(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の放電電極と、前記放電電極間内にある放出口とを有し、
前記一対の放電電極間にガスが導入されると共に高周波電圧が印加されると、前記ガスがプラズマ化され、前記放出口から放出されるように構成されたプラズマ発生源が複数設けられたプラズマ放出装置であって、
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、第１の放電電極は複数の穴を有する共通の電極板によって構成され、
前記第２の放電電極は、前記共通の電極板に設けられた前記複数の孔内に前記電極板とは離間して配置された電極で構成され、
個々のプラズマ発生源に独立に高周波電力を供給できるように構成されたことを特徴とするプラズマ放出装置。
【請求項２】
前記第１、第２の放電電極は、前記各孔内で孔の内周面と側面が互いに対向する放電面となり、前記放電面間で放電が生じるように構成されたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ放出装置。
【請求項３】
前記各プラズマ発生源の前記放電面は、前記放出口が形成する面に対し、略垂直に配置されたことを特徴とする請求項２記載のプラズマ放出装置。
【請求項４】
前記各プラズマ発生源内で発生したプラズマは、略同一方向に放出されるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項５】
前記各プラズマ発生源には、前記一対の放電電極間に前記ガスを導入するガス導入孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項６】
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、いずれか一方又は両方の放電電極内に磁石が設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項７】
前記各プラズマ発生源が請求項５記載のガス導入孔を有する請求項６記載のプラズマ放出装置であって、前記磁石は、前記ガス導入孔と前記放出口の間に配置されたことを特徴とするプラズマ放出装置。
【請求項８】
一対の放電電極と、前記放電電極間内にある放出口とを有し、
前記一対の放電電極間にガスが導入されると共に高周波電圧が印加されると、前記ガスがプラズマ化され、前記放出口から放出されるように構成されたプラズマ発生源が複数設けられたプラズマ放出装置であって、
前記一対の放電電極のうち、いずれか一方又は両方の放電電極内に磁石が設けられたことを特徴とするプラズマ放出装置。
【請求項９】
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極は互いに対向する放電面をそれぞれ有し、その放電面間で放電が生じるように構成されたことを特徴とする請求項８記載のプラズマ放出装置。
【請求項１０】
前記各プラズマ発生源の前記放電面は、前記放出口が形成する面に対し、略垂直に配置されたことを特徴とする請求項９記載のプラズマ放出装置。
【請求項１１】
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、第１の放電電極は第２の放電電極の周囲に離間して配置されたことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項１２】
前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、前記第１の放電電極は共通の電極板によって構成され、
前記第２の放電電極は、前記共通の電極板に設けられた複数の孔内に電極板とは離間して配置された電極で構成されたことを特徴とする請求項１１記載のプラズマ放出装置。
【請求項１３】
前記各プラズマ発生源内で発生したプラズマは、略同一方向に放出されるように構成されたことを特徴とする請求項８乃至請求項１２のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項１４】
前記各プラズマ発生源には、前記一対の放電電極間に前記ガスを導入するガス導入孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項１５】
前記磁石は、前記ガス導入孔と前記放出口の間に配置されたことを特徴とする請求項１４記載のプラズマ放出装置。
【請求項１６】
前記各プラズマ発生源のうち、少なくとも１個以上のプラズマ発生源には、他のプラズマ発生源とは異なる大きさの高周波電力を供給できるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１５のいずれか１項記載のプラズマ放出装置。
【請求項１７】
真空排気可能な処理室と、
請求項１乃至請求項１６のいずれか１項記載のプラズマ放出装置と、
処理対象物である基板を配置する基板配置電極とを有し、
前記プラズマ放出装置は、前記各プラズマ発生源の放出口を前記基板配置電極に向け、前記基板配置電極に対し、前記処理室内で略平行に対向配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項１８】
前記プラズマ放出装置と前記基板配置電極との間には、網目状の電極が設けられたことを特徴とする請求項１７記載のプラズマ処理装置。
【請求項１９】
前記基板配置電極は、高周波電圧を印加できるように構成されたことを特徴とする請求項１７又は請求項１８のいずれか１項記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ放出装置及びプラズマ処理装置に関し、特に、均一な高密度プラズマを生成して、大型の半導体基板や液晶表示装置用のガラス基板等にプラズマエッチングやプラズマ成膜処理をする技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置や液晶表示装置を製造する際には、スパッタリング法やＣＶＤ法による薄膜形成と、エッチングによる薄膜のパターニングを繰り返し行うことから、半導体装置等の製造工程に於いて、エッチング装置は非常に重要視されている。
【０００３】
そのようなエッチング装置の従来のものを説明すると、図８を参照し、符号１００は、従来技術の平行平板型のプラズマエッチング装置を示している。このプラズマエッチング装置１００は、処理室１０１を有しており、その内部底面側には、下部電極１０３が設けられ、下部電極１０３の上方の処理室１０１の天井側には、上部電極１０２が設けられている。
【０００４】
下部電極１０３は、マッチングボックス１１０を介して高周波電源１０５に接続されており、上部電極１０２は、処理室１０１の壁面を介してグラウンド電位に接続されている。
【０００５】
処理室１０１には、真空ポンプ１０７と、ガス導入系１１１とが接続されており、このプラズマエッチング装置１００を用いてプラズマ処理を行う場合には、先ず、真空ポンプ１０７を起動して、処理室１０１内を真空排気し、予め高真空状態にしておく。
【０００６】
次いで、高真空状態を維持しながら、処理室１０１内にエッチング対象である基板１０６を搬入し、下部電極１０６上に載置し、ガス導入系１１１に設けられたバルブ１０４を開け、ガス導入管１０８から処理室１０１内にエッチングガスを導入する。
【０００７】
処理室１０１内が所定圧力で安定した後、高周波電源１０５を起動し、マッチングボックス１１０を介して、下部電極１０３に高周波電圧を印加すると、下部電極１０３表面近傍にエッチングガスのプラズマが発生し、基板１０６表面上の薄膜がエッチングされる。
【０００８】
このようなプラズマを用いたエッチングを行えば、ウェットエッチングに比べてパターンの加工寸法精度が向上し、製造工程が簡略化され、エッチングが均一になるという利点があることから、近年主流の技術である。
【０００９】
しかし、最近では半導体装置の製造において微細化の要求がさらに進んできており、その要求に対応するためには、プラズマなどの荷電粒子の直進性を向上させる技術が必要となる。
【００１０】
そこで従来技術でも対策が採られており、１Ｐａ以下の低圧雰囲気でプラズマを生成し、平均自由行程が長い雰囲気でプラズマエッチングを行おうという試みが成されている。
【００１１】
しかし、一般には低圧雰囲気ではプラズマ密度が著しく低下し、安定にプラズマを維持することが困難なばかりでなく、特に口径３００ｍｍ以上の大型基板上の薄膜をエッチングしようとすると、基板面内へ入射するプラズマの密度が不均一になり、その結果、エッチング量の面内均一性が悪化してしまう。
【００１２】
また、液晶表示装置（以下ＬＣＤと称する）の基板として用いられるガラス基板は、約１ｍ×１ｍ程度と非常に大きく、このような大型基板のプラズマエッチングは、事実上不可能であった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような従来の技術の課題を解決するために創作されたもので、その目的は、大型基板のエッチングや成膜処理などのプラズマ処理に適した技術を提供することにある。
【００１４】
【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記載の発明は、プラズマ放出装置であって、一対の放電電極と、前記放電電極間内にある放出口とを有し、前記一対の放電電極間にガスが導入されると共に高周波電圧が印加されると、前記ガスがプラズマ化され、前記放出口から放出されるように構成されたプラズマ発生源が複数設けられたプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、第１の放電電極は複数の穴を有する共通の電極板によって構成され、前記第２の放電電極は、前記共通の電極板に設けられた前記複数の孔内に前記電極板とは離間して配置された電極で構成され、個々のプラズマ発生源に独立に高周波電力を供給できるように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のプラズマ放出装置であって、前記第１、第２の放電電極は、前記各孔内で孔の内周面と側面が互いに対向する放電面となり、前記放電面間で放電が生じるように構成されたことを特徴とする。
【００１６】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源の前記放電面は、前記放出口が形成する面に対し、略垂直に配置されたことを特徴とする。
【００１７】
請求項４記載の発明は、請求項１乃至請求項３のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源内で発生したプラズマは、略同一方向に放出されるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の発明は、請求項１乃至請求項４のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源には、前記一対の放電電極間に前記ガスを導入するガス導入孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする。
【００１９】
請求項６記載の発明は、請求項１乃至請求項５のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、いずれか一方又は両方の放電電極内に磁石が設けられたことを特徴とする。
【００２０】
請求項７記載の発明は、プラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が請求項５記載のガス導入孔を有する請求項６記載のプラズマ放出装置であって、前記磁石は、前記ガス導入孔と前記放出口の間に配置されたことを特徴とする。
【００２１】
請求項８記載の発明は、プラズマ放出装置であって、一対の放電電極と、前記放電電極間内にある放出口とを有し、前記一対の放電電極間にガスが導入されると共に高周波電圧が印加されると、前記ガスがプラズマ化され、前記放出口から放出されるように構成されたプラズマ発生源が複数設けられたプラズマ放出装置であって、前記一対の放電電極のうち、いずれか一方又は両方の放電電極内に磁石が設けられたことを特徴とする。
【００２２】
請求項９記載の発明は、請求項８記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極は互いに対向する放電面をそれぞれ有し、その放電面間で放電が生じるように構成されたことを特徴とする。
【００２３】
請求項１０記載の発明は、請求項９記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源の前記放電面は、前記放出口が形成する面に対し、略垂直に配置されたことを特徴とする。
【００２４】
請求項１１記載の発明は、請求項８乃至請求項１０のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、第１の放電電極は第２の放電電極の周囲に離間して配置されたことを特徴とする。
【００２５】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源が有する前記一対の放電電極のうち、前記第１の放電電極は共通の電極板によって構成され、前記第２の放電電極は、前記共通の電極板に設けられた複数の孔内に電極板とは離間して配置された電極で構成されたことを特徴とする。
【００２６】
請求項１３記載の発明は、請求項８乃至請求項１２のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源内で発生したプラズマは、略同一方向に放出されるように構成されたことを特徴とする。
請求項１４記載の発明は、請求項８乃至請求項１３のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源には、前記一対の放電電極間に前記ガスを導入するガス導入孔がそれぞれ設けられたことを特徴とする。
請求項１５記載の発明は、請求項１４記載のプラズマ放出装置であって、前記磁石は、前記ガス導入孔と前記放出口の間に配置されたことを特徴とする。
請求項１６記載の発明は、請求項１乃至請求項１５のいずれか１項記載のプラズマ放出装置であって、前記各プラズマ発生源のうち、少なくとも１個以上のプラズマ発生源には、他のプラズマ発生源とは異なる大きさの高周波電力を供給できるように構成されたことを特徴とする。
請求項１７記載の発明は、プラズマ処理装置であって、真空排気可能な処理室と、請求項１乃至請求項１６のいずれか１項記載のプラズマ放出装置と、処理対象物である基板を配置する基板配置電極とを有し、前記プラズマ放出装置は、前記各プラズマ発生源の放出口を前記基板配置電極に向け、前記基板配置電極に対し、前記処理室内で略平行に対向配置されたことを特徴とする。
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載のプラズマ処理装置であって、前記プラズマ放出装置と前記基板配置電極との間には、網目状の電極が設けられたことを特徴とする。
請求項１９記載の発明は、請求項１７又は請求項１８のいずれか１項記載のプラズマ処理装置であって、前記基板配置電極は、高周波電圧を印加できるように構成されたことを特徴とする。
【００２７】
本発明は上記のように構成されており、プラズマ発生源が複数設けられている。
各プラズマ発生源は、一対の放電電極と放出口とを有しており、その一対の放電電極間にガスが導入されると共に高周波電圧が印加されると、導入されたガスがプラズマ化され、放出口から放出されるように構成されている。
【００２８】
従って、各プラズマ発生源からプラズマが放出されるので、処理対象物である基板面積と形状に対応して配置しておくと、各プラズマ発生源から放出されたプラズマが基板表面に均一に到達するので、大面積基板であっても均一なエッチングや成膜を行うことが可能となる。
【００２９】
各プラズマ発生源が有する一対の放電電極は、点状、棒状、板状等、その形状は種々のものを用いることができるが、板状に成形し、一対の放電電極に放電面を持たせる場合、平行平板電極によって一対の放電電極を構成してもよいし、円筒等の曲面で放電面を構成してもよい。
【００３０】
放電面を持たせる場合、一方の放電電極をリング状又は円筒状とし、他方の放電電極を棒状又は円筒状とし、一方の放電電極内に他方の放電電極を離間して挿入配置すると、一方の放電電極が他方の放電電極の周囲に配置され、一方の放電電極の内周面と他方の放電電極の外周面が放電面となり、小さなプラズマ発生源でも、プラズマが生成される空間を大きくすることができる。
【００３１】
他方の放電電極を棒状に成形し、リング又は円筒状の一方の放電電極を、他方の放電電極の周囲に配置した場合、リング又は円筒の開口部分が放出口になり、放電面は放出口が形成する面に対して垂直になり、各プラズマ発生源の放出口を処理対象物の基板方向に向けておくと、プラズマが基板表面に均一に照射されるようになる。
【００３２】
一対の放電電極が、上記したのとは異なる形状であっても、各プラズマ発生源の放出口を、プラズマが略同一方向に放出されるように配置しておくと、プラズマは基板表面に均一に照射されるようになる。
【００３３】
他方、各プラズマ発生源内に、ガス導入孔を設け、一対の放電電極間に導入するようにすると、各プラズマ発生源内で、プラズマが安定に発生するようになり、また、各プラズマ発生源から放出されるプラズマの量を制御しやすくなる。
【００３４】
更に、一対の放電電極内のいずれか一方又は両方に磁石を設けると、磁束によってプラズマを閉じ込めることができるので、低圧力でも安定してプラズマを維持できるようになる。
【００３５】
その場合、磁石はガス導入孔と放出口の間に配置し、プラズマ発生源内ではガス導入孔を磁石よりも奥に位置させると、ガス導入孔から導入されたガスが放出口に向かって流れる際に、磁石が形成する磁界内を通過するので、プラズマ化されやすくなる。
【００３６】
また、例えば各プラズマ発生源のうち、少なくとも１個以上のプラズマ発生源には、他のプラズマ発生源と異なる大きさの高周波電力を供給できるように構成しておく等、各プラズマ発生源の一対の放電電極に投入できる電力を制御できるようにしておくと、基板表面に照射されるプラズマの量を制御できるので、プラズマ処理を行う場合の、エッチング量や成膜膜厚等の基板面内の均一性を向上させることができる。
【００３７】
上記のようなプラズマ放出装置と、真空排気可能な処理室と、処理対象物である基板を配置する基板配置電極とでプラズマ処理装置を構成する場合、各プラズマ発生源の放出口を基板配置電極に向け、処理室内で、プラズマ放出装置を基板配置電極に対して略平行に対向配置すると、大型の基板を均一にプラズマ処理できるようになる。
【００３８】
その場合、プラズマ放出装置と基板配置電極との間に、網目状の電極を設けておくと、各プラズマ発生源内のプラズマが安定になる。
また、基板配置電極に対し、高周波電圧を印加できるように構成しておくと、基板表面に入射する正負イオンやラジカル等の入射エネルギーを制御できるので、入射エネルギーを小さくしてダメージを低減させたり、入射エネルギーを大きくして処理速度を大きくする等の制御を行うことが可能となる。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下で、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００４０】
図１を参照し、符号５０は、本発明の一実施形態のプラズマエッチング装置であり、処理室３０を有している。処理室３０は、側壁３１と、その底面側の開放部分に設けられた下部電極３２と、天井側の開放部分に設けられたプラズマ放出装置３３とで構成されている。
【００４１】
下部電極３２は、板状の基板配置電極６０を有しており、該基板配置電極６０が、絶縁物３５を介して、側壁３１と絶縁した状態で気密に固定されている。他方、プラズマ放出装置３３は、同様に、板状の電極支持アース板７０を一枚有しており、該電極支持アース板７０が、オーリング３６を介して、側壁３１と気密且つ同電位になるように固定されている。
【００４２】
基板配置電極６０と電極支持アース板７０とは、互いに平行に対向して配置されており、基板配置電極６０周囲には、クランプ６１が設けられ、電極支持アース板７０には、同直径の複数の貫通孔７１（図１では、４個の貫通孔７１１〜７１４を示す。）が設けられている。
【００４３】
電極支持アース板７０のうち、下部電極３２と対向する面を表面とした場合、各貫通孔７１が形成されている部分には、リング形状の絶縁板２がその中央の穴部分を貫通孔７１の中心付近に一致させた状態で、貫通孔７１周辺部分を塞ぐようにそれぞれ気密に固定されている（図１では４個の絶縁板２１〜２４を示す。）。
【００４４】
また、プラズマ放出装置３３は、貫通孔７１の個数と同数の高周波電極７２を有している（図１では、４個の高周波電極７２１〜７２４を示す。）。各高周波電極７２は、フランジ部７６と、該フランジ部７６上に立設する棒状電極部７７とで構成されており、各高周波電極７２の棒状電極部７７は、それぞれ同直径に形成されている（図１には、各４個のフランジ部７６１〜７６４、棒状電極部７７１〜７７４を示す。）。
【００４５】
各高周波電極７２は、電極支持アース板７０の裏面側から、棒状電極部７７が絶縁板２の中央の穴部分に挿入された後、フランジ部７６と絶縁板２とが、オーリングを介して気密に固定されている。
【００４６】
従って、各高周波電極７２の棒状電極部７７は、電極支持アース板７０と非接触の状態で、貫通孔７１内部に配置されている。また、棒状電極部７７の中心軸線と、各棒状電極部７７が配置された貫通孔７１の中心軸線とは一致するようにされており、従って、各貫通孔７１内では、棒状電極部７７の外周面と貫通孔７１の内周面との距離は、等しくなっている。
【００４７】
各高周波電極７２は、マッチングボックス１３を介して高周波電源１５に接続されており、また、アース電極支持板７０は、側壁３１と共にアース電位に置かれており、従って、高周波電源１５を起動して各高周波電極７２に高周波電圧を印加すると、各貫通孔７１内で、アース電極支持板７０と、棒状電極部７７との間に電圧が印加されるようになっている。
【００４８】
その場合、貫通孔７１内を低圧力にした後、高周波電源７２を起動すると、各貫通孔７１内でプラズマを生成することができる。従って、各高周波電極７２と、各貫通孔７１と、アース電極支持板７０の貫通孔７１を形成する部分とで、それぞれプラズマ発生源２０（図１では、４個のプラズマ発生源２０１〜２０４を示す。）が構成されていることになる。
【００４９】
かかるプラズマ発生源２０では、図２に示すように棒状電極部７７の内部に通水可能な水冷チャンネル３Ａが設けられており、プロセス中は常時この中に冷却水を通水して、棒状電極部７７を冷却することで、絶縁板２とフランジ部７６の間に設けられたオーリングが過熱しないようにしている。
【００５０】
また、電極支持アース板７０の内部に、貫通孔７１内壁の絶縁板２付近に設けられたガス導入孔２１より貫通孔７１内に通じるガス導入路４が設けられており、貫通孔７１内にエッチングガスを導入することができるように構成されている。さらに、ガス導入孔２１の下方の電極支持アース板７０内には、貫通孔７１を取り囲むようにリング状の磁石１１が設けられ、貫通孔７１内部に磁界を発生できるように構成されている。
このようなプラズマ発生源２０は、図３に示すように同一平面内で基板８の大きさや形状に合わせて均等に配置されている。
【００５１】
以上のようなプラズマエッチング装置５０を用いて、基板８の表面に成膜された不図示のＩＴＯ膜のプラズマエッチングをするには、まず不図示の排気系で処理室３０内を真空排気して真空状態にし、この真空状態を維持しつつ不図示の搬送系で基板８を処理室３０内に搬入して基板配置電極６０上に載置し、クランプ６１で固定しておく。
【００５２】
次に基板８を不図示のヒータで加熱して昇温させ、基板配置電極６０内に設けられた水冷チャンネル３Ｂに通水して基板配置電極６０自身が過熱しないようにし、又、基板配置電極６０内に設けられた基板冷却用ガス導入路１０より冷却用ガスを基板８に吹き付け、基板８が過熱されないように調整しながら所定の処理温度に保つ。
【００５３】
次いで、ガス導入路４にＨＩとＡｒの混合ガスなどのエッチングガスを通して、ガス導入孔２１より貫通孔７１内に導入し、高周波電源１５を起動し、高周波電極７２と電極支持アース板７０との間にＶＨＦ帯域の高周波、好ましくは８０〜１５０ＭＨｚの高周波電圧を印加してこの間に放電を発生させる。
【００５４】
この放電は、図２に示す電極支持アース板７０の貫通孔７１内壁の放電面７８と、棒状電極部７７の円筒状の側面の放電面７９との間で生じる。放電によって貫通孔７１内のエッチングガスがプラズマ化し、貫通孔７１の下方に設けられた放出口２２より放出される。
【００５５】
貫通孔７１内でガス導入孔２１は磁石１１よりも奥に配置されているので、ガス導入孔２１から導入されたエッチングガスが放出口２２に向かって流れる際に、磁石１１が形成する磁界内を通過してプラズマ化されやすくなる。また、磁石１１が生成する磁束によってプラズマが閉じ込められるので、低圧力でも安定してプラズマを維持することが可能である。
【００５６】
また、放出口２２と基板配置電極６との間には網目状のメッシュ電極５が設けられているので、メッシュ電極５によって各プラズマ発生源２０内のプラズマが安定になる。
【００５７】
このようにして生成されたプラズマが、メッシュ電極５を通過して基板８表面に形成されたＩＴＯ膜に入射することにより、ＩＴＯ膜のエッチングがなされる。
このエッチングの際に、バイアス電源７からマッチングボックス１４を介して基板配置電極６０にも周波数が１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加することで、基板８の表面に入射する正負イオンやラジカル等の入射エネルギーを制御している。これにより入射エネルギーを小さくしてダメージを低減させたり、逆に入射エネルギーを大きくしてエッチングレートを大きくする等の制御を行うことができる。
【００５８】
以上説明したように、本実施形態のプラズマエッチング装置５０は複数のプラズマ発生源２０を有し、その各々に設けられた高周波電極７２に一律の高周波電圧を印加できるように構成されている。
【００５９】
このため、全てのプラズマ発生源２０に同一密度のプラズマを発生させることができ、かつこれらのプラズマ発生源２０は図３に示すように基板８の大きさに合わせて同一平面内に均等配置されているので、プラズマ放出装置３３全体で生成されるプラズマの密度はほぼ均一になる。
【００６０】
従って、大型の基板８を処理するような場合においても、その全面にわたってプラズマ密度が均一なプラズマを生成することができ、基板８表面の全面にわたってエッチング量がほぼ均一なエッチングをすることが可能になる。
【００６１】
本発明の発明者等は、上記のプラズマエッチング装置５０の効果を確認するために、各種の特性についての測定を行った。
【００６２】
図４に、基板８上にＩＴＯ膜を形成したときに、本実施形態のプラズマエッチング装置５０を用いてＩＴＯ膜をエッチングしたときの、エッチングレートのばらつき状態を示す。
【００６３】
図４において横軸は規格化位置を示す。ここで規格化位置とは、基板８の中心からどの程度ずれているかを示す相対的な値であって、４００ｍｍ×５００ｍｍの矩形の基板８の中心を０とし、この中心から基板８の一つの頂点に向かう方向を正方向とし、これと反対の方向を負方向として、基板８の対角線の長さ（約６４０ｍｍ）全体を±１００とした値である。そして、図４の縦軸はＩＴＯ膜のエッチングレートを示す。
【００６４】
ここでは全ての高周波電極７２に０．８Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を一律に供給して、基板配置電極６０との間に０．８４Ｗ／ｃｍ２の高周波電力が供給されるようにした。処理室３０内の圧力は１５ｍＴｏｒｒとし、基板温度は８０℃に保った。
【００６５】
図４において、曲線（Ａ）は基板８と放出口２２との距離ｄが９０ｍｍ、曲線（Ｂ）は距離ｄが１１０ｍｍ、曲線（Ｃ）は距離ｄが２３０ｍｍの場合の測定結果をそれぞれ示す。
【００６６】
曲線（Ａ）〜（Ｃ）のいずれにおいても、規格化位置が０〜±２０程度（基板中心部）のエッチングレートが、規格化位置が±６０〜８０程度（基板端部）のエッチングレートよりも大きいという傾向がみられるが、曲線（Ａ）ではエッチングレートの最大値と最小値との差が４００Å／ｍｉｎ程度であり、曲線（Ｃ）ではこの差が約１００Å／ｍｉｎ程度であるので、エッチングレートのばらつきは実用上許容範囲内に収まっている。これより、４００ｍｍ×５００ｍｍ程度の大型基板においても、基板８の面内でほぼ均一にエッチングすることができるという本発明の効果が確認できた。
【００６７】
図５に、本実施形態のプラズマエッチング装置５０を用いて、フォトレジストをアッシングした場合のアッシングレートの測定結果を示す。図５で横軸は処理室３０の内部圧力を示し、縦軸はアッシングレートを示している。
【００６８】
図５において曲線（Ｄ）は、各高周波電極７２に０．８Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を一律に供給して、基板配置電極６０との間に０．６Ｗ／ｃｍ２の高周波電力が供給されるようにし、処理室３０内に流量７００ｓｃｃｍのＯ２ガスを導入してアッシングしたときの測定結果を示している。
【００６９】
また、曲線（Ｅ）は各高周波電極７２に０．７５Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を一律に供給して、基板配置電極６０との間に０．６Ｗ／ｃｍ２の高周波電力が供給されるようにし、処理室３０内に流量３００ｓｃｃｍのＯ２ガスを導入してアッシングしたときの測定結果を示している。
【００７０】
さらに曲線（Ｆ）は、従来の平行平板型ＲＩＥ装置を用いて、ＲＩＥ装置の平行平板電極間に０．６Ｗ／ｃｍ２の高周波電力が供給されるようにし、処理室３０内に流量２００ｓｃｃｍのＯ２ガスを導入してアッシングしたときの測定結果を示している。
【００７１】
図５において、曲線（Ｆ）ではアッシングレートが０．４〜０．５μｍ／ｍｉｎ程度であったのに対し、曲線（Ｅ）では１．５〜１．７μｍ／ｍｉｎ程度に、曲線（Ｄ）では１．７〜１．８μｍ／ｍｉｎ程度になり、従来の平行平板型ＲＩＥ装置に比して約３〜４倍程度にアッシングレートが大きくなっていることがわかる。このように、本実施形態のプラズマ処理装置５０でアッシングを行った場合には、アッシングレートが従来のＲＩＥ装置に比して大きくなるという利点もあることが確認できた。
【００７２】
図６に、ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜をエッチングする際のエッチングレートと圧力の関係を示す。横軸は処理室３０の内部圧力を示し、縦軸はエッチングレートを示している。
【００７３】
ここでは、基板温度を８０℃とし、エッチングガスとしてＨＩとＡｒとの混合ガスを用いた。
曲線（Ｇ）、曲線（Ｈ）は本実施形態の装置を用いた測定結果であって、曲線（Ｇ）は０．８Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を、曲線（Ｈ）は０．７５Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を、各高周波電極７２に一律に供給した場合の測定結果をそれぞれ示している。また、曲線（Ｇ）、（Ｈ）のいずれにおいても、基板配置電極６０と各高周波電極７２との間に、０．８４Ｗ／ｃｍ２の高周波電力が供給されるようにした。
【００７４】
さらに、曲線（Ｉ）は、従来の平行平板型ＲＩＥ装置を用いて同様のエッチングを行った場合の測定結果を示す。
曲線（Ｉ）ではエッチングレートが５００〜７００Å／ｍｉｎ程度であったのに対し、曲線（Ｈ）では２３００〜２６００Å／ｍｉｎ程度に、また、曲線（Ｇ）では２６００〜３２００Å／ｍｉｎ程度になっており、本実施形態のプラズマ処理装置５０では、従来の平行平板型ＲＩＥ装置に比して５〜６倍程度にエッチングレートが大きくなるという利点があることがわかる。
【００７５】
図７に、ガラス基板上に形成されたＩＴＯ膜をエッチングする際のエッチングレートと高周波電力との関係と、ＩＴＯ膜をエッチングする際のＩＴＯ膜とＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜との選択比と高周波電力の関係をそれぞれ示す。横軸は高周波電力を示し、縦軸はエッチングレートと、ＩＴＯ膜とＳｉＮ膜やＳｉＯ２膜との選択比を示している。
【００７６】
ここでは、基板温度を８０℃とし、エッチングガスとしてＨＩとＡｒとの混合ガスを用いた。処理室内の圧力は１５ｍＴｏｒｒに保った。
曲線（Ｊ）は、高周波電極７２に０．８Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を供給し、基板配置電極６に供給する高周波電力を変化させたときの測定結果を示し、曲線（Ｋ）は、高周波電極７２に０．７５Ｗ／ｃｍ２の高周波電力を供給したときの測定結果を示す。
【００７７】
また、曲線（Ｍ）は、従来の平行平板型ＲＩＥ装置を用いたときの測定結果を示している。
曲線（Ｊ）、（Ｋ）、（Ｍ）のいずれにおいても、供給する高周波電力が大きくなればなるほどエッチングレートが大きくなっている。しかし、曲線（Ｍ）のエッチングレートがせいぜい１０００Å／ｍｉｎ程度にしかならないのに対し、曲線（Ｊ）、（Ｋ）では、３０００〜３２００Å／ｍｉｎ程度にまで達するので、本実施形態のプラズマ処理装置５０では、従来の平行平板型ＲＩＥ装置に比してエッチングレートが３倍以上に大きくなるという利点があることがわかる。
【００７８】
また、曲線（Ｌ）は、本実施形態のプラズマ発生源２０に供給する高周波電力を変化させたときにＩＴＯ膜をエッチングする際のＩＴＯ膜とＳｉＮ膜、ＳｉＯ２膜の選択比の測定結果を示している。この結果によれば、高周波電力を大きくすると選択比を向上させることができるということがわかる。
【００７９】
なお、本実施形態では、プラズマ処理装置としてプラズマエッチング装置５０について説明しているが、本発明はエッチング装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置等の他のプラズマ処理装置にも適用可能である。
【００８０】
また、本実施形態では図１に示すように、全ての高周波電極７２には一律な高周波電圧が印加され、全てのプラズマ発生源２０に一律な高周波電力が供給できるように構成されているが、本発明はこれに限らず、個々のプラズマ発生源２０に独立に高周波電力を供給できるような構成にしたり、複数のプラズマ発生源２０を１ブロックとし、このブロックごとに共通の高周波電力が供給できるように構成してもよい。
【００８１】
このように構成することで、例えば全てのプラズマ発生源２０に同量の高周波電力を供給すると、基板８の端部よりも中心部のエッチングレートが小さくなってしまうというような不具合が発生する場合でも、基板８の端部付近のプラズマ発生源２０に供給する高周波電力を、中心部付近のプラズマ発生源２０に供給する高周波電力よりも少なくして、エッチングレートが全面で均一になるように調整することが可能になる。
【００８２】
また、本実施形態では一対の放電電極として電極支持アース板７０と高周波電極１５を設け、一方の放電電極である電極支持アース板７０は全てのプラズマ発生源２０で共通の電極としているが、本発明はこれに限らず、プラズマ発生源２０ごとに両方の放電電極を設けるという構成にしてもよい。
【００８３】
さらに、一対の放電電極を板状の電極とし、これらが対向配置されるように構成しても良い。
また、本実施形態では基板配置電極６０を下方に配置して、基板８の処理面が上方を向くように配置しているが、本発明はこれに限らず、基板８の処理面が側方を向くように配置し、放出口２２がこの処理面と対向するように配置してもよい。
【００８４】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、大面積にわたってプラズマ密度を均一にできる。従って大型基板を均一にプラズマ処理することが可能になる。また、低圧力で安定なプラズマを生成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のプラズマエッチング装置を説明する断面図
【図２】本発明の実施形態のプラズマ発生源の部分拡大図
【図３】本発明の実施形態のプラズマエッチング装置のプラズマ発生源の配置関係を説明する平面図
【図４】本実施形態のプラズマエッチング装置におけるエッチングレートのばらつきを示すグラフ
【図５】本実施形態のプラズマエッチング装置と、従来のプラズマエッチング装置のそれぞれについて、アッシングレートと圧力との関係を示すグラフ
【図６】本実施形態のプラズマエッチング装置と、従来のプラズマエッチング装置のそれぞれについて、エッチングレートと圧力との関係を示すグラフ
【図７】本実施形態のプラズマエッチング装置と、従来のプラズマエッチング装置のそれぞれについて、高周波電力とエッチングレートとの関係を示すグラフ
【図８】従来のプラズマエッチング装置の構成を説明する断面図
【符号の説明】
２、２１〜２４…絶縁板  ４…ガス導入路  ５…メッシュ電極（網目状の電極）  ７…バイアス電源  ８…基板（処理対象）  １１…磁石  １５…高周波電源  ２０、２０１〜２０４…プラズマ発生源  ２１…ガス導入孔  ２２…放出口  ３０…処理室  ３１…側壁  ３２…下部電極  ３３…プラズマ放出装置  ３５…絶縁物  ４０…プラズマ放出装置  ５０…プラズマ発生装置  ６０…基板配置電極  ７０…電極支持アース板（放電電極）  ７１、７１１〜７１４…貫通孔（孔）  ７２、７２１〜７２４…高周波電極（放電電極）  ７８、７９…放電面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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