンバ内に酸素ガスとハロゲン含有ガスとを含むエッチングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にてＲｕ膜をドライエッチングするエッチング工程と、
真空チャンバ内にクリーニングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にて真空チャンバ内に存する部品をクリーニングするクリーニング工程とを含むドライエッチング方法において、
クリーニングガスが、エッチングガスに含まれるハロゲン含有ガスと同一のものと希ガスとを含み、プラズマ雰囲気中で電離した少なくとも希ガスのイオンが真空チャンバ内に存する部品に引き込まれるようにしたことを特徴とするドライエッチング方法。
請求項１記載のドライエッチング方法であって、前記部品が、真空チャンバ壁に設けた誘電体窓であるものにおいて、
前記クリーニング工程にて、誘電体窓に近接配置した電極に高周波電圧を印加することを特徴とするドライエッチング方法。
前記クリーニングガスが、酸素ガスを更に含み、ハロゲン含有ガスと酸素ガスとの流量比が１０：０．１〜１：１の範囲に設定されることを特徴とする請求項１または請求項２記載のドライエッチング方法。
前記クリーニングガスの総流量に対する希ガスの割合が２〜２０％に設定されることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項記載のドライエッチング方法。
前記ハロゲン含有ガスは、Ｃｌ_２、ＢＣｌ_３、ＨＣｌ、ＨＢｒ、ＨＩ及びＳｉＣｌ_４から選択される少なくとも１種を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のドライエッチング方法。
前記ハロゲン含有ガスは、ホウ素原子または水素原子を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のドライエッチング方法。
真空チャンバ内にＲｕ膜を備える基板を設置し、真空雰囲気の真空チャンバ内に酸素ガスとハロゲン含有ガスとを含むエッチングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にてＲｕ膜をドライエッチングするエッチング工程と、
真空チャンバ内にクリーニングガスを導入し、プラズマ雰囲気中にて真空チャンバ内に存する部品をクリーニングするクリーニング工程とを含むデバイスの製造方法において、
クリーニングガスが、エッチングガスに含まれるハロゲン含有ガスと同一のものと希ガスとを含み、プラズマ雰囲気中で電離した少なくとも希ガスのイオンが真空チャンバ内に存する部品に引き込まれるようにし、
所定のタイミングで前記クリーニング工程を実施することを特徴とするデバイスの製造方法。