JP2007173033A - Plasma treatment device - Google Patents

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Ryuichi Matsuda
竜一 松田
Tadashi Shimazu
正 嶋津
Takayuki Irie
隆之 入江
Yukihiro Otani
幸広 大谷
Koji Satake
宏次 佐竹
Toshiaki Shigenaka
俊明 茂中
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device with improved uniformity of plasma treatment with the use of an RF incident window of a stepped structure free from risk of damage due to thermal stress. <P>SOLUTION: In the plasma treatment device in which electromagnetic waves from a plurality of coiled high-frequency antennas are made incident into a vacuum chamber 1 through a disc-like RF incident window 3 of an insulating property and gas in the vacuum chamber 1 is plasmolyzed, the RF incident window 3 is to be formed at nearly uniform thickness with its center part protruded inward in a circular shape, around which (a stepped part 3b) ring-shaped plasma 15 is to be formed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

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.

P. L. G. Ventzek, M. Grapperhaus and M. J. Kushner, "Investigation of Electron Source and Ion Flux Uniformity in High Plasma Density Inductively Plasma Tools Using 2-dimensional Modeling", J. Vac. Science Tech. B 12, 3118 (1994).P. L. G. Ventzek, M. Grapperhaus and M. J. Kushner, "Investigation of Electron Source and Ion Flux Uniformity in High Plasma Density Inductively Plasma Tools Using 2-dimensional Modeling", J. Vac. Science Tech. B 12, 3118 (1994).

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 Document 1, the central portion is thick, When the step shape is such that the peripheral portion is thin, there is a problem in manufacturing that the difference is further increased. In addition, the RF incident window in the plasma processing apparatus has a temperature distribution in which the temperature is high in the central portion and low in the peripheral portion during the plasma processing. Therefore, when considering the thermal stress of such temperature distribution, However, the stepped shape with a thick and thin peripheral part could not withstand the structure and was highly likely to be damaged by thermal stress. Therefore, an RF incident window having a step structure that can be used practically has been demanded.

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 cylindrical vacuum chamber 1 is configured as a processing chamber 2, and a step shape is formed in the upper opening of the vacuum chamber 1. An RF incident window 3 made of ceramic and having a circular shape when viewed from above is disposed so as to close the opening. A support table 4 is provided at the lower part of the vacuum chamber 1, and a substrate 5 such as a semiconductor is held on the upper surface of the support table 4.

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-frequency antennas 7 are arranged on the upper part of the RF incident window 3, and the high-frequency antennas 7 are independently connected to the matching unit 8. A power source 9 is connected to supply different currents to the high-frequency antennas 7. In the vacuum chamber 1, a plurality of gas nozzles 10 a and 10 b (supply ports) for introducing a desired gas into the processing chamber 2 are provided evenly in the circumferential direction through the outer wall of the vacuum chamber 1. .

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 substrate 5 can be moved up and down by the lifting device 11. In addition, an electrode portion 12 is provided on the support base 4 that supports the substrate 5, and a low frequency (LF) power source 14 is connected to the electrode portion 12 via a matching unit 13. The low-frequency power source 14 can apply a lower frequency than the high-frequency power source 9 to the electrode unit 12 to apply bias power to the substrate 5.

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-frequency antenna 7, electromagnetic waves are incident on the processing chamber 2 through the RF incident window 3, and the incident electromagnetic waves are processed through the gas nozzles 10a and 10b. The gas introduced into the gas 2 is ionized to generate plasma 15. At this time, the plasma 15 has a ring shape so as to correlate with the arrangement position of the high frequency antenna 7.

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 RF entrance window 3 will be described in detail with reference to FIGS.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the RF incident window 3 has a shape in which a central portion of a flat plate having the same thickness is recessed. Specifically, a step portion 3b is projected from the peripheral portion 3a on the lower side (lower side in FIG. 1B) via a vertical portion 3d substantially perpendicular to the peripheral portion 3a. The step surface 3 c, which is the surface on the projecting side of the step portion 3 b, is arranged inside the processing chamber 2 and functions as a step portion of the RF incident window 3. The RF incident window 3 is integrally formed with a substantially uniform thickness, and the bent portion of the vertical portion 3d is formed with an appropriate curvature so that stress is not concentrated. Therefore, since the RF incident window 3 is formed with a substantially uniform thickness and the difference in physical properties between the central portion and the peripheral portion is made as small as possible, a step structure that is not easily damaged by thermal stress can be obtained.

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 substrate 5 uniform, the shape of the RF incident window 3 (for example, the outer diameter A of the step portion 3b and the height of the step surface 3c is increased under the following conditions. And other conditions such as the arrangement position of the high-frequency antenna 7 and the substrate 5 are set.

(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 step portion 3b> the diameter C of the substrate 5
(2) Average diameter D of high-frequency antenna 7> Outer diameter A of step portion 3b
(3) Height position E of plasma density center 16 <height B of step surface 3c
(4) When the substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 3b becomes a shadow.
(5) Height G of gas nozzles 10a and 10b> Height B of step surface 3c
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 RF incident window 3, the substrate 5, the high-frequency antenna 7, the plasma 15 and the like from FIG. It is extracted and illustrated.

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 substrate 5 is improved by setting the region of the plasma 15 to the optimum position, and the conditions for this are the above conditions (1) and (2).

(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 step portion 3b> the diameter C of the substrate 5
Here, a simple model that does not consider the shielding effect (the above conditions (3) and (4)) by the step portion 3b is assumed, and the outer diameter A1 of the step portion 3b <the diameter C of the substrate 5 (FIG. 2 ( Description will be made by comparing a)) with the case where the outer diameter A of the step portion 3b> the diameter C of the substrate 5 (FIG. 2B).

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 step portion 3b is smaller than the diameter C of the substrate 5, the region of the generated plasma 15 is the outer diameter of the step portion 3b because the step portion 3b exists. The ring shape is larger than A1 and smaller than the diameter C of the substrate 5. In this case, as shown in the graph of FIG. 2 (c), the peak position of the sputter etching amount exists inside the diameter C of the substrate 5, and the sputter etching amount greatly changes in the plane of the substrate 5, and the substrate After increasing from the periphery of 5 toward the center, the profile decreases once.

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 step portion 3b> the diameter C of the substrate 5, the region of the plasma 15 to be generated is the step portion 3b. The ring shape is larger than the outer diameter A and larger than the diameter C of the substrate 5. In this case, as shown in the graph of FIG. 2C, the peak position of the sputter etching amount exists outside the diameter C of the substrate 5, and the sputter etching amount gradually changes in the plane of the substrate 5, The profile gradually decreases from the periphery of the substrate 5 toward the center.

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 substrate 5, the region of the plasma 15 to be generated is set so that the outer diameter A of the step portion 3b> the diameter C of the substrate 5 It can be seen that it is desirable to make the diameter larger than 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
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-frequency antenna 7> Outer diameter A of step portion 3b
As described in the above condition (1), in order to improve the uniformity of the sputter etching amount on the substrate 5, the region of the generated plasma 15 is formed in a ring shape having a diameter larger than the diameter C of the substrate 5. Is desirable. For this purpose, the outer diameter A of the step portion 3b needs to be greater than the diameter C of the substrate 5, and the arrangement position of the high-frequency antenna 7 that generates the plasma 15 is made larger than the outer diameter A of the step portion 3b. It is also important. This is because the generated plasma 15 is mainly influenced by the arrangement position of the high-frequency antenna 7. Therefore, the position of the region where the plasma 15 is generated can be set by the arrangement position of the high-frequency antenna 7, and the arrangement of the high-frequency antenna 7 so that the average diameter D of the high-frequency antenna 7> the outer diameter A of the step portion 3b. The position (horizontal position) may be set. Thereby, the region of the generated plasma 15 can be formed in a ring shape having a diameter larger than the outer diameter A of the step portion 3 b and larger than the diameter C of the substrate 5. The average diameter D is the average of the diameters of the plurality of high frequency antennas 7. When different currents flow through the respective high frequency antennas 7, the average diameter D is set to the diameter of the high frequency antenna 7 according to the amount of current. The weight is weighted and the average of them is obtained. If there is one high-frequency antenna 7, the diameter is used.

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 substrate 5 is improved by utilizing the shielding effect, and the conditions for this are the above conditions (3) and (4).

(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 plasma density center 16 <height B of step surface 3c
In order to improve the uniformity of the sputter etching amount on the substrate 5 by using the shielding effect by the step portion 3b of the RF incident window 3, as shown in FIG. , The step portion 3b needs to be shaded so that the entire substrate 5 cannot be seen. For this purpose, at least the height position E of the plasma density center 16 <the height B of the step surface 3c. It will be necessary. Therefore, film formation process conditions such as RF power, pressure, and gas type may be set so that the height position E of the plasma density center 16 <the height B of the step surface 3c. By utilizing this, the uniformity of the sputter etching amount on the substrate 5 can be improved. In addition, since the height E of the plasma density center 16 can be obtained with a relatively high accuracy by plasma analysis, the lower limit value of the height B of the step surface 3c can be obtained in advance.

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 substrate 5, it is necessary to satisfy the above condition (4) in order to optimally use the shielding effect.

(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 substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 3b becomes a shadow.
In order to further improve the uniformity of the sputter etching amount on the substrate 5 by optimally using the shielding effect, when the substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 3b may be shaded within an appropriate range. is necessary.

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 substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 3b is not shaded and the entire substrate 5 is visible (radiation range F1 in FIG. 3B). 3), the amount of sputter etching tends to be high at the center of the substrate 5 and low at the periphery of the substrate 5. This is because the radiation range F1 from each point of the plasma density center 16 overlaps more in the central part of the substrate 5 than in the peripheral part of the substrate 5.

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 substrate 5 is desired from the plasma density center 16, when the step portion 3b is shaded and the center of the substrate 5 is visible (see the radiation range F2 in FIG. 3B), the graph of FIG. As indicated by F2, the amount of sputter etching tends to be low at the center of the substrate 5 and high at the periphery of the substrate 5. This is because the radiation ranges F2 from the respective points of the plasma density center 16 do not overlap at the center of the substrate 5, and the radiation distances from the respective points of the plasma density center 16 are short at the periphery of the substrate 5.

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 substrate 5, the entire substrate 5 cannot be seen within the radiation range F from the plasma density center 16, and from the plasma density center 16. It can be seen that it is desirable to make at least the central portion of the substrate 5 visible in the radiation range F. Therefore, the height position of the substrate 5 and the height position of the plasma density center 16 are such that the entire substrate 5 cannot be seen in the radiation range F from the plasma density center 16 and at least the center portion of the substrate 5 can be seen. Should be set.

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 substrate 5 and the uniformity of the sputter etching amount is as shown in FIG. 4 when the distance from the high-frequency antenna 7 to the substrate 5 is taken on the horizontal axis. It can be seen that the minimum point of the uniformity of the etching amount is at a position away from the high frequency antenna 7 by a predetermined distance. This distance can be determined relatively accurately by plasma analysis if the RF power, pressure, and gas type are determined in advance. Accordingly, the height position of the substrate 5 may be set by obtaining an optimum position from a graph as shown in FIG. When the distance to the substrate can be set (variable), the plasma is set so that the optimum position that minimizes the uniformity is within the variable range of the distance to the substrate even if the conditions of the film formation process change. What is necessary is just to set the upper limit of the height B of the step surface 3c with respect to the height position E of the density center 16.

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 substrate 5 is ensured, and the condition for this is the condition (5).

(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 gas nozzle 10b> Height B of step surface 3c
The plurality of gas nozzles 10 a and 10 b are provided in the vacuum chamber 1 evenly in the circumferential direction toward the center of the vacuum chamber 1, and their positions are also important for ensuring uniformity of deposition on the substrate 5. It becomes a condition. Specifically, the position where the step portion 3b of the RF incident window 3 does not interfere with the height position of the gas nozzles 10a and 10b, that is, the position of the gas nozzle 10b so as not to hinder the gas flow from the gas nozzles 10a and 10b. It is necessary that height G> height B of the step surface 3c (see FIG. 1).

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 RF incident window 21 as shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the apparatus configurations that are the same as those in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and the present embodiment will be described mainly based on the differences.

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 RF entrance window 21 is provided with a step structure and is not easily damaged by thermal stress, and the manufacturability is further improved.

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 RF incident window 21 has a shape in which a central portion of a flat plate having the same thickness is recessed. Specifically, a step portion 21b is provided on the lower side (lower side in FIG. 5B) with respect to the peripheral portion 21a via an inclined portion 21d, and the step portion 21b is provided with a protrusion. The step surface 21c, which is the surface on the side that is formed, is disposed so as to be inside the processing chamber 2, and functions as a step portion of the RF incident window 21. The RF incident window 21 is formed with a substantially uniform thickness. The inclined portion 21d is gently inclined with respect to the peripheral edge portion 21a and the step portion 21b, and stress is applied to the bent portion of the inclined portion 21d. It is formed with a moderate curvature so as not to concentrate. Therefore, since the RF incident window 21 is integrally formed with a substantially uniform thickness and the difference in physical properties between the central portion and the peripheral portion is made as small as possible, a step structure that is not easily damaged by thermal stress can be obtained. In order to improve the manufacturability, it is desirable that the width of the peripheral portion 21a is small. In the case of the RF incident window 21 of the present embodiment, the step portion 21b is connected to the peripheral portion 21a via the inclined portion 21d. The width of the peripheral edge portion 21a is reduced, which contributes to the improvement of manufacturability. In the plasma processing apparatus of the present embodiment, the arrangement position of the high-frequency antenna 7 is arranged along the inclined portion 21d of the RE incident window 21 in accordance with the shape of the RF incident window 21, and this inclined portion 21d. Plasma 15 is generated in the outer peripheral portion 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 substrate 5 uniform, the shape of the RF incident window 21 (for example, outside the step portion 21b) under the following conditions as in the first embodiment. The diameter A, the height B of the step surface 21c, etc.), the arrangement positions of the high-frequency antenna 7 and the substrate 5 are set.

(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 step portion 21b> Diameter C of substrate 5
(2) Average diameter D of high-frequency antenna 7> Outer diameter A of step portion 21b
(3) The height position E of the plasma density center 16 <the height B of the step surface 21c.
(4) When the substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 21b becomes a shadow.
(5) Height G of gas nozzles 10a and 10b> Height B of step surface 21c
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 RF incident window 31, as shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the apparatus configurations that are the same as those in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and the present embodiment will be described mainly based on the differences.

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 RF entrance window 31 is provided with a step structure and is not easily damaged by thermal stress, and further improves the manufacturability.

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 RF incident window 31 has a stepped structure at the center portion by using overlapping disk-shaped flat plates having different diameters. Specifically, with respect to the disk-shaped flat plate ceiling portion 32 having a large diameter and a uniform thickness, a circle having a small diameter and a uniform thickness is provided on the lower side (the lower side in FIG. 6B). A plate-shaped flat step portion 33 is overlapped, and the step portion 33 is suspended and fixed by a suspension bolt 34 penetrating the center portion of the ceiling portion 32. The step surface 33 a, which is the lower surface of the step portion 33, is disposed inside the processing chamber 2 and functions as a step portion of the RF incident window 31. In this way, the disk-shaped flat plates with different thicknesses are overlapped to form the RF incident window 31, and the difference in physical properties between the central portion and the peripheral portion is made as small as possible. Therefore, it is possible to obtain a step structure that is not easily damaged, and the individual members (the ceiling plate 32 and the step portion 33) have a simple shape, so that the manufacturability can also be improved.

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 ceiling portion 32 is sealed to seal between the ceiling portion 32 and the suspension bolt 34. A groove 32a is formed, and a seal member 35 is disposed in the seal groove 32a.

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 substrate 5 uniform, the shape of the RF incident window 31 (for example, outside of the step portion 33) is obtained under the following conditions as in the first embodiment. The diameter A, the height B of the step surface 33a, etc.), the arrangement positions of the high-frequency antenna 7 and the substrate 5 are set.

(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 step portion 33> the diameter C of the substrate 5
(2) Average diameter D of high-frequency antenna 7> Outer diameter A of step portion 33
(3) Height position E of plasma density center 16 <height B of step surface 33a
(4) When the substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 33 becomes a shadow.
(5) Height G of gas nozzles 10a, 10b> Height B of step surface 33a
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 RF incident window 41 as shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the apparatus configurations that are the same as those in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and the present embodiment will be described mainly based on the differences.

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 RF entrance window 41 is provided with a step structure and is not easily damaged by thermal stress.

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 RF incident window 41 is provided with a step structure in the central portion by inserting and using a dome-shaped member in the central opening portion of the ring-shaped member. It is what I did. Specifically, the ring portion 42 having a uniform thickness having a circular opening at the center, and a dome-shaped dome portion 43 having a substantially uniform thickness and having a flat surface at the bottom, is provided. The dome part 43 is inserted in the opening part of 42, and the bottom part of the dome part 43 is arrange | positioned at the downward side (lower side of FIG.7 (b)). The step surface 43 a, which is the lower surface of the dome 43, is disposed inside the processing chamber 2 and functions as a step portion of the RF incident window 41. Thus, the ring portion 42 having a uniform thickness is combined with the dome portion 43 having a substantially uniform thickness to constitute the RF incident window 41, thereby reducing stress concentration points and reducing the center portion and the peripheral portion. Since the difference in physical properties is made as small as possible, a step structure that is not easily damaged by thermal stress can be obtained.

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 dome part 43, and the ring part 42 and the flange 43a are connected. In order to seal between the ring portion 42 and the dome portion 43, a seal member 44 is disposed on a seal portion 42 a formed by cutting off the corner of the ring portion 42. Further, in order to protect the sealing member 44 from the plasma 15, a protective groove 42b is formed on the vacuum chamber 1 side of the sealing member 44, and the protective member made of a fluororesin such as Teflon (registered trademark) is formed in the protective groove 42b. 45 is arranged.

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 ring portion 42 and the dome portion 43, a structure as shown in FIG. Specifically, a groove portion 42c is formed on the upper surface of the ring portion 42 between the ring portion 42 and the flange 43a of the dome portion 43, and a seal member 44 is disposed in the groove portion 42c. Further, in order to protect the sealing member 44 from the plasma 15, a protective groove 42d is formed on the vacuum chamber 1 side of the sealing member 44, and a protective member 45 made of fluororesin such as Teflon is disposed in the protective groove 42d. Has been.

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 substrate 5 uniform, the shape of the RF incident window 41 (for example, outside of the dome 43 is formed under the following conditions as in the first embodiment). The diameter A, the height B of the step surface 43a, etc.), the arrangement positions of the high frequency antenna 7 and the substrate 5, etc. are set.

(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 dome portion 43> Diameter C of substrate 5
(2) Average diameter D of high-frequency antenna 7> Outer diameter A of dome portion 43
(3) The height position E of the plasma density center 16 <the height B of the step surface 43a.
(4) When the substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the dome portion 43 becomes a shadow.
(5) Height G of gas nozzles 10a and 10b> Height B of step surface 43a
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 RF incident window 51, as shown in FIG. Therefore, the same reference numerals are given to the apparatus configurations that are the same as those in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, and the present embodiment will be described mainly based on the differences.

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 RF incident window 51 is provided with a step structure and is not easily damaged by thermal stress, and further improves the manufacturability.

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 RF incident window 51 is provided with a step structure at the center portion by using overlapping flat plates having different diameters. Specifically, with respect to the disk-shaped flat plate ceiling 52 having a large diameter and a uniform thickness, a circle having a small diameter and a uniform thickness is provided on the lower side (the lower side in FIG. 8B). A plate-shaped flat step portion 53 is overlapped, and the step portion 53 is supported from below by a rod-shaped support member 54 made of an insulating material extending from the bottom of the vacuum chamber 1. And it arrange | positions so that the step surface 53a which is a lower surface of the step part 53 may become the inner side of the process chamber 2, and functions as a level | step-difference part of the RF incident window 51. FIG. In this way, the disk-shaped flat plates of uniform thickness with different diameters are overlapped to constitute the RF incident window 51, and the difference in physical properties between the central portion and the peripheral portion is made as small as possible. Therefore, it is possible to obtain a step structure that is not easily damaged, and because the individual members (ceiling board 52 and step portion 53) have a simple shape, the manufacturability can also be improved.

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 support member 54 has an elliptical cross-sectional shape, and the long axis side is disposed so as to be directed toward the center of the vacuum chamber 1 so as not to obstruct the gas flow from the gas nozzles 10a and 10b. (See FIG. 8C). The support member 54 may be extended from the wall surface of the vacuum chamber 1 instead of extending from the bottom of the vacuum chamber 1 to support the step portion 53. Further, in the plasma processing apparatus of the present embodiment, the support table 4 can be moved up and down by the elevating device 11, but the support table 4 is supported from the support table 4 when it is fixed without moving up and down. The member 54 may be extended to support the step portion 53.

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 substrate 5 uniform, the shape of the RF incident window 51 (for example, outside of the step portion 53) is obtained under the following conditions as in the first embodiment. The diameter A, the height B of the step surface 53a, etc.), the arrangement positions of the high-frequency antenna 7 and the substrate 5 are set.

(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 step portion 53> the diameter C of the substrate 5
(2) Average diameter D of high-frequency antenna 7> Outer diameter A of step portion 53
(3) Height position E of plasma density center 16 <height B of step surface 53a
(4) When the substrate 5 is desired from the plasma density center 16, the step portion 53 becomes a shadow.
(5) Height G of gas nozzles 10a and 10b> Height B of step surface 53a
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.

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構成図である。It is a block diagram which shows an example of embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るプラズマ処理装置において、プラズマ領域の配置条件を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | positioning conditions of a plasma area | region in the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るプラズマ処理装置において、遮蔽効果を利用する配置条件を説明する図である。It is a figure explaining the arrangement | positioning conditions using a shielding effect in the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 本発明に係るプラズマ処理装置において、均一性と基板位置の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between uniformity and a substrate position in the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 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構成図である。It is a block diagram which shows another example of embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 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構成図である。It is a block diagram which shows another example of embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 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構成図である。It is a block diagram which shows another example of embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 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構成図である。It is a block diagram which shows another example of embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention.

符号の説明Explanation of symbols

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 SYMBOLS 1 Vacuum chamber 2 Deposition room 3 RF entrance window 4 Support stand 5 Substrate 6 Thin film 7 High frequency antenna 8 Matching device 9 High frequency power source 10a Gas nozzle 10b Gas nozzle 11 Lifting device 12 Electrode unit 13 Matching device 14 Low frequency power source 15 Plasma 16 Plasma density center 21 RF incident window 31 RF incident window 41 RF incident window 51 RF incident window

Claims (8)

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.
請求項1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.
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.
請求項3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.
請求項3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.
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.
請求項1乃至請求項6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.
請求項8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.
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Cited By (2)

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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

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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
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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