JPS60123032A - プラズマ処理方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、シリコンウェハー等の被処理基板の表面を
プラズマ中にさらすことにより、ケミカルペーパーデボ
ジョン（以下ＣＶＤと略す。）、エツチング、その他の
表面処理を行うようにし六プラズマ処理方法および装置
に関するものである従来のプラズマ処理装置の例を第１
．２．５．６図に示しである。第１図の従来例は、誘導
結合型プラズマ処理装置１０であり、石英ガラスのチャ
ンバ１１の外周に放電コイル１２が巻かれ、このコイル
１２は高周波電源１３から電圧が印加されている。チャ
ンバー１１内において、ヒーター１４の上にウェハー１
５が設けられ、図の上部から下部向けて反応ガスが流れ
る。

この第１図の従来例は、処理能力が低く、その処理能力
を向上させることには限界があるという問題がある。

第２図は、反応管型プラズマ処理装置２０であり、チャ
ンバ？１の中にエッチトンネル２２が設けられ、このエ
ッチトンネル２２の中であってボート２３上に複数のウ
ェハー２４が設けられている。また、チャンバ２１の外
周に電極２５．２６が設けられている。さらに、チュー
ニング回路２７を介して高周波発振器２８が電極２５に
接続され、残りの電極２６はアースされている。一方、
反応ガスは、図中、チャンバ２１の下部から上部に向か
って流れ、排気管を介して、真空ポンプ２９によって図
示しない排気装置に送られる。

この第２図の従来例は、処理能力が高くウェハーのハン
ドリングが容易であるという利点を有するものの、ウェ
ハー２４の半径方向において生長膜の分布が生じるとい
う問題がある。このような膜の分布例を、第３図と第４
図に示しである。

第３図は、プラズマエツチングを行った場合のエツチン
グ速度の分布を示し、図の左側に示すように、ウェハー
２４の周囲になる程、エツチング速度が速い。したがっ
て、第３図の右側に示すように、ウェハー２４の周囲に
なる程、膜厚が薄くなる。また、第４図は、プラズマＣ
ＶＤを行った場合の生長速度の分布を示してあり、図の
左に示すように、ウェハー２４の周囲になる程、ウェハ
ー２４の生長速度が速い。したがって第４図の右−側に
示すように、ウェハー２４の周囲になる程生長後の膜の
分布が大きい。

第５図は、ＲＦ容容量結合平行平板電型型プラズマ処理
装置３０あり、チャンバ３１内のヒータ３２の上部にウ
ェハー３３が載置され、高周波電源３４が設けられてい
る。また、ガス導入管３５からチャンバ３１に反応ガス
が供給され、そのガス導入管３５の先端部分は、チャン
バ３１内で広がっており、電極３６を構成している。高
周波電源３４の電圧は、ガス導入管３５を介して電極３
６とチャンバ３１を介して電極３７とに印加されている
。すなわち、ウェハー３３は、電極３６．３７と間接的
、直接的に接触している。

第５図の従来例は、処理能力は中程度であり、処理特性
は良いという利点がある。しかし、ウェハー３３が電極
３７に直接、接触しているので、膜が電極３６．３７に
生長することがある。このために、ウェハー３３の出入
れの際に塵芥が発生し、その塵芥がウェハー３３に付着
し易いと共に、ウェハー３３のハンドリングが困難であ
るという問題がある。

この第６図の従来例は、処理能力が大きく、処理特性も
良いという利点を有するものの、ウェハーが電極に密着
しているので、第５図の従来例と同様の問題点を有する
。

この発明は上記従来例の問題点に鑑みてなされたもので
、処理能力を大きくすると共に、処理特性も良好に維持
しつつ、しかも被処理基板のハンドリングを容易にして
作業性を改善ｙることを目的としたものである。

一部して上記の目的を達成するために、この発明は、処
理室内に収容−した被処理基板をプラズマ生起用電極対
の外側に非接触に対向させて配置し、前記プラズマ生起
用電極対の回りに生起させたプラズマの一部およびラジ
カル分子で被処理基板表面を処理するようにしたもので
ある。

以下この発明を実施例に基づいて説明する。第７図はこ
の発明における被処理基板５１（ウェハー）とプラズマ
生起用電極対５２との関係を示している。即ち処理案５
０内に複数のプラズマ生起用電極対５２．５２を所定の
間隔で並列し、各プラズマ生起用電極対５２．５２の間
隙５３．５３に被処理基板５１．５１を非接触で挿入し
である。

前記被処理基板５１．５１は図示していないボートで保
持されることは言うまでもない。

前記プラズマ生起用電極対５２は種々の構造のものが考
えられるが、例えば図示した如く、透孔５４．５４を多
数有する金属製電極板（金網、パンチングメタル等）５
５．５５を互いに対向させた電極対とし、各種金属製電
極板５５．５５を電源５６に接続する。電源５６は直流
から高周波までの周波数範囲のうち何れかの周波数を有
するものである。

上記のように、被処理基板５１とプラズマ生起用電極対
５２の関係を保ち、処理室５０内に反応ガスを導入する
と共に、プラズマ生起用電極対５２に電源５６の出力を
与えて前記被処理基板５１の表面を処理する。プラズマ
生起用電極対５２を前記の如く構成した場合、第８図に
示したように、金属製電極板５５．５５間に反応ガスの
プラズマ５７が生起され、該プラズマ５７の一部および
プラズマ中のラジカル分子が透孔５４．５４を通して被
処理基板５１側へと広がり、被処理基板５１の表面に対
してＣＶＤ、エツチング等の表面処理が行われる。

第９図乃至第１１図は上記に説明した方法を実施するプ
ラズマ処理装置の具体的な例である。即ち前記処理室５
０にはガス導入系５８と排気系５９が接続されると共に
、プラズマ生起の為の電源５６および被処理基板の加熱
用電源６ｏが接続され、これらが電気制御系６１で制御
するようにしである。前記処理室５ｏはその側面と前面
とを開閉できるようになっており、側面からは前記プラ
ズマ生起用電極対５２と電源５６の接続や、ガス導入系
５８の接続等が行われる。又、前面からは被処理基板５
１の出入れが行われる。被処理基板５１．５１はボート
６２で保持されており、支持台６３上に設置した際には
ボート６２上の被処理基板５１．５１は夫々プラズマ生
起用電極対５２．５２の間隙５３に挿入されるようにな
っている。

被処理基板５１に対する処理は通常、表面（片面）のみ
に行われるので、プラズマ生起用電極対群の最外側には
基板５１が一枚宛配置され、間隙５３には２枚宛配置さ
れるようにしである。

前記プラズマ生起用電極対５２としては各種の構造のも
のが採用可能であり、前記の如く透孔を有するものとし
ては第１２図および第１３図に示したように、円形の金
網６４でなる金属製電極板５４．５４を所定の間隔を保
って対向させたり、第１４図に示したような円形のパン
チングメタル６５でなる金属製電極板５４を、同様に対
向させて構成する。又第１５図および第１６図に示した
ように、円形の孔付絶縁板６６の両面に、孔付金属薄板
６７．６７を添接して構成することもできる。被処理基
板５１の収容枚数を増大する為に、金属製電極板５４．
５４の対向間隙を狭めた場合、ある間隙寸法以下では、
放電が開始しなくなる（最小間隙寸法はプラズマ処理時
の圧力で変化する）。このような場合には第１７図およ
び第１８図に示しように、金属製電極板５４．５４に形
成した孔６８．６８の孔縁に突片６９．６９を突設して
、該突片６９．６９の対向によって放電間隙を形成する
と良い。

又、第１９図に示したように、絶縁板７０の両面（又は
片面）に陽極７１と陰極７２を交互に設けて、絶縁板７
０の表面に電極対を並べるようにしてプラズマ生起用電
極を構成することもできる。

この場合には絶縁板７ｏの表面近傍にプラズマ７３が生
起され、被処理基板の表面処理が行われる。

第２０図および第２１図は、上記第１９図のプラズマ生
起用電極対の具体的な例であって、円形の絶縁板７４の
表面に櫛状の陽極７５および陰極７６を、金属箔の添着
或いし蒸着（マスク蒸着又は、蒸着後エツチング）等で
形成して、陽極７５と陰極７６を交互に並列させたもの
である。絶縁板７４には加熱用ヒータ７７を埋設するこ
ともでき、該ヒータ７７で被処理基板５１の加熱を行う
ことができる。

何れの構造の電極においても、プラズマ処理に際しては
、プラズマ生起用電極対の回りにプラズマが生起され、
このプラズマを介して被処理基板５１の表面を処理する
ことができる。この場合、被処理基板５１とプラズマ生
起用電極対とは平行に対向できるので、ＣＶＤにおける
膜の生長特性或いはエツチング処理等における処理特性
は被処理基板の全面に亘ってほぼ均一とすることができ
る。仮に、特性上に分布が生じた場合には、プラズマ生
起用電極対５２を構成した金網、パンチングメタル等の
透孔の分布を変化させたり、第１６図の構造においては
陽極６９および陰極７０の分布を変化させるなど、プラ
ズマ生起用電極対の構造を変化させることにより、特性
分布を調整することができる。

処理室５０内には多数の被処理基板５１を多数収容でき
るので処理能力を大ぎくすることができ、しかも被処理
基板５１とプラズマ生起用電極対５２の間隙を可及的に
狭めることによって、−屑処理能力を増大すると共に、
薄膜の生長あるいは処理速度を速くすることができる。

さらにプラズマ生起用電極対５２と被処理基板５１とは
非接触であるので、電極に付着した塵芥が脱落して被処
理基板５１に付着するおそれが無く、ピンホールの発生
を防ぐことができる。又さらに、被処理基板５１．５１
はボート６２を介して取扱えるのでハンドリングが容易
であり、装置へのロード、アンロードも能率良く行うこ
とができる。

以上に説明した通りこの発明によれば、被処理基板に対
するプラズマ処理能力を従来の装置に比べて著しく増大
できると共に、処理特性も、特性分布が生じないほど良
好に維持することができる効果がある。又被処理基板は
ボートを介して取扱いができ、しかもプラズマ生起用電
極対とは非接触にできるの、ハンドリングが容易で作業
性が良いと共に、処理膜の欠陥も防止できるなどの効果
もある。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第６図は従来の装置を示す図であって、第１
図は誘導結合型プラズマ処理装置の図、第２図は反応管
型プラズマ処理装置の図、第３図はプラズマエツチング
を行った場合のエツチング速度分布を示す図、第４図は
プラズマＣＶＤを行っだ場合の生長速度分布を示す図、
第５図はＲ’Ｆ容量結合平行平板電極型プラズマ処理装
置の図、第６図は容量結合多重電極型プラズマ処理装置
の図で（ａ）は横断面図、（ｂ）は縦断面図、第７図は
この発明の実施例における被処理基板とプラズマ生起用
電極対の関係を示す横断面図、第８図は同じく拡大断面
図、第９図乃至第１１図はこの発明の実施例の図で、第
９図は系統図、第１０図は処理室の縦断正面図、第１１
図は同じく縦断側面図、第１２図乃至第２１図はこの発
明の実施に使用するプラズマ生起用電極対の図であって
、第１２図は金網を用いた電極対の正面図、第１３図は
同じく側面図、第１４図はパンチングメタルの正面図、
第１５図は孔付絶縁板を用いた電極対の正面図、第１６
図は同じく断面図、第１７図は突片により放電間隙を形
成した電極対の平面図、第１８図は同じく一部拡大斜視
図、第１９図は絶縁板を用いた電極対の一部拡大斜視図
、第２０図は同じく一部を破切した平面図、第２１図は
同じく正面図である。 ５０・・・処理室　５１・・・被処理基板５２・・・プ
ラズマ生起用電極対　５３・・・間隙５７・・・プラズ
マ　５８・・・ガス導入系５９・・・排気系　６２・・
・ボート　６４・・・金網６５・・・パンチングメタル 特許出願人 ダイナミックインターナショナル株式会社代理人 鈴　木　正　次 第１図 １０ 第５図 第７図 第９図 第１０図 第１１図 第１２図　第１３図 ２ 第１４図 第１５図 第１６図 第１７図 ５６

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　処理室内で生起させたプラズマを介して、処理室内
   に収容した被処理基板の表面を処理する方法において、
   被処理基板をプラズマ生起用電極対の外側に非接触に対
   向させて配置し、前記プラズマ生起用電極対の回りに生
   起させたプラズマの一部及びラジカル分子で被処理基板
   の表面を処理することを特徴としたプラズマ処理方法 ２　被処理基板の表面を処理するプラズマは、プラズマ
   生起用電極対の形状を変化させることにより、プラズマ
   の温度分布を調整するようにした特許請求の範囲第１項
   記載のプラズマ処理方法３　被処理基板を収容する処理
   室内にプラズマ生起用電極を設置すると共に、処理室に
   排気系および反応ガス導入系を接続してなるプラズマ処
   理装置において、前記プラズマ生起用電極は、複数のプ
   ラズマ生起用電極対が所定間隔毎に並列させてあり、各
   プラズマ生起用電極対とプラズマ生起用電極対の間隙に
   、被処理基板を非接触で挿入可能としであることを特徴
   としたプラズマ処理装置４　プラズマ生起用電極対は、
   透孔を有する２枚の電極板を対向させて構成した特許請
   求の範囲第３項記載のプラズマ処理装置 ５　透孔の縁部には、対向する電極板へ向りて突片が突
   設しである特許請求の範囲第４項記載のプラズマ処理装
   置 ６　プラズマ生起用電極対は、１枚の絶縁板の表面又は
   表裏面に、夫々複数対の陽極および陰極を設けて構成し
   た特許請求の範囲第３項記載のプラズマ処理装置 ７　絶縁板には、加熱用ヒーターが埋設しである特許請
   求の範囲第６項記載のプラズマ処理装置