JPH10162992A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理室内に処理ガスを均一に導入し，かつ均
一な電界を形成可能な高周波誘導結合プラズマ処理装置
を提供する。 【解決手段】 エッチング装置１００の処理室１０２ａ
上部に配される誘電体１１８の高周波アンテナ層１１８
ｃ内に，内周部１２０ｂと外周部１２０ｃと中間部１２
０ｄから成る高周波アンテナ１２０を形成する。高周波
アンテナ１２０が粗に配され，高電界領域となる中間部
１２０ｄ下方の処理ガス供給層１１８ｄ内に，第１ガス
供給経路１５２と第２ガス供給経路１５０を配置する。
処理ガスは，第２ガス供給経路１５０のガス供給孔１５
０ａから処理室１０２ａ内に均一に吐出する。ガス供給
経路１５１内でプラズマが励起し，処理室１０２ａ内に
伝達される電界が減衰して，処理室１０２ａ内に均一な
電界が形成され，均一な密度のプラズマが生成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は，プラズマ処理装置
にかかり，特に高周波アンテナに高周波電力を印加する
ことにより，誘電体を介して処理室内に誘導プラズマを
励起する誘導結合プラズマ処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年，半導体デバイスやＬＣＤの超高集
積化に伴って，サブミクロン単位，さらにサブハーフミ
クロン単位の超微細加工を行う必要が生じている。そし
て，かかるプロセスをプラズマ処理装置により実施する
ためには，高真空雰囲気（例えば１〜７０ｍＴｏｒｒ）
において，高密度のプラズマを高い精度で制御すること
が重要であり，しかもそのプラズマは大口径半導体ウェ
ハや大型のＬＣＤ用ガラス基板にも対応できるように，
大面積で高均一なものであることが必要である。

【０００３】このような技術的要求に対して，新しいプ
ラズマソースを確立すべく，多くのアプローチがなされ
ている。例えば，欧州特許公開明細書第３７９８２８号
には，高周波アンテナを用いる高周波誘導結合プラズマ
処理装置が開示されている。この高周波誘導プラズマ処
理装置１０は，図８に示すように，被処理体１２を載置
する載置台１４と対向する処理室１６の一面（天井面）
を石英ガラスなどの誘電体１８で構成して，その外壁面
に，例えば渦巻きコイルから成る高周波アンテナ２０を
設置し，この高周波アンテナ２０に高周波電源２２より
マッチング回路２４を介して高周波電力を印加すること
により処理室１６内に高周波による電界を形成し，この
電界内を流れる電子を処理ガスの中性粒子に衝突させて
ガスを電離させ，プラズマを生成するように構成されて
いる。なお，載置台１４には，被処理体１２の処理面へ
のプラズマ流の入射を促進するように，高周波電源２６
よりバイアス用の高周波電力を印加することが可能であ
る。また，処理室１６の底部には，処理室１６内を所定
の圧力雰囲気にするように不図示の排気手段に連通する
排気口２８が設けられるとともに，処理室１６の天井面
を成す誘電体１８の中央部には所定の処理ガスを処理室
１６内に導入するための処理ガス導入口３０が設けられ
ている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで，上記のよう
な従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置においては，
高周波アンテナから励起された高周波を誘電体を介して
処理室内に導入して電界を形成させ，この電界によって
処理室内に導入されている処理ガス中の電子およびイオ
ンを加速し，それら電子およびイオンがお互いに衝突す
ることによりプラズマが励起される構成となっている。
従って，高密度で均一なプラズマを生成させるために
は，処理ガスを処理室内に均一に導入し，かつ電界を均
一にしなければならない。

【０００５】このように，処理ガスを処理室内に均一に
導入するためには，載置台上に載置される被処理体の被
処理面に対向する位置に処理ガス供給手段，例えばいわ
ゆるシャワーヘッドを備え，被処理体の被処理面に対し
て均一にガスを吹き出すように構成することが好まし
い。一般的なシャワーヘッドは，シャワーヘッド内にバ
ッファ部を構成する中空状の拡散室内を形成し，この拡
散室内にガス導入口から導入される処理ガスを一旦蓄え
た後，その処理ガスを拡散室と処理室を連通する略シャ
ワー状の多数の小孔（ガス吐出孔）を介して，被処理体
の処理面方向に吐出するように構成されている。

【０００６】しかしながら，誘導結合プラズマ処理装置
に上記シャワーヘッド構造を採用した場合には，高周波
アンテナと処理室との間に拡散室が介在することにな
る。その結果，高周波アンテナから発振される高周波エ
ネルギ（電界）の一部によって拡散室内の処理ガスがプ
ラズマ化し，処理室内に導入される高周波エネルギが減
少してしまう。拡散室内でプラズマが励起された場合で
も，そのプラズマが処理室内に供給されれば，処理室内
のプラズマ密度が低下することがないが，ガス吐出孔
は，非常に小径であるため，拡散室内で励起されたプラ
ズマがガス吐出孔内を通過することができない。その結
果，当該装置にシャワーヘッド構造を適用した場合に
は，処理室内に伝達される高周波エネルギの減少に伴っ
てプラズマ密度が低下してしまう。

【０００７】本発明は，従来の高周波誘導結合プラズマ
処理装置が有する上記のような問題点に鑑みて成された
ものであり，本発明の第１の目的は，高周波アンテナか
ら処理室内に伝達される高周波エネルギを均一化し，処
理室内に均一な密度のプラズマを励起することが可能な
新規かつ改良された高周波誘導結合プラズマ処理装置を
提供することである。

【０００８】また，上記従来の装置では，高周波アンテ
ナを誘電体壁を介して処理室の外部に設置しているた
め，処理室内の減圧雰囲気と処理室外の大気圧雰囲気と
の圧力差に抗するために，誘電体壁の肉厚を厚くせねば
ならなかった。このような肉厚の誘電体壁の下面側に処
理ガス供給手段を設置するような構成は，高周波アンテ
ナにより励起された電界がさらに弱まることになり，高
周波エネルギの利用効率が悪化する点において採用が困
難であった。そして，かかる問題は，特に大口径半導体
ウェハや大面積ＬＣＤ用ガラス基板を処理するための大
型のプラズマ処理装置において顕著であった。

【０００９】本発明は，従来の高周波誘導結合プラズマ
処理装置が有する上記のような問題点に鑑みて成された
ものであり，本発明の第２の目的は，処理室内に生じる
電界に影響を与えることなく処理室内に均一な処理ガス
を導入することにより，高密度で均一なプラズマを発生
させることが可能な新規かつ改良された高周波誘導結合
プラズマ処理装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め，本発明は，高周波アンテナに高周波電力を印加する
ことにより，誘電体を介して処理室内に誘導結合プラズ
マを励起し，処理室内の被処理体に対して所定のプラズ
マ処理を施すように構成されたプラズマ処理装置を提供
するものである。そして，上記プラズマ処理装置は，請
求項１に記載の発明のように，誘電体の被処理体に対す
る対向面側にガス供給手段が形成され，このガス供給手
段は，誘電体本体と，ガス供給インレットと，そのガス
供給インレットから誘電体本体内を略水平方向に延伸す
る１または２以上のガス経路と，そのガス経路から分岐
して被処理体に対する対向面側に開口するとともにガス
経路よりも小径の１または２以上のガス供給口とを具備
している。

【００１１】かかる構成によれば，ガス供給手段は，誘
電体本体内に形成されているため，高周波アンテナから
励起される高周波，あるいは処理室内に生じる電界に影
響を与えることなく，均一な処理ガスを処理室内に導入
することが可能となるため，高密度で均一なプラズマに
より，被処理体に対して均一なプラズマ処理を施すこと
ができる。

【００１２】また，誘電体は，例えば請求項２に記載の
発明のように，導電性材料から成り接地された処理室の
内壁面に接するように配置することができ，さらに高周
波アンテナは，誘電体の内部に埋設することができる。

【００１３】かかる構成によれば，処理室内に誘電体を
配置し，さらにこの誘電体内に高周波アンテナが形成さ
れるため，処理室内外の圧力差を考慮することなく，誘
電体の厚さを適宜設定することができる。その結果，誘
電体の高周波アンテナ側面と被処理体側面との間の厚さ
を薄くすることにより，処理室内に相対的に強い電界を
形成することができ，高密度プラズマを励起することが
できる。

【００１４】また，ガス経路は，例えば請求項３に記載
の発明のように，高周波アンテナから励起され処理室内
に至る電界経路を妨げないように，誘電体本体内に巡ら
すことができるため，電界を弱めるなど，電界を不均一
にすることなく処理室内に均一な処理ガスを導入するこ
とができる。

【００１５】さらに，ガス経路は，例えば請求項４に記
載の発明のように，高周波アンテナから励起され処理室
内に至る電界経路を制御して，処理室内の電界密度を均
一化するように，誘電体本体内に巡らすことができるた
め，処理室内に均一な密度のプラズマが励起され，被処
理体の被処理面の全面に渡って均一な処理を施すことが
できる。

【００１６】また，高周波アンテナは，例えば請求項５
に記載の発明のように，密に配される領域と粗に配され
る領域を有し，少なくともガス経路は，高周波アンテナ
が粗に配される領域に対応する誘電体本体内に巡らすこ
とができる。

【００１７】かかる構成によれば，ガス経路は，高周波
アンテナが粗に配される領域，すなわち高周波アンテナ
が密に配される領域よりも相対的に高い電界が形成され
る領域に対応する誘電体本体内に設けられるため，ガス
経路内でプラズマを励起させることにより，高周波アン
テナが粗に配される領域から処理室内に伝達される電界
を減衰させることができる。その結果，高周波アンテナ
が密に配される領域と粗に配される領域から各々処理室
内に伝達される電界を均一にすることができるため，処
理室内に均一な高密度プラズマを安定して励起すること
ができる。

【００１８】また，ガス経路は，例えば請求項６に記載
の発明のように，複数の分岐路から構成され，さらに各
分岐路に１または２以上のガス供給口が備えられる構成
において，ガス供給インレットから各第２ガス経路の各
開口部に至るガス流通長さは，それぞれ実質的に同一に
構成することができる。

【００１９】かかる構成によれば，各ガス供給口の各開
口部から処理室内に導入される処理ガスのコンダクタン
スがそれぞれ実質的に同一となるため，その各開口部か
ら処理室内に均一な処理ガスを導入することができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に，添付図面を参照しなが
ら，本発明にかかるプラズマ処理装置をＬＣＤ用ガラス
基板用の高周波誘導結合プラズマエッチング装置に適用
した実施の一形態について詳細に説明する。なお，以下
の説明において，略同一の機能及び構成を有する構成要
素については，同一符号を付することにより，重複説明
を省略する。

【００２１】図１に示すプラズマエッチング装置１００
は，導電性材料，例えば表面に陽極酸化処理が施された
アルミニウムやステンレスなどからなる円筒あるいは矩
形の角筒状に成形された処理容器１０２を有しており，
所定のエッチング処理は，この処理容器１０２内に形成
される処理室１０２ａ内で行われる。

【００２２】前記処理容器１０２は接地されており，さ
らにその底部には，被処理体，例えばＬＣＤ用ガラス基
板（以下，「ＬＣＤ基板」と称する。）Ｌを載置するた
めの略矩形状の載置台１０６が設けられている。載置台
１０６は，例えば表面に陽極酸化処理が施されたアルミ
ニウムやステンレスなどの導電性材料からなる電極部１
０６ａと，その電極部１０６ａの載置面以外の部分を覆
うセラミックスなどの絶縁材料から成る電極保護部１０
６ｂとから構成されている。載置台１０６は，処理容器
１０２の底部に貫装された昇降軸１０６ｃ上に取り付け
られている。この昇降軸１０６ｃは，不図示の昇降機構
により昇降自在であり，必要に応じて載置台１０６全体
を昇降させることができる。また昇降軸１０６ｃの外周
部には，処理室１０２ａ内を気密に保持するための収縮
自在のベローズ１０８が設けられている。

【００２３】載置台１０６の電極部１０６ａには，マッ
チング回路１１０を介して高周波電源１１２が電気的に
接続されており，プラズマ処理時に，所定の高周波，例
えば２ＭＨｚの高周波電力を印加することにより，バイ
アス電位を生じさせ，処理室１０２ａ内に励起されたプ
ラズマをＬＣＤ基板Ｌの処理面に効果的に引き込むこと
が可能である。なお図１に示す装置では，載置台１０６
にバイアス用の高周波電力を印加する構成を示したが，
単に載置台１０６を接地させる構成を採用することもで
きる。

【００２４】さらに載置台１０６の電極部１０６ａに
は，冷却ジャケット１１４が内設されている。この冷却
ジャケット１１４内には，たとえばチラーにより温調さ
れたエチレングリコールなどの熱媒を，熱媒導入管１１
４ａを介して導入可能であり，導入されたエチレングリ
コールは同冷却ジャケット１１４内を循環して冷熱を生
じる。かかる構成により，エチレングリコールの冷熱が
冷却ジャケット１１４から載置台１０６を介してＬＣＤ
基板Ｌに対して伝熱し，ＬＣＤ基板Ｌの処理面を所望す
る温度まで温調することが可能である。なお，冷却ジャ
ケット１１４を循環したエチレングリコールは熱媒排出
管１１４ｂより容器外へ排出される。なお，図１に示す
装置では省略しているが，載置台１０６に加熱ヒータな
どの加熱手段を設け，ＬＣＤ基板Ｌの処理面の温調を行
うように構成してもよい。また，載置台１０６の載置面
には多数の孔１１５ａが穿設されており，ガス供給管１
１５から，所定の伝熱ガス，例えばヘリウムガスを載置
台１０６の載置面とＬＣＤ基板Ｌの裏面との間に供給す
ることにより伝熱効率を高め，減圧雰囲気下であって
も，効率的にＬＣＤ基板Ｌの温調を行うことが可能であ
る。

【００２５】また，載置台１０６の上部には，ＬＣＤ基
板Ｌの外縁部をクランプすることが可能なクランプフレ
ーム１１６が設けられている。このクランプフレーム１
１６は，載置台１０６の周囲に立設された，例えば４本
の支持柱１１６ａにより支持されており，ＬＣＤ基板Ｌ
が載置された載置台１０６を上昇させ，ＬＣＤ基板Ｌの
外縁部にクランプフレーム１１６を当接させることによ
り，ＬＣＤ基板Ｌを載置台１０６上に載置固定すること
が可能である。なお，載置台１０６には，不図示のプッ
シャピンも設けられており，このプッシャピンを昇降さ
せることにより，ＬＣＤ基板Ｌを載置台１０６上に載置
したり，載置台１０６から持ち上げたりすることが可能
である。

【００２６】また，載置台１０６のＬＣＤ基板Ｌの載置
面とほぼ対向する処理容器１０２の天板部１０２ｂに接
するように，高周波アンテナ１２０が埋設された誘電体
１１８が設けられている。この誘電体１１８は，積層構
造を有しており，図示の例では，それぞれ誘電体部材か
ら成る４層構造を成している。すなわち，天板部１０２
ｂ側から，パイレックス層１１８ａ，石英層１１８ｂ，
マイカなどの誘電体材料中に高周波アンテナ１２０が埋
設された高周波アンテナ層１１８ｃ，そして本実施の形
態にかかる，石英中に処理ガス経路が内設された処理ガ
ス供給層１１８ｄから構成されている。なお，積層され
る誘電体材料は，高周波電力の印加により高周波アンテ
ナ１２０が加熱した場合に，その熱により剥離等の現象
が生じないように，熱膨張率が等しい材料を用いること
が好ましい。また，図示の例では，加工性およびコスト
に鑑みマイカやパイレックスを利用しているが，もちろ
んすべてを石英層から構成することも可能である。ま
た，積層する数も４層に限定されず，数の誘電体層を積
層することも可能である。あるいは，積層構造にせず
に，単に誘電体材料中に高周波アンテナを埋設するよう
に構成することも可能である。

【００２７】なお，処理容器１０２の天板部１０２ｂ
は，誘電体１１８および高周波アンテナ１２０とともに
取り外し自在であり，誘電体１１８および高周波アンテ
ナ１２０のメンテナンスを容易に行うことが可能なよう
に構成されている。

【００２８】高周波アンテナ層１１８ｃは，図２に示す
ように，マイカなどの誘電体層１１８ｃ中に帯状の導電
体，例えば銅板，アルミニウム板，ステンレス板などを
高周波アンテナ１２０として挟み込んだ構造を有してい
る。ここで，マイカなどの誘電体層１１８ｃと高周波ア
ンテナ１２０の熱膨張率は相違するため，高周波アンテ
ナ１２０に高周波電力が印加され，高周波アンテナ１２
０およびその周囲が加熱された場合に，高周波アンテナ
１２０の熱膨張によりひずみが生じ，剥離等の現象が生
じるおそれがある。この点，本実施の形態にかかる装置
では，高周波アンテナ１２０のところどころに切欠き部
１２０ａが設けられているので，この切欠き部１２０ａ
により高周波アンテナ１２０の熱膨張分が吸収され，ひ
ずみが生じにくく，剥離等の好ましくない現象を未然に
防止することが可能である。

【００２９】また，高周波アンテナ１２０は，載置台１
０６上のＬＣＤ基板Ｌの中心点と対向する部分を中心と
して帯状導電体が略渦巻き状に数ターンの巻かれた内周
部１２０ｂと，この内周部１２０ｂから所定の間隔を隔
てて配され，内周部１２０ｂと同様にして帯状導電体が
略渦巻き状に数ターン巻かれた外周部１２０ｃから構成
されている。さらに，高周波アンテナ１２０が密に配さ
れる内周部１２０ｂと外周部１２０ｃの間には，高周波
アンテナ１２０が粗に配される中間部１２０ｄが形成さ
れ，この中間部１２０ｄに配置される帯状導電体によ
り，内周部１２０ｂと外周部１２０ｃが接続されてい
る。なお，図示の例では，高周波アンテナ１２０は，数
ターンの渦巻き状に構成されているが，この高周波アン
テナ１２０はプラズマを発生するためのアンテナ作用を
呈する機能があればよく，周波数が高くなれば巻き数を
減少させても良い。

【００３０】再び，図１を参照すると，パイレックス層
１１８ａおよび石英層１１８ｂを貫通し，さらにマイカ
層１１８ｃ中の高周波アンテナ１２０に至るまで，給電
経路１２２ａおよび接地経路１２２ｂが設けられてい
る。給電経路１２２ａには，マッチング回路１２４を介
して高周波電源１２６が接続されており，処理時には，
この高周波電源１２６から所定の周波数，例えば１３．
５６ＭＨｚの高周波電力を高周波アンテナ１２０に印加
し，処理室１０２ａ内に誘導プラズマを励起することが
可能である。

【００３１】上記のような構成により，本実施の形態に
かかるエッチング装置１００の誘電体１１８および高周
波アンテナ１２０は，処理容器１０２の内部に一体的に
設けられているので，大気圧と処理室内との圧力差にか
かわらず，高周波アンテナ１２０からＬＣＤ基板Ｌ側の
誘電体層の肉厚を薄く構成することができる。従って，
高周波電源１２６より高周波アンテナ１２０に印加され
る高周波電力により，より強い電界を処理室１０２ａ内
に形成することができるので，高周波エネルギの有効利
用が図れる。

【００３２】ここで，本実施の形態にかかる，処理ガス
供給層１１８ｄについて，図３を参照しながら説明す
る。処理ガス供給層１１８ｄは，前述したように誘電
体，例えば石英から成り，その内部には，例えば断面が
略長方形状で複数本，例えば６本の第２ガス経路１５０
が，処理室１０２ａ側壁付近からその略反対方向に向か
って略梯子状に形成されている。また，処理ガス供給層
１１８ｄの載置台１０６側の面には，この第２ガス経路
１５０に連通する多数のガス供給孔１５０ａが穿設され
ている。

【００３３】そして，第２ガス経路１５０の両端には，
この第２ガス経路１５０よりも実質的に断面積が大きい
第１ガス経路１５２が接続されており，各第２ガス経路
１５０と第１ガス経路１５２とはお互いに連通してい
る。さらに，第１ガス経路１５２の第２ガス経路１５０
が接続されている面の略対称面の略中央部には，後述の
処理ガス源１３０から所定の処理ガスを第１ガス経路１
５２内に導入するためのガス供給インレット１５４が接
続されている。

【００３４】従って，処理ガス源１３０から流量制御装
置（ＭＦＣ）１３２，ガス供給インレット１５４を介し
て，所定の処理ガス，例えば酸化膜処理の場合にはＣＦ
₄ガス，アルミニウム膜処理の場合にはＢＣｌ₃＋Ｃｌ₂
の混合ガスが第１ガス経路１５２内に供給された後，各
第２ガス経路１５０に供給され，その各第２ガス経路１
５０に設けられている各ガス供給孔１５０ａからシャワ
ー状に処理室１０２ａ内に吹き出すことにより，処理室
１０２ａ内の処理ガス濃度を均一化し，従って均一な密
度のプラズマを処理室１０２ａ内に励起することが可能
である。

【００３５】また，処理ガス供給層１１８ｄは，誘電体
から構成されているが，上述の如く処理ガス供給層１１
８ｄの内部には，ガス経路１５１が形成されている。従
って，高周波アンテナ１２０から発振される高周波エネ
ルギ（電界）を，処理ガス供給層１１８ｄを介して処理
室１０２ａ内に十分に伝達するためには，ガス経路１５
１でのエネルギ損失を考慮する必要がある。そこで，発
明者の知見によれば，載置台１０６の載置面の平面外輪
郭内に対する処理ガス供給層１１８ｄの誘電体部１１
９，すなわちガス経路１５１が形成されていない部分の
投影面積（Ａ１）と，ガス経路１５１の投影面積（Ａ
２）は，Ａ２／（Ａ１＋Ａ２）が０．４未満，好ましく
は０．１５〜０．２５となるように設定されることが望
ましい。

【００３６】次に，図４を参照しながら，処理室１０２
ａ内でのプラズマの生成過程について説明する。まず，
所定の減圧雰囲気等の諸条件が整えられている処理室１
０２ａ内に，前述のようにして第２ガス経路１５０から
所定の処理ガス，例えばＢＣｌ₃＋Ｃｌ₂の混合ガスが導
入された後，前述のように，高周波アンテナ１２０に所
定の高周波電力が印加されると高周波が励起され，その
高周波により，誘電体，例えば石英から成る処理ガス供
給層１１８ｄを介して，処理室１０２ａ内に電界が生じ
る。そして，この電界により，処理室１０２ａ内に導入
されている所定の処理ガス中の電子が，処理ガス中の中
性粒子に衝突することにより，プラズマが励起される。
この際，高周波は，処理ガス供給層１１８ｄ内に設けら
れている各第１ガス経路１５２と各第２ガス経路１５０
との間の誘電体部分から処理室１０２ａ内に導入される
ため，高密度で均一なプラズマを生成することができ
る。

【００３７】ところで，高周波アンテナ１２０から励起
される高周波により，第１ガス経路１５２内と第２ガス
経路１５０内にも電界が生じるため，その内部の処理ガ
スが解離してプラズマが生成される。その結果，高周波
アンテナ１２０から発振された高周波エネルギがガス経
路１５１内に進入した場合には，その高周波エネルギは
処理室１０２ａ内へ実質的に伝達されない。しかしなが
ら，処理ガス供給層１１８ｄには，高周波アンテナ１２
０から発振される高周波エネルギを十分に透過すること
ができる誘電体部１１９が相対的に多く存在するため，
処理室１０２ａ内に十分なプラズマを生成させることが
できる。

【００３８】なお，上記誘電体１１８中に冷却水が循環
する経路を内設し，冷却水を循環させることにより，高
周波電力の印加により加熱した高周波アンテナ１２０を
冷却し，高周波アンテナ１２０および誘電体１１８の寿
命を延ばすように構成することも可能である。

【００３９】以上のように，本実施の形態にかかるエッ
チング装置１００においては，高周波アンテナ１２０が
処理容器１０２の内部の誘電体１１８内に一体的に設け
られているので，大気圧と処理室１０２ａ内との圧力差
にかかわらず，高周波アンテナ１２０からＬＣＤ基板Ｌ
側の誘電体層の肉厚を薄く構成することができ，処理室
１０２ａ内に強い電界を形成することができる。このた
め，高周波アンテナ１２０とＬＣＤ基板Ｌとの間の処理
ガス供給層１１８ｄ内に，処理ガスの供給手段であるガ
ス供給インレット１５４，第１ガス経路１５２および第
２ガス経路１５０を設けても，処理室１０２ａ内に生じ
る電界に影響を与えることはない。そして，その第２ガ
ス経路１５０ａのガス供給孔１５０ａから処理ガスが処
理室１０２ａ内に均一に導入されるため，従来，困難で
あった高密度で均一なプラズマの生成が可能となり，Ｌ
ＣＤ基板Ｌに対して均一なプラズマ処理を施すことがで
きる。

【００４０】また，処理ガス供給層１１８ｄは，上述の
如くガス経路１５１が形成されている部分と，ガス経路
１５１が形成されていない誘電体部１１９から構成され
ているため，それら各部分で高周波アンテナ１２０から
発振される高周波エネルギの処理室１０２ａ内への透過
率が異なる。従って，処理室１０２ａ内に励起されるプ
ラズマの均一性を考慮すると，ガス経路１５１と高周波
アンテナ１２０を，載置台１０６の載置面の中心に対し
て略線対称状または略点対称状に配置することが好まし
い。

【００４１】また，高周波アンテナ１２０から処理室１
０２ａ内に供給される電界エネルギ強度分布は，図５に
示したように，高周波アンテナ１２０が粗に配される中
間部１２０ｄで最も強くなる。そこで，本実施の形態で
は，図６に示したように，電界エネルギが最も高い中間
部１２０ｄの下方の処理ガス供給層１１８ｄ内に第１ガ
ス経路１５２と第２ガス経路１５０を形成し，該部分か
ら処理室１０２ａ内に供給される電界エネルギを相対的
に低下させるように構成されている。その結果，処理室
１０２ａ内に形成される電界強度分布が均一化されるた
め，プラズマ密度の均一性を向上させることができる。

【００４２】再び図１に戻り，前記処理容器１０２の底
部には排気管１３６が接続されて，この処理室１０２ａ
内の雰囲気を不図示の排気手段，例えば，真空ポンプに
より排出し得るように構成されており，処理室１０２ａ
の雰囲気を任意の減圧度にまで真空引きすることが可能
である。

【００４３】なお，前記処理容器１０２の側部にはゲー
トバルブ１３８が設けられており，隣接して設置される
ロードロック室より，搬送アームなどを備えた搬送機構
により，未処理のＬＣＤ基板Ｌを処理室１０２ａ内に搬
入するとともに，処理済みのＬＣＤ基板Ｌを搬出するこ
とができる。

【００４４】次に，以上のように構成された実施の形態
に係るプラズマエッチング装置の動作について説明す
る。

【００４５】まず，ゲートバルブ１３８を介してＬＣＤ
基板Ｌを，不図示の搬送アームにより処理室１０２ａ内
に収容する。この時，載置台１０６は，下方位置にあ
り，不図示のプッシャピンが上昇しており，不図示の搬
送アームは，ＬＣＤ基板Ｌをこの不図示のプッシャピン
上に置き，ゲートバルブ１３８から処理容器１０２外に
待避する。次いで，不図示のプッシャピンが下降し，Ｌ
ＣＤ基板Ｌは載置台１０６の載置面に載置される。次い
で，不図示の昇降機構により，載置台１０６が上昇し，
クランプ１０６の下面にＬＣＤ基板Ｌの周縁部が押圧さ
れ，ＬＣＤ基板Ｌが載置台１０６に固定される。

【００４６】この処理室１０２ａ内は，排気管１３６に
接続される不図示の真空ポンプにより真空引きされ，同
時に本実施の形態にかかる処理ガス供給層１１８ｄ内の
各第２ガス経路１５０に設けられている各ガス供給孔１
５０ａより所定の処理ガス，例えば，酸化膜処理の場合
にはＣＦ₄ガス，アルミニウム膜処理の場合にはＢＣｌ₃
＋Ｃｌ₂の混合ガスが処理室１０２ａ内に均一に導入さ
れ，処理室１０２ａ内は，例えば３０ｍＴｏｒｒ程度の
高真空状態に保持される。

【００４７】そして，高周波電源１２６よりマッチング
回路１２４を介して，例えば１３．５６ＭＨｚの高周波
エネルギを誘電体１１８の高周波アンテナ層１１８ｃに
埋設された高周波アンテナ１２０に印加する。すると，
高周波アンテナ１２０のインダクタンス成分の誘導作用
により処理室１０２ａ内に電界が形成される。その際，
本実施の形態にかかる各ガス供給孔１５０ａより処理室
１０２ａ内に均一な処理ガスが導入されているため，高
密度で均一なプラズマを処理室１０２ａ内に生成するこ
とが可能となり，ＬＣＤ基板Ｌに対して均一なプラズマ
処理を施すことができる。

【００４８】さて，このようにして処理室１０２ａ内に
励起されたプラズマは，載置台１０６に印加されるバイ
アス電位により載置台１０６上のＬＣＤ基板Ｌの方向に
移動し，処理面に対して所望のエッチング処理を施すこ
とが可能である。そして，所定のエッチング処理が終了
した後，処理済みのＬＣＤ基板Ｌは不図示の搬送アーム
によりゲートバルブ１３８を介してロードロック室に搬
出され，一連の動作が終了する。

【００４９】以上，添付図面を参照しながら，本発明に
かかるプラズマ処理装置をＬＣＤ基板用のエッチング装
置に適用した実施の一形態について説明したが，本発明
はかかる例に限定されない。特許請求の範囲に記載され
た技術的思想の範囲内において，当業者であれば，各種
の修正および変更を施すことが可能であり，これらにつ
いても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解さ
れる。

【００５０】例えば，上記実施の形態においては，第２
ガス経路の形状を略梯子状とした例を挙げて説明した
が，本発明はかかる構成に限定されない。例えば図７に
示したように，誘電体１１８の処理ガス供給層１１８ｄ
内に，処理室１０２ａの略中心方向に向かうガス供給イ
ンレット２００に，その略垂直方向に向かって延びる第
１ガス経路２０２を接続し，さらにその第１ガス経路２
０２の両端部に，例えば４方向の略放射状に向かって延
びる第２ガス経路２０４を接続して，その第２ガス経路
２０４の端部にガス供給孔２０４ａを設けるように構成
できる。その際，ガス供給インレット２００と各ガス供
給孔２０４ａとの間の距離がそれぞれ同じになるように
構成されているため，ガス供給インレット２００から各
ガス供給孔２０４ａに至るまでのコンダクタンスが略同
一となり，その結果，処理ガスを処理室１０２ａ内に均
一に分散させることができる。

【００５１】また，上記実施の形態においては，高周波
アンテナ１２０を誘電体１１８内に設けた構成を例に挙
げて説明したが，本発明はかかる構成に限定されず，高
周波アンテナを処理容器上部の誘電体壁外部に設けたプ
ラズマ処理装置においても適用が可能である。

【００５２】さらに，上記実施の形態においては，第２
ガス経路１５０を高周波アンテナ１２０間の下方付近に
設けた構成を例に挙げて説明したが，本発明はかかる構
成に限定されず，第２ガス経路を高周波アンテナの下方
に設けた構成としても実施可能である。

【００５３】さらにまた，上記実施の形態においては，
ＬＣＤ基板Ｌを被処理体として処理する例を示したが，
本発明は，半導体ウェハを被処理体とする処理装置に対
しても適用できる。また，上記実施の形態では，本発明
をエッチング装置に適用した例を示したが，本発明は，
プラズマを利用した各種装置，例えばアッシング装置や
プラズマＣＶＤ装置に対しても適用することが可能であ
る。

【００５４】

【発明の効果】以上説明したように，本発明にかかるプ
ラズマ処理装置によれば，高周波アンテナが処理容器の
内部の誘電体内に一体的に設けられているので，大気圧
と処理室内との圧力差にかかわらず，高周波アンテナか
ら被処理体側の誘電体層の肉厚を薄く構成することがで
き，処理室内に強い電界を形成することができる。この
ため，高周波アンテナと被処理体との間の誘電体内に，
処理ガスの供給手段であるガス供給インレット，ガス経
路およびガス供給孔を設けても，処理室内に生じる電界
に影響を与えることはない。また，そのガス供給孔から
処理ガスが処理室内に均一に導入されるため，従来，困
難であった高密度で均一なプラズマの生成が可能とな
り，被処理体に対して均一なプラズマ処理を施すことが
できる。さらに，各ガス経路の各ガス供給口の各開口部
から処理室内に導入される処理ガスのコンダクタンスが
それぞれ実質的に同一となるため，その各開口部から処
理室内に均一な処理ガスを導入することができる。

【００５５】また，高周波アンテナが粗に配される領
域，すなわち相対的に高い電界が形成される領域の処理
室側にガス経路が形成されるため，ガス経路内でプラズ
マを励起させることにより，当該領域から処理室内に供
給される電界を減衰させることができる。その結果，処
理室内に均一な電界を形成することができるため，高密
度プラズマを均一かつ安定して励起することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能なエッチング装置を示した概
略的な断面図である。

【図２】図１に示すエッチング装置の誘電体に埋設され
る高周波アンテナの概略構成を示す概略的な説明図であ
る。

【図３】図１に示すエッチング装置の処理ガス供給経路
の実施の一形態を示す概略的な説明図である。

【図４】図１に示すエッチング装置における処理室内の
プラズマの生成過程を示す概略的な説明図である。

【図５】図１に示したエッチング装置の高周波アンテナ
から処理室内に発振される電界エネルギの強度分布を説
明するための概略的な説明図である。

【図６】図１に示したエッチング装置の高周波アンテナ
と処理ガス供給経路の配置を説明するための概略的な説
明図である。

【図７】本発明にかかるプラズマ処理装置におけるガス
供給経路の他の実施の一形態を示す概略的な説明図であ
る。

【図８】従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置の概略
構成を示す断面図である。

【符号の説明】

１００ エッチング装置 １０２ａ 処理室 １０６ 載置台 １１８ 誘電体 １１８ｃ 高周波アンテナ層 １１８ｄ 処理ガス供給層 １２０ 高周波アンテナ １２０ｂ 内周部 １２０ｃ 外周部 １２０ｄ 中間部 １５０ 第２ガス経路 １５０ａ ガス供給孔 １５２ 第１ガス経路 １５４ ガス供給インレット

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波アンテナに高周波電力を印加する
   ことにより，誘電体を介して処理室内に誘導結合プラズ
   マを励起し，前記処理室内の被処理体に対して所定のプ
   ラズマ処理を施すように構成されたプラズマ処理装置に
   おいて：前記誘電体の前記被処理体に対する対向面側に
   ガス供給手段を形成し；前記ガス供給手段は，誘電体本
   体と，ガス供給インレットと，そのガス供給インレット
   から前記誘電体本体内を略水平方向に延伸する１または
   ２以上のガス経路と，そのガス経路から分岐して前記被
   処理体に対する対向面側に開口するとともに前記ガス経
   路よりも小径の１または２以上のガス供給口とから構成
   されることを特徴とする，プラズマ処理装置。
2. 【請求項２】 前記誘電体は，導電性材料から成り接地
   された前記処理室の内壁面に接するように配置され；前
   記高周波アンテナは，前記誘電体の内部に埋設されるこ
   とを特徴とする，請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 前記ガス経路は，前記高周波アンテナか
   ら励起され前記処理室内に至る電界経路を妨げないよう
   に，前記誘電体本体内に巡らされることを特徴とする，
   請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 前記ガス経路は，前記高周波アンテナか
   ら励起され前記処理室内に至る電界経路を制御して，前
   記処理室内の電界密度を均一化するように，前記誘電体
   本体内に巡らされることを特徴とする，請求項１，２ま
   たは３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
5. 【請求項５】 前記高周波アンテナは，密に配される領
   域と粗に配される領域を有し，少なくとも前記ガス経路
   は，前記高周波アンテナが前記粗に配される領域に対応
   する前記誘電体本体内に巡らされることを特徴とする，
   請求項１，２，３または４のいずれかに記載のプラズマ
   処理装置。
6. 【請求項６】 前記ガス経路は，複数の分岐路から構成
   され；さらに，各分岐路に１または２以上のガス供給口
   が備えられる構成において，前記ガス供給インレットか
   ら前記各第２ガス経路の前記各開口部に至るガス流通長
   さは，それぞれ実質的に同一に構成されることを特徴と
   する，請求項１，２，３，４または５のいずれかに記載
   のプラズマ処理装置。