(57)【要約】  処理室（１０）と、処理室（１０）内に設けられ、互いに対向配置された第１電極部（５）及び第２電極部（１１）と、第１電極部（５）の第２電極部（１１）側に設けられ、第１電極部（５）を保護する石英板（１３）とを備え、第１電極部（５）及び第２電極部（１１）の間にプラズマを発生させて、処理室（１０）内の反応ガスを励起することにより、第２電極部（１１）の第１電極部（５）側に設けられる被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、石英板（１３）は、第２電極部（１１）側の表面が粗面に形成されている。【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、
上記処理室内に設けられ、互いに対向配置された第１電極部及び第２電極部と、
上記第１電極部の上記第２電極部側に設けられ、上記第１電極部を保護する保護板とを備え、
上記第１電極部及び第２電極部の間にプラズマを発生させて、上記処理室内の反応ガスを励起することにより、上記第２電極部の第１電極部側に設けられる被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
上記保護板は、上記第２電極部側の表面が粗面に形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】
請求項１に記載されたプラズマ処理装置において、
上記保護板は、石英又はセラミックにより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３】
請求項１に記載されたプラズマ処理装置において、
上記第１電極部は、導電材料により構成された上部電極と、該上部電極と上記保護板との間に設けられた誘電体とにより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４】
請求項１に記載されたプラズマ処理装置において、
上記保護板は、上記第２電極部側の表面がブラスト処理で形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５】
請求項１に記載されたプラズマ処理装置において、
上記プラズマ処理は、ドライエッチングであることを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶表示装置や半導体装置のような電子デバイスの製造プロセスでは、微細加工パターンを形成する方法として、ドライエッチング技術が広く用いられている。【０００３】
このドライエッチング技術では、高アスペクト比、高エッチングレート及び高選択比で、且つ、均一性が高くエッチングされることと共に、パーティクル（微粒子の汚染物質）の発生が抑止されることが求められている。【０００４】
ここで、上記アスペクト比とは、エッチングにより基板上に形成されたパターンの深さと幅との比であり、上記選択比とは、被エッチング材料のエッチングレートと、エッチングマスク材料及び下地材料のエッチングレートとの比である。【０００５】
例えば、エッチングの均一性が低い場合には、エッチングにより基板上に形成されたパターンにおいて、エッチングレートの違いによるオーバーエッチ（エッチング過多）及びアンダーエッチ（エッチング不足）が発生して、その後の製造プロセスに多大な影響を及ぼす可能性がある。【０００６】
また、相互に平行に延びる複数の配線パターンをエッチングにより形成する場合には、各配線パターン間に上記パーティクルが介在すれば、ショートの原因となって、製品の製造歩留まりを低下させる恐れがある。【０００７】
ところで、ドライエッチング装置は、プラズマ処理装置の１つであり、処理室内に反応ガスを導入して、その反応ガスを高周波やマイクロ波等で励起することにより、プラズマを発生させ、化学的に活性度の高い原子や分子（反応種）を生成するように構成されている。そして、ドライエッチング装置では、プラズマにより生成された反応種と被エッチング材料とを反応させ、その反応生成物を揮発性ガスにして、真空排気系により外部に排出して、ドライエッチングが行われる。【０００８】
近年、ドライエッチング装置では、高真空状態で高密度プラズマを発生するプラズマソースを備えた装置が広く用いられている。このプラズマソースは、外部から石英部材を介して電磁波を処理室内に導入するように構成されているものが多い。【０００９】
このような石英部材を介して電磁波を導入する構成のドライエッチング装置では、石英部材の表面に反応生成物が付着するため、その反応生成物が落下することにより、処理室内を汚染するパーティクルが発生する恐れがある。【００１０】
そこで、特許文献１には、パーティクルの発生が低減された半導体製造装置が開示されている。【００１１】
図４は、特許文献１に開示されている半導体製造装置１３０の構成概略図である。【００１２】
この半導体製造装置１３０は、ＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma）電極１２２で発生された電磁波を、処理室１１０内に石英天板１１３を介して導入し、ガス供給部１２４から供給された反応ガスを励起することによってプラズマを反応させてウエハ１１２を処理する高密度プラズマエッチング装置である。そして、半導体製造装置１３０では、石英天板１１３の上方に遠赤外線ヒーター１２３を配置して、この遠赤外線ヒーター１２３の輻射熱により石英天板１１３を加熱するように構成されている。
【特許文献１】特開２０００−１６４５６５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、上記従来の半導体製造装置１３０は、石英天板１１３を加熱するように構成されているので、石英天板１１３に反応生成物が付着しにくくなると考えられるが、石英天板１１３を加熱する加熱手段として、遠赤外線ヒーター１２３を設ける必要がある。【００１４】
また、近年、液晶表示装置の分野では、ガラス基板の大型化が急速に進んでおり、基板内におけるエッチングの均一性、即ちプラズマ処理の均一性の向上が求められている。【００１５】
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ、プラズマ処理装置において、容易にパーティクルの発生を抑止すると共に、プラズマ処理を均一にすることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
本発明は、第１電極部及び第２電極部を有するプラズマ処理装置において、第１電極部を保護する保護板の第２電極部側の表面が粗面に形成されているようにしたものである。【００１７】
本発明に係るプラズマ処理装置は、処理室と、上記処理室内に設けられ、互いに対向配置された第１電極部及び第２電極部と、上記第１電極部の上記第２電極部側に設けられ、上記第１電極部を保護する保護板とを備え、上記第１電極部及び第２電極部の間にプラズマを発生させて、上記処理室内の反応ガスを励起することにより、上記第２電極部の第１電極部側に設けられる被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、上記保護板は、上記第２電極部側の表面が粗面に形成されていることを特徴とする。【００１８】
上記の構成によれば、保護板の第２電極部側の表面が粗面に形成されているので、保護板の熱吸収率が高くなる。これにより、保護板が加熱され易くなり、保護板の周辺において、被処理物のエッチングの際に発生する反応生成物が揮発され易くなるので、保護板に反応生成物が付着されにくくなる。【００１９】
また、上記と同様に、保護板の第２電極部側の表面が粗面に形成されているので、保護板の第２電極部側の表面積が増えることになる。そのため、仮に、反応生成物が付着したとしても、その反応生成物の付着可能な量が増えるので、反応生成物の落下に起因するパーティクルの発生が抑止される。【００２０】
さらに、上記と同様に、保護板の第２電極部側の表面が粗面に形成されているので、プラズマにより生成した反応ガスの分子が、保護板の粗面に形成された表面に衝突した後、様々な角度に分散して跳ね返ることになる。そのため、処理室内において反応ガスの分布が均一になるので、プラズマ処理が均一になる。【００２１】
これらのことにより、容易にパーティクルの発生が抑止されると共に、プラズマ処理が均一になる。【００２２】
なお、特許文献１には、図４に示すように石英天板１１３の遠赤外線ヒーター１２３側、即ち本発明のプラズマ処理装置の第１電極部に対応するＴＣＰ電極１２２側の表面がサンドブラスト処理が施され、本発明と同様に、石英天板１１３の熱吸収率が向上して、パーティクルの発生が低減できることが記載されている。しかしながら、本発明のプラズマ処理装置では、保護板の第２電極部側の表面を粗面に形成しているので、パーティクルの発生が抑止されると共に、プラズマ処理が均一になる。【００２３】
上記保護板は、石英又はセラミックにより構成されていてもよい。【００２４】
上記の構成によれば、第１電極部が石英板又はセラミック板で保護されることになる。ここで、石英板及びセラミック板はプラズマ耐性の高い材質であるため、第１電極部が石英板又はセラミック板によって有効に保護される。【００２５】
上記第１電極部は、導電材料により構成された上部電極と、該上部電極と上記保護板との間に設けられた誘電体とにより構成されていてもよい。【００２６】
上記の構成によれば、第１電極部を構成する誘電体が保護板によって保護されているので、エッチングの際に発生するプラズマによる劣化が抑止される。そのため、誘電体の電磁波を均一に拡散させる効果が維持される。【００２７】
上記保護板は、上記第２電極部側の表面がブラスト処理で形成されていてもよい。【００２８】
上記の構成によれば、保護板の表面が容易に粗面に形成される。【００２９】
上記プラズマ処理は、ドライエッチングであってもよい。【００３０】
上記の構成によれば、ドライエッチングが均一になる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明のプラズマ処理装置は、第１電極部を保護する保護板の第２電極部側の表面が粗面に形成されている。そのため、保護板の熱吸収率が高くなるので、保護板に反応生成物が付着されにくくなる。また、保護板の第２基板側の表面積が増えて、反応生成物の付着可能な量が増えるので、反応生成物が落下してパーティクルが発生し難くなる。さらに、プラズマにより生成した反応ガスの分子が、様々な角度に分散して跳ね返ることになるので、プラズマ処理が均一になる。これらのことにより、容易にパーティクルの発生を抑止することができると共に、プラズマ処理を均一にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係るドライエッチング装置３０の構成概略図である。
【図２】図２は、表面が鏡面に形成された石英板１３ａにおける分子挙動を示すモデル図である。
【図３】図３は、表面が粗面に形成された石英板１３ｂにおける分子挙動を示すモデル図である。
【図４】図４は、従来のドライエッチング装置１３０の構成概略図である。
【符号の説明】
【００３３】
５      第１電極部
１０    処理室
１１    第２電極部
１２    処理基板（被処理物）
１３，１３ａ，１３ｂ    石英板（保護板）
１４    誘電体
１５    上部電極
２５    プラズマ
３０    ドライエッチング装置（プラズマ処理装置）
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施形態を図面に用いて詳細に説明する。以下の実施形態では、プラズマ処理装置として、ＩＣＰ（Ion Coupled Plasma）モードのドライエッチング装置を例に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、ＩＣＰモード以外の他のエッチングモードにも適用される。また、本発明は、ドライエッチング装置だけでなく、プラズマ処理が用いられるスパッタリング装置やＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）装置等にも適用される。【００３５】
以下に、本発明の実施形態に係るドライエッチング装置３０について図１を用いて説明する。ここで、図１は、本発明のドライエッチング装置３０の概略構成図である。【００３６】
このドライエッチング装置３０は、処理室１０と、排気装置２０と、高周波電源１６及び１８とを有している。【００３７】
処理室１０は、その内部に、第１電極部５と、第１電極部５に対向配置された第２電極部１１とを備えている。【００３８】
第１電極部５は、金属等の導電性材料からなる上部電極１５と、その第２電極部１１側に設けられ、セラミックからなる誘電体１４とにより構成されている。【００３９】
この第１電極部５の第２電極部１１側には、保護板として石英板１３が設置されている。なお、保護板の材質は、上記石英の他に、セラミックであってもよい。【００４０】
石英板１３は、その第２電極部１１側の表面がブラスト処理により粗面に形成されている。ここで、粗面に形成された石英板１３の表面粗さは、例えば、算術平均粗さＲａが約５μｍである。【００４１】
第２電極部１１は、その第１電極部５側に処理基板１２が静電チャック等によって、吸着固定されるように構成されている。【００４２】
また、第１電極部５、第２電極部１１、及び処理室１０の壁は、水冷式チラー等の冷却装置（不図示）に接続され、温度制御が可能に構成されている。【００４３】
第１電極部５と高周波電源１６とは、コンデンサ１７を介して接続され、第２電極部１１と高周波電源１８とは、コンデンサ１９を介して接続されている。そして、高周波電源１６及び１８並びに処理室１０は、接地されている。【００４４】
次に、上記のような構成のドライエッチング装置３０の動作について説明する。【００４５】
まず、被処理物として、処理基板１２を処理室１０内に搬入して、第２電極部１１上に載置する。【００４６】
次いで、第１電極部５及び第２電極部１１に、高周波電源１６（周波数：１３．５６ＭＨｚ）及び１８（周波数：６．０ＭＨｚ）からの高周波電力をそれぞれ供給すると共に、反応ガスをガス導入配管（不図示）、誘電体１４及び石英板１３を介して処理室１０内に供給する。【００４７】
これによって、石英板１３及び誘電体１４を介して電磁波が処理室１０内に導入され、反応ガスが励起され、高密度のプラズマ２５が発生する。そして、処理基板１２上の被エッチング材料と、化学的活性度の高い反応ガスの分子との化学反応により、被エッチング材料がエッチングされることになる。【００４８】
このとき、石英板１３は、その第２電極部１１側の表面が粗面に形成されているので、石英板１３の熱吸収率が高くなる。そのため、石英板１３が加熱され易くなり、石英板１３の周辺において、被エッチング材料のエッチングの際に発生する反応生成物が揮発され易くなるので、石英板１３に反応生成物が付着されにくくなる。【００４９】
また、上記と同様に、石英板１３の第２電極部１１側の表面が粗面に形成されているので、石英板１３の第２電極部１１側の表面積が増えることになる。そのため、仮に、反応生成物が付着したとしても、その反応生成物の付着可能な量が増えるので、反応生成物の落下に起因するパーティクルの発生が抑止される。【００５０】
さらに、上記と同様に、石英板１３の第２電極部１１側の表面が粗面に形成されているので、プラズマ２５により生成した化学的活性度の高い反応ガスの分子が、保護板の粗面に形成された表面に衝突した後、様々な角度に分散して跳ね返ることになる。【００５１】
ここで、図２及び図３は、ブラスト処理の有無による分子挙動を示すモデル図である。図２は、ブラスト処理を行わなく、表面が鏡面に形成された石英板１３ａの場合のモデル図であり、図３は、ブラスト処理を行うことにより、表面が粗面に形成された石英板１３ｂの場合のモデル図である。【００５２】
具体的には、図２に示すように、表面が鏡面に形成された石英板１３ａの場合には、反応ガスの分子２１が、石英板１３ａの表面で入射角と出射角とが一致するように反射する。一方、図３に示すように、表面が粗面に形成された石英板１３ｂの場合には、反応ガスの分子２１が、石英板１３ｂの表面で衝突した後に、様々な角度に分散して跳ね返る。【００５３】
このように、表面が粗面に形成された石英板１３ｂでは、反応ガスの分子２１が分散し、処理室１０内において反応ガスの分布が均一になるので、エッチングの均一性が向上する。【００５４】
これらのことにより、容易にパーティクルの発生を抑止することができると共に、エッチングを均一にすることができる。【００５５】
次に、具体的に行った実験について説明する。【００５６】
本発明の実施例として、上述の実施形態と同一のドライエッチング装置を用いて、処理基板をドライエッチングして、そのドライエッチングされた処理基板の表面（１３箇所）を触針式段差計を用いて測定した。【００５７】
次に、本発明の実施例に対する比較例について説明する。【００５８】
具体的には、表面が粗面に形成していない石英板を備えたドライエッチング装置を用いて、処理基板をドライエッチングして、そのドライエッチングされた処理基板の表面（１３箇所）を触針式段差計を用いて測定した。【００５９】
結果を以下に示す。【００６０】
実施例では、表面高さが最大エッチ部において２０．０ｎｍ（最大値）であり、最小エッチ部において１６．４ｎｍ（最小値）であったので、エッチング均一性が９．８％になった。【００６１】
ここで、エッチング均一性は、次式に基づいて算出された数値である。【００６２】
エッチング均一性＝（最大値−最小値）／（最大値＋最小値）×１００
なお、このエッチング均一性の値は、小さいほどエッチングの均一性が良好となる。【００６３】
比較例では、表面高さが最大エッチ部において１９．８ｎｍ（最大値）であり、最小エッチ部において１５．２ｎｍ（最小値）であったので、エッチング均一性が１３．２％になった。【００６４】
このように、本発明のドライエッチング装置を用いた実施例では、エッチング均一性が９．８％であるのに対して、比較例ではエッチング均一性が１３．２％であるので、本発明によって、エッチングの均一性が向上していることが確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
以上説明したように、本発明は、プラズマ処理が均一になるので、ドライエッチング装置について有用である。
【図１】
2006008889.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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