JPH09171992A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】従来、ロット間クリーニングの開始時期やクリ
ーニング条件は異物の発生状況から経験的に定めること
が多いため、不必要に実施回数が多かったり時間が長い
などの課題があった。 【解決手段】エッチング装置において、センサをエッチ
ング処理室に設置し、該ドライエッチング装置を用いて
複数枚の被処理基板をエッチングした際に該センサに堆
積した反応生成物の堆積量に基づいてクリーニングの開
始時期を判定し、該反応生成物の堆積量変化を該エッチ
ング装置のプラズマクリーニング中に測定し、その堆積
量変化が小さくなる時点に基づいてクリーニングの終点
を判定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はエッチング装置に関
し、特に処理室内部のクリーニングに有効なエッチング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ドライエッチング装置は、処理室
内に反応生成物が堆積すると異物が多発するため定期的
に処理室内をＯ２などのプラズマによりクリーニング
し、堆積物の除去を実施している。しかし、処理室内部
のクリーニングの開始時期やクリーニングの効果を正確
に判断することは難しく、その為、数ロットのエッチン
グ処理の合間に行われるロット間クリーニングは経験か
ら決定した枚数または時間で定期的に行われ、また、処
理室を大気解放し有機溶剤で拭くウェットクリーニング
の開始時期は、放電異物の個数、外観検査、処理枚数で
判断し行われている。

【０００３】また、エッチング装置の処理室内部をプラ
ズマ放電によりクリーニングする際、クリーニング終点
をモニタする方法として、質量分析法、発光分光法、電
力計測法、及び、経験に基づいた時間制御法などがよく
知られている。さらに、特開昭63-244739号に開示され
ているような、電極間インピーダンスもしくは処理室内
温度が急変する時点をクリーニング終点と判定する方法
が知られている。

【０００４】さらに、特開平1-318909号に開示されてい
るような、水晶振動子をエッチング装置に設け、該水晶
振動子を基板と同時にエッチング処理することにより、
エッチング量を制御する装置が知られていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ロット間クリーニング
の開始時期やクリーニング条件は異物の発生状況から経
験的に定めることが多いため、不必要に実施回数が多か
ったり時間が長いなどの問題があった。また、プラズマ
クリーニングでは異物が除去できずに処理室を大気解放
して実施する。ウェットクリーニングにおいては、プラ
ズマクリーニング後の異物の個数による判断では、ウェ
ットクリーニングの開始時期が判断できない。また、エ
ッチング装置の汚染状況を目視で外観検査する方法は、
人間の目による判断のため曖昧な上、異物と同程度の大
きさの物を見ておらず、信頼性に欠けていた。また、処
理枚数によるクリーニング周期の管理は、クリーニング
周期を長くし、装置の稼働率を向上するのを妨げてい
た。

【０００６】プラズマクリーニングの発光分光などによ
る終点判定は、プラズマクリーニング処理中の堆積物の
発光などのプラズマの特性を測定することでプラズマク
リーニングの終点を判断している。したがって、クリー
ニング中にプラズマ中に放出されずに処理室内壁に付着
したままの堆積物が有ったとしても分からなかった。同
様に、プラズマ条件やガス種が違うクリーニング条件の
間のクリーニング効率の比較には長時間を要した。ま
た、発光分光法では受光窓が曇り測定の妨げになる他、
堆積物が適当な波長で発光しないクリーニング方法を用
いるときにはモニタが困難であった。このようにクリー
ニングが適切かどうかの判断が十分できず、クリーニン
グが不適切なため堆積物の除去残りからの異物の発生の
問題があった。また、クリーニング速度が分からないた
め、クリーニングに多量の時間を費やしており、装置の
稼働率が悪かった。

【０００７】本発明は、従来の場合の処理室内のクリー
ニング開始時期決定手段の不明確さという課題を解決す
るためになされたもので、クリーニングの開始時期を適
確に知ることを目的とする。また、本発明は、クリーニ
ングの終点をプラズマ特性で判断している従来の場合の
堆積物除去の不明さという課題を解決するためになされ
たもので、クリーニングで使用するガス種や処理条件に
よらずクリーニングの終点を正確に判定することを目的
とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明のドライエッチン
グ装置は上記目的を達成するために、センサをエッチン
グ処理室に設置し、該ドライエッチング装置を用いて複
数枚の被処理基板をエッチングした際に該センサに堆積
した反応生成物の堆積量に基づいてクリーニングの開始
時期を判定する。また、該反応生成物の堆積量変化を該
エッチング装置のプラズマクリーニング中に測定し、そ
の堆積量変化が小さくなる時点に基づいてクリーニング
の終点を判定する。また、本発明は、該センサに白金の
耐プラズマ性被覆膜を施すことに特徴がある。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明のエッチング装置は、エッ
チング処理室にセンサを設けており、具体的には該セン
サは、エッチングによる反応生成物が堆積する場所に位
置し、片面をエッチング処理室内の気体に接するように
設置されている。本実施例では、該センサ表面上の堆積
量を一定の時間間隔で検出し、その変化量を解析する。
また本実施例のエッチング装置は、該センサの値が予め
求めた一定の値に達したか否かでエッチング処理室のク
リーニング開始時期を判断する。また、処理室のクリー
ニングに関しては、該センサ上の堆積物の除去が完了し
た時点に基づいてクリーニングの終了を判断する。

【００１０】以下、図面を用いて本発明の実施の形態を
説明する。図１は本発明のドライエッチング装置、特
に、センサとして水晶振動子を用いたリアクティブイオ
ンエッチング（ＲＩＥ）式ドライエッチング装置の全体
構造を示す断面図である。以下では、本発明の実施の形
態として水晶振動子を用いたＲＩＥ式ドライエッチング
装置を用いて説明するが、必ずしもＲＩＥ式に限定され
るべきものではなく、マイクロ波式や誘導結合式をも含
むものであり、また、センサは水晶振動子ばかりでな
く，堆積量が測定できればよく，堆積物の光吸収の強度
をはかる光吸収法，堆積物の厚さによる電気抵抗の違い
から膜厚を測定する電気抵抗法なども利用できる。

【００１１】全体を符号１で示すドライエッチング装置
は、エッチング処理室２と水晶振動子３を備えている。
ここで、水晶振動子３は反応生成物が堆積するように処
理室内壁のアース電位の部位に取り付けられている。ま
た、エッチング処理室はプラズマを発生させる高周波電
極６と排気系７を備えている。

【００１２】水晶振動子３は周波数の安定性を保つため
に温度を一定に保った高周波発振器４及び周波数測定器
５に接続され周波数測定器５は該水晶振動子３の共振周
波数を測定し表示する機能を有している。

【００１３】水晶振動子３は、エッチング処理室２の内
壁面に位置し、図２で図示した水晶振動子保持具１３に
よってエッチング処理室２に面して設置されている。

【００１４】図２は本発明のドライエッチング装置の水
晶振動子取り付け部の断面図で、真空の処理室内を大気
から隔てるための処理室外壁に、円形の穴を開け、金属
製のフランジ型の水晶振動子保持具１３を設置してあ
る。

【００１５】処理室外壁にあけた円形の穴には、振動子
押さえ１２をプラズマ照射から遮蔽し振動子押さえ１２
の温度上昇を防ぎ放電中の測定を可能にする遮蔽具１０
が溶接されている。

【００１６】本保持具１３には耐プラズマ性被覆膜９を
施した該水晶振動子３を表から押さえる振動子押さえ１
２がボルト１１によって熱伝導をよくするために密着さ
れている。 該水晶振動子の裏には水晶の振動を妨げな
いように周辺部を押さえ該水晶振動子に接触する板バネ
１５があり、板バネ１５は絶縁板１６によって保持具１
３とは絶縁され、大気中に設置してある同軸ケーブル接
続具２０に軸１７によって電気的に接続されている。

【００１７】Ｏリング２３とＯリング溝ｂにより、処理
室２は真空を保たれている。

【００１８】また、水晶振動子の温度が変化すると共振
周波数が変化し、正確に堆積量を測定することができな
い。そこで、堆積量の補正をする為に該水晶振動子３の
温度を直接測る非接触型蛍光温度計プローブ２２が設け
てある。なお、よく使われる水晶の切り出し角度のＡＴ
カットの水晶振動子共振周波数の温度依存性は２５度で
小さく、保持具にある溝aと保持具１３に溶接した冷却
液流路蓋１８とパイプ２１からなる冷却液流路に冷却液
を通し２０度から３０度に温度調節されている。

【００１９】ここで、冷却液用の構造部及び遮蔽具１０
は、水晶振動子の温度依存性と水晶振動子保持具１３が
取り付けられている部位の温度によっては省くことがで
きる。

【００２０】本発明の実施の形態においては、大気側か
らフランジ型の保持具で固定する構造になっており、取
り外しが容易である。

【００２１】ここで、本発明者によって提案されている
ドライエッチング装置について、そのクリーニング開始
時期判定方法を図３を用いて説明する。

【００２２】まず、エッチング装置をクリーニングし終
わった状態の時に新しい水晶振動子を取り付ける。この
時点では該水晶振動子には何も付着していない。この状
態でエッチング室を真空に引く。エッチングをしていな
い時は該水晶振動子の共振周波数は一定値Ｆｉを保つ。
図３の３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃはエッチング処理
を表す。エッチングを実施すると反応生成物が発生し、
処理室内壁や水晶振動子に堆積する。堆積物の増加に従
い該水晶振動子の共振周波数は減少し、３０、３０ａ、
３０ｂ、３０ｃとなる。前もって該水晶振動子への堆積
量とクリーニング開始時期の相関から決めた周波数Ｆｌ
を水晶振動子の共振周波数が越えた時点をもってクリー
ニングの開始時点と判断する。なお、本実施例の方法に
よりクリーニング開始時期が検知された場合はクリーニ
ング開始の警告信号を出したり、場合によっては、次の
エッチング処理を中止する。

【００２３】これは、エッチングのみを連続して行う場
合のみに限らず、エッチングと短時間のプラズマクリー
ニングを交互に繰り返し行うときの反応生成物の除去残
りの蓄積をモニタする場合にも同様に使用できる。この
場合は、蓄積量が多くなった時点で時間の長いプラズマ
クリーニングを実施する。また、クリーニングの開始時
期は、プラズマクリーニングの開始時期のみに限らずウ
ェットクリーニングや堆積物と反応してガス化する活性
な気体を導入するガスクリーニングの開始時期を判断す
ることにも同様に使用できる。

【００２４】次に、クリーニング終点検出方法を図４を
用いて説明する。クリーニング開始時点Ｃｉの該水晶振
動子の共振周波数Ｆｃは設置時の周波数Ｆｉより小さい
値を示している。クリーニングを開始すると、該水晶振
動子の周波数は３３のように増加し、該水晶振動子設置
時の周波数になった時点３４で周波数の変化が小さくな
る。

【００２５】上記の周波数変化が小さくなる時点は、該
水晶振動子の表面にある堆積物がクリーニング中に除去
されたことにより生じた変化であり、この時点に基づい
てクリーニングの終了を判断することができる。また、
クリーニングの終点判定においても、警告信号を発した
り、自動的にクリーニングを停止することも有効であ
る。

【００２６】なお、センサがプラズマで損傷を受けない
ようにすることも重要である。一般の水晶振動子用電極
膜は表面に金あるいは銀をコーティングして使用してい
るがプラズマ耐性が低い。これに対し白金は、エッチン
グに使われる塩素、六フッ化硫黄のプラズマに対して著
しい耐性を持つ。本発明のドライエッチング装置におい
て、水晶振動子に白金からなる耐プラズマ性被覆膜を施
した。これにより、クリーニング終点がより明確になる
ほか、長期にわたって該センサを交換せず用いることが
できる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のドライエッチング装置は、処理
室内の堆積量から、クリーニング開始時期を堆積量の上
限を設けることにより的確に決めることができるので、
必要以上にクリーニングする必要がなく装置の稼働率を
上げることができるという効果がある。

【００２８】また、堆積量をモニタすることでクリーニ
ングの終点を判断しているので、クリーニング中にプラ
ズマ中に放出されずに処理室内壁に付着したままの堆積
物の有無が判断でき、その結果クリーニングが適切かど
うかが正確に判断できる。さらに、最適なクリーニング
条件を探すことにおいても容易かつ正確に達成できる。
その結果、クリーニング時間を無駄に長くとることが無
くなり、装置の稼働率が上がる。また、クリーニングに
任意のプラズマ条件やガス種を用いる場合や、さらには
プラズマを用いない気相クリーニング方法を用いる場合
にも堆積物量をモニタしているので、装置内部のクリー
ニングの終点が適確に判定できる。また、請求項３記載
の発明ではセンサの電極膜が耐プラズマ性の膜であり、
該センサを長期間交換せずに使用できるため、装置の稼
働率を上げることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すドライエッチング装置
の全体構成の構成図である。

【図２】本発明の一実施例を示す水晶振動子取り付け部
の断面図である。

【図３】本発明の一実施例を示すクリーニング開始時期
判定方法のフロー図である。

【図４】本発明の一実施例を示すクリーニング終点判定
方法のフロー図である。

【符号の説明】

１…ドライエッチング装置、２…エッチング処理室、３
…水晶振動子、４…高周波発生器、５…周波数測定器、
６…高周波電極、７…排気系。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ドライエッチング装置において、エッチン
   グ処理中に発生する反応生成物が堆積する部位にセンサ
   を設置し、該センサ上の堆積物の量をモニタすることに
   よりクリーニング開始時期及び終点を判定することを特
   徴とするドライエッチング装置。
2. 【請求項２】センサが水晶振動子からなることを特徴と
   する請求項１記載のドライエッチング装置。
3. 【請求項３】センサに耐プラズマ性被覆膜を施すことを
   特徴とする請求項１または２記載のドライエッチング装
   置。
4. 【請求項４】耐プラズマ性被覆膜が白金からなることを
   特徴とする請求項３記載のドライエッチング装置。