JP3191076B2 - ドライエッチング装置およびドライエッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング装置お
よびドライエッチング方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、集積化が進むＬＳＩデバイスにお
いて、拡散製造装置内で発生するパーティクルが問題と
なっている。パターンの微細化にともない、問題となる
パーティクルのサイズも小さくなっている。

【０００３】図27に従来のドライエッチング装置を示
す。2701 は下部電極（カソード）で、被エッチング物
であるウエハ 2702 を保持するステージを兼ねている。
2703 は温度設定要素で、ヒータや冷却器などで構成さ
れており、下部電極 2701 を温度調節する。 2704 は上
部電極（アノード）で、エッチングガス吹出口を兼ね、
グランドに接地されている。 2705 は上部電極用ヒータ
である。Ａはそれらを囲む真空反応室であり、これらに
よって平行平板型の反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
装置を構成している。

【０００４】この構成においてウエハ 2702 が下部電極
2701 の上にセットされた後、ガス吹き出し口を兼ねる
上部電極 2704 よりエッチングガスを吹き出し、排気系
内の圧力可変バルブ（図示せず）の動作により真空反応
室Ａを所定の圧力に制御する。下部電極 2701 に高周波
信号、例えば周波数 13.56ＭＨｚの高周波信号を印加し
てウエハ 2702 をエッチングする。

【０００５】このようにドライエッチング工程において
は、反応性エッチングガスを導入し、プラズマを発生さ
せて被エッチング物とエッチングガスとの反応生成物を
生成し、真空反応室Ａの外に排気することでエッチング
を行っている。しかしながら、この生成された反応生成
物が真空反応室Ａの内壁にも堆積する。この堆積量が増
えると剥離し、パーティクルとなって被エッチング物の
上へ落下する。落下した部分では未エッチング部が発生
して製品の不良となる。また、真空反応室Ａの内壁、真
空反応室Ａの内部に配設されている各部品に堆積された
反応生成物が、エッチング中にプラズマに曝されること
で、この反応生成物からガスが発生し、ガス圧力、エッ
チング速度に変動が生じる。その上、エッチング終点信
号検出用窓に反応生成物が堆積すると、検出信号強度が
減衰され検出感度が低下し、エッチング終点検出が不安
定となる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】パーティクルの原因と
なる真空反応室Ａの内壁、真空反応室Ａの内部に配設さ
れた各部品に堆積された反応生成物を除去する方法とし
て、真空反応室Ａにエッチング可能なガスを導入し、プ
ラズマを発生させ、エッチング除去する方法がある。こ
の方法では、本来、ドライエッチング装置は、ステージ
上の被エッチング物をエッチングする目的で作製されて
おり、真空反応室内壁、真空反応室内各部品に堆積され
た反応生成物をエッチング除去するには、非常に長時間
を要する。また、パーティクル除去効果は、それほど大
きくない。例えば、この除去方法の実施の前後で 421個
のパーティクルが 189個に減少したとの報告がある（第
53回秋期応用物理学会学術講演会、富士通（株）：“Ｈ
Ｂｒ ＲＩＥにおけるｉｎ−ｓｉｔｕチャンバークリー
ニング”16ａ−ＳＫ−７）。

【０００７】堆積された反応生成物を除去する別の方法
として、真空反応室Ａを大気開放し、機械的研磨、薬品
により除去する方法がある。この除去方法によると、反
応生成物の除去効果は大きいが、大気開放−クリーニン
グ−真空引き、エッチング速度、エッチング速度の均一
性などエッチング基本特性、パーティクルチェック等の
設備管理項目のチェックに長時間を要する。製品処理枚
数の多い生産事業場においてはクリーニングを頻繁に行
わなければならないので、設備稼働率が著しく低下する
問題がある。

【０００８】通常、真空反応室のクリーニングサイクル
は、処理枚数、高周波電力印可積算時間で規定されてい
るが、実際の生産現場においては、被エッチング物の膜
厚、エッチング条件等が品種毎に異なる。そのため、ク
リーニングサイクルを規定するのが非常に難しい。規定
されている範囲内であってもパーティクルが増加し、製
品の歩留が低下することがある。また、排気配管部のク
リーニングは、簡単には行えず、行うとすれば設備を数
日間停止しなければならないのが現状である。。

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【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、 圧力可変バルブ、真空ポンプからなる真空排
気系を有するドライエッチング装置において、前記圧力
可変バルブ位置から前記真空ポンプまでの排気配管に真
空反応室内の被エッチング物を保持するステージ、前記
真空反応室内壁、エッチング終点信号検出用窓、および
前記真空反応室内に設けられた各部品の温度よりも低い
温度に制御された着脱可能な配管部を有すると共に、前
記低温に温度制御された着脱可能な配管部の反応生成物
の堆積膜厚検出機構で検出した検出膜厚をＡＤ／ＤＡコ
ンバータを介してＣＰＵへ伝送し、前記検出膜厚が所望
の膜厚を越えた時には表示部に異常を表示すると共にエ
ッチング処理を停止し、このエッチング処理を停止する
機能が、高周波電源のＯＮ／ＯＦＦ、ガス流量制御系の
ＯＮ／ＯＦＦ、ガス圧力制御系のＯＮ／ＯＦＦ信号を認
識して、これらの内のどれか一系統でも動作中である場
合は、現在のエッチング処理を続行して、実行中のエッ
チング終了後に次の被エッチング物を前記真空反応室へ
搬送する搬送系を停止させ、前記高周波電源、ガス流量
制御系、ガス圧力制御系からの信号がすべて停止中であ
る場合には、その後の被エッチング物を前記真空反応室
へ搬送する搬送系を停止し、前記搬送系の前記停止の後
に、前記圧力可変バルブと着脱可能な配管部との間に設
けられた第１の排気遮断バルブを閉じ、着脱可能な配管
部と排気ポンプとの間に設けられた第２の排気遮断バル
ブを閉じ、第２の排気遮断バルブと前記排気ポンプとの
間に設けられたバイパス排気系の第３の排気遮断バルブ
を開き、圧力可変バルブと着脱可能な配管部との間で第
１の排気遮断バルブより圧力可変バルブ側へ設けられた
バイパス排気系の第４の排気遮断バルブを開放する排気
制御機構を設けたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】この構成によると、被エッチング物を保持する
ステージ以外の各部分を、エッチングガスと被エッチン
グ物により生成される反応生成物の蒸発温度以上となる
ように温度制御することで、反応生成物の堆積を防止す
る。そのことで被エッチング物に落下し、製品不良の原
因となるパーティクルを低減し、装置のクリーニング頻
度を少なくできる。

【００１４】また、真空排気系において、真空反応室内
壁に設けられた排気口位置から圧力可変バルブまでの間
の排気配管、および圧力可変バルブを、エッチングガス
と被エッチング物により生成される反応生成物の蒸発温
度以上となるように温度制御することで、反応生成物が
堆積することにより発生するトラブルを低減できる。

【００１５】圧力可変バルブから真空ポンプまでの間に
反応生成物の蒸発温度より低い温度に制御された着脱可
能な配管部を設け、この配管部に反応生成物を強制的に
堆積させることで配管内の汚れ、腐食を防ぐ。

【００１６】また、この配管部は着脱可能であることか
ら、クリーニング時は予備の配管と交換するだけでよ
く、クリーニングは後日行えばよい。したがって、クリ
ーニングによる設備停止率を著しく向上できる。そのう
え、この着脱可能な配管部の堆積膜厚と真空反応室内の
堆積膜厚との間には相関関係があるので、この配管部に
反応生成物の堆積膜厚検出部を設けることで、真空反応
室内のクリーニング頻度を規定することができる。

【００１７】また、この堆積膜厚検出部の堆積膜厚が規
定膜厚を越えた時、自動で現在進行中のエッチング処理
は続行させ、次のエッチング処理を停止するものであ
る。また、被エッチング物の膜厚、エッチング条件等が
異なる品種を処理しても、この配管部の堆積膜厚を監視
しておけば、パーティクル増加による製品歩留の低下を
未然に防ぐことが可能となる。

【００１８】また、別系統の真空排気系を有しており、
自動でこの排気系に切り替わるので、設備を停止するこ
となく着脱可能な配管部のクリーニングを実施できる。
以上のように、本発明により設備のクリーニングサイク
ルが伸長し、また、クリーニング時間も短縮されるの
で、設備の稼働率は飛躍的に向上することになる。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の各実施例を図１〜図26に基づ
いて説明する。図１は第１の実施例のドライエッチング
装置を示す。

【００２０】１は下部電極２の温度設定要素で、ヒー
タ，冷却器などで構成されており、下部電極２を温度調
節する。３はウエハ、４は上部電極、５は上部電極用ヒ
ータ、６は真空反応室側壁を加熱するヒータである。

【００２１】上部電極４はエッチングガス吹出口を兼
ね、グランドに接地されている。下部電極２は被エッチ
ング物であるウエハ３を保持するステージを兼ねてお
り、高周波信号、例えば周波数 13.56ＭＨｚの高周波信
号が印加されている。なお、温度設定要素１、ヒータ
５、６は、サーキュレータなどを用い温度制御された水
などを循環する機構を用いることもできる。

【００２２】この装置によるドライエッチング工程を、
ポリシリコンをドライエッチングする場合を例に挙げて
説明する。ここでエッチングに使用したガスはＳＦ₆ 、
ＣＦ ₄ 、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｏ₂ である。

【００２３】最初に、温度設定要素１で温度制御された
下部電極２の上に、膜厚 400ｎｍのポリシリコンを堆積
させたウエハ３を搬送する。本明細書の図１では搬送系
の記載を省略している。次に真空反応室Ａの内部は、高
真空状態（７×10^-5Ｐａ程度）まで排気され、その後、
ガス吹き出し口を兼ねた上部電極４からＳＦ₆ 、ＣＦ
₄ 、ＨＣｌ、ＨＢｒ、Ｏ₂ の混合ガスを吹き出す。ポリ
シリコンのエッチングは、マルチステップで行ない各ス
テップで上記ガスの混合比を変更している。各ガスはマ
スフローコントローラを用い流量設定される。また、真
空反応室Ａの真空度は、排気系にロータリーポンプやタ
ーボ分子ポンプなどを用い、圧力可変バルブ（オリフィ
ス、バタフライバルブなど）を用いることにより各ステ
ップ毎に所定の圧力に設定される。その後、下部電極２
に高周波（ 13.56ＭＨｚ）を印加する。出力は各ステッ
プ毎に設定される。高周波発生機より発生した高周波は
同軸ケーブルを介して下部電極２に印加される。その途
中に高周波の反射波成分を最少にするためのマッチング
ユニットが接続される。今回、排気系、ガス導入系、高
周波印加系は記載を省略する。上記の系により各ステッ
プ毎に設定された条件でドライエッチングを行なう。そ
して、エッチングを終了したウエハ３は、上記搬送系を
用いて、真空反応室Ａから外部に搬出される。

【００２４】この時のエッチング条件は第１ステップ：
ガス流量比ＳＦ₆ ／ＣＦ₄ ＝ 20 ／20 ＳＣＣＭ、ガス
圧力 23 Ｐａ、高周波パワー 200Ｗ、エッチング時間 1
5 秒、第２ステップ：ＨＣｌ／ＨＢｒ／Ｏ₂ ＝ 30 ／ 5
0 ／１ＳＣＣＭ、ガス圧力 20 Ｐａ、高周波パワー 350
Ｗ、終点検出、第３ステップ：ＨＣｌ／ＨＢｒ／Ｏ₂＝
10 ／ 60 ／１ＳＣＣＭ、ガス圧力 27 Ｐａ、高周波パ
ワー 350Ｗ、エッチング時間 90 秒である。第１ステッ
プはポリシリコン上層の自然酸化膜除去、第２ステップ
はポリシリコンのメインエッチング、第３ステップはオ
ーバーエッチングで、下地である酸化膜等をエッチング
せずに残すために行なわれている。

【００２５】この時、下部電極２は温度設定要素１を用
いて温度制御されている。その温度は図２（ａ）に示す
ウエハ温度・テーパー角度のグラフより決定されてい
る。ここで云うテーパー角度は図２（ｂ）に示す角度θ
である。図２（ａ）のグラフの縦軸はポリシリコン断面
のテーパ角度、横軸はウエハ温度である。このグラフよ
り、ウエハ温度が低いとテーパ角度は大きくなる。つま
り、順テーパ形状になる。これはエッチングによって生
成される反応生成物がポリシリコンの側壁に堆積し、側
壁保護膜として横方向のエッチングを抑えているためで
ある。しかし、ウエハ温度が上昇すると側壁保護膜はポ
リシリコン側壁に堆積せず、蒸発する。従って、横方向
にエッチングが進み、逆テーパ形状になる。このことよ
り、下部電極２をテーパ角度が 90 度となる温度、 95
±５℃に制御している。このことは、本真空度における
反応生成物の蒸発温度が 95 ℃付近であることを意味し
ている。上部電極４の温度がこの温度よりも高ければ、
反応生成物はガス状態のままで上部電極に堆積しなくな
る。従って、上部電極４の温度は 100℃以上に設定して
おけばよい。本実施例では 120℃に設定した。更に、ヒ
ータ６を用いて真空反応室Ａの側壁を 100℃以上に加熱
すると反応生成物は側壁にも堆積しなくなる。

【００２６】しかし、この方法を用いると真空反応室Ａ
には反応生成物は全く堆積しなくなるが、ガス状態のま
ま排気され、真空配管あるいは真空ポンプなどに堆積し
てメンテナンスが困難になる可能性がある。

【００２７】そこで、図１に示すようにヒータ６として
複数のヒータを真空反応室Ａの外側の側壁に設置し、上
部電極４の側から下部電極側に向けて図３に示すような
温度勾配を設ける。図３は真空反応室側壁の温度分布と
真空反応室内の状態の模式図で、真空反応室Ａの上部か
ら 120℃、 100℃、 80 ℃、 60 ℃、 40 ℃のように温
度勾配が設けられている。７は反応生成物、８は排気口
である。この場合、ウエハ３の設置位置より上部が 100
℃以上になっており、その結果、反応生成物７はウエハ
３の設置位置より上の真空反応室Ａの側壁には堆積しな
くなる。そして、反応生成物７は真空反応室Ａの底部、
および排気口８の周辺だけに堆積する。

【００２８】以上の実施例に示すように、上部電極を反
応生成物７の蒸発温度以上に加熱することにより上部電
極４への反応生成物７の堆積をなくすことができ、ま
た、真空反応室Ａに温度勾配を設けることにより、反応
生成物７の堆積箇所をコントロールできる。これにとも
ない反応生成物７に起因するパーティクル数は図４に示
す通り激減する。

【００２９】パーティクルはウエハ３にレーザを照射
し、その散乱強度から求めた。図４において、縦軸はパ
ーティクルの発生数、横軸はエッチング処理枚数であ
る。実線は上記対策後の結果、破線は対策前の結果を示
す。破線においてエッチング処理枚数とともにパーティ
クル数は増加し、 400枚で 400個になる。パーティクル
をＥＰＭＡで分析した結果、Ｏ、Ｃ，Ｓｉ、Ｂｒであっ
た。当初、この状態で真空反応室Ａの側壁のパーティク
ルを除去する目的でドライクリーニングを行なった。条
件はＳＦ₆ ／Ｏ₂ ＝ 20 ／ 80 ＳＣＣＭ、 107Ｐａ、 3
00Ｗ、 25 分である。パーティクル数は 400個から 150
個程度に減少したが、不十分であった〔これに関して、
第53回応用物理学会学術講演会（平成４年秋季）で富士
通（株）より”ＨＢｒ ＲＩＥにおけるｉｎ ｓｉｔｕ
チャンバークリーニング” 16 ａ−ＳＫ−７の報告があ
った。この結果では 421個が 189個に減少したとあ
る〕。

【００３０】従って、真空反応室を開け、機械的研磨に
よるパーティクル除去クリーニングが必要となる。しか
し、本実施例の場合パーティクル数はすべて 50 個以内
であり、処理枚数 2,200枚においてもクリーニングの必
要はないことがわかる。

【００３１】更に、もう１つの効果を図５に示す。縦軸
はエッチング時間、横軸はエッチング処理枚数である。
ここでエッチング時間は装置に付属の終点検出の結果に
基づいている。実線は上記対策後の結果、破線は対策前
の結果を示す。対策前は処理枚数とともにエッチング時
間が少しずつ長くなる傾向があった。これは上部電極４
あるいは真空反応室Ａの側壁に堆積した反応生成物７よ
り発生したガスによる影響だと考えられる。これに対し
て図５の実線に示すように上記対策後にはエッチング時
間の変動はほとんどなくなった。つまり、図３に示すよ
うに反応生成物７はウエハ３の設置位置より上には堆積
せず、ウエハ３の設置位置よりも下に堆積する。真空反
応室Ａの底部に堆積しても排気口８より直ちに排気され
るので、ガスの影響はほとんどない。その結果、常時安
定したエッチング状態でウエハ３の処理が可能となる。

【００３２】本明細書の実施例はポリシリコンのドライ
エッチについてであるが、酸化膜、アルミ合金、高融点
金属などのドライエッチングにおいても、エッチングガ
スと被エッチング物により生成される反応生成物の蒸発
温度よりも高い温度に上部電極、あるいは真空反応室側
壁を温度制御することで同様の効果が期待できる。

【００３３】図６は第２の実施例のドライエッチング装
置を示す。ここではポリシリコン膜をエッチングする場
合について説明する。下部電極 601は温度設定要素とし
てのヒータ 603によって 90 ℃に温度制御し、上部電極
604を加熱するヒータ 605をＯＦＦし、真空反応室Ａの
側壁 607を加熱するヒータ 609をＯＦＦにしてエッチン
グを行った。 606はエッチング終点信号検出窓部であ
る。 608は排気口である。

【００３４】エッチング処理枚数 50 枚毎にパーティク
ル測定を実施した。被エッチング物であるウエハ 602
は、６インチシリコンウエハの上にポリシリコン膜 400
ｎｍを堆積し、次にシリコン酸化膜 200ｎｍを堆積し、
その後レジストマスクを形成し、本実施例とは別の酸化
膜用エッチング装置でシリコン酸化膜 200ｎｍをエッチ
ング、その後、レジストマスクを除去したシリコン酸化
膜マスク付きのものを用いた。エッチング条件は、エッ
チングガス流量比が六弗化硫黄（ＳＦ₆ ）／塩素（Ｃｌ
₂ ）／臭化水素（ＨＢｒ）＝ 30 ／ 30 ／ 30 ＳＣＣ
Ｍ、ガス圧力 30 Ｐａ、高周波電力 300Ｗ、エッチング
時間２分間である。エッチング処理枚数 50枚毎のパー
ティクル測定は、６インチシリコンウエハの上に 600ｎ
ｍ厚の熱酸化膜を形成したものを用い、エッチング前の
ウエハの上のパーティクルをウエハ表面検査装置により
測定しておき、このウエハをポリシリコン膜付きウエハ
50 枚処理後に実際に前記エッチング条件でエッチング
を行い、ウエハ表面検査装置によりパーティクルを再度
測定してパーティクルの増加数を調べた。その結果を図
７に示す。 300枚処理後にパーティクルは 855個に急増
した。設備のパーティクル管理基準は、 50 個以下であ
る。

【００３５】このパーティクルをＥＰＭＡ（Electoron
Probe Micro Analyzer）により元素分析すると主成分は
シリコン（Ｓｉ）、弗素（Ｆ）でわずかに塩素（Ｃ
ｌ）、臭素（Ｂｒ）が含まれていた。次に真空反応室Ａ
を大気開放し、真空反応室Ａの内部の反応生成物の堆積
状態を確認すると、図８に示すように反応生成物 801，
802， 803が、上部電極 604と真空反応室Ａの側壁 60
7，エッチング終点信号検出窓部 606に堆積されてい
た。

【００３６】この反応生成物を採集し、ＥＰＭＡにより
元素分析するとＳｉ、Ｆ系であった。この反応生成物を
ＴＤＳ（Thermal Desorption Spectroscopy ）により分
析した結果を図９に示す。縦軸は検出強度（任意単
位）、横軸は昇温温度を表している。検出されたピーク
は質量数 85 のＳｉＦ₃ である。このことから反応生成
物はＳｉＦ₃ であるといえる。また、ＳｉＦ３のピーク
は 80 〜 90 ℃で１次のピーク、 210〜 230℃で２次の
ピーク、 400〜 450℃で３次のピークが現われている。
分析後、試料の質量は１／５に減少していた。

【００３７】真空反応室Ａの内部をクリーニング後、図
６に示した第２の実施例のドライエッチング装置におい
て、上部電極 604を加熱するヒータ 605を 100℃に設定
し、真空反応室Ａの側壁 607を加熱するヒータ 609をＯ
ＦＦしてエッチングを行った。パーティクル測定結果を
図10に示す。 650枚処理後にパーティクルは管理規格値
を越え 425個に増加した。この時、真空反応室Ａの内部
の反応生成物の堆積状態を確認すると、図８に示した上
部電極部の反応生成物 801は大幅に減少し、真空反応室
の側壁部とエッチング終点信号検出窓部の反応生成物 8
02， 803の堆積量は増加していた。

【００３８】再度、真空反応室Ａの内部をクリーニング
後、図６に示した第２の実施例のドライエッチング装置
において、上部電極 604を加熱するヒータ 605と真空反
応室Ａの側壁 607を加熱するヒータ 609とを共に 100℃
に設定して、エッチングを行った。パーティクル測定結
果を図11に示す。 1,800枚処理後にパーティクルは管理
規格値を越え 323個に増加した。この時、真空反応室Ａ
の内部の反応生成物の堆積状態を確認すると、図８に示
した上部電極部の反応生成物 801，真空反応室の側壁部
の反応生成物 802，エッチング終点信号検出窓部の反応
生成物 803の堆積量は共に同程度であった。

【００３９】以上のことから、反応生成物は真空反応室
Ａの内部の温度の低い部分に堆積されるといえる。再
度、真空反応室の内部をクリーニング後、図６に示した
第２の実施例のドライエッチング装置において、上部電
極 604を加熱するヒータ 605と真空反応室Ａの側壁 607
を加熱するヒータ 609とを共に 250℃に設定して、エッ
チングを行った。パーティクル測定結果を図12に示す。
3,250枚処理後にパーティクルは管理規格値を越え 140
個に増加した。

【００４０】図９に示した分析結果から、実験によって
確認はしていないが、 450℃以上の温度に上部電極 60
4，真空反応室Ａの側壁 607，エッチング終点信号検出
窓部 606を加熱すれば、反応生成物の堆積量が減少して
パーティクルが管理規格値を越える処理枚数は増えると
予想される。すなわち、クリーニングサイクルが伸長
し、設備の稼働率は飛躍的に向上することになる。

【００４１】図13は第３の実施例のドライエッチング装
置を示す。ここではポリシリコン膜を以下の条件でエッ
チング処理した。下部電極 1301 は温度設定要素として
のヒータ 1303 によって 90 ℃に温度制御し、上部電極
1304 を加熱するヒータ 1305 と真空反応室Ａの側壁 1
307 を加熱するヒータ 1309 を共に 250℃に設定にして
エッチングを行った。 1306 はエッチング終点信号検出
窓部である。 1308 は排気口である。

【００４２】被エッチング物としてのウエハ 1302 は、
６インチシリコンウエハの上にポリシリコン膜 400ｎｍ
を堆積し、次にシリコン酸化膜 200ｎｍを堆積し、その
後レジストマスクを形成し、本実施例とは別の酸化膜用
エッチング装置でシリコン酸化膜 200ｎｍをエッチン
グ、その後、レジストマスクを除去したシリコン酸化膜
マスク付きのものを用いた。エッチング条件は、エッチ
ングガス流量比が六弗化硫黄（ＳＦ₆ ）／塩素（Ｃｌ
₂ ）／臭化水素（ＨＢｒ）＝ 30 ／ 30 ／ 30 ＳＣＣ
Ｍ、ガス圧力 30 Ｐａ、高周波電力 300Ｗ、エッチング
時間２分間である。

【００４３】ここでは前記の第２の実施例の図12のパー
ティクル測定結果より、クリーニングサイクルを 3,000
枚毎に規定し、 3,000枚処理後、真空反応室Ａの内部を
クリーニングし、再度 3,000枚処理後、真空反応室Ａの
内部をクリーニングし、 3,000枚処理、このサイクルを
８回、すなわち 24,000 枚処理後で設備の圧力制御が不
能となった。原因を調査すると、排気口 1308 から圧力
可変バルブ 1311 までの排気配管 1310 ，圧力可変バル
ブ 1311 に反応生成物であるＳｉＦ₃ が堆積されてお
り、そのことによる圧力可変バルブ 1311 の動作不良で
あった。

【００４４】したがって、図13に示すように排気配管 1
310 と圧力可変バルブ 1311 に加熱ヒータ 1312 を設置
し、 250℃に設定してエッチングを行った。 24,000 枚
処理後はもちろんのこと 39,000 枚処理後においても圧
力可変バルブ 1311 は正常に動作していた。 39,000 枚
処理後、真空ポンプ 1313 の真空排気特性劣化によるト
ラブルが発生した。

【００４５】このように、加熱ヒータ 1312 を設置する
ことで、圧力可変バルブ 1311 の部分での反応生成物の
堆積量を減少でき、圧力可変バルブ 1311 の部分のメン
テナンスサイクルを伸長できる。

【００４６】図14は第４の実施例のドライエッチング装
置を示す。この第４の実施例では、圧力可変バルブ 141
1 と真空ポンプ 1416 の排気配管中に内周面が凹凸形状
のフレキシブル配管 1413 をフランジ 1414 で取り付け
ている。このフレキシブル配管 1413 は冷却水循環配管
1415 で冷却されている。その他は第３の実施例と同様
である。

【００４７】ここではポリシリコン膜を以下の条件でエ
ッチング処理した。下部電極 1401 は温度設定要素とし
てのヒータ 1403 によって 90 ℃に温度制御し、上部電
極 1404 を加熱するヒータ 1405 を 250℃に設定し、真
空反応室Ａの側壁 1407 を加熱するヒータ 1409 を 250
℃に設定し、排気口 1408 から圧力可変バルブ 1411 ま
での排気配管 1410 と圧力可変バルブ 1411 を加熱する
ヒータ 1412 を 250℃に設定し、フレキシブル配管 141
3 を 25 ℃に設定してエッチングを行った。 1406 はエ
ッチング終点信号検出窓部である。

【００４８】被エッチング物としてのウエハ 1402 は、
６インチシリコンウエハの上にポリシリコン膜 400ｎｍ
を堆積し、次にシリコン酸化膜 200ｎｍを堆積し、その
後レジストマスクを形成し、本実施例とは別の酸化膜用
エッチング装置でシリコン酸化膜 200ｎｍをエッチング
し、その後、レジストマスクを除去したシリコン酸化膜
マスク付きのものを用いた。エッチング条件は、エッチ
ングガス流量比が六弗化硫黄（ＳＦ₆ ）／塩素（Ｃｌ
₂ ）／臭化水素（ＨＢｒ）＝ 30 ／ 30 ／ 30 ＳＣＣ
Ｍ、ガス圧力 30 Ｐａ、高周波電力 300Ｗ、エッチング
時間２分間である。

【００４９】ここでは前記の第２の実施例の図12のパー
ティクル測定結果より、クリーニングサイクルを 3,000
枚毎に規定し、 3,000枚処理後、真空反応室Ａの内部を
クリーニングし、再度 3,000枚処理後、真空反応室Ａの
内部をクリーニングし、 3,000枚処理、このサイクルを
繰り返した。 60,000 枚処理後においても、真空ポンプ
1416 などの真空排気系にトラブルもなく、設備は正常
に動作していた。 60,000 枚処理後に設備のオーバーホ
ールを実施した。フランジ 1414 の部分からフレキシブ
ル配管 1413 を取り外したところ、このフレキシブル配
管 1413 には、かなりの量の反応生成物が堆積されてい
た。それ以外の配管部には、ほとんど堆積されていなか
った。

【００５０】このことは、真空反応室Ａの内部の各部品
の上部電極 1404 ，真空反応室Ａの側壁 1407 ，排気口
1408 から圧力可変バルブ 1411 までの排気配管 1410
，圧力可変バルブ 1411 が加熱されているのに対し
て、フレキシブル配管 1413 は冷却水循環配管 1415 で
冷却されているのでフレキシブル配管 1413 のみに反応
生成物が堆積されることになる。フレキシブル配管 141
3 の内周面の形状は反応生成物が堆積する面積が増える
ので、凹凸形状の方が適していると考えられる。

【００５１】通常、設備のオーバーホールは、真空反応
室Ａから真空ポンプ 1416 までの全排気配管中に反応生
成物が堆積されているので、この全配管をクリーニング
する必要があり、オーバーホールには数日を要する。し
かし、この第４の実施例では、フレキシブル配管 1413
のみを取り外して予備のフレキシブル配管 1413 と交換
すればよい。取り外した配管は、後日クリーニングして
おけばよい。したがって、非常にわずかな時間でオーバ
ーホールが終了し、オーバーホール時の設備停止時間を
短縮することが可能となる。

【００５２】図15は第５の実施例のドライエッチング装
置を示す。この第５の実施例では二系統の排気系が設け
られている。一系統は、排気遮断バルブ 1518 −フラン
ジ 1514 で取り付けられた凹形状の配管 1513 −排気遮
断バルブ 1519 −真空ポンプ 1523 からなる排気系であ
る。もう一系統は、排気遮断バルブ 1521 −排気遮断バ
ルブ 1522 −真空ポンプ 1523 からなるバイパス排気系
1520 である。この他は第３の実施例と同様である。な
お、凹形状の配管 1513 は冷却水循環配管 1515 で冷却
されており、凹部には透明ガラスからなる窓 1516 ， 1
517 が形成されている。この窓 1516 ， 1517 は、一方
の窓より配管 1513 の凹部にレーザー光を入射し、対向
する他方の窓でこのレーザー光を受光してレーザー光の
強度変化を検出することで、堆積した反応生成物の膜厚
を検出することができ、この部分を堆積膜厚検出部 171
2 として説明する。

【００５３】ここではポリシリコン膜を以下の条件でエ
ッチング処理した。下部電極 1501 は温度設定要素とし
てのヒータ 1503 によって 90 ℃に温度制御し、上部電
極 1504 を加熱するヒータ 1505 を 250℃に設定し、真
空反応室Ａの側壁 1507 を加熱するヒータ 1509 を 250
℃に設定し、排気口 1508 から圧力可変バルブ 1511 ま
での排気配管 1510 と圧力可変バルブ 1511 を加熱する
ヒータ 1512 を 250℃に設定し、配管 1513 を 25 ℃に
設定してエッチングを行った。 1506 はエッチング終点
信号検出窓部である。

【００５４】被エッチング物としてのウエハ 1502 は、
６インチシリコンウエハの上にポリシリコン膜をそれぞ
れ 200ｎｍ， 400ｎｍ， 600ｎｍを堆積し、次にシリコ
ン酸化膜 200ｎｍを堆積し、その後レジストマスクを形
成し、本実施例とは別の酸化膜用エッチング装置でシリ
コン酸化膜 200ｎｍをエッチングし、その後にレジスト
マスクを除去したシリコン酸化膜マスク付きのものを用
いた。エッチング条件は、エッチングガス流量比が六弗
化硫黄（ＳＦ₆ ）／塩素（Ｃｌ₂ ）／臭化水素（ＨＢ
ｒ）＝ 30 ／ 30 ／ 30 ＳＣＣＭ、ガス圧力 30 Ｐａ、
高周波電力 300Ｗ、エッチング時間２分間である。

【００５５】ここでは前記の第２の実施例の図12のパー
ティクル測定結果より、クリーニングサイクルを 3,000
枚毎に規定したが、これは、同被エッチング物、同エッ
チング条件で処理している場合（少品種多量生産）に有
効である。しかし、多品種を生産する場合、被エッチン
グ物の膜厚、エッチング条件等がそれぞれの品種で異な
るのでクリーニングサイクルを規定するのが非常に難し
いという問題がある。

【００５６】図15において、凹形状の配管 1513 に設け
た透明ガラスからなる窓 1516 よりレーザー光を入射
し、対向する窓 1517 でこのレーザー光を受光し、レー
ザー光の強度変化を検出した結果を図16に示す。縦軸は
レーザー光検出強度（任意単位）、横軸はウエハ処理枚
数を表している。図中には、被エッチング物であるポリ
シリコン膜厚をそれぞれ 200ｎｍ， 400ｎｍ， 600ｎｍ
に変化した場合も示してある。ポリシリコン膜厚 400ｎ
ｍの場合、 3,000枚処理でレーザー光検出強度は、 0.9
8 に減衰する。ポリシリコン膜厚 200ｎｍの場合、約
6,000枚処理で 0.98 に減衰する。ポリシリコン膜厚 60
0ｎｍの場合、約 1,500枚処理で 0.98 に減衰する。

【００５７】この図16に示した評価の結果からは、同エ
ッチング条件下ではエッチングしたポリシリコンの累積
膜厚で、レーザー光検出強度が決定される結果となっ
た。第２の実施例の図12のパーティクル測定結果も考慮
して、レーザー光検出強度が 0.98 に減衰したときにク
リーニングを実施することに規定して、ドライエッチン
グ装置の運転制御系の構成を図17に基づいて説明する。

【００５８】運転制御系は、ＣＰＵ 1703 にインターフ
ェース 1702 を介して装置操作部／表示部 1701 が接続
され、また、ＣＰＵ 1703 にＡＤ／ＤＡコンバータ 170
4 を介して各アナログ信号制御系が接続されている。Ａ
Ｄ／ＤＡコンバータ 1704 には凹形状配管 1513 に設け
られた堆積膜厚検出部 1712 、およびメインコントロー
ラ 1705 を介して、ガス流量コントローラ 1706 ，ガス
圧力コントローラ 1707 ，ウエハ搬送系コントローラ 1
708 ，高周波電源コントローラ 1709 ，排気系各バルブ
コントローラ 1710 ，真空ポンプコントローラ 1711 が
接続されている。

【００５９】図18，図19のフローチャートを参照して本
実施例のドライエッチング装置の制御系を示す。図18の
＃１でＣＰＵ 1703 が堆積膜厚検出部 1712 から堆積膜
厚を読み取り、＃２でＣＰＵ 1703 は堆積膜厚検出部 1
712 から読み取った堆積膜厚が規定膜厚を越えていない
かどうかを判別する。＃２で規定膜厚を越えていないと
判定した場合には、＃３でエッチングを続行する。＃２
で規定膜厚を越えたと判定した場合には、＃４で装置操
作部／表示部 1701 に異常を表示する。本実施例では、
堆積膜厚検出部 1712 がレーザー光強度検出によるもの
なので、具体的には、レーザー光検出強度が 0.98 に減
衰した時に＃３で異常を表示する。＃５では高周波電源
1709 のＯＮ／ＯＦＦを認識する。＃５で高周波電源 1
709 がＯＮであると判定された場合には、＃６で現在の
エッチングを続行する。＃５で高周波電源 1709 がＯＦ
Ｆであると判定された場合には、＃７でガス流量コント
ローラ 1706のＯＮ／ＯＦＦを認識する。＃７でガス流
量コントローラ 1706 がＯＮであると判定された場合に
は、＃６で現在のエッチングを続行する。＃７でガス流
量コントローラ 1706 がＯＦＦであると判定された場合
には、＃８でガス圧力コントローラ 1707 のＯＮ／ＯＦ
Ｆを認識する。＃８でガス圧力コントローラ 1707 がＯ
Ｎであると判定された場合には、＃６で現在のエッチン
グを続行する。

【００６０】＃８でガス圧力コントローラ 1707 がＯＦ
Ｆであると判定された場合、ならびに＃６で現在のエッ
チングを続行した場合には、次いで＃９のエッチング中
断ルーチンを続行する。図19はこの＃９のエッチング中
断ルーチンを示している。

【００６１】図19に示すようにエッチング中断ルーチン
では、＃８でガス圧力コントローラ1707 がＯＦＦであ
ると判定された場合に＃10でウエハ搬送系 1708 を停止
する。その後、＃11で排気遮断バルブ 1518 を閉鎖し、
＃12で排気遮断バルブ 1519を閉鎖し、＃13で排気遮断
バルブ 1522 を開放し、＃14で排気遮断バルブ 1521を
開放してバイパス排気系 1520 で排気する。＃６で現在
のエッチングを続行した場合には、＃15で実行中のエッ
チングが終了したかどうかを判別し、エッチングが終了
したことを＃15で検出すると＃10を実行する。

【００６２】通常、真空反応室Ａのクリーニングサイク
ルは、処理枚数，高周波電力の印可の積算時間で規定さ
れているが、実際の生産現場においては、被エッチング
物の膜厚，エッチング条件などが品種毎に異なる。その
ため、規定されている範囲内であってもパーティクルが
増加し、製品の歩留が低下することがある。本実施例に
おいては、着脱可能で冷却されている配管 1513 の部分
に積極的に反応生成物を堆積させ、この部分での堆積膜
厚が規定の値を越えたとき、現在進行中のエッチング処
理は続行させ、次のエッチング処理を停止するものであ
る。当然、この配管 1513 の部分での堆積膜厚と真空反
応室Ａの内部での堆積膜厚との間には相関関係があるの
で、被エッチング物の膜厚、エッチング条件などが異な
る品種を処理しても、この配管 1513 の部分での堆積膜
厚を監視しておけば、パーティクル増加による製品歩留
の低下を未然に防ぐことが可能となる。

【００６３】その後、真空反応室Ａのクリーニングを実
施するが、真空反応室Ａの各部品、真空反応室Ａの側壁
1507 は加熱されているので反応生成物の堆積は少な
く、クリーニングは容易である。

【００６４】また、真空反応室Ａのクリーニング時に、
図15における配管 1513 に設けた透明ガラスからなる窓
1516 、 1517 を取り外し、この窓材を新品と交換する
のみであるから非常に短時間で実施できる。

【００６５】また、処理枚数が増えて排気系配管のオー
バーホールが必要になったしても、フランジ 1514 から
配管 1513 のみに反応生成物が堆積してるので、この配
管 1513 のみを取り外して予備の配管と交換するだけで
よい。交換時は、排気遮断バルブ 1518 、 1519 を閉状
態にして、真空反応室Ａはバイパス排気系 1520 で排気
されるので、エッチング処理を停止することなく交換が
可能である。

【００６６】次に、図６に示した第２の実施例のドライ
エッチング装置を使用して、レジストマスク付きポリシ
リコン膜をエッチングする第６の実施例を説明する。こ
の第６の実施例では、下部電極 601はヒータ 603によっ
て 90 ℃に温度制御し、上部電極 604を加熱するヒータ
605と真空反応室Ａの側壁 607を加熱するヒータ 609を
共に 250℃設定にしてエッチングを行った。

【００６７】エッチング処理枚数 50 枚毎にパーティク
ル測定を実施した。被エッチング物としてのウエハ 602
は、６インチシリコンウエハの上にポリシリコン膜 400
ｎｍを堆積し、次にレジストマスクを形成したものを用
いた。エッチング条件は、エッチングガス流量比が六弗
化硫黄（ＳＦ₆ ）／塩素（Ｃｌ₂ ）／臭化水素（ＨＢ
ｒ）＝ 30 ／ 30 ／ 30 ＳＣＣＭ、ガス圧力 30 Ｐａ、
高周波電力 300Ｗ、エッチング時間２分間である。

【００６８】エッチング処理枚数 50 枚毎のパーティク
ル測定は、６インチシリコンウエハの上に 600ｎｍ厚の
熱酸化膜を形成したものを用い、エッチング前のウエハ
の上のパーティクルをウエハ表面検査装置により測定し
ておき、このウエハをポリシリコン膜付きウエハ 50 枚
処理後に実際に前記エッチング条件でエッチングを行
い、ウエハ表面検査装置により再度パーティクル測定し
てパーティクルの増加数を調べた。その結果を図20に示
す。 2,150枚処理後に設備のパーティクル管理基準であ
る 50 個を越え、パーティクルは 284個に急増した。

【００６９】同設備を用い、下部電極 601はヒータ 603
によって 90 ℃に温度制御し、上部電極 604を加熱する
ヒータ 605と真空反応室Ａの側壁 607を加熱するヒータ
609を共に 250℃設定と同条件下の第２の実施例の図12
に示したパーティクル測定結果では、 3,250枚処理後に
パーティクル管理基準 50 個を越え 140個となってお
り、約 1,000枚もクリーニングサイクルが短くなってい
た。

【００７０】この違いを調べるため、パーティクルをＥ
ＰＭＡ（Electoron Probe MicroーAnalyzer）により元素
分析すると主成分はシリコン（Ｓｉ）、弗素（Ｆ）、炭
素（Ｃ）でわずかに塩素（Ｃｌ）、臭素（Ｂｒ）が含ま
れていた。第２の実施例と異なるのは、炭素が含まれて
いることである。次に、第２の実施例と同様、真空反応
室Ａの反応生成物を採集し、ＴＤＳ（Thermal Desorpti
on Spectroscopy ）により分析した。その結果を図21に
示す。縦軸は検出強度（任意単位）、横軸は昇温温度を
表している。第２の実施例の図９に示した分析結果と同
様に、質量数85 のＳｉＦ₃ のピークが検出された。し
かし、 80 〜 90 ℃の１次ピーク、 210〜 230℃の２次
ピークは認められず、 400〜 450℃の３次ピークのみが
現われている。これは、真空反応室Ａの内部の各部分を
250℃に加熱していたためである。図９に示した分析結
果と最も異なる点は、 400〜 500℃でＣＨ₃ （質量数 1
5 ）、Ｃ₂ Ｈ₃ （質量数 27 ）、Ｃ₃ Ｈ₅ （質量数 41
）、Ｃ₄ Ｈ₇ （質量数 55 ）の炭化水素系のピークが
検出されることである。第２の実施例ではエッチングに
用いた被エッチング物はシリコン酸化膜マスク付きポリ
シリコンであり、本実施例では、レジストマスク付きポ
リシリコンである。このことより、本実施例の場合、レ
ジストがエッチングされ、レジスト成分である炭素
（Ｃ），水素（Ｈ ₂ ）が反応生成物中に含まれたといえ
る。この炭化水素系の反応生成物の真空反応室Ａでの堆
積を防ぐためには、 500℃以上に加熱しなければならな
い。

【００７１】真空反応室Ａをクリーニング後、図６に示
したドライエッチング装置の上部電極 604を加熱するヒ
ータ 605と真空反応室Ａの側壁 607を加熱するヒータ 6
09を共に 500℃に設定してエッチングを行った。そのパ
ーティクル測定結果を図22に示す。 4,250枚処理後にパ
ーティクルは、管理規格値を越え 120個に増加した。図
20に示した 250℃設定の時と比較して、約 2,000枚クリ
ーニングサイクルが伸長した。

【００７２】次に、図６に示した第２の実施例のドライ
エッチング装置を使用して、アルミ膜をエッチングする
第７の実施例を説明する。この第７の実施例では、下部
電極 601はヒータ 603によって 90 ℃に温度制御し、上
部電極 604を加熱するヒータ 605と真空反応室Ａの側壁
607を加熱するヒータ 609を共に 100℃設定にしてエッ
チングを行った。

【００７３】エッチング処理枚数 50 枚毎にパーティク
ル測定を実施した。被エッチング物としてのウエハ 602
は、６インチシリコンウエハの上にアルミ膜 700ｎｍを
堆積したものを用いた。通常、アルミ膜をエッチングす
る場合、レジストマスクを用いるが、今回レジストから
発生する炭化水素系の反応生成物を除去する目的で使用
しなかった。

【００７４】エッチング条件は、エッチングガス流量比
が三塩化ホウ素（ＢＣｌ₃ ）／塩素（Ｃｌ₂ ）／窒素
（Ｎ₂ ）＝ 25 ／ 40 ／ 20 ＳＣＣＭ、ガス圧力 25 Ｐ
ａ、高周波電力 350Ｗ、エッチング時間３分間である。
エッチング処理枚数 50 枚毎のパーティクル測定は、６
インチシリコンウエハの上に 600ｎｍ厚の熱酸化膜を形
成したものを用い、エッチング前のウエハの上のパーテ
ィクルをウエハ表面検査装置により測定しておき、この
ウエハをポリシリコン膜付きウエハ 50 枚処理後に実際
に前記エッチング条件でエッチングを行い、再度、ウエ
ハ表面検査装置によりパーティクル測定し、パーティク
ルの増加数を調べた。その結果を図23に示す。 550枚処
理後にパーティクルは 150個に急増した。設備のパーテ
ィクル管理基準は、 50 個以下である。

【００７５】このパーティクルをＥＰＭＡ（Electoron
Probe Micro Analyzer）により元素分析すると、主成分
はアルミ（Ａｌ）、塩素（Ｃｌ）であった。また、この
反応生成物をＴＤＳ（Thermal Desorption Spectroscop
y ）により分析した結果を図24に示す。縦軸は検出強度
（任意単位）、横軸は昇温温度を表している。検出され
たピークは、質量数 62 のＳｉＣｌである。このことか
ら反応生成物はＳｉＣｌであるといえる。また、ＳｉＣ
ｌのピークは、 140〜 160℃で１次のピーク、400〜 45
0℃で２次のピークが検出された。

【００７６】真空反応室Ａの内部をクリーニング後、図
６に示したドライエッチング装置の上部電極 604を加熱
するヒータ 605と真空反応室Ａの側壁 607を加熱するヒ
ータ609を共に 180℃設定にしてエッチングを行った。

【００７７】この時のパーティクル測定結果を図25に示
す。 1,250枚処理後にパーティクルは、管理規格値を越
え 175個増加した。真空反応室Ａの内部を再度クリーニ
ング後、図６に示したドライエッチング装置の上部電極
604を加熱するヒータ 605と真空反応室Ａの側壁 607を
加熱するヒータ 609を共に 450℃設定にしてエッチング
を行った。この時のパーティクル測定結果を図26に示
す。 3,550枚処理後にパーティクルは管理規格値を越え
214個に増加した。

【００７８】アルミのドライエッチング装置において
も、真空反応室内に堆積する反応生成物の構成元素とこ
の構成元素の蒸発温度を調べ、その蒸発温度以上の温度
に上部電極、真空反応室壁、エッチング終点信号検出窓
部を加熱すれば、反応生成物の堆積量が減少することで
クリーニングサイクルが伸長し、設備の稼働率は飛躍的
に向上することになる。

【００７９】

【００８０】

【００８１】

【発明の効果】 以上のように本発明のドライエッチング
装置は、 圧力可変バルブ、真空ポンプからなる真空排気
系を有するドライエッチング装置において、前記圧力可
変バルブ位置から前記真空ポンプまでの排気配管に真空
反応室内の被エッチング物を保持するステージ、前記真
空反応室内壁、エッチング終点信号検出用窓、および前
記真空反応室内に設けられた各部品の温度よりも低い温
度に制御された着脱可能な配管部を有すると共に、前記
低温に温度制御された着脱可能な配管部の反応生成物の
堆積膜厚検出機構で検出した検出膜厚をＡＤ／ＤＡコン
バータを介してＣＰＵへ伝送し、前記検出膜厚が所望の
膜厚を越えた時には表示部に異常を表示すると共にエッ
チング処理を停止し、このエッチング処理を停止する機
能が、高周波電源のＯＮ／ＯＦＦ、ガス流量制御系のＯ
Ｎ／ＯＦＦ、ガス圧力制御系のＯＮ／ＯＦＦ信号を認識
して、これらの内のどれか一系統でも動作中である場合
は、現在のエッチング処理を続行して、実行中のエッチ
ング終了後に次の被エッチング物を前記真空反応室へ搬
送する搬送系を停止させ、前記高周波電源、ガス流量制
御系、ガス圧力制御系からの信号がすべて停止中である
場合には、その後の被エッチング物を前記真空反応室へ
搬送する搬送系を停止し、前記搬送系の前記停止の後
に、前記圧力可変バルブと着脱可能な配管部との間に設
けられた第１の排気遮断バルブを閉じ、着脱可能な配管
部と排気ポンプとの間に設けられた第２の排気遮断バル
ブを閉じ、第２の排気遮断バルブと前記排気ポンプとの
間に設けられたバイパス排気系の第３の排気遮断バルブ
を開き、圧力可変バルブと着脱可能な配管部との間で第
１の排気遮断バルブより圧力可変バルブ側へ設けられた
バイパス排気系の第４の排気遮断バルブを開放する排気
制御機構を設けたことを特徴とする。

【００８２】本発明を用いることにより、ドライエッチ
ング装置の真空反応室に堆積する反応生成物を防止でき
る。このことで反応生成物が被エッチング物に落下して
製品不良の原因となるパーティクルを低減し、装置のク
リーニング頻度を少なくできる。

【００８３】また、真空排気系において、真空反応室内
壁に設けられた排気口位置から圧力可変バルブまでの間
の排気配管、および圧力可変バルブに堆積する反応生成
物を防止でき、反応生成物が堆積することにより発生す
るトラブルを低減できる。

【００８４】また、圧力可変バルブから真空ポンプまで
の間に着脱可能な配管部を設け、この配管部に反応生成
物を強制的に堆積させることで配管内の汚れ、腐食を防
ぐことができる。なお、この配管部は着脱可能であるこ
とから、クリーニング時は予備の配管と交換するだけで
よく、クリーニングは後日行えばよい。したがって、排
気配管クリーニングによる設備停止率を著しく向上でき
る。そのうえ、この着脱可能な配管部の堆積膜厚と真空
反応室内の堆積膜厚との間には相関関係があるので、こ
の配管部に反応生成物の堆積膜厚検出部を設けること
で、真空反応室内のクリーニング頻度を規定することが
できる。

【００８５】また、この堆積膜厚検出部の堆積膜厚が規
定膜厚を越えた時、自動で現在進行中のエッチング処理
は続行させ、次のエッチング処理を停止することが可能
である。また、被エッチング物の膜厚、エッチング条件
等が異なる品種を処理しても、この配管部の堆積膜厚を
監視しておけば、パーティクル増加による製品歩留の低
下を未然に防ぐことが可能となる。また、別系統の真空
排気系を有しており、自動でこの排気系に切り替わるの
で、設備を停止することなく着脱可能な配管部のクリー
ニングを実施できる。

【００８６】以上のように、本発明により設備のクリー
ニングサイクルが伸長し、また、クリーニング時間も短
縮されるので、設備の稼働率は飛躍的に向上することに
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例のドライエッチング装置
の断面図。

【図２】本発明の実施例におけるエッチング中のウエハ
温度とポリシリコンパターンのテーパ角度の関係図。

【図３】第１の実施例におけるドライエッチング装置の
真空反応室側壁の温度分布図。

【図４】第１の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図５】第１の実施例におけるウエハの処理枚数とエッ
チング時間の関係図。

【図６】第２の実施例のドライエッチング装置の断面
図。

【図７】第２の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図８】第２の実施例のドライエッチング装置における
反応生成物の堆積の状態図。

【図９】第２の実施例における反応生成物のＴＤＳ分析
の結果図。

【図10】第２の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図11】第２の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図12】第２の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図13】第３の実施例のドライエッチング装置の断面
図。

【図14】第４の実施例のドライエッチング装置の断面
図。

【図15】第５の実施例のドライエッチング装置の断面
図。

【図16】第５の実施例におけるウエハ処理枚数とレーザ
ー光検出強度の関係図。

【図17】第５の実施例におけるドライエッチング装置の
運転制御系の構成図。

【図18】第５の実施例の運転制御系のフローチャート
図。

【図19】第５の実施例の運転制御系のフローチャート
図。

【図20】第６の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図21】第６の実施例における反応生成物のＴＤＳ分析
の結果図。

【図22】第６の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図23】第６の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図24】第７の実施例における反応生成物のＴＤＳ分析
の結果図。

【図25】第７の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図26】第７の実施例におけるウエハ処理枚数とパーテ
ィクルの発生数の関係図。

【図27】従来のドライエッチング装置の断面図である。

【符号の説明】

1501 下部電極 1502 ウエハ 1503 ヒーター 1504 上部電極 1505 ヒーター 1506 エッチング終点信号検出窓 1507 真空反応室の側壁 1508 排気口 1509 ヒーター 1510 配管 1511 圧力可変バルブ 1512 ヒーター 1513 配管 1514 フランジ 1515 冷却水循環配管 1516 ， 1517 窓 1518 ， 1519 ，1521， 1522 排気遮断バルブ 1520 バイパス排気系 1523 真空ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 尾藤 陽二 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工 業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭57−100732（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285087（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−215687（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−183780（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−103767（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−67173（ＪＰ，Ａ) 実開 昭62−107439（ＪＰ，Ｕ) 実開 平３−71625（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065 C23F 4/00 H01L 21/66

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 圧力可変バルブ、真空ポンプからなる真
   空排気系を有するドライエッチング装置において、前記
   圧力可変バルブ位置から前記真空ポンプまでの排気配管
   に真空反応室内の被エッチング物を保持するステージ、
   前記真空反応室内壁、エッチング終点信号検出用窓、お
   よび前記真空反応室内に設けられた各部品の温度よりも
   低い温度に制御された着脱可能な配管部を有すると共
   に、前記低温に温度制御された着脱可能な配管部の反応
   生成物の堆積膜厚検出機構で検出した検出膜厚をＡＤ／
   ＤＡコンバータを介してＣＰＵへ伝送し、前記検出膜厚
   が所望の膜厚を越えた時には表示部に異常を表示すると
   共にエッチング処理を停止し、このエッチング処理を停
   止する機能が、高周波電源のＯＮ／ＯＦＦ、ガス流量制
   御系のＯＮ／ＯＦＦ、ガス圧力制御系のＯＮ／ＯＦＦ信
   号を認識して、これらの内のどれか一系統でも動作中で
   ある場合は、現在のエッチング処理を続行して、実行中
   のエッチング終了後に次の被エッチング物を前記真空反
   応室へ搬送する搬送系を停止させ、前記高周波電源、ガ
   ス流量制御系、ガス圧力制御系からの信号がすべて停止
   中である場合には、その後の被エッチング物を前記真空
   反応室へ搬送する搬送系を停止し、前記搬送系の前記停
   止の後に、前記圧力可変バルブと着脱可能な配管部との
   間に設けられた第１の排気遮断バルブを閉じ、着脱可能
   な配管部と排気ポンプとの間に設けられた第２の排気遮
   断バルブを閉じ、第２の排気遮断バルブと前記排気ポン
   プとの間に設けられたバイパス排気系の第３の排気遮断
   バルブを開き、圧力可変バルブと着脱可能な配管部との
   間で第１の排気遮断バルブより圧力可変バルブ側へ設け
   られたバイパス排気系の第４の排気遮断バルブを開放す
   る排気制御機構を有するドライエッチング装置。
2. 【請求項２】 低温に温度制御された着脱可能な配管部
   は、その内周面が凹凸形状のフレキシブル配管又は凹形
   状の配管であることを特徴とする請求項１に記載のドラ
   イエッチング装置。
3. 【請求項３】 低温に温度制御された着脱可能な配管部
   に、反応生成物の堆積膜厚検出機構を設けた請求項１ま
   たは請求項２に記載のドライエッチング装置。
4. 【請求項４】 真空反応室と、高周波電源と、ガス流量
   制御系と、ガス圧制 御系と、被エッチング物を前記真空
   反応室へ搬送する搬送系と、第１の排気遮断バルブ、低
   温に温度制御され膜厚検出部を備える着脱可能な配管部
   及び第２の排気遮断バルブからなる第１の排気系と、第
   ３の排気遮断バルブ及び第４の排気遮断バルブからなる
   第２の排気系と、前記第１及び第２の排気系に共通に接
   続された排気ポンプと、前記反応室と前記第１及び第２
   の排気系に共通に接続された圧力可能バルブと、ＡＤ／
   ＤＡコンバータと、ＣＰＵと、表示部とを備えたドライ
   エッチング装置において、被エッチング物をドライエッ
   チング中に前記配管部に堆積した反応生成物の堆積膜厚
   を前記膜厚検出部で検出する工程（ａ）と、前記工程
   （ａ）で検出した検出膜厚を前記ＡＤ／ＤＡコンバータ
   を介して前記ＣＰＵへ伝送する工程（ｂ）と、前記検出
   膜厚が規定膜厚を越えた時には前記表示部に異常を表示
   すると共にエッチング処理を停止する工程（ｃ）とを備
   え、前記エッチング処理を停止する工程（ｃ）は、前記
   高周波電源のＯＮ／ＯＦＦ、前記ガス流量制御系のＯＮ
   ／ＯＦＦ、前記ガス圧力制御系のＯＮ／ＯＦＦ信号をそ
   れぞれ認識し、前記認識した信号のうち、少なくとも一
   つがＯＮ信号である場合は、現在のエッチング処理を続
   行し、実行中のエッチング終了後に前記搬送系を停止さ
   せる一方、これらの信号のうち、すべての系統がＯＦＦ
   信号である場合は、前記搬送系を停止し、前記第１の排
   気遮断バルブを閉じ、第２の排気遮断バルブを閉じ、第
   ３の排気遮断バルブを開き、バイパス排気系の第４の排
   気遮断バルブを開放する工程を備えていることを特徴と
   するドライエッチング方法。