JP2000353690A - プラズマリアクタ装置 - Google Patents

プラズマリアクタ装置

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JP2000353690A
JP2000353690A JP11164688A JP16468899A JP2000353690A JP 2000353690 A JP2000353690 A JP 2000353690A JP 11164688 A JP11164688 A JP 11164688A JP 16468899 A JP16468899 A JP 16468899A JP 2000353690 A JP2000353690 A JP 2000353690A
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plasma
substrate
power supply
electrode
frequency power
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Hidetake Ogata
秀武 緒方
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 加工精度及び加工レートを劣化させることな
く処理能力を向上することのできるコストパフォーマン
スに優れたプラズマリアクタ装置を提供する。 【解決手段】 基板Wを設置するためにチャンバー1内
に配される基板電極5と、高周波電圧を発生する高周波
電源4と、高周波電源4による高周波電圧の誘導結合に
より反応性ガスをプラズマ化するプラズマ生成部1aと
を備え、生成されたプラズマにより基板Wに表面加工を
施すプラズマリアクタ装置において、プラズマ生成部1
aに面するように基板電極5を複数設けた。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマにより半
導体素子等の基板表面の成膜やエッチング等を行うプラ
ズマリアクタ装置に関し、特に、誘導結合によりプラズ
マを生成するプラズマリアクタ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】基板上に所定形状の薄膜が積層される半
導体素子や液晶パネル等の製造工程では、薄膜の成膜、
薄膜のエッチング、レジストのアッシング或は基板の表
面処理等の表面加工が繰り返し行われる。これらの表面
加工は真空のチャンバー内に供給された反応性ガスを、
高周波電源若しくは直流電源によりプラズマ化して基板
に照射することで反応を進行させるプラズマリアクタ装
置が一般に用いられる。
【0003】プラズマリアクタ装置には、薄膜の成膜用
としてスパッタリングを行うスパッタ装置や化学蒸着を
行うCVD(Chemical Vaper Deposition )装置、薄膜
のエッチング用としてドライエッチング装置が市販され
ている。図4はドライエッチング装置の一つであるRI
E(Reactive Ion Etching)装置の概略構成図を示して
いる。
【0004】密閉されるチャンバー1内には高周波電源
4が接続された基板電極5が配され、接地された上部電
極11が基板電極5に対向配置されている。薄膜が形成
された基板Wが基板電極5上に設置され、排気装置(不
図示)によりチャンバー1内が真空状態になると反応性
ガスが供給される。そして、高周波電源4により基板電
極5と上部電極11間に高周波電圧が印加されると、反
応性ガスがプラズマ化されて基板Wに照射され、薄膜の
エッチングが行われるようになっている。
【0005】上記構成のRIE装置はプラズマの密度が
低いため、エッチングレート及びプラズマ内の反応性イ
オンの直進性が低い。このため、加工時間が長くかかる
問題があるとともに、基板に反応性イオンが斜めに入射
することにより、細い線幅が要求された際に対応するこ
とができなかった。
【0006】上記問題を解決するため、誘導結合により
反応性ガスをプラズマ化する誘導結合型プラズマ源(以
下「ICP」(Inductively Coupled Plasma)という)
が実用化されている。図5はICPドライエッチング装
置の概略構成図を示している。密閉されるチャンバー1
内には高周波のバイアス電源6が接続された基板電極5
が配され、誘電体2が基板電極5に対向配置されてい
る。誘電体2の背面に面して高周波電源4が接続された
誘導結合アンテナ3が設置されている。
【0007】薄膜が形成された基板Wが基板電極5上に
設置され、排気装置(不図示)によりチャンバー1内が
真空状態になると反応性ガスが供給される。そして、高
周波電源4により誘導結合アンテナ3に高周波電圧が印
加されると、誘導結合によって反応性ガスがプラズマ化
されて基板Wに照射され、薄膜のエッチングが行われる
ようになっている。プラズマの密度は高周波電源4によ
り調整することができ、プラズマの照射のエネルギーは
バイアス電源6より調整することができる。
【0008】また、図6は従来の他のICPドライエッ
チング装置を示す概略構成図である。チャンバー1の上
部に設けられた石英等の誘電体から成る円筒管8には、
高周波電源4が接続されたヘリカル型の誘導結合アンテ
ナ11が巻設されている。そして、円筒管8の内部で誘
導結合によりプラズマが生成されて基板Wに照射される
ようになっている。
【0009】これらのICPドライエッチング装置にお
いて、プラズマは誘導結合により高密度にすることがで
きるので、エッチングレートが向上するとともにより微
細な加工が行うことができるようになる。また、ICP
を用いたCVD装置ではデポレート(成膜速度)を向上
させることができるようになっている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のICPドライエッチング装置によると、基板電極
5に1枚の基板Wを設置するので1回の加工で基板Wは
1枚づつ処理される。このため処理能力の向上が困難で
あり、製造コストが高くなる問題がある。
【0011】処理能力の向上ため、同時に複数の基板W
を処理できるように複数のチャンバー1を設けた装置に
すると、電源供給系、反応性ガス供給系及び排気系を複
数必要とする。このため、装置価格が大幅に上昇すると
ともに、占有面積が大きくなって該装置が設置される無
塵室の設備費が上昇し、製造コスト削減の効果が低い。
【0012】また、処理能力向上のため図7の上面断面
図及び図8の側面断面図に示すように複数の基板Wを並
設し、円筒形のチャンバー1の全体に巻設される誘導結
合アンテナ9によりプラズマを生成するICPドライエ
ッチング装置が考えられる。
【0013】しかし、このような装置によると、バイア
ス電源6(図6参照)によるプラズマの照射のエネルギ
ーの調整ができないため照射されるプラズマの入射角の
制御ができない。また、チャンバー1内の全体でプラズ
マが生成されるため、チャンバー1内のプラズマ密度に
ばらつきが生じ、各基板間や基板内のエッチングレート
や入射の直進性のばらつきが大きくなって加工精度が劣
化する。
【0014】本発明は、加工精度及び加工レートを劣化
させることなく処理能力を向上することのできるコスト
パフォーマンスに優れたプラズマリアクタ装置を提供す
ることを目的とする。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板を設置するためにチャンバー内に配さ
れる基板電極と、高周波電圧を発生する高周波電源と、
前記高周波電源による高周波電圧の誘導結合により反応
性ガスをプラズマ化するプラズマ生成部とを備え、生成
されたプラズマにより該基板に表面加工を施すプラズマ
リアクタ装置において、前記基板電極を前記プラズマ生
成部に面して複数設けたことを特徴としている。
【0016】この構成によると、複数の基板は複数の基
板電極に設置され、1つの高周波電源により高周波電圧
がプラズマ生成部に印加されると誘導結合によってプラ
ズマが生成される。そして、該プラズマは各基板を照射
し、エッチングや成膜等の基板の表面加工が行われる。
【0017】また本発明は、基板を設置するためにチャ
ンバー内に配される基板電極と、高周波電圧を発生する
高周波電源と、前記高周波電源による高周波電圧の誘導
結合により反応性ガスをプラズマ化するプラズマ生成部
とを備え、生成されたプラズマにより該基板に表面加工
を施すプラズマリアクタ装置において、前記基板電極は
夫々に基板を設置できる複数の電極面を有するととも
に、前記プラズマ生成部を前記電極面の夫々に面して複
数設けたことを特徴としている。
【0018】この構成によると、複数の基板は基板電極
の複数の電極面に設置され、1つの高周波電源により高
周波電圧が各電極面に面した複数のプラズマ生成部に印
加されると誘導結合によってプラズマが生成される。そ
して、該プラズマは各基板を照射し、エッチングや成膜
等の基板の表面加工が行われる。
【0019】また本発明は、上記構成のプラズマリアク
タ装置において、前記表面加工をエッチング、スパッタ
リングまたは化学蒸着にしたことを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を図を参照して
説明する。説明の便宜上、従来例の図4乃至図8と同一
の部分については同一の符号を付している。図1は第1
実施形態のプラズマリアクタ装置を示す概略構成図であ
る。本実施形態のプラズマリアクタ装置はICPを有し
たICPドライエッチング装置を構成している。
【0021】密閉されるチャンバー1内には高周波のバ
イアス電源6が接続された2つの基板電極5が配され、
誘電体2が夫々の基板電極5に対向配置されている。2
つの誘電体2の間には高周波電源4が接続された誘導結
合アンテナ3が設置されている。
【0022】薄膜が形成された基板Wが基板電極5上に
設置され、排気装置(不図示)によりチャンバー1内が
真空状態になると反応性ガスが供給される。そして、高
周波電源4により誘導結合アンテナ3に高周波電圧が印
加されると、誘導結合によって反応性ガスがプラズマ化
される。
【0023】従って、誘電体2の基板W側の表面にはプ
ラズマが生成されるプラズマ生成部1a、1bが形成さ
れる。生成されたプラズマは基板Wに照射され、薄膜の
エッチングが行われるようになっている。プラズマの密
度は高周波電源4により調整することができ、プラズマ
の照射のエネルギーはバイアス電源6より調整すること
ができる。
【0024】本実施形態によると、ICPを有している
ので高密度のプラズマを生成することができエッチング
レート及びプラズマ内の反応性イオンの直進性が高い。
また、基板の表面加工の処理能力が従来に比して2倍に
なるとともに、チャンバー1を大きくして基板電極5及
びバイアス電源6を2式設けるのみで排気装置や高周波
電源等が1つでよいので装置価格及び占有面積の増加を
抑制できる。
【0025】従って、コストパフォーマンスに優れたI
CPドライエッチング装置を得ることができる。基板電
極5は3つ以上設けるようにしてもよい。また、同様の
構成によりCVD装置やスパッタ装置を構成することが
可能であり、高いデポレートを有するとともにコストパ
フォーマンスに優れたプラズマリアクタ装置を得ること
ができる。
【0026】図2は第2実施形態のプラズマリアクタ装
置を示す概略構成図である。本実施形態のプラズマリア
クタ装置は第1実施形態と同様にICPを有したICP
ドライエッチング装置を構成している。
【0027】密閉されるチャンバー1内には高周波のバ
イアス電源6が接続された2つの基板電極5が対向配置
配されている。チャンバー1の中央部に設けられた石英
等の誘電体から成る円筒管8には、高周波電源4が接続
されたヘリカル型の誘導結合アンテナ11が巻設されて
いる。
【0028】薄膜が形成された基板Wが基板電極5上に
設置され、排気装置(不図示)によりチャンバー1内が
真空状態になると反応性ガスが供給される。そして、高
周波電源4により誘導結合アンテナ3に高周波電圧が印
加されると、誘導結合によって反応性ガスが円筒管8の
内部でプラズマ化される。
【0029】従って、円筒管8の内部にはプラズマ生成
部1aが形成される。生成されたプラズマは基板Wに照
射され、薄膜のエッチングが行われるようになってい
る。以上のような構成によっても第1実施形態と同様の
効果を得ることができる。
【0030】図3は第3実施形態のプラズマリアクタ装
置を示す概略構成図である。本実施形態のプラズマリア
クタ装置は第1実施形態と同様にICPを有したICP
ドライエッチング装置を構成している。
【0031】密閉されるチャンバー1の中央には高周波
のバイアス電源6が接続された基板電極5が配され、2
つの誘電体2が基板電極5の電極面5a、5bに対向配
置されている。2つの誘電体2の外側には1つの高周波
電源4が接続された誘導結合アンテナ3が設置されてい
る。
【0032】薄膜が形成された基板Wが基板電極5の電
極面5a、5b上に設置され、排気装置(不図示)によ
りチャンバー1内が真空状態になると反応性ガスが供給
される。そして、高周波電源4により誘導結合アンテナ
3に高周波電圧が印加されると、誘導結合によって反応
性ガスがプラズマ化される。
【0033】従って、誘電体2の基板W側の表面にはプ
ラズマが生成されるプラズマ生成部1a、1bが形成さ
れる。生成されたプラズマは基板Wに照射され、薄膜の
エッチングが行われるようになっている。
【0034】以上のような構成によっても第1実施形態
と同様に基板の表面加工の処理能力が従来に比して2倍
になるとともに、チャンバー1を大きくして誘電体2及
びアンテナ3を2式設けるのみで排気装置や高周波電源
等が1つでよいので装置価格及び占有面積の増加を抑制
できる。従って、コストパフォーマンスに優れたICP
エッチング装置を得ることができる。
【0035】
【発明の効果】本発明によると、基板の表面加工の精度
及び加工レートを劣化させることなく従来に比して2倍
以上の処理能力を得ることができるとともに、チャンバ
ー等を大きくするのみで排気装置や高周波電源等が1つ
でよいので装置価格及び占有面積の増加を抑えてコスト
パフォーマンスに優れたプラズマリアクタ装置を得るこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態のプラズマリアクタ
装置を示す概略構成図である。
【図2】 本発明の第2実施形態のプラズマリアクタ
装置を示す概略構成図である。
【図3】 本発明の第3実施形態のプラズマリアクタ
装置を示す概略構成図である。
【図4】 従来のRIE装置を示す概略構成図であ
る。
【図5】 従来のICPイオンエッチング装置を示す
概略構成図である。
【図6】 従来の他のICPイオンエッチング装置を
示す概略構成図である。
【図7】 従来の更に他のICPイオンエッチング装
置を示す概略上面断面図である。
【図8】 図7に示すICPイオンエッチング装置の
概略側面断面図である。
【符号の説明】
1 チャンバー 1a プラズマ生成部 2 誘電体 3、9 誘導結合アンテナ 4 高周波電源 5 基板電極 5a、5b 電極面 6 バイアス電極 8 円筒管 W 基板

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板を設置するためにチャンバー内に配
    される基板電極と、高周波電圧を発生する高周波電源
    と、前記高周波電源による高周波電圧の誘導結合により
    反応性ガスをプラズマ化するプラズマ生成部とを備え、
    生成されたプラズマにより該基板に表面加工を施すプラ
    ズマリアクタ装置において、前記基板電極を前記プラズ
    マ生成部に面して複数設けたことを特徴とするプラズマ
    リアクタ装置。
  2. 【請求項2】 基板を設置するためにチャンバー内に配
    される基板電極と、高周波電圧を発生する高周波電源
    と、前記高周波電源による高周波電圧の誘導結合により
    反応性ガスをプラズマ化するプラズマ生成部とを備え、
    生成されたプラズマにより該基板に表面加工を施すプラ
    ズマリアクタ装置において、前記基板電極は夫々に基板
    を設置できる複数の電極面を有するとともに、前記プラ
    ズマ生成部を前記電極面の夫々に面して複数設けたこと
    を特徴とするプラズマリアクタ装置。
  3. 【請求項3】 前記表面加工をエッチング、スパッタリ
    ングまたは化学蒸着にしたことを特徴とする請求項1ま
    たは請求項2に記載のプラズマリアクタ装置。
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