(57)【要約】【課題】ガスの排気特性を低減させることなく、真空容器の下方部にプラズマが拡散することを防止することが可能なプラズマ処理装置を提供すること。【解決手段】２種類の穴径で構成されたシ−ルドメッシュを真空容器のウエハのある側とない側に２分するように配置し、ガス流れに対してほぼ垂直な面は、放電の拡散を確実に防止できる穴径をパンチングメタル状に構成し、ガス流れにほぼ平行な面は、排気特性を確保できる穴径をパンチングメタル状に構成する。或いは、ガス流れに対してある角度をもったシールドメッシュを真空容器のウエハのある側とない側に２分するように配置することで解決できる。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気系と、前記真空容器内にありプラズマによって処理される基板が載置される基板保持台と、前記基板保持台に対向して配置されたアンテナに高周波電力を印加する高周波電源とからなるプラズマ処理装置であって、
前記基板保持台の周辺に多孔体が配置され、前記多孔体によって真空容器内を基板がある側とない側に２分され、かつ、前記多孔体は基板保持台の基板を載置する面に平行な第１の面と、前記第１の面にほぼ垂直な第２の面で構成されること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記第１の面に構成される穴の径は、前記第２の面に構成される穴の径よりも小さいこと
を特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記第１の面に構成される穴の径は、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記第２の面に構成される穴の径は、２ｍｍより大きく５ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記アンテナに５００ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の高周波を印加すること
を特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
真空容器と多孔体との間に放電カバーを配置することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気系と、前記真空容器内にありプラズマによって処理される基板が載置される基板保持台と、前記基板保持台に対向して配置されたアンテナに高周波電力を印加する高周波電源とからなるプラズマ処理装置であって、
前記基板保持台の周辺に多孔体が配置され、前記多孔体によって真空容器内を基板がある側とない側に２分され、かつ、前記多孔体は基板保持台の基板を載置する面と一定の角度を有して配置されること
を特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記多孔体の穴軸をガスの流れと垂直な面に投影した場合、投影した穴径が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項７記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記アンテナに５００ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の高周波を印加すること
を特徴とする請求項７または８に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
真空容器と多孔体との間に放電カバーを配置することを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に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】
本発明は半導体素子、液晶ディスプレイパネルや太陽電池などの製造における薄膜形成工程、或いは微細加工工程などに用いられるプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、プラズマ処理装置は、デバイスの高機能化とその処理コストの低減のために、高精度化，高速化，大面積化，低ダメージ化を実現する取り組みが盛んに行なわれている。このような各種要求に応え、デバイスの一層の進歩を実現するためには、プラズマを利用した加工技術を用いることが一般的となっており、例えば、ドライエッチング法、スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法などが挙げられる。
【０００３】
その中でも、微細加工に用いられるドライエッチングにおいては、デバイスの電気特性向上を目的とした新材料のエッチング、寸法精度の確保のために、低電子温度プラズマを生成することが要求されている。そのため、プラズマ生成手段として、高周波電力の更なる高周波数化が進んでいるのが現状である。
【０００４】
以下、前述するプラズマ処理技術のうち、特にドライエッチング法（以下「Ｄ／Ｅ」と称す）を取り上げ説明する。図４は従来のドライエッチング装置の概略図である。
【０００５】
同図において、真空容器１０１は、ガス導入系に接続されるガス導入口１３０と、ガス排気系１２０を有する。また、真空容器１０１は、基板１０２を設置する基板保持台１０３を備えている。
【０００６】
以下、Ｄ／Ｅの具体的な動作仕様について説明する。
【０００７】
まず、ガス導入口１３０より反応ガスを導入し、真空容器１０１内をプラズマ処理が最も精度良くできる圧力に調圧し、続けて、高周波電源１０７，１７０より基板保持台１０３及びアンテナ１７１にそれぞれ高周波電力を供給することによりプラズマを発生させる。このように発生させたプラズマの作用によって、基板保持台１０３上に配置された基板１０２をエッチングすることができる。
【０００８】
Ｄ／Ｅが終了した後、基板保持台１０３及びアンテナ１７１に供給される高周波電力やガス導入口１３０から導入される反応ガスを止め、一旦、ガス排気系１２０にて真空容器１０１内の真空排気を行う。その後、突き上げ機構１０５によって基板１０２を基板保持台１０３から剥離させ、一連の処理を終了する。
【０００９】
しかしながら、前述するプラズマ処理装置では、プラズマを低電子温度化するために印加周波数の高周波数化を行う際、基板保持台１０３付近からガス排気系１２０（ハッチング部分１２９）に至るまでプラズマが拡がるという問題が生じることになる。このように、真空容器１０１の下方部まで拡がったプラズマは、基板１０２を処理するのに全く不要であるため、投入されたパワーに対する処理効率の悪化、更には、プラズマによる部品摩耗、反応生成物付着によるダストの発生、或いはメンテナンス作業の増大などの問題を生じさせる要因となっていた。
【００１０】
上記問題を解決するため、特開２００１−１８２１６７で開示された発明では、基板保持台の周辺に多孔からなるシールド板を設置し、電磁波の漏れを防止することで、真空容器の下方部など不要な空間へのプラズマの拡がりを防止するようにしている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述する従来技術では、プラズマの拡散を防止する手段として、基板保持台の周辺に設置された多孔のシールド板の穴径をなるべく小さくするように構成している。
【００１２】
確かに、プラズマの拡散を防止する一つの手段として、シールド板の穴径を小さくすることで一定の効果があるのかも知れないが、プラズマの拡散とガスの排気特性とはトレードオフの関係にあり、排気開口が小さくなるに従って、反応ガスを導入し、真空容器内をプラズマ処理が精度良く実現できる圧力に調圧し、真空容器内を高真空に維持することが難しくなるのが現状である。特に、基板が大判液晶や３００ｍｍウエハともなると、真空容器内に導入するガス流量が増大するため、上記問題が顕著に現れることになる。
【００１３】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので、ガスの排気特性を低減させることなく、真空容器の下方部にプラズマが拡散することを防止することが可能なプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、請求項１に記載されたプラズマ処理装置は、真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気系と、前記真空容器内にありプラズマによって処理される基板が載置される基板保持台と、前記基板保持台に対向して配置されたアンテナに高周波電力を印加する高周波電源とからなるプラズマ処理装置であって、前記基板保持台の周辺に多孔体が配置され、前記多孔体によって真空容器内を基板がある側とない側に２分され、かつ、前記多孔体は基板保持台の基板を載置する面に平行な第１の面と、前記第１の面にほぼ垂直な第２の面で構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載されたプラズマ処理装置は、請求項１におけるプラズマ処理装置において、第１の面に構成される穴の径が、前記第２の面に構成される穴の径よりも小さいことを特徴とする。
【００１６】
また、請求項３に記載されたプラズマ処理装置は、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置において、第１の面に構成される穴の径が、０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載されたプラズマ処理装置は、請求項１〜３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、第２の面に構成される穴の径が、２ｍｍより大きく５ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００１８】
また、請求項５に記載されたプラズマ処理装置は、請求項１〜４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、アンテナに５００ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の高周波を印加することを特徴とする。
【００１９】
また、請求項６に記載されたプラズマ処理装置は、請求項１〜５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、真空容器と多孔体との間に放電カバーを配置することを特徴とする。
【００２０】
また、請求項７に記載されたプラズマ処理装置は、真空を維持することが可能な真空容器と、前記真空容器内にガスを供給しつつ排気するガス供排気系と、前記真空容器内にありプラズマによって処理される基板が載置される基板保持台と、前記基板保持台に対向して配置されたアンテナに高周波電力を印加する高周波電源とからなるプラズマ処理装置であって、前記基板保持台の周辺に多孔体が配置され、前記多孔体によって真空容器内を基板がある側とない側に２分され、かつ、前記多孔体は基板保持台の基板を載置する面と一定の角度を有して配置されることを特徴とする。
【００２１】
また、請求項８に記載されたプラズマ処理装置は、請求項７記載のプラズマ処理装置において、多孔体の穴軸をガスの流れと垂直な面に投影した場合、投影した穴径が０．１ｍｍ以上２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２２】
また、請求項９に記載されたプラズマ処理装置は、請求項７または８記載のプラズマ処理装置において、前記アンテナに５００ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の高周波を印加することを特徴とする。
【００２３】
更に、請求項９に記載されたプラズマ処理装置は、請求項７〜９のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、真空容器と多孔体との間に放電カバーを配置することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態を図１及び図２を参照しながら詳述する。
【００２５】
図１において、真空容器１は、ガス導入系に接続されるガス導入口３０と、ガス排気系２０を有する。また、真空容器１内には、基板２を静電吸着する基板保持台３を備え、基板保持台３には、プラズマ生成用の５００ｋＨｚの交流電源７が接続されている。更に、アンテナ７１にも同様にプラズマ生成用の１００ＭＨｚの交流電源７０が接続されている。
【００２６】
以下、Ｄ／Ｅの具体的な動作仕様について説明する。
【００２７】
まず、基板保持台３の下部に構成される突き上げ機構５を用い、基板２を基板保持台３に設置する。その後、ガス導入口３０より反応ガスであるアルゴン（Ａｒ）を２００ｃｃ／分にて導入し、真空容器１内を０．５Ｐａに調圧し、交流電源７，７０より基板保持台３及びアンテナ７１にそれぞれ１ｋｗと２ｋｗの高周波電力を供給することによりプラズマを発生させる。このように発生させたプラズマの作用によって、基板保持台３上に配置された基板２をエッチングすることができる。
【００２８】
Ｄ／Ｅ終了後は、基板保持台３及びアンテナ７１に供給される高周波電力やガス導入口３０から導入される反応ガスを止め、一旦、ガス排気系２０にて真空容器１内の真空排気を行う。その後、突き上げ機構５によって基板２を基板保持台３から剥離させ、一連の処理を終了する。
【００２９】
このとき、真空容器１内には、Ｄ／Ｅ処理中に発生するプラズマが、真空容器１の下方部に拡がることを防止するためように、２種類の穴径で構成されたシ−ルドメッシュ２１が真空容器のウエハのある側とない側に２分するように配置されている。
【００３０】
図２は、シ−ルドメッシュ２１を説明する概略図である。
【００３１】
図２において、ガス流れに対してほぼ垂直な面２１ａ（以下「第１の面」と称す）は、穴径１．５ｍｍ（２１ｂ）がパンチングメタル状に構成され、ガス流れにほぼ平行な面２１ｃ（以下「第２の面」と称す）は、穴径３ｍｍ（２１ｄ）にてパンチングメタル状に構成されている。すなわち、穴径２１ｂは、プラズマの拡散を確実に防止する役割を果たし、穴径２１ｄは、ガスの排気特性を所望に確保する役割を成している。
【００３２】
上記のように、基板保持台３の周辺に第１の面２１ａ及び第２の面２１ｃを有し、それぞれに所定の穴径を設けることで、真空容器１内の下方部へのプラズマを拡散できるだけでなく、ガスの排気特性も所望の圧力に維持することが可能となる。発明者による実験結果では、従来の技術と比較して、反応ガスを従来技術の２倍ほど導入しても、所望の圧力である０．５Ｐａに調圧できることを確認した。更に、真空容器の下方部へのプラズマの拡散についても、従来技術とほぼ同様の効果があることも確認できた。
【００３３】
なお、本実施形態では、第１の面の穴径Ｄ１をＤ１＝１．５ｍｍとし、第２の面を穴径Ｄ２をＤ２＝３ｍｍとした事例を示したが、０．１ｍｍ≦Ｄ１≦２ｍｍ、２ｍｍ＜Ｄ２≦５ｍｍでも同様な効果が得られる。
【００３４】
（第２の実施形態）
第１の実施形態では、第１の面２１ａと第２の面２１ｃがほぼ垂直である場合において、真空容器の下方部へのプラズマの拡散を防止、更には、ガスの排気特性も所望の圧力に維持する事例を示した。本実施形態は、シ−ルドメッシュと基板保持台との関係を鑑みた事例を示すこととする。
【００３５】
図３は、本実施形態に係るシールドメッシュ２２の概要図である。なお、第１の実施形態におけるシールドメッシュと区別するために符号を新たに振り直しシールドメッシュ２２としている。プラズマ処理装置を構成する他の部材の形状、構成、及び動作手順は第１の実施形態と同様である。
【００３６】
シールドメッシュ２２は平面部２２ａに穴径４ｍｍ（２２ｂ）がパンチングメタル状に構成されている。平面部２２ａは、水平面より６０度の角度にて、真空容器１のウエハのある側とない側を２分するように配置されている。
【００３７】
発明者による実験結果では、プラズマの拡散は、シールドメッシュ２２の穴軸とガス流れの方向がほぼ一致している場合に高くなるという結果を得ている。そこで、図３に示すように、平面部２２ａをガス流れと角度を有して設置することで、プラズマの拡散が多少は発生するものの、その近傍に止まっていることが確認された。無論、穴径２２ｂが２ｍｍ以上であるためガスの排気特性は、従来と比較し、必要充分な性能が得られている。
【００３８】
なお、本実施形態では、平面部と水平面とのなす角θがθ＝６０度である場合のみを示したが、θ＝６０度±１０度程度であっても好適な結果が得られる。
【００３９】
更に、発明者による実験結果では、ガス流れと直交する面に傾斜したシールドメッシュ２２を投影した際、その投影した穴径２２ｂが２ｍｍ以下であると、シールドメッシュ２２近傍にプラズマの拡散が止まることも確認した。すなわち、プラズマ処理装置を長期に渡り、安定して動作するには、シールドメッシュ２２の穴径２２ｂを十分に考慮し、投影した穴径が２ｍｍ以下である場合に効果が高い。
【００４０】
また、図３に示すように、真空容器１とシールドメッシュ２２との間に放電カバー２３を配置しても良い。これは、プラズマが拡散する領域を狭く抑えられるため、前記領域を交換可能な部材とすることで、万一放電により部品摩耗、汚れなど発生しても、迅速にかつ安価に部品交換ができ、プラズマ処理装置のダウンタイムを縮小することができる。なお、プラズマが拡散する領域を狭く抑え、ガスの排気特性を確保するプラズマ処理装置の望ましい構成としては、基板と同心円状に見たときに、真空と大気を隔壁する真空容器および付属部材が、構成上極端に異なる部位がなく、ほぼシンメトリック構成となり、真空容器内部も電界が均一であることが挙げられる。
【００４１】
以上のように、シ−ルドメッシュと基板保持台とを一定の角度を有して構成し、シ−ルドメッシュに形成される穴の径を２ｍｍ以下にすることで、ガスの排気能力を極力低減させず、かつ不要なプラズマの拡散を防止し、更にランニングコストを抑えた装置を得ることができる。
【００４２】
なお、本実施形態では特に、ドライエッチング装置を例に挙げて説明したが、プラズマＣＶＤ装置や、スパッタリング装置、アッシング装置に本発明を用いてもよい。
【００４３】
また、第１及び第２の実施形態ともに、アンテナに印加する高周波を１００ＭＨｚである場合を示したが、５００ｋＨｚ以上３００ＭＨｚ以下の範囲であっても、良好な結果が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理装置によれば、基板保持台の周辺に多孔体を配置し、この多孔体によって真空容器内を基板がある側とない側に２分し、かつ、多孔体は基板保持台の基板を載置する面に平行な第１の面と、前記第１の面にほぼ垂直な第２の面で構成することで、ガスの排気特性を低減させることなく、真空容器の下方部にプラズマが拡散することを防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の概略図
【図２】本発明の第１の実施形態におけるシールドメッシュの模式図
【図３】本発明の第２の実施形態におけるシールドメッシュの模式図
【図４】従来のプラズマ処理装置の概略図
【符号の説明】
１　真空容器
２　基板
３　基板保持台
５　突き上げ機構
２０　ガス排気系
２１　シ−ルドメッシュ
３０　ガス導入口
７，７０　高周波電源
７１　アンテナ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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