JP2006049367A - Plasma processing apparatus - Google Patents
Plasma processing apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP2006049367A JP2006049367A JP2004224365A JP2004224365A JP2006049367A JP 2006049367 A JP2006049367 A JP 2006049367A JP 2004224365 A JP2004224365 A JP 2004224365A JP 2004224365 A JP2004224365 A JP 2004224365A JP 2006049367 A JP2006049367 A JP 2006049367A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- processed
- electrode
- processing
- plasma
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
本発明はプラズマ処理装置に関し、特に、シリコンウエハなどの基板の表面をプラズマを用いてエッチングしたり、薄膜を形成したり、表面を改質したり等するプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus that etches the surface of a substrate such as a silicon wafer using plasma, forms a thin film, or modifies the surface.
図8は、複数の被処理基板を一括してプラズマで処理する従来のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略一部切り欠き斜視図であり、図9は、従来のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。 FIG. 8 is a schematic partially cutaway perspective view for explaining a processing furnace of a conventional batch type plasma processing apparatus that collectively processes a plurality of substrates to be processed with plasma, and FIG. 9 is a conventional batch type. It is a schematic longitudinal cross-sectional view for demonstrating the processing furnace of a plasma processing apparatus.
処理室1は反応管2及びシールキャップ25で気密に構成され、反応管2の周囲には、ヒータ14が処理室1を取り囲むように設けてある。反応管2は石英などの誘電体で構成されている。
The
処理室1内部には導電性材料で構成されたサセプタ電極A23とサセプタ電極B24が交互に多段に重なるように導電性の電極支柱A21と電極支柱B20にそれぞれ取付けられている。2本の電極支柱20、21は各々図示しない絶縁部材でシールキャップ25と絶縁した状態で処理室1のシールキャップ25を外部に貫通し、発振器8の出力する交流電力が整合器9を介して印加できるようになっている。
Inside the
処理室1は排気管6を介してポンプ7に接続され、処理室1内部のガスを排気できる構造となっている。
The
また、処理室1にはガス導入ポート10が設けてあり、処理室1内部に被処理基板を処理するために必要なガスなどを導入して処理できるようになっている。
Further, a
処理室1内のサセプタ電極A23、B24間には交流電界が生じ、ガス導入ポート10から導入されたガスをプラズマ化し、サセプタ電極A23、B34に載置された被処理基板5を処理する。
An alternating electric field is generated between the susceptor electrodes A23 and B24 in the
次に本装置の動作を説明する。 Next, the operation of this apparatus will be described.
処理室1が大気圧の状態で図示しないエレベータ機構で被処理基板5を装填するためのサセプタ電極を載せたシールキャップ25を下げて図示しない被処理基板支持用ピンと、図示しない被処理基板搬送用ロボットの共働動作により所用の数の被処理基板5をサセプタ電極A23及びサセプタ電極B24に載置した後、シールキャップ25を上昇させて処理室1内部に挿入する。
When the
被処理基板5を載置するサセプタ電極数は、プラズマ生成の条件等できまるサセプタ電極A23、B24の間隔と、処理室1の高さ方向の大きさの制約で決定される。
The number of susceptor electrodes on which the
ヒ−タ14に電力を投入し、被処理基板5、反応管2、サセプタ電極A23、B24など処理室1内部の部材を所定の温度に加熱する。
Electric power is applied to the
被処理基板5の搬送時、ヒータ14の温度を下げ過ぎてしまうと、被処理基板5の搬送終了後、処理室1内部で温度を所定の値まで上昇させて安定させるのに相当の時間がかかってしまうため、通常は被処理基板5の搬送に支障が無い温度まで下げて、その値で保持した状態で搬送を行う。
If the temperature of the
同時に反応管2内部の気体を図示しない排気口から排気管6を通してポンプ7で排気する。
At the same time, the gas inside the
被処理基板5が所定の温度になった時点で処理室1にガス導入ポート10から反応性ガスを導入し、図示しない圧力調整機構によって処理室1内の圧力を所定の値に保持する。
When the
処理室1内部の圧力が所定の圧力になった時点で発振器8の出力する交流電力を整合器9を介して電極支柱A21及び電極支柱B20に供給し、サセプタ電極A23、B24間にプラズマを生成する。
When the pressure inside the
電極支柱A21及び電極支柱B20に供給する交流電力の周波数は13.56MHzの高周波や400KHz程度の低周波が利用される。 As the frequency of the AC power supplied to the electrode column A21 and the electrode column B20, a high frequency of 13.56 MHz or a low frequency of about 400 KHz is used.
400KHzの低周波電力を用いた場合は、サセプタ電極A23、B24間の低周波の交流電界でプラズマ中のイオンが加速され、被処理基板5の表面にプラズマ中のイオン衝撃を与えることができる。
本機能はプラズマエッチングや酸化膜表面の窒化などを行う場合に有効である。
従来技術の例ではシールキャップ25をアース電極とすることができるが、処理室1内部のその他の箇所にアース電極を設けても良い。
When low frequency power of 400 KHz is used, ions in the plasma are accelerated by a low frequency AC electric field between the susceptor electrodes A23 and B24, and ion bombardment in the plasma can be given to the surface of the
This function is effective when performing plasma etching or nitriding of the oxide film surface.
In the example of the prior art, the
従来技術の問題点について図10〜図17を参照して説明する。 Problems of the prior art will be described with reference to FIGS.
まず、図10〜図12を参照して、エッジ効果として知られている、サセプタ電極23、24に載置された被処理基板5の処理特性が、被処理基板5の周辺部で変わってしまう現象について説明する。
First, referring to FIGS. 10 to 12, the processing characteristics of the
この現象は、サセプタ電極23、24と被処理基板5周辺のエッジ部では物理的な形状や材質の変化があるため、ガス流れの不均一、圧力の不均一、プラズマパラメータの不均一などが生じ、被処理基板処理中の作用の度合いが変わってしまうために生じるものである。
This phenomenon is caused by a change in physical shape and material at the edges of the
特に、被処理基板5の処理に大きな影響を及ぼすプラズマの生成において、サセプタ電極23、24周辺のエッジ部に電界が集中するため、サセプタ電極23、24上の被処理基板5が受ける影響を回避するのは困難な現象である。
In particular, in the generation of plasma that greatly affects the processing of the
エッジ部の形状は図10のように被処理基板5の直径がサセプタ電極23、24の直径よりも小さい場合、図11のように直径がいずれも同じ場合、図12のようにサセプタ電極23、24の直径が被処理基板5の直径よりも小さい場合が考えられるが、いずれの場合も被処理基板周辺部のプラズマ生成に影響が出て、処理の不均一の原因となる。
The shape of the edge portion is such that the diameter of the
また、被処理基板5には熱の作用や表面に付いた薄膜の応力の作用で反りや変形が生じることがある。
このため、図13に示すように被処理基板5とサセプタ電極23、24の間に隙間が生じ、これらが多段に積んだサセプタ電極23、24上の被処理基板5の処理の不均一の原因となる。
Further, the substrate to be processed 5 may be warped or deformed by the action of heat or the action of the stress of the thin film on the surface.
For this reason, as shown in FIG. 13, a gap is generated between the substrate to be processed 5 and the
このサセプタ電極23、24と被処理基板5との隙間の空き方によって、例えば処理中に成膜を伴う場合は、図14に示すように被処理基板5が載置される面に斑状に反応生成物13からなる薄膜が生成されるため、被処理基板5が載置された時に図15に示すように被処理基板5とサセプタ電極23、24との間に不均一なすき間39が存在する状態になる。
Depending on the gap between the
特に斑状に生成された反応生成物13からなる薄膜が絶縁性の場合、このような状態でプラズマ処理を行うと、プラズマから被処理基板5を通してサセプタ電極23、24に流れる電荷の量が不均一になる。
In particular, when the thin film made of the
これにより、被処理基板5内の電荷の濃度分布が不均一となり、プラズマと被処理基板表面とのイオンの作用が不均一になることで、非処理基板5の処理が不均一になる場合がある。
As a result, the charge concentration distribution in the
また、図16に示すように、サセプタ電極23、24に被処理基板5を載置するには、多段に積んだサセプタ電極24、24の下側から挿入されたピン16とツィーザ15の共働で載置作業を行うが、このピン16を貫通させる孔26をサセプタ電極23、24に設ける必要がある。
Further, as shown in FIG. 16, in order to place the
図17は、被処理基板5をピン16で受けている状態を示しているが、被処理基板5の処理中薄膜の成膜を伴う場合は、サセプタ電極23、24の裏側から反応性ガスが廻り込み、孔26の中に反応生成物13が堆積している。これが被処理基板5の搬送の際、ピン16と接触して剥がれパーティクル17を発生させる。
このパーティクル17が被処理基板5の上に載ると被処理基板5の処理の歩留まりを低下させる。
このためサセプタ電極には穴26を設けない構造が望まれる。
FIG. 17 shows a state in which the substrate to be processed 5 is received by the
When the
Therefore, a structure in which the
以上説明したように、従来技術では、次の問題があった。
(1)サセプタ電極と被処理基板のエッジ部の相互作用で被処理基板の処理が不均一になる。
(2)被処理基板の反りや歪みで生じたサセプタ電極の間の隙間によって、プラズマから被処理基板を通して入射する電荷の状態が変化しこれが処理の不均一化の原因となる。
(3)同様に、被処理基板の反りや歪みで生じたサセプタ電極の間の隙間に堆積する薄膜の分布のばらつきによって、反りの小さな正常な被処理基板がサセプタ電極載置された場合でも、プラズマから被処理基板を通して入射する電荷の状態が変化しこれが処理の不均一化の原因となる。
(4)サセプタ電極に設けた被処理基板搬送に用いるピンを貫通させるための孔に、反応副生成物が堆積し、これが剥がれてパーティクルとなり、被処理基板の処理の歩留まりを低下させる。
As described above, the prior art has the following problems.
(1) The processing of the substrate to be processed becomes non-uniform due to the interaction between the susceptor electrode and the edge portion of the substrate to be processed.
(2) The gap between the susceptor electrodes caused by warpage or distortion of the substrate to be processed changes the state of charges incident from the plasma through the substrate to be processed, which causes processing non-uniformity.
(3) Similarly, even when a normal target substrate with small warpage is placed on the susceptor electrode due to variations in the distribution of thin films deposited in the gaps between the susceptor electrodes caused by warpage or distortion of the target substrate, The state of charge incident from the plasma through the substrate to be processed changes, and this causes non-uniform processing.
(4) Reaction by-products are deposited in holes for penetrating the pins used for transporting the substrate to be processed provided in the susceptor electrode, and are peeled off to form particles, thereby reducing the processing yield of the substrate to be processed.
従って、本発明の主な目的は、均一なプラズマ処理が行えると共に、パーティクルの発生を抑制できるプラズマ処理装置を提供することにある。 Accordingly, a main object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing and suppressing generation of particles.
本発明によれば、
減圧下の処理室内に載置した被処理基板をプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、前記被処理基板を挟むように且つ前記被処理基板と接触しないように複数の交流電力印加用電極板を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
According to the present invention,
A plasma processing apparatus for processing a substrate to be processed placed in a processing chamber under reduced pressure using plasma, for applying a plurality of alternating current power so as to sandwich the substrate to be processed and not to contact the substrate to be processed A plasma processing apparatus provided with an electrode plate is provided.
好ましくは、前記処理室内に複数の被処理基板を載置し、前記複数の被処理基板はプラズマを用いて一括処理され、前記複数の被処理基板をそれぞれ挟むように且つ前記被処理基板と接触しないように複数の交流電力印加用電極板が設けられる。 Preferably, a plurality of substrates to be processed are placed in the processing chamber, the plurality of substrates to be processed are collectively processed using plasma, and are in contact with the substrates to be processed so as to sandwich the plurality of substrates to be processed, respectively. A plurality of alternating-current power application electrode plates are provided so as not to occur.
また、好ましくは、前記複数の交流電力印加用電極板は、前記被処理基板に入射するイオンのエネルギーを制御するために電極板である。 Preferably, the plurality of AC power applying electrode plates are electrode plates for controlling the energy of ions incident on the substrate to be processed.
好ましくは、隣り合う前記交流電力印加用電極板に180度位相のずれた交流電力を印加する。このようにすれば、交流印加電圧が大きくなるようにできる。 Preferably, AC power that is 180 degrees out of phase is applied to the adjacent AC power application electrode plates. In this way, the AC applied voltage can be increased.
また、好ましくは、前記処理室内にプラズマを生成するために、前記被処理基板を挟むように設置した前記交流電力印加用電極板とは別の交流電力印加用電極を前記処理室の外または内部に設ける。 Preferably, in order to generate plasma in the processing chamber, an AC power application electrode different from the AC power application electrode plate installed so as to sandwich the substrate to be processed is provided outside or inside the processing chamber. Provided.
好ましくは、前記プラズマを生成するための前記第2の交流電力印加用電極を絶縁トランスによって発振器と絶縁する。 Preferably, the second AC power application electrode for generating the plasma is insulated from the oscillator by an insulating transformer.
また、好ましくは、前記被処理基板を挟むように設置した前記交流電力印加用電極板を絶縁トランスによって発振器と絶縁する。 Preferably, the AC power applying electrode plate placed so as to sandwich the substrate to be processed is insulated from the oscillator by an insulating transformer.
好ましくは、前記被処理基板を挟むように設けた前記交流電力印加用電極板に印加する交流電力の周波数が1MHz以下である。 Preferably, the frequency of the AC power applied to the AC power application electrode plate provided so as to sandwich the substrate to be processed is 1 MHz or less.
好ましくは、前記被処理基板を挟むように設置した前記複数の交流電力印加用電極板を2つの群に分け、前記二つの群のうちの一方の群の電極板は、他方の群の電極板と交互に配置され、前記一方の群の電極板および他方の群の電極板に二つの発振器からの出力をそれぞれ印加し、前記二つの発振器間の位相差を制御可能する。 Preferably, the plurality of AC power applying electrode plates installed so as to sandwich the substrate to be processed are divided into two groups, and one of the two groups is an electrode plate of the other group. The outputs from the two oscillators are respectively applied to the one group of electrode plates and the other group of electrode plates to control the phase difference between the two oscillators.
また、好ましくは、前記被処理基板を挟むように設置した前記複数の交流電力印加用電極板を2つの群に分け、前記二つの群のうちの一方の群の電極板は、他方の群の電極板と交互に配置され、前記一方の群の電極板および他方の群の電極板に二つの発振器からの出力をそれぞれ印加し、前記基板をプラズマ処理している間、前記二つの発振器間の位相差を一定の速度で変化させるように制御可能する。 Preferably, the plurality of AC power applying electrode plates installed so as to sandwich the substrate to be processed are divided into two groups, and one of the two groups of electrode plates is the other group. While being alternately arranged with the electrode plates, the outputs from the two oscillators are respectively applied to the one group of electrode plates and the other group of electrode plates, and the substrate is subjected to plasma treatment. The phase difference can be controlled to change at a constant speed.
好ましくは、前記複数の交流電力印加用電極板は前記処理室内に設けられ、前記処理室は固定した処理室形成部材と移動可能な処理室形成部材とにより構成され、前記複数の交流電力印加用電極板は前記移動可能な処理室形成部材と共に移動可能に設けられ、前記移動可能な処理室形成部材と前記固定した処理室形成部材とにより前記処理室を気密に構成した際、前記移動可能な処理室形成部材を経由して前記固定した処理室形成部材から前記複数の交流電力印加用電極板に交流電力を印加可能とする。 Preferably, the plurality of AC power application electrode plates are provided in the processing chamber, and the processing chamber includes a fixed processing chamber forming member and a movable processing chamber forming member. The electrode plate is movably provided together with the movable processing chamber forming member, and is movable when the processing chamber is hermetically configured by the movable processing chamber forming member and the fixed processing chamber forming member. AC power can be applied from the fixed processing chamber forming member to the plurality of AC power applying electrode plates via the processing chamber forming member.
本発明によれば、均一なプラズマ処理が行えると共に、パーティクルの発生を抑制できるプラズマ処理装置が提供される。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, while being able to perform uniform plasma processing, the plasma processing apparatus which can suppress generation | occurrence | production of a particle is provided.
本発明の好ましい実施例では、サセプタ電極に被処理基板を載置しない構造とし、非処理基板は専用のボートにエッジ部を支えるように保持する。 In a preferred embodiment of the present invention, the substrate to be processed is not placed on the susceptor electrode, and the non-processed substrate is held on a dedicated boat so as to support the edge portion.
また、プラズマのイオンの衝撃を利用したり、被処理基板表面に充分なプラズマを供給させるために、被処理基板を挟むように且つ接触しないように交流電力印加用電極を設ける。
次に、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
In addition, in order to use the impact of plasma ions or supply sufficient plasma to the surface of the substrate to be processed, an AC power application electrode is provided so as to sandwich the substrate to be processed and not to contact it.
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本実施例1のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略一部切り欠き斜視図であり、図2は、本実施例1のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図であり、図3は、本実施例1のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための部分拡大概略縦断面図である。 FIG. 1 is a schematic partially cutaway perspective view for explaining the processing furnace of the batch type plasma processing apparatus of the first embodiment, and FIG. 2 shows the processing furnace of the batch type plasma processing apparatus of the first embodiment. FIG. 3 is a partially enlarged schematic longitudinal sectional view for explaining the processing furnace of the batch type plasma processing apparatus of the first embodiment.
処理室1は反応管2及びシールキャップ25で気密に構成され、反応管2の周囲には、ヒータ14が処理室1を取り囲むように設けてある。反応管2は石英などの誘電体で構成する。
The
処理室1内部には導電性材料で構成された電極A3と電極B4が交互に多段に重なるように、且つ被処理基板5と接触しないように、等間隔で導電性の電極支柱A21と電極支柱B20にそれぞれ取付けられている。2本の電極支柱A21、B20は各々絶縁部材(図3参照)でシールキャップと絶縁した状態で処理室1の外部に貫通し、発振器8の出力する交流電力を整合器9を介して印加できるようになっている。
In the
交流電力の周波数は、被処理基板5の処理の仕方によって選択されるが、被処理基板5表面にプラズマ中のイオンを衝突させ、その衝突エネルギーを利用する場合は、低周波を用いる。通常1MHz以下であるが、好適には400KHz前後である。
また、被処理基板5表面に対するイオン衝撃を積極的に用いない処理の場合は13.56MHzなどの高周波を用いる。
The frequency of the AC power is selected depending on the processing method of the
In the case of processing that does not actively use ion bombardment on the surface of the
処理室1は排気管6を介してポンプ7に接続され、処理室1内部のガスを排気できる構造となっている。
The
また処理室1にはガス導入ポート10が設けてあり、処理室1内部に所要のガスを導入して処理できるようになっている。
Further, a
処理室1内の電極A3及び電極B4間には交流電力の印加によって生じた交流電界によって、ガス導入ポート10から導入されたガスをプラズマ化し、サセプタ電極に載置された被処理基板5を処理する構造となっている。
Between the electrode A3 and the electrode B4 in the
反応管2の外側には処理室1内にプラズマを生成するためのリング状の補助電極A18、補助電極B19が設けてあり、発振器11の出力する交流電力を整合器12を介して供給できるようになっている。
A ring-shaped auxiliary electrode A18 and auxiliary electrode B19 for generating plasma in the
補助電極A18、B19へ供給する交流電力の周波数は13.56MHz等の高周波であり、補助電極A18、B19は処理室1内の全域にプラズマを生成するために用いている。
The frequency of the AC power supplied to the auxiliary electrodes A18 and B19 is a high frequency such as 13.56 MHz, and the auxiliary electrodes A18 and B19 are used to generate plasma throughout the
被処理基板5を処理する場合、補助電極A18、B19でプラズマを生成し、処理室1内に被処理基板5を挟むように設置した電極A3、B4に400KHz程度の低周波電力を供給し、電極A3、B4間に印加される低周波の交流電圧を一定の値に保持する。低周波の交流電圧の値は被処理基板5の処理の仕方によって適宜選択する。
When processing the
補助電極A18、B19の材料は処理温度が400℃程度の低い場合は通常の導電性の良い金属で良いが、高温の場合は高融点金属やSiC(炭化珪素)などを用いる。
また補助電極A18、B19の雰囲気は酸化して劣化するのを防ぐ為に酸素を含まないガス、例えば窒素などで満たすのが良い。
補助電極A18、B19は処理室1内部に設けても良い。その場合は被処理基板5に対する汚染などを考慮して、純度の高い導電性材料、例えばSiC(炭化珪素)などを用いる。
The material of the auxiliary electrodes A18 and B19 may be a normal metal with good conductivity when the processing temperature is as low as about 400 ° C., but a refractory metal or SiC (silicon carbide) is used at a high temperature.
The atmosphere of the auxiliary electrodes A18 and B19 is preferably filled with a gas not containing oxygen, such as nitrogen, in order to prevent oxidation and deterioration.
The auxiliary electrodes A18 and B19 may be provided inside the
被処理基板5をボート22に等間隔で載置できるように、ボート22には被処理基板5の周辺部を載置するための溝が設けてあり、被処理基板搬送ロボット(図6、7のウエハ移載機112参照)により被処理基板5を自動で搬送できる機構となっている。なお、本実施例では、被処理基板5として半導体シリコンウエハを使用する。
The
被処理基板5の搬送時、被処理基板搬送用ロボットの被処理基板を載せるツィーザ(図示せず)は電極A3、B4間に挿入され、被処理基板5を直接ボート22に設けた溝に載せて保持させることができる為、サセプタ電極上への搬送の場合と異なり、被処理基板5を一時的に支持するピンが不要である。この為電極A、Bにはピンを貫通させるための孔を設ける必要が無い。
When transporting the substrate to be processed 5, a tweezer (not shown) for placing the substrate to be processed of the robot for transporting the substrate to be processed is inserted between the electrodes A 3 and
ボート22は通常石英やセラミックスなどの誘電体で構成する。
The
被処理基板5と電極A3と電極B4は接触しないように配置されており、この構造が従来技術と異なっている。被処理基板5と電極A3および電極B4とが離れていることにより、電極A3、B4で生成されたプラズマまたは補助電極A18、B19生成され電極A3、B4で調整されたプラズマの不均一性が被処理基板5の周辺部の処理に影響を及ぼすのを抑制することができる。被処理基板5と電極A3および電極B4とが接触しないように配置されていることにより、電極A3及び電極B4に被処理基板5を搬送する際に必要なピン用の孔などを加工する必要がなく、非常に構造を簡素化できる。またピン用の孔に堆積した反応副生成物がはがれて被処理基板5へ付着し歩留りを低下させることを抑制できる。
The to-
また被処理基板5と電極A3、B4とが離れて設けてあるため、被処理基板5の処理中に電極A3、B4の表面に堆積する薄膜の成長は、各電極A3、B4で均一であり、プラズマ生成の不均一化を抑制できる。
Further, since the
電極支柱A21、電極支柱B20およびこれらにそれぞれ平行に重なるように等間隔で設置されている電極A3、電極B4は導電性材料で構成されている。
低温の場合やあまり汚染が問題にならないプロセスに適用される場合はアルミニウムやステンレス用の通常の金属で良い。また高温のプロセスで、金属の汚染が問題になるようなプロセスの場合はSiC(炭化けい素)や炭素や、炭素にSiCをコーティングした材料を用いる。通常の金属にセラミクスなどの誘電体を溶射した材料でも良い。
The electrode column A21, the electrode column B20, and the electrode A3 and the electrode B4 that are installed at equal intervals so as to overlap each other in parallel are made of a conductive material.
In the case of low temperature or when applied to a process where contamination is not a problem, a normal metal for aluminum or stainless steel may be used. In the case of a high-temperature process in which metal contamination becomes a problem, SiC (silicon carbide), carbon, or a material obtained by coating SiC on carbon is used. A material obtained by spraying a dielectric material such as ceramics on a normal metal may be used.
電極A3、電極B4と被処理基板5との間隔は被処理基板5を処理する際のプラズマの生成の仕方で適宜調整される。 The distances between the electrodes A3 and B4 and the substrate to be processed 5 are appropriately adjusted depending on how plasma is generated when the substrate to be processed 5 is processed.
電極支柱A21、電極支柱B20にそれぞれ重なるように等間隔に取り付けられている電極A3、電極B4の間隔は等間隔であり、同じようにボート22に載置される被処理基板5の間隔と同一である。
The electrode A3 and the electrode B4 that are attached at equal intervals so as to overlap the electrode column A21 and the electrode column B20 are equally spaced, and are similarly the same as the interval of the
電極A3、電極B4の間隔は変わらないが被処理基板5との位置関係を合わせる場合は、電極支柱A21、電極支柱B20を一括して上下させる。この上下機構は通常固定で良いので、電極支柱A21、電極支柱B20のそれぞれの下部に導電性のスペーサをセットして調節する構成としても良い。
またこの電極支柱A21、電極支柱B20を1回の処理中にプラズマ生成条件をかえるために自動で上下することも有効である。
When the distance between the electrode A3 and the electrode B4 is not changed but the positional relationship with the
It is also effective to automatically move the electrode strut A21 and electrode strut B20 up and down in order to change the plasma generation conditions during one treatment.
ボート22に載置する被処理基板5の間隔は処理の仕方によって適宜決められるが、それは例えばプロセスの圧力、ガスの流れ、プラズマパラメータ(密度や電子温度)の分布などを考慮して決める。
The interval between the substrates to be processed 5 placed on the
電極A3への交流電力の供給は、図3に示すように、反応管2とシールキャップ25の間にリング状の反応管リング27を気密に設け、反応管リング27の内部に上絶縁体28で絶縁された上フィーダ31及びシールキャップ25内に設けた下絶縁体29で絶縁された下フィーダ30を通して電極支柱A20に供給する構造とすることでシンプルな構造にすることができる。交流電力の供給方法は、電極B4についても同様である。この機構を用いれば交流電力を供給するフィーダを固定することができるため、信頼性を向上することができる。
As shown in FIG. 3, AC power is supplied to the electrode A3 by providing a ring-shaped
次に本装置の動作を説明する。 Next, the operation of this apparatus will be described.
処理室1が大気圧の状態でエレベータ機構(図6、7の昇降部材122参照)を用いて被処理基板5を装填するためのボート22及び電極A3、電極B4を載せたシールキャップ25を下げて、被処理基板搬送用ロボット(図6、7のウエハ移載機112参照)により所用の数の被処理基板5をボート22に載置した後、シールキャップ25を上昇させて処理室1内部に挿入する。
The
電極A3、電極B4の数は、プラズマ生成の条件等できまる電極A3、電極B4の間隔と、処理室1の高さ方向の大きさの制約で決定される。
The number of electrodes A3 and B4 is determined by the constraints on the distance between the electrodes A3 and B4 determined by the conditions for generating plasma and the size of the
ヒ−タ14に電力を投入し、被処理基板5、反応管2、電極A3、電極B4など処理室1内部の部材を所定の温度に加熱する。
Electric power is supplied to the
被処理基板5の搬送時、ヒータ14の温度を下げ過ぎてしまうと、被処理基板5の搬送終了後、処理室1内部で温度を所定の値まで上昇させて安定させるのに相当の時間がかかってしまうため、通常は被処理基板5の搬送に支障が無い温度まで下げて、その値で保持した状態で搬送を行う。
If the temperature of the
同時に反応管2内部の気体を図示しない排気口から排気管6を通してポンプ7で排気する。
At the same time, the gas inside the
被処理基板5が所定の温度になった時点で処理室1にガス導入ポート10から反応性ガスを導入し、図示しない圧力調整機構によって処理室1内の圧力を所定の値に保持する。
When the
処理室1内部の圧力が所定の圧力になった時点で補助電極A18、補助電極19Bに発振器B11の出力する高周波電力を整合器B12を介して供給し、処理室1内にプラズマを生成する。
When the pressure inside the
同時に発振器8の出力する低周波電力を整合器9を介して電極支柱A21及び電極支柱B20に供給し、電極A3、電極B4間に生じる低周波の交流電圧によって被処理基板5の表面に入射するイオンのエネルギーを制御しながらボート22に設置された被処理基板5を処理する。
At the same time, the low-frequency power output from the
ここでプラズマの生成の仕方は幾つかの方法がある。
(第1の方法)
補助電極A18と補助電極B19に発振器B11の出力する13.56MHzの高周波電力を整合器B12を介して供給しプラズマを生成する。同時に発振器8の出力する400MHzの低周波電力を整合器9を介して電極支柱A21及び電極支柱B20に供給し、電極A3、電極B4間の低周波の電圧を一定の値になるようにする。
Here, there are several methods for generating plasma.
(First method)
Plasma is generated by supplying high frequency power of 13.56 MHz output from the oscillator B11 to the auxiliary electrode A18 and the auxiliary electrode B19 via the matching unit B12. At the same time, the low frequency power of 400 MHz output from the
これによって被処理基板5の表面に入射する反応性ガスのイオン化された粒子の衝突エネルギーを制御することができる。この低周波の交流電圧を制御することによって被処理基板5の表面を目的に応じて処理する。
例えば、シリコンウエハ上の酸化膜表面を窒化する場合は、窒素プラズマを用いる。酸化膜表面の窒素プラズマによる窒化はプラズマ中の窒素イオンのエネルギーによってその表面の窒素の濃度が決まるため、電極A3、電極B4間の低周波の電圧を制御することで窒素濃度を制御することができる。
Thereby, the collision energy of ionized particles of the reactive gas incident on the surface of the
For example, when nitriding an oxide film surface on a silicon wafer, nitrogen plasma is used. Nitriding by nitrogen plasma on the oxide film surface determines the nitrogen concentration on the surface depending on the energy of nitrogen ions in the plasma. Therefore, the nitrogen concentration can be controlled by controlling the low-frequency voltage between the electrodes A3 and B4. it can.
(第2の方法)
補助電極は用いず、被処理基板5を挟むように設けた電極A3、B4間に低周波電力を印加し、プラズマ生成と被処理基板5に入射するイオンのエネルギーを同時に制御する方法がある。
第1の方法に比べると、プラズマ生成状態と、被処理基板5に入射するイオンエネルギーが同時に変化するため、処理の制御性が悪くなる。
(Second method)
There is a method in which an auxiliary electrode is not used and low-frequency power is applied between the electrodes A3 and B4 provided so as to sandwich the
Compared to the first method, the plasma generation state and the ion energy incident on the
図4は、本実施例2のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。本実施例では、補助電極A18、補助電極B19及び電極A3、電極B4を絶縁トランスB33、絶縁トランスA32でそれぞれ絶縁し、交流電力がヒータ14等に漏洩するのを抑制している点が実施例1と異なるが、他の点は同じである。絶縁トランスA32、B33を設けることにより発振器8、11との間の相互干渉をそれぞれ防止することができる。
また電極A3、電極B4間に180度位相の異る低周波電力が印加される為、該電極間の電圧が大きくなり、被処理基板5の処理を効率的に行う事ができる。
FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the processing furnace of the batch type plasma processing apparatus of the second embodiment. In this embodiment, the auxiliary electrode A18, the auxiliary electrode B19, the electrode A3, and the electrode B4 are insulated by the insulating transformer B33 and the insulating transformer A32, respectively, and the leakage of AC power to the
Further, since low frequency power having a phase difference of 180 degrees is applied between the electrode A3 and the electrode B4, the voltage between the electrodes is increased, and the
図5は、本実施例3のバッチ式プラズマ処理装置の処理炉を説明するための概略縦断面図である。本実施例では、発振器C34、整合器C35を電極A3に接続し、発振器D36、整合器D37を電極B4に接続し、二つの発振器C34、D36を位相シフタ38を接続してプラズマを生成して被処理基板5を処理している間に二つの発振器C34、D36間の位相差を一定の速さで変化させて、プラズマ生成状態を変化させている点が実施例1と異なるが、他の点は同じである。これによって被処理基板5の処理状態の均一性を変化させることができる。
FIG. 5 is a schematic longitudinal sectional view for explaining the processing furnace of the batch type plasma processing apparatus of the third embodiment. In this embodiment, the oscillator C34 and the matching unit C35 are connected to the electrode A3, the oscillator D36 and the matching unit D37 are connected to the electrode B4, and the two oscillators C34 and D36 are connected to the phase shifter 38 to generate plasma. Although the plasma generation state is changed by changing the phase difference between the two oscillators C34 and D36 at a constant speed while processing the
なお、発振器C34、整合器C35を電極A3に接続し、発振器D36、整合器D37を電極B4に接続することにより、位相シフタ38設けなくとも、プラズマを生成して被処理基板5を処理している間に二つの発振器C34、D36間の位相差を制御できるようになる。
The oscillator C34 and the matching unit C35 are connected to the electrode A3, and the oscillator D36 and the matching unit D37 are connected to the electrode B4, thereby generating plasma and processing the
上記のように、本発明の好ましい実施例によれば、被処理基板と電極が離れて配置されていることから、プラズマで処理する際、サセプタ電極周辺部で見られるようなプラズマ状態の不均一性の影響を被処理基板側で受けることを抑制することができる。 As described above, according to the preferred embodiment of the present invention, since the substrate to be processed and the electrode are arranged apart from each other, when processing with plasma, the plasma state is not uniform as seen in the periphery of the susceptor electrode. The influence of the property on the substrate to be processed can be suppressed.
また被処理基板を挟むように設けた電極は被処理基板5と接触していないために、ガス流れの不均一、圧力の不均一、プラズマパラメータの不均一や温度の悪影響についても抑制することができる。
In addition, since the electrodes provided so as to sandwich the substrate to be processed are not in contact with the
さらに、被処理基板5は熱の作用や表面に付いた薄膜の応力の作用で反りや変形が生じることがあるが、電極と離れているため、被処理基板5と電極との不安定な電荷の流れも無くなり、均一な処理が可能となる。
Further, the
さらに、また、被処理基板5の搬送は、電極と全く独立して行うため、搬送の際に被処理基板を一時的に支持するピンが不要で、電極を貫通させる孔が不要である。これにより、電極に設ける孔への反応副生成物の堆積の恐れがなく被処理基板へのパーティクル付着が著しく抑制され歩留まりが向上する。 Furthermore, since the substrate to be processed 5 is transported completely independently of the electrodes, pins that temporarily support the substrate to be processed are not required during the transport, and holes that penetrate the electrodes are not necessary. Thereby, there is no fear of deposition of reaction by-products in the holes provided in the electrodes, and the adhesion of particles to the substrate to be processed is remarkably suppressed and the yield is improved.
次に、図6、図7を参照して実施例1乃至3の基板処理装置の概略を説明する。 Next, an outline of the substrate processing apparatuses according to the first to third embodiments will be described with reference to FIGS.
筐体101内部の前面側には、図示しない外部搬送装置との間で基板収納容器としてのカセット100の授受を行う保持具授受部材としてのカセットステージ105が設けられ、カセットステージ105の後側には昇降手段としてのカセットエレベータ115が設けられ、カセットエレベータ115には搬送手段としてのカセット移載機114が取りつけられている。又、カセットエレベータ115の後側には、カセット100の載置手段としてのカセット棚109が設けられると共にカセットステージ105の上方にも予備カセット棚110が設けられている。予備カセット棚110の上方にはクリーンユニット118が設けられクリーンエアを筐体101の内部を流通させるように構成されている。
A
筐体101の後部上方には、処理炉202が設けられ、処理炉202の下方には基板としてのウエハ5を水平姿勢で多段に保持する基板保持手段としてのボート22を処理炉202に昇降させる昇降手段としてのボートエレベータ121が設けられ、ボートエレベータ121に取りつけられた昇降部材122の先端部には蓋体としてのシールキャップ25が取りつけられボート22を垂直に支持している。ボートエレベータ121とカセット棚109との間には昇降手段としての移載エレベータ113が設けられ、移載エレベータ113には搬送手段としてのウエハ移載機112が取りつけられている。又、ボートエレベータ121の横には、開閉機構を持ち処理炉202の下側のウエハ搬入出口131を気密に閉塞する閉塞手段としての炉口シャッタ116が設けられている。
A
ウエハ5が装填されたカセット100は、図示しない外部搬送装置からカセットステージ105にウエハ5が上向き姿勢で搬入され、ウエハ5が水平姿勢となるようカセットステージ105で90°回転させられる。更に、カセット100は、カセットエレベータ115の昇降動作、横行動作及びカセット移載機114の進退動作、回転動作の協働によりカセットステージ105からカセット棚109又は予備カセット棚110に搬送される。
The
カセット棚109にはウエハ移載機112の搬送対象となるカセット100が収納される移載棚123があり、ウエハ5が移載に供されるカセット100はカセットエレベータ115、カセット移載機114により移載棚123に移載される。
The
カセット100が移載棚123に移載されると、ウエハ移載機112の進退動作、回転動作及び移載エレベータ113の昇降動作の協働により移載棚123から降下状態のボート22にウエハ5を移載する。
When the
ボート22に所定枚数のウエハ5が移載されるとボートエレベータ121によりボート22が処理炉202に挿入され、シールキャップ25により処理炉202が気密に閉塞される。気密に閉塞された処理炉202内ではウエハ5が加熱されると共に処理ガスが処理炉202内に供給され、ウエハ5に処理がなされる。
When a predetermined number of
ウエハ5への処理が完了すると、ウエハ5は上記した作動の逆の手順により、ボート22から移載棚123のカセット100に移載され、カセット100はカセット移載機114により移載棚123からカセットステージ105に移載され、図示しない外部搬送装置により筐体101の外部に搬出される。
When the processing on the
炉口シャッタ116は、ボート22が降下状態の際に処理炉202のウエハ搬入出口131を気密に閉塞し、外気が処理炉202内に巻き込まれるのを防止している。
The
カセット移載機114等の搬送動作は、搬送制御手段124により制御される。
The transport operation of the
1…処理室
2…反応管
3…電極A
4…電極B
5…ウエハ
6…排気管
7…ポンプ
8…発振器A
9…整合器A
10…ガス導入ポート
11…発振器B
12…整合器B
13…反応生成物
14…ヒータ
15…ツィーザ
16…ピン
17…パーティクル
18…補助電極A
19…補助電極B
20…電極支柱B
21…電極支柱A
22…ボート
23…サセプタ電極A
24…サセプタ電極B
25…シールキャップ
26…孔
27…反応管リング
28…上絶縁体
29…下絶縁体
30…下フィーダ
31…上フィーダ
32…絶縁トランスA
33…絶縁トランスB
34…発振器C
35…整合器C
36…発振器D
37…整合器D
38…位相シフタ
39…すき間
100…カセット
101…筐体
105…カセットステージ
109…カセット棚
110…予備カセット棚
112…ウエハ移載機
113…移載エレベータ
114…カセット移載機
115…カセットエレベータ
116…炉口シャッタ
118…クリーンユニット
121…ボートエレベータ
122…昇降部材
123…移載棚
124…搬送制御手段
202…処理炉
DESCRIPTION OF
4 ... Electrode B
5 ...
9 ... Matching device A
10 ...
12 ... Matching device B
13 ...
19 ... Auxiliary electrode B
20 ... Electrode support B
21 ... Electrode support A
22 ...
24. Susceptor electrode B
25 ...
33. Insulation transformer B
34. Oscillator C
35 ... Matching device C
36 ... Oscillator D
37 ... Matching device D
38 ...
DESCRIPTION OF
Claims (1)
A plasma processing apparatus for processing a substrate to be processed placed in a processing chamber under reduced pressure using plasma, for applying a plurality of alternating current power so as to sandwich the substrate to be processed and not to contact the substrate to be processed A plasma processing apparatus provided with an electrode plate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004224365A JP2006049367A (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | Plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004224365A JP2006049367A (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | Plasma processing apparatus |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006049367A true JP2006049367A (en) | 2006-02-16 |
Family
ID=36027607
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004224365A Pending JP2006049367A (en) | 2004-07-30 | 2004-07-30 | Plasma processing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2006049367A (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007258504A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing device |
JP2007317937A (en) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing device |
JP2009032569A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Kyocera Corp | Structural body and device using this |
JP2009283235A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Sharp Corp | Plasma treatment device |
CN114308905A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | Wafer plasma cleaning device and wafer processing equipment |
-
2004
- 2004-07-30 JP JP2004224365A patent/JP2006049367A/en active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007258504A (en) * | 2006-03-24 | 2007-10-04 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing device |
JP2007317937A (en) * | 2006-05-26 | 2007-12-06 | Hitachi Kokusai Electric Inc | Substrate processing device |
JP2009032569A (en) * | 2007-07-27 | 2009-02-12 | Kyocera Corp | Structural body and device using this |
JP2009283235A (en) * | 2008-05-21 | 2009-12-03 | Sharp Corp | Plasma treatment device |
JP4558067B2 (en) * | 2008-05-21 | 2010-10-06 | シャープ株式会社 | Plasma processing equipment |
CN114308905A (en) * | 2021-12-31 | 2022-04-12 | 北京烁科精微电子装备有限公司 | Wafer plasma cleaning device and wafer processing equipment |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11393729B2 (en) | Systems and methods for controlling plasma instability in semiconductor fabrication | |
JP2001077088A (en) | Plasma processing device | |
KR20130141455A (en) | Variable-density plasma processing of semiconductor substrates | |
JPWO2006118161A1 (en) | Substrate processing apparatus and electrode member | |
JP2009515292A (en) | Low voltage inductively coupled plasma generator for plasma processing | |
JP7407645B2 (en) | plasma processing equipment | |
US11195696B2 (en) | Electron beam generator, plasma processing apparatus having the same and plasma processing method using the same | |
JP2869384B2 (en) | Plasma processing method | |
JP4948088B2 (en) | Semiconductor manufacturing equipment | |
JP3276023B2 (en) | Control method of plasma processing apparatus | |
JP2006049367A (en) | Plasma processing apparatus | |
JP2006278652A (en) | Board processor | |
JP2008311555A (en) | Substrate treatment device | |
JPWO2006118215A1 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
JP4838552B2 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor integrated circuit manufacturing method | |
KR20100101544A (en) | Semiconductor manufacturing apparatus | |
JP2009283794A (en) | Substrate processing apparatus | |
JPH09129611A (en) | Etching | |
JP2003163206A (en) | Plasma treating device, plasma treating method and multi-chamber system | |
JP4895685B2 (en) | Substrate processing apparatus and semiconductor device manufacturing method | |
JP2016058536A (en) | Plasma processing apparatus and cleaning method | |
JP2007250988A (en) | Substrate-treating apparatus | |
JP2010132955A (en) | Substrate treatment apparatus | |
JP2011071353A (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
JPH09289200A (en) | Substrate temperature control device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20070718 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090924 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20091006 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20100209 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20100216 |