JP3021351B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は反応性ガスを用い
て被処理物にエッチングやアッシングなどの処理を行う
ためのプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】たとえば、超ＬＳＩの製造工程などにお
いては、微細加工が重要な役割を担っており、その微細
加工としてエッチング技術が用いられている。つまり、
フォトリソグラフィ−により転写された微細なフォトレ
ジストパタ−ンを被処理物としてのシリコン基板や液晶
基板に転写する方法として上記エッチング技術が用いら
れている。

【０００３】エッチング技術にはドライエッチングとウ
エットエッチングとがあり、最近ではエッチング条件の
選択によって異方性エッチングを実現することができる
ドライエッチングが注目されている。ドライエッチング
の一般的な装置の構造としては、エッチングチャンバを
有し、このエッチングチャンバ内にエッチング用反応性
ガスを導入するとともに、このエッチング用反応性ガス
をマイクロ波によって励起してプラズマ状態とすること
で、ハロゲンラジカルやイオン等の活性種を作り、その
活性種と上記エッチングチャンバ内に配置された基板と
の反応あるいはスパッタ作用によってエッチングを行う
ようになっている。

【０００４】図１４は従来のエッチング装置を示す。こ
の装置はエッチングチャンバ１を有する。このエッチン
グチャンバ１は大径部１ａと、この大径部１ａの上部に
設けられた小径部１ｂとからなる。小径部１ｂの上面は
石英板２で閉塞され、この上面の中央部分には一端が図
示しないマイクロ波の供給源に連通した導波管３の他端
が接続されている。

【０００５】上記小径部１ｂにはエッチング用反応性ガ
スの供給管４が接続され、この供給管４から小径部１ｂ
内に供給されたエッチング用反応性ガスは上記導波管３
からのマイクロ波によって励起されてプラズマ化される
ようになっている。つまり、上記小径部１ｂの内部はエ
ッチング用反応性ガスを励起する励起部５に形成されて
いる。

【０００６】上記大径部１ａの内部には載置部６が設け
られ、この載置部６上には被処理物としての基板７が載
置されている。つまり、大径部１ａの内部は上記基板７
をエッチング処理するための処理部８となっている。

【０００７】上記励起部５と処理部８との境界部には整
流板９が設けられている。この整流板９には通孔９ａが
形成されている。上記励起部５でエッチング用反応性ガ
スが励起されてプラズマ化されることで発生する、ラジ
カルやイオンやなどの活性種は上記整流板９の通孔９ａ
を通過して処理部８に流入し、この処理部８に設置され
た基板７をエッチングすることになる。

【０００８】従来、上記整流板９には上記通孔９ａが均
一に形成されていた。つまり、整流板９の上記通孔９ａ
による開口率は全面にわたって同一に設定されていた。
そのような整流板９を用いると、上記基板７に対するエ
ッチングレ−トは、下記に示す理由によって図８に曲線
Ａで示すように基板７の中心部が周辺部に比べて速くな
るということがあった。

【０００９】すなわち、上記励起部５にはその中央部分
に導波管３からマイクロ波が導入されるため、その励起
部５の中央部分が周辺部分に比べて活性種の発生量が多
くなる。そのため、上記整流板９の開口率が全面にわた
って均一であると、励起部５の中央部分を透過する活性
種の量も多くなるから、その部分に対応する基板７の中
央部分のエッチングレ−トが速くなる。

【００１０】一方、最近ではシリコン基板や液晶基板な
どの上記基板７が大型化する傾向にある。基板７が大型
化すると、その基板７に応じて整流板９も大きくなる。
整流板９が大きくなると、この整流板９が励起部５でエ
ッチング用反応性ガスを励起してプラズマ化する際に発
生する熱の影響を受けると、変形するということが避け
られない。

【００１１】たとえば、整流板９の材質がアルミニュウ
ム（Ａ５０５２）で、初期温度が３２℃、熱膨脹係数が
２５×１０^-6であり、使用後３分で中心部分の温度が１
４４℃になるとすると、その中央部分は約１６mmたわむ
ことになる。

【００１２】図９は上述したように熱変形する上記整流
板９を用いたときの基板７のエッチングレ−トの面内分
布を測定したグラフである。エッチング条件は同図中に
示す。同図は基板７を連続してエッチング処理した場合
で、図中曲線Ｘの１枚目の基板で、その場合のエッチン
グレ−トの面内分布は中心部分が周辺部分に比べて低
い。曲線Ｙで示す１３枚目の基板７の場合には全体にわ
たってエッチングレ−トがほぼ均一となり、２３枚目の
場合には中央部分が周辺部分に比べて高くなることが測
定された。

【００１３】このように、整流板９が使用にともない熱
変形すると、そのエッチングレ−トや面内均一性が変化
するため、基板７に対してエッチングを精密に行うこと
ができなくなるということがあった。

【００１４】さらに、従来のエッチング装置のように、
大径部１ａと小径部１ｂとの境界部分に整流板９を設け
て励起部５と処理部８とを隔別すると、励起部５におけ
る活性種の分布状態が処理部８においても同じになり易
い。

【００１５】上記励起部５における電子密度は、励起部
５に導入される導波管３の直下、つまり励起部５の中心
部分で最も高く、周辺部に行くにつれて低くなる。電子
密度の分布状態はエッチング用反応性ガスの励起強度に
比例するから、整流板９が設けられていても、活性種の
分布状態が不均一化し、基板７のエッチングレ−トの面
内分布が均一にならないということがあった。

【００１６】処理部８の基板７上における活性種の分布
状態を均一化するには、図１４に寸法ｄで示すように整
流板９と基板７との距離を大きくすることである程度は
解消することができる。しかしながら、上記距離ｄを大
きくすると、装置が大型化したり、エッチング速度が大
幅に低下するということがあり、好ましくない。

【００１７】図１５は上記寸法ｄを変化させた場合の基
板７のエッチングレ−トの面内分布を示す。このときの
エッチング条件は、励起部５の直径Ｄは３００mm、高さ
Ｈは４５mm、基板７としては３６０mm×４６５mmの液晶
用ガラス基板で、モリブデンとタンタルとの合金をエッ
チングした場合である。

【００１８】同図中曲線Ｍはｄ＝４０mmの場合で、曲線
Ｎはｄ＝２００mmの場合である。各曲線から明らかなよ
うに、距離ｄが励起部５の高さ寸法Ｈに比べて十分に大
きい場合には、曲線Ｎで示すようにガラス基板の全面に
わたってエッチグレ−トがほぼ均一であったが、距離ｄ
が励起部５の高さ寸法とほぼ同じ４０mmの場合には、図
中曲線Ｍで示すようにガラス基板の中央部分のエッチン
グレ−トが周辺部に比べてかなり高くなる、つまりエッ
チングレ−トの面内分布が不均一になることが確認され
た。

【００１９】上記距離ｄを大きくせずに処理部８におけ
る活性種の分布状態を均一化させるためには、上記励起
部５の内径寸法Ｄを基板７の大きさとほぼ同じ大きさに
すれば、活性種が励起部５である程度分散しやすくなる
から、処理部８においてエッチングレ−トをある程度は
均一化することができる。

【００２０】しかしながら、励起部５の内径寸法を大き
くすると、励起部５で発生する放電が高次のモ−ドとな
って不安定になり、エッチング用反応性ガスの励起効率
が低下するから、上記処理部５の内径寸法を大きくする
のは好ましくない。とくに、最近では基板７が大径化し
てきているから、励起部５の内径寸法を基板７に応じて
大きくしたのでは、放電の安定性が大きく損なわれるこ
とになる。

【００２１】また、エッチングチャンバ１内に導入され
たエッチング用反応性ガスをマイクロ波で励起してプラ
ズマ化し、被処理物と反応させると、反応生成物が発生
する。たとえば、プラズマ処理される被処理物の材質
は、ＳｉやＳｉＮｘと、Ｍｏ、Ｔａ、Ｗとに大別され
る。そのため、ＳｉＦ₄ やＭｏＦ₆ などの弗素系反応生
成物が生成される。これらの反応生成物の大半はエッチ
ングチャンバ１の外部に排出されるが、レジスト剤に起
因して生じる高分子有機反応生成物は上記エッチングチ
ャンバ１の内壁面に付着し、パ−テイクルの発生やアウ
トガスの圧力変動の原因となるということがあり、この
ような現象は被処理物の大面積化やエッチング速度の高
速化にともない顕著になる。

【００２２】エッチングチャンバ１の内面に付着した反
応生成物を除去するためには、装置の稼働を停止して清
掃しなければならなかったので、生産性の低下や除去作
業に多くの手間が掛かるなどのことがあった。また、以
上のような課題は同じく反応性ガスを用いたプラズマ処
理装置であるアッシング装置にも当てはまることであ
る。

【００２３】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来のエ
ッチング装置は、励起部で発生する活性種を整流板で整
流して処理部に流入させるようにしても、上記整流板に
形成された通孔の開口率が全面にわたって一定であるた
め、上記整流板の中央部分を通過する活性種の量が周辺
部に比べて多くなる。そのため、整流板の中央部分に対
応する基板の中央部分のエッチングレ−トが周辺部分に
比べて高くなるということがあった。

【００２４】また、上記整流板は励起部でエッチング用
反応性ガスを励起してプラズマを発生させたときの熱影
響を受けて熱変形する。すると、エッチングレ−トやそ
の面内均一性が変化するので、エッチングを精密に行え
ないということがあった。

【００２５】さらに、励起部におけるエッチング用反応
性ガスの励起効率の低下を招くことなく、上記励起部の
内径寸法を大きくして処理部に活性種を均一に分布させ
るということができなかったので、そのことによっても
エッチングレ−トの均一化を図ることができなかった。

【００２６】また、プラズマ化された反応性ガスと被処
理物との反応によって生成された反応生成物がチャンバ
内面に付着し、パ−テイクルの発生やアウトガスの圧力
変動の原因となるということがあった。

【００２７】なお、このような処理の不均一や反応生成
物の付着は同様の理由からエッチング装置だけでなく、
他のプラズマ処理装置、たとえばアッシング装置につい
ても言えることである。

【００２８】この発明は上記事情に基づきなされたもの
で、その目的とするところは、整流板に形成される通孔
による開口率を中央部分と周辺部とで変えることで、励
起部で活性種が不均一に発生しても、処理部に均一に分
布させることができるようにしたプラズマ処理装置を提
供することにある。

【００２９】この発明の目的は、整流板が熱変形するの
を抑制することで、処理速度や面内均一性が変化しずら
いようにしたプラズマ処理装置を提供することにある。
この発明の目的は、励起部における放電状態の不安定性
を招くことなく、被処理物の処理において、平均して活
性種を被処理物上に均一に分布させることができるよう
にしたプラズマ処理装置を提供することにある。

【００３０】

【００３１】

【００３２】

【００３３】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、反応
性ガスを励起してプラズマ化することで活性種を発生さ
せ、その活性種で被処理物を処理するプラズマ処理装置
において、上記反応性ガスを励起する励起部および上記
被処理物が設置される処理部とを有するチャンバと、上
記励起部に上記反応性ガスを導入するガス導入手段と、
上記励起部に導入された上記反応性ガスを励起する励起
手段と、上記励起部と処理部との間に設けられ上記励起
部で発生した活性種を上記処理部へ流入させる通孔が形
成された整流板と、上記整流板に設けられこの整流板が
熱変形するのを抑制する抑制手段とを具備したことを特
徴とする。

【００３４】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、上記抑制手段は、上記整流板に取り付けられこの整
流板が熱変形するのを抑制する梁部材であることを特徴
とする。

【００３５】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、上記抑制手段は、上記整流板に一体形成されこの整
流板が熱変形するのを抑制する補強リブであることを特
徴とする。

【００３６】請求項４の発明は、請求項１の発明におい
て、上記抑制手段は、上記整流板の上面側の中央部分に
配置されその中央部分への入熱を抑制する反射板である
ことを特徴とする。

【００３７】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、上記抑制手段は、上記整流板が熱変形するのを抑制
するためにこの整流板を絞り加工して曲面状に湾曲させ
てなることを特徴とする。請求項６の発明は、請求項１
の発明において、上記抑制手段は、上記整流板の熱膨張
が自由に行われる構造であることを特徴とする。

【００３８】

【００３９】

【００４０】請求項７の発明は、反応性ガスを励起する
励起部および被処理物が設置される処理部とを有するチ
ャンバと、上記励起部に上記反応性ガスを導入するガス
導入手段と、上記励起部に導入された上記反応性ガスを
励起する励起手段と、上記励起部と処理部との間に設け
られ上記励起部で発生した活性種を上記処理部へ流入さ
せる通孔が形成された整流板と、上記整流板に設けられ
この整流板が熱変形するのを抑制する抑制手段とを具備
したプラズマ処理装置により、上記反応性ガスを励起し
てプラズマ化することで活性種を発生させ、その活性種
で被処理物を処理することを特徴とする。

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】請求項１と請求項１１の発明によれば、整
流板が、この整流板に設けられた抑制手段によって熱変
形するのが抑制されることで、上記整流板の変形による
処理速度やその面内均一性が変化するのが防止される。

【００４５】請求項２の発明によれば、梁部材によって
整流板が熱変形するのを抑制することができる。請求項
３の発明によれば、補強リブによって整流板が熱変形す
るのを抑制することができる。

【００４６】請求項４の発明によれば、反射板によって
整流板の中央部分への入熱が抑制されることで、その整
流板の熱変形を防止することができる。請求項５の発明
によれば、整流板を絞り加工しておくことで、熱による
変形がしずらくなる。請求項６の発明によれば、整流板
の熱膨張が自由に行われることで、熱による変形を防止
できる。

【００４７】

【００４８】

【００４９】

【００５０】

【００５１】

【００５２】

【００５３】

【発明の実施形態】以下、この発明の第１の実施形態を
図１乃至図３を参照して説明する。図１はプラズマ処理
装置としてのエッチング装置を示し、このエッチング装
置はエッチングチャンバ１１を備えている。このエッチ
ングチャンバ１１は大径部１１ａと、この大径部１１ａ
の上部に連続形成された小径部１１ｂとからなり、この
小径部１１ｂの上面は石英ガラス１２によって気密に閉
塞されている。

【００５４】上記大径部１１ａと小径部１１ｂとは、と
もに断面円形状をなしている。上記大径部１１ａの内部
は処理部１３に形成され、この処理部１３には被処理物
としての液晶用ガラス基板や半導体ウエハ基板などの被
処理物としての基板１４が載置される載置テ−ブル１５
が設けられている。このテ−ブル１５にはヒ−タ１６が
埋設され、このヒ−タ１６は温度調節器１７によって温
度制御されるようになっている。それによって、上記テ
−ブル１５上の基板１４の温度を制御することができ
る。

【００５５】上記小径部１１ｂの上面の石英ガラス１２
の上面には接続板１８が設けられ、この接続板１８の中
央部分には導波管１９の一端が接続されている。この導
波管１９の他端はマイクロ波電源２１に接続され、中途
部にはオ−トチュ−ニング装置２２が設けられている。
上記マイクロ波電源１６で発生したマイクロ波は上記オ
−トチュ−ニング装置２２で位相が制御され、上記石英
ガラス１２を透過して上記小径部１１ｂの内部に入射す
る。

【００５６】上記エッチングチャンバ１１の内部は後述
する構成の整流板２５によって励起部２６が上記処理部
１３と隔別形成されている。すなわち、上記大径部１１
ａの上部内面には上記小径部１１ｂよりも大径なリング
壁２７が突設形成されていて、このリング部２７に上記
整流板２５が周辺部を固定して設けられている。したが
って、上記励起部２６は、上記小径部１１ｂ内に形成さ
れた第１の部分２６ａと、この第１の部分２６ａの下側
と上記処理部１３との間に形成された、上記小径部１１
ｂよりも大径な第２の部分２６ｂとからなる。上記第１
の部分２６ｂの内径寸法は上記第２の部分２６ａの内径
寸法の１／２〜１／３の大きさに設定されている。

【００５７】上記第２の部分２６ｂは、上記処理部１３
でエッチング処理する基板１４が円形の場合、たとえば
半導体ウエハ基板などの場合には、その外径寸法とほぼ
同じ大きさの円形状に形成されることが望ましい。

【００５８】上記オ−トチュ−ニング装置２２は、上記
励起部２６の第１の部分２６ａの高さ寸法Ｈおよび内径
寸法に応じてマイクロ波による励起が安定して行われる
ように、マイクロ波の入射波に比して反射波がゼロに近
づくように設定されている。なお、テ−ブル１５上の上
記基板１４と上記整流板２５との間隔ｄは２０mm以上に
設定される。

【００５９】上記励起部２６には後述するごとく四弗化
炭素などのエッチング用反応性ガスが供給される。この
エッチング用反応性ガスは上記励起部２６に上記導波管
１９を通じて入射したマイクロ波によって励起されるよ
うになっている。

【００６０】上記エッチング用反応性ガスは供給ボンベ
３１に貯蔵されている。この供給ボンベ３１には供給管
３２の一端が接続されている。この供給管３２の中途部
には流量を制御するマスフロ−コントロ−ラ３３が設け
られ、他端は上記励起部２６に連通接続されている。

【００６１】上記励起部２６には図２に示すように周方
向に９０度間隔で４つの供給孔３４が形成され、各供給
孔３４に上記供給管３２の他端が分岐されて連通してい
る。したがって、上記励起部２６には周方向の４か所か
らエッチング用反応性ガスが供給されるから、その内部
に均一に分布させることができるようになっている。エ
ッチング用反応性ガスの種類はエッチングする金属膜の
種類に応じて選択される。

【００６２】なお、上記供給孔３４は周方向に１２０度
間隔で３つ形成してもよく、その数はとくに限定されな
いが、励起部２６にエッチング用反応性ガスを均一に分
布させるためには３〜４つ程度がよい。また、供給孔３
４を図２に示すように径方向に沿って形成する代わり
に、周方向に所定角度で傾斜させて形成することで、励
起部２６内に供給されるエッチング用反応性ガスがその
内周面を周方向に沿って流入するから、それにより励起
部１８内での分布状態をより一層、均一化することもで
きる。

【００６３】上記励起部２６に供給されたエッチング用
反応性ガスは上記導波管１９から励起部２６に入射する
マイクロ波によって励起される。それによって、励起部
２６では上記エッチング用反応性ガスがプラズマ化され
て弗素ラジカルやイオンなどのエッチング作用を呈する
活性種を発生させることができる。活性種は主に励起部
２６の第１の部分２６ａで発生し、第２の部分２６ｂで
分散してから整流板２５を通過して処理部１３に流入
し、基板１４をエッチングするようになっている。上記
処理部１３の上部には、基板１４からの発光に基づきエ
ッチング量を測定管理するための光学式センサ３０が設
けられている。

【００６４】上記処理部１３の底部には排気管３５の一
端が接続されている。この排気管３５の中途部には排気
ポンプ３６が設けられ、他端には上記処理部１３から排
気されたエッチング用反応性ガスを処理するための処理
タンク３７が接続されている。上記排気ポンプ３６には
排気圧力を検出する圧力検出器３８が設けられ、排気状
態をモニタできるようになっている。なお、この圧力検
出器３８により圧力変化をモニタすることによっても、
エッチング量の測定管理はできる。

【００６５】一方、上記整流板２５はＳｉやＭｇを含ん
だ板状の熱伝導率のよいアルミニウム系合金からなり、
その板面には多数の通孔４１が穿設されている。上記通
孔４１は整流板２５の径方向中心部と周辺部とで、開口
率が異なるよう設定されている。たとえば、上記基板１
４が矩形状の液晶ガラス基板の場合、図３に示すように
上記整流板２５の上記ガラス基板に対応する面積の部分
を、中心部４２ａ、中間部４２ｂおよび周辺部４２ｃの
３つの部分に分け、中心部４２ａの開口率を５〜１５
％、中間部４２ｂの開口率を２０〜３０％、周辺部４２
ｃの開口率を５０〜６０％になるよう設定している。な
お、基板に対応する面積から外れる、周辺部４２ｃの外
側の部分４２ｄは開口率が０％に設定されている。

【００６６】整流板２５の各部分における開口率は、上
記通孔４１の大きさを変えたり、上記通孔の数を変える
などして設定することができ、いずれの方法であっても
よい。

【００６７】また、上記整流板２５には、励起部２６で
エッチング用反応性ガスをプラズマ化させたときに発生
する熱影響によって変形するのを抑制する、抑制手段が
設けられている。抑制手段は上記整流板２５の材質によ
って異なる。上記整流板２５がアルミニウムなどのよう
に塑性加工が可能な材料の場合には、図４（ａ）、
（ｂ）に示すように整流板２５の径方向に沿って複数の
補強リブ４５を放射状に形成したり、図５に示すように
予めわずかに湾曲した状態となるよう絞り加工すること
で、上記整流板２５の熱変形を抑制する上記抑制手段が
形成される。

【００６８】また、上記整流板２５が塑性加工ができな
い材料の場合、図６（ａ）、（ｂ）に示す梁部材４６が
用いられる。この梁部材４６は環状部４６ａと、この環
状部４６ａの内部を四等分するよう設けられた十字状の
直杆部４６ｂとからなり、この直杆部４６ａによって区
画された４つの開口部分を覆う状態で上記整流板２５を
形成する扇状の４枚の整流片４７ａがそれぞれ設けられ
ている。

【００６９】上記整流片４７ａは上記梁部材４６に対し
て一部、たとえば扇状の曲線部分を除く２つの直線部分
が上記環状部４６ａに固着されている。それによって、
各整流片４７ａは熱影響を受けたときに熱膨脹が自由に
行われる状態にあり、しかも撓みが生じるのが梁部材４
６によって抑制されている。なお、梁部材４６は整流板
２５が塑性加工できる材料の場合に適用してもよい。

【００７０】また、図７（ａ）、（ｂ）は抑制手段の他
の実施形態で、この実施形態は整流板２５の上面中央部
に支軸４８が突設され、この支軸４８の上端には整流板
２５に比べて十分に小径な反射板４９が固着されてい
る。反射板４９を設けることで、整流板２５の中心部分
への入熱が低減されるから、その整流板２５の熱変形を
抑制することができる。

【００７１】上記反射板４９は整流板２５の上面側に支
軸４８によって直接設けたが、励起部２６内で、上記整
流板２５の上面側中央部に位置するよう、エッチングチ
ャンバ１１の小径部１１ｂに保持する構造であってもよ
い。

【００７２】なお、上述した種々の抑制手段は、中央部
分と周辺部との開口率の設定を変化させた整流板２５に
備えてもよいが、開口率が一定の整流板に設けるように
してもよい。この実施例では、開口率を中心部と周辺部
とで変化させた整流板２５に抑制手段を設けるようにし
ている。たとえば、図３に示すように整流板２５の開口
率を設定した場合、この整流板２５には図４に示す補強
リブ４５を設けたり、図７に示す反射板４９を設ければ
よい。

【００７３】また、抑制手段として梁部材４６を用いた
場合には、整流板２５の４枚の整流片４７に形成される
通孔４１の大きさや密度によって開口率を設定すればよ
い。つぎに、上記構成のエッチング装置の作用について
説明する。励起部２６にエッチング用反応性ガスを供給
するとともに、プラズマ源となるマイクロ波電源１６を
作動させ導波管１９を通じてマイクロ波を励起部２６に
入射させると、この励起部２６でエッチング用反応性ガ
スが励起されてプラズマ状態となり、活性種が発生す
る。

【００７４】上記活性種は、主に上記励起部２６の第１
の部分２６ａで発生する。その理由は、エッチング用反
応性ガスが上記第１の部分２６ａに供給されること、お
よびマイクロ波が石英ガラス１２から第１の部分２６ａ
へ入射することによる。しかも、マイクロ波は第１の部
分２６ａの中央部に入射することで、中央部の電子密度
が周辺部よりも高くなるから、活性種の発生量も上記第
１の部分２６ａの中央部が周辺部よりも多くなる。

【００７５】上記励起部２６の第１の部分２６ａで発生
した活性種は第２の部分２６ｂに流れ、ついで整流板２
５の通孔４１を通過して処理部１３に流入する。活性種
が第１の部分２６ａから第２の部分２６ｂへ流れること
で分散され、第１の部分２６ａの中央部に偏っていた分
布状態がある程度、平均化される。

【００７６】ついで、活性種が整流板２５を通過する
際、この整流板２５に設定された開口率に応じて活性種
の通過量が制御される。つまり、整流板２５に穿設され
た通孔４１による開口率は中心部４２ａ、中間部４２ｂ
および周辺部４２ｃの順に大きく設定されているから、
活性種は中心部４２ａに比べ中間部４２ｂの方が多く、
さらには中間部４２ｂよりも周辺部４２ｃの方が多くな
る。したがって、上記整流板２５の通孔４１を通過する
活性種は、矩形状の基板１４と対応する面積の部分にお
いてほぼ均一となる。

【００７７】整流板２５の通孔４１を通過して処理部１
３に流入した活性種はテ−ブル１５上に載置された基板
１４と反応してその基板１４をエッチングする。処理部
１３には、活性種が上述したごとく上記基板１４の面積
に対応する部分においてほぼ均一な分布状態で流入す
る。そのため、上記基板１４は活性種の分布状態に応じ
て均一なエッチングが行われることになる。すなわち、
基板１４のエッチングレ−トの面内分布が均一となる。

【００７８】図８において、曲線Ｂは整流板２５の通孔
４１による開口率を上述したごとく変化させて設定した
場合の基板１４のエッチングレ−トの面内分布を測定し
たグラフである。この曲線Ｂから分かるように、基板１
４の全面にわたってエッチングレ−トがほぼ一定であ
る。したがって、上記基板１４に対してエッチングを精
密に行うことが可能となる。

【００７９】一方、上述したエッチングを繰り返して行
うことで、整流板２５は励起部２６で発生するプラズマ
の熱影響を受ける。しかしながら、上記整流板２５には
補強リブ４５を設けたり、絞り加工をしたり、あるいは
梁部材４６を設けたり、反射板４９を設けるなどの抑制
手段が備えられている。この抑制手段によって上記整流
板２５の熱影響による変形が抑制される。

【００８０】整流板２５が熱によって変形するのが抑制
されれば、基板１４に対するエッチングレ−トの面内分
布の均一性が確保できるから、このことによっても精密
なエッチグを行うことが可能となる。

【００８１】抑制手段として図６に示すように梁部材４
６を用いるとともに、整流板２５を４つの整流片４７に
分割し、各整流片４７の一部分だけを上記梁部材４６に
固着することで、整流板２５が自由に熱膨張できる。そ
のため、各整流片４７が熱膨張によって変形するのも防
止することができる。

【００８２】また、抑制手段として図７に示すように整
流板２５の上面側の中央部に反射板４９を設けた場合
と、設けない場合とで上記整流板２５の温度変化を測定
したところ、図１０に示すようになった。つまり、同図
中曲線Ｐは反射板４９を設けた場合で、曲線Ｑは設けな
い場合である。これらの曲線から明らかなように、反射
板４９を設けることで、設けない場合に比べて整流板２
５の温度上昇を低く押さえることができるから、上記整
流板２５が熱影響を受けて変形するのが抑制される。こ
の場合、活性種は反射板４９の下側に回り込むから、基
板１４の中心部がエッチングされずらくなるということ
はない。

【００８３】なお、同図中ｔ₁ はエッチング用反応性ガ
スを励起しているときの温度変化であり、ｔ₂ は励起し
ていないときの温度変化である。上記基板１４が液晶用
のガラス基板であって円形でなく、矩形状である場合に
は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように整流板２５Ａを
矩形の基板を覆うことができる楕円状に形成するととも
に、抑制手段として下方に向かって湾曲するよう絞り加
工した構造としてもよい。

【００８４】たとえば、基板１４が３６０mm×４６５mm
の矩形状の場合、上記整流板２５Ａの楕円の長径を５０
０mm、短径を４００mm程度に設定すれば、上記基板１４
の全面を覆うことができる。

【００８５】図１２は上記整流板２５Ａを用いたときの
エッチングレ−トの面内分布を示す。このときのエッチ
ング条件は、エッチング用反応性ガスはＣＦ₄ を600SCC
M 、Ｏ₂ を600SCCM 、マイクロ波パワ−を１ＫＷ、エッ
チングチャンバ１１内の圧力を４０Ｐａ、整流板２５Ａ
と基板１４との距離を４０mmに設定した。

【００８６】上記整流板２５Ａは絞り加工されているた
め、熱変形が抑制されるので、基板１４に対するエッチ
ングレ−トの面内分布の均一化が図れることが確認され
た。この整流板２５Ａは通孔４１による開口率は全面に
わたって一定に設定したが、図１１（ａ）に示すように
中心部４２ａ、中間部４２ｂ、周辺部４２ｃに順に開口
率を高く設定すれば、エッチングレ−トの面内分布をさ
らに均一化させることが可能となる。

【００８７】図１３は図１に示す実施形態の変形例で、
図１と同一部分には同一記号を付して説明を省略する。
すなわち、この実施形態は、チャンバ１１内の処理部１
３には、その底部外面に駆動源５１が設けられている。
この駆動源５１の回転軸５２は、導波管１９の直下（中
心軸）から外れた位置に上記チャンバ１１の内底部に突
出するとともに軸受５３によって回転自在かつ気密に支
持されている。上記回転軸５３には上面に基板１４が載
置される回転テ−ブル５４が取り付けられている。

【００８８】上記駆動源５１は制御装置５５によって駆
動が制御されるようになっている。それによって、上記
回転テ−ブル５４は上記駆動源５１により回転されるよ
うになっている。つまり、回転テ−ブル５４により、こ
の上面に載置される基板１４が励起部２６により励起さ
れた活性種の分布の中心に対して偏心した回転中心に
て、この活性種の分布の下で回転させられる。

【００８９】基板１４が回転させられると、エッチング
用反応性ガスがマイクロ波によって励起部２６で励起さ
れることで発生する活性種が整流板２５から処理部１３
へ均一に流入しなくとも、活性種は上記基板１４の全面
に対してほぼ均一に作用することになる。つまり、基板
１４がガウス状密度分布を持った、励起された活性種
（励起ガス）の分布中心に対して偏心して回転すること
で、基板１４に対してプラズマ化された活性種の拡散距
離が均一化されるので、活性種は基板１４に対して相対
的に均一な分布となる。

【００９０】そのため、上記基板１４には活性種の相対
的分布状態に応じてエッチングが均一に行われることか
ら、基板１４でのエッチングレ−トの面内分布が均一と
なる。

【００９１】なお、基板１４を回転させる代わりに、プ
ラズマ源であるマイクロ波電源２１を導波管１９の中心
軸に対して偏心して回転させるようにしてもよい。それ
によって、励起部２６に導入されるマイクロ波の振動方
向を変えることができるから、励起部２６におけるエッ
チング用反応性ガスを基板１４に対して活性種が平均し
て分布することとなり、エッチングを均一に行うことが
できる。

【００９２】エッチング用反応性ガスが均一に励起され
ると、励起部２６で発生する活性種の分布状態が均一化
され、処理部１３における活性種の分布状態も均一とな
るから、基板１４に対してエッチングを均一に行うこと
ができる。

【００９３】一方、上記エッチングチャンバ１１の励起
部２６には、このチャンバ１１の励起部２６と処理部１
３との内面に付着した反応生成物を除去するためのクリ
−ニングガスを供給するためのガス供給源６１が供給管
６２を介して接続されている。クリ−ニングガスとして
はたとえば酸素、四弗化炭素およびヘリウムの混合ガス
が用いられている。上記四弗化炭素の割合は、体積比で
３〜８％の範囲であることが望ましい。

【００９４】上記成分の混合ガス、つまりクリ−ニング
ガスが励起室２６に導入されてマイクロ波によって励起
されると、酸素ラジカルが発生するとともに、四弗化炭
素によって酸素ラジカルの発生効率が向上する。酸素ラ
ジカルは、基板１４と活性種とが反応することで発生す
る、たとえばレジスト剤に起因して生じる高分子有機反
応生成物と反応してこれらの反応生成物を気化させる。

【００９５】また、ヘリウムは他の分子に比べて平均自
由工程が長いため、プラズマの発生範囲を広げることが
可能であるから、容積の大きな励起部２６や処理部１３
の内面をクリ−ニングするのに有効である。

【００９６】チャンバ１１内で基板１４のエッチングが
繰り返して行われることで、そのチャンバ１の内面に反
応生成物が付着する。チャンバ１１の内面に反応生成物
が所定量以上付着したならば、基板１４をエッチングし
終えた時点でクリ−ニングガスを導入する。

【００９７】それによって、クリ−ニングガスが励起部
２６で励起されて酸素ラジカルが発生し、その酸素ラジ
カルがチャンバ１１の内面に付着したＳｉＦ₄ やＭｏＦ
₆ の反応生成物と反応して気化させる。そして、気化さ
れた反応生成物は排気ポンプ３６によりチャンバ１１の
外部に排出されることになる。

【００９８】そのため、チャンバ１１の内面に付着した
反応生成物がパ−テイクルの発生原因となったり、アウ
トガスによる圧力変動の原因となるのを防止できる。し
かも、クリ−ニングガスを用いたクリ−ニングはエッチ
ング装置の稼働を止めることなく、基板１４のエッチン
グと連続して行えるから、生産性を大きく低下させた
り、その作業に多くの手間が掛かるなどのことがない。

【００９９】なお、上記実施形態においては被処理物に
対する処理としてエッチングを行う場合について説明し
たが、エッチングだけに限られず、反応性ガスを用いた
プラズマ処理であるアッシングを行う場合にもこの発明
を適用することができること勿論である。

【０１００】また、エッチングチャンバの小径部の外周
にコイルを設け、電子サイクロトン共鳴（ＥＣＲ）を利
用してマイクロ波のエネルギ伝達の効率向上を図るよう
にしてもよい。

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】

【発明の効果】以上述べたように請求項１と請求項１１
の発明によれば、整流板に抑制手段を設けたことで、励
起部でエッチング用反応性ガスが励起されることで発生
する熱影響を上記整流板が受けても、この整流板が変形
するのを抑制することができる。

【０１０４】したがって、上記整流板の熱変形による処
理速度や面内均一性が変化するのを防止できるから、そ
のことによっても精密なプラズマ処理が可能となる。請
求項２乃至請求項６の発明によれば、請求項１の発明に
おける抑制手段をそれぞれ簡単な手段で確実に実現する
ことが可能となる。

【０１０５】

【０１０６】

【０１０７】

【０１０８】

【０１０９】

【０１１０】

【０１１１】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１の実施形態のエッチング装置を
示す縦断面図。

【図２】同じく励起部の横断面図。

【図３】同じく整流板の開口率を説明するための平面
図。

【図４】（ａ）は同じく整流板に補強リブを形成した平
面図、（ｂ）は同じく断面図。

【図５】同じく整流板を絞り加工した断面図。

【図６】（ａ）は同じく整流板を梁部材で補強した平面
図、（ｂ）は同じく断面図。

【図７】（ａ）は同じく整流板に反射板を設けた平面
図、（ｂ）は同じく断面図。

【図８】整流板の開口率が一定の場合と中心部よりも周
辺部を大きくした場合との基板上におけるエッチングレ
−トの変化を示すグラフ。

【図９】整流板の熱変形とエッチングレ−トとの関係を
示すグラフ。

【図１０】整流板に反射板を設けた場合と設けない場合
との温度変化を示すグラフ。

【図１１】この発明の他の実施形態を示し、（ａ）は整
流板を楕円形状にした場合の平面図、（ｂ）は同じく断
面図。

【図１２】同じく上記整流板を用いた場合のエッチング
レ−トの面内分布を示すグラフ。

【図１３】この発明のさらに他の実施形態を示すエッチ
ング装置の断面図。

【図１４】従来のエッチングチャンバの縦断面図。

【図１５】図１１（ａ）、（ｂ）に示す楕円形状の整流
板を用いたときのエッチングレ−トの面内分布のグラ
フ。

【符号の説明】

１１…エッチグチャンバ、 １３…処理部、
１４…基板（被処理物）、 １９…導波管
（励起手段）、２１…マイクロ波電源（励起手段）、
２５…整流板、２６…励起部、
２６ａ…励起部の第１部分、２６ｂ…励起部の第２部
分、 ３１…供給ボンベ（ガス導入手段）、３
２…供給管（ガス導入手段）、 ４１…通孔、４５
…補強リブ（抑制手段）、 ４６…梁部材（抑制
手段）、４９…反射板（抑制手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土肥 孝好 兵庫県姫路市余部区上余部50番地 株式 会社東芝姫路工場内 (56)参考文献 特開 平２−188916（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−45029（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−27022（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−263408（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/3065

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反応性ガスを励起してプラズマ化するこ
   とで活性種を発生させ、その活性種で被処理物を処理す
   るプラズマ処理装置において、 上記反応性ガスを励起する励起部および上記被処理物が
   設置される処理部とを有するチャンバと、 上記励起部に上記反応性ガスを導入するガス導入手段
   と、 上記励起部に導入された上記反応性ガスを励起する励起
   手段と、 上記励起部と処理部との間に設けられ上記励起部で発生
   した活性種を上記処理部へ流入させる通孔が形成された
   整流板と、 上記整流板に設けられこの整流板が熱変形するのを抑制
   する抑制手段とを具備したことを特徴とするプラズマ処
   理装置。
2. 【請求項２】 上記抑制手段は、上記整流板に取り付け
   られこの整流板が熱変形するのを抑制する梁部材である
   ことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 上記抑制手段は、上記整流板に一体形成
   されこの整流板が熱変形するのを抑制する補強リブであ
   ることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 上記抑制手段は、上記整流板の上面側の
   中央部分に配置されその中央部分への入熱を抑制する反
   射板であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処
   理装置。
5. 【請求項５】 上記抑制手段は、上記整流板が熱変形す
   るのを抑制するためにこの整流板を絞り加工して曲面上
   に湾曲させてなることを特徴とする請求項１記載のプラ
   ズマ処理装置。
6. 【請求項６】 上記抑制手段は、上記整流伴野熱膨張が
   自由に行われる構造であることを特徴とする請求項１記
   載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 反応性ガスを励起する励起部および被処
   理物が設置される処理部とを有するチャンバと、上記励
   起部に上記反応性ガスを導入するガス導入手段と、上記
   励起部に導入された上記反応性ガスを励起する励起手段
   と、上記励起部と処理部との間に設けられ上記励起部で
   発生した活性種を上記処理部へ流入させる通孔が形成さ
   れた整流板と、上記整流板に設けられこの整流板が熱変
   形するのを抑制する抑制手段とを具備したプラズマ処理
   装置により、 上記反応性ガスを励起してプラズマ化することで活性種
   を発生させ、その活性種で被処理物を処理することを特
   徴とするプラズマ処理方法。