JPH06338470A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH06338470A
JPH06338470A JP5313086A JP31308693A JPH06338470A JP H06338470 A JPH06338470 A JP H06338470A JP 5313086 A JP5313086 A JP 5313086A JP 31308693 A JP31308693 A JP 31308693A JP H06338470 A JPH06338470 A JP H06338470A
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duct
electrode
plasma
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processing apparatus
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聡 大谷
Hiroya Kirimura
浩哉 桐村
So Kuwabara
創 桑原
Takao Tabata
隆雄 田端
Takahiro Nakahigashi
孝浩 中東
Hiroshi Murakami
浩 村上
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 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、
従来より高速成膜が可能となり、プラズマを安定化させ
て成膜不良の発生を抑制することができるプラズマCV
D装置を提供する。 【構成】 排気装置51、52により所定成膜真空状態
に維持可能な真空容器1内に、高周波電極3及び基板設
置電極2を設け、両電極2、3間に導入した成膜用ガス
を電極3に高周波電力を印加してプラズマ化させ、該プ
ラズマのもとで処理対象基板S1に目的とする成膜を行
うプラズマCVD装置において、電極3の周縁部35及
び背面部36を囲み、電極周縁部35に隣合う部位に開
口部81を有する微粒子排出ダクト8を設けるととも
に、該ダクトに電極3の背面側中央部において排気装置
80を接続したプラズマCVD装置。

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たことを特徴と
する。
【0016】前記ダクトから排気する手段は、真空容器
内を所定の処理真空度にするための前記排気装置を利用
したものでも構わないし、これとは別に準備されてもよ
い。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帯電微粒子付
着防止のための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。
【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微粒子の付着を防止しつつ効率よ
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、高周波電極3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±70%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

Claims (9)

    【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。
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