JP4347986B2

JP4347986B2 - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JP4347986B2
Application number: JP2000080029A
Authority: JP
Inventors: 卓也松井; 省吾内海
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-03-22
Filing date: 2000-03-22
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2020-03-22
Also published as: JP2001259412A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体や液晶等の電子デバイスの製造に利用されるドライエッチング等のプラズマ処理装置に関し、特に電磁波を用いて処理室内のガスを励起して発生させたプラズマを利用するプラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
処理室内のガスを電磁波を用いて励起し、発生したプラズマを利用して基板を処理するプラズマ処理装置においては、処理室内に電磁波を導入するプラズマ処理装置の一例としては、コイル状に形成された電極、誘電体天板、及び誘電体天板の大気側に接するように設けた天板加熱熱ヒーターとから大略構成されている。
【０００３】
この種のプラズマ処理装置の従来構成の一例を図５に示す。図５において、プラズマ処理に必要なプロセスガスをガス導入口１１０を通して真空処理室１０９内に導入することで、導入されたガスは、誘電体天板１０２及び天板加熱ヒーター１０３上に設けられた多重のコイル１０１に高周波電力を印加することによって発せられた電磁波により励起され、その結果として生じたプラズマによって、真空処理室１０９内の基板ステージ１１２上に載置された基板１１３がプラズマ処理される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このようにしてプラズマ処理を行う場合、処理中に生じる副生成物や被エッチング材が誘電体天板に付着することで、誘電体天板の電磁波透過率の低下、及び、誘電体天板に付着した副生成物や被エッチング材の落下による基板表面のデバイス汚染を防止する方法として、一般に、誘電体天板を副生成物や被エッチング材の昇華温度以上に保持することが有効とされている。
【０００５】
しかしながら、従来の誘電体天板加熱方法では、誘電体天板を大気側から加熱しているために、真空側の面を全面にわたって所定温度に均一に加熱することが難しく、その結果、誘電体天板の汚染を完全に防止することが不可能であった。そのために、誘電体天板の汚染が一定以上になった場合、誘電体天板を処理室より取り外し、クリーニング等のメンテナンスをする必要があった。ところが、近年の半導体ウェハの大口径化や液晶基板の大型化に伴い、使用する誘電体天板の面積が拡大し、また、それに伴って天板にかかる大気圧に耐え得るための強度を持たせるために誘電体天板の厚みも大きくなったため、メンテナンス時の誘電体天板の取り扱いが困難となり、取り扱い中に誘電体天板の破損を引き起こしやすいという問題を有していた。
【０００６】
また、上記問題を解決すべく、処理中に生じる副生成物や被エッチング材の誘電体天板への直接の付着を防止することをねらいとし、誘電体天板の真空側に誘電体防着板を設け、メンテナンス時には誘電体防着板を取り外せば良いという構造にしたものがある。しかしながら、このような場合、メンテナンス時の誘電体防着板の重量を軽減して取り扱いを容易にすること、あるいは電磁波の処理室内ヘの透過率の減少を最小限に抑えることなどねらいとして、上記誘電体防着板の厚みを薄くしようとすると、誘電体防着板の素材によっては剛性不足となり、真空排気の途中で誘電体天板と誘電体防着板の間に残留するガスによって発生する真空処理室内部との一時的な差圧の増大による誘電体防着板への負荷が発生し、誘電体防着板を破損するという問題を有していた。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来の問題点を解決し、プラズマ処理中に誘電体天板が汚染することにより必要となるメンテナンスの負荷を軽減し、メンテナンスが容易でかつ誘電体防着板を破損することがないプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【０００９】
本発明の第１態様によれば、真空処理室内にガスを供給するためのガス供給装置と、
上記真空処理室内を排気するための排気装置と、
上記真空処理室の誘電体からなる天板上にコイル状に形成された電極とを備えて、上記電極に高周波電力を印加して電磁波を放射して上記ガスを励起することで上記真空処理室内にプラズマを発生させ、この発生したプラズマにより上記真空処理室内の基板ステージ上に載置された基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
上記真空処理室内側から誘電体天板側に貫通する複数の貫通穴を有する誘電体防着板を上記誘電体天板の上記真空処理室側を覆うように配置するとともに、上記各貫通穴は、上記防着板の上記真空処理室側の面に対して傾斜していることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。
【００１０】
本発明の第２態様によれば、上記誘電体防着板を上記誘電体天板の上記真空処理室側に接するように配置している第１の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３態様によれば、上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の厚みの範囲内で屈曲している第１又は２の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００１３】
本発明の第４態様によれば、上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の厚みの範囲内で湾曲している第１又は２の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００１４】
本発明の第５態様によれば、上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の真空処理室側の開口部の正投影図と上記防着板の誘電体天板側の開口部の正投影図とが同一投影面上で重なりを持たないようにした第１の態様に記載のプラズマ処理装置を提供する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置について、図１から図４を参照して説明する。
【００１６】
図１は、本発明の一実施形態にかかるプラズマ処理装置の断面図である。
【００１７】
このプラズマ処理装置は、真空処理室９内に、プラズマ処理に必要なプロセスガスを供給するためのガス供給装置４０と、上記真空処理室９内を排気するための真空ポンプなどの排気装置４１と、上記真空処理室９の誘電体からなる天板２上にコイル状に形成された電極１と、この電極である多重のコイル１に高周波電力を印加する高周波電力供給源３０とを備えて、多重のコイル１に高周波電力を印加することで電磁波を放射して上記真空処理室９内にプラズマを発生させ、真空処理室９内の基板ステージ１２上に載置された基板１３を処理するものである。
【００１８】
本実施形態のプラズマ処理装置においては、図２にも示すように、厚み方向に言い換えれば上記真空処理室内側から誘電体天板側に貫通する多数の貫通穴５を有する誘電体防着板４を誘電体天板２の真空処理室側に接し、かつ、誘電体天板２の真空処理室側の面を覆うように配設して、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材の付着による誘電体天板２の汚染を防止するようにしている。各貫通穴５は、誘電体防着板４の下面に対して所定角度傾斜した斜度を有して、互い大略平行に形成されている。
【００１９】
ここで、誘電体防着板４の厚さはおおむね５ｍｍ〜１０ｍｍとする。これ以上薄いと破損しやすくなり、逆に厚いと多重のコイル１から発せられた電磁波の処理室内への透過率が減少するためである。上記厚みの範囲内において、好ましい傾斜角度としては、誘電体防着板４の面に対して、おおむね４５°〜８５°位である。もし傾斜角度を８５°を越えるようにすると、真空処理室９内を浮遊中の副生成物１４が誘電体防着板４に対して進行してきた場合、貫通穴５の中に進入しても、副生成物１４は貫通穴５の側壁に捕獲され、誘電体天板２に到達することがないといった効果を得ることができない。また、４５°未満にすると、誘電体防着板４に対する穴加工が困難となるだけであり、それ以上の角度で十分に副生成物１４を補足することが期待できるため、４５°未満にする必要がないためである。また、貫通穴５は丸穴であっても、角穴であっても良く、その大きさは丸穴の場合、おおむね直径１ｍｍ程度から、直径５ｍｍ程度とすれば良い。もし直径が１ｍｍより小さくなると、差圧による負荷の発生をなくすためのガス抜き穴としての効果が期待できなくなる。また、直径が５ｍｍより大きくなると、上記した副生成物１４の捕獲効果を得るために貫通穴５の傾斜角度を相当小さくしなければならず、加工が困難となる。
【００２０】
上記したような構成によれば、真空処理室９内の基板ステージ１２上に基板１３を載置し、排気装置４１により排気経路１１から真空処理室９を真空排気後、プラズマ処理に必要なプロセスガスをガス供給装置４０により真空処理室９内ヘ導入する。次いで、真空処理室９のプロセスガスを導入後に、多重のコイル１に高周波電力供給源３０から高周波電力を印加することで、電磁波を放射して真空処理室９内のガスを励起して誘電体天板２の下部でプラズマを発生させ、基板１３がプラズマ処理される。
【００２１】
この際、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材が誘電体天板２へ付着しようとしても、上記したように傾斜した多数の貫通穴５を設けた誘電体防着板４を誘電体天板２の真空側に配設しているため、上記副生成物や上記被エッチング材が誘電体防着板４の下面に付着するだけであり、誘電体天板２への付着を妨げることができる。
【００２２】
上記本実施形態によれば、所定角度傾斜した多数の貫通穴５を有する誘電体防着板４を誘電体天板２の真空側に配設しているため、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材が誘電体防着板４の下面に付着するだけであり、誘電体天板２への付着を妨げることができ、メンテナンスの際は誘電体防着板４を取り外すだけで良く、誘電体天板２のメンテナンスをする必要がなくなる。
【００２３】
また、誘電体防着板４に多数の貫通穴５を設けているので、誘電体防着板４の厚みを軽くすることができ、取り扱い容易とすることができる。
【００２４】
加えて、誘電体防着板４に多数の貫通穴５を設けることで、真空排気途中に誘電体天板２と誘電体防着板４の間に残留するガスが多数の貫通穴５を経て真空処理室９内ヘ導かれて排出されるため、誘電体天板２と誘電体防着板４の間に残留するガスによって発生する真空処理室９の内部と、誘電体天板２と誘電体防着板４との間での一時的な差圧の増大による誘電体防着板４への負荷の発生を無くすことができ、誘電体防着板４の破損を防止することができる。
【００２５】
また、図２に示すように、誘電体防着板４に設ける多数の貫通穴５を誘電体防着板４の下面に対して垂直以外の角度、すなわち斜度を持たせるようにしたので、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材の粒子１４が多数の貫通穴５を経て誘電体天板４に到達する確率が低くなり、多数の貫通穴５を設けることで生じる誘電体天板４の貫通穴５付近の汚染を防ぐことができる。
【００２６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。
【００２７】
例えば、多数の貫通穴５を誘電体防着板４の下面に対して垂直以外の角度、すなわち斜度を持たせる代わりに、種々変更させることができる。
【００２８】
例えば、図３に示すように、誘電体防着板４に設ける多数の貫通穴６には誘電体防着板４の厚みの範囲内で屈曲点を設けて、大略「く」の字状に形成している。このようにすれば、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材の粒子１４が多数の貫通穴６を経て誘電体天板２に到達する確率がさらに低くなり、多数の貫通穴６を設けることで生じる誘電体天板２の貫通穴６付近の汚染をさらに確実に防ぐことができる。
【００２９】
また、図４に示すように、誘電体防着板４に設ける多数の貫通穴７には誘電体防着板４の厚み範囲内で湾曲するように形成している。このようにすれば、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材の粒子１４が多数の貫通穴７を経て誘電体天板２に到達する確率が貫通穴５の場合よりも低くなり、多数の貫通穴７を設けることで生じる誘電体天板２の貫通穴７付近の汚染を防ぐことができる。
【００３０】
また、上記誘電体防着板４を上記誘電体天板２の上記真空処理室側に接するように配置する代わりに、誘電体防着板４で上記誘電体天板２の上記真空処理室側を覆いつつ上記誘電体天板２の上記真空処理室側の面に対して若干の隙間をあけて配置するようにしてもよい。
【００３１】
また、上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の真空処理室側の開口部の正投影図と上記防着板の誘電体天板側の開口部の正投影図とが同一投影面上で重なりを持たないようにしてもよい。このような実施形態について、図２を用いて説明する。真空処理室側の開口部（副生成物１４の入口となる側）の誘電体天板２に対する正投影図が誘電体天板側の開口部（副生成物１４の出口となる側）と重なりを持たなければ、言い換えれば、誘電体防着板４を真空処理室側から見たときに貫通穴５を通して誘電体天板２が見えなければ、真空処理室９内を浮遊中の副生成物１４が誘電体防着板４に対して垂直に進行してきた場合、貫通穴５の中に進入しても、副生成物１４は貫通穴５の側壁に捕獲され、誘電体天板２に到達することはない。
【００３２】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００３３】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記真空処理室内側から誘電体天板側に貫通する複数の貫通穴を有する誘電体防着板を上記誘電体天板の上記真空処理室側を覆うように配置しているので、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材が誘電体防着板の下面に付着するだけであり、誘電体天板への付着を妨げることができ、メンテナンスの際は誘電体防着板を取り外すだけで良く、誘電体天板のメンテナンスをする必要がなくなる。
【００３４】
また、誘電体防着板は貫通穴を有しているので、誘電体防着板の厚みを軽くすることができ、取り扱い容易とすることができる。
【００３５】
加えて、誘電体防着板に複数の貫通穴を設けることで、真空排気途中に誘電体天板と誘電体防着板の間に残留するガスが複数の貫通穴を経て真空処理室内ヘ導かれて排出されるため、誘電体天板と誘電体防着板の間に残留するガスによって発生する真空処理室の内部と、誘電体天板と誘電体防着板との間での一時的な差圧の増大による誘電体防着板への負荷の発生を無くして誘電体天板と誘電体防着板の間の圧力と真空処理室内の圧力を均一にさせることができ、誘電体防着板の破損を防止することができる。
【００３６】
また、誘電体防着板に設ける複数の貫通穴を誘電体防着板の下面に対して傾斜させるようにしたので、プラズマ処理中に生じる副生成物や被エッチング材の粒子が複数の貫通穴を経て誘電体天板に到達する確率が低くなり、複数の貫通穴を設けることで生じる誘電体天板の貫通穴付近の汚染を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の概略構成図である。
【図２】上記実施形態における誘電体防着板に設けた貫通穴付近の概略断面図である。
【図３】本発明の上記実施形態の変形例における誘電体防着板に設けた貫通穴付近の概略断面図である。
【図４】本発明の上記実施形態の別の変形例における誘電体防着板に設けた貫通穴付近の概略断面図である。
【図５】従来例のプラズマ処理装置の概略構成図である。
【符号の説明】
１…多重のコイル、
２…誘電体天板、
３…天板加熱ヒーター、
４…誘電体防着板、
５…（斜度を持つ）貫通穴、
６…（屈曲点を持つ）貫通穴、
７…（湾曲部を持つ）貫通穴、
８…防着板押え、
９…真空処理室、
１０…ガス導入口、
１１…排気経路、
１２…基板ステージ、
１３…基板、
１４…副生成物、被エッチング材の粒子、
３０…高周波電力供給源、
４０…ガス供給装置、
４１…排気装置。

Claims

真空処理室内にガスを供給するためのガス供給装置と、
上記真空処理室内を排気するための排気装置と、
上記真空処理室の誘電体からなる天板上にコイル状に形成された電極とを備えて、上記電極に高周波電力を印加して電磁波を放射して上記ガスを励起することで上記真空処理室内にプラズマを発生させ、この発生したプラズマにより上記真空処理室内の基板ステージ上に載置された基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、
上記真空処理室内側から誘電体天板側に貫通する複数の貫通穴を有する誘電体防着板を上記誘電体天板の上記真空処理室側を覆うように配置するとともに、上記各貫通穴は、上記防着板の上記真空処理室側の面に対して傾斜していることを特徴とするプラズマ処理装置。
上記誘電体防着板を上記誘電体天板の上記真空処理室側に接するように配置している請求項１に記載のプラズマ処理装置。
上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の厚みの範囲内で屈曲している請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の厚みの範囲内で湾曲している請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
上記真空処理室内の上記誘電体防着板の上記貫通穴は、上記防着板の真空処理室側の開口部の正投影図と上記防着板の誘電体天板側の開口部の正投影図とが同一投影面上で重なりを持たないようにした請求項１に記載のプラズマ処理装置。