JP3645768B2 - プラズマプロセス装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマプロセス装置に関し、より具体的には、半導体や液晶表示素子、太陽電池の製造プロセスなどに使用されるエッチング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、アッシング装置などのプラズマプロセス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のプラズマプロセス装置をたとえばアッシング装置として構成した場合の概略断面図である。図６を参照して、このプラズマプロセス装置は、上蓋１０１と、チャンバ本体１０２と、基板ホルダ１０７と、誘電体被覆線路１１３と、シールド板１１４とを有している。
【０００３】
上蓋１０１は、アルミナなどの誘電体からなり、チャンバ本体１０２上に配置されている。上蓋１０１とチャンバ本体１０２との間はガスケット（図示せず）で封止されており、それによりプロセス室１１２は大気から隔離されている。プロセス室１１２は予め真空ポンプなどを用いて真空状態に保持されている。
【０００４】
プロセス室１１２内には基板１０８を保持するための基板ホルダ１０７が設置されており、基板ホルダ１０７に設置された基板１０８の表面は上蓋１０１に対向する。チャンバ本体１０２の壁面にはガス導入管１１１が接続されており、このガス導入管１１１から所要の原料ガスがプロセス室１１２内に供給される。
【０００５】
上蓋１０１上方には誘電体被覆線路１１３が配設されており、その誘電体被覆線路１１３の上方および外周がシールド板１１４により覆われている。誘電体被覆線路１１３にはマイクロ波導波管（図示せず）が接続されている。
【０００６】
この従来のプラズマプロセス装置を用いたアッシングでは、まずプロセス室１１２内にガス導入管１１１から所要の原料ガスが供給される。そして誘電体被覆線路１１３を通じて上蓋１０１からプロセス室１１２内にマイクロ波が導入されて、プロセス室１１２内にプラズマが励起され、基板１０８表面のレジストがアッシングされる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来のプラズマプロセス装置では、１ヵ所のガス導入管１１１から原料ガスが導入されるだけであるため、プロセス室１１２内に供給された原料ガスに分布が生じ、均一なアッシング処理が困難である。
【０００８】
この問題を解決する技術は、たとえば特許公報２６６９１６８号、特開平７−３３５６３３号公報に開示されている。
【０００９】
図７は、特許公報２６６９１６８号に開示されたプラズマプロセス装置の構成を示す概略断面図である。図７を参照して、このプラズマプロセス装置は、図６に示す構成と比較して、シャワーヘッド１１５が追加されている点およびガス導入管１１１が対称に複数接続されている点において異なる。
【００１０】
シャワーヘッド１１５は、基板ホルダ１０７の上方であって上蓋１０１の下面近傍において基板１０８の全面をカバーするように配設されており、複数個の孔１１５ａを有している。シャワーヘッド１１５の外周部は断面略Ｌ字形状となっており、この部分においてバッファ室１１５ｂを形成する。シャワーヘッド１１５の該終端はチャンバ本体１０２の内壁面に固接されている。
【００１１】
なお、これ以外の構成については、上述した図６の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
この装置の動作においては、まず基板ホルダ１０７上に基板１０８が載置された後、プロセス室１１２内が所要の真空度に設定される。次いで複数のガス導入管１１１より所要のガスがバッファ室１１５ｂ内に導入される。ガスは、バッファ室１１５ｂ内からシャワーヘッド１１５の孔１１５ａを介してプロセス室１１２内に導入される。続いてマイクロ波導波管から誘電体被覆線路１１３を通じて上蓋１０１からマイクロ波がプロセス室１１２内に導入される。これにより、プロセス室１１２内にマイクロ波励起によるプラズマが発生して、基板１０８表面のレジストがアッシングされる。
【００１３】
図８は、特開平７−３３５６３３号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を示す概略断面図である。図８を参照して、このプラズマプロセス装置は、図６に示す構成と比較して、金属板１１６が追加されている点において異なる。
【００１４】
金属板１１６は、上蓋１０１の下面に接して配置されている。この金属板１１６は、図９に示すようにスリット状のマイクロ波透過口１１６ｃと、基板ホルダ１０７側の面に設けられた複数個の孔１１６ａと、側面に設けられたガス供給口１１６ｄとを有している。ガス供給口１１６ｄにはガス導入管１１１が接続されている。金属板１１６は中空となっており、ガス供給口１１６ｄと複数の孔１１６ａとは内部でつながっている。このため、ガス供給口１１６ｄから反応ガスが供給されると、複数個の孔１１６ａから反応ガスがプロセス室１１２内に吹出すこととなる。
【００１５】
なお、これ以外の構成については、図６に示すプラズマプロセス装置の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１６】
この装置の動作においては、まず基板ホルダ１０７に基板１０８が載置された後、プロセス室１１２内が所要の真空度に設定される。次いでガス導入管１１１より所要のガスがガス供給口１１６ｄから金属板１１６内に導入される。そしてガスは、金属板１１６の複数個の孔１１６ａから吹出し、プロセス室１１２内に導入される。続いて誘電体被覆線路１１３と上蓋１０１とを通じて金属板１１６のマイクロ波透過口１１６ｃからマイクロ波がプロセス室１１２内に導入される。これにより、プロセス室１１２内にプラズマが発生し、基板１０８表面のレジストがアッシングされる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＩＣ（Integrated Circuit）や液晶などの分野で基板の大型化が進んでいる。特にＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶表示装置の場合、基板は５００ｍｍ角から１ｍ角というようなサイズ、あるいはそれ以上の面積となる。そのような大型の基板に対して、特許公報２６６９１６８号や特開平７−３３５６３３号公報に開示された装置でプラズマ処理をする場合、以下のような問題がある。
【００１８】
基板１０８が大型化した場合、大型の基板１０８全面を覆うことが可能なように基板１０８よりも大きな寸法の誘電体被覆線路１１３、上蓋１０１、シャワーヘッド１１５または金属板１１６を用いる必要がある。しかし上蓋１０１はセラミックなどの誘電体から形成されているため、そのような大きなサイズに形成することは困難であり、かつコストの上昇を招く。また、上蓋１０１は大気との隔壁ともなっているため、プロセス室１１２内を真空に保ちつつ大気圧に耐え得るようにするためには上蓋１０１の面積の増大に伴い厚さも厚くする必要がある。この意味においても上蓋１０１を大きなサイズで形成することは困難である。このことは、誘電体被覆線路１１３についても同様である。
【００１９】
また特許公報２６６９１６８号のシャワーヘッド１１５が金属製の場合、反応副生成物がシャワーヘッド１１５に付着するとプラズマ放電特性が変化する。さらに、シャワーヘッド１１５はプラズマにさらされ、プラズマの発する熱により高温となり熱膨張の問題もある。これらの問題からシャワーヘッド１１５をセラミックスのみにより形成すると、加工可能なサイズに制限があり、シャワーヘッド１１５は高価なものとなる。
【００２０】
また基板１０８が大型になると、バッファ室１１５ｂを設けても、シャワーヘッド１１５の外周側と内周側とのガス導入用の孔１１５ａにおける反応ガスの流れやすさ（コンダクタンス）が異なり、均質なプラズマの生成が困難となる。
【００２１】
また、特開平７−３３５６３３号公報の金属板１１６においても、基板１０８が大型になった場合、外周側と内周側のガス導入用の孔１１６ａにおける反応ガスの流れやすさ（コンダクタンス）が異なり、均一なプラズマの生成が困難となる。
【００２２】
また、金属板１１６は、形状が複雑であるため製作が困難で高価なものとなる。
【００２３】
さらに、金属板１１６では、スリット状のマイクロ波透過口１１６ｃからマイクロ波が導入される。このマイクロ波透過口１１６ｃのスリットの幅、間隔、金属板１１６の厚みによって、生成されたプラズマが均一な状態となっている位置が変わり、金属板１１６が厚いほど上蓋１０１から離れた領域でプラズマが均一になってしまう。
【００２４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大面積の基板を均一なプラズマを用いて均一に処理可能で、かつ低コストなプラズマプロセス装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマプロセス装置は、マイクロ波によりプラズマ状態にされた反応ガスを用いて基板表面にプラズマプロセスを行なうものであって、処理室と、マイクロ波伝送手段と、複数の誘電体板と、複数の反応ガス供給路とを備えている。処理室は、基板を内部に支持可能である。マイクロ波伝送手段は、マイクロ波を伝送するためのものである。複数の誘電体板は、基板表面に対面する主表面を有し、かつマイクロ波伝送手段により伝送されたマイクロ波を主表面から処理室内に放射する。複数の反応ガス供給路は、処理室に反応ガスを供給するためのものである。複数の反応ガス供給路の各々は、プラズマ状態にされる前の反応ガスを基板表面に向けて放出できるように基板表面に対面する面に開口された反応ガスの吹出口を有し、かつ複数の吹出口の各々は複数の誘電体板の各々の主表面端縁より外周領域に配置され、誘電体板同士が隣合う領域においては隣合う誘電体板の間に配置されている。処理室には接地電位が印加され、かつ基板にはバイアス電圧が印加される構成がとられている（第１の発明）。
【００２６】
本発明のプラズマプロセス装置では、処理室を接地電位とし、基板をバイアス電圧とすることにより、プラズマ中のイオン、励起種、電子などを基板表面全面に対して略垂直に入射させることが可能となる（バイアス効果）。つまり、プラズマプロセスにおけるイオンなどの方向性を良好に制御することが可能となる。
【００２７】
また、誘電体板が複数個に分割されている。このため、大面積の基板を処理する場合でも、１枚物の大きな誘電体板を用いる必要がなく、誘電体板の作製が困難となることはない。
【００２８】
誘電体板を複数に分割しているため、大型の１枚物の誘電体板を作製する場合よりも、既存の製造設備を用いて均一な材質のものを容易に得ることができる。
【００２９】
また、複数の誘電体板を用いているため、誘電体板の一部に損傷が発生した場合、その損傷が発生した誘電体板のみを交換することにより容易かつ迅速に設備の修理を行なうことができる。このため、プラズマプロセス装置のメンテナンスに要する労力や時間を低減することができる。
【００３０】
また、分割された複数の誘電体板の各周囲から反応ガスが供給できるよう構成されている。このため、大面積の基板を処理する場合でも、誘電体板の周囲からまんべんなく反応ガスを供給でき、均一なプラズマを実現することができる。
【００３１】
上記のように均一なプラズマを実現できるため、従来例のようにシャワーヘッドや金属板は不要となる。
【００３２】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、基板表面に対面する処理室内壁面における金属部分の面積は５０％以上である（第２の発明）。
【００３３】
通常、誘電体板はマイクロ波の伝送経路となるため浮動電位となる。このため、基板表面に対面する面における誘電体板の面積が金属部の面積より大きい場合、上述したバイアス効果を十分に得ることができない。
【００３４】
しかし、本発明では、基板の表面に対面する面における金属部分の面積は５０％以上であるため、上述のバイアス効果を十分に発揮することができ、プラズマプロセスにおけるイオンの方向性に優れ、極めて良好なプラズマプロセスを行なうことができる。
【００３７】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、複数の誘電体板のうち互いに隣り合う一方の誘電体板と他方の誘電体板とに挟まれる領域には、一方の誘電体板から他方の誘電体板へ向かう方向に沿って複数の反応ガス供給路の吹出口が配置されている（第３の発明）。
【００３８】
これにより、反応ガスを処理室内へより均一に供給することが可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図であり、図２は図１の５１−５１線に沿う概略断面図である。また図３は図１の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【００４１】
なお図１は図３の５２−５２線に沿う断面に対応し、図２は図３の５３−５３線に沿う断面に対応する。
【００４２】
主に図１を参照して、本実施の形態のプラズマプロセス装置は、チャンバ蓋１と、プロセスチャンバ本体２と、導波管３と、導波管端部３ａと、マイクロ波導入窓４と、誘電体板５と、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄと、基板ホルダ７とを主に有している。
【００４３】
チャンバ蓋１はプロセスチャンバ本体２の上端に配置されており、チャンバ蓋１とプロセスチャンバ本体２との間はガスケット９によりシールされている。このチャンバ蓋１にはスリット状の開口部１ａが形成されている。その開口部１ａには、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどの誘電体からなり、かつ逆凸形状の断面を有するマイクロ波導入窓４が挿入されている。チャンバ蓋１とマイクロ波導入窓４との間はガスケット１０によりシールされており、ガスケット１０はガスケット９とともにチャンバ内部１２の気密を保持している。チャンバ内部１２は、真空ポンプ（図示せず）により排気され、真空状態に保持されている。
【００４４】
マイクロ波導入窓４の大気側には導波管端部３ａが配設されている。導波管端部３ａは、その上面中央部で導波管３と接続され、導波管３から導かれたマイクロ波を開口部３ｂからマイクロ波導入窓４側へ放射する。導波管端部３ａには保温流路３ｃが設けられており、導波管端部３ａおよびその周辺部が所定の温度を保つように保温流路３ｃには水などの保温媒質が流されている。
【００４５】
チャンバ蓋１の真空側には、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどの誘電体からなるたとえば６枚の誘電体板５が設置されている。誘電体板５の外周部には、誘電体板５をチャンバ蓋１に支持するための金属板よりなる誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄがチャンバ蓋１に固定されている。
【００４６】
チャンバ内部１２には、誘電体板５と対向するように基板８を保持可能な基板ホルダ７が設置されている。
【００４７】
チャンバ蓋１には外部からチャンバ内部１２へ反応ガスを供給するためのガス供給管１１が接続されている。このガス供給管１１から供給された反応ガスをチャンバ内部１２へ導くために、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｃの各々は、ガス流路用の溝６ｂとガス導入孔６ａとを有している。
【００４８】
複数のガス導入孔６ａの各々は、吹出口に至るまで徐々に開口径が大きくなるテーパ形状の断面を有している。
【００４９】
主に図２を参照して、誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃは、ねじ３０によりチャンバ蓋１に固定されている。このねじ３０は、誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃの固定孔６ｃに挿通され、かつチャンバ蓋１のねじ穴１ｃに螺合されている。誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃがチャンバ蓋１に固定されると、ガス流路用の溝６ｂがチャンバ蓋１で蓋をされ、ガス流路の一部となる。これにより、１つのガス供給管１１から供給された反応ガスはガス流路用の溝６ｂで分岐され、複数のガス導入孔６ａからチャンバ内部１２に導入される。なお、複数のガス導入孔６ａの各吹出口は、基板８の表面の対面側に開口されている。
【００５０】
主に図３を参照して、６つの誘電体板５は行列状に配置されている。各誘電体板５の周縁部が誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄにより支持されている。これにより、誘電体板５の外周領域にガス導入孔６ａの吹出口が配置されることとなる。
【００５１】
誘電体板支持部材６Ａには、複数のガス導入孔６ａと固定孔６ｃ（ねじ３０を挿通する孔）とが長手方向に３列に配置されている。３列のうちの中央列にのみ固定孔６ｃは配置されている。
【００５２】
誘電体板支持部材６Ｂには、複数のガス導入孔６ａと固定孔６ｃとが長手方向に２列に配置されている。２列のうちの１列にのみ固定孔６ｃは配置されている。この固定孔６ｃにねじ３０を挿通することにより、誘電体板支持部材６Ｂは、誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃと同様、チャンバ蓋１に固定されている。この誘電体板支持部材６Ｂにおける複数のガス導入孔６ａも、図１に示すようにガス流路用の溝６ｂから分岐されており、かつガス供給管１１に通じている。
【００５３】
誘電体板支持部材６Ｃには、複数のガス導入孔６ａと固定孔６ｃとが１列の直線状に配置されている。誘電体板支持部材６Ｃにおける複数のガス導入孔６ａも、図２に示す誘電体板支持部材６Ａと同様、ガス流路用の溝６ｂから分岐されており、かつガス供給管１１に通じている。
【００５４】
また誘電体板支持部材６Ｄには、ガス導入孔や固定孔は設けられていない。
主に図１を参照して、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄと、チャンバ蓋１と、プロセスチャンバ本体２とは金属製などの導電体よりなっており、接地電位が印加される構成を有している。また基板８は、バイアス電圧が印加される構成を有している。
【００５５】
この基板８に印加されるバイアス電圧は、図示するようにＲＦバイアスであってもよく、プロセスによってはＤＣバイアスであってもよい。
【００５６】
基板８の表面には、チャンバ蓋１および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄおよび誘電体板５の表面が対面している。この基板８の表面に対面する面における金属部分（チャンバ蓋１および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄ）の面積は誘電体部分（誘電体板支持部材５）の面積より大きく、基板８に対面する面において５０％以上を占めている。
【００５７】
ガス導入孔６ａの孔径、断面形状、配置は容易に変更することができる。真空ポンプの配置、チャンバ内部１２の構造物の配置によってチャンバ内部１２のプロセスガスの流れが変わるため、基板８の中央部と外周部とでプラズマの状態が異なるような場合もある。よって、それに合せてプラズマが均一となるようにガス導入孔６ａの孔径、孔配置を設定しておく必要がある。
【００５８】
また上記の誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄは誘電体板を支持する機能を持たなくてもよい。その場合は、誘電体板５はチャンバ蓋１に固定する機能を有する必要がある。
【００５９】
次に、本実施の形態のプラズマプロセス装置をドライエッチング装置として用いた場合の動作について説明する。
【００６０】
チャンバ内部１２が予め真空排気手段を用いて真空状態に保持される。マグネトロン（図示せず）から発せられたマイクロ波（周波数はたとえば２．４５ＧＨｚ）は、導波管３に導かれて導波管端部３ａの開口部３ｃとマイクロ波導入窓４とを経て誘電体板５の表面からチャンバ内部１２へ放射される。
【００６１】
一方、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｏ2などのプロセスガスは、ガス供給管１１から導入された後、ガス流路用の溝６ｂで分岐され、複数のガス導入孔６ａの吹出口からチャンバ内部１２へ供給される。
【００６２】
プロセスガスがチャンバ内部１２へ導入されると、マイクロ波により均一なプラズマが生成され、これにより基板８上に成膜されたＳｉＯ2膜などに対して均一なエッチングが行なわれる。
【００６３】
また、プロセスガスの種類を変更し、ガス圧を所定の圧力に設定することにより、他の絶縁膜やＡｌなどの金属膜をエッチングすることもできる。
【００６４】
本実施の形態においては、チャンバ蓋１、プロセスチャンバ本体２および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄに接地電位が印加され、基板８にバイアス電圧が印加される。これにより、チャンバ内部１２に発生するプラズマ中のイオン、励起種、または電子を基板８の表面に対してほぼ垂直に入射させることができる。つまり、プラズマプロセスにおけるイオンの方向性を良好に制御することが可能となる。
【００６５】
また、誘電体板５はマイクロ波の伝送経路となるため浮動電位となる。このため、基板８表面に対面する面における誘電体板５の面積が金属部の面積より大きい場合、上述したバイアス印加の効果を十分に得ることができない。
【００６６】
しかし、本実施の形態では、上述したように基板８表面に対面する面において金属部分（チャンバ蓋１および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｂ）の面積が５０％以上である。このため、上述のバイアス印加の効果を十分に発揮することができ、プラズマプロセス時においてイオンなどを基板８表面にほぼ垂直に入射させることができ、極めて良好なプラズマプロセスを行なうことが可能となる。
【００６７】
なお、誘電体板５の面積が少なくとも、十分に高い密度を有するプラズマを生成することができる。このことは、たとえば、S. Morita et al.,“Production of Low - Pressure Planar Non-Magnetized Plasmas Sustained under a Dielectric-Free Metal-Plasma Interface”, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37（1998）pp. L468 - L470に記されている。
【００６８】
また誘電体板５が複数個に分割されている。このため、大面積の基板８を処理する場合でも、１枚物の大きな誘電体板を用いる必要はなく、誘電体板５の作製が困難となることはない。
【００６９】
また、このような小型の誘電体板５は、１枚物の大きな誘電体板を形成する場合よりも、既存の製造設備を用いて均一な材質のものを容易に得ることができる。この結果、大型の誘電体板を一枚物として形成する場合よりも、均一で優れた材質の誘電体板５を得ることができる。
【００７０】
また、このような複数の誘電体板５を用いたプラズマプロセス装置においては、誘電体板５の一部に損傷が発生した場合でも、その損傷が発生した誘電体板５のみを交換することにより容易かつ迅速に設備の修理を行なうことができる。その結果、プラズマプロセス装置のメンテナンスに要する労力や時間を低減することができる。
【００７１】
また、分割された複数個の誘電体板５の各周囲から反応ガスが供給できるよう構成されている。このため、大面積の基板８を処理する場合でも、誘電体板５の周囲からまんべんなく反応ガスを供給でき、均一なプラズマを実現することができる。
【００７２】
また図１に示すように互いに隣り合う一方および他方の誘電体板５に挟まれる領域において一方の誘電体板５から他方の誘電体板５へ向かう方向に沿って複数のガス導入孔６ａが配置されている。これにより、チャンバ内部１２に、より一層均一に反応ガスを供給することが可能となる。
【００７３】
また、ガス導入孔６ａは、吹出口に向かうに従って開口径が大きくなるテーパ形状の断面を有している。このため、このガス導入孔６ａからチャンバ内部１２へと放出される反応ガスを、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｃの下面に対して垂直方向のみではなく斜め方向にも放出することができる。この結果、チャンバ内部１２において反応ガスの分布をより均一にすることができ、より均一な条件でプラズマプロセスを行なうことが可能となる。
【００７４】
また、誘電体板５はＡｌＮを主成分とするセラミックスよりなっており、ＡｌＮは優れた熱伝導性を有している。このため、チャンバ内部１２で形成されるプラズマによって誘電体板５が局所的に加熱されるような場合、その局所的に加えられた熱を速やかに誘電体板５全体に伝えることができる。その結果、誘電体板５がこの局所的な加熱によって損傷を受けることを防止することができる。
【００７５】
また、このような誘電体板５として熱伝導特性の優れた材質を用いることにより、チャンバ内部１２に部分的に高温部分が発生した場合、この誘電体板５を介してこの高温部分の熱を他の領域に速やかに伝えることができる。このため、チャンバ内部１２の雰囲気温度を容易に均一化することができる。
【００７６】
また、導波管３、導波管端部３ａおよびマイクロ波導入窓４を有するマイクロ波伝送手段は、単一モードマイクロ波導波路を含んでいる。これにより、マイクロ波の制御を容易に行なうことができると同時に、安定でかつ均一なマイクロ波をチャンバ内部１２へ伝送することが可能となる。
【００７７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図であり、図５は図４の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【００７８】
なお図４は図５の５４−５４線に沿う断面に対応する。
主に図４を参照して、本実施の形態のプラズマプロセス装置の構成は、実施の形態１の構成と比較して、誘電体板５にガス導入孔５ａとガス流路用の溝５ｂとが設けられている点において異なる。
【００７９】
この誘電体板５のガス流路用の溝５ｂは、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｃのいずれかのガス流路用の溝６ｂと接続されており、それによりガス供給管１１に連通している。誘電体板５のガス導入孔５ａはこのガス流路用の溝５ｂから分岐されており、基板８の表面に対面するように開口されている。またこのガス導入孔５ａは吹出口に向かうに従って開口径が大きくなるテーパ形状の断面を有している。
【００８０】
主に図５を参照して、ガス導入孔５ａは、誘電体板５の外周領域に配置されている。
【００８１】
なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
本実施の形態では、誘電体板５の外周領域にもガス導入孔５ａが設けられているため、ガス導入孔の総数を実施の形態１よりも多くすることができる。これにより、チャンバ内部１２へ、より一層均一に反応ガスを供給することが可能となる。
【００８３】
なお、本発明によるプラズマプロセス装置は、上記の実施の形態１および２に示すように基板８を水平に設置する構成に限らず、基板８を垂直または傾斜させて配置する構成であってもよい。
【００８４】
また実施の形態１および２では、本発明のプラズマプロセス装置をドライエッチング装置に適用した構成について説明したが、これに限定されるものではなく、たとえばＣＶＤ装置やアッシング装置として適用し得ることは言うまでもない。
【００８５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマプロセス装置は、大面積の基板を均一なプラズマを用いて均一に処理することができ、かつ低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】 図１の５１−５１線に沿う概略断面図である。
【図３】 図１の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】 図４の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【図６】 従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】 シャワーヘッドを用いた従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】 金属板を用いた従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図９】 金属板の構成を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１ チャンバ蓋、２ プロセスチャンバ本体、３ 導波管、３ａ 導波管端部、３ｂ 開口部、４ マイクロ波導入窓、５ 誘電体板、６Ａ〜６Ｄ 誘電体板支持部材、６ａ ガス導入孔、６ｂ 溝、７ 基板ホルダ、８ 基板、１１ ガス供給管、１２ チャンバ内部。
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマプロセス装置に関し、より具体的には、半導体や液晶表示素子、太陽電池の製造プロセスなどに使用されるエッチング装置、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置、アッシング装置などのプラズマプロセス装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図６は、従来のプラズマプロセス装置をたとえばアッシング装置として構成した場合の概略断面図である。図６を参照して、このプラズマプロセス装置は、上蓋１０１と、チャンバ本体１０２と、基板ホルダ１０７と、誘電体被覆線路１１３と、シールド板１１４とを有している。
【０００３】
上蓋１０１は、アルミナなどの誘電体からなり、チャンバ本体１０２上に配置されている。上蓋１０１とチャンバ本体１０２との間はガスケット（図示せず）で封止されており、それによりプロセス室１１２は大気から隔離されている。プロセス室１１２は予め真空ポンプなどを用いて真空状態に保持されている。
【０００４】
プロセス室１１２内には基板１０８を保持するための基板ホルダ１０７が設置されており、基板ホルダ１０７に設置された基板１０８の表面は上蓋１０１に対向する。チャンバ本体１０２の壁面にはガス導入管１１１が接続されており、このガス導入管１１１から所要の原料ガスがプロセス室１１２内に供給される。
【０００５】
上蓋１０１上方には誘電体被覆線路１１３が配設されており、その誘電体被覆線路１１３の上方および外周がシールド板１１４により覆われている。誘電体被覆線路１１３にはマイクロ波導波管（図示せず）が接続されている。
【０００６】
この従来のプラズマプロセス装置を用いたアッシングでは、まずプロセス室１１２内にガス導入管１１１から所要の原料ガスが供給される。そして誘電体被覆線路１１３を通じて上蓋１０１からプロセス室１１２内にマイクロ波が導入されて、プロセス室１１２内にプラズマが励起され、基板１０８表面のレジストがアッシングされる。
【０００７】
しかしながら、上述した従来のプラズマプロセス装置では、１ヵ所のガス導入管１１１から原料ガスが導入されるだけであるため、プロセス室１１２内に供給された原料ガスに分布が生じ、均一なアッシング処理が困難である。
【０００８】
この問題を解決する技術は、たとえば特許公報２６６９１６８号、特開平７−３３５６３３号公報に開示されている。
【０００９】
図７は、特許公報２６６９１６８号に開示されたプラズマプロセス装置の構成を示す概略断面図である。図７を参照して、このプラズマプロセス装置は、図６に示す構成と比較して、シャワーヘッド１１５が追加されている点およびガス導入管１１１が対称に複数接続されている点において異なる。
【００１０】
シャワーヘッド１１５は、基板ホルダ１０７の上方であって上蓋１０１の下面近傍において基板１０８の全面をカバーするように配設されており、複数個の孔１１５ａを有している。シャワーヘッド１１５の外周部は断面略Ｌ字形状となっており、この部分においてバッファ室１１５ｂを形成する。シャワーヘッド１１５の該終端はチャンバ本体１０２の内壁面に固接されている。
【００１１】
なお、これ以外の構成については、上述した図６の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１２】
この装置の動作においては、まず基板ホルダ１０７上に基板１０８が載置された後、プロセス室１１２内が所要の真空度に設定される。次いで複数のガス導入管１１１より所要のガスがバッファ室１１５ｂ内に導入される。ガスは、バッファ室１１５ｂ内からシャワーヘッド１１５の孔１１５ａを介してプロセス室１１２内に導入される。続いてマイクロ波導波管から誘電体被覆線路１１３を通じて上蓋１０１からマイクロ波がプロセス室１１２内に導入される。これにより、プロセス室１１２内にマイクロ波励起によるプラズマが発生して、基板１０８表面のレジストがアッシングされる。
【００１３】
図８は、特開平７−３３５６３３号公報に開示されたプラズマプロセス装置の構成を示す概略断面図である。図８を参照して、このプラズマプロセス装置は、図６に示す構成と比較して、金属板１１６が追加されている点において異なる。
【００１４】
金属板１１６は、上蓋１０１の下面に接して配置されている。この金属板１１６は、図９に示すようにスリット状のマイクロ波透過口１１６ｃと、基板ホルダ１０７側の面に設けられた複数個の孔１１６ａと、側面に設けられたガス供給口１１６ｄとを有している。ガス供給口１１６ｄにはガス導入管１１１が接続されている。金属板１１６は中空となっており、ガス供給口１１６ｄと複数の孔１１６ａとは内部でつながっている。このため、ガス供給口１１６ｄから反応ガスが供給されると、複数個の孔１１６ａから反応ガスがプロセス室１１２内に吹出すこととなる。
【００１５】
なお、これ以外の構成については、図６に示すプラズマプロセス装置の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００１６】
この装置の動作においては、まず基板ホルダ１０７に基板１０８が載置された後、プロセス室１１２内が所要の真空度に設定される。次いでガス導入管１１１より所要のガスがガス供給口１１６ｄから金属板１１６内に導入される。そしてガスは、金属板１１６の複数個の孔１１６ａから吹出し、プロセス室１１２内に導入される。続いて誘電体被覆線路１１３と上蓋１０１とを通じて金属板１１６のマイクロ波透過口１１６ｃからマイクロ波がプロセス室１１２内に導入される。これにより、プロセス室１１２内にプラズマが発生し、基板１０８表面のレジストがアッシングされる。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
近年、ＩＣ（Integrated Circuit）や液晶などの分野で基板の大型化が進んでいる。特にＴＦＴ（Thin Film Transistor）液晶表示装置の場合、基板は５００ｍｍ角から１ｍ角というようなサイズ、あるいはそれ以上の面積となる。そのような大型の基板に対して、特許公報２６６９１６８号や特開平７−３３５６３３号公報に開示された装置でプラズマ処理をする場合、以下のような問題がある。
【００１８】
基板１０８が大型化した場合、大型の基板１０８全面を覆うことが可能なように基板１０８よりも大きな寸法の誘電体被覆線路１１３、上蓋１０１、シャワーヘッド１１５または金属板１１６を用いる必要がある。しかし上蓋１０１はセラミックなどの誘電体から形成されているため、そのような大きなサイズに形成することは困難であり、かつコストの上昇を招く。また、上蓋１０１は大気との隔壁ともなっているため、プロセス室１１２内を真空に保ちつつ大気圧に耐え得るようにするためには上蓋１０１の面積の増大に伴い厚さも厚くする必要がある。この意味においても上蓋１０１を大きなサイズで形成することは困難である。このことは、誘電体被覆線路１１３についても同様である。
【００１９】
また特許公報２６６９１６８号のシャワーヘッド１１５が金属製の場合、反応副生成物がシャワーヘッド１１５に付着するとプラズマ放電特性が変化する。さらに、シャワーヘッド１１５はプラズマにさらされ、プラズマの発する熱により高温となり熱膨張の問題もある。これらの問題からシャワーヘッド１１５をセラミックスのみにより形成すると、加工可能なサイズに制限があり、シャワーヘッド１１５は高価なものとなる。
【００２０】
また基板１０８が大型になると、バッファ室１１５ｂを設けても、シャワーヘッド１１５の外周側と内周側とのガス導入用の孔１１５ａにおける反応ガスの流れやすさ（コンダクタンス）が異なり、均質なプラズマの生成が困難となる。
【００２１】
また、特開平７−３３５６３３号公報の金属板１１６においても、基板１０８が大型になった場合、外周側と内周側のガス導入用の孔１１６ａにおける反応ガスの流れやすさ（コンダクタンス）が異なり、均一なプラズマの生成が困難となる。
【００２２】
また、金属板１１６は、形状が複雑であるため製作が困難で高価なものとなる。
【００２３】
さらに、金属板１１６では、スリット状のマイクロ波透過口１１６ｃからマイクロ波が導入される。このマイクロ波透過口１１６ｃのスリットの幅、間隔、金属板１１６の厚みによって、生成されたプラズマが均一な状態となっている位置が変わり、金属板１１６が厚いほど上蓋１０１から離れた領域でプラズマが均一になってしまう。
【００２４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、大面積の基板を均一なプラズマを用いて均一に処理可能で、かつ低コストなプラズマプロセス装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマプロセス装置は、マイクロ波によりプラズマ状態にされた反応ガスを用いて基板表面にプラズマプロセスを行なうものであって、処理室と、マイクロ波伝送手段と、複数の誘電体板と、複数の反応ガス供給路とを備えている。処理室は、基板を内部に支持可能である。マイクロ波伝送手段は、マイクロ波を伝送するためのものである。複数の誘電体板は、基板表面に対面する主表面を有し、かつマイクロ波伝送手段により伝送されたマイクロ波を主表面から処理室内に放射する。複数の反応ガス供給路は、処理室に反応ガスを供給するためのものである。複数の反応ガス供給路の各々は、プラズマ状態にされる前の反応ガスを基板表面に向けて放出できるように基板表面に対面する面に開口された反応ガスの吹出口を有し、かつ複数の吹出口の各々は複数の誘電体板の各々の主表面端縁より外周領域に配置され、誘電体板同士が隣合う領域においては隣合う誘電体板の間に配置されている。処理室には接地電位が印加され、かつ基板にはバイアス電圧が印加される構成がとられている（第１の発明）。
【００２６】
本発明のプラズマプロセス装置では、処理室を接地電位とし、基板をバイアス電圧とすることにより、プラズマ中のイオン、励起種、電子などを基板表面全面に対して略垂直に入射させることが可能となる（バイアス効果）。つまり、プラズマプロセスにおけるイオンなどの方向性を良好に制御することが可能となる。
【００２７】
また、誘電体板が複数個に分割されている。このため、大面積の基板を処理する場合でも、１枚物の大きな誘電体板を用いる必要がなく、誘電体板の作製が困難となることはない。
【００２８】
誘電体板を複数に分割しているため、大型の１枚物の誘電体板を作製する場合よりも、既存の製造設備を用いて均一な材質のものを容易に得ることができる。
【００２９】
また、複数の誘電体板を用いているため、誘電体板の一部に損傷が発生した場合、その損傷が発生した誘電体板のみを交換することにより容易かつ迅速に設備の修理を行なうことができる。このため、プラズマプロセス装置のメンテナンスに要する労力や時間を低減することができる。
【００３０】
また、分割された複数の誘電体板の各周囲から反応ガスが供給できるよう構成されている。このため、大面積の基板を処理する場合でも、誘電体板の周囲からまんべんなく反応ガスを供給でき、均一なプラズマを実現することができる。
【００３１】
上記のように均一なプラズマを実現できるため、従来例のようにシャワーヘッドや金属板は不要となる。
【００３２】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、基板表面に対面する処理室内壁面における金属部分の面積は５０％以上である（第２の発明）。
【００３３】
通常、誘電体板はマイクロ波の伝送経路となるため浮動電位となる。このため、基板表面に対面する面における誘電体板の面積が金属部の面積より大きい場合、上述したバイアス効果を十分に得ることができない。
【００３４】
しかし、本発明では、基板の表面に対面する面における金属部分の面積は５０％以上であるため、上述のバイアス効果を十分に発揮することができ、プラズマプロセスにおけるイオンの方向性に優れ、極めて良好なプラズマプロセスを行なうことができる。
【００３７】
上記のプラズマプロセス装置において好ましくは、複数の誘電体板のうち互いに隣り合う一方の誘電体板と他方の誘電体板とに挟まれる領域には、一方の誘電体板から他方の誘電体板へ向かう方向に沿って複数の反応ガス供給路の吹出口が配置されている（第３の発明）。
【００３８】
これにより、反応ガスを処理室内へより均一に供給することが可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図であり、図２は図１の５１−５１線に沿う概略断面図である。また図３は図１の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【００４１】
なお図１は図３の５２−５２線に沿う断面に対応し、図２は図３の５３−５３線に沿う断面に対応する。
【００４２】
主に図１を参照して、本実施の形態のプラズマプロセス装置は、チャンバ蓋１と、プロセスチャンバ本体２と、導波管３と、導波管端部３ａと、マイクロ波導入窓４と、誘電体板５と、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄと、基板ホルダ７とを主に有している。
【００４３】
チャンバ蓋１はプロセスチャンバ本体２の上端に配置されており、チャンバ蓋１とプロセスチャンバ本体２との間はガスケット９によりシールされている。このチャンバ蓋１にはスリット状の開口部１ａが形成されている。その開口部１ａには、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどの誘電体からなり、かつ逆凸形状の断面を有するマイクロ波導入窓４が挿入されている。チャンバ蓋１とマイクロ波導入窓４との間はガスケット１０によりシールされており、ガスケット１０はガスケット９とともにチャンバ内部１２の気密を保持している。チャンバ内部１２は、真空ポンプ（図示せず）により排気され、真空状態に保持されている。
【００４４】
マイクロ波導入窓４の大気側には導波管端部３ａが配設されている。導波管端部３ａは、その上面中央部で導波管３と接続され、導波管３から導かれたマイクロ波を開口部３ｂからマイクロ波導入窓４側へ放射する。導波管端部３ａには保温流路３ｃが設けられており、導波管端部３ａおよびその周辺部が所定の温度を保つように保温流路３ｃには水などの保温媒質が流されている。
【００４５】
チャンバ蓋１の真空側には、ＳｉＯ2、Ａｌ2Ｏ3、ＡｌＮなどの誘電体からなるたとえば６枚の誘電体板５が設置されている。誘電体板５の外周部には、誘電体板５をチャンバ蓋１に支持するための金属板よりなる誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄがチャンバ蓋１に固定されている。
【００４６】
チャンバ内部１２には、誘電体板５と対向するように基板８を保持可能な基板ホルダ７が設置されている。
【００４７】
チャンバ蓋１には外部からチャンバ内部１２へ反応ガスを供給するためのガス供給管１１が接続されている。このガス供給管１１から供給された反応ガスをチャンバ内部１２へ導くために、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｃの各々は、ガス流路用の溝６ｂとガス導入孔６ａとを有している。
【００４８】
複数のガス導入孔６ａの各々は、吹出口に至るまで徐々に開口径が大きくなるテーパ形状の断面を有している。
【００４９】
主に図２を参照して、誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃは、ねじ３０によりチャンバ蓋１に固定されている。このねじ３０は、誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃの固定孔６ｃに挿通され、かつチャンバ蓋１のねじ穴１ｃに螺合されている。誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃがチャンバ蓋１に固定されると、ガス流路用の溝６ｂがチャンバ蓋１で蓋をされ、ガス流路の一部となる。これにより、１つのガス供給管１１から供給された反応ガスはガス流路用の溝６ｂで分岐され、複数のガス導入孔６ａからチャンバ内部１２に導入される。なお、複数のガス導入孔６ａの各吹出口は、基板８の表面の対面側に開口されている。
【００５０】
主に図３を参照して、６つの誘電体板５は行列状に配置されている。各誘電体板５の周縁部が誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄにより支持されている。これにより、誘電体板５の外周領域にガス導入孔６ａの吹出口が配置されることとなる。
【００５１】
誘電体板支持部材６Ａには、複数のガス導入孔６ａと固定孔６ｃ（ねじ３０を挿通する孔）とが長手方向に３列に配置されている。３列のうちの中央列にのみ固定孔６ｃは配置されている。
【００５２】
誘電体板支持部材６Ｂには、複数のガス導入孔６ａと固定孔６ｃとが長手方向に２列に配置されている。２列のうちの１列にのみ固定孔６ｃは配置されている。この固定孔６ｃにねじ３０を挿通することにより、誘電体板支持部材６Ｂは、誘電体板支持部材６Ａ、６Ｃと同様、チャンバ蓋１に固定されている。この誘電体板支持部材６Ｂにおける複数のガス導入孔６ａも、図１に示すようにガス流路用の溝６ｂから分岐されており、かつガス供給管１１に通じている。
【００５３】
誘電体板支持部材６Ｃには、複数のガス導入孔６ａと固定孔６ｃとが１列の直線状に配置されている。誘電体板支持部材６Ｃにおける複数のガス導入孔６ａも、図２に示す誘電体板支持部材６Ａと同様、ガス流路用の溝６ｂから分岐されており、かつガス供給管１１に通じている。
【００５４】
また誘電体板支持部材６Ｄには、ガス導入孔や固定孔は設けられていない。
主に図１を参照して、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄと、チャンバ蓋１と、プロセスチャンバ本体２とは金属製などの導電体よりなっており、接地電位が印加される構成を有している。また基板８は、バイアス電圧が印加される構成を有している。
【００５５】
この基板８に印加されるバイアス電圧は、図示するようにＲＦバイアスであってもよく、プロセスによってはＤＣバイアスであってもよい。
【００５６】
基板８の表面には、チャンバ蓋１および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄおよび誘電体板５の表面が対面している。この基板８の表面に対面する面における金属部分（チャンバ蓋１および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄ）の面積は誘電体部分（誘電体板支持部材５）の面積より大きく、基板８に対面する面において５０％以上を占めている。
【００５７】
ガス導入孔６ａの孔径、断面形状、配置は容易に変更することができる。真空ポンプの配置、チャンバ内部１２の構造物の配置によってチャンバ内部１２のプロセスガスの流れが変わるため、基板８の中央部と外周部とでプラズマの状態が異なるような場合もある。よって、それに合せてプラズマが均一となるようにガス導入孔６ａの孔径、孔配置を設定しておく必要がある。
【００５８】
また上記の誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄは誘電体板を支持する機能を持たなくてもよい。その場合は、誘電体板５はチャンバ蓋１に固定する機能を有する必要がある。
【００５９】
次に、本実施の形態のプラズマプロセス装置をドライエッチング装置として用いた場合の動作について説明する。
【００６０】
チャンバ内部１２が予め真空排気手段を用いて真空状態に保持される。マグネトロン（図示せず）から発せられたマイクロ波（周波数はたとえば２．４５ＧＨｚ）は、導波管３に導かれて導波管端部３ａの開口部３ｃとマイクロ波導入窓４とを経て誘電体板５の表面からチャンバ内部１２へ放射される。
【００６１】
一方、ＣＦ4、ＣＨＦ3、Ｏ2などのプロセスガスは、ガス供給管１１から導入された後、ガス流路用の溝６ｂで分岐され、複数のガス導入孔６ａの吹出口からチャンバ内部１２へ供給される。
【００６２】
プロセスガスがチャンバ内部１２へ導入されると、マイクロ波により均一なプラズマが生成され、これにより基板８上に成膜されたＳｉＯ2膜などに対して均一なエッチングが行なわれる。
【００６３】
また、プロセスガスの種類を変更し、ガス圧を所定の圧力に設定することにより、他の絶縁膜やＡｌなどの金属膜をエッチングすることもできる。
【００６４】
本実施の形態においては、チャンバ蓋１、プロセスチャンバ本体２および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｄに接地電位が印加され、基板８にバイアス電圧が印加される。これにより、チャンバ内部１２に発生するプラズマ中のイオン、励起種、または電子を基板８の表面に対してほぼ垂直に入射させることができる。つまり、プラズマプロセスにおけるイオンの方向性を良好に制御することが可能となる。
【００６５】
また、誘電体板５はマイクロ波の伝送経路となるため浮動電位となる。このため、基板８表面に対面する面における誘電体板５の面積が金属部の面積より大きい場合、上述したバイアス印加の効果を十分に得ることができない。
【００６６】
しかし、本実施の形態では、上述したように基板８表面に対面する面において金属部分（チャンバ蓋１および誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｂ）の面積が５０％以上である。このため、上述のバイアス印加の効果を十分に発揮することができ、プラズマプロセス時においてイオンなどを基板８表面にほぼ垂直に入射させることができ、極めて良好なプラズマプロセスを行なうことが可能となる。
【００６７】
なお、誘電体板５の面積が少なくとも、十分に高い密度を有するプラズマを生成することができる。このことは、たとえば、S. Morita et al.,“Production of Low - Pressure Planar Non-Magnetized Plasmas Sustained under a Dielectric-Free Metal-Plasma Interface”, Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 37（1998）pp. L468 - L470に記されている。
【００６８】
また誘電体板５が複数個に分割されている。このため、大面積の基板８を処理する場合でも、１枚物の大きな誘電体板を用いる必要はなく、誘電体板５の作製が困難となることはない。
【００６９】
また、このような小型の誘電体板５は、１枚物の大きな誘電体板を形成する場合よりも、既存の製造設備を用いて均一な材質のものを容易に得ることができる。この結果、大型の誘電体板を一枚物として形成する場合よりも、均一で優れた材質の誘電体板５を得ることができる。
【００７０】
また、このような複数の誘電体板５を用いたプラズマプロセス装置においては、誘電体板５の一部に損傷が発生した場合でも、その損傷が発生した誘電体板５のみを交換することにより容易かつ迅速に設備の修理を行なうことができる。その結果、プラズマプロセス装置のメンテナンスに要する労力や時間を低減することができる。
【００７１】
また、分割された複数個の誘電体板５の各周囲から反応ガスが供給できるよう構成されている。このため、大面積の基板８を処理する場合でも、誘電体板５の周囲からまんべんなく反応ガスを供給でき、均一なプラズマを実現することができる。
【００７２】
また図１に示すように互いに隣り合う一方および他方の誘電体板５に挟まれる領域において一方の誘電体板５から他方の誘電体板５へ向かう方向に沿って複数のガス導入孔６ａが配置されている。これにより、チャンバ内部１２に、より一層均一に反応ガスを供給することが可能となる。
【００７３】
また、ガス導入孔６ａは、吹出口に向かうに従って開口径が大きくなるテーパ形状の断面を有している。このため、このガス導入孔６ａからチャンバ内部１２へと放出される反応ガスを、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｃの下面に対して垂直方向のみではなく斜め方向にも放出することができる。この結果、チャンバ内部１２において反応ガスの分布をより均一にすることができ、より均一な条件でプラズマプロセスを行なうことが可能となる。
【００７４】
また、誘電体板５はＡｌＮを主成分とするセラミックスよりなっており、ＡｌＮは優れた熱伝導性を有している。このため、チャンバ内部１２で形成されるプラズマによって誘電体板５が局所的に加熱されるような場合、その局所的に加えられた熱を速やかに誘電体板５全体に伝えることができる。その結果、誘電体板５がこの局所的な加熱によって損傷を受けることを防止することができる。
【００７５】
また、このような誘電体板５として熱伝導特性の優れた材質を用いることにより、チャンバ内部１２に部分的に高温部分が発生した場合、この誘電体板５を介してこの高温部分の熱を他の領域に速やかに伝えることができる。このため、チャンバ内部１２の雰囲気温度を容易に均一化することができる。
【００７６】
また、導波管３、導波管端部３ａおよびマイクロ波導入窓４を有するマイクロ波伝送手段は、単一モードマイクロ波導波路を含んでいる。これにより、マイクロ波の制御を容易に行なうことができると同時に、安定でかつ均一なマイクロ波をチャンバ内部１２へ伝送することが可能となる。
【００７７】
（実施の形態２）
図４は本発明の実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図であり、図５は図４の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【００７８】
なお図４は図５の５４−５４線に沿う断面に対応する。
主に図４を参照して、本実施の形態のプラズマプロセス装置の構成は、実施の形態１の構成と比較して、誘電体板５にガス導入孔５ａとガス流路用の溝５ｂとが設けられている点において異なる。
【００７９】
この誘電体板５のガス流路用の溝５ｂは、誘電体板支持部材６Ａ〜６Ｃのいずれかのガス流路用の溝６ｂと接続されており、それによりガス供給管１１に連通している。誘電体板５のガス導入孔５ａはこのガス流路用の溝５ｂから分岐されており、基板８の表面に対面するように開口されている。またこのガス導入孔５ａは吹出口に向かうに従って開口径が大きくなるテーパ形状の断面を有している。
【００８０】
主に図５を参照して、ガス導入孔５ａは、誘電体板５の外周領域に配置されている。
【００８１】
なお、これ以外の構成については、上述した実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００８２】
本実施の形態では、誘電体板５の外周領域にもガス導入孔５ａが設けられているため、ガス導入孔の総数を実施の形態１よりも多くすることができる。これにより、チャンバ内部１２へ、より一層均一に反応ガスを供給することが可能となる。
【００８３】
なお、本発明によるプラズマプロセス装置は、上記の実施の形態１および２に示すように基板８を水平に設置する構成に限らず、基板８を垂直または傾斜させて配置する構成であってもよい。
【００８４】
また実施の形態１および２では、本発明のプラズマプロセス装置をドライエッチング装置に適用した構成について説明したが、これに限定されるものではなく、たとえばＣＶＤ装置やアッシング装置として適用し得ることは言うまでもない。
【００８５】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００８６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマプロセス装置は、大面積の基板を均一なプラズマを用いて均一に処理することができ、かつ低コストである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態１におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】 図１の５１−５１線に沿う概略断面図である。
【図３】 図１の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【図４】 本発明の実施の形態２におけるプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図５】 図４の矢印Ａ方向から見た誘電体板と誘電体板支持部材との配置状態を示す図である。
【図６】 従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】 シャワーヘッドを用いた従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】 金属板を用いた従来のプラズマプロセス装置の構成を概略的に示す断面図である。
【図９】 金属板の構成を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１ チャンバ蓋、２ プロセスチャンバ本体、３ 導波管、３ａ 導波管端部、３ｂ 開口部、４ マイクロ波導入窓、５ 誘電体板、６Ａ〜６Ｄ 誘電体板支持部材、６ａ ガス導入孔、６ｂ 溝、７ 基板ホルダ、８ 基板、１１ ガス供給管、１２ チャンバ内部。
Claims (3)
- マイクロ波によりプラズマ状態にされた反応ガスを用いて基板表面にプラズマプロセスを行なうプラズマプロセス装置であって、
前記基板を内部に支持可能な処理室と、
マイクロ波を伝送するためのマイクロ波伝送手段と、
前記基板表面に対面する主表面を有し、かつ前記マイクロ波伝送手段により伝送されたマイクロ波を前記主表面から前記処理室内に放射する複数の誘電体板と、
前記処理室に反応ガスを供給するための複数の反応ガス供給路とを備え、
複数の前記反応ガス供給路の各々は、プラズマ状態にされる前の反応ガスを前記基板表面に向けて放出できるように前記基板表面に対面する面に開口された反応ガスの吹出口を有し、かつ複数の前記吹出口の各々は前記複数の誘電体板の各々の前記主表面端縁より外周領域に配置され、前記誘電体板同士が隣合う領域においては隣合う前記誘電体板の間に配置されており、
前記処理室には接地電位が印加され、かつ前記基板にはバイアス電圧が印加される構成を有する、プラズマプロセス装置。 - 前記基板表面に対面する前記処理室内壁面における金属部分の面積は５０％以上である、請求項１に記載のプラズマプロセス装置。
- 前記複数の誘電体板のうち互いに隣り合う一方の誘電体板と他方の誘電体板に挟まれる領域には、前記一方の誘電体板から前記他方の誘電体板へ向かう方向に沿って複数の前記反応ガス供給路の吹出口が配置されている、請求項１または２に記載のプラズマプロセス装置。
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