JPH10144498A

JPH10144498A - プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法

Info

Publication number: JPH10144498A
Application number: JP8317112A
Authority: JP
Inventors: Jinichiro Mukoda; 甚一郎向田
Original assignee: Kokusai Electric Corp
Current assignee: Kokusai Electric Corp
Priority date: 1996-11-12
Filing date: 1996-11-12
Publication date: 1998-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】シャワープレート等の電極部の劣化を抑制しな
がら、反応室内を効率的にガスクリーニングできるプラ
ズマ処理装置および方法を提供する。【解決手段】平面図的に見てアノード１３０の基板載置
台２５の中央部に開口する排気口６０を介する排気経路
と、平面図的に見て基板載置台３５の４隅近傍に開口す
る排気口６１乃至６４を介する排気経路とをエアバルブ
５５、５６で切換可能とする。成膜を中央の排気口６０
を介して排気しながら行うことにより、均一に成膜でき
る。ガスクリーニングを、４隅の排気口６１乃至６４を
介して排気しながら行うことにより、内槽３０の４隅近
傍にガス流を集中させることができ、その部分のガスエ
ッチングを促進でき、内槽３０の内壁のガスエッチング
がより均一に行え、ガスクリーニング時間が短縮され、
シャワープレート２６の過剰エッチングが抑制され、そ
の劣化が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理装置
およびプラズマ処理方法に関し、特に、半導体素子や液
晶表示素子（ＬＣＤ）等を製造する際に使用される半導
体ウェーハやガラス基板等を処理するプラズマ処理装置
およびプラズマ処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図２は、従来のプラズマＣＶＤ装置の反
応室の構造を示す図であり、図２Ａは縦断面図、図２Ｂ
は図２ＡのＸ２−Ｘ２線横断面図である。

【０００３】このプラズマＣＶＤ装置２００は、処理槽
２０を備えており、処理槽２０は外槽４０と内槽３０と
を備えた２槽構造となっている。

【０００４】内槽３０はカソード１２０を備えており、
カソード１２０は、カソードヒータ２４とシャワープレ
ート２６と反応ガス導入管２８とを備えている。シャワ
ープレート２６には多数のガス分散孔２９が配設され、
反応ガス導入管２８より導入された反応ガスをガス分散
孔２９により内槽３０内に分散供給し、その結果、基板
載置台３５上に載置された基板３６上に反応ガスを均一
に供給するようになっている。シャワープレート２６は
平面図的に見て略直角四辺形の形状をしている。

【０００５】内槽３０には、カソード１２０と対向して
アノード１３０が設けられている。アノード１３０はア
ノードヒータ３３とアノードヒータ３３上に設けられた
基板載置台３５とを備えている。基板載置台３５は平面
図的に見て略直角四辺形の形状をしている。

【０００６】カソード１２０とアノード１３０とにより
いわゆる平行平板型の電極を構成している。カソード１
２０には高周波電源４６が接続されており、アノード１
３０は接地されており、カソード１２０とアノード１３
０との間に高周波電力を印加できるようになっている。

【０００７】カソード１２０の周囲には内槽上側壁３１
が設けられ、アノードヒータ３３の周囲には、内槽上側
壁３１と対応して内槽下側壁３２が固着されている。内
槽下側壁３２はアノードヒータ３３を昇降させることに
よって昇降し、アノードヒータ３３が上昇すると内槽下
側壁３２も上昇して内槽上側壁３１と当接する。このよ
うにして、カソード１２０、アノード１３０、内槽上側
壁３１および内槽下側壁３２により内槽３０が構成され
る。

【０００８】内槽下側壁３２には、図２Ｂに示すよう
に、所定の間隔で排気孔４９が、基板載置台３５の外周
の全周にわたって設けられている。アノードヒータ３３
の下には集気槽３８が設けられており、アノードヒータ
３３、内槽下側壁３２および集気槽３８により排気槽３
７が構成される。排気槽３７内は排気孔４９を介して内
槽３０と連通している。集気槽３８の底板３８１には、
内排気管３９が排気槽３７内と連通して設けられてい
る。内排気管３９は、図２Ｂに示すように、平面図的に
見て、基板載置台３５の中央部に位置している。

【０００９】処理槽２０の底板２１１の中央部には外排
気管４１が設けられている。内排気管３９は外排気管４
１と同心円状に外排気管４１に遊嵌して設けられてい
る。外排気管４１は真空ポンプ（図示せず。）に接続さ
れている。

【００１０】成膜工程においては、内槽３０内を外排気
管４１、内排気管３９、排気槽３７および排気孔４９を
介して排気しながら、反応ガス導入管２８から成膜用の
反応ガスを内槽３０内に導入して内槽３０内を所定の圧
力に制御しつつ、高周波電源４６よりカソード１２０、
アノード１３０間に高周波電力を印加してプラズマを発
生させて、基板載置台３５上に載置した基板３６上に薄
膜を形成する。

【００１１】成膜時においては、この薄膜や他の反応副
生成物は、シャワープレート２６や内槽３０の他の内壁
にも付着・堆積するので、成膜処理を繰り返すと付着・
堆積を続け、やがては剥離し、それが成膜処理中の基板
３６上に付着して基板３６を汚染してしまう。

【００１２】そこで、所定の頻度でガスクリーニングを
行うことによりシャワープレート２６や内槽３０の他の
内壁に付着・堆積した反応副生成物をプラズマを利用し
てエッチング除去することが行われている。

【００１３】このガスクリーニング工程では、基板３６
を基板載置台３５上に載置しない状態で、内槽３０内
を、内層下側壁３２に設けられた排気孔４９、排気槽３
７、内排気管３９および外排気管４１を介して排気しな
がら、反応ガス導入管２８からＮＦ₃ やＳＦ₆ といった
クリーニングガスを内槽３０内に導入して内槽３０内を
所定の圧力に制御しつつ、高周波電源４６よりカソード
１２０、アノード１３０間に高周波電力を印加してプラ
ズマを発生させて、内槽３０の内壁に付着・堆積した反
応副生成物をエッチング除去する。

【００１４】しかしながら、このガスクリーニングにお
いては、内槽３０内の箇所によって処理速度が違う。す
なわち、電界の強いシャワープレート２６からクリーニ
ングが先に進み、徐々にその周辺、内槽３０の他の内壁
部へと処理される。従って、内槽３０の内壁、特に図２
ＢのＡ部の処理には長い時間がかかり、この部分の処理
が完全に終わる頃には、シャワープレート２６が過剰処
理されてしまって劣化する。このシャワープレート２６
の劣化は、ＣＶＤ成膜速度の低下、膜均一性の悪化等を
招き、メンテナンスサイクルの間隔が短くなり稼働率が
悪化する等の問題を引き起こしていた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、反応室の内壁のガスクリーニングの処理に多く
の時間がかかり、シャワープレート等の電極部が劣化す
るという問題点を解決し、シャワープレート等の電界の
強い電極部の劣化を抑制しながら、反応室内を効率的に
クリーニングできるプラズマ処理装置およびプラズマ処
理方法を提供することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、アノー
ドと、前記アノードと対向して設けられたカソードと、
前記アノードおよび前記カソードの一方に対して前記ア
ノードおよび前記カソードの他方とは反対側に開口して
設けられた第１の排気口および複数第２の排気口とを備
え、前記アノードおよび前記カソードの前記一方の形状
が平面図的に見て略多角形状であり、前記第１の排気口
が、前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一方
を平面図的に見て前記アノードおよび前記カソードのう
ちの前記一方のほぼ中央部に開口し、前記複数の第２の
排気口が、前記アノードおよび前記カソードのうちの前
記一方を平面図的に見て前記アノードおよび前記カソー
ドのうちの前記一方の各角部近傍にそれぞれ開口してい
ることを特徴とする第１のプラズマ処理装置が提供され
る。

【００１７】このように第１の排気口が、前記アノード
および前記カソードのうちの前記一方を平面図的に見て
前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一方のほ
ぼ中央部に開口しているから、前記アノードおよび前記
カソードのうちの前記一方に被成膜基板を設け、この第
１の排気口を介する排気経路を利用して基板上に成膜を
行うと、前記アノードおよび前記カソードのうちの前記
一方上のガスの流れが均一になり、基板上に形成される
薄膜の膜厚均一性が向上する。そして、これら複数の第
２の排気口を介する排気経路を利用してガスクリーニン
グ処理を行うと、前記アノードおよび前記カソードのう
ちの前記一方の各角部に対応する反応室の各箇所のエッ
チングを効率よく行えるようになってガスクリーニング
時間を短縮でき、それに伴い、電界の強いアノードまた
はカソードという電極部の劣化を抑制することもできる
ようになる。

【００１８】なお、場合によっては、第１の排気口を介
する排気経路と第２の排気口を介する排気経路とを共に
使用して、成膜やガスクリーニングを行うことも可能で
ある。

【００１９】好ましくは、前記アノードおよび前記カソ
ードの前記他方の形状が、平面図的に見て、前記アノー
ドおよび前記カソードの前記一方の前記多角形状とほぼ
同じ略多角形状である。

【００２０】また、好ましくは、前記第１の排気口を介
する第１の排気経路と前記第２の排気口を介する第２の
排気経路とを切換可能とする。

【００２１】さらに好ましくは、前記第１の排気口を介
する前記第１の排気経路と前記第２の排気口を介する前
記第２の排気経路とをプラズマ処理の種類に応じて切換
可能とする。

【００２２】そして、さらに一層好ましくは、前記第１
の排気口を介する前記第１の排気経路と前記第２の排気
口を介する前記第２の排気経路とを成膜処理とガスクリ
ーニング処理との間で切換可能とする。

【００２３】また、前記第１の排気口を介する前記第１
の排気経路と前記第２の排気口を介する前記第２の排気
経路とを、所定のプラズマ処理中に切換可能とすること
もできる。

【００２４】この場合に、好ましくは、前記所定のプラ
ズマ処理がガスクリーニング処理である。このように、
ガスクリーニング中に排気経路を切り換えても、前記ア
ノードおよび前記カソードのうちの前記一方の各角部に
対応する反応室の各箇所のエッチングを効率よく行える
ようになってガスクリーニング時間を短縮でき、それに
伴い、電界の強いアノードまたはカソードという電極部
の劣化を抑制することもできるようになる。

【００２５】前記アノードおよびカソードの形状は、好
ましくは、平面図的にみて略直角四辺形であり、その場
合には、好ましくは、前記複数の第２の排気口が前記直
角四辺形の４隅近傍にそれぞれ開口している。

【００２６】また、この第１のプラズマ処理装置におい
ては、好ましくは、前記アノードおよび前記カソードが
外槽内に設けられ、前記外槽に前記カソードおよび前記
アノードの前記他方が取り付けられ、前記カソードおよ
び前記アノードの前記他方を囲繞して前記外槽に第１の
内槽側壁が取り付けられ、前記カソードおよび前記アノ
ードの前記一方が基板搭載部を備え、前記カソードおよ
び前記カソードの前記一方の周囲に前記第１の内槽側壁
と対応する第２の内槽側壁が取り付けられ、前記基板載
置部を取り囲んで前記第２の内槽側壁に排気孔が設けら
れ、前記排気孔は前記第１の排気口および前記第２の排
気口と連通可能であり、前記カソード、前記アノード、
前記第１の内槽側壁および前記第２の内槽側壁により内
槽が構成されている。

【００２７】このように、内槽を設けることにより、成
膜やガスクリーニング等のプラズマ処理時に発生するプ
ラズマを内槽内に限定することができる。その結果、プ
ラズマ密度を上げることができて、成膜やガスエッチン
グを効率よく行うことができる。

【００２８】さらに好ましくは、前記外槽内に設けられ
た排気槽をさらに有し、前記排気槽は前記アノードおよ
び前記カソードの前記一方に対して前記アノードおよび
前記カソードの前記他方とは反対側に設けられ、前記内
槽内は前記排気孔により前記排気槽内と連通され、前記
第１の排気口および複数第２の排気口が、前記排気槽の
壁面であって前記アノードおよび前記カソードの前記一
方と対向する壁面に開口している。

【００２９】または、排気槽を設けずに、前記第１の排
気口および複数第２の排気口を、前記外槽の壁面であっ
て前記アノードおよび前記カソードの前記一方と対向す
る壁面に開口させてもよい。

【００３０】また、好ましくは、前記カソードおよび前
記アノードの前記他方が、複数のガス分散孔を有するシ
ャワープレートと、前記ガス分散孔にガスを供給するガ
ス供給部とを備え、前記シャワープレートが前記カソー
ドおよび前記アノードの前記一方と対向して設けられて
いる。

【００３１】この場合に、好ましくは、前記カソードお
よび前記アノードの前記一方の形状が平面図的に見て略
直角四辺形であり、前記シャワープレートが平面図的に
見て略直角四辺形である。

【００３２】また、好ましくは、前記カソードおよび前
記アノードの前記一方がアノードであり、前記カソード
および前記アノードの前記他方がカソードである。

【００３３】また、本発明によれば、複数の種類のプラ
ズマ処理が可能なプラズマ処理装置において、プラズマ
処理の種類に応じて排気経路を変更可能としたことを特
徴とする第２のプラズマ処理装置が提供される。

【００３４】このようにすれば、プラズマ処理の種類に
応じて好ましいガスの流れを選択することができる。

【００３５】そして、この第２のプラズマ処理装置にお
いて、好ましくは、前記複数の種類のプラズマ処理が、
成膜処理とガスクリーニング処理とを含む場合には、前
記成膜処理と前記ガスクリーニング処理とで前記排気経
路を変更可能とする。

【００３６】このようにすれば、成膜処理においては、
成膜処理に好ましいガスの流れを形成することができ、
またガスクリーニング処理においては、ガスクリーニン
グ処理に好ましいガスの流れを形成することができ、そ
れぞれに適した処理を行うことができる。

【００３７】また、本発明によれば、所定のプラズマ処
理中に排気経路を可変としたことを特徴とする第３のプ
ラズマ処理装置が提供される。

【００３８】このように、所定のプラズマ処理中に排気
経路を可変とすることにより、例えば、プラズマ処理中
にガスの流れを変更して、反応室内の複数の箇所におい
て、より均一にプラズマ処理をすることができるように
なる。

【００３９】この第３のプラズマ処理装置は、特に、前
記所定のプラズマ処理がガスクリーニング処理である場
合に好適に使用される。

【００４０】また、本発明によれば、第１の排気経路に
よって成膜処理を行う工程と、前記第１の排気経路とは
異なる第２の排気経路によってガスクリーニング処理を
行う工程と、を備えることを特徴とする第１のプラズマ
処理方法が提供される。

【００４１】このようにすれば、成膜処理においては、
成膜処理に好ましいガスの流れを形成することができ、
またガスクリーニング処理においては、ガスクリーニン
グ処理に好ましいガスの流れを形成することができ、そ
れぞれに適した処理を行うことができる。

【００４２】また、本発明によれば、所定のプラズマ処
理中に排気経路を変えることを特徴とする第２のプラズ
マ処理方法が提供される。

【００４３】このように、所定のプラズマ処理中に排気
経路を変えることにより、例えば、プラズマ処理中にガ
スの流れを変更して、反応室内の複数の箇所において、
より均一にプラズマ処理をすることができるようにな
る。

【００４４】この第２のプラズマ処理方法は、特に、前
記所定のプラズマ処理がガスクリーニング処理である場
合に好適に使用される。

【００４５】また、本発明によれば、アノードと、前記
アノードと対向して設けられたカソードと、前記アノー
ドおよび前記カソードの一方に対して前記アノードおよ
び前記カソードの他方とは反対側に開口して設けられた
第１の排気口および複数第２の排気口とを備え、前記ア
ノードおよび前記カソードの前記一方の形状が平面図的
に見て略多角形状であり、前記第１の排気口が、前記ア
ノードおよび前記カソードのうちの前記一方を平面図的
に見て前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一
方のほぼ中央部に開口し、前記複数の第２の排気口が、
前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一方を平
面図的に見て前記アノードおよび前記カソードのうちの
前記一方の各角部近傍にそれぞれ開口しており、前記第
１の排気口を介する第１の排気経路と前記第２の排気口
を介する第２の排気経路とを切換可能としたプラズマ処
理装置を使用して複数のプラズマ処理を行うプラズマ処
理方法であって、前記第１の排気経路によって成膜処理
を行う工程と、前記第２の排気経路によってガスクリー
ニング処理を行う工程と、を備えることを特徴とする第
３のプラズマ処理方法が提供される。

【００４６】このプラズマ処理方法で使用されるプラズ
マ処理装置においては、第１の排気口が、前記アノード
および前記カソードのうちの前記一方を平面図的に見て
前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一方のほ
ぼ中央部に開口しているから、前記アノードおよび前記
カソードのうちの前記一方に被成膜基板を設け、この第
１の排気口を介する第１の排気経路を利用して基板上に
成膜を行うと、前記アノードおよび前記カソードのうち
の前記一方上のガスの流れが均一になり、基板上に形成
される薄膜の膜厚均一性が向上する。そして、これら複
数の第２の排気口を介する第２の排気経路を利用してガ
スクリーニング処理を行うと、前記アノードおよび前記
カソードのうちの前記一方の各角部に対応する反応室の
各箇所のエッチングを効率よく行えるようになってガス
クリーニング時間を短縮でき、それに伴い、電界の強い
アノードまたはカソードという電極部の劣化を抑制する
こともできるようになる。

【００４７】そして、この場合に、好ましくは、前記ア
ノードおよび前記カソードの前記他方の形状が、平面図
的に見て、前記アノードおよび前記カソードの前記一方
の前記多角形状とほぼ同じ略多角形状であるプラズマ処
理装置を使用する。

【００４８】また、本発明によれば、アノードと、前記
アノードと対向して設けられたカソードと、前記アノー
ドおよび前記カソードの一方に対して前記アノードおよ
び前記カソードの他方とは反対側に開口して設けられた
第１の排気口および複数第２の排気口とを備え、前記ア
ノードおよび前記カソードの前記一方の形状が平面図的
に見て略多角形状であり、前記第１の排気口が、前記ア
ノードおよび前記カソードのうちの前記一方を平面図的
に見て前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一
方のほぼ中央部に開口し、前記複数の第２の排気口が、
前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一方を平
面図的に見て前記アノードおよび前記カソードのうちの
前記一方の各角部近傍にそれぞれ開口しており、前記第
１の排気口を介する第１の排気経路と前記第２の排気口
を介する第２の排気経路とを切換可能としたプラズマ処
理装置を使用して複数のプラズマ処理を行うプラズマ処
理方法であって、所定のプラズマ処理中に排気経路を変
えることを特徴とする第４のプラズマ処理方法が提供さ
れる。

【００４９】このように、所定のプラズマ処理中に排気
経路を変えることにより、例えば、プラズマ処理中にガ
スの流れを変更して、反応室内の複数の箇所において、
より均一にプラズマ処理をすることができるようにな
る。

【００５０】この第４のプラズマ処理方法は、特に、前
記所定のプラズマ処理がガスクリーニング処理である場
合に好適に使用される。

【００５１】

【発明の実施の形態】次に、本発明の一実施の形態を図
面を参照して説明する。

【００５２】図１は、本発明の一実施の形態のプラズマ
ＣＶＤ装置を説明するための図であり、図１Ａは縦断面
図、図１Ｂは図１ＡのＸ１−Ｘ１線横断面図である。

【００５３】本発明の第１の実施の形態のプラズマＣＶ
Ｄ装置１００は処理槽２０を備えており、処理槽２０は
外槽４０と内槽３０とを備えた２槽構造となっている。

【００５４】処理槽２０は、処理槽本体２１と天井蓋２
２とを備えている。天井蓋２２はその断面が凸字状とな
っており、中央に形成された凹部に絶縁体２３１〜２３
３を介してカソード１２０が設けられている。カソード
１２０は、カソードヒータ２４とシャワープレート２６
と反応ガス導入管２８とを備えている。カソードヒータ
２４は、棒状の抵抗加熱式ヒータ線２５がアルミニウム
部材内に埋め込まれて構成されている。カソードヒータ
２４とシャワープレート２６との間には間隙２７が形成
されている。間隙２７には反応ガス導入管２８が連通し
ている。シャワープレート２６には多数のガス分散孔２
９が配設され、反応ガス導入管２８より導入された反応
ガスをガス分散孔２９により内槽３０内に分散供給し、
その結果、基板載置台３５上に載置された基板３６上に
反応ガスを均一に供給するようになっている。

【００５５】内槽３０には、カソード１２０と対向して
アノード１３０が設けられている。アノード１３０はア
ノードヒータ３３とアノードヒータ３３上に設けられた
基板載置台３５とを備えている。アノードヒータ３３
は、棒状の抵抗加熱式ヒータ線３４がアルミニウム部材
内に埋め込まれて構成されている。カソード１２０とア
ノード１３０とによりいわゆる平行平板型の電極を構成
している。カソード１２０には高周波電源４６が接続さ
れており、アノード１３０は接地されており、カソード
１２０とアノード１３０との間に高周波電力を印加でき
るようになっている。

【００５６】基板載置台３５の形状は平面図的に見て略
直角四辺形であり、シャワープレート２６の形状も平面
図的に見て略直角四辺形である。

【００５７】アノードヒータ３３は昇降ロッド４２の上
端に固着されており、昇降ロッド４２を昇降させること
によって昇降する。昇降ロッド４２はエアシリンダ（図
示せず。）を昇降させることによって昇降する。なお、
昇降ロッド４２は、処理槽本体２１の底板２１１を気密
かつ昇降自在に貫通して設けられている。

【００５８】天井蓋２２の周囲の下面には絶縁体２３１
〜２３３を囲繞する内槽上側壁３１が固着されている。
アノードヒータ３３の周囲には、内槽上側壁３１と対応
して、内槽下側壁３２が固着されている。内槽下側壁３
２はアノードヒータ３３を昇降させることによって昇降
し、アノードヒータ３３が上昇すると内槽下側壁３２も
上昇して内槽上側壁３１と当接する。このようにして、
カソード１２０、アノード１３０、内槽上側壁３１およ
び内槽下側壁３２により内槽３０が構成される。

【００５９】内槽下側壁３２には、図１Ｂに示すよう
に、所定の間隔で排気孔４９が、基板載置台３５の外周
の全周にわたって設けられている。アノードヒータ３３
の下には集気槽３８が設けられており、集気槽３８の側
板３８２の上部は内槽下側壁３２の下部に固着されてい
る。アノードヒータ３３、内槽下側壁３２および集気槽
３８により排気槽３７が構成され、その内部には排気室
１３７が画成される。排気室１３７は排気孔４９を介し
て内槽３０と連通している。処理槽本体２１、天井蓋２
２、内槽上側壁３１、内槽下側壁３２、集気槽３８およ
び内排気管１３９、２３９、３３９、４３９により外槽
空間１４０が画成されている。

【００６０】基板載置台３５およびアノードヒータ３３
を貫通してリフトピン４３が昇降可能に設けられ、リフ
トピン４３により基板載置台３５上に載置された基板３
６が、基板載置台３５から持ち上げられるようになって
いる。リフトピン４３は昇降ロッド４４の上端に固着さ
れており、昇降ロッド４４を昇降させることによって昇
降する。昇降ロッド４４はエアシリンダ（図示せず。）
を昇降させることによって昇降する。なお、昇降ロッド
４４は、処理槽本体２１の底板２１１を気密かつ昇降自
在に貫通して設けられている。

【００６１】集気槽３８の底板３８１には、排気口６０
乃至６４が開口して設けられている。内排気管３９、１
３９、２３９、３３９および４３９が、排気口６０乃至
６４をそれぞれ介して排気室１３７とそれぞれ連通して
設けられている。図１Ｂに示すように、排気口６０は平
面図的に見て基板載置台３５の中央部に開口しており、
排気口６１乃至６４は平面図的に見て基板載置台３５の
４隅近傍にそれぞれ開口している。

【００６２】処理槽本体２１の底板２１１には、排気口
６０乃至６４の位置にそれぞれ対応して外排気管４１、
１４１、２４１、３４１および４４１が外槽空間１４０
とそれぞれ連通して取り付けられている。内排気管３
９、１３９、２３９、３３９および４３９は、外排気管
４１、１４１、２４１、３４１および４４１とそれぞれ
同心円状に遊嵌して設けられている。

【００６３】内排気管３９、１３９、２３９、３３９お
よび４３９は、処理槽本体２１の底板２１１に設けられ
た孔２１６および２１７ならびに外排気管４１、１４
１、２４１、３４１および４４１内にそれぞれ挿入され
ている。内排気管３９、１３９、２３９、３３９および
４３９の外壁と底板２１１に設けられた孔２１６および
２１７の内壁ならびに外排気管４１、１４１、２４１、
３４１および４４１の内壁との間には所定の隙間があ
る。この隙間を介して外槽空間１４０内が排気される
が、この隙間を狭めておくことにより、この隙間から反
応副生成物に起因するパーティクルが外槽空間１４０内
に逆拡散することを有効に防止できる。

【００６４】また、内排気管３９、１３９、２３９、３
３９および４３９を、底板２１１の内壁よりも所定の長
さだけ外側に突出させている。このように内排気管３
９、１３９、２３９、３３９および４３９を所定の長さ
だけ突出させておくことにより、内排気管３９、１３
９、２３９、３３９および４３９と底板２１１の孔２１
６、２１７ならびに外排気管４１、１４１、２４１、３
４１および４４１内との間のそれぞれの隙間から反応副
生成物に起因するパーティクルが外槽空間１４０内に逆
拡散することを有効に防止できる。

【００６５】外排気管４１は排気管５２に連通してい
る。外排気管１４１、２４１、３４１および４４１は１
本にまとめられて排気管５１となり、やはり排気管５２
と連通している。排気管５２は真空ポンプ（図示せ
ず。）に接続されている。外排気管４１と排気管５２と
が合流する前に、外排気管４１および排気管５２にはそ
れぞれエアバルブ５６、５５が設けられており、排気口
６０を介する中央部からの排気と排気口６１〜６４を介
する４隅からの排気とを切り換えられる構成としてい
る。

【００６６】内槽３０内は、エアバルブ５６を開いた場
合には、外排気管４１、内排気管３９、排気口６０、排
気室１３７および排気孔４９を介して排気され、外槽空
間１４０は、内排気管３９の外壁と底板２１１の孔２１
６の内壁および外排気管４１の内壁との間の隙間ならび
に外排気管４１を介して排気される。エアバルブ５５を
開いた場合には、内槽３０内は、外排気管１４１、２４
１、３４１、４４１、内排気管１３９、２３９、３３
９、４３９、排気室１３７および排気孔４９を介して排
気され、外槽空間１４０は、内排気管１３９、２３９、
３３９、４３９の外壁と底板２１１の孔２１７の内壁お
よび外排気管１４１、２４１、３４１、４４１の内壁と
の間の隙間ならびに外排気管１４１、２４１、３４１、
４４１を介して排気される。

【００６７】このように内槽３０内および外槽空間１４
０を排気しながら、反応ガス導入管２８から成膜用の反
応ガスまたはガスエッチング用の反応ガスを内槽３０内
に導入して内槽３０内および外槽空間１４０をそれぞれ
所定の圧力に制御する。

【００６８】処理槽本体２１の側板２１２、２１３には
基板搬入／搬出口４８、１４８がそれぞれ設けられ、基
板搬入／搬出口４８、１４８にはゲート弁４７、１４７
がそれぞれ取付けられている。

【００６９】本実施の形態のプラズマＣＶＤ装置１００
においては、排気口６０は、平面図的に見て基板載置台
３５の中央部に位置している。従って、エアバルブ５５
を閉じ、エアバルブ５６を開いて、排気口６０を介して
排気した場合には、内槽３０は、内槽下側壁３２に設け
られた複数の排気孔４９のそれぞれからほぼ均一に排気
される。従って、基板載置台３５上に載置された基板３
６上のガスの流れが均一となり、その結果、基板３６上
に成膜される膜の膜厚や諸特性が均一となる。従って、
歩留まりも向上し、生産性も向上する。

【００７０】また、排気口６１乃至６４は平面図的に見
て基板載置台３５の４隅近傍にそれぞれ位置している。
従って、エアバルブ５６を閉じ、エアバルブ５５を開い
て、排気口６１乃至６４を介して排気した場合には、内
槽３０の４隅、すなわち、図１ＢのＡ部近傍にガス流を
集中させることができる。従って、ガスクリーニング
を、エアバルブ５６を閉じエアバルブ５５を開いて行え
ば、電界が弱く処理速度が遅い４隅の部分のガスエッチ
ングを促進することができる。従って、内槽３０の内壁
のガスエッチングがより均一に行えるようになり、ガス
クリーニング時間が短縮され、シャワープレート２６の
過剰エッチングが抑制され、その劣化が抑制される。そ
の結果、ＣＶＤ成膜工程における成膜速度の低下が防止
され、また膜厚均一性も安定化し、メンテナンスサイク
ルの間隔も長くなり稼働率も向上する。

【００７１】また、内槽３０を設けることにより、成膜
時やガスクリーニング時に発生するプラズマを内槽３０
内に限定することができる。その結果、プラズマ密度を
上げることができて、成膜やガスエッチングを効率よく
行うことができる。

【００７２】さらに、内槽３０から流出する反応ガス
は、内槽下側壁３２に設けられた排気孔４９、排気室１
３７、排気口６０乃至６４ならびに内排気管３９、１３
９、２３９、３３９および４３９をそれぞれ介して、処
理槽本体２１の底板２１１の内壁よりも外側の外排気管
４１、１４１、２４１、３４１および４４１内にそれぞ
れ排気される。従って、反応ガス、反応副生成物および
エッチング残渣等が外槽空間１４０内に流れ込むことが
防止され、外槽４０の内壁に反応副生成物が付着するこ
とが防止される。その結果、メンテナンス時に外槽４０
を清掃する必要がなくなり、その分、プラズマＣＶＤ装
置１００の稼働率を上げることができる。

【００７３】また、外槽４０を設けているので、このプ
ラズマＣＶＤ装置１００とロードロック槽等の他の槽と
の接続が容易となる。

【００７４】次に、このような構成のプラズマＣＶＤ装
置１００の操作を説明する。

【００７５】基板３６の搬入時には、エアシリンダ（図
示せず。）により、昇降ロッド４２を降下させてアノー
ドヒータ３３、基板載置台３５、内槽下側壁３２および
集気槽３８を降下させて、内槽３０を開放する。また、
エアシリンダ（図示せず。）により昇降ロッド４４を動
作させ、リフトピン４３を基板載置台３５よりも突出さ
せておく。外排気管４１等および内排気管３９等を介し
て処理槽２０内を所定の真空度に排気しておく。

【００７６】ゲート弁４７を開き、移載機（図示せ
ず。）により基板３６を基板搬入／搬出口４８から内槽
３０内に搬入し、基板３６をリフトピン４３上に載せ
る。移載機が処理槽２０の外に後退した後、ゲート弁４
７を閉じる。その後、エアシリンダ（図示せず。）によ
り昇降ロッド４４を降下させ、基板３６を基板載置台３
５上に載置する。その後、エアシリンダ（図示せず。）
により、昇降ロッド４２を上昇させてアノードヒータ３
３、基板載置台３５、内槽下側壁３２および集気槽３８
を上昇させて、内槽下側壁３２の上部を内槽上側壁３１
の下部に当接させて内槽３０を閉じる。

【００７７】その後、エアバルブ５５を閉じエアバルブ
５６を開いた状態で、内槽３０内を、内層下側壁３２に
設けられた排気孔４９、排気室１３７、排気口６０、内
排気管３９および外排気管４１を介して排気し、外槽空
間１４０を、内排気管３９の外壁と底板２１１の孔２１
６の内壁および外排気管４１の内壁との間の隙間ならび
に外排気管４１を介して排気する。このように内槽３０
内および外槽空間１４０を排気しながら、反応ガス導入
管２８から成膜用の反応ガスを内槽３０内に導入して内
槽３０内および外槽空間１４０をそれぞれ所定の圧力に
制御しつつ、高周波電源４６よりカソード１２０、アノ
ード１３０間に高周波電力を印加してプラズマを発生さ
せて、基板３６上への成膜を行う。成膜時においては、
反応ガスや反応副生成物は、排気孔４９、排気室１３
７、排気口６０および内排気管３９を介して直接外排気
管４１内に排気される。

【００７８】成膜が終わると、反応ガスの供給が止めら
れ、内槽３０内および外槽空間１４０が排気口６０、内
排気管３９、外排気管４１等を介して排気される。

【００７９】その後、アノードヒータ３３を下降させ、
リフトピン４３を上昇させることにより、基板載置台３
５から基板３６を持ち上げる。

【００８０】その後、ゲート弁１４７を開き、移載機
（図示せず。）により基板３６を基板搬入／搬出口１４
８から搬出する。

【００８１】ガスクリーニングを行うには、基板３６を
基板載置台３５上に載置しない状態で、昇降ロッド４２
を上昇させてアノードヒータ３３、基板載置台３５、内
槽下側壁３２および集気槽３８を上昇させて、内槽下側
壁３２の上部を内槽上側壁３１の下部に当接させて内槽
３０を閉じる。

【００８２】その後、エアバルブ５６を閉じエアバルブ
５５を開いた状態で、内槽３０内を、内層下側壁３２に
設けられた排気孔４９、排気室１３７、排気口６１乃至
６４内排気管１３９、２３９、３３９および４３９なら
びに外排気管１４１、２４１、３４１および４４１を介
して排気し、外槽空間１４０を、内排気管１３９、２３
９、３３９および４３９の外壁と底板２１１の孔２１７
の内壁ならびに外排気管１４１、２４１、３４１および
４４１の内壁との間の隙間ならびに外排気管１４１、２
４１、３４１および４４１を介して排気しながら、反応
ガス導入管２８からＮＦ₃ 、ＳＦ₆ 等のクリーニングガ
スを内槽３０内に導入して内槽３０内および外槽空間１
４０をそれぞれ所定の圧力に制御しつつ、高周波電源４
６よりカソード１２０、アノード１３０間に高周波電力
を印加してプラズマを発生させて、内槽３０の内壁に付
着・堆積した反応副生成物をエッチング除去する。ガス
クリーニング時においては、クリーニング残渣は、排気
孔４９、排気室１３７、排気口６１乃至６４ならびに内
排気管１３９、２３９、３３９および４３９を介して直
接外排気管外排気管１４１、２４１、３４１および４４
１内に排気される。ガスクリーニングが終わると、クリ
ーニングガスの供給が止められ、内槽３０内および外槽
空間１４０が排気口６１乃至６４、排気管１３９、２３
９、３３９および４３９ならびに外排気管１４１、２４
１、３４１および４４１等を介して排気される。

【００８３】なお、上記においては、エアバルブ５５を
閉じ、エアバルブ５６を開いて、中央の排気口６０を介
して排気しながら成膜を行い、ガスクリーニングは、エ
アバルブ５６を閉じエアバルブ５５を開いて４隅の排気
口６１乃至６４を介して排気しながら行ったが、所定の
プラズマ処理、例えば、ガスエッチングを、エアバルブ
５５およびエアバルブ５６の両方を開いて中央の排気口
６０および４隅の排気口を介して排気しながら行うこと
もでき、また、ガスエッチングを、最初はエアバルブ５
５およびエアバルブ５６の両方を開いて中央の排気口６
０および４隅の排気口を介して排気しながら行い、途中
でエアバルブ５６を閉じエアバルブ５５を開いて４隅の
排気口６１乃至６４を介して排気しながら行うこともで
きる。

【００８４】また、上記においては、集気槽３８や内排
気管３９、１３９、２３９、３３９、４３９を使用した
が、これらを使用しない構成とすることも可能である。

【００８５】なお、本発明のプラズマＣＶＤ装置に使用
される基板としては、半導体ウェーハや液晶ディスプレ
ー用のガラス基板等が好適に使用される。

【００８６】

【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置やプラズマ処
理方法においては、第１の排気口が、アノードおよびカ
ソードのうちの一方を平面図的に見て前記アノードおよ
び前記カソードのうちの前記一方のほぼ中央部に開口し
ているから、前記アノードおよび前記カソードのうちの
前記一方に被成膜基板を設け、この第１の排気口を介す
る排気経路を利用して基板上に成膜を行うと、前記アノ
ードおよび前記カソードのうちの前記一方上のガスの流
れが均一になり、基板上に形成される薄膜の膜厚均一性
が向上する。そして、これら複数の第２の排気口を介す
る排気経路を利用してガスクリーニング処理を行うと、
前記アノードおよび前記カソードのうちの前記一方の各
角部に対応する反応室の各箇所のエッチングを効率よく
行えるようになってガスクリーニング時間を短縮でき、
それに伴い、電界の強いアノードまたはカソードという
電極部の劣化を抑制することもできるようになるまた、
複数の種類のプラズマ処理が可能なプラズマ処理装置に
おいて、プラズマ処理の種類に応じて排気経路を変更可
能することによって、プラズマ処理の種類に応じて好ま
しいガスの流れを選択することができる。

【００８７】また、所定のプラズマ処理中に排気経路を
可変とすることによって、例えば、プラズマ処理中にガ
スの流れを変更して、反応室内の複数の箇所において、
より均一にプラズマ処理をすることができるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施の形態のプラズマＣＶＤ装置を
説明するための図であり、図１Ａは縦断面図、図１Ｂは
図１ＡのＸ１−Ｘ１線横断面図である。

【図２】従来のプラズマＣＶＤ装置を説明するための図
であり、図２Ａは縦断面図、図２Ｂは図２ＡのＸ２−Ｘ
２線横断面図である。

【符号の説明】

２０…処理槽２２…天井蓋２４…カソードヒータ２６…シャワープレート２７…間隙２８…反応ガス導入管２９…ガス分散孔３０…内槽３１…内槽上側壁３２…内槽下側壁３３…アノードヒータ３５…基板載置台３６…基板３７…排気槽３８…集気槽３９、１３９、２３９、３３９、４３９…内排気管４０…外槽４１、１４１、２４１、３４１、４４１…外排気管４５…排気溝４６…高周波電源４９…排気孔５１、５２…排気管５５、５６…エアバルブ６０〜６４…排気口１２０…カソード１３０…アノード１３７…排気室１４０…外槽空間２１１…底板３８１…底板１００…プラズマＣＶＤ装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】アノードと、前記アノードと対向して設けられたカソードと、前記アノードおよび前記カソードの一方に対して前記ア
ノードおよび前記カソードの他方とは反対側に開口して
設けられた第１の排気口および複数第２の排気口とを備
え、前記アノードおよび前記カソードの前記一方の形状が平
面図的に見て略多角形状であり、前記第１の排気口が、前記アノードおよび前記カソード
のうちの前記一方を平面図的に見て前記アノードおよび
前記カソードのうちの前記一方のほぼ中央部に開口し、前記複数の第２の排気口が、前記アノードおよび前記カ
ソードのうちの前記一方を平面図的に見て前記アノード
および前記カソードのうちの前記一方の各角部近傍にそ
れぞれ開口していることを特徴とするプラズマ処理装
置。
【請求項２】前記アノードおよび前記カソードの前記他
方の形状が、平面図的に見て、前記アノードおよび前記
カソードの前記一方の前記多角形状とほぼ同じ略多角形
状であることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理
装置。
【請求項３】前記第１の排気口を介する第１の排気経路
と前記第２の排気口を介する第２の排気経路とを切換可
能としたことを特徴とする請求項１または２記載のプラ
ズマ処理装置。
【請求項４】前記第１の排気口を介する前記第１の排気
経路と前記第２の排気口を介する前記第２の排気経路と
をプラズマ処理の種類に応じて切換可能としたことを特
徴とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記第１の排気口を介する前記第１の排気
経路と前記第２の排気口を介する前記第２の排気経路と
を成膜処理とガスクリーニング処理との間で切換可能と
したことを特徴とする請求項３または４記載のプラズマ
処理装置。
【請求項６】前記第１の排気口を介する前記第１の排気
経路と前記第２の排気口を介する前記第２の排気経路と
を、所定のプラズマ処理中に切換可能としたことを特徴
とする請求項３記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】前記所定のプラズマ処理がガスクリーニン
グ処理であることを特徴とする請求項６記載のプラズマ
処理装置。
【請求項８】前記アノードおよび前記カソードの形状が
平面図的にみて略直角四辺形であり、前記複数の第２の
排気口が前記直角四辺形の４隅近傍にそれぞれ開口して
いることを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載
のプラズマ処理装置。
【請求項９】前記アノードおよび前記カソードが外槽内
に設けられ、前記外槽に前記カソードおよび前記アノードの前記他方
が取り付けられ、前記カソードおよび前記アノードの前記他方を囲繞して
前記外槽に第１の内槽側壁が取り付けられ、前記カソードおよび前記アノードの前記一方が基板搭載
部を備え、前記カソードおよび前記カソードの前記一方の周囲に前
記第１の内槽側壁と対応する第２の内槽側壁が取り付け
られ、前記基板載置部を取り囲んで前記第２の内槽側壁に排気
孔が設けられ、前記排気孔は前記第１の排気口および前記第２の排気口
と連通可能であり、前記カソード、前記アノード、前記第１の内槽側壁およ
び前記第２の内槽側壁により内槽が構成されることを特
徴とする請求項１乃至８のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。
【請求項１０】前記外槽内に設けられた排気槽をさらに
有し、前記排気槽は前記アノードおよび前記カソードの
前記一方に対して前記アノードおよび前記カソードの前
記他方とは反対側に設けられ、前記内槽内は前記排気孔
により前記排気槽内と連通され、前記第１の排気口およ
び複数第２の排気口が、前記排気槽の壁面であって前記
アノードおよび前記カソードの前記一方と対向する壁面
に開口していることを特徴とする請求項９記載のプラズ
マ処理装置。
【請求項１１】前記第１の排気口および複数第２の排気
口が、前記外槽の壁面であって前記アノードおよび前記
カソードの前記一方と対向する壁面に開口していること
を特徴とする請求項９記載のプラズマ処理装置。
【請求項１２】前記カソードおよび前記アノードの前記
他方が、複数のガス分散孔を有するシャワープレート
と、前記ガス分散孔にガスを供給するガス供給部とを備
え、前記シャワープレートが前記カソードおよび前記ア
ノードの前記一方と対向して設けられていることを特徴
とする請求項１乃至１１のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。
【請求項１３】前記カソードおよび前記アノードの前記
一方の形状が平面図的に見て略直角四辺形であり、前記
シャワープレートが平面図的に見て略直角四辺形である
ことを特徴とする請求項１２記載のプラズマ処理装置。
【請求項１４】前記カソードおよび前記アノードの前記
一方がアノードであり、前記カソードおよび前記アノー
ドの前記他方がカソードであることを特徴とする請求項
１２または１３記載のプラズマ処理装置。
【請求項１５】複数の種類のプラズマ処理が可能なプラ
ズマ処理装置において、プラズマ処理の種類に応じて排
気経路を変更可能としたことを特徴とするプラズマ処理
装置。
【請求項１６】前記複数の種類のプラズマ処理が、成膜
処理とガスクリーニング処理とを含み、前記成膜処理と
前記ガスクリーニング処理とで前記排気経路を変更可能
としたことを特徴とする請求項１５記載のプラズマ処理
装置。
【請求項１７】所定のプラズマ処理中に排気経路を可変
としたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１８】前記所定のプラズマ処理がガスクリーニ
ング処理であることを特徴とする請求項１７記載のプラ
ズマ処理装置。
【請求項１９】第１の排気経路によって成膜処理を行う
工程と、前記第１の排気経路とは異なる第２の排気経路によって
ガスクリーニング処理を行う工程と、を備えることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２０】所定のプラズマ処理中に排気経路を変え
ることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２１】前記所定のプラズマ処理がガスクリーニ
ング処理であることを特徴とする請求項２０記載のプラ
ズマ処理方法。
【請求項２２】請求項３記載のプラズマ処理装置を使用
して複数のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であっ
て、前記第１の排気経路によって成膜処理を行う工程と、前記第２の排気経路によってガスクリーニング処理を行
う工程と、を備えることを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２３】請求項３記載のプラズマ処理装置を使用
して複数のプラズマ処理を行うプラズマ処理方法であっ
て、所定のプラズマ処理中に排気経路を変えることを特徴と
するプラズマ処理方法。
【請求項２４】前記所定のプラズマ処理がガスクリーニ
ング処理であることを特徴とする請求項２３記載のプラ
ズマ処理方法。