JP2005057182A - Plasma processor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は半導体基板あるいは半導体基板上に成膜された絶縁物、金属薄膜等をガスプラズマによりエッチング処理する装置に関するものであり、特にそのプラズマ処理において、エッチング処理時に発生するエッチング反応生成物の抑制及びイオン衝突によるパーティクルの発生を押さえるプラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to an apparatus for etching a semiconductor substrate or an insulator formed on the semiconductor substrate, a metal thin film, or the like by gas plasma, and in particular, in the plasma processing, suppressing an etching reaction product generated during the etching process. And a plasma processing apparatus that suppresses generation of particles due to ion collision.
従来から特許文献1にあるように、半導体基板の処理にはプラズマ処理が多用されている。プラズマ処理は反応性のガスを高周波、磁場等を用いて励起し被処理物をエッチングする、あるいは気相反応で生成した膜を基板上に堆積するものである。 Conventionally, as disclosed in Patent Document 1, plasma processing has been frequently used for processing semiconductor substrates. In the plasma treatment, a reactive gas is excited using a high frequency, a magnetic field or the like to etch an object to be processed, or a film generated by a gas phase reaction is deposited on a substrate.
図3は、従来のプラズマ処理装置の一例として示すドライエッチング装置の断面図である。図において、1はドライエッチを行う処理室、2は処理室1を真空排気するための排気口、3はドライエッチングガスを処理室1に導入するガス導入口、4はガス導入口3から入ったプロセスガスを処理室1内へ噴出するガス吹き出し口、5は高周波コイル、6は石英またはアルミナセラミックス等の誘電体で構成された天板、7は基板周辺リング、8は高周波が印加される下部電極、9はエッチング対象物である基板、10、11はブロッキングコンデンサ、12は高周波電源1、13は高周波電源2、14はエッチングの際に発生し付着した反応生成物である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of a dry etching apparatus shown as an example of a conventional plasma processing apparatus. In the figure, 1 is a processing chamber for performing dry etching, 2 is an exhaust port for evacuating the processing chamber 1, 3 is a gas introducing port for introducing a dry etching gas into the processing chamber 1, and 4 is entered from a gas introducing port 3. A gas blowout port for jetting the processed gas into the processing chamber 1, 5 is a high frequency coil, 6 is a top plate made of a dielectric material such as quartz or alumina ceramics, 7 is a substrate peripheral ring, and 8 is applied with a high frequency. A lower electrode, 9 is a substrate to be etched, 10 and 11 are blocking capacitors, 12 is a high-frequency power source 1, 13 is a high-
以上のように構成されたドライエッチング装置について、以下その動作について説明する。 The operation of the dry etching apparatus configured as described above will be described below.
搬送機(図示せず)により基板9を下部電極8の上に搬送し設置する。次に処理室1の内部を所定の真空度に到達するまで、排気口2から真空排気し、ガス導入口3からエッチングに必要な反応性ガスを導入し、ガス吹き出し口4から反応性ガスを噴出する。
The substrate 9 is transported and installed on the lower electrode 8 by a transporter (not shown). Next, the inside of the processing chamber 1 is evacuated from the
ガスは処理室下部または上部に設けられた多数の開孔部から処理室内に均一に導入される。開孔部は通常均一に配置されるかまたは、反応性ガス密度が等しくなるように配置され、ガスは基板全面に均一に吹き出すようになっている。ガスの流量と圧力が安定化してから、高周波電源12より下部電極8に対しブロッキングコンデンサ10を介し、電圧を印加してガスプラズマを発生させる。また高密度のプラズマ領域をつくるため、石英またはアルミナセラミックス等の誘電体で形成された天板6の上部に電磁波を送る高周波コイル5を設け、この高周波コイル5に対しブロッキングコンデンサ11を介して高周波電源13より電圧を印加し、発生したガスプラズマを用いて下部電極8上に設置された基板9がエッチングされる。
The gas is uniformly introduced into the processing chamber from a large number of openings provided at the lower or upper portion of the processing chamber. The apertures are usually arranged uniformly or arranged so that the reactive gas densities are equal, and the gas is uniformly blown over the entire surface of the substrate. After the gas flow rate and pressure are stabilized, a voltage is applied to the lower electrode 8 from the high-
従来のような高密度のプラズマを用いたドライエッチング装置の処理室構成では、エッチングによる反応生成物の付着、またはイオンの衝突による付着物の剥離や、処理室側壁及び誘電体の天板部の劣化消耗により、特に石英等の天板の外周部からのパーティクルの発生を招いている。特にプラズマ処理装置において、前記天板部6の外周部と処理室側壁接合部がプラズマに曝されることによりパーティクルの発生原因となる場合などもある。
In a processing chamber configuration of a dry etching apparatus using a high-density plasma as in the past, reaction product adhesion due to etching, or separation of deposits due to ion collision, and the side wall of the processing chamber and the top of the dielectric Due to deterioration and consumption, the generation of particles from the outer peripheral portion of the top plate such as quartz is particularly caused. In particular, in the plasma processing apparatus, the outer peripheral portion of the
従来の石英、アルミナセラミックス等で形成された天板部6は処理室上部に設置された高周波コイル5の電磁波の誘導体として用いられ、プロセス特性を満たすよう形状、大きさ等の改良がなされ、近年ではパーティクル対策としてエッチング時に発生する反応生成物の密着性を上げるため表面のブラスト処理等が施されている場合などもある。しかし、微細化プロセスが進むに従いパーティクル対策が必要となってきたため、メンテナンスサイクルを短くして対応しているが、設備稼働コストの増加が問題となっている。
本発明は上記従来のプラズマ処理において石英等の誘電体で形成された天板部及び天板と接する処理室側壁上部の構造的欠点を除去するためになされたもので、天板部周りのメンテナンス性及びコスト面を考慮し、常に安定したプロセスを実現しながらパーティクルの発塵を抑制する方法を提供するものである。 The present invention was made in order to eliminate structural defects in the top plate portion formed of a dielectric material such as quartz in the conventional plasma processing and the processing chamber side wall upper portion in contact with the top plate, and maintenance around the top plate portion. Therefore, the present invention provides a method for suppressing particle generation while always realizing a stable process in consideration of the property and cost.
上記の問題点を解決するために本発明においては前記天板の外周部の少なくとも表面が天板と異なるポリイミド樹脂等の高機能樹脂系素材で形成し、前記天板の外周部と処理室側壁接合部が隙間無く形成した構造を用いている。 In order to solve the above problems, in the present invention, at least the surface of the outer peripheral portion of the top plate is formed of a high-functional resin material such as polyimide resin different from the top plate, and the outer peripheral portion of the top plate and the side wall of the processing chamber A structure in which the joint is formed without a gap is used.
本発明は処理室構成パーツにおいて、反応生成物の付着量を低減し、更にプラズマの集中によるイオン衝突を緩和し処理室構成パーツからのパーティクルの発塵を抑制した、天板部の構造及びパーツの形成方法を提供する。その結果、処理室内起因のパーティクルが低減し、歩留まり向上につながり、更にはパーツのコスト低減及び装置メンテナンス性の向上が図れる。 The present invention relates to the structure and parts of the top plate part that reduces the amount of reaction products deposited in the processing chamber constituent parts, further mitigates ion collision due to plasma concentration, and suppresses particle generation from the processing chamber constituent parts. A forming method is provided. As a result, particles due to the processing chamber are reduced, leading to an improvement in yield, and further, cost reduction of parts and improvement in apparatus maintenance can be achieved.
以下、本発明のドライエッチング装置について、図面を参照しながら説明する。 The dry etching apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は本発明の一実施の形態におけるドライエッチング装置の断面図を示すものである。図1において、1はドライエッチを行う処理室、2は処理室1を真空排気するための排気口、3はドライエッチングガスを処理室1に導入するガス導入口、4はガス導入口3から入ったプロセスガスを処理室1内へ噴出するガス吹き出し口、5は高周波コイル、6は天板、7は基板周辺リング、8は高周波が印加される下部電極、9はエッチング対象物である基板、10、11はブロッキングコンデンサ、12は高周波電源1、13は高周波電源2、15は天板を固定する天板外周リングである。
FIG. 1 is a sectional view of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 1 is a processing chamber for performing dry etching, 2 is an exhaust port for evacuating the processing chamber 1, 3 is a gas introduction port for introducing a dry etching gas into the processing chamber 1, and 4 is from a gas introduction port 3. Gas blow-out port for jetting the process gas into the processing chamber 1, 5 is a high-frequency coil, 6 is a top plate, 7 is a substrate peripheral ring, 8 is a lower electrode to which a high frequency is applied, and 9 is a substrate to be etched. 10 and 11 are blocking capacitors, 12 is a high frequency power source 1, 13 is a high
以上のように構成されたドライエッチング装置について、以下、図1を用いてその動作を説明する。図1に示すように、搬送機(図示せず)により基板9を下部電極8上に設置し、処理室1の内部を所定の真空度に到達するまで、排気口2から真空引きする。処理室内が所定の真空度に到達した時点で、エッチングガスをガス導入口3から導入し複数のガス吹き出し口4から処理室内へ噴出する。ガスの流量と圧力が安定してから、ブロッキングコンデンサ10を介し高周波電源12より下部電極8に電圧を印加してガスプラズマを発生させる。
The operation of the dry etching apparatus configured as described above will be described below with reference to FIG. As shown in FIG. 1, the substrate 9 is placed on the lower electrode 8 by a transporter (not shown), and the inside of the processing chamber 1 is evacuated from the
また高密度のプラズマ領域をつくるため、石英またはアルミナセラミックス等の誘電体で形成された天板6と天板外周リング15の上部に電磁波を送る高周波コイル5を設け、高周波コイル5に対しブロッキングコンデンサ11を介し高周波電源13より電圧を印加している。このガスプラズマを用いて、下部電極8上に設置された基板9がエッチングされる。それに伴い処理室1内に反応生成物14が発生する。今回の実施の形態としては、誘導結合型プラズマを用いたプラズマ装置において、Cl2+O2によるプロセスガスを使用し、圧力1PaにてSiエッチングを行う場合について説明する。
In order to create a high-density plasma region, a
発明者はまず、従来の処理装置において基板を1000枚エッチングした後に処理室内を分析したところ、天板の外周部にエッチングにより発生した反応生成物の付着が多く見られた。反応生成物を分析した結果、反応生成物の成分とともに処理室側壁及び天板6と同一素材成分が検出された。また基板に付着したパーティクル分析を行い、発塵源の追求を行った。その結果、エッチングの際に発生する反応生成物と処理室側壁及び石英天板の形成材料とが、基板に見られるパーティクルと同一成分の付着物が特定箇所に見られた。これらの状況からエッチングによる反応生成物の発生付着と同時にプラズマ処理の際に発生するイオン衝撃により特定箇所に対し、集中したイオン衝撃を受け処理室内にパーティクルが飛散する状況にあることが判明した。
The inventor first analyzed the interior of the processing chamber after etching 1000 substrates in a conventional processing apparatus. As a result, a large amount of reaction products adhered to the outer peripheral portion of the top plate was observed. As a result of analyzing the reaction product, the same material components as those of the processing chamber side wall and the
ゆえに本発明においてはエッチング処理時における特定箇所に対して、反応生成物の付着量の低減と、プラズマの集中による付着物の剥離を抑えることを目的として、イオン衝撃を緩和するためプラズマの集中する天板外周部に対し独立した樹脂系素材で形成されたパーツを備え、更にはイオンの入射角度を考慮し、処理室側壁と天板との鋭角な接続部を無くすことにより、プラズマの集中を抑えパーティクルの発生を抑制する処理室構造に変更した。特に反応生成物14の付着が多い天板外周部に対し、パーティクルの発生を抑制するため、従来の一体型天板に加え外周部に樹脂系素材で形成された天板外周リング15を設置する。
Therefore, in the present invention, plasma is concentrated to alleviate ion bombardment for the purpose of reducing the deposition amount of the reaction product and suppressing the separation of the deposit due to the concentration of the plasma at a specific portion during the etching process. It is equipped with parts made of an independent resin material for the outer periphery of the top plate, and considering the incident angle of ions, it eliminates the sharp connection between the processing chamber side wall and the top plate, thereby concentrating the plasma. Changed to a processing chamber structure that suppresses generation of particles. In particular, in order to suppress the generation of particles in the outer peripheral portion of the top plate where the reaction product 14 is often adhered, a top plate outer
この場合の天板外周リング15は、処理室側壁上部までを一体構造として処理室側壁との接地部に対して、プラズマ処理によるイオン衝撃を緩和することにより外周部からのパーティクルの発塵を抑制できる。天板外周部と処理室側壁上部が最もイオン衝撃の激しい箇所と推定されることから双方を一体物としてプラズマに強い素材で形成することにより、効率良くパーティクルの抑制ができる。従来装置のような処理室側壁と天板を接続する場合に比べ、接合部を比較的プラズマの集中の少ない場所に変更することにより、イオン衝撃に対し耐性がある構造にしている。
In this case, the top plate
また、図2に示すように天板外周リング15はプラズマ処理時におけるイオンの入射角度を考慮し、イオン衝撃を緩和する形状を施すことを目的に、鋭角な箇所を無くしR形状もしくはテーパ形状としたプラズマの集中に強い構造にすることにより更にパーティクルの発塵に効果的である。処理室内の構造及び材質変更により、従来の処理装置に対し反応生成物の付着を抑制し、更には付着した反応生成物や処理室内部にイオン衝撃に強い構造、材質を持たせることにより処理室内からのパーティクルの低減を図ることが確認できた。最も消耗の激しい外周部のみを樹脂系素材に変更することによりパーツのコストを抑え、同時にメンテナンス性を向上することができる。
In addition, as shown in FIG. 2, the top plate
本発明はドライエッチング装置処理室内のプラズマ処理時において、パーティクルの最も発塵源と推定される箇所に対してのみ、効率良く低コストでパーティクルを抑制できる処理室構成を提供するものである。なお本実施の形態としてのエッチング装置同様に、処理室内のパーティクル低減対策として、高密度プラズマを用いて成膜又はエッチングを行う各種プラズマ処理装置にも実施できる。 The present invention provides a processing chamber configuration capable of suppressing particles efficiently and at low cost only for a portion estimated to be the most dust generation source of particles during plasma processing in a dry etching apparatus processing chamber. Note that, as with the etching apparatus according to this embodiment, as a particle reduction measure in the processing chamber, various plasma processing apparatuses that perform film formation or etching using high-density plasma can be used.
本発明のプラズマ処理装置は、処理室内起因のパーティクルが低減し、歩留まり向上に有用であり、更にはパーツのコスト低減及び装置メンテナンス性の向上に有用である。 The plasma processing apparatus of the present invention is useful for improving the yield by reducing particles due to the processing chamber, and further useful for reducing the cost of parts and improving the maintainability of the apparatus.
1 処理室
2 排気口
3 ガス導入口
4 ガス吹き出し口
5 高周波コイル
6 天板
7 基板周辺リング
8 下部電極
9 基板
10、11 ブロッキングコンデンサ
12、13 高周波電源
14 反応生成物
15 天板外周リング
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Claims (3)
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JP2003288773A JP2005057182A (en) | 2003-08-07 | 2003-08-07 | Plasma processor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007012734A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and device for plasma etching |
-
2003
- 2003-08-07 JP JP2003288773A patent/JP2005057182A/en active Pending
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JP2007012734A (en) * | 2005-06-29 | 2007-01-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method and device for plasma etching |
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