JP2000031121A

JP2000031121A - プラズマ放出装置及びプラズマ処理装置

Info

Publication number: JP2000031121A
Application number: JP10195290A
Authority: JP
Inventors: Hideo Takei; 日出夫竹井; Hiroaki Kawamura; 裕明川村; Yoshifumi Ota; 賀文太田
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 1998-07-10
Filing date: 1998-07-10
Publication date: 2000-01-28
Anticipated expiration: 2018-07-10
Also published as: JP3583294B2

Abstract

(57)【要約】【課題】大型の基板や、液晶表示装置用のガラス基板等
の大型基板をプラズマ処理する際に、均一な高密度プラ
ズマを生成する技術に関する。【解決手段】反応ガスをプラズマ化するプラズマ発生源
２０を複数有し、このプラズマ発生源２０の全てにほぼ
同じ密度のプラズマを発生させることができる。このた
め、かかる複数のプラズマ発生源２０を処理対象となる
基板８の大きさや形状に合わせて均等に配置すること
で、基板８の大きさにかかわらず全面にわたって均一な
プラズマ密度のプラズマを生成し、プラズマ処理をする
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ放出装置
及びプラズマ処理装置に関し、特に、均一な高密度プラ
ズマを生成して、大型の半導体基板や液晶表示装置用の
ガラス基板等にプラズマエッチングやプラズマ成膜処理
をする技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置や液晶表示装置を製造する際
には、スパッタリング法やＣＶＤ法による薄膜形成と、
エッチングによる薄膜のパターニングを繰り返し行うこ
とから、半導体装置等の製造工程に於いて、エッチング
装置は非常に重要視されている。

【０００３】そのようなエッチング装置の従来のものを
説明すると、図８を参照し、符号１００は、従来技術の
平行平板型のプラズマエッチング装置を示している。こ
のプラズマエッチング装置１００は、処理室１０１を有
しており、その内部底面側には、下部電極１０３が設け
られ、下部電極１０３の上方の処理室１０１の天井側に
は、上部電極１０２が設けられている。

【０００４】下部電極１０３は、マッチングボックス１
１０を介して高周波電源１０５に接続されており、上部
電極１０２は、処理室１０１の壁面を介してグラウンド
電位に接続されている。

【０００５】処理室１０１には、真空ポンプ１０７と、
ガス導入系１１１とが接続されており、このプラズマエ
ッチング装置１００を用いてプラズマ処理を行う場合に
は、先ず、真空ポンプ１０７を起動して、処理室１０１
内を真空排気し、予め高真空状態にしておく。

【０００６】次いで、高真空状態を維持しながら、処理
室１０１内にエッチング対象である基板１０６を搬入
し、下部電極１０６上に載置し、ガス導入系１１１に設
けられたバルブ１０４を開け、ガス導入管１０８から処
理室１０１内にエッチングガスを導入する。

【０００７】処理室１０１内が所定圧力で安定した後、
高周波電源１０５を起動し、マッチングボックス１１０
を介して、下部電極１０３に高周波電圧を印加すると、
下部電極１０３表面近傍にエッチングガスのプラズマが
発生し、基板１０６表面上の薄膜がエッチングされる。

【０００８】このようなプラズマを用いたエッチングを
行えば、ウェットエッチングに比べてパターンの加工寸
法精度が向上し、製造工程が簡略化され、エッチングが
均一になるという利点があることから、近年主流の技術
である。

【０００９】しかし、最近では半導体装置の製造におい
て微細化の要求がさらに進んできており、その要求に対
応するためには、プラズマなどの荷電粒子の直進性を向
上させる技術が必要となる。

【００１０】そこで従来技術でも対策が採られており、
１Ｐａ以下の低圧雰囲気でプラズマを生成し、平均自由
行程が長い雰囲気でプラズマエッチングを行おうという
試みが成されている。

【００１１】しかし、一般には低圧雰囲気ではプラズマ
密度が著しく低下し、安定にプラズマを維持することが
困難なばかりでなく、特に口径３００mm以上の大型基板
上の薄膜をエッチングしようとすると、基板面内へ入射
するプラズマの密度が不均一になり、その結果、エッチ
ング量の面内均一性が悪化してしまう。

【００１２】また、液晶表示装置（以下ＬＣＤと称す
る）の基板として用いられるガラス基板は、約１ｍ×１
ｍ程度と非常に大きく、このような大型基板のプラズマ
エッチングは、事実上不可能であった。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
従来の技術の課題を解決するために創作されたもので、
その目的は、大型基板のエッチングや成膜処理などのプ
ラズマ処理に適した技術を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１記載の発明は、プラズマ放出装置であっ
て、一対の放電電極と前記放電電極間にある放出口とを
有し、前記一対の放電電極間にガスが導入されると共に
高周波電圧が印加されると、前記ガスがプラズマ化さ
れ、前記放出口から放出されるように構成されたプラズ
マ発生源が複数設けられたことを特徴とする。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載のプ
ラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有す
る前記一対の放電電極は互いに対向する放電面をそれぞ
れ有し、その放電面間で放電が生じるように構成された
ことを特徴とする。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項２記載のプ
ラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源の前記
放電面は、前記放出口が形成する面に対し、略垂直に配
置されたことを特徴とする。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求
項３のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のう
ち、第１の放電電極は第２の放電電極の周囲に離間して
配置されたことを特徴とする。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４記載のプ
ラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有す
る前記一対の放電電極のうち、前記第１の放電電極は共
通の電極板によって構成され、前記第２の電極は、前記
共通の電極板に設けられた複数の孔内に電極板とは離間
して配置された電極で構成されたことを特徴とする。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求
項５のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、
前記各プラズマ発生源内で発生したプラズマは、略同一
方向に放出されるように構成されたことを特徴とする。

【００２０】請求項７記載の発明は、請求項１乃至請求
項６のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、
前記各プラズマ発生源には、前記一対の放電電極間に前
記ガスを導入するガス導入孔がそれぞれ設けられたこと
を特徴とする。

【００２１】請求項８記載の発明は、請求項１乃至請求
項７のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のう
ち、いずれか一方又は両方の放電電極内に磁石が設けら
れたことを特徴とする。

【００２２】請求項９記載の発明は、前記各プラズマ発
生源が請求項７記載のガス導入孔を有する請求項８記載
のプラズマ放出装置であって、前記磁石は、前記ガス導
入孔と前記放出口の間に配置されたことを特徴とする。

【００２３】請求項１０記載の発明は、請求項１乃至請
求項９のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であっ
て、前記各プラズマ発生源のうち、少なくとも１個以上
のプラズマ発生源には、他のプラズマ発生源とは異なる
大きさの高周波電力を供給できるように構成されたこと
を特徴とする。

【００２４】請求項１１記載の発明は、プラズマ処理装
置であって、真空排気可能な処理室と、請求項１乃至請
求項１０のいずれか１項記載のプラズマ放出装置と、処
理対象物である基板を配置する基板配置電極とを有し、
前記プラズマ放出装置は、前記各プラズマ発生源の放出
口を前記基板配置電極に向け、前記基板配置電極に対
し、前記処理室内で略平行に対向配置されたことを特徴
とする。

【００２５】請求項１２記載の発明は、請求項１１記載
のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ放出装置と
前記基板配置電極との間には、網目状の電極が設けられ
たことを特徴とする。

【００２６】請求項１３記載の発明は、請求項１１又は
請求項１２のいずれか１項記載のプラズマ処理装置であ
って、前記基板配置電極は、高周波電圧を印加できるよ
うに構成されたことを特徴とする。

【００２７】本発明は上記のように構成されており、プ
ラズマ発生源が複数設けられている。各プラズマ発生源
は、一対の放電電極と放出口とを有しており、その一対
の放電電極間にガスが導入されると共に高周波電圧が印
加されると、導入されたガスがプラズマ化され、放出口
から放出されるように構成されている。

【００２８】従って、各プラズマ発生源からプラズマが
放出されるので、処理対象物である基板面積と形状に対
応して配置しておくと、各プラズマ発生源から放出され
たプラズマが基板表面に均一に到達するので、大面積基
板であっても均一なエッチングや成膜を行うことが可能
となる。

【００２９】各プラズマ発生源が有する一対の放電電極
は、点状、棒状、板状等、その形状は種々のものを用い
ることができるが、板状に成形し、一対の放電電極に放
電面を持たせる場合、平行平板電極によって一対の放電
電極を構成してもよいし、円筒等の曲面で放電面を構成
してもよい。

【００３０】放電面を持たせる場合、一方の放電電極を
リング状又は円筒状とし、他方の放電電極を棒状又は円
筒状とし、一方の放電電極内に他方の放電電極を離間し
て挿入配置すると、一方の放電電極が他方の放電電極の
周囲に配置され、一方の放電電極の内周面と他方の放電
電極の外周面が放電面となり、小さなプラズマ発生源で
も、プラズマが生成される空間を大きくすることができ
る。

【００３１】他方の放電電極を棒状に成形し、リング又
は円筒状の一方の放電電極を、他方の放電電極の周囲に
配置した場合、リング又は円筒の開口部分が放出口にな
り、放電面は放出口が形成する面に対して垂直になり、
各プラズマ発生源の放出口を処理対象物の基板方向に向
けておくと、プラズマが基板表面に均一に照射されるよ
うになる。

【００３２】一対の放電電極が、上記したのとは異なる
形状であっても、各プラズマ発生源の放出口を、プラズ
マが略同一方向に放出されるように配置しておくと、プ
ラズマは基板表面に均一に照射されるようになる。

【００３３】他方、各プラズマ発生源内に、ガス導入孔
を設け、一対の放電電極間に導入するようにすると、各
プラズマ発生源内で、プラズマが安定に発生するように
なり、また、各プラズマ発生源から放出されるプラズマ
の量を制御しやすくなる。

【００３４】更に、一対の放電電極内のいずれか一方又
は両方に磁石を設けると、磁束によってプラズマを閉じ
込めることができるので、低圧力でも安定してプラズマ
を維持できるようになる。

【００３５】その場合、磁石はガス導入孔と放出口の間
に配置し、プラズマ発生源内ではガス導入孔を磁石より
も奥に位置させると、ガス導入孔から導入されたガスが
放出口に向かって流れる際に、磁石が形成する磁界内を
通過するので、プラズマ化されやすくなる。

【００３６】また、例えば各プラズマ発生源のうち、少
なくとも１個以上のプラズマ発生源には、他のプラズマ
発生源と異なる大きさの高周波電力を供給できるように
構成しておく等、各プラズマ発生源の一対の放電電極に
投入できる電力を制御できるようにしておくと、基板表
面に照射されるプラズマの量を制御できるので、プラズ
マ処理を行う場合の、エッチング量や成膜膜厚等の基板
面内の均一性を向上させることができる。

【００３７】上記のようなプラズマ放出装置と、真空排
気可能な処理室と、処理対象物である基板を配置する基
板配置電極とでプラズマ処理装置を構成する場合、各プ
ラズマ発生源の放出口を基板配置電極に向け、処理室内
で、プラズマ放出装置を基板配置電極に対して略平行に
対向配置すると、大型の基板を均一にプラズマ処理でき
るようになる。

【００３８】その場合、プラズマ放出装置と基板配置電
極との間に、網目状の電極を設けておくと、各プラズマ
発生源内のプラズマが安定になる。また、基板配置電極
に対し、高周波電圧を印加できるように構成しておく
と、基板表面に入射する正負イオンやラジカル等の入射
エネルギーを制御できるので、入射エネルギーを小さく
してダメージを低減させたり、入射エネルギーを大きく
して処理速度を大きくする等の制御を行うことが可能と
なる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下で、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００４０】図１を参照し、符号５０は、本発明の一実
施形態のプラズマエッチング装置であり、処理室３０を
有している。処理室３０は、側壁３１と、その底面側の
開放部分に設けられた下部電極３２と、天井側の開放部
分に設けられたプラズマ放出装置３３とで構成されてい
る。

【００４１】下部電極３２は、板状の基板配置電極６０
を有しており、該基板配置電極６０が、絶縁物３５を介
して、側壁３１と絶縁した状態で気密に固定されてい
る。他方、プラズマ放出装置３３は、同様に、板状の電
極支持アース板７０を一枚有しており、該電極支持アー
ス板７０が、オーリング３６を介して、側壁３１と気密
且つ同電位になるように固定されている。

【００４２】基板配置電極６０と電極支持アース板７０
とは、互いに平行に対向して配置されており、基板配置
電極６０周囲には、クランプ６１が設けられ、電極支持
アース板７０には、同直径の複数の貫通孔７１(図１で
は、４個の貫通孔７１₁〜７１ ₄を示す。)が設けられて
いる。

【００４３】電極支持アース板７０のうち、下部電極３
２と対向する面を表面とした場合、各貫通孔７１が形成
されている部分には、リング形状の絶縁板２がその中央
の穴部分を貫通孔７１の中心付近に一致させた状態で、
貫通孔７１周辺部分を塞ぐようにそれぞれ気密に固定さ
れている(図１では４個の絶縁板２₁〜２₄を示す。)。

【００４４】また、プラズマ放出装置３３は、貫通孔７
１の個数と同数の高周波電極７２を有している(図１で
は、４個の高周波電極７２₁〜７２₄を示す。)。各高周
波電極７２は、フランジ部７６と、該フランジ部７６上
に立設する棒状電極部７７とで構成されており、各高周
波電極７２の棒状電極部７７は、それぞれ同直径に形成
されている（図１には、各４個のフランジ部７６₁〜７
６₄、棒状電極部７７₁〜７７₄を示す。）。

【００４５】各高周波電極７２は、電極支持アース板７
０の裏面側から、棒状電極部７７が絶縁板２の中央の穴
部分に挿入された後、フランジ部７６と絶縁板２とが、
オーリングを介して気密に固定されている。

【００４６】従って、各高周波電極７２の棒状電極部７
７は、電極支持アース板７０と非接触の状態で、貫通孔
７１内部に配置されている。また、棒状電極部７７の中
心軸線と、各棒状電極部７７が配置された貫通孔７１の
中心軸線とは一致するようにされており、従って、各貫
通孔７１内では、棒状電極部７７の外周面と貫通孔７１
の内周面との距離は、等しくなっている。

【００４７】各高周波電極７２は、マッチングボックス
１３を介して高周波電源１５に接続されており、また、
アース電極支持板７０は、側壁３１と共にアース電位に
置かれており、従って、高周波電源１５を起動して各高
周波電極７２に高周波電圧を印加すると、各貫通孔７１
内で、アース電極支持板７０と、棒状電極部７７との間
に電圧が印加されるようになっている。

【００４８】その場合、貫通孔７１内を低圧力にした
後、高周波電源７２を起動すると、各貫通孔７１内でプ
ラズマを生成することができる。従って、各高周波電極
７２と、各貫通孔７１と、アース電極支持板７０の貫通
孔７１を形成する部分とで、それぞれプラズマ発生源２
０(図１では、４個のプラズマ発生源２０₁〜２０₄を示
す。)が構成されていることになる。

【００４９】かかるプラズマ発生源２０では、図２に示
すように棒状電極部７７の内部に通水可能な水冷チャン
ネル３Ａが設けられており、プロセス中は常時この中に
冷却水を通水して、棒状電極部７７を冷却することで、
絶縁板２とフランジ部７６の間に設けられたオーリング
が過熱しないようにしている。

【００５０】また、電極支持アース板７０の内部に、貫
通孔７１内壁の絶縁板２付近に設けられたガス導入孔２
１より貫通孔７１内に通じるガス導入路４が設けられて
おり、貫通孔７１内にエッチングガスを導入することが
できるように構成されている。さらに、ガス導入孔２１
の下方の電極支持アース板７０内には、貫通孔７１を取
り囲むようにリング状の磁石１１が設けられ、貫通孔７
１内部に磁界を発生できるように構成されている。この
ようなプラズマ発生源２０は、図３に示すように同一平
面内で基板８の大きさや形状に合わせて均等に配置され
ている。

【００５１】以上のようなプラズマエッチング装置５０
を用いて、基板８の表面に成膜された不図示のＩＴＯ膜
のプラズマエッチングをするには、まず不図示の排気系
で処理室３０内を真空排気して真空状態にし、この真空
状態を維持しつつ不図示の搬送系で基板８を処理室３０
内に搬入して基板配置電極６０上に載置し、クランプ６
１で固定しておく。

【００５２】次に基板８を不図示のヒータで加熱して昇
温させ、基板配置電極６０内に設けられた水冷チャンネ
ル３Ｂに通水して基板配置電極６０自身が過熱しないよ
うにし、又、基板配置電極６０内に設けられた基板冷却
用ガス導入路１０より冷却用ガスを基板８に吹き付け、
基板８が過熱されないように調整しながら所定の処理温
度に保つ。

【００５３】次いで、ガス導入路４にＨＩとＡｒの混合
ガスなどのエッチングガスを通して、ガス導入孔２１よ
り貫通孔７１内に導入し、高周波電源１５を起動し、高
周波電極７２と電極支持アース板７０との間にＶＨＦ帯
域の高周波、好ましくは８０〜１５０ＭＨｚの高周波電
圧を印加してこの間に放電を発生させる。

【００５４】この放電は、図２に示す電極支持アース板
７０の貫通孔７１内壁の放電面７８と、棒状電極部７７
の円筒状の側面の放電面７９との間で生じる。放電によ
って貫通孔７１内のエッチングガスがプラズマ化し、貫
通孔７１の下方に設けられた放出口２２より放出され
る。

【００５５】貫通孔７１内でガス導入孔２１は磁石１１
よりも奥に配置されているので、ガス導入孔２１から導
入されたエッチングガスが放出口２２に向かって流れる
際に、磁石１１が形成する磁界内を通過してプラズマ化
されやすくなる。また、磁石１１が生成する磁束によっ
てプラズマが閉じ込められるので、低圧力でも安定して
プラズマを維持することが可能である。

【００５６】また、放出口２２と基板配置電極６との間
には網目状のメッシュ電極５が設けられているので、メ
ッシュ電極５によって各プラズマ発生源２０内のプラズ
マが安定になる。

【００５７】このようにして生成されたプラズマが、メ
ッシュ電極５を通過して基板８表面に形成されたＩＴＯ
膜に入射することにより、ＩＴＯ膜のエッチングがなさ
れる。このエッチングの際に、バイアス電源７からマッ
チングボックス１４を介して基板配置電極６０にも周波
数が１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することで、
基板８の表面に入射する正負イオンやラジカル等の入射
エネルギーを制御している。これにより入射エネルギー
を小さくしてダメージを低減させたり、逆に入射エネル
ギーを大きくしてエッチングレートを大きくする等の制
御を行うことができる。

【００５８】以上説明したように、本実施形態のプラズ
マエッチング装置５０は複数のプラズマ発生源２０を有
し、その各々に設けられた高周波電極７２に一律の高周
波電圧を印加できるように構成されている。

【００５９】このため、全てのプラズマ発生源２０に同
一密度のプラズマを発生させることができ、かつこれら
のプラズマ発生源２０は図３に示すように基板８の大き
さに合わせて同一平面内に均等配置されているので、プ
ラズマ放出装置３３全体で生成されるプラズマの密度は
ほぼ均一になる。

【００６０】従って、大型の基板８を処理するような場
合においても、その全面にわたってプラズマ密度が均一
なプラズマを生成することができ、基板８表面の全面に
わたってエッチング量がほぼ均一なエッチングをするこ
とが可能になる。

【００６１】本発明の発明者等は、上記のプラズマエッ
チング装置５０の効果を確認するために、各種の特性に
ついての測定を行った。

【００６２】図４に、基板８上にＩＴＯ膜を形成したと
きに、本実施形態のプラズマエッチング装置５０を用い
てＩＴＯ膜をエッチングしたときの、エッチングレート
のばらつき状態を示す。

【００６３】図４において横軸は規格化位置を示す。こ
こで規格化位置とは、基板８の中心からどの程度ずれて
いるかを示す相対的な値であって、４００mm×５００mm
の矩形の基板８の中心を０とし、この中心から基板８の
一つの頂点に向かう方向を正方向とし、これと反対の方
向を負方向として、基板８の対角線の長さ（約６４０m
m）全体を±１００とした値である。そして、図４の縦
軸はＩＴＯ膜のエッチングレートを示す。

【００６４】ここでは全ての高周波電極７２に０．８Ｗ
／cm²の高周波電力を一律に供給して、基板配置電極６
０との間に０．８４Ｗ／cm²の高周波電力が供給される
ようにした。処理室３０内の圧力は１５mTorrとし、基
板温度は８０℃に保った。

【００６５】図４において、曲線(Ａ)は基板８と放出口
２２との距離ｄが９０mm、曲線(Ｂ)は距離ｄが１１０m
m、曲線(Ｃ)は距離ｄが２３０mmの場合の測定結果をそ
れぞれ示す。

【００６６】曲線(Ａ)〜(Ｃ)のいずれにおいても、規格
化位置が０〜±２０程度（基板中心部）のエッチングレ
ートが、規格化位置が±６０〜８０程度（基板端部）の
エッチングレートよりも大きいという傾向がみられる
が、曲線(Ａ)ではエッチングレートの最大値と最小値と
の差が４００Å／min程度であり、曲線(Ｃ)ではこの差
が約１００Å／min程度であるので、エッチングレート
のばらつきは実用上許容範囲内に収まっている。これよ
り、４００mm×５００mm程度の大型基板においても、基
板８の面内でほぼ均一にエッチングすることができると
いう本発明の効果が確認できた。

【００６７】図５に、本実施形態のプラズマエッチング
装置５０を用いて、フォトレジストをアッシングした場
合のアッシングレートの測定結果を示す。図５で横軸は
処理室３０の内部圧力を示し、縦軸はアッシングレート
を示している。

【００６８】図５において曲線(Ｄ)は、各高周波電極７
２に０．８Ｗ／cm²の高周波電力を一律に供給して、基
板配置電極６０との間に０．６Ｗ／cm²の高周波電力が
供給されるようにし、処理室３０内に流量７００sccmの
Ｏ₂ガスを導入してアッシングしたときの測定結果を示
している。

【００６９】また、曲線(Ｅ)は各高周波電極７２に０．
７５Ｗ／cm²の高周波電力を一律に供給して、基板配置
電極６０との間に０．６Ｗ／cm²の高周波電力が供給さ
れるようにし、処理室３０内に流量３００sccmのＯ₂ガ
スを導入してアッシングしたときの測定結果を示してい
る。

【００７０】さらに曲線(Ｆ)は、従来の平行平板型ＲＩ
Ｅ装置を用いて、ＲＩＥ装置の平行平板電極間に０．６
Ｗ／cm²の高周波電力が供給されるようにし、処理室３
０内に流量２００sccmのＯ₂ガスを導入してアッシング
したときの測定結果を示している。

【００７１】図５において、曲線(Ｆ)ではアッシングレ
ートが０．４〜０．５μｍ／min程度であったのに対
し、曲線(Ｅ)では１．５〜１．７μｍ／min程度に、曲
線(Ｄ)では１．７〜１．８μｍ／min程度になり、従来
の平行平板型ＲＩＥ装置に比して約３〜４倍程度にアッ
シングレートが大きくなっていることがわかる。このよ
うに、本実施形態のプラズマ処理装置５０でアッシング
を行った場合には、アッシングレートが従来のＲＩＥ装
置に比して大きくなるという利点もあることが確認でき
た。

【００７２】図６に、ガラス基板上に形成されたＩＴＯ
膜をエッチングする際のエッチングレートと圧力の関係
を示す。横軸は処理室３０の内部圧力を示し、縦軸はエ
ッチングレートを示している。

【００７３】ここでは、基板温度を８０℃とし、エッチ
ングガスとしてＨＩとＡｒとの混合ガスを用いた。曲線
(Ｇ)、曲線(Ｈ)は本実施形態の装置を用いた測定結果で
あって、曲線(Ｇ)は０．８Ｗ／cm²の高周波電力を、曲
線(Ｈ)は０．７５Ｗ／cm²の高周波電力を、各高周波電
極７２に一律に供給した場合の測定結果をそれぞれ示し
ている。また、曲線(Ｇ)、(Ｈ)のいずれにおいても、基
板配置電極６０と各高周波電極７２との間に、０．８４
Ｗ／cm²の高周波電力が供給されるようにした。

【００７４】さらに、曲線(Ｉ)は、従来の平行平板型Ｒ
ＩＥ装置を用いて同様のエッチングを行った場合の測定
結果を示す。曲線(Ｉ)ではエッチングレートが５００〜
７００Å／min程度であったのに対し、曲線(Ｈ)では２
３００〜２６００Å／min程度に、また、曲線(Ｇ)では
２６００〜３２００Å／min程度になっており、本実施
形態のプラズマ処理装置５０では、従来の平行平板型Ｒ
ＩＥ装置に比して５〜６倍程度にエッチングレートが大
きくなるという利点があることがわかる。

【００７５】図７に、ガラス基板上に形成されたＩＴＯ
膜をエッチングする際のエッチングレートと高周波電力
との関係と、ＩＴＯ膜をエッチングする際のＩＴＯ膜と
ＳｉＮ膜、ＳｉＯ₂膜との選択比と高周波電力の関係を
それぞれ示す。横軸は高周波電力を示し、縦軸はエッチ
ングレートと、ＩＴＯ膜とＳｉＮ膜やＳｉＯ₂膜との選
択比を示している。

【００７６】ここでは、基板温度を８０℃とし、エッチ
ングガスとしてＨＩとＡｒとの混合ガスを用いた。処理
室内の圧力は１５mTorrに保った。曲線(Ｊ)は、高周波
電極７２に０．８Ｗ／cm²の高周波電力を供給し、基板
配置電極６に供給する高周波電力を変化させたときの測
定結果を示し、曲線(Ｋ)は、高周波電極７２に０．７５
Ｗ／cm²の高周波電力を供給したときの測定結果を示
す。

【００７７】また、曲線(Ｍ)は、従来の平行平板型ＲＩ
Ｅ装置を用いたときの測定結果を示している。曲線
(Ｊ)、(Ｋ)、(Ｍ)のいずれにおいても、供給する高周波
電力が大きくなればなるほどエッチングレートが大きく
なっている。しかし、曲線(Ｍ)のエッチングレートがせ
いぜい１０００Å／min程度にしかならないのに対し、
曲線(Ｊ)、(Ｋ)では、３０００〜３２００Å／min程度
にまで達するので、本実施形態のプラズマ処理装置５０
では、従来の平行平板型ＲＩＥ装置に比してエッチング
レートが３倍以上に大きくなるという利点があることが
わかる。

【００７８】また、曲線(Ｌ)は、本実施形態のプラズマ
発生源２０に供給する高周波電力を変化させたときにＩ
ＴＯ膜をエッチングする際のＩＴＯ膜とＳｉＮ膜、Ｓｉ
Ｏ₂膜の選択比の測定結果を示している。この結果によ
れば、高周波電力を大きくすると選択比を向上させるこ
とができるということがわかる。

【００７９】なお、本実施形態では、プラズマ処理装置
としてプラズマエッチング装置５０について説明してい
るが、本発明はエッチング装置に限らず、プラズマＣＶ
Ｄ装置等の他のプラズマ処理装置にも適用可能である。

【００８０】また、本実施形態では図１に示すように、
全ての高周波電極７２には一律な高周波電圧が印加さ
れ、全てのプラズマ発生源２０に一律な高周波電力が供
給できるように構成されているが、本発明はこれに限ら
ず、個々のプラズマ発生源２０に独立に高周波電力を供
給できるような構成にしたり、複数のプラズマ発生源２
０を１ブロックとし、このブロックごとに共通の高周波
電力が供給できるように構成してもよい。

【００８１】このように構成することで、例えば全ての
プラズマ発生源２０に同量の高周波電力を供給すると、
基板８の端部よりも中心部のエッチングレートが小さく
なってしまうというような不具合が発生する場合でも、
基板８の端部付近のプラズマ発生源２０に供給する高周
波電力を、中心部付近のプラズマ発生源２０に供給する
高周波電力よりも少なくして、エッチングレートが全面
で均一になるように調整することが可能になる。

【００８２】また、本実施形態では一対の放電電極とし
て電極支持アース板７０と高周波電極１５を設け、一方
の放電電極である電極支持アース板７０は全てのプラズ
マ発生源２０で共通の電極としているが、本発明はこれ
に限らず、プラズマ発生源２０ごとに両方の放電電極を
設けるという構成にしてもよい。

【００８３】さらに、一対の放電電極を板状の電極と
し、これらが対向配置されるように構成しても良い。ま
た、本実施形態では基板配置電極６０を下方に配置し
て、基板８の処理面が上方を向くように配置している
が、本発明はこれに限らず、基板８の処理面が側方を向
くように配置し、放出口２２がこの処理面と対向するよ
うに配置してもよい。

【００８４】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、大面
積にわたってプラズマ密度を均一にできる。従って大型
基板を均一にプラズマ処理することが可能になる。ま
た、低圧力で安定なプラズマを生成することが可能にな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態のプラズマエッチング装置を
説明する断面図

【図２】本発明の実施形態のプラズマ発生源の部分拡大
図

【図３】本発明の実施形態のプラズマエッチング装置の
プラズマ発生源の配置関係を説明する平面図

【図４】本実施形態のプラズマエッチング装置における
エッチングレートのばらつきを示すグラフ

【図５】本実施形態のプラズマエッチング装置と、従来
のプラズマエッチング装置のそれぞれについて、アッシ
ングレートと圧力との関係を示すグラフ

【図６】本実施形態のプラズマエッチング装置と、従来
のプラズマエッチング装置のそれぞれについて、エッチ
ングレートと圧力との関係を示すグラフ

【図７】本実施形態のプラズマエッチング装置と、従来
のプラズマエッチング装置のそれぞれについて、高周波
電力とエッチングレートとの関係を示すグラフ

【図８】従来のプラズマエッチング装置の構成を説明す
る断面図

【符号の説明】

２、２₁〜２₄…絶縁板４…ガス導入路５…メッシュ
電極(網目状の電極) ７…バイアス電源８…基板(処理対象) １１…磁石
１５…高周波電源２０、２０₁〜２０₄…プラズマ発生
源２１…ガス導入孔２２…放出口３０…処理室
３１…側壁３２…下部電極３３…プラズマ放出装置
３５…絶縁物４０…プラズマ放出装置５０…プラズマ発生装置６
０…基板配置電極７０…電極支持アース板(放電電極)
７１、７１₁〜７１₄…貫通孔(孔) ７２、７２ ₁〜７
２₄…高周波電極(放電電極) ７８、７９…放電面

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者太田賀文千葉県山武郡山武町横田523番地日本真空技術株式会社千葉超材料研究所内Ｆターム(参考） 4K057 DA11 DB11 DD01 DE14 DE20 DM06 DM28 DM39 DN01 5F004 AA01 BA06 BA08 BB07 BB13 5F045 AA08 BB01 DP03 EF05 EF08 EH04 EH05 EH13 EH16

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一対の放電電極と、前記放電電極間内にあ
る放出口とを有し、前記一対の放電電極間にガスが導入されると共に高周波
電圧が印加されると、前記ガスがプラズマ化され、前記
放出口から放出されるように構成されたプラズマ発生源
が複数設けられたことを特徴とするプラズマ放出装置。
【請求項２】前記各プラズマ発生源が有する前記一対の
放電電極は互いに対向する放電面をそれぞれ有し、その
放電面間で放電が生じるように構成されたことを特徴と
する請求項１記載のプラズマ放出装置。
【請求項３】前記各プラズマ発生源の前記放電面は、前
記放出口が形成する面に対し、略垂直に配置されたこと
を特徴とする請求項２記載のプラズマ放出装置。
【請求項４】前記各プラズマ発生源が有する前記一対の
放電電極のうち、第１の放電電極は第２の放電電極の周
囲に離間して配置されたことを特徴とする請求項１乃至
請求項３のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項５】前記各プラズマ発生源が有する前記一対の
放電電極のうち、前記第１の放電電極は共通の電極板に
よって構成され、前記第２の放電電極は、前記共通の電極板に設けられた
複数の孔内に電極板とは離間して配置された電極で構成
されたことを特徴とする請求項４記載のプラズマ放出装
置。
【請求項６】前記各プラズマ発生源内で発生したプラズ
マは、略同一方向に放出されるように構成されたことを
特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載の
プラズマ放出装置。
【請求項７】前記各プラズマ発生源には、前記一対の放
電電極間に前記ガスを導入するガス導入孔がそれぞれ設
けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいず
れか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項８】前記各プラズマ発生源が有する前記一対の
放電電極のうち、いずれか一方又は両方の放電電極内に
磁石が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項
７のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項９】前記各プラズマ発生源が請求項７記載のガ
ス導入孔を有する請求項８記載のプラズマ放出装置であ
って、前記磁石は、前記ガス導入孔と前記放出口の間に
配置されたことを特徴とするプラズマ放出装置。
【請求項１０】前記各プラズマ発生源のうち、少なくと
も１個以上のプラズマ発生源には、他のプラズマ発生源
とは異なる大きさの高周波電力を供給できるように構成
されたことを特徴とする請求項１乃至請求項９のいずれ
か１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項１１】真空排気可能な処理室と、請求項１乃至請求項１０のいずれか１項記載のプラズマ
放出装置と、処理対象物である基板を配置する基板配置電極とを有
し、前記プラズマ放出装置は、前記各プラズマ発生源の放出
口を前記基板配置電極に向け、前記基板配置電極に対
し、前記処理室内で略平行に対向配置されたことを特徴
とするプラズマ処理装置。
【請求項１２】前記プラズマ放出装置と前記基板配置電
極との間には、網目状の電極が設けられたことを特徴と
する請求項１１記載のプラズマ処理装置。
【請求項１３】前記基板配置電極は、高周波電圧を印加
できるように構成されたことを特徴とする請求項１１又
は請求項１２のいずれか１項記載のプラズマ処理装置。