JP5547366B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
本発明は、被処理基板にプラズマ処理を施す技術に係り、特に処理容器内で高周波放電によりプラズマを生成する方式のプラズマ処理装置に関する。
プラズマ処理装置は、真空チャンバとして構成される密閉可能な処理容器内でたとえば半導体ウエハ、ＦＰＤ用ガラス基板等の被処理基板にプラズマを利用してエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理を施すように構成されている。今日の主流である枚葉式の容量結合型プラズマ処理装置は、処理容器内に上部電極と下部電極とを平行に配置し、下部電極の上に基板を載置し、両電極間の空間に処理ガスを供給しながら、両電極の少なくとも一方に高周波を印加する。この高周波の印加で両電極間に形成される高周波電界により電子が加速され、電子と処理ガスとの衝突電離によってプラズマが発生し、プラズマ中のラジカルやイオンによって基板表面に所望の処理または微細加工が施される。
上記のようなプラズマ処理装置においては、プラズマ処理中に生成される気相の反応生成物あるいは反応副生成物が処理容器内の各部、特にプラズマと対向する部材の表面に付着し、そこで固化して堆積物（デポジション、以下“デポ”と略称する。）となる。処理容器内でプラズマと対向する部材は、主として上部電極の下面、下部電極（サセプタ）の基板周囲の上面、および処理容器の側壁等である。他にも、上部電極を処理容器の天井に一体に組み込む場合は、上部電極周囲の支持部材あるいは処理容器天井面もプラズマと対向する部材となる。また、サセプタの上面に基板より一回り大きな環状のフォーカスリングを載せる構成や、サセプタの外周面に筒状の壁材を被せる構成においては、フォーカスリングや壁材もプラズマと対向する部材となる（たとえば、特許文献１参照）。
このようなプラズマと対向する部材の表面に付着したデポが膜剥がれなどで離脱すると、パーティクルになって、デバイスの歩留まりを悪化させる。そこで、定期的または必要に応じてクリーニングプロセスを実施して、処理容器内の各部材からデポを取り除くようにしている。
特開２００１−９３８８４
上記のようなプラズマ処理装置において、処理容器内でプラズマ空間に面する異なる部材を接続する場合は、熱膨張を逃がすため、電流を遮断するため、あるいは不要な応力を掛けないようにするためなどの理由から両部材の間に適度な空隙または隙間を設けるようにしている。たとえば、処理ガス導入用のシャワーヘッドを兼ねる円盤状の上部電極を環状の支持部材を介して処理容器の天井に取り付ける場合は、支持部材の内径を上部電極の外径よりも幾らか大きな寸法に設定することで、上部電極の外周面と支持部材の内周面との間に隙間を形成するようにしている。また、上部電極を内側の円板状電極と外側のリング状電極とに半径方向で二分割する場合にも、上記の理由から両電極の間に隙間を設けることがある。
ところが、このようなプラズマ空間に面する部材間に隙間があると、デポがその隙間に入り込み、これがパーティクルの問題を引き起こしている。一般に、処理容器内の隙間に入り込んだパーティクルを取り除くには、マニュアルのクリーニングは通用せず、ガスクリーニングやプラズマクリーニングを採用するほかない。特に、プラズマ空間に臨む隙間に対しては、イオンスパッタ効果を奏するプラズマクリーニングが有利である。しかしながら、従来のプラズマ処理装置においては、両部材の接続箇所がプラズマ空間に向かって角部または段差部になっていると、プラズマクリーニングによっても、イオンが隙間の中に入って行かず、隙間の中のデポを取り除くのは困難であった。
本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑みてなされたものであって、プラズマ空間に臨む角部、段差部またはその他の隙間に入り込むデポを効果的に取り除くようにしたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
上記の目的を達成するために、本発明の第１のプラズマ処理装置は、減圧可能な処理容器内で高周波放電により処理ガスのプラズマを生成し、前記処理容器内の所定位置に配置された被処理基板に前記プラズマの下で所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記処理容器内で前記プラズマと対向する第１のおもて面と、前記第１のおもて面と連続する第１の合わせ面とを有する第１の部材と、前記処理容器内で前記第１の部材の第１のおもて面と角部を形成して前記プラズマと対向する第２のおもて面と、前記第２のおもて面と連続し、前記第１の部材の第１の合わせ面に隙間を介して対向する第２の合わせ面とを有する第２の部材とを有し、前記角部において前記第１の部材の第１のおもて面と前記第２の部材の第２のおもて面との成す角度を等分に二分割する直線の延長上に前記隙間の開口部とその奥の少なくとも途中までの部分とが位置している。
上記の構成においては、プラズマと対向する第１の部材の第１のおもて面と第２の部材の第２のおもて面との間に形成される角部の角度を等分に二分割する直線の延長上に隙間（第１および第２の合わせ面）を位置させる構成により、イオンシースからのイオンを隙間の中に良好に入り込ませて、隙間内部のデポ物をイオンスパッタにより効率よく除くことができる。
また、本発明の第２のプラズマ処理装置は、減圧可能な処理容器内で高周波放電により処理ガスのプラズマを生成し、前記処理容器内の所定位置に配置された被処理基板に前記プラズマの下で所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記処理容器内で前記プラズマと対向する第１のおもて面と、前記第１のおもて面と鉛直方向を基準として斜めの角度で連続する第１の合わせ面とを有する第１の部材と、前記処理容器内で前記第１の部材の第１のおもて面と角部を形成して前記プラズマと対向する第２のおもて面と、前記第２のおもて面と連続し、前記第１の部材の第１の合わせ面に隙間を介して対向する第２の合わせ面とを有する第２の部材とを有し、前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いに結合され、電気的に同電位である。
上記の装置構成においては、第１および第２の部材のそれぞれのおもて面とプラズマとの間には、イオンシースが形成される。ここで、第１の部材と第２の部材とは、互いに結合され、電気的に同電位であるから、それぞれのおもて面に接しているイオンシースの厚みは略同じである。かかる条件の下で、第１の部材の第１のおもて面と第２の部材の第２のおもて面との間に形成される角部の付け根の隙間（第１および第２の合わせ面）を鉛直線または水平線を基準として斜めの角度に延ばす構成とすることにより、プラズマからのイオンをイオンシースを介して上記隙間の中に良好に入り込ませて、隙間内部のデポ物をイオンスパッタにより効率よく除くことができる。
本発明の好適な一態様によれば、第１の部材の第１の合わせ面と第２の部材の第２の合わせ面とがそれぞれ環状に延びる構成が採られる。
別の好適な一態様によれば、第１の合わせ面が第１の部材の外周面に設定され、第２の合わせ面が第２の部材の内周面に設定される。
別の好適な一態様によれば、プラズマ側からみて第１および第２の部材の裏側で隙間を気密に塞ぐ第３の部材が設けられる。
本発明の好適な一態様においては、第１の部材がプラズマ生成のための高周波の流れる電極であり、第２の部材が電極を支持するために処理容器に取り付けられる支持部材である。
また、本発明の第３のプラズマ処理装置は、減圧可能な処理容器内で高周波放電により処理ガスのプラズマを生成し、前記処理容器内の所定位置に配置された被処理基板に前記プラズマの下で所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、高周波が印加される導電体であって、かつ前記処理容器内でプラズマ生成空間と対向する第１のおもて面と、前記プラズマ生成空間とは対向しないで前記第１のおもて面と連続する第１の合わせ面とを有する第１の部材と、誘電体あるいは接地された導電体であって、かつ前記処理容器内で前記第１の部材の第１のおもて面と平面部を形成して前記プラズマ生成空間と対向する第２のおもて面と、前記プラズマ生成空間とは対向しないで前記第２のおもて面と連続し、前記第１の部材の第１の合わせ面に隙間を介して対向する第２の合わせ面とを有する第２の部材とを有し、前記平面部において、前記第１のおもて面と前記第１の合わせ面が鋭角を成し、前記第２のおもて面と前記第２の合わせ面が鈍角を成す構成としている。
上記の装置構成においては、第１の部材のプラズマ生成空間と対向する第１のおもて面と第２の部材のプラズマ生成空間と対向する第２のおもて面とが実質的に面一に並んで平面部を形成するとともに、第１の部材のプラズマ生成空間と対向しないで第１のおもて面と連続する第１の合わせ面と第２の部材のプラズマ生成空間と対向しないで第２のおもて面と連続する第２の合わせ面とが互いに対向して隙間を形成する。ここで、第１の部材には高周波が印加される一方で、第２の部材が接地されているので、プラズマ処理の最中に第１の部材のおもて面とプラズマ生成空間との間に形成されるイオンシースの厚さは、第２の部材のおもて面とプラズマ生成空間との間に形成されるイオンシースの厚さよりも大きい。このことによって、第１の部材と第２の部材との間に形成される隙間の入口付近でイオンシースに段差が生じる。かかる条件の下で、第１の部材においては第１のおもて面と第１の合わせ面とが鋭角を成し、第２の部材においては第２のおもて面と第２の合わせ面とが鈍角を成す構成とすることにより、プラズマからのイオンをイオンシースを介して上記隙間の中に良好に入り込ませて、隙間内部のデポ物をイオンスパッタにより効率よく取り除くことができる。
本発明のプラズマ処理装置によれば、上記のような構成および作用により、プラズマ空間に臨む角部、段差部またはその他の隙間に入り込むデポを効果的に取り除くことができる。
以下、添付図を参照して本発明の好適な実施の形態を説明する。
図１に、本発明の一実施形態におけるプラズマエッチング装置の構成を示す。このプラズマエッチング装置は、カソードカップルの容量結合型プラズマエッチング装置として構成されており、たとえばアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器）１０を有している。チャンバ１０は保安接地されている。
チャンバ１０の底面には、絶縁板１２を介してたとえばアルミニウムからなる円柱状のサセプタ支持台１４が配置され、このサセプタ支持台１４の上にたとえばアルミニウムからなる円板状のサセプタ１６が設けられている。サセプタ１６は下部電極と載置台とを兼ねており、この上に被処理基板としてたとえば半導体ウエハＷが載置される。
サセプタ１６の上面には半導体ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック１８が設けられている。この静電チャック１８は導電膜からなる電極２０を一対の絶縁層または絶縁シート２２の間に挟み込んだものであり、電極２０には直流電源２４が配線およびスイッチ２６を介して電気的に接続されている。直流電源２４からの直流電圧により静電チャック１８上にクーロン力で半導体ウエハＷを吸着保持することができる。静電チャック１８の周囲でサセプタ１６の上面には、たとえばシリコンからなるフォーカスリング２８が配置されている。サセプタ支持台１４、サセプタ１６およびフォーカスリング２８の側面にはたとえば石英からなる円筒状の壁部材３０が貼り付けられている。
サセプタ支持台１４の内部には、サセプタ１６に載置される半導体ウエハＷの温度を制御するために、たとえば円周方向に延びる環状の冷媒室または冷媒通路３２が設けられている。この冷媒室には、外付けのチラーユニット（図示せず）より配管３４，３６を介して所定温度の冷媒たとえば冷却水ＣＷが循環供給される。さらに、ウエハ温度の精度を一層高めるために、伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガスたとえばＨeガスが、ガス供給管３８およびガス通路４０を介して静電チャック１８と半導体ウエハＷとの間に供給される。
サセプタ１６には、第１および第２の高周波電源４２，４４がマッチングユニット４５および給電棒４１を介して電気的に接続されている。ここで、第１の高周波電源４２は、主としてプラズマの生成に寄与する所定の周波数たとえば４０ＭＨｚの第１高周波を出力する。一方、第２の高周波電源４４は、主としてサセプタ１２上の半導体ウエハＷに対するイオンの引き込みに寄与する所定の周波数たとえば２ＭＨｚの第２高周波を出力する。マッチングユニット４５には、第１の高周波電源４２側のインピーダンスと負荷（主に電極、プラズマ、チャンバ）側のインピーダンスとの間で整合をとるための第１の整合器と、第２の高周波電源４４側のインピーダンスと負荷側のインピーダンスとの間で整合をとるための第２の整合器とが収容されている。
チャンバ１０の天井には、サセプタ１２と平行に向かい合って接地電位の上部電極を兼ねるシャワーヘッド４６が設けられている。このシャワーヘッド４６は、サセプタ１２と向かい合う電極板４８と、この電極板４８をその背後（上）から着脱可能に支持する電極本体５０とを有し、電極本体５０の内部にガス室５２を設け、このガス室５２からサセプタ１２側に貫ける多数のガス吐出孔５４を電極本体５０および電極板４８に形成している。電極板４８とサセプタ１２との間の空間がプラズマ生成ないし処理空間ＰＲとなる。ガス室５２の上部に設けられるガス導入口５２ａには、処理ガス供給源５４からのガス供給管５６が接続されている。このガス供給管５６の途中にはマスフローコントローラ（ＭＦＣ）５８が設けられている。
上部電極（シャワーヘッド）４６において、電極板４８はたとえばＳi，ＳiＣ等からなり、電極本体５０はたとえばアルマイト処理されたアルミニウムからなり、電極本体５０に電極板４８がたとえばボルト（図示せず）を介して着脱可能に結合される。上部電極４６の外周面とチャンバ１０の内壁との間にリング状の電極支持体６０が挿入され、この電極支持体６０に電極本体５０がたとえばボルト（図示せず）を介して結合されている。電極板４８の外周面と電極支持部６０の内周面とは密着してシール部材たとえばＯリング６２によって封止され、電極板４８の外周面と電極支持体６０の内周面との間にはたとえば０．１〜３ｍｍの範囲内で設定された一定間隔の空隙または隙間６４が設けられている。電極支持体６０の材質は、たとえばアルマイト処理されたアルミニウムのような導体でもよく、あるいはセラミックのような絶縁体であってもよい。導体で構成される電極支持体６０は、実質的に上部電極４６を半径方向外側に拡げる電極拡張部分として機能する。
チャンバ１０の側壁とサセプタ支持台１４およびサセプタ１６との間に形成される環状の空間は排気空間となっており、この排気空間の底にはチャンバ１０の排気口６６が設けられている。この排気口６６に排気管６８を介して排気装置７０が接続されている。排気装置７０は、ターボ分子ポンプなどの真空ポンプを有しており、チャンバ１０内のプラズマ空間を所望の真空度まで減圧できるようになっている。チャンバ１０の側壁には、半導体ウエハＷの搬入出口を開閉するゲートバルブ７２が取り付けられている。
このプラズマエッチング装置において、エッチングを行なうには、先ずゲートバルブ７２を開状態にして加工対象の半導体ウエハＷをチャンバ１０内に搬入して、静電チャック１８の上に載置する。そして、処理ガス供給源５４よりエッチングガス（一般に混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、排気装置７０によりチャンバ１０内の圧力を設定値にする。さらに、第１および第２の高周波電源４２，４４をオンにして第１高周波（４０ＭＨｚ）および第２高周波（２ＭＨｚ）をそれぞれ所定のパワーで出力させ、これらの高周波をマッチングユニット４５および給電棒４１を通してサセプタ１６に印加する。また、スイッチ２６をオンにし、静電吸着力によって、静電チャック３８と半導体ウエハＷとの間の接触界面に伝熱ガス（Ｈeガス）を閉じ込める。シャワーヘッド４６より吐出されたエッチングガスは両電極１２，４６間で高周波の放電によってプラズマ化し、このプラズマで生成されるラジカルやイオンによって半導体ウエハＷの主面がエッチングされる。
次に、この実施形態のプラズマエッチング装置における特徴部分の構成および作用を詳細に説明する。
図２に、上部電極４６の電極板４８と電極支持体６０との間に形成される隙間６４周りの構成を拡大して示す。図示のように、電極支持体６０の下面を電極板４８の下面よりも下方つまりサセプタ１８側にたとえば数ｃｍ程度突出させている。これは、リング形状の電極支持体６０を上部電極４６の拡張部分として、つまり高周波電極として機能させる場合に、電極支持体６０を下方に突出させることによりその直下の電界強度を上げて、半導体ウエハＷ上のプラズマ密度分布を半径方向で均すねらいがある。
より詳細には、電極支持体６０は、略水平に延びる下面６０ａと、この下面６０ａの内周端より略鉛直上方に向かって延びる第１鉛直内周面６０ｂと、この第１鉛直内周面６０ｂの上端から鉛直線または水平線を基準として略４５°の傾斜角で半径方向外側つまり斜め上方に向かって延びる傾斜内周面６０ｃと、この傾斜内周面６０ｃの上端から略鉛直上方に向かって延びる第２鉛直内周面６０ｄとを有している。
電極板４８は、略水平に延びる下面４８ａと、この下面４８ａの外周端より鉛直線または水平線を基準として略４５°の傾斜角で、つまり電極支持体６０の傾斜内周面６０ｃと平行に、斜め上方に向かって延びる傾斜外周面４８ｂと、この傾斜外周面４８ｂの上端から電極支持体６０の第２鉛直内周面６０ｄと平行に略鉛直上方に向かって延びる鉛直外周面４８ｃとを有している。
ここで、電極板４８の略水平な下面４８ａと電極支持体６０の略垂直な第１鉛直内周面６０ｂとの間に略９０°の角度で角部６２が形成される。そして、電極板４８の傾斜外周面４８ｂと電極支持体６０の傾斜内周面６０ｃとの間、および電極板４８の鉛直外周面４８ｃと電極支持体６０の第２鉛直外周面６０ｄとの間に跨って、略一定間隔の隙間６４が形成される。
上記のようなプラズマエッチングの最中に半導体ウエハＷの主面上で生じた気相の反応生成物の多くはチャンバ１０の底の排気口６６から排気されるが、その一部はチャンバ１０内の部材、特にプラズマ空間ＰＲに面する上部電極４６、電極支持体６０、チャンバ１０の内壁、フォーカスリング２８などの各おもて面にデポとして付着する。また、電極板４８と電極支持体６０との間の隙間６４の中にもデポが入り込む。
一方で、プラズマエッチングの最中には、プラズマ空間ＰＲで発生したプラズマが周囲に拡散し、プラズマとこれと接する物体との境界にはイオンシースＳＨが形成される。このイオンシースＳＨは、電子の速度がイオンの速度よりも格段に大きいために存在する電界空間であり、プラズマと隣接物体との間の電圧または電位変化はすべてこのシース内で生ずる。ここで、イオンシースＳＨ内の電気力線または電界ベクトルＥは、シース／バルクプラズマ境界面ＢＭから法線方向に延びる。プラズマ中のイオンは、各位置でイオンシースＳＨ内の電界ベクトルＥに沿って加速され、真向かいの面に衝突または入射する。
すなわち、図２に示すように、電極板４８の下面４８ａには、真向かいのイオンシース水平面から略鉛直上方に飛んでくるイオンが面と垂直に入射または衝突する。電極支持体６０の第１鉛直内周面６０ｂには、真向かいのイオンシース鉛直面から水平に飛んでくるイオンが面と垂直に入射または衝突する。また、電極支持体６０の下面６０ａには、真向かいのイオンシース水平面から略鉛直上方に飛んでくるイオンが面と垂直に入射または衝突する。このように、イオンスパッタにより、電極板４８の下面４８ａや電極支持体６０の第１鉛直内周面６０ｂおよび下面６０ａにはデポ膜が付き難く、付着しても取り除かれやすい。
また、電極板４８と電極支持体６０との間に形成される隙間６４には、真向かいのイオンシースコーナー（角部）ＳＣから略４５°の角度で斜め上方に飛んできたイオンがそのまま隙間６４の入口から内奥へ入る。隙間６４内部にデポが付着していれば、イオンスパッタにより隙間６４の外へ掻き出される。
このように、このプラズマエッチング装置においては、プラズマ空間ＰＲに面する電極板４８と電極支持体６０との間に形成される角部または段差部６２の隙間６４を所定の傾斜角（４５°）で形成する構成、つまり角部６２の角度（９０°）を二等分する直線Ｌの延長上に隙間６４（特に開口部およびその付近）を位置させる構成により、イオンシースＳＨからのイオンを隙間６４の中にダイレクトでまっすぐ入り込めるようにして、隙間６４内部のデポ物をイオンスパッタにより効率よく（電極面やチャンバ内壁と同程度に）取り除くことができる。
また、このプラズマエッチング装置においては、ロット処理の合間にたとえばＣＦ4等のフッ素系ガスを用いてプラズマクリーニングを行うことができる。その際にも、上記のプラズマ処理時と全く同様に隙間６４内部に対してイオンスパッタ効果が奏されるので、クリーニング能力の向上が図れる。
因みに、従来のパーツ合わせ面構造によれば、図３に示すように、電極板４８の外周面４８ｅおよび電極支持体６０の内周面６０ｅがそれぞれ鉛直面に形成され、両部材４８，６０間の隙間６４も開口から内奥まで鉛直線上に形成される。かかる構成においては、隙間６４の開口に対して、真向かいのイオンシースコーナー（角部）ＳＣから略４５°の角度で斜め上方に飛んでくるイオンが隙間６４の中にダイレクトに入り込めないため、隙間６４内部のデポ物をイオンスパッタで取り除くのは困難である。
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、上述した実施形態は本発明を限定するものではない。当業者にあっては、具体的な実施態様において本発明の技術思想および技術範囲から逸脱せずに種々の変形・変更を加えることが可能である。
たとえば、上記した実施形態においては、上部電極４６の電極板４８と電極支持体６０との間に約９０°の角度で角部６２を形成して角部６２付近の合わせ面ないし隙間６４を４５°の傾斜角で形成したが、別の角度を有する構成も可能である。たとえば、図示省略するが、角部６２の角度を１５０°に設定した場合は、隙間６４を水平線を基準にして約７５°の傾斜角に設定すればよい。また、本発明においては、角部６２の角度を二等分する直線上に隙間６４を形成するのが最も好ましいが、多少ずれてもよく、基本的には電極板４８の下面４８ａと電極支持体６０の第１鉛直内周面６０ｂとのなす角度を任意の比率で二分割する直線の延長上に隙間６４の開口部とその奥の少なくとも途中までの部分とが位置している構造であれば、実用上相当の本発明の効果を得ることができる。
また、本発明は、上記した実施形態におけるような上部電極４６の電極板４８と電極支持体６０の合わせ面構造に限定されるものではなく、チャンバ１０内でプラズマ空間ＰＲに面する任意の合わせ面構造に適用可能である。たとえば、図示省略するが、上部電極（シャワーヘッド）４６自体を内側の円板状電極と外側のリング状電極とに半径方向で二分割して両電極の間に隙間を設ける構成にも本発明を適用することができる。
また、上記した実施形態のプラズマエッチング装置は、サセプタ１６に第１高周波（４０ＭＨｚ）と第２高周波（２ＭＨｚ）とを重畳して印加する下部２周波重畳印加方式を採っている。上記実施形態で使用した第１および第２の高周波のそれぞれの周波数は一例であり、プロセスに応じて任意の周波数を使用できる。通常、プラズマの生成に主として寄与する第１高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚ以上の値に選ばれ、基板へのイオン引き込みや上部電極へのイオン引き込みに主として寄与する第２高周波の周波数は１３．５６ＭＨｚ以下の値に選ばれてよい。また、本発明は、下部２周波重畳印加方式に限定されず、サセプタ１６に適当な周波数を有する１つの高周波のみ印加する下部１周波印加方式、サセプタ１６と上部電極４６とに異なる周波数の高周波を別々に印加する上部／下部２周波印加方式などにも適用可能である。
また、特に上部電極４６に高周波を印加するタイプのプラズマエッチング装置では、本発明の要部を図４のように構成することができる。
図４に、上部電極４６の電極板４８'とその周囲に設置された導電体のリング７４との間に形成される隙間６４周りの構成を拡大して示す。この例では、電極板４８'は高周波が印加されるＨＯＴ電極であり、リング７４は接地されている。
より詳細には、リング７４は、略水平に延びる下面７４ａと、この下面７４ａの内周端より水平線を基準として略１３５度（又は略４５度）の傾斜角で半径方向内側つまり斜め上方に向かって延びる傾斜内周面７４ｂとを有している。電極板４８'は、略水平に延びる下面４８ａ'と、この下面４８'の外周端より水平線を基準として略１３５度（又は略４５度）の傾斜角で、つまりリング７４の傾斜内周面７４ｂと平行に、斜め上方に向かって延びる傾斜外周面４８ｂ'とを有している。
ここで、電極板４８'の略水平な下面４８ａ'とリング７４の略水平な下面７４ａとにより実質的に面一の平面部７６が形成される。そして、電極板４８'の傾斜外周面４８ｂ'とリング７４の傾斜内周面７４ｂとの間に、略一定間隔の隙間６４が形成される。
プラズマエッチングの最中には、上述したようなイオンシースＳＨが形成されるが、この例におけるイオンシースＳＨは、電極板４８'とリング７４とが平面部７６を形成するのにもかかわらず、電極板４８'の下面４８ａ'直下のシースＳＨ1と、リング７４の下面７４ａ直下のシースＳＨ2とでは厚さが異なる（ＳＨ1のほうがＳＨ2よりも厚い）。これは、電極板４８'は高周波が印加されるＨＯＴ電極である一方で、リング７４は接地されているためである。このため、隙間６４の入口近辺で平面部７６の下方にイオンシースの段差が生じる。
この電極板４８'とリング７４との間に形成される隙間６４には、真向かいのイオンシース（ＳＰ）から略１３５度（又は略４５度）の角度で斜め上方に飛んできたイオンがそのまま隙間６４の入口から内奥へ入る。隙間６４内部にデボが付着していれば、イオンスパッタにより隙間６４の外へ掻き出される。
このように、この例のプラズマエッチング装置においては、プラズマ空間ＰＲに面する電極板４８'とリング７４との間に形成される隙間６４を所定の傾斜角（１３５度又は４５度）で形成する構成により、イオンシース段差部ＳＰからのイオンを隙間６４の中にダイレクトでまっすぐ入り込めるようにして、隙間６４内部のデポをイオンスパッタにより、効率よく取り除くことができる。
なお、この例では、電極板４８'の下面４８ａ'に対して傾斜外周面４８ｂ'を１３５度（リング７４の下面７４ａに対して傾斜内周面７４ｂを１３５度）としたが、これに限るものではない。イオンシースＳＨ1，ＳＨ2の厚さは、高周波電源からのパワー、ガス種、圧力等で変動する。予め変動するイオンシースＳＨ1，ＳＨ2の厚さを測定しておき、代表的なあるいは中間的なイオンシースＳＨ1，ＳＨ2の厚さに基づいて、電極板４８'における傾斜外周面４８ｂ'の下面４８ａ'に対する角度、リング７４の傾斜内周面７４ｂの下面７４ａに対する角度を決めるのが最も好ましい。とはいえ、図４のようなタイプの構成であれば、電極板４８'における傾斜外周面４８ｂ'の下面４８ａ'に対する角度θAは鋭角に、リング７４の傾斜内周面７４ｂの下面７４ａに対する角度θBは鈍角になる。
また、上記の例ではリング７４を接地された導電体としたが、石英、セラミック、樹脂等の絶縁体であっても同様である。
また、リング７４が電極板４８'と平面部７６を形成せずに電極板４８'に対してプラズマ空間ＰＲ方向に張り出す場合、すなわち電極板４８'とリング７４が図２の電極板４８と電極支持体６０のように角部を形成する場合は、図２と類似の構成になる。すなわち、図示省略するが、電極板４８'における傾斜外周面４８ｂ'の下面に対する角度θAが鈍角になり、リング７４の傾斜内周面７４ｂが電極板４８'の傾斜外周面４８ｂ'と平行に延びて両者の間に隙間６４が形成される。
本発明は、プラズマエッチングに限定されず、プラズマＣＶＤ、プラズマ酸化、プラズマ窒化、スパッタリングなどの他のプラズマ処理にも適用可能である。また、本発明における被処理基板は半導体ウエハに限るものではなく、フラットパネルディスプレイ用の各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等も可能である。
１０ チャンバ（処理容器）
１６ サセプタ（下部電極）
１８ 静電チャック
４２ 第１の高周波電源
４４ 第２の高周波電源
４５ マッチングユニット
４６ シャワーヘッド（上部電極）
４８ 電極板
５０ 電極本体
６０ 電極支持体
６４ 隙間
７０ 排気装置
１６ サセプタ（下部電極）
１８ 静電チャック
４２ 第１の高周波電源
４４ 第２の高周波電源
４５ マッチングユニット
４６ シャワーヘッド（上部電極）
４８ 電極板
５０ 電極本体
６０ 電極支持体
６４ 隙間
７０ 排気装置
Claims (8)
- 減圧可能な処理容器内で高周波放電により処理ガスのプラズマを生成し、前記処理容器内の所定位置に配置された被処理基板に前記プラズマの下で所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内で前記プラズマと対向する第１のおもて面と、前記第１のおもて面と連続する第１の合わせ面とを有する第１の部材と、
前記処理容器内で前記第１の部材の第１のおもて面と角部を形成して前記プラズマと対向する第２のおもて面と、前記第２のおもて面と連続し、前記第１の部材の第１の合わせ面に隙間を介して対向する第２の合わせ面とを有する第２の部材と
を有し、
前記角部において前記第１の部材の第１のおもて面と前記第２の部材の第２のおもて面との成す角度を等分に二分割する直線の延長上に前記隙間の開口部とその奥の少なくとも途中までの部分とが位置しているプラズマ処理装置。 - 前記第１の部材は、前記隙間の開口部から見て内奥で前記第１の合わせ面と所定の角度をなして連続する第３の合わせ面を有し、
前記第２の部材は、前記第２の合わせ面と連続し、前記第１の部材の第３の合わせ面に隙間を介して対向する第４の合わせ面を有する、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 減圧可能な処理容器内で高周波放電により処理ガスのプラズマを生成し、前記処理容器内の所定位置に配置された被処理基板に前記プラズマの下で所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内で前記プラズマと対向する第１のおもて面と、前記第１のおもて面と鉛直方向を基準として斜めの角度で連続する第１の合わせ面とを有する第１の部材と、
前記処理容器内で前記第１の部材の第１のおもて面と角部を形成して前記プラズマと対向する第２のおもて面と、前記第２のおもて面と連続し、前記第１の部材の第１の合わせ面に隙間を介して対向する第２の合わせ面とを有する第２の部材と
を有し、
前記第１の部材と前記第２の部材とは、互いに結合され、電気的に同電位である、
プラズマ処理装置。 - 前記第１の部材の第１の合わせ面と前記第２の部材の第２の合わせ面とがそれぞれ環状に延びる、請求項１〜３のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１の合わせ面が前記第１の部材の外周面に設定され、前記第２の合わせ面が前記第２の部材の内周面に設定される、請求項４に記載のプラズマ処理装置。
- 前記プラズマ側からみて前記第１および第２の部材の裏側で前記隙間を気密に塞ぐ第３の部材を有する、請求項１〜５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第１の部材がプラズマ生成のための高周波の流れる電極であり、前記第２の部材が前記電極を支持するために前記処理容器に取り付けられる支持部材である、請求項１〜６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 減圧可能な処理容器内で高周波放電により処理ガスのプラズマを生成し、前記処理容器内の所定位置に配置された被処理基板に前記プラズマの下で所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
高周波が印加される導電体であって、かつ前記処理容器内でプラズマ生成空間と対向する第１のおもて面と、前記プラズマ生成空間とは対向しないで前記第１のおもて面と連続する第１の合わせ面とを有する第１の部材と、
誘電体あるいは接地された導電体であって、かつ前記処理容器内で前記第１の部材の第１のおもて面と平面部を形成して前記プラズマ生成空間と対向する第２のおもて面と、前記プラズマ生成空間とは対向しないで前記第２のおもて面と連続し、前記第１の部材の第１の合わせ面に隙間を介して対向する第２の合わせ面とを有する第２の部材と
を有し、
前記平面部において、前記第１のおもて面と前記第１の合わせ面が鋭角を成し、前記第２のおもて面と前記第２の合わせ面が鈍角を成すことを特徴とするプラズマ処理装置。
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