JP2001267406A - 静電吸着電極のクリーニング方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電吸着電極の吸着面上の反応生成物を、絶
縁膜にダメージを与えることなしに除去できる静電吸着
電極のクリーニング方法および装置を提供する。 【解決手段】 チャンバ７とマイクロ波４を導入するマ
イクロ波導入窓４０とにより構成されるエッチング室１
２を静電吸着電極３６の上方に設け、また、静電吸着電
極３６の上方でプロセスガス１０をエッチング室１２に
導入するプロセスガス導入孔４１をチャンバ７に設け
る。エッチング室１２を取り囲むように３段に分かれて
ソレノイドコイル３５ａ，３５ｂ，３５ｃを設ける。プ
ラズマエッチング処理中に発生し、静電吸着電極３６に
付着した反応生成物２２の堆積量分布と、クリーニング
用のプロセスガスのプラズマにより反応生成物２２を除
去するときの除去速度分布とが相殺されるようにして反
応生成物２２を除去する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、静電吸着電極の
クリーニング方法および装置に関し、特に、プラズマ処
理されるウエハを静電吸着力により支持する静電吸着電
極のクリーニング方法および装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は、従来のプラズマ処理装置の一例
としての有磁場マイクロ波エッチング装置の一部断面を
示す説明図である。図７において、放電管２内に導入し
たプロセスガス３を、マイクロ波４による電界とソレノ
イドコイル５の磁界との相互作用によりプラズマ化し、
放電管２内にプラズマ６が形成される。絶縁物８を介し
てチャンバ７内に絶縁して設けられた下部電極上には、
電極１３に絶縁膜１４をろう材１５により接合して構成
した静電吸着電極１６が固定されている。下部電極に
は、スイッチ１０を介して高周波電源１１と、ローパス
フィルタ１７を介して直流電源１９とが接続されてい
る。

【０００３】直流電源１９から静電吸着電極１６の電極
１３に、数百Ｖの電圧を印加することにより、ウエハ１
が静電吸着電極１６に吸着され支持されている。その
後、下部電極にスイッチ１０をオンして高周波電源１１
により高周波を印加し、プラズマ中のイオンエネルギー
を制御しながら該イオンをウエハ１に入射させてプラズ
マエッチング処理が行われる。また、ウエハ１が静電吸
着電極１６に支持されている状態で、マスフローコント
ローラ２６を開いてＨｅガス２７をウエハ１裏面に導入
することによりウエハ１が冷却され、また、サーキュレ
ータ２８により冷媒２９を循環することにより、下部電
極が温調されている。

【０００４】以上の様に構成された装置において、プラ
ズマエッチング処理を重ねるに従い、該処理中の反応生
成物がチャンバ７内の静電吸着電極１６の絶縁膜１４上
に付着する。このため、静電吸着電極１６上へのウエハ
１の配置を行わずに、反応生成物の除去が可能なガスプ
ラズマを放電管２内に形成し、プラズマクリーニングを
実施する。その後、スイッチ２５を介して抵抗計２４に
より静電吸着電極１６に直流電圧を印加し、絶縁膜１４
の抵抗を逐次検出する。このとき、絶縁膜１４の抵抗は
プラズマクリーニングの進行にともない低下し、検出し
た抵抗値と予め設定していた設定値とが一致した時点
で、プラズマクリーニングを終了している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来の静電吸着電極の
クリーニング方法および装置においては、静電吸着電極
１６の吸着面上における反応生成物の分布が面内で不均
一な場合、該反応生成物を完全に除去しようとすると、
長時間のプラズマクリーニングを必要とし、反応生成物
の堆積が少ない部分では過剰なプラズマクリーニングを
施して、静電吸着電極１６の吸着面の絶縁膜１４にダメ
ージを与えてしまうという問題点があった。このため、
絶縁膜１４が削れてしまい、吸着性能が低化し、静電吸
着電極１６の寿命を縮めてしまう場合があった。

【０００６】また、静電吸着電極１６にダメージを与え
ないようにするためにクリーニング時間を短くすると、
吸着面上に除去できない反応生成物が残るという問題点
があった。このため、静電吸着電極１６の吸着性能、特
に残留吸着性能に影響を与え、ウエハ１を離脱しにくく
なる場合があった。

【０００７】この発明は、上述のような課題を解決する
為になされたものであり、静電吸着電極の吸着面上の反
応生成物を、絶縁膜にダメージを与えることなしに除去
できる静電吸着電極のクリーニング方法および装置を提
供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の第１の局面に
おける静電吸着電極のクリーニング方法は、マイクロ波
による電界とソレノイドコイルの磁界との相互作用でプ
ロセスガスをプラズマ化し、このプラズマ中のイオンエ
ネルギーを制御しながら行うプラズマエッチングにより
処理されるウエハを、絶縁膜との間に発生させた静電吸
着力により支持する静電吸着電極のクリーニング方法で
あって、プラズマエッチング処理中に発生し、静電吸着
電極に付着した反応生成物の堆積量分布と、クリーニン
グ用のプロセスガスのプラズマにより反応生成物を除去
するときの除去速度分布とが相殺されるようにして反応
生成物を除去するものである。

【０００９】また、静電吸着電極に付着した反応生成物
を除去する除去速度分布を、静電吸着電極の外周部に付
着した反応生成物が静電吸着電極の中央部に付着した反
応生成物より早く除去されるものである。

【００１０】また、ソレノイドコイルが少なくとも３段
に分かれて設けられ、各段のソレノイドコイルの励磁電
流を制御して、静電吸着電極に付着した反応生成物を除
去する除去速度分布を変えるものである。

【００１１】また、クリーニング用のプロセスガスの流
量を増加して静電吸着電極の中心部から外周部に向かう
クリーニング用のプロセスガスの流れを増大させ、静電
吸着電極の外周部の除去速度を上記静電吸着電極の中心
部より速くするものである。

【００１２】また、クリーニング用のプロセスガスの圧
力を高くして静電吸着電極の中心部におけるプロセスガ
スの流れを抑制し、静電吸着電極の外周部の除去速度を
静電吸着電極の中心部より速くするものである。

【００１３】また、外側のプロセスガス導入孔と内側の
プロセスガス導入孔とが同心状に配設されており、プロ
セスガスの導入は外側のプロセスガス導入口のみで行
い、静電吸着電極の外周部の除去速度を静電吸着電極の
中心部より速くするものである。

【００１４】また、外側のリングヒータと内側のリング
ヒータとが静電吸着電極の内部に同心状に埋め込まれて
おり、外側のリングヒータに電力を供給して昇温し、静
電吸着電極の外周部の除去速度を静電吸着電極の中心部
より速くするものである。

【００１５】また、外側の流路と内側の流路とが静電吸
着電極の内部に同心状に設けられており、内側の流路の
みに冷媒を供給して静電吸着電極の中心部の温度を外周
部の温度に比して下げ、静電吸着電極の外周部の除去速
度を静電吸着電極の中心部より速くするものである。

【００１６】この発明の第２の局面における静電吸着電
極のクリーニング装置は、マイクロ波による電界とソレ
ノイドコイルの磁界との相互作用でプロセスガスをプラ
ズマ化し、このプラズマ中のイオンエネルギーを制御し
ながら行うプラズマエッチングにより処理されるウエハ
を、絶縁膜との間に発生させた静電吸着力により支持す
る静電吸着電極のクリーニング装置であって、静電吸着
電極の上方に設けられ、チャンバとマイクロ波を導入す
るマイクロ波導入窓とにより構成されるエッチング室
と、静電吸着電極の上方でチャンバに設けられ、プロセ
スガスをエッチング室に導入するプロセスガス導入孔
と、エッチング室を取り囲むように少なくとも３段に分
かれて設けられたソレノイドコイルとを備えるものであ
る。

【００１７】また、マイクロ波による電界とソレノイド
コイルの磁界との相互作用でプロセスガスをプラズマ化
し、このプラズマ中のイオンエネルギーを制御しながら
行うプラズマエッチングにより処理されるウエハを、絶
縁膜との間に発生させた静電吸着力により支持する静電
吸着電極のクリーニング装置であって、静電吸着電極の
上方に設けられ、チャンバとマイクロ波を導入するマイ
クロ波導入窓とにより構成されるエッチング室と、静電
吸着電極の上方でチャンバに同心状に配設され、プロセ
スガスをエッチング室に導入する外側のプロセスガス導
入孔および内側のプロセスガス導入孔と、エッチング室
を取り囲むように少なくとも３段に分かれて設けられた
ソレノイドコイルとを備えるものである。

【００１８】また、静電吸着電極の内部に同心状に埋め
込まれ、外側のリングヒータおよび内側のリングヒータ
を備えるものである。

【００１９】また、静電吸着電極の内部に同心状に設け
られ、冷媒を供給する外側の流路および内側の流路を備
えるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は、この発明
の実施の形態１である静電吸着電極のクリーニング方法
および装置を説明するに際し、一例として、プラズマ処
理装置としての有磁場マイクロ波エッチング装置の一部
断面を示す説明図である。図２は、図１のクリーニング
方法を示す説明図である。

【００２１】図１において、支持台５１の上に絶縁体３
８を介して電極３３とセラミック溶射によって形成され
た絶縁膜３４とによって構成した静電吸着電極３６が固
定され、ウエハ１が絶縁膜３４との間に発生させた静電
吸着力により静電吸着電極３６に支持されている。電極
３３は、マッチングボックス２１を介して高周波電源１
１に接続されている。エッチング室１２は、チャンバ７
とマイクロ波導入窓４０とによって構成され、マイクロ
波導入窓４０からマイクロ波４を導入している。

【００２２】チャンバ７には、プロセスガス導入孔４１
がプロセスガス１０の流量を制御するバルブ４５とマス
フローコントローラ４３とを介して設けられ、プロセス
ガス１０を導入している。エッチング室１２内は、真空
ポンプ（図示せず）などによって所望の圧力に保たれて
いる。ソレノイドコイル３５ａ，３５ｂ，３５ｃがエッ
チング室１２を取り囲むように３段に分かれて設けられ
ており、該ソレノイドコイルでエッチング室１２内の磁
束密度分布を制御し、この制御された磁界とマイクロ波
４による電界との相互作用でプロセスガス１０をプラズ
マ化し、また、発生するプラズマ６の高さや分布を制御
する。なお、ソレノイドコイルは４段以上に分かれて設
けられていてもよく、上記と同様の作用効果を奏する。

【００２３】ローパスフィルタ１７を介して直流電源１
９から静電吸着電極３６の電極３３に、数百Ｖの電圧を
印加することにより、ウエハ１が絶縁膜３４との間に発
生させた静電吸着力により静電吸着電極３６に支持され
ている。また、ウエハ１が静電吸着電極３６に支持され
ている状態で、バルブ３２を開いてＨｅガス２７をウエ
ハ１裏面に導入し、マスフローメータ２６と圧力計２０
により、圧力を１〜２ｋＰａに制御する。また、サーキ
ュレータ２８で温調された冷媒２９が、静電吸着電極３
６に設けられている流路３９を循環することにより、電
極３３が温調され、ウエハ１が冷却される。

【００２４】静電吸着電極３６上に支持されているウエ
ハ１に対するエッチング処理は、塩素系のプロセスガス
１０が所望の圧力（数Ｐａ程度）に保たれた後、マイク
ロ波４の電界とソレノイドコイル３５ａ，３５ｂ，３５
ｃの磁界の相互作用によりプラズマ６を形成し、高周波
電源１１により高周波を印加し、プラズマ６中のイオン
エネルギーを制御しながら該イオンをウエハ１に入射さ
せることにより行われる。

【００２５】ウエハ１のエッチング処理終了後、ウエハ
１離脱のための逆バイアスなどの作業の後、静電吸着電
極３６に供給している直流電圧をＯＦＦにし、マスフロ
ーコントローラ２６直後のバルブ３２を閉じ、ウエハ１
裏面にＨｅガス２７を封止する。その間、エッチング室
１２内には塩素系ガスもしくはアルゴンなどの不活性ガ
スのプラズマ６でウエハ１もしくは絶縁膜３４に蓄積さ
れた電荷を逃がし、吸着力を低減させる。そして、Ｈｅ
ガス２７の圧力が所定の設定値に下がった時に、該プラ
ズマ６をＯＦＦにし、ウエハ離脱機構（図示せず）によ
ってウエハ１を搬出する作業を開始するようにしてお
く。このエッチング終了時からＨｅガス圧力が所定の圧
力値に下がるまでの時間を除電時間とし、静電吸着電極
３６の吸着性能を表す数値とする。

【００２６】次に、クリーニング方法について図２を用
いて説明する。処理後のウエハ１をウエハ搬送装置（図
示せず）にて、チャンバ７外に搬出した後、チャンバ７
内に付着した反応生成物を除去するために、ウエハ処理
毎に酸素ガス（以下、Ｏ₂と呼ぶ）プラズマにてクリー
ニングを行う。図２（ａ）に示すように、反応生成物２
２は被エッチング物（ウエハ１）の近傍で最も多く発生
する。その多くはエッチング終了後のチャンバ７内の排
気によって排出されるが、そのうちのいくらかはエッチ
ング中もしくはエッチング後に、チャンバ７の内壁や静
電吸着電極３６の吸着面などに付着する。このとき、反
応生成物２２は発生源となる静電吸着電極３６近傍に多
く付着する。エッチング中に付着する反応生成物２２
は、ウエハ１以外の部分に付着するため、静電吸着電極
３６を囲むように付着する。

【００２７】ウエハ１がチャンバ７外に搬出された後、
チャンバ７の内壁などに付着した反応生成物２２が次に
搬入されてくるウエハに付着しないように、Ｏ₂プラズ
マによってチャンバ７内のクリーニングを行う。しか
し、このクリーニングはチャンバ７内壁に付着した少量
の反応生成物２２を除去するためのもので、静電吸着電
極３６近傍に付着している多量の反応生成物２２を除去
することはできない。さらに、図２（ｂ）に示すよう
に、弱いプラズマによって一時的に舞い上げられた反応
生成物２２は、通常冷却されている静電吸着電極３６の
吸着面に再付着し、吸着面外周部の反応生成物２２の量
がその他の部分に比べて多くなる。このように、静電吸
着電極３６の吸着面に堆積した反応生成物２２は、残留
吸着力の増大の原因となり、ウエハの離脱を妨げ、引い
ては装置の稼働率を低下させる。

【００２８】そこで、単位ウエハ枚数（２００〜５００
枚）毎に、反応性生物２２を除去する能力の強い塩素系
ガスのプラズマによって静電吸着電極３６上の反応生成
物２２を除去するためのクリーニングを行う。これを静
電吸着電極クリーニングと呼ぶことにする。しかしなが
ら、静電吸着電極３６の吸着面上に付着した反応生成物
２２は、その面内で一様な分布で堆積しているのではな
く、その面内外周付近に多く堆積している。

【００２９】図２（ｃ）の除去速度分布（イ）に示すよ
うに、吸着面内の反応生成物２２の除去速度分布を均一
にするような静電吸着電極クリーニングを施すと、反応
生成物２２の少ない中央部分の絶縁膜３４を削ってしま
うことにより、絶縁膜３４にダメージを与えて静電吸着
電極３６の寿命を縮める。また、例えば、クリーニング
時間を短くすることによって静電吸着電極の吸着面中央
部にダメージを与えないようにすると、吸着面外周部の
反応生成物２２は完全に除去されない。

【００３０】このため、静電吸着電極３６に付着した反
応生成物２２の堆積量分布と、クリーニング用のプロセ
スガスのプラズマにより反応生成物２２を除去するとき
の除去速度分布とが相殺されるようにして反応生成物を
除去する。すなわち、静電吸着電極３６に付着した反応
生成物２２の堆積量分布が多い部位には反応生成物の除
去速度を速い分布にし、静電吸着電極３６に付着した反
応生成物２２の堆積量分布が少ない部位には反応生成物
２２の除去速度を遅い分布にして、反応生成物２２を除
去する。

【００３１】例えば、図２（ｄ）の除去速度分布（ロ）
に示すように、静電吸着電極３６に付着する反応生成物
２２を除去する除去速度分布を、静電吸着電極３６に付
着した反応生成物２２の堆積量分布に合わせて反応生成
物２２を除去する。このため、静電吸着電極クリーニン
グ時の静電吸着電極３６に対する反応生成物２２の除去
速度分布を変えて、外周部の反応生成物２２をより早く
除去し、中央部の反応生成物２２を遅く除去するように
する。なお、除去速度が速い分布は矢印を長くし、ま
た、矢印を短くして除去速度が遅い分布を示している。
このようにすることにより、静電吸着電極の３６吸着面
の反応生成物２２を面内で平均的に除去することができ
る。したがって、静電吸着電極３６の吸着面上の反応生
成物２２を、絶縁膜３４にダメージを与えることなしに
除去できる。

【００３２】静電吸着電極クリーニングの静電吸着電極
３６に対する反応生成物の除去速度分布を変えるため
に、エッチング装置のソレノイドコイル３５ａ，３５
ｂ，３５ｂの励磁電流を制御する。例えば、通常の静電
吸着電極クリーニングにおいて１４Ａ（３５ａ），１７
Ａ（３５ｂ），９Ａ（３５ｃ）を、それぞれ１４Ａ（３
５ａ），５Ａ（３５ｂ），１４Ａ（３５ｃ）に変える。
このような励磁電流値の変化により、エッチング室１２
内の磁束密度が変化してプラズマ６中のイオン密度を変
化させ、クリーニングの除去速度分布を制御することが
できる。

【００３３】なお、反応生成物２２の分布が吸着面の外
周部に比して中心部の方により多く付着する場合には、
ソレノイドコイル３５ａ，３５ｂ，３５ｂの励磁電流
を、例えば、２０Ａ（３５ａ），８Ａ（３５ｂ），７Ａ
（３５ｃ）に変えることにより、吸着面の中心部に付着
した反応生成物の除去速度を速くさせることができる。
このため、静電吸着電極３６の吸着面上の反応生成物２
２を、絶縁膜３４にダメージを与えることなしに除去で
きる。

【００３４】図３は、この発明の実施の形態１における
効果を示す説明図で、その（ａ）はこの発明を実施する
前の除電時間の変化を示すグラフであり、その（ｂ）は
この発明を実施した後の除電時間の変化を示すグラフで
ある。図３（ａ）では、ウエハ処理枚数に対して除電時
間が増大している。一方、図３（ｂ）のグラフでは、除
電時間はウエハ処理枚数に対してほぼ一定であり、ほと
んど変化していないことがわかる。

【００３５】実施の形態２．この発明の実施の形態２
は、図１に示すような構成のエッチング装置において、
マスフローメータ４３を制御することにより、静電吸着
電極３６クリーニング用のプロセスガス１０の流量を増
やす。例えば、プロセスガス１０の流量を２００ｃｍ³
／ｍｉｎ程度（通常１００ｃｍ³／ｍｉｎ）にすること
により、静電吸着電極３６の中心部から外周部へ向かう
プロセスガス１０の流れを増大させ、外周部でのエッチ
ャント（エッチング種；エッチング反応の元となる反応
因子）と、このエッチャントとのエッチング反応により
気化された反応生成物の置換速度を増やす。この結果、
外周部の除去速度を速くすることができる。したがっ
て、静電吸着電極３６の吸着面上に堆積した反応生成物
２２の分布を相殺するような除去速度分布を得ることが
でき、絶縁膜３４にダメージを与えることなしに静電吸
着電極クリーニングをすることが可能となる。

【００３６】実施の形態３．この発明の実施の形態３
は、図１に示すような構成のエッチング装置において、
ターボ分子ポンプ６４直前に取り付けられているコンダ
クタンスバルブ６３を調整し、静電吸着電極クリーニン
グ時のチャンバ内のプロセスガスの圧力を高くする。例
えば、１．５Ｐａ（通常は０．５Ｐａ）にすることによ
り、静電吸着電極３６の中心部のプロセスガス１０の流
れを抑制し、該中心部でのエッチャントと、このエッチ
ャントとのエッチング反応により気化された反応生成物
の置換速度が遅くなる。この結果、外周部の除去速度を
速くすることがでる。したがって、静電吸着電極３６の
吸着面上に堆積した反応生成物２２の分布を相殺するよ
うな除去速度分布を得ることができ、絶縁膜３４にダメ
ージを与えることなしに静電吸着電極クリーニングする
ことが可能となる。

【００３７】実施の形態４．この発明の実施の形態１〜
３を組み合わせることによって、制御範囲の広いエッチ
ング条件が設定可能である。具体的には、以下のような
条件を用いる。図１の構成のエッチング装置において、
通常の静電吸着電極クリーニング条件は、プロセスガス
（塩素系）流量値；１００ｃｍ³／ｍｉｎ、チャンバ内
圧力値；０．５Ｐａ、マイクロ波出力；６００Ｗ、高周
波出力；３０Ｗ、ソレノイドコイル励磁電流条件；１４
Ａ（３５ａ），１７Ａ（３５ｂ），９Ａ（３５ｃ）であ
る。

【００３８】反応生成物２２の分布を相殺するような反
応生成物の除去速度分布をもつ静電吸着電極クリーニン
グの条件は、プロセスガス流量値（塩素系）；２００ｃ
ｍ³／ｍｉｎ、チャンバ内圧力値；１．５Ｐａ、マイク
ロ波出力；６００Ｗ、高周波出力；３０Ｗ、ソレノイド
コイル励磁電流条件；１４Ａ（３５ａ），５Ａ（３５
ｂ），１４Ａ（３５ｃ）である。このようにすることに
より、所望の反応生成物の除去速度分布を得ることがで
きる。

【００３９】実施の形態５．図４は、この発明の実施の
形態５である静電吸着電極のクリーニング方法および装
置を説明するに際し、一例として、プラズマ処理装置と
しての有磁場マイクロ波エッチング装置の一部断面を示
す説明図である。図４に示されている符号のうち、図１
と同一のものは同じまたは相当を示し、その説明を省略
する。図４において、プロセスガス１０の導入孔は、２
重の同心状に配設されており、外側のプロセスガス導入
孔４１ａと内側のプロセスガス導入孔４１ｂとからな
る。それぞれ独立したバルブ４５ａ，４５ｂとマスフロ
ーコントローラ４３ａ，４３ｂに接続され、プロセスガ
ス１０の流量を制御している。

【００４０】図４に示すようなエッチング装置におい
て、通常のエッチングではプラズマ６の分布が均一にな
るように、内側のプロセスガス導入孔４１ｂからのプロ
セスガス１０の流量は、外側のプロセスガス導入口４１
ａからのプロセスガス１０の流量に対して、やや多目に
なるよう制御される。しかし、静電吸着電極クリーニン
グ時には、エッチング室１２内のプラズマの分布状態
を、中心部の反応生成物除去速度が遅くなり、相対的に
外周部の反応生成物除去速度が速くなるように制御して
いる。この制御をするために、エッチング室１２内のプ
ロセスガスの流れを、外側が速く循環し、中心部はガス
がよどんで循環しにくくなるように、マスフローコント
ローラ４３ａ，４３ｂおよびバルブ４５ａ，４５ｂを制
御している。

【００４１】例えば、プロセスガス１０のエッチング室
１２への導入は外側のプロセスガス導入口４１ａのみで
行い、内側のプロセスガス導入孔４１ｂに通じるバルブ
４５ｂは閉じておく。また、マスフローコントローラ４
３ａ，４３ｂを制御して、外側のプロセスガス導入孔４
１ａからのプロセスガス１０の流量を、内側のプロセス
ガス導入孔４１ｂからのプロセスガス１０の流量に対し
て多くして、図４に示す矢印（ハ）（ニ）のように、プ
ロセスガス１０を外周部に多く供給し、また中心部にプ
ロセスガス１０をよどませることより、図２（ｄ）に示
すような反応生成物の除去速度分布（ロ）を形成するこ
とができる。このため、静電吸着電極３６の吸着面上の
反応生成物２２を、絶縁膜３４にダメージを与えること
なしに除去できる。

【００４２】なお、反応生成物２２の分布が吸着面の外
周部に比して中心部の方により多く付着する場合には、
内側のプロセスガス導入孔４１ｂからのプロセスガス１
０の流量を、外側のプロセスガス導入孔４１ａからのプ
ロセスガス１０の流量に対して多くすることにより、プ
ロセスガス１０を中心部に多く供給し、中心部の反応生
成物除去速度を速くすることができる。このため、静電
吸着電極３６の吸着面上の反応生成物２２を、絶縁膜３
４にダメージを与えることなしに除去できる。

【００４３】実施の形態６．図５はこの発明の実施の形
態６である静電吸着電極の断面を示した説明図であり、
この静電吸着電極は、例えば、図１あるいは図４に示す
ようなプラズマ処理装置としての有磁場マイクロ波エッ
チング装置に設けられている。図５に示されている符号
のうち、図１と同一のものは、同じまたは相当を示し、
その説明を省略する。図５において、静電吸着電極３６
の内部には、外側のリングヒータ３０ａと内側のリング
ヒータ３０ｂとが同心状に埋め込まれている。

【００４４】静電吸着電極クリーニング時に、外側のリ
ングヒータ３０ａに電力を供給（図示せず）して、昇温
させることにより、静電吸着電極３６の吸着面の中心部
に比して外周部の方の温度がより上昇し、この結果、温
度が上昇した部分の反応生成物除去速度は速くなる。こ
のようにすることにより、図２（ｄ）に示すような反応
生成物の除去速度分布（ロ）を形成することができる。
このため、静電吸着電極３６の吸着面上の反応生成物２
２を、絶縁膜３４にダメージを与えることなしに除去で
きる。

【００４５】なお、反応生成物２２の分布が吸着面の外
周部に比して中心部の方により多く付着する場合には、
吸着面の中心部のリングヒータ３０ｂを昇温することに
より、吸着面の中心部に付着した反応生成物の除去速度
を速くさせることができる。このため、静電吸着電極３
６の吸着面上の反応生成物２２を、絶縁膜３４にダメー
ジを与えることなしに除去できる。

【００４６】実施の形態７．図６はこの発明の実施の形
態７である静電吸着電極の断面を示した説明図であり、
この静電吸着電極は、例えば、図１あるいは図４に示す
ようなプラズマ処理装置としての有磁場マイクロ波エッ
チング装置に設けられている。図６に示されている符号
のうち、図１と同一のものは、同じまたは相当を示し、
その説明を省略する。図６において、静電吸着電極３６
の内部には同心状の２つの流路が設けられており、外側
の流路３１ａと内側の流路３１ｂとからなる。該流路に
はサーキュレータ２８で温調された冷媒２９が流され
る。

【００４７】静電吸着電極クリーニング時に、冷媒２９
を内側の流路３１ｂのみに供給することにより、静電吸
着電極３６の吸着面の中心部における温度が外周部の温
度に比して下がり、外周部はプラズマ６からの入熱によ
り温度が上昇し、相対的に外周部の反応生成物の除去速
度が速くなる。この結果、温度が上昇した部分の反応生
成物除去速度は速くなる。このようにすることにより、
図２（ｄ）に示すような反応生成物の除去速度分布
（ロ）を形成することができる。このため、静電吸着電
極３６の吸着面上の反応生成物２２を、絶縁膜３４にダ
メージを与えることなしに除去できる。

【００４８】なお、反応生成物の分布が吸着面の外周部
に比して中心部の方により多く付着する場合には、外周
部の流路３１ａのみに冷媒を流すことにより、静電吸着
電極３６の吸着面における外周部の温度が中心部に比し
て下がり、中心部はプラズマ６からの入熱により温度が
上昇し、相対的に中心部の反応生成物除去速度が速くな
る。このため、静電吸着電極３６の吸着面上の反応生成
物２２を、絶縁膜３４にダメージを与えることなしに除
去できる。

【００４９】

【発明の効果】この発明の第１の局面における静電吸着
電極のクリーニング方法によれば、プラズマエッチング
処理中に発生し、静電吸着電極に付着した反応生成物の
堆積量分布と、クリーニング用のプロセスガスのプラズ
マにより反応生成物を除去するときの除去速度分布とが
相殺されるようにして反応生成物を除去することによ
り、静電吸着電極に付着した反応生成物の堆積量分布が
多い部位には反応生成物の除去速度を速い分布にし、静
電吸着電極に付着した反応生成物の堆積量分布が少ない
部位には反応生成物の除去速度を遅い分布にし、静電吸
着電極の吸着面の反応生成物を面内で平均的に除去する
ことができる。このため、静電吸着電極の吸着面上の反
応生成物を、絶縁膜にダメージを与えることなしに除去
することが可能となる。

【００５０】また、静電吸着電極に付着した反応生成物
を除去する除去速度分布を、静電吸着電極の外周部に付
着した反応生成物が静電吸着電極の中央部に付着した反
応生成物より速く除去されることにより、外周部の反応
生成物をより早く除去し、中央部の反応生成物を遅く除
去するようにし、静電吸着電極の吸着面の反応生成物を
面内で平均的に除去することができる。このため、静電
吸着電極の吸着面上の反応生成物を、絶縁膜にダメージ
を与えることなしに除去できる。

【００５１】また、ソレノイドコイルが少なくとも３段
に分かれて設けられ、各段のソレノイドコイルの励磁電
流を制御して、静電吸着電極に付着した反応生成物を除
去する除去速度分布を変えることにより、静電吸着電極
に付着した反応生成物の堆積量分布が多い部位には反応
生成物の除去速度を速い分布にし、静電吸着電極に付着
した反応生成物の堆積量分布が少ない部位には反応生成
物の除去速度を遅い分布にすることができる。

【００５２】また、クリーニング用のプロセスガスの流
量を増加して静電吸着電極の中心部から外周部に向かう
クリーニング用のプロセスガスの流れを増大させ、静電
吸着電極の外周部の除去速度を上記静電吸着電極の中心
部より速くすることにより、外周部の反応生成物をより
早く除去し、中央部の反応生成物を遅く除去するように
し、静電吸着電極の吸着面の反応生成物を面内で平均的
に除去することができる。このため、静電吸着電極の吸
着面上の反応生成物を、絶縁膜にダメージを与えること
なしに除去できる。

【００５３】また、クリーニング用のプロセスガスの圧
力を高くして静電吸着電極の中心部におけるプロセスガ
スの流れを抑制し、静電吸着電極の外周部の除去速度を
静電吸着電極の中心部より速くすることにより、外周部
の反応生成物をより早く除去し、中央部の反応生成物を
遅く除去するようにし、静電吸着電極の吸着面の反応生
成物を面内で平均的に除去することができる。このた
め、静電吸着電極の吸着面上の反応生成物を、絶縁膜に
ダメージを与えることなしに除去できる。

【００５４】また、外側のプロセスガス導入孔と内側の
プロセスガス導入孔とが同心状に配設されており、プロ
セスガスの導入は外側のプロセスガス導入口のみで行
い、静電吸着電極の外周部の除去速度を静電吸着電極の
中心部より速くすることにより、外周部の反応生成物を
より早く除去し、中央部の反応生成物を遅く除去するよ
うにし、静電吸着電極の吸着面の反応生成物を面内で平
均的に除去することができる。このため、静電吸着電極
の吸着面上の反応生成物を、絶縁膜にダメージを与える
ことなしに除去できる。

【００５５】また、外側のリングヒータと内側のリング
ヒータとが静電吸着電極の内部に同心状に埋め込まれて
おり、外側のリングヒータに電力を供給して昇温し、静
電吸着電極の外周部の除去速度を静電吸着電極の中心部
より速くすることにより、外周部の反応生成物をより早
く除去し、中央部の反応生成物を遅く除去するように
し、静電吸着電極の吸着面の反応生成物を面内で平均的
に除去することができる。このため、静電吸着電極の吸
着面上の反応生成物を、絶縁膜にダメージを与えること
なしに除去できる。

【００５６】また、外側の流路と内側の流路とが静電吸
着電極の内部に同心状に設けられており、内側の流路の
みに冷媒を供給して静電吸着電極の中心部の温度を外周
部の温度に比して下げ、静電吸着電極の外周部の除去速
度を静電吸着電極の中心部より速くすることにより、外
周部の反応生成物をより早く除去し、中央部の反応生成
物を遅く除去するようにし、静電吸着電極の吸着面の反
応生成物を面内で平均的に除去することができる。この
ため、静電吸着電極の吸着面上の反応生成物を、絶縁膜
にダメージを与えることなしに除去できる。

【００５７】この発明の第２の局面における静電吸着電
極のクリーニング装置によれば、マイクロ波による電界
とソレノイドコイルの磁界との相互作用でプロセスガス
をプラズマ化し、このプラズマ中のイオンエネルギーを
制御しながら行うプラズマエッチングにより処理される
ウエハを、絶縁膜との間に発生させた静電吸着力により
支持する静電吸着電極のクリーニング装置であって、静
電吸着電極の上方に設けられ、チャンバとマイクロ波を
導入するマイクロ波導入窓とにより構成されるエッチン
グ室と、静電吸着電極の上方でチャンバに設けられ、プ
ロセスガスをエッチング室に導入するプロセスガス導入
孔と、エッチング室を取り囲むように少なくとも３段に
分かれて設けられたソレノイドコイルとを備えることに
より、プラズマエッチング処理中に発生し、静電吸着電
極に付着した反応生成物の堆積量分布が多い部位には反
応生成物の除去速度を速い分布にし、静電吸着電極に付
着した反応生成物の堆積量分布が少ない部位には反応生
成物の除去速度を遅い分布にし、静電吸着電極の吸着面
の反応生成物を面内で平均的に除去することができる。
このため、静電吸着電極の吸着面上の反応生成物を、絶
縁膜にダメージを与えることなしに除去することが可能
となる。

【００５８】また、マイクロ波による電界とソレノイド
コイルの磁界との相互作用でプロセスガスをプラズマ化
し、このプラズマ中のイオンエネルギーを制御しながら
行うプラズマエッチングにより処理されるウエハを、絶
縁膜との間に発生させた静電吸着力により支持する静電
吸着電極のクリーニング装置であって、静電吸着電極の
上方に設けられ、チャンバとマイクロ波を導入するマイ
クロ波導入窓とにより構成されるエッチング室と、静電
吸着電極の上方でチャンバに同心状に配設され、プロセ
スガスをエッチング室に導入する外側のプロセスガス導
入孔および内側のプロセスガス導入孔と、エッチング室
を取り囲むように少なくとも３段に分かれて設けられた
ソレノイドコイルとを備えることにより、プラズマエッ
チング処理中に発生し、静電吸着電極に付着した反応生
成物の堆積量分布が多い部位には反応生成物の除去速度
を速い分布にし、静電吸着電極に付着した反応生成物の
堆積量分布が少ない部位には反応生成物の除去速度を遅
い分布にし、静電吸着電極の吸着面の反応生成物を面内
で平均的に除去することができる。このため、静電吸着
電極の吸着面上の反応生成物を、絶縁膜にダメージを与
えることなしに除去することが可能となる。

【００５９】また、静電吸着電極の内部に同心状に埋め
込まれ、外側のリングヒータおよび内側のリングヒータ
を備えることにより、外側のリングヒータを昇温して静
電吸着電極の外周部の除去速度を静電吸着電極の中心部
より速くすることができる。このため、外周部の反応生
成物をより早く除去し、中央部の反応生成物を遅く除去
することが可能となる。

【００６０】また、静電吸着電極の内部に同心状に設け
られ、冷媒を供給する外側の流路および内側の流路を備
えることにより、内側の流路のみに冷媒を供給して静電
吸着電極の中心部の温度を外周部の温度に比して下げ、
静電吸着電極の外周部の除去速度を静電吸着電極の中心
部より速くすることことができる。このため、外周部の
反応生成物をより早く除去し、中央部の反応生成物を遅
く除去することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１である静電吸着電極
のクリーニング方法および装置を説明するに際し、一例
として、プラズマ処理装置としての有磁場マイクロ波エ
ッチング装置の一部断面を示す説明図である。

【図２】 図１のクリーニング方法を示す説明図であ
る。

【図３】 この発明の実施の形態１における効果を示す
説明図で、その（ａ）はこの発明を実施する前の除電時
間の変化を示すグラフであり、その（ｂ）はこの発明を
実施した後の除電時間の変化を示すグラフである。

【図４】 この発明の実施の形態５である静電吸着電極
のクリーニング方法および装置を説明するに際し、一例
として、プラズマ処理装置としての有磁場マイクロ波エ
ッチング装置の一部断面を示す説明図である。

【図５】 この発明の実施の形態６である静電吸着電極
の断面を示した説明図である。

【図６】 この発明の実施の形態７である静電吸着電極
の断面を示した説明図である。

【図７】 従来のプラズマ処理装置の一例としての有磁
場マイクロ波エッチング装置の一部断面を示す説明図で
ある。

【符号の説明】

１ ウエハ ４ マイクロ波 ６ プラズマ ７ チャンバ １０ プロセスガス １２ エッチング室 ２２ 反応生成物 ２９ 冷媒 ３０ａ 外側のリングヒータ ３０ｂ 内側のリングヒータ ３１ａ 外側の流路 ３１ｂ 内側の流路 ３４ 絶縁膜 ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ ソレノイドコイル ３６ 静電吸着電極 ４０ マイクロ波導入窓 ４１ プロセスガス導入口 ４１ａ 外側のプロセスガス導入口 ４１ｂ 内側のプロセスガス導入口

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4K030 CA12 DA06 FA01 FA02 GA02 KA14 KA23 KA26 5F004 AA15 BB14 BB18 BB22 DA22 DA23 DA26 5F031 CA02 HA16 MA28 MA32 PA24 5F045 AA08 AC11 AC17 AE15 BB14 DP03 DQ10 EB02 EB06 EE12 EE20 EH16 EM05

Claims (12)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロ波による電界とソレノイドコイ
   ルの磁界との相互作用でプロセスガスをプラズマ化し、
   このプラズマ中のイオンエネルギーを制御しながら行う
   プラズマエッチングにより処理されるウエハを、絶縁膜
   との間に発生させた静電吸着力により支持する静電吸着
   電極のクリーニング方法であって、 上記プラズマエッチング処理中に発生し、上記静電吸着
   電極に付着した反応生成物の堆積量分布と、クリーニン
   グ用のプロセスガスのプラズマにより上記反応生成物を
   除去するときの除去速度分布とが相殺されるようにして
   上記反応生成物を除去することを特徴とする静電吸着電
   極のクリーニング方法。
2. 【請求項２】 静電吸着電極に付着した反応生成物を除
   去する除去速度分布を、上記静電吸着電極の外周部に付
   着した上記反応生成物が上記静電吸着電極の中央部に付
   着した上記反応生成物より早く除去されることを特徴と
   する請求項１記載の静電吸着電極のクリーニング方法。
3. 【請求項３】 ソレノイドコイルが少なくとも３段に分
   かれて設けられ、上記各段のソレノイドコイルの励磁電
   流を制御して、静電吸着電極に付着した反応生成物を除
   去する除去速度分布を変えることを特徴とする請求項１
   または２記載の静電吸着電極のクリーニング方法。
4. 【請求項４】 クリーニング用のプロセスガスの流量を
   増加して静電吸着電極の中心部から外周部に向かうクリ
   ーニング用のプロセスガスの流れを増大させ、上記静電
   吸着電極の外周部の除去速度を上記静電吸着電極の中心
   部より速くすることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
   か１項に記載の静電吸着電極のクリーニング方法。
5. 【請求項５】 クリーニング用のプロセスガスの圧力を
   高くして静電吸着電極の中心部におけるプロセスガスの
   流れを抑制し、上記静電吸着電極の外周部の除去速度を
   上記静電吸着電極の中心部より速くすることを特徴とす
   る請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電吸着電極の
   クリーニング方法。
6. 【請求項６】 外側のプロセスガス導入孔と内側のプロ
   セスガス導入孔とが同心状に配設されており、プロセス
   ガスの導入は上記外側のプロセスガス導入口のみで行
   い、静電吸着電極の外周部の除去速度を上記静電吸着電
   極の中心部より速くすることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の静電吸着電極のクリーニング方
   法。
7. 【請求項７】 外側のリングヒータと内側のリングヒー
   タとが静電吸着電極の内部に同心状に埋め込まれてお
   り、上記外側のリングヒータに電力を供給して昇温し、
   上記静電吸着電極の外周部の除去速度を上記静電吸着電
   極の中心部より速くすることを特徴とする請求項１〜３
   のいずれか１項に記載の静電吸着電極のクリーニング方
   法。
8. 【請求項８】 外側の流路と内側の流路とが静電吸着電
   極の内部に同心状に設けられており、上記内側の流路の
   みに冷媒を供給して上記静電吸着電極の中心部の温度を
   外周部の温度に比して下げ、上記静電吸着電極の外周部
   の除去速度を上記静電吸着電極の中心部より速くするこ
   とを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静
   電吸着電極のクリーニング方法。
9. 【請求項９】 マイクロ波による電界とソレノイドコイ
   ルの磁界との相互作用でプロセスガスをプラズマ化し、
   このプラズマ中のイオンエネルギーを制御しながら行う
   プラズマエッチングにより処理されるウエハを、絶縁膜
   との間に発生させた静電吸着力により支持する静電吸着
   電極のクリーニング装置であって、 上記静電吸着電極の上方に設けられ、チャンバと上記マ
   イクロ波を導入するマイクロ波導入窓とにより構成され
   るエッチング室と、 上記静電吸着電極の上方で上記チャンバに設けられ、上
   記プロセスガスを上記エッチング室に導入するプロセス
   ガス導入孔と、 上記エッチング室を取り囲むように少なくとも３段に分
   かれて設けられたソレノイドコイルとを備えることを特
   徴とする静電吸着電極のクリーニング装置。
10. 【請求項１０】 マイクロ波による電界とソレノイドコ
    イルの磁界との相互作用でプロセスガスをプラズマ化
    し、このプラズマ中のイオンエネルギーを制御しながら
    行うプラズマエッチングにより処理されるウエハを、絶
    縁膜との間に発生させた静電吸着力により支持する静電
    吸着電極のクリーニング装置であって、 上記静電吸着電極の上方に設けられ、チャンバと上記マ
    イクロ波を導入するマイクロ波導入窓とにより構成され
    るエッチング室と、 上記静電吸着電極の上方で上記チャンバに同心状に配設
    され、上記プロセスガスを上記エッチング室に導入する
    外側のプロセスガス導入孔および内側のプロセスガス導
    入孔と、 上記エッチング室を取り囲むように少なくとも３段に分
    かれて設けられたソレノイドコイルとを備えることを特
    徴とする静電吸着電極のクリーニング装置。
11. 【請求項１１】 静電吸着電極の内部に同心状に埋め込
    まれ、外側のリングヒータおよび内側のリングヒータを
    備えることを特徴とする請求項９または１０記載の静電
    吸着電極のクリーニング装置。
12. 【請求項１２】 静電吸着電極の内部に同心状に設けら
    れ、冷媒を供給する外側の流路および内側の流路を備え
    ることを特徴とする請求項９または１０記載の静電吸着
    電極のクリーニング装置。