JPS60123033A - プラズマ処理装置 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。

〔発明の背景〕

グロー放電を利用して基板にエツチング処理するドライ
エツチング装置や基板に薄膜を形成するプラズマＣＶＤ
装置等のプラズマ処理装置としては、従来、第１図に示
すような装置が慣用されている。

ＩＪ！１図で、裏、空排気用のノズル頷とプロセスガス
導入用のノズル４とが設けられた真空処理室ｎには、対
向電極（資）と基板電極菊とが、上下方向に対向して内
設されている。対向電極（資）はアースされ、基板電極
紛には高周波電源間が接続されている。また、ノズルに
には、真空排気装置（図示省略）に連結された排気管（
図示省略）が連結され。

ノズル２１には、プロセスガス供給装置（図示省略）に
連結されたガス導管（図示省略）が連結されている。

例えば、真空処理室ｎは、大気開放され、基板口が真空
処理室ｎに搬入されて基板型＠ａに載置される。その後
、真空処理室ｎは密封され真空排気装置により所定圧力
まで減圧排気される。その後真空処理室ｎには、プロセ
スガス供給装置より所定流量でプロセスガスが導入され
ると共に真空排気装置の駆動により処理圧力に適正調節
される。

基板型ｆｉ４０に高周波電力を印加することで対向電極
間と基板電極旬との間にはグロー放電が生じ１、：　し
Ｉｎ　ヨリプロセスガスはプラズマ化され、このプラズ
マにより基板口は、エツチング処理、薄膜形成処理等所
定処理される。

しかしながら、このようなプラズマ処理装置では、基板
の所定処理時に基板上で反応速度の不均一を生じる。例
えば、アルミニウム（以下、Ｍと略）のエツチング処理
で観察されるように、基板中心部の反応速度は周辺部の
反応速度に比べて低下し、基板内での処理が不均一とな
る。このため、基板なＭやポリテトラフルオロエチレン
又は石英等で形成されたエツチング均一化リングで囲み
、基板の周辺の電位やプロセスガスの流れ等に変化いる
。また、薄膜形成処理では、膜質を制御するため、電極
間隔、ガス圧力、ガス流量、高周波電力等を変化させる
が最良の膜質が得られる条件を選定すれば、エツチング
処理の場合と同じように基板内の反誌速度が不均一とな
り膜厚が不均一となる。

このように従来のプラズマ処理装置では、エツチング処
理の場合、低い反応速度で処理の均一化を図るためスル
ープット（単位時間当りの処理枚数）が低下し、薄膜形
成処理の場合、最良の膜質な得ようとすれば膜厚が不均
一になるといった欠点があった。

〔発明の目的］ 本発明の目的は、エツチング処理の場合、高い反応速度
で処理の均一化を図ることで、スループットを向上でき
、薄膜形成処理の場合、最良の膜質が得られる処理条件
での基板内の反応速度を均一化できることで、膜厚を均
一化できるプラズマ処理装置を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、対向電極の基板電極と対向する面側に突起物
を設けたことを特徴とするもので、エツチング処理の場
合、高い反応速度で処理の均一化を図り、薄膜形成の場
合、最良の膜質が得られる処理条件での基板内の反応速
度を均一化しようとしたものである。

〔発明の実施例〕

対向電極は、放電によりプラズマに対して負の電位を持
っている。そこで、対向電極の基板電極と対向する面側
に突起物を設けて放電を集中させるか、又は、該突起物
からプロセスガスを放出させて基板上の電位の分布やプ
ラズマ状態およびプロセスガスの流れに変化を与えるこ
とにより、基板内での反応速度を可変できる。

本発明の一実施例を第２図により説明する。

第２図で、真空排気用のノズル加とプロセスガス導入用
のノズル４とが設けられた真空処理室ｎには、対向電極
菊と基板電極和とが、この場合、上下方向に対向して内
設されている。対向電極菊はアースされ、基板電極菊に
は、電源、例えば、高周波電源間が接続されている。対
向電極間の基板電極菊と対向する面側には、基板電極和
の基板載置面に対応して突起物７ｏが設けられている。

また、ノズル加には、真空排気装置（図示省略）に連結
された排気管（図示省略）が連結され、ノズル４には、
プロセスガス供給装置（図示省略）に連結されたガス導
管（図示省略）が連結されている。

この場合、突起物７０は、高さ４０　趨＊底部寸法が基
板ωよりも大きい円錐形であり、ステンレス鋼で形成さ
れている。また、突起物７０の底部と基板電極伯との間
の間隔は５０１ｍであり、したがって、電極間隔は９０
ｍである。

本実施例のプラズマ処理装置により、−例として、基板
ωにＭの薄膜を形成した基板を用い、プロセスガスに塩
素系ガス（ＢＣＪ、、　ＣＣ１！、、　ｃｕｃｚｓ’Ｓ
ｉ　Ｃｌａ　、Ｃ１ｔ等）を用いてエツチング処理を行
った０ その結果、基板器内の反応速度を、周辺部の高い反応速
度に合わせることができ、スループブトを向上させるこ
とができる。

これに対し突起物７０を設けず電１間隔を５０酩とした
場合は、基板ωの周辺部の反応速度は中心部の反応速度
の約２倍となり基板ω内で著しく不均一な反応が進行し
た。また、突起物７０を＠２図の場合と逆方向に設け、
突起物７０の頂部と基板電極初との間隔を５０１１１１
１とした場合は、基板ωの周辺部の反応速度は中心部の
反応速度の約２．５倍となり、反応速度の均一化は図れ
なかった。なお、Ｐｏ１ｙ−８ｉ、　ＳｉＯｘ、　Ｍｏ
、　Ｗおよびシリサイトノエツチング処理に対しては、
突起物をＭやカーボンで形成しても同様の効果が得られ
た。また、薄膜形成処理では、電極間隔、ガス圧力、ガ
ス流量。

高周波電力等の処理条件を最良の膜質が得られる条件に
選定しても基板内の反応速度は均一化され膜厚を均一化
できる。

第３図は、本発明の他の実施例を説明するもので、対向
電極部′には、ガス流通路３１と、ガス流通路３１と連
通ずるガス室部とが形成されている。対向電極部′の基
板電極伯と対向する面側には、ガス放出路７１が形成さ
れた突起物７０′が、基板電極４０の基板載置面の中央
部に対応してガス放出路７１からプロセスガスを放出可
能に設けられている。ガス放出路７１はガス室３２と連
通している。また、対向電極（資）′には、プロセスガ
ス供給装置（図示省略）に連結されたガス導管（図示省
略）がガス流通路３１と連通して連結されている。この
場合、突起物７０′の長さは２０〜７０ｍ、ガス放出路
７１の径は５ｎφであり、ポリテトラフルオロエチレン
で形成されている。また、電極間隔は９０　、、である
。なお、その他第２図と同一部品等は同一符号で示し説
明を省略する。

このようなプラズマ処理装置を用いプロセスガスの総流
量を１００８ＣＣＭ、ガス圧力を０．２Ｔｏｒｒとしシ
リコン窒化膜の薄膜形成処理を行でたところ、基板中心
部での反応速度が突起物７０′のガス放出路７１からの
プロセスガスの放出により、基板周辺部での反応速度程
度に増大し膜厚が均一な薄膜を形成させることができた
。なお、電極間隔、ガス圧力、ガス流量、高周波電力等
の処理条件は、最良の膜質が得られる条件に選定してい
る。また、突起物を石英、アルミナ等の電気絶縁物で形
成しても同様の効果が得られた。才た、エツチング処理
では、上記した本発明の一実施例の場合と同様に高い反
応速度で処理の均一化を図ることができスループットを
向上できる。

第４図は、本発明の更に他の実施例を説明するもので、
対向電極（資）′の基板電極菊と対向する面側には、ガ
ス放出路７１′が形成された突起物７０′が基板電極栃
の基板載置面の周辺部に対応してガス放出路７１′から
プロセスガスを放出可能に複数個、例えば、等ピヴチで
設けられている。ガス放出路７１’はガス室３２と連通
している。この場合、突起物７０’の長さは、２０〜７
０＋ｔ＋　ガス放出路７１′の径は２Ｒφであり、また
、電極間隔は９０ｍである。なお、その他、＠２図、＠
３図と同一部品等は同一符号で示し説明を省略する。

このようなプラズマ処理装置を用いシリコン窒化膜の薄
膜形成処理を行ったところ、上記した本発明の他の実施
例の場合と同様な効果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように、対向電極の基板電極と
対向する面側に突起物を設けたことで、エツチング処理
の場合、高い反応速度で処理の均一化を図る二とができ
るので、スルーブツトを向上て゛き、薄膜形成処理の場
合、最良の膜質が得られる処理条件での基板内の反応速
度を均一化できるので、膜厚を均一化できるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来のプラズマ処理装置の真空処理室部の縦
断面図、第２図は、本発明によるプラズマ処理装置の一
実施例を示す真空処理室部の縦断面図、第３図は、本発
明によるプラズマ処理装置の他の実施例を示す真空処理
室部の縦断面図、第４図は、本発明によるプラズマ処理
装置の更に他の実施例を示す真空処理室部の縦断面図で
ある。 ｎ・・・・・・真空処理室、（資）、３０′・・・・・
・対向電極、４０・・・基板電極、６Ｇ・・・・・・基
板、Ｔｏ、　７０’、　７０′・・・・・・　突起物、
７１．７１’・・・・・・ガス放出路 才１０ 才２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　対向電極と基板電極とが対向して内設された真空
   処理室で前記基板電極に載置された基板をグロー放電を
   利用して処理する装置において、前記対向電極の前記基
   板電極と対向する面側（突起物を設けたことを特徴とす
   るプラズマ処理装置。 ２、前記突起物を円錐形の突起物とすると共に、該突起
   物を前記基板電極の基板載置面に対応してその頂部を前
   記対向電極の基板電極と対向する面側に設けた特許請求
   の範囲第１項記載のプラズマ処理装置。 ３、前記突起物を前記真空処理室内にプロセスガスを放
   出するガス放出路が形成された突起物とした特許請求の
   範囲第１項記載のプラズマ処理装置。 ４、　前記ガス放出路が形成されたＷ記突起物を前記基
   板電極の基板載置面の中央部に対応してガ請求の範囲第
   ３項記載のプラズマ処理装置。 ５、前記ガス放出路が形成された前記突起物を前記基板
   電極の基板載置面の周辺部に対応してガス放出路からプ
   ロセスガスを放出可能に前記対向電極の基板電極と対向
   する面側に複数個設けた特許請求の範囲第３項記載のプ
   ラズマ処理装置Ｏ