(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加し、複数に分割された誘電板を介して真空容器内に電磁波を導入することによりプラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法において、基板の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有しかつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより分割された各誘電板毎に連続させて配設され、さらに内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲が他の部分より小さい配設密度となるように配設された電熱線にて、分割された各誘電板を加熱することを特徴とするプラズマ処理方法。
【請求項２】
高周波電源と、高周波電源より高周波電圧が印加されるコイルまたはアンテナと、コイルまたはアンテナに対向する壁面が複数に分割された誘電板にて構成された真空容器と、被処理基板を載置するように真空容器内に配置された電極と、複数の誘電板加熱用のヒータとを備え、ヒータは、基板の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有しかつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより分割された各誘電板毎に連続させた電熱線を有し、かつ電熱線は内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲が他の部分より小さい配設密度となるように配設したことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】
ヒータ全体の面積に対して電熱線以外の部分が占める割合であるヒータの開口率を、平均８７％以上としたことを特徴とする請求項２記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲の開口率を９０％以上としたことを特徴とする請求項３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、ドライエッチング等のプラズマ処理に関し、特に高周波誘導方式のプラズマ処理方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、半導体素子や液晶駆動用素子の微細化に対応して、ドライエッチング技術においては高アスペクト比の加工を実現することが、またプラズマＣＶＤ技術においては高アスペクト比の埋め込みを実現することが要請され、そのためにより高真空でプラズマ処理を行うことが求められている。
【０００３】
例えば、ドライエッチングの場合においては、高真空において高密度プラズマを発生すると、被処理基板表面に形成されるイオンシース中でイオンが中性ガス粒子等と衝突する確率が小さくなるために、イオンの方向性が被処理基板に向かって揃い、また電離度が高いために被処理基板に達するイオン対中性ラジカルの入射粒子束の比が大きくなる。したがって、エッチング異方性が高められ、高アスペクト比の加工が可能となる。
【０００４】
このように高真空において高密度プラズマを発生させることができるプラズマ処理装置の１つとして、コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加することよって真空容器内に電磁波を導入し、プラズマを発生させる高周波誘導方式のプラズマ処理装置がある。この方式のプラズマ処理装置は、真空容器内に高周波磁界を発生させ、その高周波磁界によって真空容器内に誘導磁界を発生させて電子の加速を行い、プラズマを発生させるもので、コイル電流を大きくすれば高真空においても高密度プラズマを発生することができ、十分な処理速度を得ることができる。
【０００５】
従来の高周波誘導方式のプラズマ処理装置の一例を、図３を参照して説明する。図３において、真空容器２１内を排気手段２２にて排気しつつガス導入手段２３にて適当なガスを導入して真空容器２１内を適当な圧力に保ちながら、コイルまたはアンテナ２５にコイルまたはアンテナ用の高周波電源２６により高周波電力を印加すると、誘電板２４を介して真空容器２１内に電磁波が導入されてプラズマが発生し、電極２７上の被処理基板２８に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、電極２７にも電極用の高周波電源２９により高周波電圧を印加することで、被処理基板２８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【０００６】
３０は、誘電板２４に反応生成物が付着するのを防止し、またプラズマによる誘電板２４のエッチングを防止する作用も奏する誘電板加熱用のヒータであり、図４に示すように、電熱線３１を全体形状が格子状になるように等分布に配置して構成されている。このヒータ３０において、電熱線３１以外の部分が占める割合であるヒータの開口率は、ヒータ全面で均一で、８０〜８５％にするのが一般的である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、近年、デバイスの微細化により、より高均一なプラズマ処理が要求されてきている。特に、液晶用途などでは、被処理基板自体の大型化により、広範囲で高均一なプラズマ処理が要求されてきている。
【０００８】
ところで、コイルまたはアンテナ２５の形状は通常上方から見た場合円形であり、図３、図４に示した従来の構成では、誘電板加熱用のヒータ３０の電熱線３１の配設パターンが格子状であるため、コイル２５と電熱線３１の交差する角度が変化し、そのため均一なプラズマを得ることができないという問題があることが判明した。
【０００９】
また、通常、コイルまたはアンテナ２５から発生する磁界は、その外周部が最も強いため、誘電板加熱用のヒータ３０の電熱線３１のパターンにおいても、外周部の開口率が最もプラズマ密度に大きな影響を与えるが、図３、図４の構成ではヒータ全面に電熱線３１が等分布で配置されているため、効率が悪くなるという問題があることも判明した。
【００１０】
具体例として、電熱線３１を開口率８０％で格子状に等分布に配置したヒータ３０を用いて、被処理基板２８上の４８箇所の測定点での電子密度を測定した結果、電子密度の平均値はＩsat ＝２．４１ｍＡ／cm2 となり、その４８箇所における均一性を示す電子密度のばらつきは±２４．１％であった。このときの条件は、被処理基板２８として６８０×８８０ｍｍの矩形ガラス基板を用い、使用ガスはＡｒ＝１０００ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、高周波電力値は１２ｋＷである。同条件で、誘電板加熱用のヒータ３０を用いないで測定した場合、電子密度の平均値はＩsat ＝３．５３ｍＡ／cm2 、均一性は±２２．２％であったから、ヒータ３０の配置により３１．７％の損失、１．９％の均一性悪化が生じたことになる。
【００１１】
本発明は、上記従来の問題に鑑み、誘電板への反応生成物の付着を防止し、かつ処理の均一性を確保できるとともに損失を低減できるプラズマ処理方法及び装置を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のプラズマ処理方法は、コイルまたはアンテナに高周波電圧を印加し、複数に分割された誘電板を介して真空容器内に電磁波を導入することによりプラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理方法において、基板の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有しかつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより分割された各誘電板毎に連続させて配設され、さらに内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲が他の部分より小さい配設密度となるように配設された電熱線にて、分割された各誘電板を加熱するものであり、誘電板への反応生成物の付着を防止でき、かつコイルまたはアンテナと電熱線の交差角度が変化せず、均一なプラズマを得て高均一な処理を行うことができ、またコイルまたはアンテナから発する磁界の強い部分の電熱線の配置密度が小さくなっていることで、効率を向上することができ、高効率にてプラズマ処理を施すことができる。なお、上記内径、外径における「ほぼ」とは、±２０％程度の範囲内である。
【００１５】
また、本発明のプラズマ処理装置は、高周波電源と、高周波電源より高周波電圧が印加されるコイルまたはアンテナと、コイルまたはアンテナに対向する壁面が複数に分割された誘電板にて構成された真空容器と、被処理基板を載置するように真空容器内に配置された電極と、複数の誘電板加熱用のヒータとを備え、ヒータは、基板の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有しかつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより分割された各誘電板毎に連続させた電熱線を有し、かつ電熱線は内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲が他の部分より小さい配設密度となるように配設したものであり、コイルまたはアンテナと電熱線の交差角度が変化せず、均一なプラズマを得て高均一な処理を行うことができ、かつコイルまたはアンテナから発する磁界の強い部分の電熱線の配置密度が小さくなっていることで、効率を向上することができ、高効率にてプラズマ処理を施すことができる。
【００１６】
また、ヒータ全体の面積に対して電熱線以外の部分が占める割合であるヒータの開口率を平均８７％以上とすると、高効率に処理を行うことができる。
【００１７】
また、内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲の開口率を９０％以上とすると、高効率にて処理を行うことができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のプラズマ処理装置の一実施形態について、図１、図２を参照して説明する。
【００１９】
図１において、１は真空容器、２はその天井壁面を構成するように配設された誘電板、３は誘電板２に反応生成物が付着するのを防止し、またプラズマにより誘電板２がエッチングされるのを防止するためのヒータである。４は真空容器１内を真空排気する排気手段、５は真空容器１内に適当なガスを導入するガス導入手段である。６は真空容器１の誘電板２の上部にその中央を軸芯として配設されたコイルまたはアンテナで、このコイルまたはアンテナ６の軸芯部にコイルまたはアンテナ用の高周波電源７が接続されている。８は真空容器１内に下部に配設された電極で、電極用の高周波電源９が接続されている。電極８上に被処理基板１０を載置するように構成されている。
【００２０】
図２に、ヒータ３に配設されている電熱線１１のパターンを示す。電熱線１１は、被処理基板１０の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有し、かつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することによって、分割された各誘電板２毎に連続されている。
【００２１】
以上の構成において、真空容器１内を排気手段４にて排気しつつガス導入手段５にて適当なガスを導入して真空容器１内を適当な圧力に保ちながら、コイルまたはアンテナ６に高周波電源７により高周波電力を印加すると、誘電板２を介して真空容器１内に電磁波が導入されてプラズマが発生し、電極８上の被処理基板１０に対してエッチング、堆積、表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、電極８にも電極用の高周波電源９により高周波電圧を印加することで、被処理基板１０に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００２２】
ここで、コイルまたはアンテナ６は通常円形であり、電熱線１１の配設パターンを、上記のように被処理基板１０の中心の真上を中心とする同心円状の円弧群を有しかつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより連続させたパターンとしたことにより、コイル６と電熱線１１が作る角度をヒータ３の全面にわたって一定にすることができ、真空容器１内に発生するプラズマを均一にすることができる。
【００２３】
また、本実施形態では、被処理基板１０として６８０×８８０ｍｍの矩形ガラス基板を用い、ヒータ３については、図２に示すように、平均開口率が９０％のものを用いた。また、ヒータ３の開口率は、全面で等分布に配置したものではなく、内径Ｄ1 が６６０ｍｍ、外径Ｄ2 が１２６０ｍｍのドーナツ状の範囲の開口率を平均よりも高い９２％にしている。６８０×８８０ｍｍのガラス基板の対角線長さ（最外径）は１１１２ｍｍであるから、内径６６０ｍｍ、外径１２６０ｍｍは最外径に対してそれぞれ５９．３％、１１３．３％となる。
【００２４】
被処理基板１０上の４８箇所の測定点での電子密度を測定した結果、電子密度の平均値は、Ｉsat ＝３．５２ｍＡ／cm2 となり、その４８箇所における均一性は±１９．９％であった。このときの条件は使用ガスはＡｒ＝１０００ｓｃｃｍ、圧力２Ｐａ、高周波電力値は１２ｋＷである。同条件で、誘電板加熱用のヒータ３を用いないで測定した場合、電子密度の平均値はＩsat ＝３．５３ｍＡ／cm2 、均一性は±２２．２％であったから、ヒータ３が存在しても、損失は０％、、均一性は２．３％の向上したことになる。
【００２５】
上記実施形態の説明では、液晶デバイス向けのドライエッチング装置を例示しが、本発明はこれに限定されるものではなく、半導体向けのドライエッチング装置、またプラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置等のプラズマ処理装置にも同様に適用できる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明のプラズマ処理方法によれば、以上のように基板の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有し、かつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより分割された各誘電板毎に連続させた電熱線にて、分割された各誘電板を加熱するので、大型基板を処理するために複数に分割された誘電板を用いる場合にもその誘電板への反応生成物の付着を防止でき、かつコイルまたはアンテナと電熱線の交差角度が変化しないため、均一なプラズマを得て高均一な処理を行うことができ、また内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲の電熱線の配設密度を他の部分より小さくし、コイルまたはアンテナから発する磁界の強い部分の配設密度を小さくしているので、効率を向上することができ、高効率にてプラズマ処理を施すことができる。
【００２９】
また、本発明のプラズマ処理装置によれば、複数の誘電板加熱用のヒータが、基板の中心の真上を中心とする同心円状に配設されかつ同一径のものが周方向に断続されている円弧群を有し、かつ径の異なる円弧の端同士を径方向に接続することにより分割された各誘電板毎に連続させた電熱線を有するので、コイルまたはアンテナと電熱線の交差角度が変化せず、均一なプラズマを得て高均一な処理を行うことができ、かつ電熱線は内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲が他の部分より小さい配設密度となるように配設しているので、コイルまたはアンテナから発する磁界の強い部分の電熱線の配置密度が小さくなり、効率を向上することができ、高効率にてプラズマ処理を施すことができる。
【００３０】
また、ヒータ全体の面積に対して電熱線以外の部分が占める割合であるヒータの開口率を平均８７％以上とすると、高効率に処理を行うことができる。
【００３１】
また、内径が被処理基板の外径又は対角長さのほぼ半分で、外径がほぼ被処理基板の外径又は対角長さのドーナツ状の範囲の開口率を９０％以上とすると、高効率にて処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態のプラズマ処理装置の縦断面図である。
【図２】同実施形態におけるヒータの電熱線の配設パターンを示す平面図である。
【図３】従来例のプラズマ処理装置の縦断面図である。
【図４】従来例におけるヒータの電熱線の配設パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１  真空容器
２  誘電板
３  ヒータ
６  コイルまたはアンテナ
７  高周波電源
８  電極
１０  被処理基板
１１  電熱線
【図１】
0003949405.tif 000002
【図２】
0003949405.tif 000003
【図３】
0003949405.tif 000004
【図４】
0003949405.tif 000005