JP3010443U

JP3010443U - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP3010443U
Application number: JP1994012945U
Authority: JP
Inventors: 康男佐藤
Original assignee: 株式会社プラズマシステム
Priority date: 1994-10-20
Filing date: 1994-10-20
Publication date: 1995-05-02
Anticipated expiration: 2000-10-20

Abstract

(57)【要約】【目的】高い処理能力と良好な均一性を合わせ持つプ
ラズマ処理装置を提供する。【構成】真空チャンバー１６内に上部電極２３と基板
Ｗを保持する下部電極２４からなる複数段の平行平板電
極対１７、１７、…が設置され、上部電極２３の各々が
反応ガスを噴出するシャワーヘッド２５をなすととも
に、下部電極２４の各々には加熱用ヒータ２７が内蔵さ
れ、高周波電源１９と各上部電極２３をそれぞれ結ぶ各
給電線２６の長さが等しく設定されている。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、液晶ディスプレイ基板、半導体ウエハ等の基板のエッチング、アッシング、デポジション、表面改質等に使用されるプラズマ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

従来、液晶ディスプレイ基板、半導体ウエハ等の基板のエッチング、アッシング、デポジション、表面改質等の処理においては、減圧下でプラズマを発生し基板を処理する各種のプラズマ処理装置が広く用いられている。例えば、図２はプラズマ処理装置の一例であるプラズマエッチング装置を示すものであり、このエッチング装置１は複数枚の半導体ウエハを一括してエッチング可能なものである。この図において、真空チャンバーＡは縦長の中空円筒状のものであり、この真空チャンバーＡ内には内部にヒータ２、２が設けられたヒータ柱３、３が立設されている。そして、ウエハＷ（基板）を載置するための複数のプレート４、４、 …が、ヒータ柱３、３の間に上下方向に離間して支持されている。

【０００３】また、真空チャンバーＡ内には、真空チャンバーＡの外部から上蓋１２を貫通して排気管６およびガス導入管７が取り付けられている。排気管６は真空排気源（図示せず）に接続されて真空チャンバーＡ内を排気するためのもの、ガス導入管７はガス供給源（図示せず）に接続されて真空チャンバーＡ内にエッチングガスを導入するためのものである。さらに、真空チャンバーＡ内には、真空チャンバーＡと同心円状に内部電極８が配設されるとともに、真空チャンバーＡの外面に沿って内部電極８と対向するように外部電極９が配設されている。

【０００４】上記構成のエッチング装置１においては、まず、真空チャンバーＡ内の排気を行なって所定の真空度に到達した後、真空チャンバーＡ内にエッチングガスを導入するとともに、内部電極８と外部電極９間に高周波電力を印加する。すると、真空チャンバーＡ内にプラズマが発生し、このプラズマにより生じる気体活性種がウエハＷに作用することによってウエハのエッチング処理が行なわれる。

【０００５】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、上記従来のエッチング装置においては、一度の処理で複数枚のウエハが処理できるという利点はあるものの、各ウエハに対して電界が作用せずエッチングは化学反応が支配的となるので、等方性エッチングとなりプロセスの微細化に適応しにくいという問題があった。エッチング装置の分野では、この問題を解決するために平板状の上部電極（高周波電極）と下部電極（アース電極）を平行配置した、いわゆる平行平板型エッチング装置が一般に用いられている。この平行平板型エッチング装置では、一定方向の電界中にウエハを置き反応を生じさせることで異方性エッチングを実現している。

【０００６】そこで、高い処理能力と微細化プロセスへの適応性の双方を満足するべく、真空チャンバー内に上部電極と下部電極からなる平行平板電極対を多段に設置した多段平行平板型エッチング装置も従来から考案されている。ところが、この型式のエッチング装置は、電極構造が確かに異方性エッチングの要因を持つ平行平板型ではあるものの、真空チャンバー内へのエッチングガスの導入はチャンバーの所定の位置に設けられたガス導入口からなされるため、真空チャンバー内で反応ガスの濃度分布が生じることでプラズマの均一性が悪く、エッチングレートが小さいものである。したがって、この装置を用いてエッチングを行なった場合には、ウエハ面内のエッチング均一性が悪いことで製品歩留が低下する、もしくは単位時間あたりの処理量が少ないという問題が生じていた。

【０００７】本考案は、前記の課題を解決するためになされたものであって、高い処理能力と良好な均一性を合わせ持つエッチング装置等のプラズマ処理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】前記の目的を達成するために、本考案のプラズマ処理装置は、複数の基板に対し一括してプラズマ処理を施すための装置であって、真空チャンバー内に、高周波電源に接続された上部電極と基板を保持する下部電極が互いに対向して設置された平行平板電極対が、上下方向に複数段、平行にかつ離間して設置されるとともに、前記上部電極の各々が、反応ガスを前記上部電極と下部電極との間に供給するためのガス噴出口を有するシャワーヘッドをなしていることを特徴とするものである。また、前記下部電極の各々に加熱用ヒータを内蔵してもよい。あるいは、前記高周波電源と前記各上部電極をそれぞれ結ぶ各給電線の長さを等しく設定してもよい。

【０００９】

【作用】

本考案のプラズマ処理装置によれば、上部電極と下部電極からなる平行平板電極対が複数段、真空チャンバー内に設置されるとともに、前記上部電極の各々が反応ガスを上部電極と下部電極との間に供給するためのガス噴出口を有するシャワーヘッドをなしているため、反応ガスが上部電極、すなわちシャワーヘッドを通じて上部電極と下部電極との間に供給される。その状態で上部、下部電極間に高周波電力を印加すると、上部電極と下部電極との間、すなわち下部電極に保持した基板の上方空間でプラズマが発生し、このプラズマによる気体活性種の作用により基板のプラズマ処理が行なわれる。

【００１０】

【実施例】

つぎに、本考案の一実施例を図１を参照して説明する。図１は本考案のプラズマ処理装置の一例である液晶ディスプレイ基板用エッチング装置１５（以下、単にエッチング装置と称する）を示す図であって、図中符号１６は真空チャンバー、１７は平行平板電極対、１８はマッチングボックス、１９は高周波電源、２０は真空ポンプである。

【００１１】真空チャンバー１６は、例えばステンレス製の中空角型形状をなすものであり、内部の気密状態を保持し得るものである。そして、真空チャンバー１６の底板部には排気口１６ａが設けられており、排気口１６ａには排気管２１を介して真空ポンプ２０が接続されることで真空チャンバー１６内の排気がなされるようになっている。また、真空チャンバー１６内には一定寸法離間して鉛直方向に延びる支持部材２２、２２が立設されており、これら支持部材２２、２２間には上部電極２３と下部電極２４からなる平行平板電極対１７、１７、…が上下方向に複数段、平行にかつ一定寸法離間して設置されている。

【００１２】各上部電極２３は角型中空状のものであり、側面部にはガス導入口２３ａが設けられ、下面部には多数のガス噴出口２３ｂ、２３ｂ、…が設けられている。そして、ガス導入口２３ａにはガス供給源（図示せず）が接続されており、ガス供給源から例えばＣＦ₄ のようなエッチングガスがエッチング装置１５に対して供給されると、エッチングガスは上部電極２３の中空部、ガス噴出口２３ｂを経て上部電極２３と下部電極２４との間の空間に導入されるようになっている。また、各上部電極２３にはマッチングボックス１８を介して高周波電源１９が接続されており、高周波電力が印加されるようになっている。すなわち、この上部電極２３は平行平板電極対１７において高周波電力印加の機能を有するのは勿論のこと、上部電極２３と下部電極２４との間の空間にエッチングガスを噴出するシャワーヘッド２５としての機能も有している。

【００１３】さらに、真空チャンバー１６内の複数段の上部電極２３、２３、…は給電線２６、２６、…によって共通の１台のマッチングボックス１８、高周波電源１９に対してそれぞれ接続されており、それら各給電線２６は全て等しい長さとなるように設定されている。

【００１４】一方、各下部電極２４は熱伝導率の高い材料を矩形板状に成形したものであり、その上面に角型の液晶ディスプレイ基板Ｗ（基板）を保持し得るようになっているとともに、接地されている。また、各下部電極２４には保持した基板Ｗを加熱するためのヒータ２７（加熱用ヒータ）が内蔵されている。そして、上述した構成の真空チャンバー１６の他、ゲート（図示せず）を介して真空チャンバー１６と隣接し、基板Ｗを真空チャンバー１６に対して出し入れする際に真空置換を行なうためのロードロック室（図示せず）等が設けられてエッチング装置１５全体が構成されている。

【００１５】上記構成のエッチング装置１５を使用する際には、オペレータが複数枚の基板をカセットにセットした後、運転開始スイッチを入れると、まず、基板Ｗはロードロック室を経て真空チャンバー１６内の各平行平板電極対１７の下部電極２４上に搬送される。ついで、ゲートが閉じられ真空チャンバー１６が密閉状態となった後、真空ポンプ２０によって真空チャンバー１６内の排気が行なわれる。そして、チャンバー１６内の圧力が所定の真空度に到達した後、シャワーヘッド２５である各平行平板電極対１７の上部電極２３を通じて真空チャンバー１６内にエッチングガスが供給される。ついで、高周波電源１９によって上部、下部電極２３、２４間に高周波電力が印加されると、各平行平板電極対１７においてプラズマが発生し、このプラズマにより生成される気体活性種の作用によって基板Ｗのエッチング処理が行なわれる。そして、処理済み基板は再度、ロードロック室を経て装置外部に搬出される。

【００１６】本実施例のエッチング装置１５においては、一度の処理で複数枚の基板Ｗの処理が可能であるため、高い生産性を確保することができる。すなわち、エッチング装置１５の処理シーケンスにおいては真空チャンバー１６を排気して所望の真空度とするまでに多くの時間を要するが、一度の真空排気あたりの基板Ｗの処理枚数が多くなるので、スループットを向上させることができる。

【００１７】そして、同じように一度に多数枚の処理が可能な従来一般のエッチング装置に比べて、本実施例のエッチング装置１５は基板１枚毎が平行平板電極対１７で処理される構成になっており、さらに上部電極２３がエッチングガスを噴出するシャワーヘッド２５となっているので、各平行平板電極対１７の内部におけるプラズマ密度の均一性が向上することで基板面内のエッチングばらつきが減少し製品歩留を向上させることができる。したがって、特に１画素の欠陥が発生しても不良品となってしまう液晶ディスプレイ基板用のエッチング装置として好適なものとなる。また、均一性の向上に加えて、エッチングレートを大きくすることができるので、その点からもスループットを向上させることができる。したがって、高い処理能力と良好なエッチング均一性を合わせ持つエッチング装置を実現することができる。

【００１８】また、各下部電極２４がヒータ２７を内蔵しているため、個々の基板を効率良く加熱することができるので、エッチング反応を促進させることによりエッチングレートを高くすることができる。

【００１９】さらに、複数段の平行平板電極対１７、１７、…において各上部電極２３と高周波電源１９とを結ぶ各給電線２６の長さが全ての段で等しくなるように設定されているので、各給電線２６のインピーダンスが等しくなることにより各平行平板電極対１７における放電強度を同等とすることができる。その結果、複数枚の基板を一度に処理する際の基板間のエッチングのばらつきを低減することができる。

【００２０】なお、本実施例における平行平板電極対１７の段数、シャワーヘッド２５をなす上部電極２３、ヒータ２７を内蔵した下部電極２４の具体的な構成、形状等については、適宜設計することができる。また、支持部材２２、２２についても多段の平行平板電極対１７を上下方向に所定寸法離間して平行に支持し得るものであれば、任意の構成とすることができる。さらに、本実施例では、本考案を液晶ディスプレイ基板用エッチング装置１５に適用した例について説明したが、液晶ディスプレイ基板用に限らず一般の半導体ウエハ用に適用することも可能であるし、エッチング装置に限らずアッシング装置、デポジション装置等、他のプラズマ処理装置に適用することも可能である。

【００２１】

【考案の効果】

以上詳細に説明したように、本考案のプラズマ処理装置においては、一度の処理で複数枚の基板の処理が可能であるため、高い処理能力を確保することができる。そして、ただ単に一度に多数枚の処理が可能なバッチ式のプラズマ処理装置と異なり、本考案のプラズマ処理装置においては基板１枚毎が平行平板電極対の単位で処理されるようになっており、さらに上部電極が反応ガスを噴出するシャワーヘッドとなっているので、各平行平板電極対の内部におけるプラズマ密度の均一性が向上することで基板面内の処理反応のばらつきが減少するので、製品歩留を向上させることができる。したがって、特に１画素の欠陥が発生しても不良品となってしまう液晶ディスプレイ基板用のプラズマ処理装置として好適なものとなる。また、反応レートを大きくすることができるので、その点からも処理能力を高くすることができる。これらの点により、高い処理能力と良好な均一性を合わせ持つプラズマ処理装置を実現することができる。

【００２２】また、各下部電極に加熱用ヒータを内蔵した場合には、プラズマ処理時に基板を効率良く加熱することができるので、反応を促進させることによって処理レートを高くすることができる。また、高周波電源と各上部電極をそれぞれ結ぶ各給電線の長さを等しく設定した場合には、各給電線のインピーダンスが等しくなることにより各平行平板電極対における放電強度を同等とすることができる。その結果、複数枚の基板を一度に処理する際の基板間の処理のばらつきを低減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のプラズマ処理装置の一実施例である液
晶ディスプレイ基板用エッチング装置を示す縦断面図で
ある。

【図２】従来の一例であるエッチング装置を示す縦断面
図である。

【符号の説明】

１５液晶ディスプレイ基板用エッチング装置（プラズ
マ処理装置）１６真空チャンバー１７平行平板電極対１９高周波電源２３上部電極２３ｂガス噴出口２４下部電極２５シャワーヘッド２６給電線２７ヒータ（加熱用ヒータ）Ｗ液晶ディスプレイ基板（基板）

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】複数の基板に対し一括してプラズマ処理
を施すための装置であって、真空チャンバー内に、高周波電源に接続された上部電極
と基板を保持する接地された下部電極が互いに対面する
ように設けられた平行平板電極対が、上下方向に複数
段、平行にかつ離間して設置されるとともに、前記上部電極の各々が、反応ガスを前記上部電極と下部
電極との間に供給するためのガス噴出口を有するシャワ
ーヘッドをなしていることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項２】複数の基板に対し一括してプラズマ処理
を施すための装置であって、真空チャンバー内に、高周波電源に接続された上部電極
と基板を保持する接地された下部電極が互いに対面する
ように設けられた平行平板電極対が、上下方向に複数
段、平行にかつ離間して設置され、前記上部電極の各々が、反応ガスを前記上部電極と下部
電極との間に供給するためのガス噴出口を有するシャワ
ーヘッドをなすとともに、前記下部電極の各々には加熱用ヒータが内蔵されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】複数の基板に対し一括してプラズマ処理
を施すための装置であって、真空チャンバー内に、高周波電源に接続された上部電極
と基板を保持する接地された下部電極が互いに対面する
ように設けられた平行平板電極対が、上下方向に複数
段、平行にかつ離間して設置され、前記上部電極の各々が、反応ガスを前記上部電極と下部
電極との間に供給するためのガス噴出口を有するシャワ
ーヘッドをなすとともに、前記高周波電源と前記各上部電極をそれぞれ結ぶ各給電
線の長さが等しく設定されていることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。
【請求項４】複数の基板に対し一括してプラズマ処理
を施すための装置であって、真空チャンバー内に、高周波電源に接続された上部電極
と基板を保持する接地された下部電極が互いに対面する
ように設けられた平行平板電極対が、上下方向に複数
段、平行にかつ離間して設置され、前記上部電極の各々が、反応ガスを前記上部電極と下部
電極との間に供給するためのガス噴出口を有するシャワ
ーヘッドをなすとともに、前記下部電極の各々には加熱用ヒータが内蔵され、前記高周波電源と前記各上部電極をそれぞれ結ぶ各給電
線の長さが等しく設定されていることを特徴とするプラ
ズマ処理装置。