JPH11149998A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ処理を均一に行う。 【解決手段】プラズマ処理空間１３に向けて排気口１６
を開いた排気路２８を一方の平板１１やプラズマ発生空
間２２側の第２機構２１に形成する。また、排気口１６
を分散させる。これにより、処理済ガスの排気されるま
での移動距離に関しプラズマ処理空間の中央部と周辺部
とでの差異が減少し、その結果、プラズマや処理ガスの
均一供給によって得られる均一性を超えた均一性が得ら
れる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、プラズマ成膜装
置やプラズマエッチング装置などのプラズマ処理装置
（プラズマリアクタ）に関し、ＩＣ（半導体デバイス）
やＬＣＤ（液晶表示パネル）あるいはＰＤＰ（プラズマ
ディスプレイパネル）など高精度の製造工程において基
板等を処理対象としてプラズマ処理すなわちプラズマ反
応に基づく処理を行わせるのに好適なプラズマ処理装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】プラズマ処理装置の典型例として、対向
電極となる一対の平行平板の間にプラズマ処理空間を形
成してシリコンウエハ等の基板（被処理物）を対象にエ
ッチング処理（プラズマ処理）を行ういわゆる平行平板
形エッチャー（ＲＩＥ）が知られている。このような平
行平板形のプラズマ処理装置は、一対の平行平板が上下
または左右に並んで真空チャンバ内に設けられていて、
両平板間に形成されたプラズマ処理空間にプラズマを発
生させ又は導入するとともにそのプラズマ処理空間内に
所定の処理ガス等も導入する。そして、プラズマ処理空
間にてプラズマ反応を行わせ、これによってプラズマ処
理空間内の基板表面に対してエッチング処理を施すよう
になっている。この場合、均一処理のために、一対の平
行平板のうち一方の平板に処理ガス供給口を形成したも
の、それも多数に分散して形成したものも有る。

【０００３】一方、イオンによる被処理物へのダメージ
を低減させるとともに発生中の高密度プラズマに被処理
物が直接曝されないようにするためにプラズマ空間を互
いに連通したプラズマ処理空間とプラズマ発生空間とに
分離したＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）や特開平４
−８１３２４号公報記載のもの等のように両空間を距離
的に引き離したもの、ＩＣＰ（インダクティブカップル
プラズマ）等のように強力な磁場で高密度プラズマをプ
ラズマ処理空間に隣接したプラズマ発生空間へ閉じこめ
るもの、さらにプラズマ処理空間にプラズマ発生空間が
隣接している点では同じであるが特開平４−２９０４２
８号公報記載のもの等のようにリングアンテナからの円
偏波電磁波を利用して高密度プラズマを閉じこめるもの
なども知られている。

【０００４】また、液晶基板等の処理対象物の大形化そ
してプラズマ処理空間の拡張に伴い単一のプラズマ発生
空間ではプラズマの均一な供給が難しいことから、特開
平８−２２２３９９号公報に記載の如く、プラズマ発生
空間を複数個配設したものも有る。この場合、プラズマ
発生空間は、それぞれに制御弁が設けられて反応ガス・
処理ガスが導入・供給されるようになっている。しか
も、プラズマ発生空間は、複数化しても開口面積が減少
しないように縦の円筒状空間に分けられ、それぞれの側
面が励起用の高周波コイルで囲まれるとともに、プラズ
マを封じるための磁気が円筒の上下端面のところから送
り込まれるようにもなっている。

【０００５】そして、いずれの場合も、処理済ガスの排
出すなわち排気は、プラズマ処理空間の大きく解放され
た側面部・周辺部に連なるところを真空ポンプにて吸引
することで行われている。平行平板によっては覆いきれ
ない平板の辺縁部における平行平板間の解放周辺部のと
ころや、プラズマ発生空間と被処理物との間におけるプ
ラズマ処理空間の解放側面のところから排気がなされ、
平行平板やプラズマ発生空間の置かれたところからは排
気が行われていない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、プラズ
マ処理空間の解放側面部等からの排気では、プラズマ処
理空間の中央部と周辺部とで排気されるまでの距離が異
なる。そして、プラズマ処理によって生成された副生成
ガス、特に被処理物の表面からの処理済ガスは、プラズ
マ処理空間の周辺部では比較的速やかに排出されても、
プラズマ処理空間の中央部では長く滞留しその濃度も高
くなりがちである。しかも、そのような反応生成ガスの
存在は、所期のプラズマ反応の妨げとなったり、不所望
な二次的反応の要因となったりもする。このため、プラ
ズマ密度や処理ガス供給濃度を均一にしたとしても、そ
れだけでは、被処理物表面に対するプラズマ処理の均一
性に限界がある。

【０００７】一方、ＩＣの高集積化や表示パネルの大型
化などに伴って基板等は一段と大きくなっており、これ
を処理するプラズマ処理装置についても大型化の要請は
増すばかりであるが、大型化したからといって均一処理
の要求が緩む訳ではない。むしろ、大型化しても勿論同
一サイズであっても、プラズマ処理の均一度を向上させ
ることが必要とされる。そこで、かかる要請に応えるに
は、プラズマ処理空間から処理済ガスを如何にして斑無
く排気するかが課題となる。

【０００８】この発明は、このような課題を解決するた
めになされたものであり、プラズマ処理を均一に行える
プラズマ処理装置を実現することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために発明された第１乃至第５の解決手段について、
その構成および作用効果を以下に説明する。

【００１０】［第１の解決手段］第１の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項１に記載の如
く）、一方の平板に処理ガス供給口の形成された対向す
る一対の平行平板の間にプラズマ処理空間を形成してプ
ラズマ処理を行うプラズマ処理装置装置において、前記
プラズマ処理空間に向けて排気口を開いた排気路が前記
一方の平板（及びその隣接機構部）に形成されているこ
とを特徴とする。

【００１１】このような第１の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、プラズマ処理によって被処理物の表面
等から副次的に生成された不所望な成分を含んだ処理済
ガスは、プラズマ処理空間から排気口に入り更に排気路
を経て排出されるが、排気口が一方の平板に形成されて
いて排気が平行平板の置かれたところから行われるの
で、プラズマ処理空間の中央部で生成された成分であっ
てもプラズマ処理空間の周辺部まで長距離を移動するこ
となく速やかに排出される。

【００１２】これにより、処理済ガスの排気されるまで
の移動距離に関しプラズマ処理空間の中央部と周辺部と
での差異が減少することから、プラズマ処理空間から処
理済ガスが斑無く排気されるので、プラズマ処理空間に
おける処理済ガスの濃度分布も一様な状態に近づくこと
となる。したがって、この発明によれば、処理ガスの均
一供給によって得られる均一性を超えてより均一にプラ
ズマ処理を行えるプラズマ処理装置を実現することがで
きる。

【００１３】［第２の解決手段］第２の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項２に記載の如
く）、プラズマ処理空間が形成された第１機構と、前記
第１機構に取着して又はそれと一体的に設けられプラズ
マ発生空間が形成された第２機構とを具え、前記プラズ
マ発生空間が前記プラズマ処理空間に隣接し且つ連通し
ているプラズマ発生装置において、前記プラズマ処理空
間に向けて排気口を開いた排気路が前記第２機構に形成
されていることを特徴とする。

【００１４】このような第２の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、プラズマ処理によって被処理物の表面
等から副次的に生成された不所望な成分を含んだ処理済
ガスは、プラズマ処理空間から排気口に入り更に排気路
を経て排出されるが、排気口が第２機構に形成されてい
て排気がプラズマ発生空間の置かれたところから行われ
るので、プラズマ処理空間の中央部で生成された成分で
あってもプラズマ処理空間の周辺部まで長距離を移動す
ることなく速やかに排出される。

【００１５】これにより、処理済ガスの排気されるまで
の移動距離に関しプラズマ処理空間の中央部と周辺部と
での差異が減少することから、プラズマ処理空間から処
理済ガスが斑無く排気されるので、プラズマ処理空間に
おける処理済ガスの濃度分布も一様な状態に近づくこと
となる。したがって、この発明によれば、プラズマの均
一供給によって得られる均一性を超えてより均一にプラ
ズマ処理を行えるプラズマ処理装置を実現することがで
きる。

【００１６】［第３の解決手段］第３の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項３に記載の如
く）、上記の第１，第２の解決手段のプラズマ処理装置
であって、前記排気口が分散等して形成されていること
を特徴とする。

【００１７】ここで、上記の「分散等」とは、点状に分
かれて散在しているという文字通りの分散の他、密接と
は言えない程度に離れるように分割されている場合や、
線状，破線状，直・曲線状などで複数の又はそれらの混
在するものがプラズマ処理空間との隣接部・連通部に分
布している場合、さらには環状，円状，多角形状、スパ
イラル状のものが同心で若しくは非同心で多数が列設さ
れ又は単独で広く形成されている場合も該当する意味で
ある。

【００１８】このような第３の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、処理済ガスは、生成されたところに近
いところの排気口から大部分が速やかに排出される。こ
れにより、処理済ガスの排気されるまでの移動距離に関
しプラズマ処理空間の概ね全域に亘って差異がほとんど
無くなるので、プラズマ処理空間における処理済ガスの
濃度分布は、さらに一様な状態に近づく。したがって、
この発明によれば、プラズマ処理を一層均一に行えるプ
ラズマ処理装置を実現することができる。

【００１９】［第４の解決手段］第４の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項４に記載の如
く）、上記の第１〜第３の解決手段のプラズマ処理装置
であって、前記排気路のうち前記排気口の近傍または又
は総てに対し多孔質絶縁部材が装填されていることを特
徴とする。

【００２０】このような第４の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、プラズマ処理空間に開いた排気口に対
して飛び込んできたプラズマは、その多孔質絶縁部材の
細孔を通って排出される。しかも、そのような細孔の中
では、原子等の平均自由行程が短かい等のためプラズマ
状態の維持が困難で、速やかに通常のガスとなる。

【００２１】これにより、排気路がプラズマによって汚
染され更にその汚染物質がプラズマ処理空間へ逆流する
ようなことが無くなることから、排気口や排気路を十分
に広く形成することも可能なので、処理済ガスの濃度む
らを的確に相殺するよう排気口や排気路を配置する設計
や加工も容易となる。したがって、この発明によれば、
プラズマ処理を均一に行えるプラズマ処理装置を容易に
実現することができる。

【００２２】［第５の解決手段］第５の解決手段のプラ
ズマ処理装置は（、出願当初の請求項５に記載の如
く）、上記の第１の解決手段のプラズマ処理装置であっ
て、前記処理ガス供給口のうち前記排気口の両側に位置
するものが（前記プラズマ処理空間内への延長線に沿っ
て見たとき）広がる向きに傾斜して（形成されて）いる
ことを特徴とする。

【００２３】このような第５の解決手段のプラズマ処理
装置にあっては、処理ガスがプラズマ処理空間の中へ広
がるように送り込まれるのでそれらの処理ガス供給口の
間すなわち排気口のところは僅かではあるがエアポケッ
ト風の相対的に圧力が低いところとなることから、被処
理物からの処理済ガスは、処理ガスの流れに妨げられる
ことなく、排気口へ向けて拡散して流れるので、プラズ
マ処理空間の周辺部以外のところでも、速やかに排出さ
れる。

【００２４】これにより、排気口や排気路が同じでもそ
の排気能力が高まり、処理済ガスの濃度むらを的確に相
殺するよう排気口や排気路を配置する設計や加工も容易
となる。したがって、この発明によれば、プラズマ処理
を均一に行えるプラズマ処理装置を容易に実現すること
ができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】このような解決手段で達成された
本発明のプラズマ処理装置は、一般に適宜の真空チャン
バに装着して使用される。そのために、プラズマ処理空
間が形成される第１機構やプラズマ発生空間が形成され
る第２機構などの各機構部は、あるいはプラズマ処理空
間に隣接したプラズマ発生空間が形成される平行平板の
うちの一方の平板やその隣接機構などの各機構部は、真
空チャンバ内への組み込み等の容易性と真空度の必要性
とのバランスを図る等の観点から、別個に形成してから
取着されることが多いが、例えば密着して固設されるこ
とが多いが、一部又は全部が同一・単一の部材たとえば
クラッド材を加工等することで一体的に形成されてもよ
い。

【００２６】以下、この発明の実施形態を第１〜第３実
施例により具体的に説明するが、第１実施例は、上述し
た第１〜第４解決手段を具現化したものであり、第２実
施例は、上述の第５解決手段をも具現化したものであ
る。また、これらが角形基板を被処理物とするのに対
し、第３実施例は、丸形基板を被処理物とするものとな
っている。

【００２７】

【第１実施例】本発明のプラズマ処理装置の第１実施例
としてのプラズマエッチャーについて、その具体的な構
成を、図面を引用して説明する。図１は、プラズマ空間
周りについての平面図および縦断面図であり、図２は、
そのプラズマ発生空間周りの縦断面斜視図であり、図３
は、そのうち一のプラズマ発生空間についての拡大図で
あり、図４は、そのうち一の排気溜まりについての拡大
図であり、図５は、真空チャンバも含めた装置全体の断
面図である。

【００２８】このプラズマエッチャーは、プラズマ処理
空間を確保するための第１機構と、プラズマ発生空間を
確保するための第２機構およびその付加部と、各プラズ
マに電界又は磁界を印加するための印加回路部とを具え
て構成されている。液晶基板等の角形の被処理物１を処
理するために、第１機構，第２機構は共に主要部がほぼ
長方形状に形成される（図１（ａ）参照）。

【００２９】第１機構は、対向する一対の平行平板とな
る何れも金属製のアノード部１１及びカソード部１２を
有していて、アノード部１１が上方に配置され、液晶基
板等の被処理物１を乗載するために上面の絶縁処理され
たカソード部１２が下方に配置されて、これらに挟まれ
たところに低温プラズマ１０用のプラズマ処理空間１３
が形成されるものとなっている。また、アノード部１１
は、予め、多数の連通口１４が貫通して穿孔されるとと
もに、プラズマ処理空間１３へ向けて開口した処理ガス
供給口１５も多数形成されたものとなっている（図１
（ｂ），図２，図３の縦断面参照）。この例では、連通
口１４の横断面積とプラズマ処理空間１３の有効な横断
面積との比すなわち第１比が０．０５になっている。な
お、処理ガス供給口１５を介してプラズマ処理空間１３
へ供給される処理ガスＢとしては、ＣＦ系ガスやシラン
ガス等の反応ガスに適量の希釈ガスを混合させたもの等
が供給されるようにもなっている。

【００３０】第２機構は、セラミック等の絶縁物製のプ
ラズマ発生チャンバ２１が主体となっており、このプラ
ズマ発生チャンバ２１には、プラズマ発生空間２２とな
る複数の（図１（ａ）では４個の）直線溝が平行に彫り
込まれて形成されている。これにより、プラズマ発生空
間２２が直線状のものとなっている。そして、プラズマ
発生チャンバ２１は、プラズマ発生空間２２の開口側
（縦断面図では下面）をアノード部１１の上面に密着し
た状態で固設される。その際、プラズマ発生空間２２の
開口がアノード部１１の連通口１４に重なるように位置
合わせがなされる。これにより、プラズマ発生空間２２
とプラズマ処理空間１３とが互いに隣接し且つ連通した
ものとなり、さらに、プラズマ発生空間２２がプラズマ
処理空間１３との隣接面に沿って直線状に延びたものと
なる。この例では、連通口１４の横断面積とプラズマ発
生空間２２の横断面積との比すなわち第２比が０．５に
なっている。なお、これらの比の値は大小関係が逆転し
ない限り自由に変えてよいものである。

【００３１】また、プラズマ発生チャンバ２１は、プラ
ズマ発生空間２２のさらに奥（縦断面図では上方）に取
着されたガス配給部材２１ａによってプラズマ用ガス送
給路２３がやはり直線状に形成され、両者が多数の小穴
で連通されていて、プラズマ発生空間２２は底部（縦断
面図では上方）からプラズマ発生用ガスＡの供給を受け
て高密度プラズマ２０を発生させ連通口１４を介してプ
ラズマ処理空間１３へそれを送り込むものとなってい
る。プラズマ発生用ガスＡにはアルゴン等の不活性で化
学反応しないものが用いられるようにもなっている。

【００３２】さらに、プラズマ発生チャンバ２１は、プ
ラズマ発生空間２２を囲む側壁と底部とを残すようにし
てプラズマ発生空間２２開口側の裏の面（縦断面図では
上面）が削り取られる。そして、そこに、一方の永久磁
石２５（縦断面図中下方）とコイル２４と他方の永久磁
石２５（縦断面図中上方）とが順に重ねて詰め込まれ
る。各永久磁石２５は、棒状であって、プラズマ発生空
間２２とほぼ同じ長さに切断されている（図１（ａ）参
照）。なお、それぞれのプラズマ発生空間２２の両側壁
に一対の永久磁石２５及びコイル２４が付加されて、総
てのプラズマ発生空間２２がコイル２４及び永久磁石２
５で挟まれる。これにより、磁性部材２５は、第２機構
側に設けられてプラズマ発生空間２２に付され、プラズ
マ発生空間２２とプラズマ処理空間１３との隣接面に沿
ってプラズマ発生空間２２と共に直線状に延びたものと
なっている。

【００３３】永久磁石２５は、その一対にコイル２４を
加えた高さがプラズマ発生空間２２のそれにほぼ等しく
され、且つ横のプラズマ発生空間２２方向へ磁極が向く
ようにされる（図３の縦断面参照）。詳述すると、図中
上方の永久磁石２５のほぼ下半分から図中横に出た磁束
線２６はコイル２４の近くを通って図中反対側の横に戻
ることから、図中上方の永久磁石２５のほぼ下端を頂上
とする磁気の山ができる。図中下方の永久磁石２５の上
端のところにもほぼ同様の磁気の山ができる。永久磁石
２５はプラズマ発生空間２２を挟んで両側に付設されて
いるので、プラズマ発生空間２２の周りには磁気の山が
４つできる。そこで、プラズマ発生空間２２には、磁気
の山に囲まれた言わば磁気の盆地ができる。そして、こ
こに電子が捕捉されることとなる。なお、ポテンシャル
場風に説明したが実際はベクトル場なので正確に述べる
と複雑になるが、要するに全体としては柱状・梁状のプ
ラズマ発生空間２２の中で棒状に電子が封じられるよう
になっているのである。

【００３４】さらに、プラズマ発生チャンバ２１のアノ
ード部１１との反対面（図１，図２の縦断面では上面）
に対し、並走するプラズマ発生空間２２の間であって而
もそれぞれに付設されたコイル２４及び永久磁石２５の
間になるところに（図１，図２参照）、中空の排気外囲
部材２７が装着される。排気外囲部材２７は、それぞ
れ、長さがプラズマ発生空間２２とほぼ同じくされ（図
１（ａ）参照）、両端が閉じられ、その中空が排気路の
一部である排気溜まり２８とされる。そして、排気外囲
部材２７及びアノード部１１には、これらを貫通して排
気溜まり２８とプラズマ処理空間１３とを連通させる排
気口１６が、多数穿孔形成される（図１，図２参照）。

【００３５】また、排気外囲部材２７に対し排気口１６
と反対側のところ（図２では上部）で排気溜まり２８に
連通する外部配管が接続され、その外部配管には、排気
流量を調整するための可変絞り弁６と、吸引排出力の元
となる真空圧を発生する真空ポンプ７も接続される（図
５参照）。これにより、排気口１６，排気溜まり２８，
可変絞り弁６，真空ポンプ７，及びこれらを繋ぐ経路
は、プラズマ処理空間１３に向けて排気口１６を開いた
排気路となり、その排気口１６は、平行平板の一方１１
及び第２機構２１に分散して形成されたものとなってい
る。

【００３６】しかも、排気溜まり２８にはプラズマが誘
発されないようにそれを挟む永久磁石２５の磁極の向き
がプラズマ発生空間２２に対するものと逆にされるとと
もに（図４参照）、排気溜まり２８のうち排気口１６側
の部分（図４では下半分）にセラミックや樹脂でできた
多孔性絶縁部材が装填される。なお、排気溜まり２８の
うち排気口１６から離れた外部配管の方（図４では上半
分）は、真空圧力を平準化して各排気口１６からの排気
を均一に行わせるために、空けてある。これにより、上
述の排気路２８のうち排気口１６の近傍に対し多孔質絶
縁部材が装填されたものとなっている。

【００３７】印加回路部は、ＲＦ電源３１を中心とする
第１印加回路と、ＲＦ電源３２を中心とする第２印加回
路とに分かれる。ＲＦ電源３１は、その出力パワーが可
変のものであり、接地されたアノード部との間に交番電
界を印加するとともにバイアス電圧も発生させるため
に、その出力はブロッキングキャパシタを介してカソー
ド部１２へ送給される。また、これには、周波数５００
ＫＨｚ〜２ＭＨｚのものがよく用いられる。これによ
り、第１印加回路は、低温プラズマ１０の強化に或る程
度寄与する電界をプラズマ処理空間１３に印加するもの
となっている。ＲＦ電源３２は、やはり出力パワーが可
変のものであり、プラズマ発生空間２２を挟む両コイル
２４を駆動してプラズマ発生空間２２に交番磁界を印加
するようになっている。その最大出力パワーは大きく、
その周波数は１３ＭＨｚ〜１００ＭＨｚとされることが
多い。これにより、第２印加回路は、高密度プラズマ２
０の発生および強化に寄与する磁界をプラズマ発生空間
２２に印加するものとなっている。

【００３８】これらの各構成要素が真空チャンバに対し
直接または間接的に装着されてプラズマ処理装置ができ
あがる。すなわち、被処理物１を乗せるカソード部１２
は、上が解放した箱状の真空チャンバ本体部２の中央に
設置され、この真空チャンバ本体部２は、上部に真空チ
ャンバ蓋部３が開閉可能に取着され、底部または側部に
は真空圧制御用の可変バルブ４を介在させてターボポン
プ等の真空ポンプ５が接続される。真空チャンバ蓋部３
は、プラズマ発生チャンバ２１やアノード部１１が取着
され、水冷も可能であり、これを閉めると、真空チャン
バ本体部２の内部さらにはプラズマ処理空間１３及びプ
ラズマ発生空間２２も密閉される。これにより、このプ
ラズマ処理装置は、プラズマ処理空間１３の周辺部から
の排気を行う可変バルブ４及び真空ポンプ５経由の排気
路を主とし、アノード部１１やプラズマ発生空間２２側
からの排気を行う排気口１６，排気溜まり２８，可変絞
り弁６，及び真空ポンプ７経由の排気路を従として、処
理済ガスの排気を行うものとなっている。

【００３９】この実施例のプラズマ処理装置について、
その使用態様及び動作を、図面を引用して説明する。図
６は、その動作説明図であり、（ａ）がアノード部１１
側に排気路２８の無い装置についてのものであるのに対
し、（ｂ）はアノード部１１側に排気路２８の形成され
た上記のプラズマエッチャーについてのものとなってい
る。

【００４０】真空ポンプ５及び真空ポンプ７を作動させ
るとともに、プラズマ用ガスＡの供給，さらに処理ガス
供給口１５を介する処理ガスＢの供給などを適宜に開始
すると、カソード部１２上に乗載された被処理物１に対
するプラズマ処理の準備が調う。具体的には、プラズマ
処理空間１３そしてプラズマ発生空間２２は、主に真空
ポンプ５の排気によってプラズマ処理に適した真空圧に
維持される。また、プラズマ用ガスＡは、プラズマ用ガ
ス送給路２３を介してそれぞれのプラズマ発生空間２２
に導入される。処理ガスＢは、多数の処理ガス供給口１
５に分かれてからプラズマ処理空間１３に導入される。

【００４１】それから、ＲＦ電源３２も作動させると、
プラズマ発生空間２２内にコイル２４を介してＲＦ電磁
界が印加され、プラズマ発生空間２２内のプラズマ用ガ
スＡの電子が激しく運動させられる。このとき、電子
は、永久磁石片２５による磁気回路の働きによってプラ
ズマ発生空間２２に長く留まり、環状空間内を螺旋運動
しながら飛び回ってプラズマ用ガスＡを励起させる。こ
うして、プラズマ発生空間２２内に高密度プラズマが発
生する。その高密度プラズマは、イオン種生成に大きく
寄与する１０〜１５ｅＶ以上の高いエネルギーのものが
プラズマ発生空間２２に封じられた電子に多く含まれて
いることから、イオン種成分の比率が高いものとなる。
そして、プラズマ発生空間２２で膨張した高密度プラズ
マは、特にそのラジカル種およびイオン種成分は、膨張
圧力によって速やかに連通口１４を介してプラズマ処理
空間１３へ運ばれる。

【００４２】さらに、ＲＦ電源３１も作動させると、プ
ラズマ処理空間１３にもアノード部１１及びカソード部
１２を介してＲＦ電界が印加される。こちらには電子を
封じ込める磁気回路等がないので、処理ガスＢ等が励起
されても高密度プラズマができないで、低温プラズマの
ままとなる。ＲＦ電源３１からのパワーだけの場合、低
温プラズマ１０は、１０〜１５ｅＶ以上のエネルギーを
持った電子が少ないので、ラジカル種成分の比率が高く
なる。もっとも、この装置における低温プラズマの場合
は、上述の高密度プラズマが混合されるので、実際のラ
ジカル種成分とイオン種成分との比率は、ＲＦ電源３
１，３２の出力比等に応じて両者の中間における何れか
の比率となる。

【００４３】そして、プラズマ処理空間の低温プラズマ
におけるラジカル種成分とイオン種成分との比率が適宜
に可変制御され、そのときのエッチングにとって最適な
条件の下で効率よくエッチング処理が進むと、低温プラ
ズマ１０に含まれる副生成ガス１０ａが増えてくる。副
生成ガス１０ａは、主に被処理物１のところから出てく
るのでカソード部１２の直上ほど濃くなる。しかも、カ
ソード部１２の中央部ほど濃くなる傾向がある。このよ
うな濃度分布は、高密度プラズマ２０や処理ガス供給口
１５を分散させてから低温プラズマ１０へ導入するよう
にしても依然として残るのであるが（図６（ａ）参
照）、アノード部１１側に排気口１６や排気溜まり２８
も分散して設けられたこのプラズマエッチャーの場合、
副生成ガス１０ａは、その近くの排気口１６から排気溜
まり２８以降へと速やかに排出される（図６（ｂ）参
照）。

【００４４】この排出効果は副生成ガス１０ａの濃度の
高いところであるカソード部１２の中央部や中間部ほど
大きいので、副生成ガス１０ａの濃度分布は、ばらつき
が低減されて、一様分布に近づく。しかも、副生成ガス
１０ａの濃度が全体としても薄くなるという好ましい状
態で、一様になる。こうして、被処理物１に対するプラ
ズマ処理が一層均一に行われる。

【００４５】また、排気口１６を介する排気に伴って、
低温プラズマ１０の一部には排気口１６の中へ入り込み
更に排気溜まり２８にまで到達するものも有るが、それ
らは排気溜まり２８内の多孔質絶縁部材のところまで来
てそれに衝突するとエネルギーを失ってプラズマ状態が
維持できなくなり、通常のガス状態に戻って、排気溜ま
り２８内を汚すこと無く而も速やかに排気される。こう
して、低温プラズマ１０の中央部や中間部に面したとこ
ろから排気を行っても、効率良く排気ができ、しかも良
質なプラズマも維持される。

【００４６】しかも、プラズマ発生空間２２と排気溜ま
り２８とを交互に配したことから、被処理物１ひいては
プラズマ処理空間１３が幾ら大きくなろうとも、それら
２２，２８の配置数を増やすことで容易に、プラズマ処
理の均一性を確保することができる。

【００４７】

【第２実施例】図７にプラズマ発生空間周りの縦断面斜
視図を示した第２実施例の装置が図２等の第２実施例の
ものと相違するのは、図中で排気口１６の右側に位置す
る処理ガス供給口１５ａが左上から右下へ向けて斜めに
傾斜して形成され、図中で排気口１６の左側に位置する
処理ガス供給口１５ｂが右上から左下へ向けて斜めに傾
斜して形成されている点である。これにより、処理ガス
供給口１５のうち排気口１６の両側に位置する処理ガス
供給口１５ａ，１５ｂが、プラズマ処理空間１３内への
延長線に沿って見たとき、広がるような向きに傾斜して
形成されたものとなっている。

【００４８】これと異なり総ての処理ガス供給口１５が
鉛直になっている第１実施例の場合（図８（ａ）参
照）、低温プラズマ１０へ向けて送り込まれた処理ガス
Ａのうちには低温プラズマ１０の中に入れないでプラズ
マ処理に貢献することもなく直ちに排気溜まり２８の方
へＵターンして排出されるものも或る程度存在するた
め、排気口１６へ向かう副生成ガス１０ａの拡散等が、
部分的に押し戻されることもある。

【００４９】これに対し、この第２実施例の場合（図８
（ｂ）参照）、傾斜した処理ガス供給口１５ａ，１５ｂ
から低温プラズマ１０へ向けて斜めに送り込まれた処理
ガスＡは、そのほとんどが、排気口１６から離れ、連通
口１４からの高密度プラズマに引きずられるようにもし
て、低温プラズマ１０の中に入り込んでプラズマ処理に
貢献する。そして、副生成ガス１０ａは、妨げるものの
無いところへ多くが拡散等する結果、排気口１６に向か
い、速やかに排出される。こうして、被処理物１に対す
るプラズマ処理が一層均一に而も効率良く行われる。

【００５０】

【第３実施例】図９にプラズマ発生空間周りの平面図を
示した本発明のプラズマ処理装置の第３実施例について
説明する。これが上述した第１，第２実施例と相違する
のは、丸いＩＣ用ウエハをプラズマ処理するためにプラ
ズマ発生チャンバ２１等が円板状に形成されている点
と、これに伴ってプラズマ発生空間２２や永久磁石２５
等が１２０゜ずつ向きの異なる３組の配設されたものと
なっている点と、排気外囲部材２７が棒状でなく点に近
い形状となってプラズマ発生チャンバ２１の中央に設け
られている点である。

【００５１】この場合、最も濃くなりがちな中央部の副
生成ガスを効率よく排出することができてプラズマ処理
の均一性が向上するのに加えて次のような作用効果も発
揮される。すなわち、プラズマ発生空間２２について見
ると、プラズマ発生空間およびそれに付設された磁性部
材が、プラズマ処理空間との隣接面に沿って直線状に延
びて複数設けられ、交互に配設されて並走しているもの
となっている。そして、プラズマ発生空間と磁性部材と
の形状や配置を工夫してプラズマ発生空間とプラズマ処
理空間との断面積比が変わるとともに磁性部材の加工・
実装も楽なようにしたことにより、プラズマ処理空間か
らプラズマ発生空間へのガスの流入を阻止して良質のプ
ラズマを供給するプラズマ発生装置であって製造容易な
ものを実現することができ、また、磁性部材の有効利用
を図るとともにプラズマ発生空間を密に並べることも可
能なようにしたことにより、実装や製造を一層容易なも
のにすることができたのである。

【００５２】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の第１の解決手段のプラズマ処理装置にあっては、処理
済ガスの排気されるまでの移動距離に関しプラズマ処理
空間の中央部と周辺部とでの差異が減少するようにした
ことにより、処理ガスの均一供給によって得られる均一
性を超えてより均一にプラズマ処理を行えるプラズマ処
理装置を実現することができたという有利な効果が有
る。

【００５３】また、本発明の第２の解決手段のプラズマ
処理装置にあっては、処理済ガスの排気されるまでの移
動距離に関しプラズマ処理空間の中央部と周辺部とでの
差異が減少するようにしたことにより、プラズマの均一
供給によって得られる均一性を超えてより均一にプラズ
マ処理を行えるプラズマ処理装置を実現することができ
たという有利な効果を奏する。

【００５４】さらに、本発明の第３の解決手段のプラズ
マ処理装置にあっては、処理済ガスの排気されるまでの
移動距離に関しプラズマ処理空間の概ね全域に亘って差
異がほとんど無くなるようにしたことにより、プラズマ
処理を一層均一に行えるプラズマ処理装置を実現するこ
とができたという有利な効果が有る。

【００５５】また、本発明の第４の解決手段のプラズマ
処理装置にあっては、排気路がプラズマによって汚染さ
れないようにしたことにより、プラズマ処理を均一に行
えるプラズマ処理装置を容易に実現できるようになった
という有利な効果を奏する。

【００５６】また、本発明の第５の解決手段のプラズマ
処理装置にあっては、排気口や排気路が同じでもその排
気能力が高まるようにしたことにより、プラズマ処理を
均一に行えるプラズマ処理装置を容易に実現できるよう
になったという有利な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明のプラズマ処理装置の第１実施例とし
てのプラズマエッチャーにおけるプラズマ空間周りにつ
いて、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が縦断面図であ
る。

【図２】 そのプラズマ発生空間周りの縦断面斜視図
である。

【図３】 そのうち一のプラズマ発生空間についての
拡大図である。

【図４】 そのうち一の排気溜まりについての拡大図
である。

【図５】 真空チャンバも含めた全体の断面図であ
る。

【図６】 その動作説明図である。

【図７】 本発明のプラズマ処理装置の第２実施例につ
いて、そのプラズマ発生空間周りの縦断面斜視図であ
る。

【図８】 その動作説明図である。

【図９】 本発明のプラズマ処理装置の第３実施例につ
いて、そのプラズマ発生空間周りの平面図である。

【符号の説明】

１ 被処理物 ２ 真空チャンバ本体部 ３ 真空チャンバ蓋部 ４ 可変バルブ（圧力制御機構、排気手段） ５ 真空ポンプ（真空圧発生源、排気手段） ６ 可変絞り弁（流量調整機構、排気路、排気手段） ７ 真空ポンプ（真空圧発生源、排気路、排気手段） １０ 低温プラズマ １０ａ 副生成ガス １１ アノード部（平行平板の一方、第１機構、第１印
加回路） １２ カソード部（平行平板の他方、第１機構、第１印
加回路） １３ プラズマ処理空間（低温プラズマ空間） １４ 連通口 １５ 処理ガス供給口 １５ａ，１５ｂ 傾斜した処理ガス供給口 １６ 排気口（処理済ガス排出路、排気路、排気手段） ２０ 高密度プラズマ ２１ プラズマ発生チャンバ（隣接機構部、第２機構） ２１ａ ガス配給部材（第２機構） ２２ プラズマ発生空間（高密度プラズマ空間） ２３ プラズマ用ガス送給路（非反応性ガス送給路） ２４ コイル（第２印加回路） ２５ 永久磁石（磁気回路用の磁性部材） ２６ 磁束線（磁気回路） ２７ 排気外囲部材（隣接機構、第２機構、排気路、排
気手段） ２８ 排気溜まり（処理済ガス排出路、排気路、排気手
段） ２９ 多孔質絶縁部材 ３１ ＲＦ電源（第１印加回路） ３２ ＲＦ電源（第２印加回路） Ａ アルゴンガス（非反応性ガス、プラズマ生成用ガ
ス） Ｂ ＣＦ系ガス（反応性ガス、処理ガス） Ｃ 排気（吸引排出ガス）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 ＦＩ // Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｃ (72)発明者 野沢 俊久 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 石橋 清隆 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５−５ 株 式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】一方の平板に処理ガス供給口の形成された
   対向する一対の平行平板の間にプラズマ処理空間を形成
   してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置装置におい
   て、 前記プラズマ処理空間に向けて排気口を開いた排気路が
   前記一方の平板に形成されていることを特徴とするプラ
   ズマ処理装置。
2. 【請求項２】プラズマ処理空間が形成された第１機構
   と、前記第１機構に取着して又はそれと一体的に設けら
   れプラズマ発生空間が形成された第２機構とを具え、前
   記プラズマ発生空間が前記プラズマ処理空間に隣接し且
   つ連通しているプラズマ発生装置において、 前記プラズマ処理空間に向けて排気口を開いた排気路が
   前記第２機構に形成されていることを特徴とするプラズ
   マ処理装置。
3. 【請求項３】前記排気口が分散等して形成されているこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたプラ
   ズマ処理装置。
4. 【請求項４】前記排気路のうち前記排気口の近傍または
   又は総てに対し多孔質絶縁部材が装填されていることを
   特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載された
   プラズマ処理装置。
5. 【請求項５】前記処理ガス供給口のうち前記排気口の両
   側に位置するものが広がる向きに傾斜していることを特
   徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。