JP2001077091A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
ー内に設けられるそれぞれの高周波電極のプラズマ空間
を画定して基板の並列処理を可能にしたプラズマ処理装
置を提供する。 【解決手段】真空チャンバー内に設けられた複数の高周
波電極の各々のプラズマ生成空間を画定する仕切り部材
を設け、各仕切り部材がガスを通過させるが各高周波電
極と組合さった各プラズマ生成空間内に生成されたプラ
ズマの漏れを実質的に抑制するように構成される。
Description
バー内に複数の電極を設け、各電極にそれぞれ処理すべ
き基板を装着し、真空チャンバー内に発生されたプラズ
マを利用して例えばエッチング、スパッタリングまたは
化学気相成長(化学蒸着)などの所定の処理を行うよう
にしたプラズマ処理装置に関するものである。
成や機能膜形成、パターン形成にプラズマを利用した種
々の装置が用いられている。添付図面の図4にはこの種
の装置の従来例を示し、Aはそれぞれ排気系を備えた真
空チャンバーで、各真空チャンバーA内には基板電極B
がそれぞれの対向電極Cと対を成して配列されている。
各基板電極Bはマッチング回路網Dを介してそれぞれの
高周波励起電源Eに接続されている。なお、各対向電極
Cは図示したようにそれぞれ接地されている。
においては、生産性の観点では満足されるが、基板電極
の数だけマッチング回路網及び高周波励起電源を設ける
必要がある。そのため高周波電極の設けられる数が増え
れば増える程マッチング回路網及び高周波励起電源の使
用される数が増え、その分、装置のコストが嵩むことに
なる。このようにこの種の従来の装置は、設備に掛かる
コストが高く、低コスト化が求められている。
ンバー内に設けられる複数の高周波電極を共通のマッチ
ング回路網及び高周波励起電源に接続したものも提案さ
れている。しかしながら、そのような構成のものでは、
それぞれの電極容量及び電極を装着している接続板(通
常銅製)のインダクタンスのばらつきのために一番イン
ピーダンスの低下する電極に放電が集中し、パワー分配
が不均一となり、高周波励起の利点である安定したプラ
ズマの生成が困難となる。すなわち隣接した高周波電極
はプラズマ空間を共有し、複数の入力源に対して複数の
高周波電力の供給がなされるため、一系統の高周波電源
で複数の高周波電極を励起させる構成においては、一系
統のマッチング回路網及び制御系では適切に制御ができ
ず、ハンチングや高周波電力の印加継続が不可能な状態
が生じ得る。このような事情で、それぞれの高周波電極
に装着された基板を並列処理することは、例えばスパッ
タ中や化学蒸着中のクリーニングを除いて実際に行われ
ていなかった。さらに、投入電力の比較的小さい比較的
小型の装置の場合には、隣接した高周波電極のプラズマ
空間における相互干渉はそれほど大きくなく抑制可能で
あるが、大型で大電力を投入する装置ではプラズマ空間
における相互干渉が大きく抑制することはできなくな
り、大電力を投入する大型の装置の実現を阻んでいた。
点を解決するために、装置の本来の機能を維持しながら
真空チャンバー内に設けられるそれぞれの高周波電極の
プラズマ空間を画定して基板の並列処理を可能にしたプ
ラズマ処理装置を提供することを目的としている。
ば、 一つの真空チャンバー内に設けられた複数の高周
波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真空チャ
ンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の処理を
行うようにしたプラズマ処理装置において、真空チャン
バー内に設けられた複数の高周波電極の各々のプラズマ
生成空間を画定する仕切り部材を設け、各仕切り部材が
ガスを通過させるが各高周波電極と組合さった各プラズ
マ生成空間内に生成されたプラズマの漏れを実質的に抑
制するように構成されていることを特徴としている。
くは、高周波プラズマで誘起される電位を最小にするよ
うにアース電位に接続され得る。
好ましくは、開口率45〜25%、各開口の径3mm以下のメ
ッシュまたはパンチングメタルから成り得る。
ては、それぞれの高周波電極で生成されるプラズマは仕
切り部材によって画定されたプラズマ生成空間内に有効
に閉じ込められると共に、プラズマ処理に必要なガスの
導入及び排気機能も維持される。また、仕切り部材とし
て使用され得るメッシュまたはパンチングメタルにおけ
る各開口の径を3mm以下とすることにより、隣接した高
周波電極同志の高周波干渉が避けられ、ハンチング現象
の発生を抑制することができる。このような構成をもつ
本発明によれば、隣接した高周波電極同志の高周波干渉
が避けられるため、大電力を投入する大型の装置を提供
することができる。
して本発明の実施の形態を説明する。図1には、本発明
をプラズマエッチング装置として実施している一つの形
態を概略的に示す。1は図示していない排気系及び放電
用ガスに接続された真空チャンバーであり、この真空チ
ャンバー1の下側壁には四つの基板電極すなわちカソー
ド電極を構成する高周波電極2が設けられ、これら四つ
の高周波電極2に対向して真空チャンバー1の上側壁に
沿って共通のアノード電極3が設けられ、この対向電極
3は接地されている。隣接した二つの高周波電極2は共
通のマッチング回路網4を介して共通の高周波電源5に
接続されている。
の高周波電極2の外方端には、メッシュまたはパンチン
グメタル製の仕切り部材6が設けられ、各仕切り部材6は
高周波電極2側とアノード電極3との間にのびてプラズマ
生成空間を画定している。各仕切り部材6は、高周波プ
ラズマによって誘起される電位を最小にするためにアー
ス電位に接続され、また各仕切り部材6を構成している
メッシュまたはパンチングメタルとしては、各高周波電
極2毎のガスの移動すなわちガスの導入及び排気を容易
にししかもプラズマの漏れを抑制するために、開口率70
〜20%、好ましくは、開口率45〜25%、各孔の径3mm以
下のものが使用され得る。ここで開口率に関しては、開
口率が大きいと放電の干渉が無視できなくなり、逆に小
さすぎるとガス排気ができず、エッチングなどの反応速
度が遅くなったり、分布のばらつきが大きくなるため上
記の範囲が好ましい。なお、図示実施の形態において、
高周波電極2の数は、単に例示のためのものであり、当
然二つまたは三つ或いは四つ以上でもよい。
両側に多数のカソード電極を設けた本発明の別の実施の
形態を示す。すなわち図示したように、長方形の真空チ
ャンバー10の下側壁とそれに対向した上側壁にはそれぞ
れカソード電極すなわち高周波電極11が四つずつ対称的
に設けられている。そして真空チャンバー10内において
上下両側の高周波電極11の中間位置すなわち真空チャン
バー1の長手方向中央軸線位置に沿って共通のアノード
電極12が配置されている。アノード電極12は図1に示す
実施の形態の場合と同様にアースに接続されている。上
下各側の高周波電極11は二つずつ対を成して共通のマッ
チング回路網及び高周波電源13に接続されている。従っ
て、八つの高周波電極11に対してその半分の四つの高周
波電源13が使用される。
ード電極12との間には図示したように、孔径が3mm以下
のパンチングメタルまたはメッシュメタルから成るアー
ス電位に接続された仕切り部材14がそれぞれ設けられて
いる。これらの仕切り部材14は、図1における仕切り部
材6と同様に、各高周波電極11と中央のアノード電極12
との間に画定された空間内に生成される放電プラズマを
閉じこめる働きをすると共に、隣接高周波電極11間の高
周波干渉を抑制する。
波電極11とアノード電極12との関連構成の詳細を拡大し
て示す。高周波電極11は真空チャンバー10の壁に設けた
開口部に例えばテフロンやアルミナから成る絶縁部材15
を介して真空密封的に取付けられている。また高周波電
極11は内部に水冷チャネル16を備えている。高周波電極
11の表面すなわちアノード電極12に対向した面上にはア
ルミニウム製の台座17が固着手段18によって固定され、
その上に静電吸着電極19が設けられ、この静電吸着電極
19上に処理すべき基板、例えばフイルム状基板(図示て
いない)がアルミナ製のクランプ20によって装着され
る。一般に、静電吸着電極19による吸着力は、処理すべ
き基板の表面形状に依存し、使用される基板としては吸
着すべき導体に制限があり、しかもパターン形成のため
にレジストマスクを用いる表面に凸凹があるので、強く
できない。また、基板の導体パターンでは強く、それ以
外の部分では弱い。さらに基板の熱膨張は材質により異
なり、基板の導体パターンでは熱膨張も大きく、プラズ
マ処理中に膨みが発生し易い。この皺寄せが基板の端面
に生じると、基板の端部で異常放電が生じることにな
る。また静電吸着電極19の表面材がプラズマでエッチン
グされ、その結果寿命が短くなる。そのため、アルミナ
製のクランプ20は、図示したように基板の周囲縁部を覆
うように構成される。さらに静電吸着電極19にはリード
線21を介して直流電源(図示していない)が接続され、
この直流電源は好ましくは全てまたは幾つかの静電吸着
電極19に対して共通に設けられ得る。
ル22が設けられている。またアノード電極12と各高周波
電極11との間の空間において中央のアノード電極12寄り
にエッチングガス供給用ガスパイプ23が設けられてい
る。エッチングガスとしてはフッ素を含むハロゲンガス
とO2やN2の混合ガス、或いはこの混合ガスにさらに
CHF3などのCHを含むガスを混合したものなどが使
用され得る。
領域を限定する仕切り部材14は、高周波プラズマによっ
て誘起される電位を最小にするために上述のようにアー
ス電位にされ、また各高周波電極11毎のガスの移動すな
わちガスの導入及び排気を容易にするため、仕切り部材
14は図1の実施の形態の場合と同様に好ましくは開口率
45〜25%程度、しかもプラズマの漏れを抑制するため各
孔の径3mm以下のメッシュやパンチングメタルで構成さ
れる。
では、二つの高周波電極11に対して一つの高周波電源13
が用いられているが、必要により三つ以上の高周波電極
11を一つの高周波電源に接続するように構成することも
できる。また、図示装置は、バッチ型装置として実施し
ているが、当然他の形式の装置として応用することも可
能である。
b、c、d、e、f、g、hをエッチングした実験例を
示す。装置の動作条件として、高周波電極とアノード電
極の距離(これはガス、圧力及び放電周波数によって決
められる)を110mmとし、真空チャンバー内にCF4と
O2それぞれ200SCCM、2000 SCCM ずつ全部で2200 SCCM
流し、I.真空チャンバー内の圧力を30Pa、投入高周
波電力を2.5kW、エッチング時間を20分とした場合と、
II.真空チャンバー内の圧力を12Pa、投入高周波電力
を2.0kW、エッチング時間20分とした場合にえおける各
基板における平均エッチング深さ(μm)を測定したと
ころ下記の結果が得られた 基 板 条件Iの場合 条件IIの場合 a 7.1 5.3 b 7.4 5.5 c 7.6 5.4 d 7.0 5.0 e 6.8 4.9 f 6.9 5.0 g 7.1 5.3 h 7.8 4.8
プラズマ処理装置においては、真空チャンバー内に設け
られた複数の高周波電極の各々のプラズマ生成空間を画
定する仕切り部材を設け、各仕切り部材がガスを通過さ
せるが各高周波電極と組合さった各プラズマ生成空間内
に生成されたプラズマの漏れを実質的に抑制するように
構成されているので、各高周波電極によるプラズマ領域
を限定することができ、それにより隣接高周波電極同志
の高周波干渉が避けられ、ハンチング現象などの発生を
防止することができ、基板の並列処理を可能して生産性
を向上させることができるようになる。
装置を示す概略線図。
置を示す概略線図。
す拡大縦断面図。
図。
Claims (4)
- 【請求項1】一つの真空チャンバー内に設けられた複数
の高周波電極のそれぞれに処理すべき基板を装着し、真
空チャンバー内に発生されたプラズマを利用して所定の
処理を行うようにしたプラズマ処理装置において、 真空チャンバー内に設けられた複数の高周波電極の各々
のプラズマ生成空間を画定する仕切り部材を設け、各仕
切り部材がガスを通過させるが各高周波電極と組合さっ
た各プラズマ生成空間内に生成されたプラズマの漏れを
実質的に抑制するように構成されていることを特徴とす
るプラズマ処理装置。 - 【請求項2】各仕切り部材が、高周波プラズマで誘起さ
れる電位を最小にするようにアース電位に接続されるこ
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】各仕切り部材が、開口率70〜20%、各開口
の径3mm以下のメッシュまたはパンチングメタルから成
る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4】各仕切り部材が、開口率45〜25%、各開口
の径3mm以下のメッシュまたはパンチングメタルから成
ることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装
置。
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|---|---|---|---|
| JP24990499A JP4576011B2 (ja) | 1999-09-03 | 1999-09-03 | プラズマ処理装置 |
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- 1999-09-03 JP JP24990499A patent/JP4576011B2/ja not_active Expired - Fee Related
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