JP2007173033A - Plasma treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置に関し、例えば、容器内に電磁波を入射する窓を有するプラズマ処理装置に好適なものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and is suitable, for example, for a plasma processing apparatus having a window for entering an electromagnetic wave in a container.
プラズマ処理装置において、誘導結合型のプラズマ処理装置では、装置の容器内に供給したガスをプラズマ化するため、RF(Radio Frequency)入射窓を介して、容器の外部のアンテナから、容器内部へ電磁波を入射している。このようなRF入射窓を有するプラズマ処理装置において、RF入射窓は、耐熱性、耐プラズマ性を考慮してセラミクス材料が使用されている。 In an inductively coupled plasma processing apparatus, in order to turn the gas supplied into the apparatus's container into plasma, an electromagnetic wave is transmitted from an antenna outside the container to the inside of the container through an RF (Radio Frequency) incident window. Is incident. In such a plasma processing apparatus having an RF incident window, a ceramic material is used for the RF incident window in consideration of heat resistance and plasma resistance.
基板の大口径化が進む半導体向けのプラズマ処理装置は、膜厚、膜質の均一化が従来以上に重要になっている。例えば、層間絶縁膜やSTI(素子分離膜)の埋め込みを行うCVD用プラズマ処理装置の場合、成膜均一化にはデポジションとスパッタエッチングの均一性とその比率の均一性を両立させる必要がある。具体的には、デポジションの均一性改善には、ガスノズルの位置から基板までの距離を所定の範囲内に設定する必要がある。又、リング状プラズマをプラズマ源とする場合、スパッタエッチングの均一性改善には、リング状プラズマの径とプラズマから基板までの距離を所定の範囲に設定する必要がある。つまり、スパッタエッチングの均一性調整には、リング状プラズマの径と基板の高さの調整が必要となる。 In a plasma processing apparatus for semiconductors whose substrate diameter is increasing, the uniformity of film thickness and film quality is more important than ever. For example, in the case of a CVD plasma processing apparatus that embeds an interlayer insulating film or STI (element isolation film), it is necessary to achieve both the uniformity of deposition and sputter etching and the uniformity of the ratio for uniform film formation. . Specifically, in order to improve deposition uniformity, it is necessary to set the distance from the position of the gas nozzle to the substrate within a predetermined range. When ring-shaped plasma is used as a plasma source, it is necessary to set the diameter of the ring-shaped plasma and the distance from the plasma to the substrate within a predetermined range in order to improve the uniformity of sputter etching. That is, to adjust the uniformity of sputter etching, it is necessary to adjust the diameter of the ring-shaped plasma and the height of the substrate.
更に、スパッタエッチングの均一性は、RF入射窓のプラズマ側に段差をつけた形状とすることで改善することが報告されている(非特許文献1)。しかしながら、セラミクス材料からなるRF入射窓は、全面を均質に作製するのは難しいため、中心部と周辺部で物理的性質が異なり易く、特に、非特許文献1のように、中心部が厚く、周辺部が薄いような段差形状とした場合、その違いが更に大きくなるという作製上の問題があった。加えて、プラズマ処理装置におけるRF入射窓は、プラズマ処理中に、中心部は温度が高く、周辺部は低くなる温度分布を有するため、このような温度分布の熱応力を考慮した場合、中心部が厚く、周辺部が薄いような段差形状では、構造的に耐えきれず、熱応力によって破損するおそれが高かった。従って、現実的に使用可能な段差構造のRF入射窓が求められていた。
Further, it has been reported that the uniformity of sputter etching is improved by forming a step on the plasma side of the RF incident window (Non-Patent Document 1). However, since it is difficult to make the entire surface of the RF incident window made of a ceramic material homogeneous, the physical properties are likely to be different between the central portion and the peripheral portion. In particular, as in Non-Patent
本発明は上記課題に鑑みなされたもので、熱応力により破損することの無い、段差構造のRF入射窓を用いて、プラズマ処理の均一性を向上させるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that improves the uniformity of plasma processing by using an RF incident window having a step structure that is not damaged by thermal stress. .
上記課題を解決する第1の発明に係るプラズマ処理装置は、
1つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、略均等な厚さで形成されると共に、該窓の中央部分が前記容器の内側に円形状に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a first invention for solving the above-mentioned problems is
In a plasma processing apparatus for making electromagnetic waves from one or a plurality of coiled antennas enter a container through an insulating disk-like window and converting the gas in the container into plasma,
The window is formed with a substantially uniform thickness, and a central portion of the window is projected in a circular shape inside the container so that a ring-shaped plasma is formed around the projected portion. It is characterized by that.
上記課題を解決する第2の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第1の発明に記載のプラズマ処理装置において、
前記凸設部分は、緩やかな傾斜部を介して凸設されたものであることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a second invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the plasma processing apparatus according to the first invention,
The protruding portion is characterized by being protruded through a gentle inclined portion.
上記課題を解決する第3の発明に係るプラズマ処理装置は、
1つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、径の大きい均一な厚さの円板状の第1平板と径の小さい均一な厚さの円板状の第2平板とを重ね合わせて形成されると共に、前記第2平板側を前記容器の内側に配設して凸設部分とし、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a third invention for solving the above-described problem is
In a plasma processing apparatus for making electromagnetic waves from one or a plurality of coiled antennas enter a container through an insulating disk-like window and converting the gas in the container into plasma,
The window is formed by overlapping a disk-shaped first flat plate with a large diameter and a uniform thickness and a disk-shaped second flat plate with a small diameter and a uniform thickness, and the second flat plate side Is arranged inside the container to form a protruding portion, and ring-shaped plasma is formed around the protruding portion.
上記課題を解決する第4の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第3の発明に記載のプラズマ処理装置において、
前記第2平板は、前記第1平板を貫通するボルト部材により、前記第1平板側に支持されることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a fourth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the plasma processing apparatus according to the third invention,
The second flat plate is supported on the first flat plate side by a bolt member penetrating the first flat plate.
上記課題を解決する第5の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第3の発明に記載のプラズマ処理装置において、
前記第2平板は、前記容器の内部に配設された支持部材により、前記第1平板側に支持されることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a fifth invention for solving the above-described problems is
In the plasma processing apparatus according to the third invention,
The second flat plate is supported on the first flat plate side by a support member disposed inside the container.
上記課題を解決する第6の発明に係るプラズマ処理装置は、
1つ又は複数のコイル状のアンテナからの電磁波を、絶縁性の円板状の窓を介して容器内に入射して、前記容器内のガスをプラズマ化するプラズマ処理装置において、
前記窓は、中央に円形状の開口部を有する均一な厚さのリング状のリング部材と、略均一な厚さの円形ドーム状のドーム部材とを有し、前記ドーム部材が前記開口部に挿入され、前記ドーム部材の底部が前記容器の内側に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a sixth invention for solving the above-described problems is
In a plasma processing apparatus for making electromagnetic waves from one or a plurality of coiled antennas enter a container through an insulating disk-like window and converting the gas in the container into plasma,
The window has a ring-shaped ring member with a uniform thickness having a circular opening at the center and a circular dome-shaped dome member with a substantially uniform thickness, and the dome member is located at the opening. It is inserted, and the bottom of the dome member is protruded inside the container so that ring-shaped plasma is formed around the protruding portion.
上記課題を解決する第7の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第1〜第6の発明のいずれかに記載のプラズマ処理装置において、
前記凸設部分の外径を前記基板の直径より大きくすると共に、前記1つのアンテナの直径又は前記複数のアンテナの平均直径を前記凸設部分の外径より大きくし、
前記基板を基準にして、前記リング状のプラズマの密度中心位置を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より高くすると共に、前記プラズマの密度中心位置から前記基板を望む際、前記凸設部分が前記基板の影となるように、前記アンテナ及び前記基板を配置したことを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a seventh invention for solving the above-described problems is
In the plasma processing apparatus according to any one of the first to sixth inventions,
The outer diameter of the protruding portion is made larger than the diameter of the substrate, and the diameter of the one antenna or the average diameter of the plurality of antennas is made larger than the outer diameter of the protruding portion,
When the density center position of the ring-shaped plasma is higher than the inner surface of the container of the projecting portion with respect to the substrate, and the substrate is desired from the density center position of the plasma, the projecting The antenna and the substrate are arranged so that a portion becomes a shadow of the substrate.
上記課題を解決する第8の発明に係るプラズマ処理装置は、
上記第7に記載のプラズマ処理装置において、
前記基板を基準にして、前記容器内にガスを供給する供給口を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より低くしたことを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to an eighth invention for solving the above-mentioned problems is as follows.
In the plasma processing apparatus according to the seventh aspect,
The supply port for supplying a gas into the container with respect to the substrate is made lower than the inner surface of the container at the projecting portion.
本発明によれば、電磁波を入射する窓を、略均一な厚さを有する1つ又は複数の絶縁性部材から構成するので、熱応力により破損しにくくなると共に、窓を製造する際、各部材の形成や組立が容易になる。 According to the present invention, the window for receiving electromagnetic waves is composed of one or a plurality of insulating members having a substantially uniform thickness. Is easy to form and assemble.
又、窓のサイズやアンテナ、基板の配置を適切に設定したので、CVD、エッチング等プラズマ処理において、スパッタエッチングの均一性を図ることができる。 Further, since the size of the window, the antenna, and the arrangement of the substrate are appropriately set, it is possible to achieve sputter etching uniformity in plasma processing such as CVD and etching.
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態のいくつかを、図1〜8を用いて詳細に説明する。 Hereinafter, some embodiments of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
図1(a)は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の一例を示す概略構成図である。
本発明に係るプラズマ処理装置は、図1(a)に示すように、円筒状の真空チャンバ1の内部が処理室2として構成されるものであり、真空チャンバ1の上部開口部には段差形状を有し、上方から見て円形状のセラミクス製のRF入射窓3が、開口部を塞ぐように配設されている。又、真空チャンバ1の下部には支持台4が備えられ、半導体等の基板5が支持台4の上面に保持される。
Fig.1 (a) is a schematic block diagram which shows an example of embodiment of the plasma processing apparatus based on this invention.
In the plasma processing apparatus according to the present invention, as shown in FIG. 1A, the inside of a
RF入射窓3の上部には、例えば、円形コイル状の高周波アンテナ7が複数配置され、高周波アンテナ7が各々独立して整合器8に接続されており、整合器8を介して高周波(RF)電源9が接続されて、各高周波アンテナ7に各々異なる電流を供給可能である。又、真空チャンバ1には、処理室2内に所望のガスを導入する複数のガスノズル10a、10b(供給口)が、真空チャンバ1の外壁を貫通して、周方向に均等に設けられている。
A plurality of, for example, circular coil-shaped high-
基板5を支持する支持台4は、昇降装置11により、その位置が上下移動可能である。又、基板5を支持する支持台4には、電極部12が設けられており、電極部12には整合器13を介して低周波(LF)電源14が接続されている。低周波電源14は、高周波電源9より低い周波数を電極部12に印加し、基板5にバイアス電力を印加できるようになっている。
The position of the support table 4 that supports the
上記構成のプラズマ処理装置では、高周波アンテナ7に電力を供給することにより、RF入射窓3を介して電磁波が処理室2に入射され、入射された電磁波が、ガスノズル10a、10bを介して処理室2内に導入されたガスをイオン化して、プラズマ15を発生させる。このとき、プラズマ15は、高周波アンテナ7の配置位置に相関するように、リング状形状となっている。
In the plasma processing apparatus having the above-described configuration, by supplying power to the high-
ここで、図1(a)、(b)を用いて、セラミクス製のRF入射窓3の構成を詳細に説明する。
図1(a)、(b)に示すように、RF入射窓3は、同じ厚さの平板の中央部分を凹ませたような形状である。具体的には、周縁部3aに対して、その下方側(図1(b)の下側)に、周縁部3aに略垂直な垂直部3dを介して、ステップ部3bが凸設されており、ステップ部3bの凸設された側の面であるステップ面3cが処理室2の内側になるように配置されて、RF入射窓3の段差部として機能する。このRF入射窓3は、略均一な厚さで一体に形成されており、垂直部3dの曲折部分は、応力が集中しないように、適度な曲率を持って形成されている。従って、RF入射窓3を略均一な厚さで形成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができる。
Here, the configuration of the ceramic
As shown in FIGS. 1A and 1B, the
更に、本発明では、基板5上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、以下のような条件により、RF入射窓3の形状(例えば、ステップ部3bの外径A、ステップ面3cの高さB等)、高周波アンテナ7や基板5の配置位置等の条件を設定している。
Furthermore, in the present invention, in order to make sputter etching and deposition on the
(1)ステップ部3bの外径A>基板5の直径C
(2)高周波アンテナ7の平均径D>ステップ部3bの外径A
(3)プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面3cの高さB
(4)プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部3bが影となる。
(5)ガスノズル10a、10bの高さG>ステップ面3cの高さB
上記各条件について、図2、図3を用いて、以下に説明を詳細に行う。なお、図2(a)、図2(b)、図3(a)、図3(b)においては、図1の中から、RF入射窓3、基板5、高周波アンテナ7、プラズマ15等を抜き出して図示したものである。
(1) The outer diameter A of the
(2) Average diameter D of high-
(3) Height position E of
(4) When the
(5) Height G of
Each of the above conditions will be described in detail below with reference to FIGS. 2 (a), 2 (b), 3 (a), and 3 (b), the
本発明では、プラズマ15の領域を最適な位置とすることで、基板5でのスパッタエッチング量の均一性を向上させており、そのための条件が上記条件(1)、(2)となる。
In the present invention, the uniformity of the sputter etching amount on the
(1)ステップ部3bの外径A>基板5の直径C
ここでは、ステップ部3bによる遮蔽効果(上記条件(3)、(4))を考慮しない単純なモデルを想定し、ステップ部3bの外径A1<基板5の直径Cである場合(図2(a))と、ステップ部3bの外径A>基板5の直径Cである場合(図2(b))とを比較して説明を行う。
(1) The outer diameter A of the
Here, a simple model that does not consider the shielding effect (the above conditions (3) and (4)) by the
図2(a)に示すように、ステップ部3bの外径A1<基板5の直径Cである場合、生成されるプラズマ15の領域は、ステップ部3bが存在するため、ステップ部3bの外径A1より大きく、基板5の直径Cより小さい径を持つリング状の形状となる。この場合、図2(c)のグラフに示すように、スパッタエッチング量のピーク位置は基板5の直径Cの内側に存在し、基板5の面内で、スパッタエッチング量が大きく変化すると共に、基板5の周縁から中心へ向かって、一旦増加した後、減少するプロファイルとなる。
As shown in FIG. 2A, when the outer diameter A1 of the
一方、図2(b)に示すように、ステップ部3bの外径A>基板5の直径Cである場合、生成されるプラズマ15の領域は、ステップ部3bが存在するため、ステップ部3bの外径Aより大きく、かつ、基板5の直径Cより大きい径を持つリング状の形状となる。この場合、図2(c)のグラフに示すように、スパッタエッチング量のピーク位置は基板5の直径Cの外側に存在し、基板5の面内で、スパッタエッチング量が緩やかに変化すると共に、基板5の周縁から中心へ向かって、緩やかに減少するプロファイルとなる。
On the other hand, as shown in FIG. 2B, when the outer diameter A of the
このような傾向を考慮すると、基板5でのスパッタエッチング量の均一性を向上させるには、ステップ部3bの外径A>基板5の直径Cとして、生成されるプラズマ15の領域を、基板5の直径Cより大きくすることが望ましいことがわかる。
Considering such a tendency, in order to improve the uniformity of the sputter etching amount on the
(2)高周波アンテナ7の平均径D>ステップ部3bの外径A
上記条件(1)で説明したように、基板5でのスパッタエッチング量の均一性を向上させるには、生成されるプラズマ15の領域を、基板5の直径Cより大きい径を持つリング状の形状とすることが望ましい。そのためには、ステップ部3bの外径A>基板5の径Cとすることが必要であり、更に、プラズマ15を生成させる高周波アンテナ7の配置位置を、ステップ部3bの外径Aより大きくすることも重要である。これは、生成されるプラズマ15が、主に、高周波アンテナ7の配置位置により左右されるからである。従って、高周波アンテナ7の配置位置により、プラズマ15が生成される領域の位置が設定可能であり、高周波アンテナ7の平均径D>ステップ部3bの外径Aとなるように、高周波アンテナ7の配置位置(水平方向位置)を設定すればよい。このことにより、生成されるプラズマ15の領域を、ステップ部3bの外径Aより大きく、かつ、基板5の直径Cより大きい径を持つリング状の形状とすることができる。なお、上記平均径Dは、複数の高周波アンテナ7の直径の平均を求めたものであり、各高周波アンテナ7に各々異なる電流が流れる場合には、電流量に応じて、高周波アンテナ7の直径に重み付けをして、それらの平均を求めたものである。又、高周波アンテナ7が1つの場合には、その直径を用いる。
(2) Average diameter D of high-
As described in the above condition (1), in order to improve the uniformity of the sputter etching amount on the
又、本発明では、遮蔽効果を利用することで、基板5でのスパッタエッチング量の均一性を向上させており、そのための条件が上記条件(3)、(4)となる。
In the present invention, the uniformity of the sputter etching amount on the
(3)プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面3cの高さB
RF入射窓3のステップ部3bによる遮蔽効果を利用して、基板5でのスパッタエッチング量の均一性を向上させるためには、図3(a)に示すように、プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部3bが影になって、基板5全体が見えなくなることが必要であり、そのためには、少なくとも、プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面3cの高さBとすることが必要となる。従って、プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面3cの高さBとなるように、RFパワー、圧力、ガス種等の成膜プロセス条件を設定すればよく、このことにより、遮蔽効果を利用して、基板5でのスパッタエッチング量の均一性を向上させることができる。なお、プラズマ密度中心16の高さEは、プラズマ解析により比較的精度良く求めることができるため、ステップ面3cの高さBの下限値は予め求めることができる。
(3) Height position E of
In order to improve the uniformity of the sputter etching amount on the
更に、基板5でのスパッタエッチング量の均一性をより向上させるには、遮蔽効果を最適に利用するため、上記条件(4)を満たすことが必要となる。
Furthermore, in order to further improve the uniformity of the sputter etching amount on the
(4)プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部3bが影となる。
遮蔽効果を最適に利用して、基板5でのスパッタエッチング量の均一性をより向上させるには、プラズマ密度中心16から基板5を望む際、適度な範囲でステップ部3bが影になることが必要である。
(4) When the
In order to further improve the uniformity of the sputter etching amount on the
その適度な範囲を検証してみると、仮に、プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部3bが影にならず、基板5全体が見える場合(図3(b)中の放射範囲F1参照)、図3(c)のグラフのF1に示すように、スパッタエッチング量が基板5の中心で高く、基板5の周縁で低くなる傾向となる。これは、基板5の中心部では、基板5の周辺部と比較して、プラズマ密度中心16の各点からの放射範囲F1が、多く重なるためである。
When the appropriate range is verified, if the
一方、プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部3bが影となり、基板5の中心までが見える場合(図3(b)中の放射範囲F2参照)、図3(c)のグラフのF2に示すように、スパッタエッチング量が基板5の中心で低く、基板5の周縁で高くなる傾向となる。これは、基板5の中心では、プラズマ密度中心16の各点からの放射範囲F2が重なることはなく、基板5の周縁では、プラズマ密度中心16の各点からの放射距離が近いためである。
On the other hand, when the
このような傾向を考慮すると、基板5でのスパッタエッチング量の均一性をより向上させるには、プラズマ密度中心16からの放射範囲F内に基板5全体が見えず、かつ、プラズマ密度中心16からの放射範囲F内に、少なくとも、基板5の中心部が見えるようにすることが望ましいことがわかる。従って、プラズマ密度中心16からの放射範囲F内に、基板5全体が見えず、かつ、少なくとも、基板5の中心部が見えるように、基板5の高さ位置及びプラズマ密度中心16の高さ位置を設定すればよい。
Considering such a tendency, in order to further improve the uniformity of the sputter etching amount on the
なお、基板5の高さ位置とスパッタエッチング量の均一性の関係は、高周波アンテナ7から基板5までの距離を横軸に取ると、図4に示すような関係があり、このことから、スパッタエッチング量の均一性の最小点が、高周波アンテナ7から所定距離離れた位置にあることがわかる。この距離は、RFパワー、圧力、ガス種を予め決めれば、プラズマ解析により比較的精度良く求めることができる。従って、基板5の高さ位置は、図4に示すようなグラフから、最適な位置を求めて設定すればよい。なお、基板までの距離が設定可能(可変)である場合、成膜プロセスの条件が変わっても均一性を最小とする最適な位置が、基板までの距離の可変範囲内に入るように、プラズマ密度中心16の高さ位置Eに対するステップ面3cの高さBの上限を設定すればよい。
The relationship between the height position of the
加えて、本発明では、基板5でのデポジションの均一性も確保しており、そのための条件が上記条件(5)となる。
In addition, in the present invention, uniformity of deposition on the
(5)ガスノズル10bの高さG>ステップ面3cの高さB
複数のガスノズル10a、10bは、真空チャンバ1に周方向に均等に、真空チャンバ1の中心に向かって設けられおり、基板5上でデポジションの均一性を確保するには、その位置も重要な条件となる。具体的には、ガスノズル10a、10bからのガスの流れを阻害しないように、ガスノズル10a、10bの高さ位置に対して、RF入射窓3のステップ部3bが干渉しない位置、つまり、ガスノズル10bの高さG>ステップ面3cの高さBとすることが必要である(図1参照)。
(5) Height G of
The plurality of
図5(a)は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置は、図5(a)に示すように、RF入射窓21の構成を除いて、実施例1の図1に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図1に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
FIG. 5A is a schematic configuration diagram showing another example of the embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. The plasma processing apparatus of the present embodiment is substantially the same as the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 of the first embodiment except for the configuration of the
本実施例では、セラミクス製のRF入射窓21において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとし、更に、製作性を向上させたものである。
In the present embodiment, the ceramic
図5(a)、(b)に示すように、RF入射窓21も、同じ厚さの平板の中央部分を凹ませたような形状である。具体的には、周縁部21aに対して、その下方側(図5(b)の下側)に、傾斜部21dを介して、ステップ部21bが凸設されており、ステップ部21bの凸設された側の面であるステップ面21cが処理室2の内側になるように配置されて、RF入射窓21の段差部として機能する。このRF入射窓21は、略均一な厚さで形成されており、傾斜部21dは、周縁部21a、ステップ部21bに対して緩やかな傾斜となると共に、傾斜部21dの曲折部分は、応力が集中しないように、適度な曲率を持って形成されている。従って、RF入射窓21を略均一な厚さで一体に形成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができる。又、製作性を向上するには、周縁部21aの幅が小さいことが望ましく、本実施例のRF入射窓21の場合は、周縁部21aに対して、傾斜部21dを介して、ステップ部21bを凸設しているので、周縁部21aの幅が小さくなり、製作性の向上に寄与する。なお、本実施例のプラズマ処理装置においては、高周波アンテナ7の配置位置を、RF入射窓21の形状に合わせて、RE入射窓21の傾斜部21dに沿って配置しており、この傾斜部21dの外周部分にプラズマ15が生成されることになる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, the
更に、本実施例でも、基板5上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例1と同様に、以下のような条件により、RF入射窓21の形状(例えば、ステップ部21bの外径A、ステップ面21cの高さB等)、高周波アンテナ7や基板5の配置位置等の条件を設定している。
Further, also in this embodiment, in order to make the sputter etching and deposition on the
(1)ステップ部21bの外径A>基板5の直径C
(2)高周波アンテナ7の平均径D>ステップ部21bの外径A
(3)プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面21cの高さB
(4)プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部21bが影となる。
(5)ガスノズル10a、10bの高さG>ステップ面21cの高さB
なお、上記各条件については、実施例1で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
(1) Outer diameter A of
(2) Average diameter D of high-
(3) The height position E of the
(4) When the
(5) Height G of
The above conditions are the same as those described in the first embodiment, and thus detailed description thereof is omitted here.
図6(a)は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置も、図6(a)に示すように、RF入射窓31の構成を除いて、実施例1の図1に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図1に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
FIG. 6A is a schematic configuration diagram showing another example of the embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. The plasma processing apparatus of the present embodiment is also substantially the same as the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 of the first embodiment, except for the configuration of the
本実施例では、セラミクス製のRF入射窓31において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとし、更に、製作性を向上させたものである。
In this embodiment, the ceramic
図6(a)、(b)に示すように、RF入射窓31は、径の異なる円板状の平板を重ね合わせて用いることで、中央部分に段差構造を備えるようにしたものである。具体的には、径の大きい均一な厚さの円板状の平板の天井部32に対して、その下方側(図6(b)の下側)に、径の小さい均一な厚さの円板状の平板のステップ部33を重ね合わせて、天井部32の中心部を貫通する吊り下げボルト34により、ステップ部33を吊り下げて、固定したものである。そして、ステップ部33の下側の面であるステップ面33aが処理室2の内側になるように配置されて、RF入射窓31の段差部として機能する。このように、径の異なる均一な厚さの円板状の平板を重ね合わせて、RF入射窓31を構成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができ、又、個々の部材(天井板32、ステップ部33)は単純な形状であるので、製作性も向上させることができる。
As shown in FIGS. 6A and 6B, the
なお、図6(c)に示すように(図6(b)の領域Hの拡大図)、天井部32の上面には、天井部32と吊り下げボルト34との間をシールするため、シール溝32aが形成されており、シール溝32aにはシール部材35が配設されている。
As shown in FIG. 6C (enlarged view of the region H in FIG. 6B), the upper surface of the
更に、本実施例でも、基板5上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例1と同様に、以下のような条件により、RF入射窓31の形状(例えば、ステップ部33の外径A、ステップ面33aの高さB等)、高周波アンテナ7や基板5の配置位置等の条件を設定している。
Further, also in this embodiment, in order to make sputter etching and deposition on the
(1)ステップ部33の外径A>基板5の直径C
(2)高周波アンテナ7の平均径D>ステップ部33の外径A
(3)プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面33aの高さB
(4)プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部33が影となる。
(5)ガスノズル10a、10bの高さG>ステップ面33aの高さB
なお、上記各条件についても、実施例1で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
(1) The outer diameter A of the
(2) Average diameter D of high-
(3) Height position E of
(4) When the
(5) Height G of
Since the above conditions are the same as those described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
図7(a)は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置も、図7(a)に示すように、RF入射窓41の構成を除いて、実施例1の図1に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図1に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
FIG. 7A is a schematic configuration diagram showing another example of the embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. The plasma processing apparatus of the present embodiment is also substantially the same as the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 of the first embodiment except for the configuration of the
本実施例では、セラミクス製のRF入射窓41において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとしたものである。
In this embodiment, the ceramic
図7(a)、(b)に示すように、RF入射窓41は、リング状の部材の中央の開口部分に、ドーム状の部材を挿入して用いることで、中央部分に段差構造を備えるようにしたものである。具体的には、中央に円形の開口部分を有する均一な厚さのリング部42と、略均一な厚さで形成され、底部に平面を有するドーム状のドーム部43とを有し、リング部42の開口部分にドーム部43が挿入されて、ドーム部43の底部が、下方側(図7(b)の下側)に配置されたものである。そして、ドーム部43の下側の面であるステップ面43aが処理室2の内側になるように配置されて、RF入射窓41の段差部として機能している。このように、均一な厚さのリング部42に、略均一な厚さのドーム部43を組み合わせて、RF入射窓41を構成し、応力集中箇所を減少させると共に、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができる。
As shown in FIGS. 7A and 7B, the
なお、図7(c)に示すように(図7(b)の領域Iの拡大図)、ドーム部43の端部には、フランジ43aが形成されており、リング部42とフランジ43aとの間には、リング部42とドーム部43との間をシールするため、リング部42の角を切り落として形成したシール部42aに、シール部材44が配設されている。更に、プラズマ15からシール部材44を保護するため、シール部材44の真空チャンバ1側には、保護溝42bが形成されて、この保護溝42bにテフロン(登録商標)等のフッ素樹脂からなる保護部材45が配設されている。
In addition, as shown in FIG.7 (c) (enlarged view of the area | region I of FIG.7 (b)), the flange 43a is formed in the edge part of the
又、リング部42とドーム部43との間をシールする構造としては、図7(d)に示すようなものでもよい。具体的には、リング部42とドーム部43のフランジ43aとの間には、リング部42の上面に溝部42cが形成されており、溝部42cにはシール部材44が配設されている。更に、プラズマ15からシール部材44を保護するため、シール部材44の真空チャンバ1側には、保護溝42dが形成されて、この保護溝42dにテフロン等のフッ素樹脂からなる保護部材45が配設されている。
Further, as a structure for sealing between the
更に、本実施例でも、基板5上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例1と同様に、以下のような条件により、RF入射窓41の形状(例えば、ドーム部43の外径A、ステップ面43aの高さB等)、高周波アンテナ7や基板5の配置位置等の条件を設定している。
Further, also in this embodiment, in order to make sputter etching and deposition on the
(1)ドーム部43の外径A>基板5の直径C
(2)高周波アンテナ7の平均径D>ドーム部43の外径A
(3)プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面43aの高さB
(4)プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ドーム部43が影となる。
(5)ガスノズル10a、10bの高さG>ステップ面43aの高さB
なお、上記各条件についても、実施例1で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
(1) Outer diameter A of
(2) Average diameter D of high-
(3) The height position E of the
(4) When the
(5) Height G of
Since the above conditions are the same as those described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
図8(a)は、本発明に係るプラズマ処理装置の実施形態の他の一例を示す概略構成図である。本実施例のプラズマ処理装置も、図8(a)に示すように、RF入射窓51の構成を除いて、実施例1の図1に示すプラズマ処理装置と略同等のものである。従って、図1に示すプラズマ処理装置と重複する装置構成には同じ符号を付し、主に、相違のある部分に基づいて、本実施例の説明を行う。
FIG. 8A is a schematic configuration diagram showing another example of the embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention. The plasma processing apparatus of the present embodiment is also substantially the same as the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 of the first embodiment, except for the configuration of the
本実施例では、セラミクス製のRF入射窓51において、段差構造を備えると共に熱応力により破損し難いものとし、更に、製作性を向上させたものである。
In this embodiment, the ceramic
図8(a)、(b)に示すように、RF入射窓51は、径の異なる平板を重ね合わせて用いることで、中央部分に段差構造を備えるようにしたものである。具体的には、径の大きい均一な厚さの円板状の平板の天井部52に対して、その下方側(図8(b)の下側)に、径の小さい均一な厚さの円板状の平板のステップ部53を重ね合わせ、真空チャンバ1の底部から延設された絶縁材料からなる棒状の支持部材54により、ステップ部53を下方から支持したものである。そして、ステップ部53の下側の面であるステップ面53aが処理室2の内側になるように配置されて、RF入射窓51の段差部として機能する。このように、径の異なる均一な厚さの円板状の平板を重ね合わせて、RF入射窓51を構成し、中心部と周辺部との物理的性質の差をできるだけ小さくしたので、熱応力により破損し難い段差構造とすることができ、又、個々の部材(天井板52、ステップ部53)は単純な形状であるので、製作性も向上させることができる。
As shown in FIGS. 8A and 8B, the
なお、支持部材54は、その断面形状が楕円状であり、その長軸側は、真空チャンバ1の中心方向に向かうように配置されて、ガスノズル10a、10bからのガスの流れを妨げないようにしている(図8(c)参照)。又、支持部材54は、真空チャンバ1の底部から延設させるのではなく、真空チャンバ1の壁面から延設させて、ステップ部53を支持するようにしてもよい。又、本実施例のプラズマ処理装置においては、支持台4が昇降装置11により上下可能な構造であるが、支持台4が上下動せず、固定されている場合には、支持台4から支持部材54を延設させて、ステップ部53を支持するようにしてもよい。
Note that the
更に、本実施例でも、基板5上におけるスパッタエッチングやデポジションを均一にするため、実施例1と同様に、以下のような条件により、RF入射窓51の形状(例えば、ステップ部53の外径A、ステップ面53aの高さB等)、高周波アンテナ7や基板5の配置位置等の条件を設定している。
Further, in this embodiment, in order to make the sputter etching and deposition on the
(1)ステップ部53の外径A>基板5の直径C
(2)高周波アンテナ7の平均径D>ステップ部53の外径A
(3)プラズマ密度中心16の高さ位置E<ステップ面53aの高さB
(4)プラズマ密度中心16から基板5を望む際、ステップ部53が影となる。
(5)ガスノズル10a、10bの高さG>ステップ面53aの高さB
なお、上記各条件についても、実施例1で説明した内容と同じであるので、ここでは、その詳細な説明を省略する。
(1) The outer diameter A of the
(2) Average diameter D of high-
(3) Height position E of
(4) When the
(5) Height G of
Since the above conditions are the same as those described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted here.
本発明は、容器内に電磁波を入射する窓を有するプラズマ処理装置であれば、どのようなものでも適用可能なものである。 The present invention can be applied to any plasma processing apparatus having a window for entering electromagnetic waves into a container.
1 真空チャンバ
2 成膜室
3 RF入射窓
4 支持台
5 基板
6 薄膜
7 高周波アンテナ
8 整合器
9 高周波電源
10a ガスノズル
10b ガスノズル
11 昇降装置
12 電極部
13 整合器
14 低周波電源
15 プラズマ
16 プラズマ密度中心
21 RF入射窓
31 RF入射窓
41 RF入射窓
51 RF入射窓
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記窓は、略均等な厚さで一体に形成されると共に、該窓の中央部分が前記容器の内側に円形状に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for making electromagnetic waves from one or a plurality of coiled antennas enter a container through an insulating disk-like window and converting the gas in the container into plasma,
The window is integrally formed with a substantially uniform thickness, and a central portion of the window is projected in a circular shape inside the container, and a ring-shaped plasma is formed around the projected portion. A plasma processing apparatus characterized in that it is configured as described above.
前記凸設部分は、緩やかな傾斜部を介して凸設されたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus is characterized in that the protruding portion is protruded through a gentle inclined portion.
前記窓は、径の大きい均一な厚さの円板状の第1平板と径の小さい均一な厚さの円板状の第2平板とを重ね合わせて形成されると共に、前記第2平板側を前記容器の内側に配設して凸設部分とし、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for making electromagnetic waves from one or a plurality of coiled antennas enter a container through an insulating disk-like window and converting the gas in the container into plasma,
The window is formed by overlapping a disk-shaped first flat plate with a large diameter and a uniform thickness and a disk-shaped second flat plate with a small diameter and a uniform thickness, and the second flat plate side Is disposed on the inside of the container to form a protruding portion, and a ring-shaped plasma is formed around the protruding portion.
前記第2平板は、前記第1平板を貫通するボルト部材により、前記第1平板側に支持されることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein
The plasma processing apparatus, wherein the second flat plate is supported on the first flat plate side by a bolt member penetrating the first flat plate.
前記第2平板は、前記容器の内部に配設された支持部材により、前記第1平板側に支持されることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein
The plasma processing apparatus, wherein the second flat plate is supported on the first flat plate side by a support member disposed inside the container.
前記窓は、中央に円形状の開口部を有する均一な厚さのリング状のリング部材と、略均一な厚さの円形ドーム状のドーム部材とを有し、前記ドーム部材が前記開口部に挿入され、前記ドーム部材の底部が前記容器の内側に凸設されて、該凸設部分の周囲にリング状のプラズマが形成されるようにしたものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 In a plasma processing apparatus for making electromagnetic waves from one or a plurality of coiled antennas enter a container through an insulating disk-like window and converting the gas in the container into plasma,
The window has a ring-shaped ring member with a uniform thickness having a circular opening at the center and a circular dome-shaped dome member with a substantially uniform thickness, and the dome member is located at the opening. A plasma processing apparatus, wherein the plasma processing apparatus is inserted so that the bottom of the dome member is protruded inside the container so that a ring-shaped plasma is formed around the protrusion.
前記凸設部分の外径を前記基板の直径より大きくすると共に、前記1つのアンテナの直径又は前記複数のアンテナの平均直径を前記凸設部分の外径より大きくし、
前記基板を基準にして、前記リング状のプラズマの密度中心位置を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より高くすると共に、前記プラズマの密度中心位置から前記基板を望む際、前記凸設部分が前記基板の影となるように、前記アンテナ及び前記基板を配置したことを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6,
The outer diameter of the protruding portion is made larger than the diameter of the substrate, and the diameter of the one antenna or the average diameter of the plurality of antennas is made larger than the outer diameter of the protruding portion,
When the density center position of the ring-shaped plasma is higher than the inner surface of the container of the projecting portion with respect to the substrate, and the substrate is desired from the density center position of the plasma, the projecting The plasma processing apparatus, wherein the antenna and the substrate are arranged so that a portion becomes a shadow of the substrate.
前記基板を基準にして、前記容器内にガスを供給する供給口を、前記凸設部分の前記容器の内側の面より低くしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein
A plasma processing apparatus, wherein a supply port for supplying a gas into the container is set lower than an inner surface of the container at the protruding portion with respect to the substrate.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005369082A JP2007173033A (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Plasma treatment device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005369082A JP2007173033A (en) | 2005-12-22 | 2005-12-22 | Plasma treatment device |
Publications (1)
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JP2007173033A true JP2007173033A (en) | 2007-07-05 |
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Country | Link |
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102378462A (en) * | 2010-08-04 | 2012-03-14 | 东京毅力科创株式会社 | Plasma processing apparatus |
JP2016534522A (en) * | 2013-09-06 | 2016-11-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Power deposition control of inductively coupled plasma (ICP) reactors |
-
2005
- 2005-12-22 JP JP2005369082A patent/JP2007173033A/en not_active Withdrawn
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN102378462A (en) * | 2010-08-04 | 2012-03-14 | 东京毅力科创株式会社 | Plasma processing apparatus |
CN102378462B (en) * | 2010-08-04 | 2013-12-04 | 东京毅力科创株式会社 | Plasma processing apparatus |
JP2016534522A (en) * | 2013-09-06 | 2016-11-04 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Power deposition control of inductively coupled plasma (ICP) reactors |
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