JPH1074736A

JPH1074736A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH1074736A
Application number: JP8297143A
Authority: JP
Inventors: Kiichi Hama; 貴一浜; Toshiaki Hongo; 俊明本郷; Yasuyuki Kuriki; 康幸栗木
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1996-04-23
Filing date: 1996-10-17
Publication date: 1998-03-17
Anticipated expiration: 2016-10-17
Also published as: JP3501910B2

Abstract

(57)【要約】【課題】高周波誘導結合プラズマ装置のプラズマの高
密度化を図る。【解決手段】本発明によれば、高周波アンテナ１２０
に高周波電力を印加することにより処理室１０２ａ内に
誘導プラズマを励起して、処理室１０２ａ内の被処理体
Ｌに対して所定のプラズマ処理を施すように構成された
プラズマ処理装置１００は、導電性材料から成り接地さ
れた処理室１０２の内壁に接して誘電体１１８を設け、
その誘電体１１８の内部に高周波アンテナ１２０を埋設
している。そのため、大気圧と処理室内との圧力差にか
かわらず、誘電体の肉厚を薄く構成することができるの
で、高周波アンテナに印加される高周波エネルギーの有
効利用が図れる。

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
にかかり、特に高周波アンテナに高周波電力を印加する
ことにより処理室内に誘導プラズマを励起する誘導結合
プラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、半導体デバイスやＬＣＤの超高集
積化に伴って、サブミクロン単位、さらにサブハーフミ
クロン単位の超微細加工を行う必要が生じている。そし
て、かかるプロセスをプラズマ処理装置により実施する
ためには、高真空雰囲気（例えば１〜７０ｍＴｏｒｒ）
において、高密度のプラズマを高い精度で制御すること
が重要であり、しかもそのプラズマは大口径ウェハや大
型のＬＣＤ基板にも対応できるように、大面積で高均一
なものであることが必要である。

【０００３】このような技術的要求に対して、新しいプ
ラズマソースを確立すべく、多くのアプローチがなされ
ている。例えば、欧州特許公開明細書第３７９８２８号
には、高周波アンテナを用いる高周波誘導結合プラズマ
処理装置が開示されている。この高周波誘導プラズマ処
理装置１０は、図８に示すように、被処理体１２を載置
する載置台１４と対向する処理室１６の一面（天井面）
を石英ガラスなどの誘電体１８で構成して、その外壁面
に、例えば渦巻きコイルから成る高周波アンテナ２０を
設置し、この高周波アンテナ２０に高周波電源２２より
マッチング回路２４を介して高周波電力を印加すること
により処理室１６内に高周波による電界を形成し、この
電界内を流れる電子を処理ガスの中性粒子に衝突させて
ガスを電離させ、プラズマを生成するように構成されて
いる。なお、載置台１４には、被処理体１２の処理面へ
のプラズマ流の入射を促進するように、高周波電源２６
よりバイアス用の高周波電力を印加することが可能であ
る。また、処理室１６の底部には、処理室１６内を所定
の圧力雰囲気にするように不図示の排気手段に連通する
排気口２８が設けられるとともに、処理室１６の天井面
を成す誘電体１８の中央部には所定の処理ガスを処理室
１６内に導入するための処理ガス導入口３０が設けられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置においては、
高周波アンテナが設置される誘電体は、高真空雰囲気に
保持される処理室の天井部を構成しているので、外気と
処理室内との圧力差に抗するために、誘電体の肉厚を厚
くせねばならず、その結果、高周波電源からの投入エネ
ルギーの利用効率が悪いという問題があった。そして、
上記問題は、特に大口径ウェハや大面積ＬＣＤ基板を処
理するための大型のプラズマ処理装置において顕著であ
った。

【０００５】さらに、高周波誘導結合プラズマ処理装置
においては、高周波アンテナのピッチおよび誘電体の厚
みにより、処理室内に励起されるプラズマの分布および
密度が変化する。しかし、上記のような従来の高周波誘
導結合プラズマ処理装置では、誘電体の厚みの調整には
限界があるため、プラズマの分布および密度の調整にも
自ずと限界が生じざるを得なかった。そして、この問題
も、特に、大口径ウェハや大面積のＬＣＤ基板を処理す
るための大型のプラズマ処理装置において顕著であっ
た。

【０００６】さらに、高周波誘導結合プラズマ処理装置
においては、高周波アンテナに高周波電力を印加する
と、高周波アンテナが過熱し熱膨張することが知られて
いる。したがって、高周波アンテナを、熱膨張率の異な
る他の材料、例えば誘電体中に埋設することは困難であ
った。

【０００７】本発明は、従来の高周波誘導結合プラズマ
処理装置が有する上記のような問題点に鑑みて成された
ものであり、その目的は、高周波電源から投入されるエ
ネルギーの利用効率を高め、高真空条件下であってもよ
り高密度で均一なプラズマを発生させることが可能であ
り、さらにまた熱膨張率の異なる材料中に高周波アンテ
ナを埋設することが可能な新規かつ改良された高周波誘
導結合プラズマ処理装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載の、高周波アンテナに高周波電力を
印加することにより処理室内に誘導プラズマを励起し
て、処理室内の被処理体に対して所定のプラズマ処理を
施すように構成されたプラズマ処理装置は、導電性材料
から成り接地された処理室の内壁に接して誘電体を設
け、その誘電体の内部に高周波アンテナを埋設したこと
を特徴としている。なお、本明細書にいう「埋設」と
は、誘電体内部に高周波アンテナを文字通り埋め込む場
合のみならず、後述するように、誘電体を複数の誘電体
層から構成し、その一部の層に高周波アンテナを埋め込
む場合も含むものとする。また高周波アンテナの一部、
例えば高周波電力供給経路が誘電体の外部に露出する場
合も含むものとする。

【０００９】かかる構成によれば、大気圧と処理室内と
の圧力差にかかわらず、誘電体の肉厚を薄く構成するこ
とができるので、高周波アンテナに印加される高周波エ
ネルギーの有効利用が図れる。また誘電体の肉厚を自由
に調整することができるので、処理室内に励起される誘
導プラズマの分布および密度をより高い精度で制御する
ことが可能となる。

【００１０】また、請求項２によれば、上記プラズマ処
理装置に設けられる導電体の被処理体に対する対向面側
に複数のガス吹出孔を穿設し、少なくともその一部が前
記誘電体内に巡らされたガス供給管路を介して供給され
る処理ガスを前記ガス吹出孔から処理室内に供給するこ
とが可能である。

【００１１】かかる構成によれば、処理ガスは、処理室
内に均一に供給されるので、たとえ、大口径ウェハや大
面積のＬＣＤ基板を処理するような場合であっても、処
理室内に均一な密度で励起されたプラズマにより処理を
施すことが可能であり、処理の面内均一性の向上が図れ
る。

【００１２】さらに、請求項３によれば、上記プラズマ
処理装置に設けられる誘電体が、複数の誘電体部材を積
層することにより構成されるので、高周波アンテナや処
理ガス供給経路が内設される誘電体を比較的容易に製造
することが可能である。さらに積層構造に構成された誘
電体は丈夫であり、また部材の交換も容易に行うことが
できる。

【００１３】さらに、請求項４によれば、上記プラズマ
処理装置に設けられる誘電体は、請求項５に記載のよう
なマイカなどの粉末状誘電体を焼結してものから構成さ
れる。高周波アンテナに高周波電力が印加されると、高
周波アンテナが加熱し膨張するが、粉末状材料を焼結し
て成る誘電体は多くの微小空間を有しているため、高周
波アンテナの熱膨張を吸収することができるので、熱膨
張率の異なる誘電体中に高周波アンテナを埋設しても、
剥離等の損傷が生じない。

【００１４】さらに、請求項６によれば、上記プラズマ
処理装置に設けられる誘電体の内部に埋設される前記高
周波アンテナに、高周波アンテナ自体の熱膨張を吸収す
る複数の切欠き部が設けられるている。高周波アンテナ
に高周波電力が印加されると、高周波アンテナが加熱し
膨張するが、かかる切欠き部を設けることにより、高周
波アンテナの熱膨張を吸収することができるので、熱膨
張率の異なる誘電体中に高周波アンテナを埋設しても、
剥離等の損傷が生じない。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下に、添付図面を参照しながら
本発明にかかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用のエッ
チング装置に適用した実施の一形態について詳細に説明
する。

【００１６】図１に示すプラズマエッチング装置１００
は、導電性材料、例えば表面に酸化アルマイト処理が施
されたアルミニウムやステンレスなどからなる円筒ある
いは矩形の角筒状に成形された処理容器１０２を有して
おり、所定のエッチング処理は、この処理容器１０２内
に形成される処理室１０２ａ内で行われる。

【００１７】前記処理容器１０２は接地されており、さ
らにその底部には、被処理体、例えばＬＣＤ基板Ｌを載
置するための略矩形状の載置台１０６が設けられてい
る。載置台１０６は、例えば表面に酸化アルマイト処理
が施されたアルミニウムやステンレスなどの導電性材料
からなる電極部１０６ａと、その電極部１０６ａの載置
面以外の部分を覆うセラミックスなどの絶縁材料から成
る電極保護部１０６ｂとから構成されている。載置台１
０６は、処理容器１０２の底部に貫装された昇降軸１０
６ｃ上に取り付けられている。この昇降軸１０６ｃは、
不図示の昇降機構により昇降自在であり、必要に応じて
載置台１０６全体を昇降させることができる。また昇降
軸１０６ｃの外周部には、処理室１０２ａ内を気密に保
持するための収縮自在のベローズ１０８が設けられてい
る。

【００１８】載置台１０６の電極部１０６ａには、マッ
チング回路１１０を介して高周波電源１１２が電気的に
接続されており、プラズマ処理時に、所定の高周波、例
えば２ＭＨｚの高周波電力を印加することにより、バイ
アス電位を生じさせ、処理室１０２ａ内に励起されたプ
ラズマをＬＣＤ基板Ｌの処理面に効果的に引き込むこと
が可能である。なお図１に示す装置では、載置台１０６
にバイアス用の高周波電力を印加する構成を示したが、
単に載置台１０６を接地させる構成を採用することもで
きる。

【００１９】さらに載置台１０６の電極部１０６ａに
は、冷却ジャケット１１４が内設されている。この冷却
ジャケット１１４内には、たとえばチラーにより温調さ
れたエチレングリコールなどの熱媒を、熱媒導入管１１
４ａを介して導入可能であり、導入されたエチレングリ
コールは同冷却ジャケット１１４内を循環して冷熱を生
じる。かかる構成により、エチレングリコールの冷熱が
冷却ジャケット１１４から載置台１０６を介してＬＣＤ
基板Ｌに対して伝熱し、ＬＣＤ基板Ｌの処理面を所望す
る温度まで温調することが可能である。なお、冷却ジャ
ケット１１４を循環したエチレングリコールは熱媒排出
管１１４ｂより容器外へ排出される。なお、図１に示す
装置では省略しているが、載置台１０６に加熱ヒータな
どの加熱手段を設け、ＬＣＤ基板Ｌの処理面の温調を行
うように構成してもよい。また、載置台１０６の載置面
には多数の孔１１５ａが穿設されており、ガス供給管１
１５から、所定の伝熱ガス、例えばヘリウムガスを載置
台１０６の載置面とＬＣＤ基板Ｌの裏面との間に供給す
ることにより伝熱効率を高め、減圧雰囲気下であって
も、効率的にＬＣＤ基板Ｌの温調を行うことが可能であ
る。

【００２０】また、載置台１０６の上部には、ＬＣＤ基
板Ｌの外縁部をクランプすることが可能なクランプフレ
ーム１１６が設けられている。このクランプフレーム１
１６は、載置台１０６の周囲に立設された、例えば４本
の支持柱１１６ａにより支持されており、ＬＣＤ基板Ｌ
が載置された載置台１０６を上昇させ、ＬＣＤ基板Ｌの
外縁部にクランプフレーム１１６を当接させることによ
り、ＬＣＤ基板Ｌを載置台１０６上に載置固定すること
が可能である。なお、載置台１０６には、不図示のプッ
シャピンも設けられており、このプッシャピンを昇降さ
せることにより、ＬＣＤ基板Ｌを載置台１０６上に載置
したり、載置台１０６から持ち上げたりすることが可能
である。

【００２１】また、載置台１０６のＬＣＤ基板Ｌの載置
面とほぼ対向する処理容器１０２の天板部１０２ｂに接
するように、高周波アンテナ１２０が埋設された誘電体
１１８が設けられている。この誘電体１１８は、積層構
造を有しており、図示の例では、それぞれ誘電体部材か
ら成る４層構造を成している。すなわち、天板部１０２
ｂ側から、パイレックス層１１８ａ、石英層１１８ｂ、
マイカなどの紛状誘電体材料中に高周波アンテナ１２０
が埋設された高周波アンテナ層１１８ｃ、石英中に処理
ガス経路が内設された処理ガス供給層１１８ｄから構成
されている。なお、積層される誘電体材料は、高周波電
力の印加により高周波アンテナ１２０が加熱した場合
に、その熱により剥離等の現象が生じないように、熱膨
張率が等しい材料を用いることが好ましい。また、図示
の例では、加工性およびコストに鑑みマイカやパイレッ
クスを利用しているが、もちろんすべてを石英層から構
成することも可能である。また、積層する数も４層に限
定されず、数の誘電体層を積層することも可能である。
あるいは、積層構造にせずに、単に誘電体材料中に高周
波アンテナを埋設するように構成することも可能であ
る。

【００２２】なお、処理容器１０２の天板部１０２ｂ
は、誘電体１１８および高周波アンテナ１２０とともに
取り外し自在であり、誘電体１１８および高周波アンテ
ナ１２０のメンテナンスを容易に行うことが可能なよう
に構成されている。

【００２３】高周波アンテナ層１１８ｃは、図２に示す
ように、マイカなどの紛状誘電体を焼結して構成した誘
電体層１１８ｃ中に帯状の導電体、例えば銅板、アルミ
ニウム板、ステンレス板などを高周波アンテナ１２０と
して挟み込んだ構造を有している。ここで、マイカなど
の誘電体層１１８ｃと高周波アンテナ１２０の熱膨張率
は相違するため、高周波アンテナ１２０に高周波電力が
印加され、高周波アンテナ１２０およびその周囲が加熱
された場合に、高周波アンテナ１２０の熱膨張によりひ
ずみが生じ、剥離等の現象が生じるおそれがある。この
点、本実施の形態にかかる装置では、高周波アンテナ１
２０は、マイカなどの粉末状の誘電体材料を焼結するこ
とにより構成される誘電体１１８内に埋設されており、
さらに、高周波アンテナ１２０のところどころに切欠き
部１２０ａが設けられているので、粉末状材料を焼結し
て成る誘電体中の多くの微小空間、およびこの切欠き部
１２０ａにより高周波アンテナ１２０の熱膨張分が吸収
され、ひずみが生じにくく、剥離等の好ましくない現象
を未然に防止することが可能である。

【００２４】なお、本実施の形態によれば、高周波アン
テナ１２０の熱膨張対策として、高周波アンテナ１２０
に切欠き部を設けるとともに、高周波アンテナ１２０が
埋設される誘電体１１８を紛状誘電体から構成している
が、もちろんいずれか一方の対策のみを採用することも
可能である。

【００２５】また、図示の例では、高周波アンテナ１２
０は、数ターンの渦巻き状に構成されているが、この高
周波アンテナ１２０はプラズマを発生するためのアンテ
ナ作用を呈する機能があればよく、周波数が高くなれば
数ターンでも良い。

【００２６】再び、図１を参照すると、パイレックス層
１１８ａおよび石英層１１８ｂを貫通し、さらにマイカ
層１１８ｃ中の高周波アンテナ１２０に至るまで、給電
経路１２２ａおよび接地経路１２２ｂが設けられてい
る。給電経路１２２ａには、マッチング回路１２４を介
して高周波電源１２６が接続されており、処理時には、
この高周波電源１２６から所定の周波数、例えば１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を高周波アンテナ１２０に印加
し、処理室１０２ａ内に誘導プラズマを励起することが
可能である。

【００２７】さらに、処理ガス供給層１１８ｄについて
説明すると、処理ガス供給層１１８ｄは、石英などの誘
電体中にガス流通路１２８が形成されており、さらに、
処理ガス供給層１１８の載置台１０６側の面には、この
ガス流通路１２８に連通する多数の孔１２８ａが穿設さ
れている。従って、処理ガス源１３０から流量制御装置
（ＭＦＣ）１３２を介してガス流通路１２８に供給され
る所定の処理ガス、例えば、酸化膜処理の場合にはＣＦ
４ガス、アルミニウム膜処理の場合にはＢＣｌ３＋Ｃｌ
２の混合ガスは、上記孔１２８ａからシャワー状に処理
室１０２ａ内に吹き出し、処理室１０２ａ内の処理ガス
濃度を均一化し、従って均一な密度のプラズマを処理室
１０２ａ内に励起することが可能である。

【００２８】なお、図示の例では、処理ガス供給層１１
８ｄを層構造に構成したが、図４に示すように、石英な
どの誘電体材料製の処理ガス供給管路１３４を高周波ア
ンテナ層１１８ｃの載置台１０６側に配し、その処理ガ
ス供給管路１３４の載置台１０６側に多数の孔１３４ａ
を穿設し、その孔１３４ａから処理ガスを処理室１０２
ａ内に吹き出すような構成を採用することも可能であ
る。

【００２９】さらにまた、上記誘電体１１８中に冷却水
が循環する経路を内設し、冷却水を循環させることによ
り、高周波電力の印加により加熱した高周波アンテナ１
２０を冷却し、高周波アンテナ１２０および誘電体１１
８の寿命を延ばすように構成することも可能である。

【００３０】以上のように本実施の形態にかかるエッチ
ング装置１００の誘電体１１８および高周波アンテナ１
２０は、処理容器１０２の内部に一体的に設けられてい
るので、大気圧と処理室内との圧力差にかかわらず、高
周波アンテナ１２０よりも被処理体側の誘電体層の肉厚
を薄く構成することができる。従って、高周波電源１２
６より高周波アンテナ１２０に印加される高周波電力に
より、より強い電界を処理室１０２ａ内に形成すること
ができるので、高周波エネルギーの有効利用が図れる。
また誘電体の肉厚を自由に調整することができるので、
処理室内に励起される誘導プラズマの分布および密度を
より高い精度で制御することが可能となる。また、本実
施の形態によれば、誘電体１１８とシャワーヘッドとを
一体化することが可能である。

【００３１】また、前記処理容器１０２の底部には排気
管１３６が接続されて、この処理室１０２ａ内の雰囲気
を不図示の排気手段、例えば、真空ポンプにより排出し
得るように構成されており、処理室１０２ａの雰囲気を
任意の減圧度にまで真空引きすることが可能である。

【００３２】なお前記処理容器１０２の側部にはゲート
バルブ１３８が設けられており、隣接して設置されるロ
ードロック室より、搬送アームなどを備えた搬送機構に
より、未処理のＬＣＤ基板Ｌを処理室１０２ａ内に搬入
するとともに、処理済みのＬＣＤ基板Ｌを搬出すること
ができる。

【００３３】次に、以上のように構成された本実施例に
係るプラズマエッチング装置の動作について説明する。

【００３４】まず、ゲートバルブ１３８を介してＬＣＤ
基板Ｌを、不図示の搬送アームにより処理室１０２ａ内
に収容する。この時、載置台１０６は、下方位置にあ
り、不図示のプッシャピンが上昇しており、不図示の搬
送アームは、ＬＣＤ基板Ｌをこの不図示のプッシャピン
上に置き、ゲートバルブ１３８から処理容器１０２外に
待避する。次いで、不図示のプッシャピンが下降し、Ｌ
ＣＤ基板Ｌは載置台１０６の載置面に載置される。次い
で、不図示の昇降機構により、載置台１０６が上昇し、
クランプ１０６の下面にＬＣＤ基板Ｌの周縁部が押圧さ
れ、ＬＣＤ基板Ｌが載置台１０６に固定される。

【００３５】この処理室１０２ａ内は、排気管１３６に
接続される不図示の真空ポンプにより真空引きされ、同
時に処理ガス供給層１１８ｄの処理ガス供給孔１２８ａ
より所定の処理ガス、例えば、酸化膜処理の場合にはＣ
Ｆ４ガス、アルミニウム膜処理の場合にはＢＣｌ３＋Ｃ
ｌ２の混合ガスが処理室１０２ａ内に導入され、処理室
１０２ａ内は、例えば３０ｍＴｏｒｒ程度の高真空状態
に保持される。

【００３６】そして、高周波電源１２６よりマッチング
回路１２４を介して、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波
エネルギーを誘電体１１８の高周波アンテナ層１１８ｃ
に埋設された高周波アンテナ１２０に印加する。する
と、高周波アンテナ１２０のインダクタンス成分の誘導
作用により処理室１０２ａ内に電界が形成される。その
際、本実施の形態によれば、高周波アンテナ１２０は、
処理容器１０２の天井部１０２ｂに接して設けられた誘
電体１１８の高周波アンテナ層１１８ｃに埋設され、被
処理体に対する対向面側の誘電体層の肉厚を従来のもの
に比較して薄く形成することが可能なので、従来の装置
に比較してより強い電界が処理室１０２ａ内に形成され
る。その結果、より高密度のプラズマを処理室１０２ａ
内に生成することができる。

【００３７】さて、このようにして処理室１０２ａ内に
励起されたプラズマは、載置台１０６に印加されるバイ
アス電位により載置台１０６上のＬＣＤ基板Ｌの方向に
移動し、処理面に対して所望のエッチング処理を施すこ
とが可能である。そして、所定のエッチング処理が終了
した後、処理済みのＬＣＤ基板Ｌは不図示の搬送アーム
によりゲートバルブ１３８を介してロードロック室に搬
出され、一連の動作が終了する。

【００３８】以上、本発明に係るプラズマ処理装置をＬ
ＣＤ基板用のエッチング装置に適用した一実施例に即し
て説明したが、上記装置においては、渦巻状の高周波ア
ンテナ１２０が埋設される誘電体１１８が平板状に構成
されているので、高周波アンテナ１２０が密に配置され
る中間部においてより強い電界が形成され、その結果、
処理室の中間領域のプラズマ密度が高くなり、図７
（Ａ）に示されるように、中間領域（Ｍ）と、中央領域
（Ｃ）および周縁領域（Ｓ）とのエッチングレート（Ｅ
Ｒ）が不均一になるおそれがある。

【００３９】なお本明細書において、被処理体の処理面
の中央領域の正投影に属する処理室またはアンテナ室内
の領域を中央領域（Ｃ）、該処理面の中央領域を囲む中
間領域の正投影に属する処理室またはアンテナ室内の領
域を中間領域（Ｍ）、該処理面の中間領域を囲む外縁領
域（すなわち、最外側領域）の正投影に属する処理室ま
たはアンテナ室内の領域を周縁領域（Ｓ）とそれぞれ称
しているが、これらの中央領域（Ｃ）、中間領域
（Ｍ）、周縁領域（Ｓ）の概念は、相対的な概念であ
り、被処理体の寸法および載置位置、処理室およびアン
テナ室の寸法および配置位置に応じて相対的に決定され
るものである。

【００４０】そして、本発明の別の実施の形態によれ
ば、上記のように、中央領域（Ｃ）、中間領域（Ｍ）、
周縁領域（Ｓ）において異なるプラズマ密度を、処理室
内において均一にするための様々な構成を加えることが
できる。以下、プラズマ密度を均一化するためのいくつ
かの態様について説明するが、これらの態様に用いられ
る構成部材のうち、図１に示す装置と同じ機能構成を有
するものについては同じ参照番号を付することにより詳
細説明は省略する。

【００４１】上記実施の形態においては、図２に示すよ
うに、一系統の高周波電源より高周波電力を印加される
高周波アンテナ１２０を用いた結果、中間領域（Ｍ）
と、中央領域（Ｃ）および周縁領域（Ｓ）においてプラ
ズマ密度の不均一を招くおそれがあった（図７（Ａ）参
照）。これに対して、本発明の別の実施の形態によれ
ば、図３に示すように、二系統の高周波電源２２２ａ、
２２２ｂより、それぞれマッチング回路２２４ａ、２２
４ｂを介して二系統の高周波アンテナ２０２ａ、２０２
ｂに、それぞれ異なる電力の高周波電力を印加する構成
を採用することも可能である。図示のように、高周波ア
ンテナを多系統構造とすることにより、例えば、プラズ
マ密度の薄い場所に対して高周波アンテナを密に配置
し、および／または高い高周波電力を印加し、プラズマ
密度の高い場所に対して高周波アンテナを粗に配置し、
および／または低い高周波電力を印加することが可能と
なり、処理室内のプラズマ密度の均一化を図ることがで
きる。なお、図示の例では、第１の高周波アンテナ２０
２ａの外周を囲むように電界シールド２１０により相互
干渉しないよう第２の高周波アンテナ２０２ｂを配置す
ることにより、プラズマ密度が薄くなりがちな処理室の
周縁部に対してより強い電波を供給することが可能なよ
うに構成している。

【００４２】あるいは、図５に示すように、誘電体１１
８内に埋設される高周波アンテナ２０４の中間部２０４
Ｍを、中心部２０４Ｃ（端子１１２ａ付近）および周縁
部２０４Ｓ（端子１１２ｂ付近）とＬＣＤ基板との間隔
よりも、中間部２０４ＭとＬＣＤ基板Ｌとの間隔が広く
なるように配置してもよい。この結果、中間部２０４Ｍ
においては被処理体Ｌ側の誘電体の厚さが厚くなるた
め、プラズマ密度が濃くなりがちな中間領域（Ｍ）にお
ける高周波エネルギーの伝播力を弱めることが可能とな
り、図７（Ｂ）に示すように、処理室内に生成するプラ
ズマ密度を均一化し、エッチングレート（ＥＲ）の面内
均一を達成することができる。

【００４３】また、図６に示すように、誘電体１１８の
被処理体Ｌ側の底面１１８ｂを高周波アンテナ２０４の
設置位置に合わせて、段々形状に構成し、高周波アンテ
ナ２０４と被処理体Ｌとの間に存在する誘電体１１８の
肉厚を均等に構成することもできる。

【００４４】以上、添付図面を参照しながら、本発明に
かかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用のエッチング装
置に適用した実施の一形態について説明したが、本発明
はかかる例に限定されない。特許請求の範囲に記載され
た技術的思想の範囲内において、当業者であれば、各種
の修正および変更を施すことが可能であり、これらにつ
いても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解さ
れる。

【００４５】例えば、上記実施の形態においては、高周
波アンテナ１２０の構造として、渦巻き状のものを示し
たが、これ以外にも、１または２以上のループを成す形
状の高周波アンテナや、コイル状の高周波アンテナを使
用することも可能である。また、ターン数やピッチにつ
いても、処理装置の大きさや処理プロセスに応じて、最
適なものを選択することが可能であることは言うまでも
ない。

【００４６】さらに、上記実施の形態においては、１つ
の高周波電源１２６より高周波アンテナ１２０に高周波
電力を印加する構成を示したが、高周波アンテナを、例
えば、中央に渦巻き状のアンテナ部材を配し、そのアン
テナ部材を囲むようにループ状アンテナを配するような
複数の高周波アンテナ部材から構成し、各高周波アンテ
ナに対して個別独立に制御可能な複数の高周波電源より
高周波電力を印加するような構成を採用することも可能
である。かかる構成によれば、例えば処理室内の中央部
とその周囲部とのプラズマ密度を個別独立に制御するこ
とが可能となり、プラズマ密度の均一化を図ることが可
能である。なお、このように高周波アンテナを複数の高
周波アンテナ部材から構成する場合には、各高周波アン
テナ部材間の干渉を防止するために、シールドを設ける
ことが好ましい。

【００４７】高周波アンテナ１２０に印加される高周波
電力についても、位相制御、周波数変調制御、パルス制
御などの各種制御を行い、処理室内に励起されるプラズ
マの最適化を図ることが可能であり、また載置台１０６
に印加されるバイアス電位についても、同様に、位相制
御、周波数変調制御、パルス制御などの各種制御を行
い、プラズマの引き込みタイミングの最適化を図ること
が可能である。

【００４８】また、上記実施例においては、ＬＣＤ基板
Lを被処理体として処理する例を示したが、本発明は、
半導体ウェハを被処理体とする処理装置に対しても適用
できる。また上記実施例では、本発明をエッチング装置
に適用した例を示したが、本発明は、プラズマを利用し
た各種装置、例えばアッシング装置やプラズマＣＶＤ装
置に対しても適用することが可能である。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づいて
構成されたプラズマ処理装置によれば、以下に示すよう
な優れた作用効果を奏することができる。

【００５０】すなわち、請求項１によれば、高周波アン
テナが埋設された誘電体が処理容器に接して設けられる
ので、大気圧と処理室内との圧力差にかかわらず、誘電
体の肉厚を薄く構成することが可能となり、高周波アン
テナに印加される高周波エネルギーの有効利用が図れ
る。また誘電体の肉厚を自由に調整することができるの
で、処理室内に励起される誘導プラズマの分布および密
度をより高い精度で制御することが可能となる。

【００５１】また、請求項２によれば、上記プラズマ処
理装置に設けられる誘電体の被処理体に対する対向面側
に穿設された複数のガス吹出孔から処理ガスが処理室内
に均一に供給されるので、たとえ、大口径ウェハや大面
積のＬＣＤ基板を処理するような場合であっても、処理
室内に均一な密度で励起されたプラズマにより処理を施
すことが可能であり、処理の面内均一性の向上が図れ
る。

【００５２】さらに、請求項３によれば、上記プラズマ
処理装置に設けられる導電体が、複数の誘電体部材を積
層することにより構成されるので、高周波アンテナや処
理ガス供給経路が内設される導電体を比較的容易に製造
することが可能である。さらに積層構造に構成された導
電体は丈夫であり、また部材の交換も容易に行うことが
できる。

【００５３】さらに、請求項４によれば、上記プラズマ
処理装置に設けられる誘電体は、マイカなどの粉末状誘
電体を焼結してものから構成される。高周波アンテナに
高周波電力が印加されると、高周波アンテナが加熱し膨
張するが、粉末状材料を焼結して成る誘電体は多くの微
小空間を有しているため、高周波アンテナの熱膨張を吸
収することができるので、熱膨張率の異なる誘電体中に
高周波アンテナを埋設しても、剥離等の損傷が生じな
い。

【００５４】さらに、請求項５によれば、上記プラズマ
処理装置に設けられる誘電体の内部に埋設される前記高
周波アンテナに、高周波アンテナ自体の熱膨張を吸収す
る複数の切欠き部が設けられるている。高周波アンテナ
に高周波電力が印加されると、高周波アンテナが加熱し
膨張するが、かかる切欠き部を設けることにより、高周
波アンテナの熱膨張を吸収することができるので、熱膨
張率の異なる誘電体中に高周波アンテナを埋設しても、
剥離等の損傷が生じない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板
用エッチング装置に適用した実施の一形態を示す概略的
な断面図である。

【図２】図１に示すエッチング装置の誘電体に埋設され
る高周波アンテナの概略構成を示す概略的な説明図であ
る。

【図３】本発明にかかるエッチング装置に適用可能な高
周波アンテナの別の実施例を示す略水平方向断面図であ
る。

【図４】図１に示すエッチング装置の処理ガス供給経路
の実施の一態様を示す概略的な説明図である。

【図５】本発明にかかるエッチング装置に適用可能な高
周波アンテナおよび誘電体のさらに別の実施例を示す略
垂直方向断面図である。

【図６】本発明にかかるエッチング装置に適用可能な高
周波アンテナおよび誘電体のさらに別の実施例を示す略
垂直方向断面図である。

【図７】高周波アンテナの配置とエッチングレートとの
関係を示す説明図であり、（Ａ）は高周波アンテナを平
面状に配置した場合、（Ｂ）は高周波アンテナの中間部
が盛り上がるように配置した場合をそれぞれ示してい
る。

【図８】従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置の概略
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１０２処理容器１０２ａ処理室１０６載置台１１０マッチング回路１１２高周波電源１１８誘電体１１８ａパイレックス層１１８ｂ石英層１１８ｃ高周波アンテナ層１１８ｄ処理ガス供給層１２０高周波アンテナ１２２ａ給電経路１２２ｂ接地経路１２４マッチング回路１２６高周波電源１２８処理ガス流通路１２８ａ処理ガス供給孔

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 // Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高周波アンテナに高周波電力を印加する
ことにより処理室内に誘導プラズマを励起して、前記処
理室内の被処理体に対して所定のプラズマ処理を施すよ
うに構成されたプラズマ処理装置において、導電性材料から成り接地された前記処理室の内壁に接し
て誘電体を設け、その誘電体の内部に前記高周波アンテ
ナを埋設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】前記誘電体の前記被処理体に対する対向
面側に複数のガス吹出孔を穿設し、少なくともその一部
が前記誘電体内に巡らされたガス供給管路を介して供給
される処理ガスを前記ガス吹出孔から処理室内に供給す
るように構成されたことを特徴とする、請求項１に記載
のプラズマ処理装置。
【請求項３】前記誘電体は、複数の誘電体部材を積層
することにより構成されることを特徴とする、請求項１
または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】前記誘電体は、粉末状誘電体を焼結して
なることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載
のプラズマ処理装置。
【請求項５】前記誘電体は、マイカであることを特徴
とする、請求項１〜４のいずれかに記載のプラズマ処理
装置。
【請求項６】前記誘電体の内部に埋設される前記高周
波アンテナは、高周波アンテナ自体の熱膨張を吸収する
複数の切欠き部を有していることを特徴とする、請求項
１〜５のいずれかに記載のプラズマ処理装置。