JPH0529273A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 真空容器内に一対の平行平板電極を有し、一
方の電極上に載置した処理基板にエッチング、ＣＶＤな
どのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、処
理基板の全面にわたって均一なエッチング、ＣＶＤを行
うことができるプラズマ処理装置を得る。 【構成】 上部電極３を回転させる電極回転機構９を設
ける。回転駆動装置６によって回転軸７が回転されるこ
とにより、上部電極３が、処理基板４が載置された下部
電極２に対して回転中心線Ａを中心として回転される。
これにより、静止状態において両電極２、３における相
対する各部位での電極間距離が電極自体の加工誤差など
により異なっていても、電極間距離の差が平均化されて
プラズマ密度も平均化される。その結果、処理基板４の
全面にわたって均一なエッチング、ＣＶＤを行うことが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、真空容器内に一対の
平行平板電極を有し、両電極間に高周波電圧を印加する
ことによりこの両電極間に処理ガスのプラズマを発生さ
せ、このプラズマにより一方の電極上に載置した処理基
板にエッチング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition
）などのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置に関
し、詳しくは、処理基板に均一なプラズマ処理が行える
ようにした、プラズマ処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】周知の
ように、従来より、真空容器内に一対の平行平板電極を
有し、この両電極間に高周波電圧を印加することにより
両電極間に処理ガスのプラズマを発生させ、このプラズ
マにより一方の電極上に載置した処理基板にエッチン
グ、ＣＶＤなどのプラズマ処理を行うプラズマ処理装置
が種々提案されている。このうち、プラズマエッチング
を行うプラズマ処理装置としては、従来、その構成説明
図の図４に示すようなものが知られている。

【０００３】図４において、51は真空容器であり、真空
容器51の上部壁51ａには処理ガスを内部に導入するため
の処理ガス導入口51ｃが設けられ、その下部壁51ｂには
内部を低圧に真空排気するための真空排気口51ｄが設け
られている。この真空容器51内には、ともに平板状をな
す下部電極52及び上部電極53よりなる一対の電極が、互
いに所定の間隔を隔てて平行に相対するように設けられ
ている。54は下部電極52上に載置されたエッチングすべ
き処理基板である。

【０００４】55は高周波電源であり、高周波電源55は、
その一方の出力端側が上部電極53に接続され、他方の出
力端側が下部電極52に接続されるとともに接地電位とさ
れている。

【０００５】このように構成されるプラズマ処理装置に
おいて、上部電極53と下部電極52間に高周波電圧が印加
されると、両電極52、53間に高周波放電が起こり真空容
器51内に導入された処理ガスがプラズマ化される。両電
極52、53間に形成されるこのプラズマＰにより処理基板
54をエッチングするようにしている。

【０００６】ところで、このような真空容器内に一対の
平行平板電極を有し、一方の電極上に載置した処理基板
にエッチング、ＣＶＤなどのプラズマ処理を行うプラズ
マ処理装置においては、電極間の距離がＣＶＤでの堆積
膜の均一性、あるいはエッチングの均一性に影響を及ぼ
す。すなわち、励起エネルギーは両電極間の距離ｄと両
電極間の電位差Ｖとで定まる電界強度Ｅ＝Ｖ／ｄに比例
するものであり、電位差Ｖは電極全体にわたって一般に
等しいと考えられることから、一対の平行平板電極にお
ける電極間距離ｄの差が両電極間に発生するプラズマの
密度に影響を及ぼし、このことが、ＣＶＤでの堆積膜の
均一性、あるいはエッチングの均一性に影響を及ぼすこ
とになる。つまり、一対の平行平板電極における相対す
る各部位での電極間距離に差があると、ＣＶＤにおける
堆積膜分布が不均一になったり、エッチングの均一性が
悪くなったりする。

【０００７】この一対の平行平板電極における相対する
各部位での電極間距離の差は、各電極自体の加工誤差、
取り付けに際しての取り付け誤差、運転時における電極
表面への反応生成物の付着、あるいはプラズマスパッタ
による電極表面のエロージョン等により生じるものであ
る。ところが、従来のプラズマ処理装置では、一対の平
行平板電極における相対する各部位での電極間距離の差
に起因する、ＣＶＤでの堆積膜の均一性の悪さ、あるい
はエッチングの均一性の悪さを解消するようにした手段
が講じられていなかった。

【０００８】したがってこの発明の目的とするところ
は、真空容器内に一対の平行平板電極を有し、一方の電
極上に載置した処理基板にエッチング、ＣＶＤなどのプ
ラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、処理基板
の全面にわたって均一なエッチング、ＣＶＤを行うこと
ができるプラズマ処理装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本願請求項１の発明によるプラズマ処理装置は、
処理ガスが導入される真空容器内に、ともに平板状をな
す一対の電極を互いに所定の間隔を隔てて平行に相対す
るように設け、前記両電極間に高周波電圧を印加するこ
とによりこの両電極間に前記処理ガスのプラズマを発生
させ、このプラズマにより一方の電極上に載置した処理
基板にエッチング、ＣＶＤなどのプラズマ処理を行うプ
ラズマ処理装置において、前記両電極のうちいずれか一
方を両電極に垂直に設けられた回転中心線を中心として
回転させる電極回転機構を設けたことを特徴とするもの
である。

【００１０】請求項２の発明によるプラズマ処理装置
は、前記請求項１記載のプラズマ処理装置において、前
記電極回転機構に加え、前記回転される電極をその回転
中心線に対し垂直な方向に往復動させる電極水平往復動
機構を設けたことを特徴とするものである。

【００１１】

【作用】請求項１の発明によるプラズマ処理装置におい
ては、ともに平板状をなし互いに所定の間隔を隔てて平
行に相対するように設けられた一対の電極のうちのいず
れか一方を回転させる電極回転機構が設けられているの
で、静止状態において両電極における相対する各部位で
の電極間距離が電極自体の加工誤差や取り付けに際して
の取り付け誤差などにより異なっていても、一方の電極
が他方の電極に対して回転されることから、電極間距離
の差が平均化されてプラズマ密度も平均化されることに
より、処理基板の全面にわたって均一なエッチング、Ｃ
ＶＤを行うことができる。

【００１２】請求項２の発明によるプラズマ処理装置に
おいては、上記電極回転機構に加え、回転される一方の
電極をその回転中心線に対し垂直な方向に往復動させる
電極水平往復動機構が設けられているので、一方の電極
が他方の電極に対して水平に往復動されながら回転され
ることから、電極間距離の差がより平均化されて処理基
板の全面にわたってより均一なエッチング、ＣＶＤを行
うことができる。

【００１３】

【実施例】以下、図１乃至図３を参照しながら実施例に
基づいてこの発明を説明する。図１は、請求項１の発明
の一実施例による、プラズマエッチングを行うプラズマ
処理装置の構成説明図である。

【００１４】図１において、１は真空容器であり、真空
容器１の上部壁1aには処理ガスを内部に導入するための
処理ガス導入口1cが設けられ、その下部壁1bには内部を
低圧に真空排気するための真空排気口1dが設けられてい
る。真空容器１内には、平板状をなす下部電極２が設け
られるとともに、この下部電極２の上方にこれに対して
所定の間隔を隔てて平行に相対するように平板状の上部
電極３が設けられている。４は下部電極２上に載置され
たエッチングすべき処理基板である。

【００１５】５は高周波電源であり、高周波電源５は、
その一方の出力端側が上部電極３に接続され、他方の出
力端側が下部電極２に接続されるとともに接地電位とさ
れている。

【００１６】６は真空容器１の上部壁1aの上方に配設さ
れた回転駆動装置、７は、下部電極２に対し軸心線が垂
直になるようにして一端側が回転駆動装置６に連結さ
れ、回転駆動装置６によって回転される回転軸である。
この回転軸７の他端側は上記の上部電極３の中心部に固
着されており、これにより、回転駆動装置６によって上
部電極３が回転軸７の軸心線である回転中心線Ａを中心
として回転されるようになっている。

【００１７】８は真空容器１の上部壁1aに設けられた回
転軸貫通孔（図示省略）の部分をシールして真空容器１
の気密を保持するためのシール装置である。上記の回転
駆動装置６、回転軸７及びシール装置８は上部電極３を
回転させる電極回転機構９を構成している。なお、回転
軸７は上部電極３に対して電気的な絶縁が施されてい
る。

【００１８】上記のように構成されるプラズマ処理装置
の動作を説明する。エッチング処理が開始されると、回
転駆動装置６によって回転軸７が回転され、この回転軸
７とともに上部電極３が、処理基板４が載置された下部
電極２に対して回転中心線Ａを中心として回転される。
したがって、静止状態において両電極２、３における相
対する各部位での電極間距離が電極自体の加工誤差や取
り付けに際しての取り付け誤差などにより異なっていて
も、上部電極３が回転されることから、電極間距離の差
が平均化されてプラズマ密度も平均化されることによ
り、処理基板４の全面にわたって均一なプラズマエッチ
ングを行うことができる。

【００１９】図２は、請求項１の発明の他の実施例によ
る、プラズマエッチングを行うプラズマ処理装置の構成
説明図である。なお、電極回転機構９の回転軸の構成が
ことなる点以外は、図１に示す構成と同一なので、図１
に示すものと実質的に共通する部分には同一の符号を付
してその説明を省略し、異なる点についてのみ説明す
る。

【００２０】図２において、17は偏心回転軸であって、
回転駆動装置６に連結される側の軸心線と上部電極３に
固着される側の軸心線とを距離ｅだけ平行に位置ずれさ
せてなるものである。電極回転機構19は、この偏心回転
軸17、回転駆動装置６及びシール装置８により構成され
ている。なお、偏心回転軸17は上部電極３に対して電気
的な絶縁が施されている。

【００２１】上記構成になるプラズマ処理装置におい
て、エッチング処理が開始されると、回転駆動装置６に
よって偏心回転軸17が回転されることにより、処理基板
４が載置された下部電極２に対して、上部電極３は、そ
の中心部が、回転駆動装置６に連結される側の軸心線で
ある回転中心線Ａを中心とする半径ｅの円周を描くよう
に回転される。これにより、静止状態において両電極
２、３における相対する各部位での電極間距離が電極自
体の加工誤差や取り付けに際しての取り付け誤差などに
より異なっていても、上部電極３が回転されることか
ら、電極間距離の差が平均化されて処理基板４の全面に
わたって均一なプラズマエッチングを行うことができ
る。

【００２２】図３は、請求項２の発明の一実施例によ
る、プラズマエッチングを行うプラズマ処理装置の構成
説明図である。なお、図３においては、図１に示すもの
と実質的に共通する部分には同一の符号を付してその説
明を省略し、異なる点についてのみ説明する。

【００２３】図３において、21は真空容器１の上部壁1a
の外側面上に配設された水平往復動駆動装置、22は水平
往復動駆動装置21に連結されこれによって図における左
右方向に水平に往復動される往復動スライダである。往
復動スライダ22には上部電極３を回転させるための回転
駆動装置６が取り付けられている。この回転駆動装置６
には下部電極２に対し軸心線が垂直になるようにして回
転軸７の一端側が連結されており、回転軸７の他端側は
上部電極３の中心部に固着されている。23は、上端側が
往復動スライダ22に、下端側が真空容器１の上部壁1aに
それぞれ固着され、真空容器１の上部壁1aに設けられた
回転軸貫通孔の部分をシールして真空容器１の気密を保
持するためのベローズである。

【００２４】上記回転駆動装置６、回転軸７及びベロー
ズ23は、上部電極３を上記回転軸７の軸心線である回転
中心線Ａを中心として回転させる電極回転機構29を構成
し、水平往復動駆動装置21及び往復動スライダ22は、回
転駆動装置６によって回転される上部電極３を、その回
転中心線Ａに対し垂直な方向に、つまり下部電極２と平
行になるように往復動させる電極水平往復動機構24を構
成している。なお、回転軸８は上部電極３に対して電気
的な絶縁が施されている。

【００２５】上記のように構成されるプラズマ処理装置
の動作を説明する。エッチング処理が開始されると、水
平往復動駆動装置21によって往復動スライダ22が往復動
される一方、この往復動スライダ22に取り付けられた回
転駆動装置６によって回転軸７が回転される。その結
果、上部電極３が、処理基板４が載置された下部電極２
に対して、水平に往復動されながら回転中心線Ａを中心
として回転される。

【００２６】これにより、静止状態において両電極２、
３における相対する各部位での電極間距離が電極自体の
加工誤差や取り付けに際しての取り付け誤差などにより
異なっていても、上部電極３が下部電極２に対して水平
に往復動されながら回転されることから、電極間距離の
差がより平均化されて処理基板４の全面にわたってより
均一なプラズマエッチングを行うことができる。

【００２７】なお、上記各実施例では、処理基板４が載
置された下部電極２に対して上部電極３を回転させるよ
うにした構成例と、同じく上部電極３を水平に往復動さ
せながら回転させるようにした構成例を示したが、逆に
下部電極２を回転させたり、水平に往復動させながら回
転させたりするように構成してもよい。また、上記各実
施例ではプラズマエッチングを行うもの（陽極結合型）
について説明したが、この発明によるプラズマ処理装置
は、反応性イオンエッチングを行うもの（陰極結合
型）、ＣＶＤ処理を行うものについても適用可能であ
る。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１の発明に
よるプラズマ処理装置によると、ともに平板状をなし互
いに所定の間隔を隔てて平行に相対するように設けられ
た一対の電極のいずれか一方を回転させる電極回転機構
を設けたものであるから、静止状態において両電極にお
ける相対する各部位での電極間距離が電極自体の加工誤
差や取り付けに際しての取り付け誤差などにより異なっ
ていても、一方の電極が他方の電極に対して回転される
ことから、電極間距離の差が平均化されてプラズマ密度
も平均化されることにより、処理基板の全面にわたって
均一なエッチング、ＣＶＤを行うことができる。

【００２９】請求項２の発明によるプラズマ処理装置に
よると、上記電極回転機構に加え、回転される一方の電
極をその回転中心線に対し垂直な方向に往復動させる電
極水平往復動機構を設けたものであるから、静止状態に
おいて両電極における相対する各部位での電極間距離が
電極自体の加工誤差や取り付けに際しての取り付け誤差
などにより異なっていても、一方の電極が他方の電極に
対して水平に往復動されながら回転されることから、電
極間距離の差がより平均化されて処理基板の全面にわた
ってより均一なエッチング、ＣＶＤを行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１の発明の一実施例による、プラズマエ
ッチングを行うプラズマ処理装置の構成説明図である。

【図２】請求項１の発明の他の実施例による、プラズマ
エッチングを行うプラズマ処理装置の構成説明図であ
る。

【図３】請求項２の発明の一実施例による、プラズマエ
ッチングを行うプラズマ処理装置の構成説明図である。

【図４】プラズマエッチングを行う従来のプラズマ処理
装置の構成説明図である。

【符号の説明】

１…真空容器 1a…上部壁 1b…下部壁 1c…処理ガス
導入口 1d…真空排気口 ２…下部電極 ３…上部電極
４…処理基板 ５…高周波電源 ６…回転駆動装置
７…回転軸 ８…シール装置 ９，19，29…電極回転機
構 17…偏心回転軸 21…水平往復動駆動装置 22…往
復動スライダ 23…ベローズ 24…電極水平往復動機構

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 処理ガスが導入される真空容器内に、と
   もに平板状をなす一対の電極を互いに所定の間隔を隔て
   て平行に相対するように設け、前記両電極間に高周波電
   圧を印加することによりこの両電極間に前記処理ガスの
   プラズマを発生させ、このプラズマにより一方の電極上
   に載置した処理基板にエッチング、ＣＶＤなどのプラズ
   マ処理を行うプラズマ処理装置において、前記両電極の
   うちいずれか一方を両電極に垂直に設けられた回転中心
   線を中心として回転させる電極回転機構を設けたことを
   特徴とするプラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載のプラズマ処理装置におい
   て、前記電極回転機構に加え、前記回転される電極をそ
   の回転中心線に対し垂直な方向に往復動させる電極水平
   往復動機構を設けたことを特徴とするプラズマ処理装
   置。