JPH098000A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 エッチング速度の増加と面内均一性の向上を
図ることができるドライエッチング装置を提供する。 【構成】 エッチングガスを励起させて活性種を生成す
るプラズマ発生室（１４）と、被処理物（Ｓ）をエッチ
ング処理するエッチング室（２）と、前記プラズマ発生
室（１４）と前記エッチング室（２）とを連通するガス
輸送経路（９、１０、２０）とを備えている。そして、
前記ガス輸送経路（９、１０、２０）のガス放出口（２
１）と前記被処理物（Ｓ）との間にエッチングガスを分
散させる分散板（２２）を少なくともその外周縁が前記
エッチング室（２）の空間内に露呈するようにして設け
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はドライエッチング装置に
係わり、特に、高い面内均一性を確保しつつ高速で被処
理物をエッチングすることができるドライエッチング装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドライエッチング装置の一つに、エッチ
ング室と放電室とが分離されたケミカルドライエッチン
グ装置（以下、「ＣＤＥ装置」と呼ぶ。）がある。この
ＣＤＥ装置は、エッチングガスをマイクロ波で励起する
ことによって生成された長寿命の活性種（ラジカル）を
真空状態のエッチング室内に導入し、液晶ディスプレイ
（ＬＣＤ）用ガラス基板（以下、「ＬＣＤ基板」と呼
ぶ。）や半導体製造用シリコンウエハといった被処理物
を等方的にエッチングする装置である。そして、このＣ
ＤＥ装置によれば、プラズマ発生室とエッチング室とが
分離されているので、被処理物がプラズマにさらされる
ことがなく、プラズマによる被処理物の直接ダメージを
防止することができる。

【０００３】図６に従来のダウンフロータイプのＣＤＥ
装置の概要を示す。図６において符号１は真空容器を示
し、この真空容器１の内部にエッチング室２が形成され
ている。また、真空容器１の内部にはエッチングテーブ
ル３が設けられており、このエッチングテーブル３の上
には被処理物であるＬＣＤ基板Ｓが載置されている。真
空容器１の底板４には排気口５が穿設されており、この
排気口５には、一端が真空ポンプ（図示を省略）に接続
された排気管６が取り付けられている。真空容器１の天
板７にはガス導入口８が穿設されており、このガス導入
口８にはテフロン材料で形成された連絡配管９が取り付
けられている。この連絡配管９には石英管１０の一端が
接続されており、この石英管１０の他端にはガス流路を
備えた封止部材１１が取り付けられている。石英管１０
の途中には導波管１２を備えたプラズマ発生装置１３が
石英管１０を取り囲むようにして設けられており、この
プラズマ発生装置１３によって取り囲まれた石英管１０
の内部にプラズマ発生室１４が形成されている。

【０００４】さらに、真空容器１の天板７に設けられた
ガス導入口８を介してエッチング室２の内部に導入され
た活性種を、ＬＣＤ基板Ｓの表面全体にわたって均一に
供給するために、エッチング室２の上部にガス貯留室１
５を形成するようにしてシャワーノズル１６が設けられ
ている。そして、シャワーノズル１６には多数のガス噴
出口１７が穿設されており、このガス噴出口１７の口径
は、ガス貯留室１５に蓄えられた活性種がＬＣＤ基板Ｓ
に対して勢い良く均一に噴射される程度に小さく設定さ
れている。

【０００５】このような構成を備えたＣＤＥ装置におい
て、まず、排気管６及び排気口５を介して真空容器１の
内部を真空ポンプによって真空状態にする。次に、ガス
流路を備えた封止部材１１を介してエッチングガスを石
英管１０の一端から導入し、プラズマ発生装置１３の導
波管１２を介してプラズマ発生室１４にマイクロ波を照
射する。すると、プラズマ発生室１４の内部にグロー放
電が生じてプラズマＰが発生し、エッチングガスが励起
されて活性種が生成される。この活性種を石英管１０及
び連絡配管９を介してガス導入口８からガス貯留室１５
の内部に供給する。ガス貯留室１５の内部に供給された
活性種は、ガス貯留室１５とエッチング室２との圧力差
によって、ガス噴出口１７からエッチング室２の内部に
勢い良く均一に噴射される。そして、エッチング室２の
内部に供給された活性種は、エッチングテーブル３の上
に載置されたＬＣＤ基板Ｓの表面に到達してＬＣＤ基板
Ｓの表面をエッチングする。

【０００６】従来、ＣＤＥ装置は、各種の被処理物をエ
ッチングするために広く用いられてきたが、近年、ＬＣ
Ｄ基板やシリコンウエハの大型化がさらに進み、このよ
うな大型の被処理物に対してもエッチングの面内均一性
を確保できると共にエッチング速度の向上を図りうる装
置が求められている。ここで、大型の被処理物を高速か
つ均一にエッチングするためには、マイクロ波電力の増
大、エッチングガス流量の増大、低圧力化といった方法
によってエッチャントを増加させる必要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のドラ
イエッチング装置においては、シャワーノズル１６のガ
ス噴出口１７の口径が小さいため、ガス噴出口１７を介
してガス貯留室１５からエッチング室２に活性種が噴出
される際の抵抗（圧力差）が大きく、この抵抗によって
活性種の活性が失われる（失活する）という問題があ
り、この問題はエッチングガス流量の増加等に伴ってま
すます深刻化している。また、ガス噴出口１７における
抵抗が大きいと圧力変動も大きくなり、この圧力変動に
よっても活性種の失活が引き起こされる。さらに、複数
種の活性種を含む混合ガスをエッチングガスとして使用
した場合、活性種の種類、特に質量の違いによって個々
の活性種の平均自由行程が異なるため、小口径のガス噴
出口１７を通過する確率が活性種毎に異なり、この結
果、ガス噴出口１７から噴出されるガスの成分比が変化
してしまう。

【０００８】このように活性種が失活したり、また、エ
ッチングガス中の活性種の成分比が変化した場合には、
エッチング速度の低下や面内均一性の低下を招くばかり
でなく、エッチング速度の制御が極めて難しくなるとい
う問題がある。例えば、図７は従来のＣＤＥ装置を用い
てＬＣＤ基板の表面に形成されたＭｏＴａ薄膜をエッチ
ングした結果を示しているが、この図から分かるよう
に、ＬＣＤ基板の中心部のエッチング速度が大きく、周
辺部のエッチング速度が小さく、エッチングの面内均一
性が極めて悪い。そして、この現象は、ＬＣＤ基板が大
型化するに従って顕著に現れる。

【０００９】そこで、本発明の目的は、上述した問題点
を解消し、エッチング速度の増加と面内均一性の向上を
図ることができるドライエッチング装置を提供すること
にある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明は、
エッチングガスを励起させて活性種を生成するプラズマ
発生室と、被処理物をエッチング処理するエッチング室
と、前記プラズマ発生室と前記エッチング室とを連通す
るガス輸送経路とを備えたドライエッチング装置におい
て、前記ガス輸送経路のガス放出口と前記被処理物との
間にエッチングガスを分散させる分散板を少なくともそ
の外周縁が前記エッチング室の空間内に露呈するように
して設けたことを特徴とする。

【００１１】請求項２記載の発明は、前記ガス輸送経路
は前記ガス放出口を有する複数の分岐経路を備え、前記
各ガス放出口と前記被処理物との間にエッチングガスを
分散させる前記各分散板を少なくともその外周縁が前記
エッチング室の空間内に露呈するようにして設けたこと
を特徴とする。

【００１２】請求項３記載の発明は、前記ガス輸送経路
は前記エッチング室の内部に形成されたガス貯留室を備
え、このガス貯留室は複数の前記ガス放出口を有し、前
記各ガス放出口と前記被処理物との間にエッチングガス
を分散させる前記各分散板を少なくともその外周縁が前
記エッチング室の空間内に露呈するようにして設けたこ
とを特徴とする。

【００１３】請求項４記載の発明は、前記ガス貯留室は
前記エッチング室の内部に設けられた仕切り板によって
形成され、前記複数のガス放出口は前記仕切り板に穿設
された複数の孔によって形成されていることを特徴とす
る。

【００１４】

【作用】請求項１記載の発明においては、ガス輸送経路
のガス放出口からエッチング室の内部に放出された活性
種を含むエッチングガスは、ガス放出口と被処理物との
間に設けられた分散板に衝突する。分散板に衝突したエ
ッチングガスはその流れが偏向され、分散板の表面に沿
って分散板の外周縁方向の全方位に向かって流れる。そ
して、分散板の外周縁に達したエッチングガスの流れ
は、一部は分散板の裏面に回り込んだ後に被処理物の方
向へ向かい、一部は分散板の裏面に回り込むことなく被
処理物の方向へ向かい、全体として被処理物の表面に対
してほぼ均一にエッチングガスの流れが分散される。そ
して、被処理物の表面の全体にわたって均一に活性種が
供給されて均一にエッチングされる。

【００１５】請求項２記載の発明においては、活性種を
含むエッチングガスは、複数の分岐経路によってその流
れが分岐された後に複数のガス放出口からエッチング室
の内部に放出される。各ガス放出口から放出されたエッ
チングガスは、各ガス放出口と被処理物との間に設けら
れた各分散板に衝突する。分散板に衝突したエッチング
ガスはその流れが偏向され、分散板の表面に沿って分散
板の外周縁方向の全方位に向かって流れる。そして、分
散板の外周縁に達したエッチングガスの流れは、一部は
分散板の裏面に回り込んだ後に被処理物の方向へ向か
い、一部は分散板の裏面に回り込むことなく被処理物の
方向へ向かい、全体として被処理物の表面に対してほぼ
均一にエッチングガスの流れが分散される。そして、被
処理物の表面の全体にわたって均一に活性種が供給され
て均一にエッチングされる。

【００１６】請求項３記載の発明においては、活性種を
含むエッチングガスは、エッチング室の内部に形成され
たガス貯留室に流れ込み、このガス貯留室から複数のガ
ス放出口を介してエッチング室の内部に放出される。各
ガス放出口から放出されたエッチングガスは、各ガス放
出口と被処理物との間に設けられた各分散板に衝突す
る。分散板に衝突したエッチングガスはその流れが偏向
され、分散板の表面に沿って分散板の外周縁方向の全方
位に向かって流れる。そして、分散板の外周縁に達した
エッチングガスの流れは、一部は分散板の裏面に回り込
んだ後に被処理物の方向へ向かい、一部は分散板の裏面
に回り込むことなく被処理物の方向へ向かい、全体とし
て被処理物の表面に対してほぼ均一にエッチングガスの
流れが分散される。そして、被処理物の表面の全体にわ
たって均一に活性種が供給されて均一にエッチングされ
る。

【００１７】請求項４記載の発明においては、活性種を
含むエッチングガスは、エッチング室の内部に設けられ
た仕切り板によって形成されたガス貯留室の内部に流れ
込み、仕切り板に穿設された複数の孔によって形成され
たガス放出口を介してエッチング室の内部に放出され
る。各ガス放出口から放出されたエッチングガスは、各
ガス放出口と被処理物との間に設けられた各分散板に衝
突する。分散板に衝突したエッチングガスはその流れが
偏向され、分散板の表面に沿って分散板の外周縁方向の
全方位に向かって流れる。そして、分散板の外周縁に達
したエッチングガスの流れは、一部は分散板の裏面に回
り込んだ後に被処理物の方向へ向かい、一部は分散板の
裏面に回り込むことなく被処理物の方向へ向かい、全体
として被処理物の表面に対してほぼ均一にエッチングガ
スの流れが分散される。そして、被処理物の表面の全体
にわたって均一に活性種が供給されて均一にエッチング
される。

【００１８】

【実施例】以下、本発明によるドライエッチング装置の
第１の実施例について図面を参照して説明する。なお、
図６に示した従来例と同一部材には同一符号を付して詳
細な説明は省略する。

【００１９】図１において符号２０はガス分岐管を示
し、このガス分岐管２０はガス導入口８に連通するよう
にして設けられている。ここで、ガス分岐管２０の内径
は石英管１０や連絡配管９の内径と共通である。ガス分
岐管２０の出口端部にはガス放出口２１が形成されてお
り、また、ガス分岐管２０の出口端部にはガス分散板２
２が支持棒２３を介して取り付けられている。ガス分散
板２２は図２に示したように円盤状を成しており、支持
棒２３によってガス分岐管２０のガス放出口２１から所
定距離だけ離間して配置されている。そして、ガス分散
板２２は、その外周縁を含めて全体がエッチング室２の
空間内に露呈している。

【００２０】ここで、ガス放出口２１からガス分散板２
２までの距離、ガス分散板２２からＬＣＤ基板Ｓまでの
距離、ガス分散板２２の直径、ガス放出口２１の口径
は、ＬＣＤ基板Ｓの大きさ、真空容器１の内部の排気能
力、エッチングガスの総流量等に応じて適宜最適化して
設定する。

【００２１】次に、本実施例の作用について説明する。
プラズマ発生室１４において生成された活性種を含むエ
ッチングガスは、石英管１０及び連絡配管９の内部を経
由してガス導入口８に達する。そして、エッチングガス
はガス導入口８を介してガス分岐管２０の内部に流入
し、このガス分岐管２０によってエッチングガスの流れ
が分岐される。ここで、ガス分岐管２０の内径は石英管
１０や連絡配管９の内径と共通するので、ガス分岐管２
０の内部で活性種が圧力差によって失活することがな
い。

【００２２】ガス分岐管２０のガス放出口２１から放出
された活性種を含むエッチングガスは、ガス分散板２２
の表面に衝突して流れが偏向され、ガス分散板２２の表
面に沿ってガス分散板２２の外周縁方向の全方位に向か
って流れる。そして、ガス分散板２２の外周縁に達した
活性種を含むエッチングガスの流れは、図３に示したよ
うに一部はガス分散板２２の裏面に回り込んだ後にＬＣ
Ｄ基板Ｓの方向へ向かい、一部はガス分散板２２の裏面
に回り込むことなくＬＣＤ基板Ｓの方向へ向かい、全体
としてＬＣＤ基板Ｓの表面に対してほぼ均一に活性種を
含むエッチングガスの流れが分散される。そして、ＬＣ
Ｄ基板Ｓの表面の全体にわたって均一に活性種が供給さ
れて均一にエッチングされる。

【００２３】以上述べたように本実施例によれば、ガス
分岐管２０の内径は石英管１０や連絡配管９の内径と共
通するのでガス分岐管２０の内部で活性種が失活するこ
とがなく、このため、ＬＣＤ基板Ｓのエッチング速度が
低下することがなく、また、ガス分散板２２によって活
性種を含むエッチングガスの流れがＬＣＤ基板Ｓの表面
に対してほぼ均一に分散されるので、ＬＣＤ基板Ｓの表
面の全体にわたって均一に活性種が供給され、高い面内
均一性でエッチングを行うことができる。図４は、本実
施例によってＬＣＤ基板Ｓをエッチングした場合のエッ
チング特性を示したものであり、この図から分かるよう
にＬＣＤ基板Ｓの全体にわたってほぼ均一なエッチング
速度が達成されている。

【００２４】なお、ガス分岐管２０の内径は、活性種が
失活しない程度の大きさを備えていればよく、本実施例
のような石英管１０や連絡配管９の内径と共通するもの
には限定されない。また、ガス分散板２２の形状も、本
実施例のような円盤形状のものには限定されず、エッチ
ングガスを全方位に分散できる形状のものであればよ
い。

【００２５】次に、本発明によるドライエッチング装置
の第２の実施例について図面を参照して説明する。図５
に示したように、真空容器１の内部には、エッチング室
２の上部にガス貯留室１５を形成するようにして仕切り
板３０が設けられている。仕切り板３０にはガス放出口
３１が穿設されており、このガス放出口３１の口径は活
性種が失活しないように十分に大きく設定されている。
ガス放出口３１の直下にはガス分散板２２が支持棒２３
を介して設けられている。そして、ガス分散板２２は、
その外周縁を含めて全体がエッチング室２の空間内に露
呈している。

【００２６】次に、本実施例の作用について説明する。
活性種を含むエッチングガスはガス導入口８を介してガ
ス貯留室１５に流入し、ガス放出口３１を介してエッチ
ング室２へ放出される。ここで、ガス放出口３１は十分
に大きな口径を備えているので、このガス放出口３１を
通過する際に活性種が失活することがなく、また、放出
されるエッチングガス内の活性種の成分比が変化するこ
ともない。ガス放出口３１から放出されたエッチングガ
スは、ガス分散板２２の表面に衝突して流れが偏向さ
れ、ガス分散板２２の表面に沿ってガス分散板２２の外
周縁方向の全方位に向かって流れる。そして、ガス分散
板２２の外周縁に達したエッチングガスの流れは、図３
に示したように一部はガス分散板２２の裏面に回り込ん
だ後にＬＣＤ基板Ｓの方向へ向かい、一部はガス分散板
２２の裏面に回り込むことなくＬＣＤ基板Ｓの方向へ向
かい、全体としてＬＣＤ基板Ｓの表面に対してほぼ均一
に活性種を含むエッチングガスの流れが分散される。

【００２７】以上述べたように本実施例によれば、ガス
放出口３１の口径が十分に大きいので活性種が失活する
ことがなく、このため、ＬＣＤ基板Ｓのエッチング速度
が低下することがなく、また、ガス分散板２２によって
活性種を含むエッチングガスの流れがＬＣＤ基板Ｓの表
面に対してほぼ均一に分散されるので、ＬＣＤ基板Ｓの
表面の全体にわたって均一に活性種が供給され、高い面
内均一性でエッチングを行うことができる。

【００２８】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、ガス輸送
経路のガス放出口と被処理物との間にエッチングガスを
分散させる分散板を少なくともその外周縁がエッチング
室の空間内に露呈するようにして設け、活性種の輸送経
路の途中に大きな圧力差が生じることがないので、プラ
ズマ発生室で生成された活性種が被処理物に到達する前
に失活することがなく、このため、被処理物のエッチン
グ速度が低下することがなく、また、分散板によって活
性種を含むエッチングガスの流れが被処理物の表面に対
して均一に分散されるので、被処理物の表面の全体にわ
たって均一に活性種が供給され、高い面内均一性でエッ
チングを行うことができる。

【００２９】請求項２記載の発明によれば、ガス輸送経
路はガス放出口を有する複数の分岐経路を備え、各ガス
放出口と被処理物との間にエッチングガスを分散させる
各分散板を少なくともその外周縁が前記エッチング室の
空間内に露呈するようにして設け、活性種の輸送経路の
途中に大きな圧力差が生じることがないので、プラズマ
発生室で生成された活性種が被処理物に到達する前に失
活することがなく、このため、被処理物のエッチング速
度が低下することがなく、また、複数のガス放出口から
放出されたエッチングガスが複数の分散板によってその
流れが被処理物の表面に対して均一に分散されるので、
被処理物の表面の全体にわたって均一に活性種が供給さ
れ、極めて高い面内均一性でエッチングを行うことがで
きる。

【００３０】請求項３記載の発明によれば、ガス輸送経
路はエッチング室の内部に形成されたガス貯留室を備
え、このガス貯留室は複数のガス放出口を有し、各ガス
放出口と被処理物との間にエッチングガスを分散させる
各分散板を少なくともその外周縁がエッチング室の空間
内に露呈するようにして設け、活性種の輸送経路の途中
に大きな圧力差が生じることがないので、プラズマ発生
室で生成された活性種が被処理物に到達する前に失活す
ることがなく、このため、被処理物のエッチング速度が
低下することがなく、また、複数のガス放出口から放出
されたエッチングガスが複数の分散板によってその流れ
が被処理物の表面に対して均一に分散されるので、被処
理物の表面の全体にわたって均一に活性種が供給され、
極めて高い面内均一性でエッチングを行うことができ
る。

【００３１】請求項４記載の発明によれば、ガス貯留室
はエッチング室の内部に設けられた仕切り板によって形
成され、複数のガス放出口は仕切り板に穿設された複数
の孔によって形成されており、活性種の輸送経路の途中
に大きな圧力差が生じることがないので、プラズマ発生
室で生成された活性種が被処理物に到達する前に失活す
ることがなく、このため、被処理物のエッチング速度が
低下することがなく、また、複数のガス放出口から放出
されたエッチングガスが複数の分散板によってその流れ
が被処理物の表面に対して均一に分散されるので、被処
理物の表面の全体にわたって均一に活性種が供給され、
極めて高い面内均一性でエッチングを行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるドライエッチング装置の第１実施
例を示した縦断面図。

【図２】同実施例の要部を示した斜視図。

【図３】同実施例の作用を示した説明図。

【図４】同実施例のエッチング特性を示したグラフ。

【図５】本発明によるドライエッチング装置の第２実施
例を示した縦断面図。

【図６】従来のドライエッチング装置を示した縦断面
図。

【図７】同装置のエッチング特性を示したグラフ。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ エッチング室 ８ ガス導入口 ９ 連絡配管 １０ 石英管 １４ プラズマ発生室 １５ ガス貯留室 ２０ ガス分岐管 ２１、３１ ガス放出口 ２２ ガス分散板 ２３ 支持棒 ３０ 仕切り板 Ｓ ＬＣＤ基板

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エッチングガスを励起させて活性種を生成
   するプラズマ発生室と、被処理物をエッチング処理する
   エッチング室と、前記プラズマ発生室と前記エッチング
   室とを連通するガス輸送経路とを備えたドライエッチン
   グ装置において、前記ガス輸送経路のガス放出口と前記
   被処理物との間にエッチングガスを分散させる分散板を
   少なくともその外周縁が前記エッチング室の空間内に露
   呈するようにして設けたことを特徴とするドライエッチ
   ング装置。
2. 【請求項２】前記ガス輸送経路は前記ガス放出口を有す
   る複数の分岐経路を備え、前記各ガス放出口と前記被処
   理物との間にエッチングガスを分散させる前記各分散板
   を少なくともその外周縁が前記エッチング室の空間内に
   露呈するようにして設けたことを特徴とする請求項１に
   記載のドライエッチング装置。
3. 【請求項３】前記ガス輸送経路は前記エッチング室の内
   部に形成されたガス貯留室を備え、このガス貯留室は複
   数の前記ガス放出口を有し、前記各ガス放出口と前記被
   処理物との間にエッチングガスを分散させる前記各分散
   板を少なくともその外周縁が前記エッチング室の空間内
   に露呈するようにして設けたことを特徴とする請求項１
   に記載のドライエッチング装置。
4. 【請求項４】前記ガス貯留室は前記エッチング室の内部
   に設けられた仕切り板によって形成され、前記複数のガ
   ス放出口は前記仕切り板に穿設された複数の孔によって
   形成されていることを特徴とする請求項３に記載のドラ
   イエッチング装置。