JPH0521393A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH0521393A
JPH0521393A JP3196097A JP19609791A JPH0521393A JP H0521393 A JPH0521393 A JP H0521393A JP 3196097 A JP3196097 A JP 3196097A JP 19609791 A JP19609791 A JP 19609791A JP H0521393 A JPH0521393 A JP H0521393A
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mesh plate
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holes
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Toshiyuki Samejima
俊之 鮫島
Masateru Hara
昌輝 原
Naoki Sano
直樹 佐野
Setsuo Usui
節夫 碓井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマＣＶＤやプラズマエッチングにおい
て、大面積での成膜やエッチングを可能とし、同時にプ
ラズマのダメージを低減する。 【構成】 プラズマ発生室２２と基板処理室２１の境界
に複数の孔４を配列させてメッシュプレート１を置く。
このメッシュプレート１は上部電極１１との間に与えら
れる高周波電界によりプラズマを発生させる。このメッ
シュプレート１によって、発生したプラズマは各孔４に
分散することになり、同時に基板処理室２１の底部にま
で引き出されなくなる。ガス供給口２が各孔４の近傍に
臨むことから、孔４の近傍で反応がなされることにな
り、その結果、プラズマのダメージが低減され、大面積
で均一な処理が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はプラズマガスと反応ガス
を分離するリモートプラズマ法によるプラズマ処理装置
であり、特に大面積のプラズマＣＶＤやプラズマエッチ
ングに用いて好適な装置である。
【０００２】
【従来の技術】プラズマによるダメージを低減するプラ
ズマ処理方法として、リモートプラズマ（Ｒｅｍｏｔｅ
Ｐｌａｓｍａ）法が知られる。このリモートプラズマ
法は、ＣＶＤの場合、プラズマ発生室と膜堆積室を分離
し、その各室の境界でプラズマを引き出して成膜用のガ
スを分解し、膜が堆積されるべき基板にはプラズマのダ
メージが隔離される方法である。
【０００３】また、プラズマ発生室と基板処理室を分離
する構造としては、例えば特開平１−１６８０２７号公
報に記載されるようなＥＣＲ（電子サイクロトロン共
鳴）プラズマ処理装置が知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来のリモートプラズ
マ法によるＣＶＤ装置では、一般にプラズマ発生室が小
さくされ、しかもウェハに対して一箇所のみでプラズマ
が成膜用のガスを分解する。このため８インチや１２イ
ンチの如き大面積のウェハに対して均一な膜を形成する
ことが困難とされていた。
【０００５】上記公報の技術では、ガス導入系の位置を
プラズマの引き出し板の近傍と基板の近傍の両方に設け
る構造とし、そのプラズマ処理の均一化を図っている
が、プラズマ発生室で発生したプラズマは基板処理室へ
引き出されてしまい、プラズマは基板に直接作用するこ
とから、そのプラズマによるダメージが問題となる。
【０００６】そこで、本発明はリモートプラズマによる
ダメージの低減効果を維持したままに、大面積の基板に
対して均一なプラズマ処理を行うようなプラズマ処理装
置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述の技術的な課題を解
決するため、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ発
生室と基板処理室の間に複数の孔が設けられたプラズマ
分離用のメッシュプレートを有し、該メッシュプレート
の孔の近傍にガス供給口が設けられることを特徴とす
る。
【０００８】このガス供給口は、メッシュプレートの各
孔のそれぞれに対応するように設けても良く、メッシュ
プレートの基板処理室面側の近傍に周囲から中心に向か
って開口するように設けても良い。例えば、前者の各孔
にそれぞれに対応するものでは、孔の途中で該孔の内壁
から導出させるものや、各孔の基板処理室面側の端部を
切り欠いたものや、メッシュプレートの基板処理室側の
面の孔同士の間の領域にガス供給口を有するもの等が挙
げられる。各孔とガス供給口の数は、例えば１対１や多
対１に対応するものとすることができるが、これに限定
されず、或る孔の群と対応していたり、孔毎に一定或い
は可変な数のガス供給口を有するものでも良い。また、
ガス供給口の形状は特に限定されず、ガス供給口の位置
も移動や調整できるものであっても良い。
【０００９】本発明のプラズマ処理装置は、特に大面積
の被処理基板を処理するために平行平板型の構造にで
き、この場合においてメッシュプレートは対向する一対
の電極の一方となる。本発明の装置におけるプラズマ処
理の一例としては、プラズマＣＶＤやプラズマエッチン
グ、或いはプラズマによる表面改質などが挙げられる。
【００１０】
【作用】本発明のプラズマ処理装置では、プラズマ分離
用のメッシュプレートが用いられるため、基板処理室の
被処理基板に向かってプラズマが引き出されることがな
く、被処理基板にはプラズマのダメージがなくなる。ま
た、メッシュプレートを用いることで、複数の孔によっ
てプラズマと処理用ガスの反応する領域がプレート面内
において分散することになり、大面積の基板に対しても
均一な膜形成やエッチングが可能となる。ガス供給口を
孔の近傍に配設することで、処理用ガスの反応がそれぞ
れ孔の近傍でなされることになり、効率の良いプラズマ
処理がなされる。
【００１１】
【実施例】本発明の好適な実施例を図面を参照しながら
説明する。
【００１２】プラズマＣＶＤ装置の概略構造 本実施例はプラズマＣＶＤ装置であり、その概略の構造
を図１に示す。このプラズマＣＶＤ装置は、平行平板型
のＣＶＤ装置である。装置は、基本的にプラズマ発生室
２２と基板処理室２１を有しており、これら両室２２，
２１の境界でプラズマ分離のために配されているのが、
複数の孔４を有するメッシュプレート１である。
【００１３】装置の外郭は、金属製の外壁部材８が当該
装置の底部と側部の下方を外気と隔離し、絶縁体である
ガラス製のガラス体１０が装置側壁の上部側を外気と隔
離する。当該装置の上部には、金属製の上部電極１１が
取付けられる。これら外壁部材８，ガラス体１０，上部
電極１１の内部にプラズマ発生室２２と基板処理室２１
が設けられる。ここで外壁部材８の周側面及びガラス体
１０は円筒状であり、上部電極１１は略円盤状である。
【００１４】プラズマ発生室２２は、上部電極１１とメ
ッシュプレート１の間に設けられ、ここでプラズマが発
生する。上部電極１１の中心部には、プラズマ発生用ガ
スの導入管１６が電気的な絶縁のためのセラミック製の
フランジ基台１５を介して接続されており、この導入管
１６は上部電極１１の内部で分岐した分岐管１３に連続
する。分岐管１３の分岐した先は、上部電極１１の下面
に臨み、それぞれプラズマ発生用ガスの導出口１４とさ
れる。これらガスの導出口１４は、プラズマ発生室２２
内で略均一のガスが分布するように上部電極１１の下面
で所定間隔に散在される。金属製の上部電極１１には、
ＲＦ電源１２が電気的に接続され、プラズマ発生時には
ＲＦ信号が供給される。この上部電極１１はプラズマ発
生室２２で後述するメッシュプレート１と対向し、当該
装置は平行平板型とされる。
【００１５】次に、基板処理室２１は、外壁部材８内部
であってメッシュプレート１よりも下方の空間である。
この基板処理室２１の底部の外壁部材８からはサセプタ
５が突出するように形成され、このサセプタ５にはプラ
ズマ処理されるべき基板２０の加熱用のヒーター６が内
蔵される。このヒーター６は装置外部の電源７に制御さ
れる。基板処理室２１の底部には、図示しない排出ポン
プに接続されたガス排出管９が接続され、このガス排出
管９からガスが排出される。また、外壁部材８及びサセ
プタ５は接地される。
【００１６】メッシュプレートの構造 メッシュプレート１は、上述の基板処理室２１とプラズ
マ発生室２２を分離するための金属板であり、その平面
形状は図２に模式的に示すような形状とされ、メッシュ
プレート１の周囲１ｃは円形とされる。この円板状のメ
ッシュプレート１には、複数の孔４が設けられており、
これら孔４はおよそ５ミリ間隔でマトリクス状に配され
ている。各孔４のサイズはそれぞれ直径約３ミリとさ
れ、本実施例では各孔のサイズは同サイズであるが、内
側と外側で異なる孔のサイズとしても良い。このメッシ
ュプレート１のサセプタ側の面には、メッシュプレート
裏面板１８が設けられる。このメッシュプレート裏面板
１８は、中央に直径Ｒの孔を設けた金属板であり、この
孔を構成する端部とメッシュプレート１の間の隙間がガ
ス供給口２とされる。すなわち、ガス供給口２は円筒の
側面形状を有する。ガス供給口２は反応ガスを基板処理
室２１内に導入するための口であり、このようなメッシ
ュプレート１及びメッシュプレート裏面板１８の構造か
ら、孔４の近傍にガス供給口２が配設されることにな
り、メッシュプレート１の孔４に向かって反応ガスが確
実に送られることになる。ガス供給口２はメッシュプレ
ート１の周囲１ｃの部分で垂直に外壁部材８の底部に向
かって延在されメッシュプレート１を支持する複数の金
属パイプ３に連続する。この金属パイプ３は１／８ミリ
程度の径を有し、これら金属パイプ３には装置外部で反
応ガスが供給される。これら金属パイプ３は接地され、
同時にメッシュプレート１も接地電位とされる。本実施
例のプラズマＣＶＤ装置は、プラズマ発生室２２で電極
同士が対向して平行平板型の装置となる。
【００１７】本実施例の装置を用いた成膜実験例 次に、上述の本実施例のプラズマＣＶＤ装置を用いたシ
リコン酸化膜（ＳｉＯ2 膜）の堆積例を実験例に基づい
て説明する。
【００１８】まずガス排出管９からガスを排気して、装
置内部の圧力を６００ｍＴｏｒｒ程度に調節した上で、
上部電極１１の導出口１４からはＮ2 Ｏガスを流量１０
０ｓｃｃｍで流し、金属パイプ３からは１０％アルゴン
で希釈したシラン（ＳｉＨ4 ）ガスを２０ｓｃｃｍ流し
た。次に、１３．５６ＭＨｚの周波数でＲＦパワー１０
Ｗの信号をＲＦ電源１２から上部電極１１に供給した。
このＲＦ電源１２からの信号供給によって、Ｎ2 Ｏプラ
ズマの安定な放電がメッシュプレート１の上部のプラズ
マ発生室２２内で観測され、メッシュプレート１の下部
の基板処理室２１では放電が発生しなかった。Ｎ2 Ｏプ
ラズマはメッシュプレート１の各孔４の部分でガス供給
口２からのシランガスと反応し、その結果としてメッシ
ュプレート１の下部のサセプタ５上に載置された基板２
０の表面にシリコン酸化膜が堆積した。
【００１９】ここで、この基板２０上に堆積したシリコ
ン酸化膜について調べてみると、ヒーター６の加熱によ
る基板温度が約２５０℃の時、堆積速度は１７０Å／ｍ
ｉｎであり、シリコン酸化膜の屈折率は１．４７であっ
た。
【００２０】次に、この実験と比較対照するため、メッ
シュプレート１を取り除いた例についても実験した。同
様にＮ2 Ｏガスを上部電極１１から供給し、シランガス
を反応室に導入したところ、その堆積速度１５０Å／ｍ
ｉｎであり、シリコン酸化膜の屈折率は１．４６であっ
た。
【００２１】２つの実験を比較してみると、堆積速度及
び屈折率は同等であり、従って、メッシュプレート１を
用いることによって、ガス分解の効率は一切低下してい
ないことが示されている。そして、メッシュプレート１
をプラズマ分離に用いた例では、プラズマによるダメー
ジが低減されるため、優れた特性のデバイスを製造でき
ることが次のＴＦＴ（薄膜トランジスタ）デバイスの作
製によって示された。例えば、チャネル層にポリシリコ
ン層を用いたＴＦＴのゲート酸化膜の膜形成に本実施例
のプラズマＣＶＤ装置を用いた例では、１０００Åの膜
厚のゲート酸化膜をポリシリコン層上に形成したとこ
ろ、従来に比べて３０倍もドレイン電流が大きくなった
ことが実験で示された。これはシリコン膜とシリコン酸
化膜の界面が良好な電気特性を示しているためであり、
プラズマのダメージが緩和されているためであると結論
できる。
【００２２】他のメッシュプレートの構造例 さらに大面積のプラズマＣＶＤのためには、図３や図４
に断面で示すメッシュプレートを採用すれば良い。な
お、図３，４のメッシュプレートの平面形状は例えば図
２に示されるように構成される。
【００２３】図３はメッシュプレート３１の表裏を貫通
する複数の孔３４での断面図であり、各孔３４はそれぞ
れ円筒状の透孔である。このメッシュプレート３４の孔
３４も図２のメッシュプレートと同様にマトリクス状に
配列されたものである。このメッシュプレート３１は表
面３１ａと裏面３１ｂの間がコンダクタンスの比較的に
高い中空部３５とされ、その中空部３５を反応ガスが通
過する。各孔３４の裏面３１ｂ側には、開口部３２が設
けられ、この開口部３２がガス供給口とされる。この開
口部３２は孔３４の側壁を一周する形状であり、当該開
口部３２から導出された反応ガスがメッシュプレート３
１の表面３１ａ側に発生して各孔３４を通過するプラズ
マガスと反応する。ここで、プラズマガスとの反応は、
特に各孔３４毎に起こるため、結果としてプレート全体
に分散しながら成膜物質が形成されることになる。従っ
て、大面積で均一な成膜が実現される。
【００２４】図４は更に他のメッシュプレート４１の例
であり、表面４１ａと裏面４１ｂを貫通した各孔４４の
中途に開口部４２を有している。このメッシュプレート
４１においても図３のメッシュプレート３１と同様に中
空部４５は高いコンダクタンスを有し、反応ガスは各孔
４４に均一に送られる。従って、プレート全体にわたっ
て反応が均一に進められ、均一な成膜がなされる。
【００２５】なお、上述の実施例では、プラズマＣＶＤ
装置について説明したが、本発明のプラズマ処理装置は
プラズマエッチング装置などの他の装置であっても良
い。また、各種の光やレーザーの照射手段などを具備す
るものでも良く、孔やガス供給口（開口部）の形状やサ
イズ或いは位置などは限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲で必要に応じて設計できるもの
である。
【００２６】
【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置では、プラズ
マ分離用のメッシュプレートが配されるため、その反応
効率を低減することなく、プラズマの分離が可能であ
り、被処理基板へのプラズマのダメージが著しく低減さ
れることになる。これと同時にメッシュプレートの各孔
によって、プラズマと反応ガスの反応する場所がプレー
トの全体に亘って平面的に分散されることになり、その
結果、大面積に亘って均一な成膜やエッチングが可能と
なる。特に、本発明はＴＦＴ等の如き電子デバイスの製
造に用いて、画期的なデバイスの特性向上が期待される
ものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の一実施例のプラズ
マＣＶＤ装置の構造を示す概略断面図
【図２】上記プラズマＣＶＤ装置のメッシュプレートの
模式的な平面図
【図３】上記プラズマＣＶＤ装置の他のメッシュプレー
ト例の模式的な断面図
【図４】上記プラズマＣＶＤ装置の更に他のメッシュプ
レート例の模式的な断面図
【符号の説明】
１，３１，４１…メッシュプレート ２…ガス供給口 ３…金属パイプ ４，３４，４４…孔 ５…サセプタ １１…上部電極 ２０…基板 ２１…基板処理室 ２２…プラズマ発生室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 碓井 節夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 プラズマ発生室と基板処理室の間に複数
    の孔が設けられたプラズマ分離用のメッシュプレートを
    有し、該メッシュプレートの孔の近傍にガス供給口が設
    けられることを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 【請求項２】 メッシュプレートの各孔のそれぞれにガ
    ス供給口が対応して設けられることを特徴とする請求項
    １記載のプラズマ処理装置。
JP3196097A 1991-07-11 1991-07-11 プラズマ処理装置 Pending JPH0521393A (ja)

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JP3196097A JPH0521393A (ja) 1991-07-11 1991-07-11 プラズマ処理装置
US07/909,660 US5304250A (en) 1991-07-11 1992-07-07 Plasma system comprising hollow mesh plate electrode

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP3196097A JPH0521393A (ja) 1991-07-11 1991-07-11 プラズマ処理装置

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Cited By (15)

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