JPH09153481A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH09153481A
JPH09153481A JP7312697A JP31269795A JPH09153481A JP H09153481 A JPH09153481 A JP H09153481A JP 7312697 A JP7312697 A JP 7312697A JP 31269795 A JP31269795 A JP 31269795A JP H09153481 A JPH09153481 A JP H09153481A
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JP
Japan
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plasma
separation plate
processing apparatus
plate
plasma processing
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Application number
JP7312697A
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English (en)
Inventor
Takahiro Yoshiki
隆裕 吉識
Kyoichi Komachi
恭一 小町
Koichi Iio
浩一 飯尾
Naoki Matsumoto
直樹 松本
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.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】分離板を有するダウンフロー型のプラズマ処理
装置において、分離板の熱膨張による摩擦に起因するパ
ーティクルの発生を抑えて、デバイスの絶縁不良等の発
生を抑制するプラズマ処理装置を提供する。 【解決手段】プラズマを発生するプラズマ室２と、内部
に試料台が配設された反応室３と、プラズマ室２で発生
したプラズマから試料の処理に必要な成分を選択的に反
応室３に引き出す分離板５とを備えるプラズマ処理装置
であって、前記分離板５の熱膨張による平面的な伸縮を
吸収する構造（分離板屈曲部５ｂ）を有するプラズマ処
理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子基板や
液晶ディスプレイ用ガラス基板等にプラズマを利用して
エッチング、アッシングおよびＣＶＤ等の処理を施すの
に適したプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ガスに外部からエネルギーを与えて発生
させたプラズマは、大規模集積回路（ＬＳＩ）や液晶デ
ィスプレイ（ＬＣＤ）等の製造プロセスにおいて広く用
いられている。特にプラズマを用いたエッチング方法や
アッシング方法はこれらの製造プロセスにとって不可欠
の基本技術となっている。
【０００３】このエッチング方法やアッシング方法にお
いて、イオン衝撃による基板へのダメージが問題になる
場合がある。また、エッチング方法においては下地膜に
対する高選択比が要求される場合がある。
【０００４】そのような場合、ダウンフロー型のエッチ
ング方法やアッシング方法が用いられる。ダウンフロー
型とは、プラズマ室で発生させたプラズマから基板の処
理に必要なラディカルやイオンを選択的に反応室に引き
出して基板に照射するものである。例えば、この分離板
でイオンをカットしてラディカルのみを反応室に引き出
すことにより、イオン衝撃による基板へのダメージのな
いエッチングやアッシング、または下地膜に対する高選
択比のエッチングを行うことができる。
【０００５】図５は、このダウンフロー型のプラズマ処
理装置を示す模式的縦断面図である。このプラズマ処理
装置では、反応容器１内がアルミニウム（Ａｌ）等で作
製された分離板５によってプラズマ室２と反応室３とに
分けられている。この分離板５にはプラズマ引出孔５ｅ
が設けられており、プラズマ室２で発生したプラズマか
ら試料の処理に必要なラディカルやイオンを選択的に反
応室３に引き出せるようになっている。このとき、この
分離板５を接地する、プラズマ引出孔５ｅの大きさを変
える、または分離板５の厚みを厚くするなどにより、プ
ラズマの引き出し条件を変えることができる。図５に示
したプラズマ処理装置では、分離板５を反応容器１を介
して接地している。そうすることにより、プラズマ引出
孔５ｅを十分に小さくすれば、イオンを分離板５で消滅
させてラディカルのみを反応室３に引き出すことができ
る。
【０００６】このプラズマ処理装置では、テフロン（登
録商標）等で作製された誘電体層２１にマイクロ波を伝
搬させ、誘電体層２１に対向する石英（ＳｉＯ2 ）等で
作製されたマイクロ波導入窓４からプラズマ室２内にマ
イクロ波を導入して、プラズマを発生する。発生したプ
ラズマは分離板５のプラズマ引出孔５ｅから反応室３内
に引き出される。そして、試料台１４上の基板Ｓに照射
して、所望のエッチングやアッシング処理を施すのであ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
プラズマ処理装置においては、プラズマを発生させると
分離板の温度がプラズマ加熱によって上昇する、またプ
ラズマの発生を停止すると、分離板の温度が下降する。
この温度上昇および温度下降よって分離板が伸縮し分離
板の外周部にある分離板を固定している部分に摩擦が生
じて、金属の微粒子、すなわちパーティクルが発生する
という問題が生じていた。このパーティクルが試料台上
の基板に堆積すると、この基板に形成されるデバイスの
絶縁不良等の原因になる。
【０００８】図６は、このプラズマ処理装置の分離板の
固定部を示す模式的縦断面図であるり、（ａ）は常温の
状態であり、（ｂ）はプラズマ加熱により分離板が伸長
した状態である。なお、（ａ）はネジで固定されている
部分の図であり、（ｂ）はネジとネジとの間であってネ
ジで固定されていない部分の図である。
【０００９】分離板５はプラズマ引出孔５ｅが設けられ
た分離板本体５ａとその外周部にある分離板固定部５ｃ
とからなる。分離板５は、分離板固定部５ｃにおいて反
応容器１の分離板保持部６に数本のアルミニウム製のネ
ジ７で固定される（図６（ａ））。分離板本体５ａがプ
ラズマ加熱により伸長すると、ネジ７で固定されていな
い部分では、分離板固定部５ｃが外側に移動するため、
分離板固定部５ｃと分離板保持部６との間で摩擦が生
じ、パーティクルが発生するのである（図６（ｂ））。
【００１０】本発明はこのような課題に鑑みてなされた
ものであり、分離板の熱膨張に起因するパーティクルの
発生を抑えて、基板上に形成するデバイスの絶縁不良等
の発生を抑制できるプラズマ処理装置を提供することを
目的としている。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、分離板本体
の伸縮が分離板の固定部に及ばないようにする方法につ
いて検討し、本発明を完成させた。
【００１２】すなわち、本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマを発生するプラズマ室と、内部に試料台が配設
された反応室と、プラズマ室で発生したプラズマから試
料の処理に必要な成分を選択的に反応室に引き出す分離
板とを備えるプラズマ処理装置であって、前記分離板の
熱膨張による平面的な伸縮を吸収する構造を有すること
を特徴としている。
【００１３】本発明のプラズマ処理装置は、分離板の熱
膨張による平面的な伸縮を吸収する構造を有しているの
で、分離板本体がプラズマ加熱等により伸縮したとして
も、この伸縮が分離板の固定部に及ばない。したがっ
て、分離板の固定部が移動しないので、分離板の固定部
と分離板保持部との間での摩擦は生じない。したがっ
て、この部分でパーティクルは発生しない。
【００１４】また、分離板の固定部が移動しないので、
分離板の分離板保持部へのネジでの取り付けを安定させ
ることができる。そのため、分離板によりイオンをカッ
トしたり、プラズマの安定化させるために分離板を接地
する場合に、分離板を反応容器を介して安定して接地す
ることが可能になる。
【００１５】分離板の熱膨張による平面的な伸縮を吸収
する構造としては、例えば、分離板の外周部に屈曲部を
設ける構造がある。この屈曲部が曲がることで、分離板
の平面的な伸縮を吸収できる。また、分離板の外周部に
伸縮緩和溝を設ける構造としても良い。この伸縮緩和溝
の幅が変化することで、分離板の平面的な伸縮を吸収で
きる。
【００１６】
【発明の実施の形態】本発明の熱膨張による平面的な伸
縮を吸収する構造を有する分離板を備えたプラズマ処理
装置の１例について図面に基づき説明する。
【００１７】図１は、本発明のプラズマ処理装置の１例
を示す模式的縦断面図である。
【００１８】反応容器１は分離板５によってプラズマ室
２と反応室３とに分離され、またその分離板５に設けら
れたプラズマ引出孔５ｅによりプラズマ室２と反応室３
により連通している。分離板５はその外周部に断面がク
ランク状である折れ曲がりを有しており、その先の部分
で、分離板保持部６に固定されている。分離板５は反応
容器１を介して接地されている。分離板５は通常コンタ
ミネーションの問題からアルミニウム（Ａｌ）等の金属
が用いられる。
【００１９】反応容器１はアルミニウム（Ａｌ）等の金
属で作製され、その反応容器１の壁の内部には冷却水経
路１５が形成される。反応容器１の上部はマイクロ波導
入窓４で気密に封止される。マイクロ波導入窓４は、耐
熱性とマイクロ波透過性を有し、かつ誘電損失が小さい
石英（ＳｉＯ2 ）、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）等の誘電体
板で作製される。反応室３内にはマイクロ波導入窓４と
は対向する位置に、基板Ｓを載置する試料台１４が配設
される。反応容器１の側壁にはプラズマ室２にガスを供
給するガス導入孔１２が設けられ、反応容器１の下部壁
には排気装置（図示せず）に接続される排気口１３が設
けられている。誘電体層２１に導波管２３を介してマイ
クロ波発振器２４が連結されている。
【００２０】図２は、このプラズマ処理装置の分離板の
固定部の模式的縦断面図であり、（ａ）は常温の状態で
あり、（ｂ）はプラズマ加熱により分離板が伸長した状
態である。
【００２１】分離板５は、プラズマ引出孔５ｅが設けら
れている分離板本体５ａとその外周部にある分離板屈曲
部５ｂと分離板固定部５ｃとからなる。分離板５は、分
離板固定部５ｃにおいて反応容器１の分離板保持部６に
アルミニウム（Ａｌ）等の金属製の数本のネジ７で固定
される（図２（ａ））。分離板本体５ａがプラズマ加熱
により伸長すると、分離板屈曲部５ｂが曲がってこの伸
びを吸収する。そのため、分離板固定部５ｃは動かず、
分離板保持部６との間で摩擦も生じないためパーティク
ルが発生しない（図２（ｂ））。
【００２２】分離板本体５ａの平面形状はほぼ矩形であ
り、その矩形の角は所定の曲率のアール面取り形状に形
成した方が良い。これは、分離板本体５ａがプラズマ加
熱により伸長したとき、分離板屈曲部５ｂを曲がりやす
くして、この伸びを吸収しやすくするためである。な
お、分離板本体５ａの平面形状が円形等であっても良い
ことは言うまでもない。
【００２３】分離板屈曲部５ｂの厚みを薄くすれば、分
離板屈曲部５ｂをより曲がり易くして伸びを吸収しやす
くできる。
【００２４】なお、ネジ固定部８はアルミニウム（Ａ
ｌ）等で矩形リング状に作製されたものであり、反応容
器１の側壁のガス導入孔１２から導入されるガスをプラ
ズマ室２に速やかに供給する経路を形成するためのもの
である。
【００２５】図３は、本発明のプラズマ処理装置の別の
例の分離板の固定部の模式的縦断面図であり、（ａ）は
常温の状態であり、（ｂ）はプラズマ加熱により分離板
が伸長した状態である。
【００２６】分離板５は、プラズマ引出孔５ｅが設けら
れた分離板本体５ａとその外周部にある分離板固定部５
ｃとからなる。ただし、分離板本体５ａの外周に伸縮緩
和溝５ｄが設けられている。分離板５は、分離板固定部
５ｃにおいて反応容器の分離板保持部６にアルミニウム
（Ａｌ）等の金属製の数本のネジ７で固定される（図３
（ａ））。分離板本体５ａがプラズマ加熱により伸長す
ると、伸縮緩和溝５ｄの溝の幅が狭くなってこの伸びを
吸収する。そのため、分離板固定部５ｃは動かず、分離
板保持部６との間で摩擦も生じないためパーティクルが
発生しない（図３（ｂ））。
【００２７】上述した分離板屈曲部５ｂや伸縮緩和溝５
ｄの設計は、分離板５の熱膨張の程度を評価して行えば
良い。この評価には、例えば以下の熱膨張の式（式
（１））を用いれば良い。
【００２８】 Ｌ＝ａＬ0 （Ｔ2 −Ｔ1 ） ・・・・・ （１） ａ ：線膨張係数 例えば、Ａｌの場合：２．３×１０-5（Ｋ-1） Ｌ0 ：０℃での金属の長さ Ｔ2 −Ｔ1 ：温度差（Ｋ） なお、本発明は、誘電体層を用いたプラズマ処理装置の
みならず、分離板を用いたプラズマ処理装置のすべてに
適用することができる。
【００２９】
【実施例】本発明の実施例について説明する。本発明の
実施例は図１及び図２に示したものである。すなわち、
この実施例の分離板５は、分離板屈曲部５ｂにより分離
板本体５ａの平面的な伸縮を吸収するものである。この
実施例の装置は、ＬＣＤ用ガラス基板等の大型基板を処
理するものであり、プラズマ発生面積が６５０ｍｍ×６
５０ｍｍとした。
【００３０】分離板５はアルミニウム（Ａｌ）で作製し
た。分離板本体５ａの厚みは２．０ｍｍとし、面積は６
００ｍｍ×６００ｍｍとし、角に対しては曲率半径３０
ｍｍのアール面取りを施してある。プラズマ引出孔は、
直径３ｍｍのものを５ｍｍの間隔で１１０×１１０個設
けた。
【００３１】分離板屈曲部５ｂの厚みは１．５ｍｍと
し、長さは３０ｍｍとした。また分離板屈曲部５ｂと後
述するネジ固定部８との間隔ｄを３．０ｍｍとした。分
離板屈曲部５ｂの厚みは分離板本体５ａの厚みに比べて
薄くなるように決めた。分離板屈曲部５ｂの長さ及び分
離板屈曲部５ｂとネジ固定部８との間隔ｄは、プラズマ
加熱による分離板本体５ａの伸びの評価に基づき決め
た。
【００３２】この実施例では、通常のエッチングやアッ
シング処理の際、プラズマ加熱により分離板５が２００
℃程度に加熱される。分離板本体５ａの横方向の伸びを
式（１）により評価し、通常の処理においては常温（２
５℃）に比べ横方向に２．４ｍｍ（片側１．２ｍｍず
つ）伸びることがわかった。この伸びの値に基づき、分
離板屈曲部５ｂの長さ及び分離板屈曲部５ｂとネジ固定
部８との間隔ｄを決めたのである。
【００３３】また、分離板保持部６は、その材質がアル
ミニウム（Ａｌ）であり、反応容器１の内周に沿って設
けられている。分離板５は、この分離板保持部６にネジ
７で４８ケ所固定されている。ネジ固定部８は、アルミ
ニウム（Ａｌ）の矩形リング状のものである。ガス供給
孔１２は反応容器１の壁に４８ケ所設けた。分離板５は
反応容器１を介して接地されている。
【００３４】この実施例の分離板の適用の効果を調べる
ために、反応室内におけるパーティクル（＞０．２μ
ｍ）数の評価を行った。評価は次のように行った。シリ
コンウエハＳを試料台１４上に載置してプラズマ照射を
行う工程を繰り返す。この工程の所定の枚数のところ
で、予めパーティクル数を測定したシリコンウエハＳを
試料台１４上に載置してプラズマ照射を行い、パーティ
クル数を測定し、パーティクル数の増加を求める。な
お、このプラズマ照射の工程は、シリコンウエハＳを交
換しながら２５枚連続で行い、さらにこれを１２回繰り
返して、計３００枚に対して行った。プラズマ照射時間
は２分、プラズマ照射の間隔は１分とした。プラズマ照
射の条件は、ガス：Ａｒ、圧力：０．３Ｔｏｒｒ、マイ
クロ波パワー：３．０ｋＷとした。また、比較のため、
図５および図６に示した従来の分離板を用いたプラズマ
処理装置についても同様の測定を行った。
【００３５】図４は、パーティクル数の測定結果であ
る。本発明の実施例（○）の場合、パーティクル数が２
０〜３０個前後で安定していた。これに対して、従来例
（△）の場合、約５０枚のプラズマ照射でパーティクル
数が増加し始め、パーティクル数が１００個程度まで増
加した。すなわち、本発明の分離板を適用することによ
って、パーティクル数の増加を抑えることができること
を確認した。
【００３６】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のプラズマ
処理装置にあっては、分離板の熱膨張による摩擦に起因
するパーティクルの発生を抑えることができる。これに
より、本発明のプラズマ処理装置を用いて製造されるデ
バイスの絶縁不良等を発生を抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の１例を示す模式的
縦断面図である。
【図２】本発明のプラズマ処理装置の１例の分離板の固
定部の模式的縦断面図であり、（ａ）は常温の状態であ
り、（ｂ）はプラズマ加熱により分離板が伸長した状態
である。
【図３】本発明のプラズマ処理装置の別の例の分離板の
固定部の模式的縦断面図であり、（ａ）は常温の状態で
あり、（ｂ）はプラズマ加熱により分離板が伸長した状
態である。
【図４】パーティクル数の測定結果である。
【図５】従来のダウンフロー型のプラズマ処理装置を示
す模式的縦断面図である。
【図６】従来のダウンフロー型のプラズマ処理装置の分
離板の固定部の模式的縦断面図であり、（ａ）は常温の
状態であり、（ｂ）はプラズマ加熱により分離板が伸長
した状態である。
【符号の説明】
１ 反応容器 ２ プラズマ室 ３ 反応室 ４ マイクロ波導入窓 ５ 分離板 ５ａ 分離板本体 ５ｂ 分離板屈曲部 ５ｃ 分離板固定部 ５ｄ 伸縮緩和溝 ５ｅ プラズマ引出孔 ６ 分離板保持部 ７ ネジ ８ ネジ固定部 １１ Ｏリング １２ ガス導入孔 １４ 試料台 １５ 冷却水経路 ２１ 誘電体層 ２２ 金属板 ２３ 導波管 ２４ マイクロ波発振器 Ｓ 基板（シリコンウエハ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｈ０５Ｈ 1/46 Ｂ // Ｃ２３Ｃ 16/50 Ｃ２３Ｃ 16/50 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｈ (72)発明者 松本 直樹 大阪府大阪市中央区北浜４丁目５番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】プラズマを発生するプラズマ室と、内部に
    試料台が配設された反応室と、プラズマ室で発生したプ
    ラズマから試料の処理に必要な成分を選択的に反応室に
    引き出す分離板とを備えるプラズマ処理装置であって、
    前記分離板の熱膨張による平面的な伸縮を吸収する構造
    を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
JP7312697A 1995-11-30 1995-11-30 プラズマ処理装置 Pending JPH09153481A (ja)

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