JPH06291055A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH06291055A
JPH06291055A JP7565693A JP7565693A JPH06291055A JP H06291055 A JPH06291055 A JP H06291055A JP 7565693 A JP7565693 A JP 7565693A JP 7565693 A JP7565693 A JP 7565693A JP H06291055 A JPH06291055 A JP H06291055A
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Satoshi Otani
聡 大谷
Hiroya Kirimura
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ中の気相反応で発生する微粒子を効
率良く排除でき、該微粒子が成膜対象基板や真空容器内
各部に付着することを抑制することができるプラズマC
VD装置を提供する。 【構成】 排気装置51、52により所定成膜真空状態
に維持可能な真空容器1内に、高周波電極3及び基板設
置電極2を設け、電極3に対し一定間隙を保って該電極
を囲む接地電極40を設け、電極2、3間に導入した成
膜用ガスを電極3に高周波電力を印加してプラズマ化さ
せ、該プラズマのもとで処理対象基板S1に目的とする
成膜を行うプラズマCVD装置において、電極3とそれ
を囲む接地電極40との間隙Aから排気する装置9を設
けたプラズマCVD装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ、半導
体利用の各種センサのような半導体を利用したデバイス
や太陽電池その他を製造するにあたり、基板上に成膜し
たり、配線パターン等を得るために、形成した膜を所定
パターンに従ってエッチングしたりするプラズマCVD
装置、プラズマエッチング装置のようなプラズマ処理装
置に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマCVD装置は各種タイプのもの
が知られている。その代表例として、図3に示す平行平
板型のプラズマCVD装置について説明すると、この装
置は真空容器1を有し、その中に被成膜基板S1を設置
する基板ホルダを兼ねる電極2及びこの電極に対向する
電極3が設けられている。
【0003】電極2は、通常、接地電極とされ、また、
この上に設置される基板S1を成膜温度に加熱するヒー
タ21を付設してある。輻射熱により基板S1を加熱す
るためにヒータ21が分離配置されることもある。電極
3は、電極2との間に導入される成膜用ガスに高周波電
力や直流電力を印加してプラズマ化させるための電力印
加電極で、図示の例ではマッチングボックス31を介し
て高周波電源32を接続してある。
【0004】また、図示の例では、電極3は、電極の一
部を構成するガスノズル33の開口部に多孔電極板34
を設けたもので、電極板34には、直径0.5mm程度
のガス供給孔を多数形成してあり、ガスノズル33から
供給されるガスが各孔から両電極間に全体的に放出され
るようにしてある。このような構成は広面積基板上に成
膜するのに適している。
【0005】また、高周波電極3の周縁部及びそれに連
続する背面全体を取り囲むように、該電極から一定間隔
を保って、プラズマの回り込み防止用接地電極40を設
けてある。真空容器1には、さらに、開閉弁51を介し
て排気ポンプ52を配管接続してあるとともに、前記ガ
スノズル33にはガス供給部4を配管接続してある。ガ
ス供給部4には、1又は2以上のマスフローコントロー
ラ421、422・・・・及び開閉弁431、432・
・・・を介して、所定量の成膜用ガスを供給するガス源
441、442・・・・が含まれている。
【0006】この平行平板型プラズマCVD装置による
と、成膜対象基板S1が真空容器1内の電極2上に設置
され、該容器1内が弁51の開成と排気ポンプ52の運
転にて所定成膜真空度に維持され、ガス供給部4からノ
ズル33及び電極板34のガス供給孔を介して成膜用ガ
スが導入される。また、高周波電極3に電源32から高
周波電圧が印加され、それによって導入されたガスがプ
ラズマ化され、このプラズマの下で基板S1表面に所望
の膜が形成される。
【0007】また、プラズマエッチング装置も各種タイ
プのものが知られている。その代表例として図4に示す
平行平板型のエッチング装置について説明すると、この
装置も真空容器10を備え、その中には、エッチング対
象膜を形成した基板S2を設置する基板ホルダを兼ねる
電極20及び電極20に対向配置された電極30を備え
ている。
【0008】電極20は、電極30との間に導入される
エッチング用ガスに高周波電力や直流電力を印加してプ
ラズマ化させるための電力印加電極として使用され、図
示の例ではマッチングボックス201を介して高周波電
源202に接続されている。また、高周波電極20の周
縁部及びそれに連続する背面全体を取り囲むように、該
電極から一定間隔を保って、プラズマの回り込み防止用
接地電極60を設けてある。
【0009】電極30は接地電極であり、電極の一部を
構成するガスノズル301の開口部に多孔電極板302
を設けたもので、電極板302には直径0.5mm程度
のガス供給孔を多数形成してあり、ガスノズル301か
ら供給されるガスが該孔から両電極間に全体的に放出さ
れるようになっている。真空容器10には、さらに、開
閉弁71を介して排気ポンプ72を配管接続してあると
ともに、前記ガスノズル301にはガス供給部6を配管
接続してある。ガス供給部6には、1又は2以上のマス
フローコントローラ621、622・・・・及び開閉弁
631、632・・・・を介して所要量のエッチング用
ガスを供給するガス源641、642・・・・が含まれ
ている。
【0010】このエッチング装置によると、エッチング
対象基板S2が容器10内の高周波電極20上に設置さ
れ、該容器10内が弁71の開成と排気ポンプ72の運
転にて所定エッチング真空度に維持され、ガス供給部6
からエッチング用ガスがノズル301及び電極板302
のガス供給孔を介して導入される。また、電極20に高
周波電源202から高周波電圧が印加され、それによっ
て導入されたガスがプラズマ化され、このプラズマの下
に基板S2上の膜がエッチングされる。なお、電極20
は、必要に応じ、水冷装置200等で冷却されることも
ある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなプラズマ処理装置では、プラズマ中の気相反応によ
り発生する微粒子が基板表面に形成される膜に付着した
り、その中に混入したりして膜質を悪化させるという問
題があり、また、発生した微粒子が真空容器内各部に付
着してそれを汚染するという問題がある。真空容器内各
部に付着する微粒子については、これがやがて剥落し
て、処理対象基板に付着する恐れがあるので、除去清掃
しなければならず、手間を要する。
【0012】特に、気相反応により微粒子が形成され、
それが大きく成長する可能性の高い成膜、例えば、シラ
ン(SiH4 )と水素(H2 )からアモルファスシリコ
ン(a−Si)膜を、シランとアンモニア(NH3 )か
らアモルファスシリコンナイトライド(a−SiN)膜
を、シランと一酸化二窒素(亜酸化窒素)(N2 O)か
らアモルファスシリコンオキサイド(a−SiO2 )膜
を形成するような成膜では、基板表面に形成される膜に
付着したり、その中に混入したりする微粒子のサイズが
形成される膜の膜厚に対し大きく、その結果、その膜が
絶縁膜である場合において成膜後洗浄処理すると、その
微粒子の部分がピンホールとなって絶縁不良が生じた
り、その膜が半導体膜であると、半導体特性が悪化する
といった問題がある。
【0013】また、プラズマエッチング装置において
も、同様に気相反応により微粒子が形成され、これが被
エッチング面に付着したり、真空容器内各部に付着する
等の問題がある。例えば、エッチングにより配線パター
ンを形成する場合において、かかる微粒子はパターンニ
ングの精度の悪化をもたらし、細線形成においては断線
を招くことがある。
【0014】そこで本発明は、プラズマ中の気相反応で
発生する微粒子を効率良く排除でき、該微粒子が処理対
象基板や真空容器内各部に付着することを抑制すること
ができるプラズマ処理装置を提供することを課題とす
る。なお、ここで言う「付着」及び後ほど〔発明の効
果〕で述べる「付着」とは、真空容器内各部への付着の
ほか、成膜にあっては、基板表面への直接的付着、形成
される膜への付着、該膜中への混入等を指し、エッチン
グにあっては、基板表面への直接的付着、エッチングさ
れる膜への付着や混入等を指す。
【0015】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決する本発
明のプラズマ処理装置は、排気装置により所定処理真空
状態に維持可能な真空容器内に、プラズマ生成用電力印
加のための電極及びこれに対向する電極を設け、前記電
力印加用の電極に対し一定間隙を保って該電極の周縁部
及び背面部を囲むプラズマ回り込み防止用の接地電極を
設け、前記電力印加用電極及びこれに対向する電極間に
導入した処理用ガスを該電力印加用の電極に電力を印加
してプラズマ化させ、該プラズマのもとで処理対象基板
に目的とするプラズマ処理を行うプラズマ処理装置にお
いて、前記電力印加用電極とそれを囲む前記接地電極と
の間隙から排気する手段を設けたことを特徴とする。
【0016】前記電力印加用電極とそれを囲む前記接地
電極との間隙から排気する手段は、真空容器内を所定の
処理真空度にするための前記排気装置を利用したもので
も構わないし、これとは別に準備されてもよい。また、
この排気手段は、前記電力印加用電極に隣合うプラズマ
発生領域部分のできるだけ全体から微粒子を排除するた
めに、前記間隙のできるだけ全体から均等に排気できる
ことが望ましく、そのために、前記電力印加用電極の背
面側において前記間隙に接続されていることが望まし
く、特に該電極背面の中央部に対応する位置で該間隙に
接続されることが望ましい。
【0017】
【作用】本発明のプラズマ処理装置によると、プラズマ
処理中、電力印加用電極の近傍に発生し、該電極周縁部
に密集する微粒子は、該電力印加用電極とそれを囲む接
地電極との間隙が排気手段により排気されることによ
り、該間隙へ吸引され、プラズマ領域外へ排出される。
従って、処理対象基板や真空容器内各部への微粒子の付
着がそれだけ抑制される。
【0018】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して説明
する。図1は本発明の実施例であるプラズマCVD装置
を示している。図2は本発明の実施例であるプラズマエ
ッチング装置を示している。図1のプラズマCVD装置
は、図3に示す従来装置において、高周波電極3とそれ
を囲むプラズマ回り込み防止用接地電極40との間隙A
に対し、電極3の背面中央部に対応する位置で排気装置
8を接続したものである。排気装置8は排気調整用弁8
1及び排気ポンプ82を含むものである。排気装置8を
採用した点を除けば図3の装置と同様の構成であり、全
体の成膜動作も同様である。図3の装置における部品と
同じ部品については同じ参照符号を付してある。
【0019】このプラズマCVD装置によると、成膜対
象基板S1が電極2に設置され、あとは、図3の装置に
ついて説明したと同様の手順で該基板表面に目的とする
成膜がなされる。但しこの装置では、成膜中、高周波電
極3とそれを囲む接地電極40との間隙Aが排気装置8
により排気される。従って、成膜中、プラズマ中の気相
反応で発生した微粒子、特に高周波電極3近傍で発生
し、該電極周縁部に密集した微粒子は該間隙Aへ効率よ
く吸引され、プラズマ領域外へ排出される。
【0020】そのため、処理対象基板S1や真空容器1
内各部への微粒子の付着がそれだけ抑制され、形成され
る膜の欠陥が大幅に低減するうえ、真空容器内各部の微
粒子除去清掃等のメインテナンス回数を従来より減らす
ことができるようになり、高スループット化が達成され
る。以上説明した図1の装置により、a−Si:H膜を
形成した例を説明する。
【0021】成膜条件 基板 : 5インチシリコンウェハ ガス : SiH4 100sccm H2 400sccm 成膜温度 : 230℃ 成膜ガス圧: 0.4Torr 印加電力 : 200W 電極サイズ: 360mm×360mm□ 電極間隔 : 45mm(電極3−基板S1表面間距
離) この成膜では、形成されたa−Si:H膜における付着
微粒子数は、0.3μm以上の大きさのもので、5個以
下であった。
【0022】なお、図3の従来装置によると、間隙Aか
ら排気しない点を除いて他は同じ成膜条件として、付着
微粒子数は約50個であった。次に図2のプラズマエッ
チング装置は、図4に示す従来装置において、高周波電
極20とそれを囲むプラズマ回り込み防止用接地電極6
0との間隙Bに対し、電極20の背面中央部に対応する
位置で排気装置9を接続したものである。排気装置9は
排気調整用弁91及び排気ポンプ92を含むものであ
る。排気装置9を採用した点を除けば図4の装置と同様
の構成であり、全体のエッチング動作も同様である。図
4の装置における部品と同じ部品については同じ参照符
号を付してある。
【0023】このプラズマエッチング装置によると、エ
ッチング対象基板S2が電極20に設置され、あとは、
図4の装置について説明したと同様の手順でエッチング
がなされる。但しこの装置では、エッチング中、高周波
電極20とそれを囲む接地電極60との間隙Bが排気装
置9により排気される。従って、エッチング中、プラズ
マ中の気相反応で発生した微粒子、特に高周波電極20
及び基板S2近傍で発生し、電極周縁部に密集する微粒
子は該間隙Bへ効率よく吸引され、プラズマ領域外へ排
出される。
【0024】そのため、処理対象基板S2や真空容器1
内各部への微粒子の付着がそれだけ抑制され、エッチン
グ不良が大幅に低減するうえ、真空容器内各部の微粒子
除去清掃等のメインテナンス回数を従来より減らすこと
ができるようになり、高スループット化が達成される。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように本発明によると、プ
ラズマ中の気相反応で発生する微粒子を効率良く排除で
き、該微粒子が処理対象基板や真空容器内各部に付着す
ることを抑制することができるプラズマ処理装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の1実施例であるプラズマCVD装置の
概略構成図である。
【図2】本発明の他の実施例であるプラズマエッチング
装置の概略構成図である。
【図3】従来のプラズマCVD装置例の概略構成図であ
る。
【図4】従来のプラズマエッチング装置例の概略構成図
である。
【符号の説明】
1、10 真空容器 2、30 接地電極 20、3 高周波電極 201、31 マッチングボックス 202、32 高周波電源 21 ヒータ 51、71 開閉弁 52、72 排気ポンプ 4、6 ガス供給部 8、9 排気装置 81、91 排気量調整弁 82、92 排気ポンプ A 電極3と電極40の間隙 B 電極20と電極60の間隙 S1 成膜対象基板 S2 エッチング対象基板

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 排気装置により所定処理真空状態に維持
    可能な真空容器内に、プラズマ生成用電力印加のための
    電極及びこれに対向する電極を設け、前記電力印加用の
    電極に対し一定間隙を保って該電極の周縁部及び背面部
    を囲むプラズマ回り込み防止用の接地電極を設け、前記
    電力印加用電極及びこれに対向する電極間に導入した処
    理用ガスを該電力印加用の電極に電力を印加してプラズ
    マ化させ、該プラズマのもとで処理対象基板に目的とす
    るプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、前記
    電力印加用電極とそれを囲む前記接地電極との間隙から
    排気する手段を設けたことを特徴とするプラズマ処理装
    置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035227A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Fuji Electric Holdings Co Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011035227A (ja) * 2009-08-04 2011-02-17 Fuji Electric Holdings Co Ltd プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法

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