JPH09209179A

JPH09209179A - ドライエッチング装置およびそのクリーニング方法

Info

Publication number: JPH09209179A
Application number: JP1405096A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Sango; 利明三五
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】光学式終点検出器用の窓を備えたドライエッチ
ング装置において、処理枚数が増えても稼働率を低下さ
せることなく、またパーティクルの原因を作り出すこと
なく、安定したエッチングの終点検出を行う。【解決手段】ドライエッチング装置の処理室１の側壁の
終点検出用窓６の形状を凸型とし、エッチング用プラズ
マとは別にクリーニング用プラズマを生成する手段（１
４，１５）を配することにより、窓６に付着したデポ１
１を取り除くようにしている。従って、処理枚数が増え
てもウェットクリーニングのように稼働率を低下させる
ことなく、また従来のドライクリーニングのようにパー
ティクルの原因を作り出すことがない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は半導体製造装置と
なるドライエッチング装置に関し、特に光学式エッチン
グ終点検出器の検出窓構造およびそのクリーニング方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体装置の製造工程において、
例えば、微細パターンを高精度に形成することができる
エッチング方法としてガスプラズマ中の反応成分を利用
したプラズマエッチング方法が用いられている。プラズ
マエッチング方法を用いるドライエッチング装置では処
理室内に窓を設け、この窓を通してプラズマ中の発光強
度の変化をモニターし、エッチング処理の終点を検出し
ている。この種のドライエッチング装置は、例えば「超
微細加工入門」６２〜６９頁（１９８９年オーム社発
行）等にて知られている。

【０００３】ここで一例としてＲＩＥドライエッチング
装置の処理室の断面図を図２に示す。処理室１内に上部
電極２及び下部電極３が備えられ、下部電極３に高周波
電圧を印加する構造となっている。上部電極２にはプロ
セスガスを供給するガス穴４が設けられており、処理室
１内は図示しない真空ポンプ及び圧力制御機構に接続さ
れた排気口５より真空排気される。処理室１の側壁には
窓枠７により固定された窓６が設けられ、この窓６を通
して処理室１の内部のプラズマの発光強度をモニターで
きる位置に終点検出器８が備えられている。図３に窓６
部を拡大した断面図を示す。窓６は窓枠７と共にネジ９
により固定され、処理室１側はＯリング１０により真空
に保たれている。

【０００４】次に従来のＲＩＥドライエッチング装置の
動作を説明する。エッチング処理されるウェハー１２は
下部電極３の上に設置される。任意の流量のプロセスガ
スがガス穴４から供給され、この処理室１は真空ポンプ
及び圧力制御機構により０．１〜１００Ｐａの間の任意
の圧力に調整される。下部電極３に高周波電圧を印加す
ることにより処理室１内にエッチング用プラズマ１３が
発生する。一般に用いられるプロセスガスとしてはＣＦ
４、Ｃｌ２等がある。エッチング用プラズマ１３中に生
成したイオンや中性活性種によりウェハー１２上の被エ
ッチング薄膜を高精度にエッチングする。

【０００５】この時、窓７を通して終点検出器８により
エッチング用プラズマ１３中からのある特定の波長、例
えばアルミエッチングの場合は３０８ｎｍの波長の発光
強度の変化をモニターする。エッチング用プラズマ中１
３に存在する原子や分子によって光の発光色が異なるた
め、被エッチング膜に合った波長の発光強度変化をモニ
ターすることにより、エッチングの終点を検出すること
ができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ウェハーの処理枚数が
増えていくと、エッチング用プラズマ中のデポジション
（堆積：以下デポという）成分が処理室１の側壁等にデ
ポ物１１として付着していく。このデポ１１は、当然の
ことながら窓６にも付着し、厚く付着してくるにつれて
プラズマからの光が窓を透過しにくくなり、終点検出器
８が受光する光の発光強度のレベルが低下する。これに
より発光強度の変化がモニターできなくなりエッチング
の終点が判定できずエッチング時間オーバーとなり、エ
ッチング異常が生じるという問題があった。

【０００７】この窓に付着したデポを取り除く方法とし
てはウェットクリーニングやドライクリーニングを行う
という方法がある。しかし、前者は処理室１の大気解放
作業や、各部品の洗浄、真空引き作業等クリーニング作
業に時間がかかるため、装置の稼働率が低くなるという
問題がある。

【０００８】また、後者はＯ２、ＳＦ６等のガスプラズ
マにより窓６に生成したデポを除去する方法である。こ
のドライクリーニングはドライエッチング装置やＣＶＤ
装置などで良く知られている。しかし、ＲＩＥドライエ
ッチング装置のようなアノード側に発生するプラズマＶ
ｄｃが小さいエッチング方式を用いている場合、アノー
ド側にイオンの入射が少なく、上部電極や側壁にクリー
ニングにより取りきれないデポ物が残り、これが剥がれ
てパーティクルの発生原因となるという問題がある。さ
らにドライクリーニング後は処理室内の雰囲気が変わる
ためエッチングと同じ条件にてチャンバー内の雰囲気の
安定化を目的としたシーズニングを数十分間入れる必要
が出てくる。

【０００９】また、この窓６にデポ１１が付着するのを
防ぐ方法として、窓にヒータ等の加熱機構を備え付けた
ドライエッチング装置が特開平３−７５３８９号公報に
て公開されている。しかし、近年エッチングの微細加工
化が進むにつれ、特にデポ性ガスをプロセスガスとして
供給するエッチングでは、処理室側壁に付着するデポの
量が多くなるため、処理室の側壁の温度制御が重要とな
ってきている。この公開公報における処理室窓に加熱機
構を取り付ける方法では、窓部のみを加熱することがで
きず、処理室の側壁の温度が不均一となる部分が生じ、
デポの付着も不均一となり、デポが厚く付着する部分か
らのデポ剥がれによるパーティクルの原因となる。

【００１０】このように、エッチングの終点判定に影響
を与える窓のデポを取り除く方法としてウェットクリー
ニング方法を用いた場合、装置の稼働率の低下を招く。
また、ＲＩＥドライエッチング装置でのドライクリーニ
ングはパーティクルの発生原因になるという問題点があ
った。

【００１１】本発明の目的は、これらの問題を解決し、
終点検出用窓に付着したデポを取除くことができるよう
にしたドライエッチング装置およびそのクリーニング方
法を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明の構成は、エッチ
ング処理室に検出窓を設け、この検出窓から前記処理室
内のエッチング中の発光強度を検出器によりモニタする
ドライエッチング装置において、前記検出窓を前記処理
外に凸型に突出して設け、この凸型の内部にクリーニン
グ用プラズマを生成するプラズマ生成手段を配設したこ
とを特徴とする。

【００１３】本発明において、この凸型の窓内にクリー
ニング用プラズマを生成する。例えば、窓の周りにコイ
ルを設け、このコイルに高周波を印加することにより、
エッチング用のプラズマとは別に、ＥＰＤ用窓の凸部に
のみクリーニング用プラズマを発生させ、このクリーニ
ング用プラズマにより、窓の表面に生成したデポを除去
することができる。

【００１４】また、本発明の構成は、エッチング処理室
に検出窓を設け、この検出窓から前記処理室内のエッチ
ング中の発光強度を検出器によりモニタするドライエッ
チング装置の検出窓のクリーニング方法において、エッ
チング処理時以外のタイミングで、前記検出窓内部にプ
ラズマを生成しクリーニングを行うことを特徴とする。

【００１５】本発明によれば、処理室の側壁に付着した
デポはそのまま残りクリーニングにより剥がれるデポの
量は少量となるためパーティクルの発生も押さえること
ができ、かつクリーニング用プラズマは窓の凸部のみに
発生し、処理室の雰囲気に与える影響を最小限に押さえ
ることができるため、シーズニングの時間を短縮でき、
さらに処理室の側壁に付着するデポは絶えず均一に付着
することになるため、一部のみデポが厚く付着し剥がれ
易くなり、パーティクルの原因となることはない。

【００１６】

【発明の実施の形態】次に本発明について図面を参照し
て説明する。本発明の一実施の形態として、クリーニン
グ用プラズマを発生させる方式にインダクティブカップ
リングを用いた構成を、図１の部分断面図を用いて説明
する。本実施形態も、装置構成は図２のＲＩＥドライエ
ッチング装置を用いている。処理室１内の上部電極２及
び下部電極３が備えられ、下部電極３の高周波電圧を印
加する構造となっている。上部電極２にはプロセスガス
を供給するガス穴４が設けられており、処理室１内は図
示しない真空ポンプ及び圧力制御機構に接続された排気
口５より真空排気される。処理室１の側壁には窓枠７に
より固定された窓６が設けられており、この窓６は凸型
の形状をしている。窓６を通して処理室１の内部のエッ
チング用プラズマ１３の発光強度をモニターできる位置
に終点検出器８が備えられている。

【００１７】図１はその窓６の部分の拡大断面図を示
す。窓６は窓枠７と共にネジ９により固定され、処理室
１内はＯリング１０により真空に保持されている。窓枠
７は窓６の周囲を覆う形状をしており、この窓枠７の窓
６の間には隙間が設けられ、高周波数が印加できる構造
を持つコイル１５が備え付けられている。また、この窓
枠７と窓６の間には導電性シール１４が備えられてお
り、高周波の漏れを防ぐ役目を果たしている。

【００１８】エッチング処理されるウェーハ１２は下部
電極３の上に設置される。任意の流量のプロセスガスが
ガス穴４から供給され、処理室１は０．１〜１００Ｐａ
の間の任意の圧力に調整され、下部電極３に高周波電圧
を印加することにより処理室１内にプラズマ１３が発生
する。供給されるプロセスガスにはＣＦ４、Ｃｌ２等が
用いられている。エッチング用プラズマ１３の中に生成
したイオンや中性活性種によりウェハー１２上の被エッ
チング薄膜がエッチングされる。この時、窓７を通して
終点検出器８によりエッチング用プラズマ１３中のある
波長の発光強度の変化をモニターし、エッチングの終点
を検出する。

【００１９】次に本実施形態の光学式終点検出器用の窓
のクリーニングの動作を説明する。エッチングされるウ
ェハー１２の処理枚数が多くなってくると、ウェハー１
２上の被エッチング物であるアルミやレジストがエッチ
ング用プラズマ１３中の活性種と反応しアルミの塩化物
やレジスト系のデポ１１として処理室１の側壁及び上記
窓６に付着していく。

【００２０】この窓６に付着したデポ１１を取り除くた
めに、エッチング処理時以外の時、例えばエッチングス
テップ終了直後、又はロット間に、ガス穴４からＯ２や
ＳＦ６等のクリーニングガスを供給する。処理室１内の
圧力を数１〜１００Ｐａの任意の圧力に調整し、コイル
１５に高周波、例えば１３．５６ＭＨｚを印加すると窓
６内部にのみクリーニング用プラズマ１６が発生し、凸
型の窓４に付着しているデポ１１がプラズマ中のイオン
やラジカルによりたたかれ、ガス化し処理室１の外に排
気され除去されることによりクリーニングが行われる。
この時の高周波のパワーは処理室の圧力及び凸型窓の容
積により異なるが数百Ｗ程度が印加される。このクリー
ニング用プラズマ１６により窓６に付着したデポ１１は
取り除かれる。

【００２１】また、処理室１の側壁に付着したアルミの
塩化物等のデポ１１はクリーニング用プラズマ１６によ
り剥がれやすくなりかけており、クリーニング後にエッ
チングガスであるＣｌ２、ＢＣｌ３等を用いたプラズマ
によりシーズニングを行うが、その時間は従来技術で説
明したシーズニング時間に比べ非常に短い時間で十分で
ある。よって次のウェハー１２をエッチング処理する時
は窓６は既にクリーニングされており、この窓６を透過
する光の発光強度が下がることはなく、確実にエッチン
グの終点検出を行うことができる。

【００２２】本実施形態では窓６の周囲に高周波を印可
するコイル１５を備えたインダクテブカップリング方式
によりクリーニング用プラズマ１６を発生させている
が、プラズマを発生させる手段は、別構成のものでもか
まわない。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、光学式終
点検出器用の窓を備えたドライエッチング装置におい
て、窓の構造を凸型とし、この凸型の窓の周囲にプラズ
マを生成する手段を備える構造を持ち、この窓部のみに
クリーニング用プラズマを発生させることができること
により、窓の付着したデポを取り除くことができ、これ
により安定したエッチングの終点検知を行うことができ
る。また、ウェハーの処理枚数が増えても窓表面のウエ
ットクリーニング時間やシーズニング時間を必要とせず
装置の稼働率を低下させることがない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドライエッチング装置の終点検出器用
窓部の断面図である。

【図２】従来のＲＩＥドライエッチング装置の処理室の
断面図である。

【図３】従来のドライエッチング装置の終点検出器用窓
部の断面図である。

【符号の説明】

１処理室２上部電極３下部電極４ガス穴５排気口６窓７窓枠８終点検出器９ネジ１０Ｏ−リング１１デポ１２ウェハー１３エッチング用プラズマ１４導電性シール１５コイル１６クリーニング用プラズマ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】エッチング処理室に検出窓を設け、この
検出窓から前記処理室内のエッチング中の発光強度を検
出器によりモニタするドライエッチング装置において、
前記検出窓を前記処理外に凸型に突出して設け、この凸
型の内部にクリーニング用プラズマを生成するプラズマ
生成手段を配設したことを特徴とするドライエッチング
装置。
【請求項２】プラズマ生成手段部が、凸型部内に高周
波電力を印加するコイルからなる請求項１記載のドライ
エッチング装置。
【請求項３】検出窓とその凸型窓枠との間に周波電力
の漏れを防止する導電性シールを配設した請求項２記載
のドライエッチング装置。
【請求項４】エッチング処理室に検出窓を設け、この
検出窓から前記処理室内のエッチング中の発光強度を検
出器によりモニタするドライエッチング装置の検出窓の
クリーニング方法において、エッチング処理時以外のタ
イミングで、前記検出窓内部にプラズマを生成しクリー
ニングを行うことを特徴とするエッチング装置のクリー
ニング方法。