JP3282326B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ、半導
体利用の各種センサのような半導体を利用したデバイス
や太陽電池その他を製造するにあたり、基板上に成膜し
たり、配線パターン等を得るために、形成した膜を所定
パターンに従ってエッチングしたりするプラズマＣＶＤ
装置、プラズマエッチング装置のようなプラズマ処理装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマＣＶＤ装置は各種タイプのもの
が知られている。その代表例として、図８に示す平行平
板型のプラズマＣＶＤ装置について説明すると、この装
置は真空容器１を有し、その中に被成膜基板Ｓ１を設置
する基板ホルダを兼ねる電極２及びこの電極に対向する
電極３が設けられている。

【０００３】電極２は、通常、接地電極とされ、また、
この上に設置される基板Ｓ１を成膜温度に加熱するヒー
タ２１を付設してある。なお、輻射熱で基板Ｓ１を加熱
するときは、ヒータ２１は電極２から分離される。電極
３は、電極２との間に導入される成膜用ガスに高周波電
力や直流電力を印加してプラズマ化させるための電力印
加電極で、図示の例ではマッチングボックス３１を介し
て高周波電源３２を接続してある。

【０００４】また、図示の例では、電極３は、電極の一
部を構成するガスノズル３３の開口部に多孔電極板３４
を設けたもので、電極板３４には、直径０．５ｍｍ程度
のガス供給孔を多数形成してあり、ガスノズル３３から
供給されるガスが各孔から両電極間に全体的に放出され
るようにしてある。このような構成は広面積基板上に成
膜するのに適している。

【０００５】真空容器１には、さらに、開閉弁５１を介
して排気ポンプ５２を配管接続してあるとともに、前記
ガスノズル３３にはガス供給部４を配管接続してある。
ガス供給部４には、１又は２以上のマスフローコントロ
ーラ４２１、４２２・・・・及び開閉弁４３１、４３２
・・・・を介して、所定量の成膜用ガスを供給するガス
源４４１、４４２・・・・が含まれている。

【０００６】この平行平板型プラズマＣＶＤ装置による
と、成膜対象基板Ｓ１が真空容器１内の電極２上に設置
され、該容器１内が弁５１の開成と排気ポンプ５２の運
転にて所定成膜真空度に維持され、ガス供給部４からノ
ズル３３及び電極板３４のガス供給孔を介して成膜用ガ
スが導入される。また、高周波電極３に電源３２から高
周波電圧が印加され、それによって導入されたガスがプ
ラズマ化され、このプラズマの下で基板Ｓ１表面に所望
の膜が形成される。

【０００７】また、プラズマエッチング装置も各種タイ
プのものが知られている。その代表例として図９に示す
平行平板型のエッチング装置について説明すると、この
装置も真空容器１０を備え、その中には、エッチング対
象膜を形成した基板Ｓ２を設置する基板ホルダを兼ねる
電極２０及び電極２０に対向配置された電極３０を備え
ている。

【０００８】電極２０は、電極３０との間に導入される
エッチング用ガスに高周波電力や直流電力を印加してプ
ラズマ化させるための電力印加電極として使用され、図
示の例ではマッチングボックス２０１を介して高周波電
源２０２に接続されている。電極３０は接地電極であ
り、電極の一部を構成するガスノズル３０１の開口部に
多孔電極板３０２を設けたもので、電極板３０２には直
径０．５ｍｍ程度のガス供給孔を多数形成してあり、ガ
スノズル３０１から供給されるガスが該孔から両電極間
に全体的に放出されるようになっている。

【０００９】真空容器１０には、さらに、開閉弁７１を
介して排気ポンプ７２を配管接続してあるとともに、前
記ガスノズル３０１にはガス供給部６を配管接続してあ
る。ガス供給部６には、１又は２以上のマスフローコン
トローラ６２１、６２２・・・・及び開閉弁６３１、６
３２・・・・を介して所要量のエッチング用ガスを供給
するガス源６４１、６４２・・・・が含まれている。

【００１０】このエッチング装置によると、エッチング
対象基板Ｓ２が容器１０内の高周波電極２０上に設置さ
れ、該容器１０内が弁７１の開成と排気ポンプ７２の運
転にて所定エッチング真空度に維持され、ガス供給部６
からエッチング用ガスがノズル３０１及び電極板３０２
のガス供給孔を介して導入される。また、電極２０に高
周波電源２０２から高周波電圧が印加され、それによっ
て導入されたガスがプラズマ化され、このプラズマの下
に基板Ｓ２上の膜がエッチングされる。なお、電極２０
は、必要に応じ、水冷装置２００等で冷却されることも
ある。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプラズマ処理装置では、プラズマ中の気相反応によ
り発生する微粒子が基板表面に形成される膜に付着した
り、その中に混入したりして膜質を悪化させるという問
題があり、また、発生した微粒子が真空容器内各部に付
着してそれを汚染するという問題がある。真空容器内各
部に付着する微粒子については、これがやがて剥落し
て、処理対象基板に付着する恐れがあるので、除去清掃
しなければならず、手間を要する。

【００１２】特に、気相反応により微粒子が形成され、
それが大きく成長する可能性の高い成膜、例えば、シラ
ン（ＳｉＨ₄ ）と水素（Ｈ₂ ）からアモルファスシリコ
ン（ａ−Ｓｉ）膜を、シランとアンモニア（ＮＨ₃ ）か
らアモルファスシリコンナイトライド（ａ−ＳｉＮ）膜
を、シランと一酸化二窒素（亜酸化窒素）（Ｎ₂ Ｏ）か
らアモルファスシリコンオキサイド（ａ−ＳｉＯ₂ ）膜
を形成するような成膜では、基板表面に形成される膜に
付着したり、その中に混入したりする微粒子のサイズが
形成される膜の膜厚に対し大きく、その結果、その膜が
絶縁膜である場合において成膜後洗浄処理すると、その
微粒子の部分がピンホールとなって絶縁不良が生じた
り、その膜が半導体膜であると、半導体特性が悪化する
といった問題がある。

【００１３】また、プラズマエッチング装置において
も、同様に気相反応により微粒子が形成され、これが被
エッチング面に付着したり、真空容器内各部に付着する
等の問題がある。例えば、エッチングにより配線パター
ンを形成する場合において、かかる微粒子はパターンニ
ングの精度の悪化をもたらし、細線形成においては断線
を招くことがある。

【００１４】また、このような問題は微粒子発生が多く
なる高速成膜や高速エッチングの妨げとなっているし、
微粒子が安定したプラズマ生成の妨げとなり、成膜不
良、エッチング不良を招くこともある。そこで本発明
は、プラズマ中の気相反応で発生する微粒子を効率良く
排除でき、それによって微粒子が処理対象基板や真空容
器内各部に付着することを抑制できるとともに、従来よ
り高速プラズマ処理が可能となり、プラズマを安定化さ
せてプラズマ処理不良の発生を抑制することができるプ
ラズマ処理装置を提供することを課題とする。なお、こ
こで言う「付着」及び後ほど〔発明の効果〕で述べる
「付着」には、真空容器内各部への付着のほか、成膜に
あっては、基板表面への直接的付着、形成される膜への
付着、該膜中への混入等が含まれ、エッチングにあって
は、基板表面への直接的付着、エッチングされる膜への
付着や混入等が含まれる。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のプラズマ処理装置は、排気装置により所定の処理真
空状態にできる真空容器内に、プラズマ生成用電力印加
のための電極及びこれに対向する電極を設け、該両電極
間に導入した処理用ガスを前記電力印加用電極に電力印
加してプラズマ化させ、該プラズマのもとで前記いずれ
かの電極に設置される処理対象基板に目的とするプラズ
マ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記電力印加
用電極の周縁部及び背面部を囲み、該電極周縁部に隣合
う部位に開口部を有する微粒子排出ダクトを設けるとと
もに、該ダクトに前記電力印加用電極の背面側中央部に
対応する位置において排気手段を接続し、前記微粒子排
出ダクトは該ダクトを前記電力印加用電極から独立して
所定電位に設定可能に該電力印加用電極とは別体に形成
したことを特徴とする。ここで「微粒子排出ダクトを電
力印加用電極から独立して所定電位に設定可能」とは該
ダクトを後述するように電力印加用電極から独立して接
地電位、浮遊状態というような所定電位に設定できるこ
とである。

【００１６】前記ダクトの微粒子を吸引するための開口
部は、例えば実質上同サイズ、形状で、等間隔に形成さ
れた多数の孔であってもよいし、断続的に、又は連続的
に設けられたスリットのようなものでも構わず、特に制
限はない。但し、微粒子をプラズマ発生領域のできるだ
け各部から効率良く吸引できるように、特に電極エッジ
部に集中する微粒子を効率良く吸引できるようにするた
め、ダクトのできるだけ全体から均等に排気できるよう
に等しく形成されていることが望ましい。

【００１７】また、プラズマ発生領域のできるだけ全体
から微粒子を吸引できるようにするため、前記ダクト
を、前記両電極間のプラズマ発生領域を取り囲むように
延在させ、前記ダクト開口部を該プラズマ発生領域に臨
むように延設することも考えられる。また、前記ダクト
から微粒子が真空容器内へ逆行拡散することを抑制する
ために、前記ダクトに加熱ヒータを付設して加熱できる
ようにしてもよい。

【００１８】また、前記ダクトの開口部に電位を印加す
るための手段を該ダクトに接続することも考えられる。
この場合、該電位印加手段としては、微粒子の帯電状態
に応じて、接地手段とする場合、接地電位以外の所定の
電位を印加できる手段とする場合など、種々考えられ
る。また、ダクト開口部には、安定したプラズマを発生
させるためや、ダクト開口部における電界の不均一性を
回避するために、ダクト開口部をダクト本体と同電位に
し得る孔あき導電性部材を設けてもよい。かかる部材と
しては、多数の孔を設けた板状部材、網状部材、格子状
部材、これらの組合せ等、様々なものが考えられる。

【００１９】また、前記電力印加用電極の周縁部のうち
プラズマ発生領域側のエッジを前記ダクトによる微粒子
吸引方向に沿って面取りしたり、前記ダクトの開口部の
うち前記電力印加用電極周縁部に隣合うエッジを該ダク
トによる微粒子吸引方向に沿って面取りしたりして、電
界強度の勾配によりダクトへの微粒子吸引を容易にして
もよい。該面取りは平坦な場合だけでなく、丸味を帯び
ているようなもの、その他でも構わない。

【００２０】また、ダクトは接地等されていてもよい
が、成膜装置のときには、形成される膜の面内均一性を
保てる成膜条件幅が限られ、延いては膜質に悪影響を与
えることになり、また、エッチング装置のときは、エッ
チングレートの面内均一性を保てる条件幅が限られるの
で、必要に応じ、ダクトを電極及び接地から電気的に絶
縁して浮遊状態としてもよい。この浮遊状態とするため
に、前記ダクトはガラス、ガラスセラミック、陶磁器、
アルミナ等の電気絶縁性材料で形成されていてもよい。

【００２１】前記ダクトが導電性材料で形成されている
ときは、前記電力印加用電極及び接地のいずれからも電
気的に絶縁して浮遊状態とするために、絶縁手段とし
て、前記ダクトと前記電力印加用電極との間、及び前記
ダクトと接地された真空容器とが接する部分等にガラ
ス、ガラスセラミック、陶磁器、アルミナ等からなる絶
縁スペーサを配置すること等が考えられる。

【００２２】

【作用】本発明のプラズマ処理装置によると、微粒子排
出ダクトをそれに接続された排気手段により排気するこ
とで、プラズマ処理中、気相反応により発生する微粒
子、とりわけ電力印加用電極近傍に発生し、該電極エッ
ジ部分に密集し易い微粒子が、該ダクトの開口部から効
率よく吸引され、プラズマ発生領域外へ排出される。前
記ダクトが前記両電極間のプラズマ発生領域を取り囲む
ように延在しており、前記ダクト開口部が該プラズマ発
生領域に臨むように延設されているときは、それだけプ
ラズマ発生領域の全体から微粒子が吸引、排出される。
また、微粒子排出ダクトは該ダクトを前記電力印加用電
極から独立して所定電位に設定可能に該電力印加用電極
とは別体に形成してあるから、必要に応じ、該ダクトを
所定電位に設定できる。

【００２３】前記ダクトに加熱ヒータを付設してあると
きは、その運転により、ダクトからの微粒子の真空容器
内への逆行拡散を抑制できる。前記ダクトの開口部に電
位を印加するための手段を該ダクトに接続するときは、
微粒子の帯電状態に応じて、当該手段により該開口部に
適当な電位を印加して効率よく微粒子を排出できる。

【００２４】前記ダクトの開口部に孔あき導電性部材を
付設するときは、それによってプラズマが安定し、ま
た、ダクト開口部における電界の不均一性が回避され
る。前記電力印加用電極の周縁部のうちプラズマ発生領
域側のエッジを前記ダクトによる微粒子吸引方向に沿っ
て面取りしたり、前記ダクトの開口部のうち前記電力印
加用電極周縁部に隣合うエッジを該ダクトによる微粒子
吸引方向に沿って面取りするときは、該面取りにより形
成される電界強度の勾配により、微粒子がダクトへ効率
よく吸引される。

【００２５】前記ダクトが電気絶縁性材料で形成されて
いるとき、或いは、導電性材料で形成されているととも
に前記印加用電極及び接地のいずれからも電気的に絶縁
されているときは、該ダクトが該電極及び接地から電気
的に浮遊の状態となり、該電極への電力印加により該電
極及び接地電極間にプラズマが発生すると、該プラズマ
に応じて該ダクトも帯電し、該ダクトの電位とプラズマ
空間電位との電位勾配が小さくなる。その結果、前記ダ
クトの設置によるプラズマの状態変化が抑制され、プラ
ズマＣＶＤにおいては形成される膜の面内均一性が向上
し、プラズマエッチングにおいてはエッチングレートの
面内均一性が向上する。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図１は本発明の１実施例であるプラズマＣＶＤ装
置を示している。図２は本発明の他の実施例であるプラ
ズマＣＶＤ装置の高周波電極及びそれを囲む微粒子排出
ダクトの断面を示している。図３は本発明のさらに他の
実施例であるプラズマＣＶＤ装置の一部を示している。
図４は本発明のさらに他の実施例であるプラズマＣＶＤ
装置の高周波電極及びそれを囲む微粒子排出ダクトの断
面を示している。図５は本発明のさらに他の実施例であ
るプラズマＣＶＤ装置を示している。図６は本発明のさ
らに他の実施例であるプラズマエッチング装置を示して
いる。図７は本発明のさらに他の実施例であるプラズマ
エッチング装置を示している。

【００２７】図１のプラズマＣＶＤ装置は、図８に示す
従来装置において、高周波電極３に対し、それを囲む微
粒子排出用のダクト８を設け、それに排気装置８０を接
続したものである。ダクト８及び排気装置８０を採用し
た点を除けば図８の装置と同様の構成であり、全体の成
膜動作も同様である。図８の装置における部品と同じ部
品については同じ参照符号を付してある。

【００２８】ダクト８は、図示のとおり、高周波電極３
とは別体に形成され、該高周波電極の周縁部３５及び背
面部３６を一体的に囲んでおり、該電極周縁部、さらに
詳言すると、周縁部３５のうちプラズマ発生領域Ｐに臨
む電極エッジ３７に隣合う部位に開口部８１を有してい
る。さらに言うと、ダクト開口部８１はスリット状に形
成されていて電極３の電極板３４乃至エッジ３７と実質
上同じ面に配置されており、電極３を囲繞している。ま
た、ダクト８は電極３の背面側中央部に対応する位置に
排気装置８０の接続口８２を有している。本例では、こ
のダクト８は導電性材料からなり、真空容器１を介して
接地されている。

【００２９】ダクト８には加熱ヒータ８３が付設してあ
り、それはダクト開口部８１まで延在しており、該開口
部８１も加熱できる。排気装置８０は排気調整用弁８０
１及び排気ポンプ８０２を含むもので、ダクト８の接続
口８２に弁８０１を介してポンプ８０２が接続されてい
る。このプラズマＣＶＤ装置によると、成膜対象基板Ｓ
１が電極２に設置され、あとは、図８の装置について説
明したと同様の手順で該基板表面に目的とする成膜がな
される。

【００３０】但しこの装置では、成膜中、高周波電極３
を囲むダクト８が排気装置８０により排気される。従っ
て、成膜中、プラズマ中の気相反応で発生した微粒子、
特に高周波電極３近傍で発生し、電極エッジ３７近傍に
密集する微粒子は該ダクト８の開口部８１からダクト内
に効率よく吸引され、プラズマ領域外へ排除される。従
って、処理対象基板Ｓ１や真空容器１内各部への微粒子
の付着がそれだけ抑制され、形成される膜の欠陥が大幅
に低減するうえ、真空容器内各部の微粒子除去清掃等の
メインテナンス回数を従来より減らすことができるよう
になり、高スループット化が達成される。さらに、多量
の微粒子発生を伴う高速成膜処理が可能となり、また、
微粒子を効率良く排除することでプラズマを安定化さ
せ、プラズマが不安定な場合に生じ易い処理不良の発生
を抑制できる。

【００３１】また、必要に応じヒータ８３を運転して、
該微粒子のプラズマ領域への逆行拡散を抑制できる。本
発明に係る他のプラズマＣＶＤ装置によると、図２に示
すように、高周波電極３のエッジ３７がダクト８による
微粒子吸引方向に斜めに面取りされているとともに、該
エッジに隣合うダクト開口部８１のエッジ８１１も同方
向に面取りされ、両面取り部が実質上同じ面内に配置さ
れている。また、ダクト開口部８１にはメッシュ状の導
電性部材８４が設けられている。この部材８４も前記両
面取り部と実質上同じ面に配置されている。他の点は図
１に示す装置と同構成である。

【００３２】この装置によると、電極エッジ３７及びダ
クト開口部エッジ８１１の面取りにより形成される電界
強度の勾配により、微粒子はダクトへ効率よく吸引され
る。また、ダクト開口部８１にメッシュ状導電性部材８
４を付設してあるので、それによってプラズマが安定
し、また、ダクト開口部における電界の不均一性が回避
される。

【００３３】なお、図２に二点鎖線で示すように、ダク
ト８の外壁８５をプラズマ領域Ｐを取り囲むように延在
させて、微粒子の吸引を一層円滑化することもできる。
本発明に係る他のプラズマＣＶＤ装置によると、図３に
示すように、ダクト８が高周波電極３と基板支持電極２
との間のプラズマ発生領域Ｐを筒状に取り囲むように延
在しており、ダクト開口部８６も該プラズマ発生領域に
臨むように延設されている。ダクト開口部８６にはメッ
シュ状の導電性部材８７が設けられており、その設け方
の特徴として、部材８７の表面とダクト本体表面とが実
質上同じ面位置に置かれ、できるだけ段差が生じないよ
うにされている。また、ヒータ８３はプラズマ発生領域
Ｐを取り囲むように延在する部分へも延設してある。そ
の他の点は図１に示す装置と同構成である。

【００３４】この装置によると、ダクト本体及びその開
口部がプラズマ発生領域Ｐを取り囲むように延在してい
るので、それだけプラズマ発生領域の全体から微粒子が
効率よくダクト８内に吸引され、排出される。また、ダ
クト開口部８６にメッシュ状導電性部材８７を付設して
あるので、開口部８６の電位がダクト本体と同電位にな
り、それによってプラズマが安定化し、さらに、ダクト
開口部８６における電界の不均一性が回避される。

【００３５】本発明に係るさらに他のプラズマＣＶＤ装
置によると、図４に示すように、図３に示す装置におい
て電極エッジ３７がダクト８による微粒子吸引方向に斜
めに面取りされているとともに、該エッジに隣合うダク
ト開口部８６のエッジ８６１も同方向に面取りされ、両
面取り部が実質上同じ面内に配置されている。他の点は
図３に示す装置と同構成である。

【００３６】この装置によると、電極エッジ３７及びダ
クト開口部エッジ８６１の面取りにより形成される電界
強度の勾配により、微粒子はダクトへ効率よく吸引され
る。本発明に係るさらに他のプラズマＣＶＤ装置による
と、その図示は省略してあるが、図１に示すプラズマＣ
ＶＤ装置においてダクト８が電気絶縁性材料で形成され
ている。他の点は図１に示す装置と同構成である。

【００３７】この装置によると、発生したプラズマに応
じてダクト８も帯電し、ダクト８が導電性材料で形成さ
れており、且つ、接地されている図１の装置よりもダク
ト８の電位とプラズマ空間電位との電位勾配が小さくな
る。このため図１の装置による成膜ではダクト８とプラ
ズマ発生領域Ｐとの間に形成される電位勾配によりプラ
ズマが圧縮される等のプラズマ状態変化が生じていた
が、この状態変化が抑制され、形成される膜の面内均一
性が向上する。これにより所望の面内均一性を保つこと
ができる成膜条件の範囲が拡がり、それでいて膜質向上
を図ることができる。さらにダクト８への電界集中がな
いため、十分に排気できる範囲内でダクト８を電極３に
接近した状態で配置することができ、それだけ装置の小
型化及びコストの低減を図ることができる。

【００３８】本発明に係るさらに他のプラズマＣＶＤ装
置によると、図５に示すように、図１に示すプラズマＣ
ＶＤ装置においてダクト８に絶縁スペーサ１１及び１２
が嵌装され、これによりダクト８と高周波電極３はもち
ろんのことダクト８と真空容器１とも絶縁されている。
他の点は図１に示す装置と同構成である。この装置によ
っても前記のダクト８が電気絶縁性材料で形成されてい
る装置と同様の効果が得られる。

【００３９】なお、このようにダクト８を電気絶縁性材
料で形成したり、スペーサで絶縁したりする場合も、図
２、図３、図４に示すように、電極エッジ３７やダクト
開口部エッジを面取りしたり、ダクトをプラズマ発生領
域を取り囲むように延在させること等が考えられる。以
上説明した装置のうち図３の装置により、ａ−Ｓｉ：Ｈ
膜を形成した例１について説明する。 ・成膜条件 基板 ： ５インチシリコンウェハ ガス ： ＳｉＨ₄ １００ｓｃｃｍ Ｈ₂ ４００ｓｃｃｍ 成膜温度 ： ２３０℃ 成膜ガス圧 ： ０．４Ｔｏｒｒ 高周波電力 ： ２００Ｗ 電極サイズ ： ３６０ｍｍ×３６０ｍｍ□ 電極間隔 ： ４５ｍｍ（電極３−基板Ｓ１表面間距
離） 排気割合 ： 排気装置（51、52) ：排気装置８０＝
１０：１ ダクト温度 ： 約２００℃ ダクト材質 ： ステンレススチール ダクト開口部導電性部材８７：開口率７０％のステンレ
ススチール製メッシュ状板部材 この成膜では、形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜における付着
微粒子数は、０．３μｍ以上の大きさのもので５個以
下、成膜速度 ２００Å／ｍｉｎ、真空容器等のメイン
テナンス必要回数 ５０バッチ毎であった。

【００４０】なお、図８の従来装置によると、ダクト８
を採用しない点を除いて他は同じ成膜条件として、付着
微粒子数は約５０個、成膜速度 １００Å／ｍｉｎ、真
空容器等のメインテナンス必要回数 １０バッチ毎であ
った。次に、図１に示す装置の変形例である前述のダク
ト８が絶縁性材料で形成された、さらに図３に示す装置
のようにダクト８をプラズマ発生領域Ｐを取り囲むよう
に延設した（但し、導電性メッシュ状部材８７は省略し
た）装置によりａ−Ｓｉ：Ｈ膜を形成した具体例２につ
いて説明する。 ・成膜条件 基板 ： ２００ｍｍ×２００ｍｍ ガラス基板（コーニング７０５９） ガス ： ＳｉＨ₄ １００ｓｃｃｍ Ｈ₂ ４００ｓｃｃｍ 成膜温度 ： ２３０℃ 成膜ガス圧 ： ０．３５Ｔｏｒｒ 高周波電力 ： ２００Ｗ 電極サイズ ： ３６０ｍｍ×３６０ｍｍ□ 電極間隔 ： ４５ｍｍ（電極３−基板Ｓ１表面間距
離） 排気 ： 排気装置８０のみで排気 ダクト温度 ： 約２００℃ ダクトの材質： パイレックスガラス 形成されたａ−Ｓｉ：Ｈ膜について、膜の面内均一性を
基板Ｓ１上の６４ポイントで測定したところ、約±５％
であった。

【００４１】なお、前記具体例２に用いた装置におい
て、ダクトの材質に導電性材料であるステンレススチー
ル（ＳＵＳ３０４）を採用し、且つ、該ダクトを接地
し、他の条件は例２と同様にして基板Ｓ１上にａ−Ｓ
ｉ：Ｈ膜を形成したところ、面内均一性は約±７％であ
った。次に、本発明のさらに他の実施例である図６に示
すプラズマエッチング装置について説明する。この装置
は、図９に示す従来装置において、高周波電極２０に対
し、それを囲む微粒子排出用のダクト９を設け、それに
排気装置９０を接続したものである。ダクト９及び排気
装置９０を採用した点を除けば図９の装置と同様の構成
であり、全体のエッチング動作も同様である。図９の装
置における部品と同じ部品については同じ参照符号を付
してある。

【００４２】ダクト９は、高周波電極２０の周縁部２０
３及び背面部２０４を一体的に囲んでおり、該電極周縁
部、さらに詳言すると、周縁部２０３のうちプラズマ発
生領域Ｐに臨む電極エッジ２０５に隣合う部位に開口部
９１を有している。さらに言うと、ダクト開口部９１は
スリット状に形成されていて電極２０のプラズマ領域Ｐ
側の面乃至エッジ２０５と実質上同じ面に配置されてお
り、電極２０を囲繞している。また、ダクト９は電極２
０の背面側中央部に対応する位置に排気装置９０の接続
口９２を有している。本例では、このダクト９は導電性
材料からなり、真空容器１を介して接地されている。

【００４３】ダクト９には加熱ヒータ９３が付設してあ
り、それはダクト開口部９１まで延在しており、該開口
部９１も加熱できる。排気装置９０は排気調整用弁９０
１及び排気ポンプ９０２を含むもので、ダクト９の接続
口９２に弁９０１を介してポンプ９０２が接続されてい
る。このプラズマエッチング装置によると、エッチング
対象基板Ｓ２が電極２０に設置され、あとは、図９の装
置について説明したと同様の手順で該基板表面の膜がエ
ッチング処理される。

【００４４】但しこの装置では、エッチング中、高周波
電極２０を囲むダクト９が排気装置９０により排気され
る。従って、エッチング中、プラズマ中の気相反応で発
生した微粒子、特に電極２０近傍で発生し、電極エッジ
２０５近傍に密集する微粒子は該ダクト９の開口部９１
からダクト内に効率よく吸引され、プラズマ領域外へ排
除される。従って、処理対象基板Ｓ２や真空容器１内各
部への微粒子の付着がそれだけ抑制され、エッチング不
良が大幅に低減するうえ、真空容器内各部の微粒子除去
清掃等のメインテナンス回数を従来より減らすことがで
きるようになり、高スループット化が達成される。さら
に、多量の微粒子発生を伴う高速エッチング処理が可能
となり、また、微粒子の排除によりプラズマを安定化さ
せてプラズマが不安定な場合に生じ易いエッチング不良
の発生を抑制できる。

【００４５】また、必要に応じヒータ９３を運転して、
ダクト９からプラズマ領域への微粒子の拡散を抑制でき
る。また本発明に係る他のエッチング装置例として、図
６に示すエッチング装置においてダクト９を電気絶縁性
材料で形成したものや、図７に示すようにダクト９に絶
縁スペーサ１３及び１４を嵌装してダクト９と高周波電
極２０及びダクト９と真空容器１０とを絶縁したものを
挙げることができる。これらエッチング装置では、前記
プラズマＣＶＤ装置の場合と同様の効果が得られる。即
ち、基板Ｓ２上の膜のエッチングレートの面内均一性が
向上し、これにより所望の面内均一性を保つことができ
るエッチング条件の範囲が拡がり、エッチング精度の向
上を図ることができる。また、装置の小型化及びコスト
の低減を図ることができる。

【００４６】なお、このようなエッチング装置において
も、図２、図３、図４に示すと同様に、電極エッジ２０
５やダクト開口部エッジを面取りしたり、ダクト開口部
にメッシュ状導電性部材を設けたり、ダクトをプラズマ
発生領域を取り囲むように延在させること等が考えられ
る。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によると、プ
ラズマ中の気相反応で発生する微粒子を効率良く排除で
き、それによって微粒子が処理対象基板や真空容器内各
部に付着することを抑制できるとともに、従来より高速
プラズマ処理が可能となり、プラズマを安定化させてプ
ラズマ処理不良の発生を抑制することができるプラズマ
処理装置を提供することができる。

【００４８】微粒子排出ダクトがプラズマ発生領域を取
り囲むように延在し、該ダクト開口部がプラズマ発生領
域に臨むように延設されているときは、それだけプラズ
マ発生領域の全体から微粒子を効率よく吸引、排出でき
る。前記ダクトに加熱ヒータを付設してあるときは、そ
の運転により、ダクトからの微粒子の逆行拡散を抑制で
きる。

【００４９】前記ダクトの開口部に電位を印加するため
の手段を該ダクトに接続するときは、微粒子の帯電状態
に応じて適当な電位（接地電位を含む）を印加して効率
よく微粒子を排出できる。前記ダクトの開口部に孔あき
導電性部材を付設するときは、それによってプラズマを
安定化させ、また、ダクト開口部における電界の不均一
性を回避できる。

【００５０】電力印加用電極の周縁部のうちプラズマ発
生領域側のエッジを前記ダクトによる微粒子吸引方向に
沿って面取りしたり、前記ダクトの開口部のうち前記電
力印加用電極周縁部に隣合うエッジを該ダクトによる微
粒子吸引方向に沿って面取りするときは、該面取りによ
り形成される電界強度の勾配により、微粒子をダクトへ
効率よく吸引できる。

【００５１】前記ダクトを電気絶縁性材料で形成した
り、導電性材料で形成するとともに前記電力印加用電極
及び接地のいずれからも電気的に絶縁するときには、該
ダクトを設置することによるプラズマの状態変化が抑制
され、プラズマＣＶＤにおいては形成される膜の面内均
一性が向上し、プラズマエッチングにおいてはエッチン
グレートの面内均一性が向上する。このため、プラズマ
ＣＶＤにおいては、所望の膜の面内均一性を保つことが
できる成膜条件の範囲が拡がり、膜質向上を図ることが
でき、プラズマエッチングにおいては所望の面内均一性
を保つことができるエッチング条件が拡がり、エッチン
グ精度向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の１実施例であるプラズマＣＶＤ装置の
概略構成を示す図である。

【図２】本発明の他の実施例であるプラズマＣＶＤ装置
の高周波電極及びそれを囲む微粒子排出ダクトの断面図
である。

【図３】本発明のさらに他の実施例であるプラズマＣＶ
Ｄ装置の一部を示す図である。

【図４】本発明のさらに他の実施例であるプラズマＣＶ
Ｄ装置の高周波電極及びそれを囲む微粒子排出ダクトの
断面図である。

【図５】本発明のさらに他の実施例であるプラズマＣＶ
Ｄ装置の概略構成を示す図である。

【図６】本発明のさらに他の実施例であるプラズマエッ
チング装置の概略構成を示す図である。

【図７】本発明のさらに他の実施例であるプラズマエッ
チング装置の概略構成を示す図である。

【図８】従来のプラズマＣＶＤ装置例の概略構成図であ
る。

【図９】従来のプラズマエッチング装置例の概略構成図
である。

【符号の説明】

１、１０ 真空容器 １１、１２、１３、１４ 絶縁スペーサ ２、３０ 接地電極 ２０、３ 高周波電極 ２０１、３１ マッチングボックス ２０２、３２ 高周波電源 ３３、３０１ ガスノズル ３４、３０２ ガス供給孔付き板体 ３５、２０３ 電極周縁部 ３６、２０４ 電極背面部 ３７、２０５ 電極エッジ ２１ ヒータ ５１、７１ 開閉弁 ５２、７２ 排気ポンプ ４、６ ガス供給部 ８、９ 微粒子排出ダクト ８１、８６、９１ ダクト開口部 ８１１、８６１ ダクト開口部エッジ ８２、９２ ダクトの排気装置接続口 ８３、９３ ダクト付設のヒータ ８４、８７ メッシュ状導電性部材 ８５ ダクトの外壁延設部 ８０、９０ 排気装置 ８０１、９０１ 排気量調整弁 ８０２、９０２ 排気ポンプ Ｓ１ 成膜対象基板 Ｓ２ エッチング対象基板

フロントページの続き (72)発明者 田端 隆雄 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (72)発明者 中東 孝浩 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (72)発明者 村上 浩 京都市右京区梅津高畝町47番地 日新電 機株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−183128（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−192414（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−43880（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−100432（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/205 C23C 16/50 H01L 21/3065

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 排気装置により所定の処理真空状態にで
   きる真空容器内に、プラズマ生成用電力印加のための電
   極及びこれに対向する電極を設け、該両電極間に導入し
   た処理用ガスを前記電力印加用電極に電力印加してプラ
   ズマ化させ、該プラズマのもとで前記いずれかの電極に
   設置される処理対象基板に目的とするプラズマ処理を行
   うプラズマ処理装置において、前記電力印加用電極の周
   縁部及び背面部を囲み、該電極周縁部に隣合う部位に開
   口部を有する微粒子排出ダクトを設けるとともに、該ダ
   クトに前記電力印加用電極の背面側中央部に対応する位
   置において排気手段を接続し、前記微粒子排出ダクトは
   該ダクトを前記電力印加用電極から独立して所定電位に
   設定可能に該電力印加用電極とは別体に形成したことを
   特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記ダクトが前記両電極間のプラズマ発
   生領域を取り囲むように延在しており、前記ダクト開口
   部が該プラズマ発生領域に臨むように延設されている請
   求項１記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記ダクトに加熱ヒータを付設した請求
   項１又は２記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記ダクトの開口部に電位を印加するた
   めの手段を該ダクトに接続した請求項１、２又は３記載
   のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 前記ダクトの開口部に孔あき導電性部材
   を付設した請求項１から４のいずれかに記載のプラズマ
   処理装置。
6. 【請求項６】 前記電力印加用電極の周縁部のうちプラ
   ズマ発生領域側のエッジを前記ダクトによる微粒子吸引
   方向に沿って面取りした請求項１から５のいずれかに記
   載のプラズマ処理装置。
7. 【請求項７】 前記ダクトの開口部のうち前記電力印加
   用電極周縁部に隣合うエッジを該ダクトによる微粒子吸
   引方向に沿って面取りした請求項１から６のいずれかに
   記載のプラズマ処理装置。
8. 【請求項８】 前記ダクトが電気絶縁性材料で形成され
   ている請求項１、２、３、５、６又は７に記載のプラズ
   マ処理装置。
9. 【請求項９】 前記ダクトが導電性材料から形成されて
   いるとともに、前記電力印加用電極及び接地のいずれか
   らも電気的に絶縁されている請求項１、２、３、５、６
   又は７に記載のプラズマ処理装置。