JPH05320914A - プラズマcvd装置および反応性イオンエッチング装置 - Google Patents

プラズマcvd装置および反応性イオンエッチング装置

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JPH05320914A
JPH05320914A JP13066992A JP13066992A JPH05320914A JP H05320914 A JPH05320914 A JP H05320914A JP 13066992 A JP13066992 A JP 13066992A JP 13066992 A JP13066992 A JP 13066992A JP H05320914 A JPH05320914 A JP H05320914A
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JP
Japan
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hole
electrode plate
etching
gas
plate
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Application number
JP13066992A
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English (en)
Inventor
Hiroko Takada
弘子 高田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 均一な膜厚のCVD膜を形成することのでき
る電極板もしくは拡散板を有するプラズマCVD装置、
および、基板上でエッチング速度が均一になることので
きる電極板もしくは拡散板を有する反応性イオンエッチ
ング装置を提供する。 【構成】 電極板1に両面間を貫通する断面円形状の貫
通孔2を複数形成し、貫通孔2内には貫通孔2の長手方
向ほぼ中央に円環状に突出した突起物3が内方に向けて
突出形成する。原料ガスあるいはエッチングガスは下方
に向って、貫通孔2の出口から遠ざかり下方の基板の領
域に近づくにつれ、一部に速いベクトルの集中がなくな
る。半導体デバイスまたは液晶ディスプレイデバイスな
どの基板付近では、原料ガスあるいはエッチングガスを
均一に散布する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】請求項1記載のものは、膜厚の均
一性を向上できる電極板および拡散板を有するプラズマ
CVD装置に関する。
【0002】請求項2記載のものは、エッチング速度の
均一性を向上できる電極板および拡散板を有する反応性
イオンエッチング装置に関する。
【0003】
【従来の技術】薄膜の形成方法として従来一般に広く用
いられているものの一つに、化学的気相成長法(CV
D:Chemical Vapour Deposition)があり、このCVD
はガス状物質を化学反応で固体物質にし、基板上に堆積
させるものである。
【0004】また、CVDは成長しようとする薄膜の融
点よりかなり低い堆積温度で種々の薄膜が得られること
および成長した薄膜の純度が高く、シリコン(Si)や
シリコン上に形成された熱酸化膜上に成長した場合も電
気的特性が安定であることで、半導体表面のパッシベー
ション膜として広く利用されている。
【0005】一方、最近の半導体技術の進歩あるいは液
晶パネルディスプレイの普及により、半導体デバイスは
ますます高集積化、高速度化が進み、使用される基板の
サイズも5インチ径のものから対角16インチのものへ
と大きくなり、大面積基板全域にわたって均一な成膜を
行なうことを要求されるようになってきている。
【0006】また、プラズマCVD装置では、一般的
に、多数の貫通孔が開設されたいわゆるシャワー電極が
使用される。そして、このようなシャワー電極を使用
し、電極板上部から反応ガスを基板上にシャワーのよう
に降り注ぎながら、プラズマ成膜反応を起こさせると、
基板上に均一な膜厚のCVD膜を得ることができる。
【0007】ところが、基板へのガス到達時間を短縮す
るために、ガスの流速を高くしようとして、貫通孔径を
電極板もしくは拡散板厚よりも非常に小さくしたり、あ
るいは、2段内径を持つ貫通孔を有する電極板もしくは
拡散板の細い径の孔側を基板側に設置したりして成膜を
行なうと、電極板−基板間距離が近づくにつれ、ガス流
速を推持したまま基板上にガスが到着するので、貫通孔
付近の膜厚が貫通孔周辺に比べて厚くなりむらが発生し
てしまう。
【0008】また、薄膜のエッチング方法として一般に
広く用いられているものの一つに反応性イオンエッチン
グ法(Reactive Ion Etching)がある。この反応性イオ
ンエッチングは、反応性ガスのイオンと中性な活性種、
すなわちラジカルの相互作用によりエッチングを進行さ
せるものである。
【0009】そして、反応性エッチングによれば、イオ
ンの物理的なスパッタ効果とラジカルによる化学的なエ
ッチング効果の相乗効果により、ドライエッチングにと
って最も重要な特性、すなわち異方性と高い生産性とが
得られる。
【0010】一方、この反応性イオンエッチングの場合
も、CVDの場合と同様に、最近の半導体技術の進歩あ
るいは液晶パネルディスプレイの普及により、半導体デ
バイスはますます高集積化、高速度化が進み、使用され
る基板のサイズも5インチ径のものから対角16インチ
のものへと大きくなり、大面積基板全域にわたって均一
なエッチングを行なうことを要求されるようになってき
ている。
【0011】また、反応性イオンエッチング装置では、
一般的に、反応性ガスを対向電極からシャワー状に吹き
出し、反応性ガスの交替を促進して、高いエッチング速
度と、均一性の良いエッチングを実現している。
【0012】しかし、基板大型化に伴い枚葉式の反応式
イオンエッチングの場合も、導入管の電極−基板間距離
のナローギャップ化が図られると、エッチングの均一性
は基板表面に到達する反応性ガスの流速の影響を受けや
すくなる。すなわち、電極板もしくは拡散板上の貫通孔
の径が十分小さくかつ電極板−基板間距離が近づくにつ
れ、反応性ガスの流速を残したまま、反応性ガスが基板
上に到達するので貫通孔付近のエッチングの程度が周辺
と異なりむらが発生してしまう。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、最近の
半導体技術の進歩あるいは液晶パネルディスプレイの普
及により、デバイスはますます高集積化、高速度化が進
み、使用される基板のサイズも5インチ径のものから対
角16インチのものへと大きくなり、大面積基板全域に
わたって均一な成膜およびエッチングを行なうことを要
求されるようになってきている。
【0014】ところが、プラズマCVD装置では、基板
へのガス到達時間を短縮するために、ガスの流速を高く
すると、貫通孔付近の膜厚が貫通孔周辺に比べて厚くな
りむらが発生してしまう問題を有している。
【0015】また、反応性イオンエッチング装置では、
反応性ガスの流速を残したまま、反応性ガスが基板上に
到達するので貫通孔付近のエッチング程度が周辺と異な
りむらが発生してしまう問題を有している。
【0016】請求項1記載のプラズマCVD装置は、均
一な膜厚のCVD膜を形成することのできる電極板もし
くは拡散板を有するプラズマCVD装置を提供すること
を目的とする。
【0017】請求項2記載の反応性イオンエッチング装
置は、基板上でエッチング速度が均一になることのでき
る電極板もしくは拡散板を有する反応性イオンエッチン
グ装置を提供することを目的とする。
【0018】
【課題を解決するための手段】請求項1記載のプラズマ
CVD装置は、接地基板電極を構成する金属製均熱板
と、この金属製均熱板を加熱する加熱手段を有するサセ
プタと、このサセプタ上の接地基板電極に対峙する高周
波電極と、原料ガスを導入する原料ガス導入口側に位置
する電極板と、前記原料ガス導入口から導入された前記
原料ガスを前記電極板に拡散する拡散板とを備えたプラ
ズマCVD装置において、前記電極板および前記拡散板
の内少なくともいずれか一方に配設された複数個の貫通
孔と、この貫通孔内部に配設され、前記電極板および前
記拡散板のいずれか対応する側の厚さより薄く、前記貫
通孔の表面径より小径の突起物とを具備したものであ
る。
【0019】請求項2記載の反応性イオンエッチング装
置は、互いに平行に対向して設置された一対の平板の電
極と、この一対の電極に高周波を印加してプラズマを発
生させるプラズマ発生手段と、エッチングガスを導入す
るエッチングガス導入口側に位置する電極板と、前記エ
ッチングガス導入口から導入されたエッチングガスを前
記電極板に拡散する拡散板とを備え、前記いずれかの電
極上に配設した基板をエッチングする反応性イオンエッ
チング装置において、前記電極板および前記拡散板の内
少なくともいずれか一方に配設された複数個の貫通孔
と、この貫通孔内部に配設され、前記電極板および前記
拡散板のいずれか対応する側の厚さより薄く、この貫通
孔のエッチングガスの吹き出し側の孔径より小径の突起
物とを具備したものである。
【0020】
【作用】請求項1記載のプラズマCVD装置は、貫通孔
内部に設けられた突起物がガス流速を速めるとともに、
貫通孔の表面径より突起物を小径としたため、基板側に
おいて再び径が広くなるような貫通孔の構造となってい
るので、貫通孔を通過した原料ガスは基板に対して均一
に分散され、均一な膜厚が形成される。
【0021】請求項2記載の反応性イオンエッチング装
置は、貫通孔内部に設けられた突起物がガス流速を速め
るとともに、貫通孔のエッチングガスの吹き出し側の孔
径より突起物を小径としたため、基板側において再び径
が広くなるような貫通孔の構造となっているので、貫通
孔を通過したエッチングガスは基板に対して均一に分散
され、均一にエッチングできる。
【0022】
【実施例】以下、本発明のプラズマCVD装置および反
応性イオンエッチング装置の一実施例について図面を参
照して説明する。
【0023】まず、プラズマCVD装置は、金属製均熱
板で接地基板電極を構成し、サセプタの加熱手段で金属
製均熱板を加熱するようになっており、サセプタ上の接
地基板電極に高周波電極が対峙している。また、プラズ
マCVD膜成膜用の原料ガスを導入する原料ガス導入口
が設けられ、この原料ガス導入口側に位置して電極板が
設けられ、さらに、原料ガス導入口から導入された原料
ガスを電極板に拡散する拡散板が設けられている。
【0024】また、反応性イオンエッチング装置は、互
いに平行に対向して一対の平板の電極が設置され、この
一対の電極にプラズマ発生手段が設けられ高周波を印加
してプラズマを発生させている。そして、エッチングガ
スを導入するエッチングガス導入口が設けられ、このエ
ッチングガス導入口側に位置して電極板が設けられ、さ
らに、エッチングガス導入口から導入されたエッチング
ガスを電極板に拡散する拡散板が設けられている。
【0025】そして、プラズマCVD装置も反応性イオ
ンエッチング装置も、電極板1は、図1に示すようにな
っている。
【0026】すなわち、電極板1に両面間を貫通する断
面円形状の貫通孔2が複数形成され、この貫通孔2内に
は貫通孔2の長手方向ほぼ中央に円環状に突出された突
起物3が内方に向けて突出形成されている。
【0027】そして、電極板1の厚さをaとすると、貫
通孔2の両表面の孔径bは電極板1の厚さaの1/2以
下である。一方、貫通孔2内の突起物3は両表面の孔径
bの1/2以下に対応する厚さcで、電極板1の両表面
の孔径bの1/2以下である内径dにて形成されること
が好ましい。
【0028】次に、電極板1の貫通孔2を含む範囲での
CVD装置あるいは反応性イオンエッチング装置内のガ
ス流れをシミュレーションした状態を図2に示す。な
お、この図2では上記実施例の貫通孔2を右側(a)
に、従来の2段内径を持つ貫通孔を左側(b)に示して
いる。
【0029】また、原料ガスあるいはエッチングガスの
流れをシミュレーションした時の速度ベクトル図を図3
に示す。この図3に示す場合も、上記実施例の貫通孔2
を右側(a)に、従来の2段内径を持つ貫通孔を左側
(b)に示している。
【0030】そして、原料ガスあるいはエッチングガス
は下方に向って上記実施例の貫通孔2も従来の2段内径
を持つ貫通孔も、上側から同じ速度で流入されている
が、(a)に示す上記実施例の貫通孔2の方では貫通孔
2の出口から遠ざかり下方の基板の領域に近づくにつ
れ、一部に速いベクトルの集中が明らかになくなってい
るのに対し、(b)に示す2段内径の従来例ではベクト
ルの集中が現れている。したがって、(a)に示す上記
実施例の場合には、(b)に示す2段内径の場合に比べ
て、半導体デバイスまたは液晶ディスプレイデバイスな
どの基板付近では原料ガスあるいはエッチングガスが均
一に散布されていることが理解できる。
【0031】次に、図4を参照して他の実施例を説明す
る。
【0032】この図4に示す実施例は、図1に示す実施
例において、突起物3を貫通孔2のガス流入側に形成し
たものである。
【0033】また、この図4に示す実施例も、貫通孔2
のガス吹き出し側の孔径bは電極板1の厚さaの1/2
以下であり、貫通孔2内の突起物3はガス吹き出し側の
孔径bの1/2以下である厚さcを持ち、電極板1のガ
ス吹き出し側の孔径bの1/2以下である内径dを持つ
ことが望ましい。
【0034】そして、この図4に示す実施例を用いた場
合にも、図1に示す実施例の場合と同様に、基板付近で
原料ガスあるいはエッチングガスを均一に散布できる。
【0035】さらに、図5を参照して他の実施例を説明
する。
【0036】この図5に示す実施例は、図4に示す実施
例において、突起物3は複数の突起物31 ,32 ,
33 ,34 にて形成され、順次段階的に原料ガスあるい
はエッチングガスの吹き出し側に向けて、大きな内径に
形成されている。
【0037】そして、この図5に示す実施例は、貫通孔
2のガス吹き出し側の孔径bは電極板1の厚さa以下で
あり、貫通孔2内の突起物3は複数の突起物31 ,
32 ,33 ,34 は、それぞれ順次ガス吹き出し側の孔
径bの1/2以下である厚さc1,c2 ,c3 ,c4 で
あり、電極板1のガス吹き出し側の孔径bの1/2以下
である内径d1 ,d2 ,d3 ,d4 であることが望まし
い。
【0038】そして、この図5に示す実施例を用いた場
合にも、図1に示す実施例の場合と同様に、基板付近で
原料ガスあるいはエッチングガスを均一に散布できる。
【0039】また、上記図1、図4および図5に示す実
施例においては、いずれも電極板に貫通孔を設けていた
が、拡散板に貫通孔を設けても、同様の効果を得ること
ができる
【0040】
【発明の効果】請求項1記載のプラズマCVD装置によ
れば、貫通孔内部に設けられた突起物がガス流速を速め
るとともに、貫通孔の表面径より突起物を小径としたた
め、基板側において再び径が広くなるような貫通孔の構
造となっているので、貫通孔を通過した原料ガスは噴出
側で流速が緩和され、基板に対して均一に分散され、均
一な膜厚となるので、従来のような不均一な膜生成が効
果的に防止され、歩留まりを向上させることができる。
【0041】請求項2記載の反応性イオンエッチング装
置は、貫通孔内部に設けられた突起物がガス流速を速め
るとともに、貫通孔のエッチングガスの吹き出し側の孔
径より突起物を小径としたため、基板側において再び径
が広くなるような貫通孔の構造となっているので、貫通
孔を通過したエッチングガスは噴出側で流速が緩和さ
れ、基板に対して均一に分散され、均一にエッチングで
きるので、従来のような不均一なエッチングが効果的に
防止され、歩留りを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマCVD装置および反応性イオ
ンエッチング装置の一実施例の電極板の貫通孔を示す断
面図である。
【図2】ガス流出をシミュレーションする時のメッシュ
図である。 (a) 図1の貫通孔を示す図 (b) 従来の2段内径を持つ貫通孔を示す図
【図3】ガス流速のシミュレーション結果を示すグラフ
である。 (a) 図1の貫通孔を示す図 (b) 従来の2段内径を持つ貫通孔を示す図
【図4】他の実施例の電極板の貫通孔を示す断面図であ
る。
【図5】また他の実施例の電極板の貫通孔を示す断面図
である。
【符号の説明】
1 電極板 2 貫通孔 3 突起物

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 接地基板電極を構成する金属製均熱板
    と、この金属製均熱板を加熱する加熱手段を有するサセ
    プタと、このサセプタ上の接地基板電極に対峙する高周
    波電極と、原料ガスを導入する原料ガス導入口側に位置
    する電極板と、前記原料ガス導入口から導入された前記
    原料ガスを前記電極板に拡散する拡散板とを備えたプラ
    ズマCVD装置において、 前記電極板および前記拡散板の内少なくともいずれか一
    方に配設された複数個の貫通孔と、 この貫通孔内部に配設され、前記電極板および前記拡散
    板のいずれか対応する側の厚さより薄く、前記貫通孔の
    表面径より小径の突起物とを具備したことを特徴とする
    プラズマCVD装置。
  2. 【請求項2】 互いに平行に対向して設置された一対の
    平板の電極と、この一対の電極に高周波を印加してプラ
    ズマを発生させるプラズマ発生手段と、エッチングガス
    を導入するエッチングガス導入口側に位置する電極板
    と、前記エッチングガス導入口から導入されたエッチン
    グガスを前記電極板に拡散する拡散板とを備え、前記い
    ずれかの電極上に配設した基板をエッチングする反応性
    イオンエッチング装置において、 前記電極板および前記拡散板の内少なくともいずれか一
    方に配設された複数個の貫通孔と、 この貫通孔内部に配設され、前記電極板および前記拡散
    板のいずれか対応する側の厚さより薄く、この貫通孔の
    エッチングガスの吹き出し側の孔径より小径の突起物と
    を具備したことを特徴とする反応性イオンエッチング装
    置。
JP13066992A 1992-05-22 1992-05-22 プラズマcvd装置および反応性イオンエッチング装置 Pending JPH05320914A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009074180A (ja) * 2008-11-17 2009-04-09 Tokyo Electron Ltd Cvd処理装置及びcvd処理方法
JP2023181538A (ja) * 2020-03-24 2023-12-21 三菱マテリアル株式会社 プラズマ処理装置用電極板

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