(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反応性ガスをプラズマで分解反応させて基板加熱用ヒータにセットされた基板表面に成膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置用ユニットにおいて、
前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口されかつアースに接続された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内に前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置された、前記基板にガスを供給するガス供給器とを具備し、前記プラズマ電極とプラズマ処理ユニットカバー間の隙間を１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定したことを特徴とするプラズマ処理装置用ユニット。
【請求項２】
前記プラズマ電極がはしご型電極であることを特徴とする請求項１記載のプラズマＣＶＤ処理装置用ユニット。
【請求項３】
前記プラズマ電極とプラズマ処理ユニットカバー間に電極枠を設け、この電極枠とプラズマ電極間の隙間を１ｍｍ〜５ｍｍに設定したことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置用ユニット。
【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ＣＶＤ装置、ドライエッチング装置等に用いるプラズマ処理ユニットに関し、特にプラズマ電極周辺に改良を施したプラズマＣＶＤ処理装置用ユニットに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばプラズマＣＶＤ装置に使用されるプラズマ処理ユニット（以下、成膜ユニットという）としては、図４に示すものが知られている。
図中の付番１は、基板２をセットする基板加熱用ヒータ（以下、成膜用ヒータという）である。この成膜用ヒータ１の基板側には、成膜ユニット３が設置されている。この成膜ユニット３は、基板側が開口した箱状の成膜ユニットカバー４と、この成膜ユニットカバー４内に前記基板２と向き合うように配置されたはしご型プラズマ電極５と、成膜ユニットカバー４内でプラズマ電極５を挟んで基板２と反対側に設けられ、前記基板２にガスを供給するガス供給器（図示せず）と、成膜ユニットカバー４の基板２寄りに設けられた排気用メッシュ６とから構成されている。ここで、排気用メッシュ６は、プラズマ電極５と成膜用ヒータ１間の成膜ユニットカバー４の四方方向（左右，上下方向）に複数箇所（図では２個づつ）形成された開口部にそれぞれ設けられている。また、排気用メッシュ６は、成膜ユニット内で発生させるプラズマエネルギーが成膜ユニット外部へ漏れないよう、１０〜５０メッシュ程度の網（又は同程度の穴が開いたパンチングメタルなど）で構成されている。
【０００３】
こうした構成の成膜ユニットにおいて、プラズマ電極５で分解・反応したガスは、基板に向かい成膜されるが、成膜に寄与するものはプラズマＣＶＤ装置ではせいぜい数％と少量となり、大部分は成膜ユニット３から排気される。前記成膜ユニット３からの排気は、成膜ユニットカバー４に設けられた排気用メッシュ６から排気される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来のプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットにおいて、はしご型プラズマ電極５と成膜ユニットカバー４との間の隙間が大きいと、プラズマ電極を通過しない反応ガスが漏出し、逆に狭いと異常放電が生じるという問題点があった。
【０００５】
本発明はこうした事情を考慮してなされたもので、プラズマ電極と成膜ユニットカバー間の隙間を１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定した構成とすることにより、ガス供給の有効利用とプラズマ放電の安定を図り、もって成膜特性を向上しえるプラズマＣＶＤ処理装置用ユニットを提供することを目的とする。
【０００６】
また、本発明は、プラズマ電極と成膜ユニットカバー間に電極枠を設け、この電極枠とプラズマ電極間の隙間を１ｍｍ〜５ｍｍに設定した構成とすることにより、上記と同様、ガス供給の有効利用とプラズマ放電の安定化により成膜特性を向上しえるプラズマＣＶＤ処理装置用ユニットを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反応性ガスをプラズマで分解反応させて基板加熱用ヒータにセットされた基板表面に成膜等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置用ユニットにおいて、前記基板加熱用ヒータに設置された、基板側が開口されかつアースに接続された箱状のプラズマ処理ユニットカバーと、このプラズマ処理ユニットカバー内に前記基板と向き合うように配置されたプラズマ電極と、前記プラズマ処理ユニットカバー内に前記プラズマ電極を挟んで前記基板と反対側に配置された、前記基板にガスを供給するガス供給器とを具備し、前記プラズマ電極とプラズマ処理ユニットカバー間の隙間を１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定したことを特徴とするプラズマ処理装置用ユニットである。
【０００８】
本発明において、プラズマ電極と成膜ユニットカバー間の隙間を１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定したのは、次の理由による。つまり、隙間が大きい（２０ｍｍを超える）と、ガス供給器から出た原料ガスがプラズマ電極を通過せずに分解が不十分なガスを膜中に取り込んでしまい、膜質の低下を招く。また、隙間が小さい（１５ｍｍ未満）と、アース接続されている成膜ユニットカバーとプラズマ電極との間に異常放電を発生することになり、プラズマ電極におけるプラズマエネルギーが減少したりプラズマ電極上でのプラズマエネルギー分布に異常を来して、基板での成膜速度の低下や膜厚分布の悪化を招くことになる。
【０００９】
また、本発明において、プラズマ電極と成膜ユニットカバー間に電極枠を設け、電極枠をプラズマアースシールド効果を利用すべく前記電極枠とプラズマ電極間の隙間を１ｍｍ〜５ｍｍに設定することが好ましく、更には大型構造物において熱膨張も考慮すると２ｍｍ〜３ｍｍに設定することがより好ましい。ここで、隙間が１ｍｍ未満では異常放電が生じ易く、隙間が５ｍｍを超えるとプラズマアースシールド効果が得られず異常放電が生じ易くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例に係るプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットについて図面を参照して説明する。
（実施例１）
図１（Ａ），（Ｂ）を参照する。ここで、図１（Ａ）は実施例１に係るプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットの部分的に切欠した斜視図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。
図中の付番１１は、図示しない成膜用ヒータの基板１２側に設置されている成膜用ユニットである。この成膜用ユニット１１は、既述した従来の成膜ユニットと同じように成膜用ヒータに設置されている（図４参照）。
【００１１】
前記成膜用ユニット１１は、基板１２側が開口し，アース接続された箱状の成膜ユニットカバー１３と、この成膜ユニットカバー１３内に前記基板１２と向き合うように配置されたプラズマ電極１４と、前記成膜ユニットカバー１３内に配置され、前記基板１２にガスを供給するガス供給器１５と、基板１２寄りの成膜ユニットカバー１３の周方向に沿って部分的に設けられた排気用メッシュ（１０〜５０メッシュ程度）１６とから構成されている。前記プラズマ電極１４には、通常１３．５６ＭＨｚの高周波電力が供給される。
【００１２】
前記ガス供給器１５のプラズマ電極１４側には、ガスを基板１２へ吹き出すための複数の吹出孔１７が格子状に設けられている。前記排気用メッシュ１６は、基板１２寄りの成膜ユニットカバー１３の上下、左右方向に夫々形成され図の例では４個所の細長い開口部に設けられている。なお、排気用メッシュ１６の代りに、１５〜５０メッシュと同程度の穴の開いたパンチングメタル板を用いてもよい。
【００１３】
前記はしご型プラズマ電極１４と成膜ユニットカバー１３の内壁との間には、横方向に隙間ｘ１  ，縦方向に隙間ｙ１  が存在する。これら隙間ｘ１  ，ｙ１  は、上述したように成膜速度やガス漏れ防止等の観点から１５ｍｍから２０ｍｍ程度とする。
【００１４】
図２は、プラズマ電極・成膜ユニット本体間の隙間と成膜速度との関係を示す特性図を示す。但し、評価は、ＲＦ周波数＝１３．５６ＭＨｚ、ＳｉＨ４  ／ＮＨ３  ／ＮＨ２  ＝約１：１．７：１４、圧力１．０Ｔｏｒｒの条件下でガスを供給してＳｉＮｘ膜を成膜した場合である。図２より、隙間（ｘ１  ，ｙ１ ）を１５ｍｍよりも近づけると、成膜速度が低下することが確認できた。また、隙間（ｘ１  ，ｙ１ ）が２０ｍｍよりも広すぎると、装置としての大型化とプラズマ電極周囲からのガス漏れが予想される。従って、隙間（ｘ１  ，ｙ１ ）は１５ｍｍから２０ｍｍとした。
（実施例２）
図３（Ａ），（Ｂ）を参照する。ここで、図３（Ａ）は実施例２に係るプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットの部分的に切欠した斜視図、図３（Ｂ）は３（Ａ）のＸ−Ｘ線に沿う断面図を示す。但し、図１と同部材は同付番を付して説明を省略する。
【００１５】
実施例２の特徴は、プラズマ電極１４と成膜ユニットカバー１３間にプラズマ電極枠２１を設け、かつ両者間に横方向にｘ２  ，縦方向にｙ２  の隙間を設けたことを特徴とする。ここで、隙間（ｘ２  、ｙ２  ）は、２ｍｍから３ｍｍである。また、本実施例２では、プラズマ電極１４には、ガス分解性の高い高高周波（例えば、周波数：６０ＭＨｚ）や更に大きな電力を供給する。
【００１６】
上述したレベルの周波数では、プラズマ電極１４におけるプラズマ密度は周波数の２乗にほぼ比例するため、例えば６０ＭＨｚの高高周波電力では、従来の１３．５６ＭＨｚよりも約１９倍のプラズマエネルギーを発生することとなる。  このため、高高周波を供給するプラズマ電極は、アース接続された周囲構造物（成膜ユニットカバー）に敏感に干渉し易くなり、プラズマ電極と成膜ユニットカバー１３の隙間を見直す必要が出てきた。
本実施例２によれば、プラズマ電極１４と成膜ユニットカバー１３間にプラズマ電極枠２１を設け、かつプラズマ電極１４とプラズマ電極枠２１間の横方向，縦方向の隙間（ｘ２  、ｙ２  ）を、２〜３ｍｍとした構成であるため、プラズマ発生体であるプラズマ電極１４周囲にてプラズマ電極枠２１でアースシールドするため異常放電を抑制できる。また、プラズマ電極枠２１を設けることにより、プラズマ電極１４周囲からの原料ガス漏れが抑制され、成膜速度を増加できる。事実、前記プラズマ電極枠２１が無い場合と有る場合の成膜速度を調べたところ、前記電極枠２１が有る場合は無い場合に比べ約５％の増加が確認できた。
【００１７】
なお、上記実施例２では、プラズマ電極とプラズマ電極枠間の横方向，縦方向の隙間（ｘ２  、ｙ２  ）を、２〜３ｍｍとした場合について述べたが、これに限らず、１〜５ｍｍの範囲の隙間であれば良い。
【００１８】
【発明の効果】
以上詳述したように本発明によれば、プラズマ電極と成膜ユニットカバー間の隙間を１５ｍｍ〜２０ｍｍに設定した構成とすることにより、ガス供給の有効利用とプラズマ放電の安定を図り、もって成膜特性を向上しえるプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットを提供できる。
【００１９】
また、本発明によれば、プラズマ電極と成膜ユニットカバー間に電極枠を設け、この電極枠とプラズマ電極間の隙間を１ｍｍ〜５ｍｍに設定した構成とすることにより、上記と同様、ガス供給の有効利用とプラズマ放電の安定化によりプラズマ電極により高い高周波や大きな電力を供給する場合においても成膜特性を向上しえるプラズマ処理装置用ユニットを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１に係るプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットの説明図。
【図２】本発明に係るプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットにおけるプラズマ電極／成膜ユニットカバー間の隙間と成膜速度との関係を示す説明図。
【図３】本発明の実施例２に係るプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットの説明図。
【図４】従来のプラズマＣＶＤ装置用成膜ユニットの説明図。
【符号の説明】
１１…成膜用ユニット、
１２…基板、
１３…成膜ユニットカバー、
１４…プラズマ電極、
１５…ガス供給器、
１６…排気用メッシュ、
１７…吹出孔、
２１…プラズマ電極枠。
【図１】
0003626864.tif 000002
【図２】
0003626864.tif 000003
【図３】
0003626864.tif 000004
【図４】
0003626864.tif 000005