JP2008118015A - Focus ring and plasma processing unit - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、所定のプラズマ処理をする被処理基板が載置され高周波電力が印加される下部電極上に、被処理基板の周囲を囲んで配置されるフォーカスリングおよびプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a focus ring and a plasma processing apparatus, which are disposed so as to surround a substrate to be processed on a lower electrode on which a substrate to be processed for predetermined plasma processing is placed and a high frequency power is applied.
従来、液晶表示装置である液晶パネルのアレイ基板に用いられる各種半導体デバイスや、TFT(薄膜トランジスタ)液晶デバイスの信号線、走査線あるいはゲート線などのデザインルールが微細になると、微細なエッチング加工が可能なドライエッチングが一般的に用いられている。 Conventionally, fine etching processing is possible when design rules such as signal lines, scanning lines, or gate lines of various semiconductor devices and TFT (thin film transistor) liquid crystal devices used for an array substrate of a liquid crystal panel as a liquid crystal display device become fine. Dry etching is generally used.
このようなドライエッチング用のドライエッチング装置は、真空チャンバ内に、被処理基板を載置する電極が配置され、この電極にはそれぞれ高周波電源が接続されている。また、真空チャンバには、エッチングガスの供給管および排出管が連結されている。 In such a dry etching apparatus for dry etching, an electrode for placing a substrate to be processed is disposed in a vacuum chamber, and a high frequency power source is connected to each of the electrodes. An etching gas supply pipe and a discharge pipe are connected to the vacuum chamber.
そして、このドライエッチング装置では、真空チャンバ内の電極に、高周波電源により高周波電力を印加することで、真空チャンバ内にプラズマを生成させてエッチングガスを分解して活性種を生成させ、この生成された活性種で基板上に成膜された被処理基板の被エッチング膜にイオンを入射させてエッチングしている。 In this dry etching apparatus, high-frequency power is applied to the electrodes in the vacuum chamber from a high-frequency power source, thereby generating plasma in the vacuum chamber and decomposing the etching gas to generate active species. Etching is performed by making ions enter the etching target film of the substrate to be processed formed on the substrate with the active species.
このようなドライエッチング装置においては、プラズマを閉じ込めて被処理基板のみにプラズマ放電が印加されるように、下部電極の周辺にフォーカスリングが配設されている(例えば、特許文献1参照。)。
しかしながら、上述のフォーカスリングでは、印加された高周波電力がフォーカスリングを透過して、被処理基板の周辺部のエッチングレートが中央部よりも速い現象が発生しやすく、特に、下部電極印加型のドライエッチング装置では、この現象が顕著に現れるという問題点を有している。 However, in the above-described focus ring, the applied high-frequency power is transmitted through the focus ring, and the phenomenon that the etching rate of the peripheral portion of the substrate to be processed is likely to be faster than that of the central portion. The etching apparatus has a problem that this phenomenon appears remarkably.
また、下部電極印加型のドライエッチング装置では、真空チャンバ内が低圧(高真空)状態で高周波電力のパワーを大きくした際に、フォーカスリングをもエッチングしてしまう現象が起こるという問題点もある。 Further, the lower electrode application type dry etching apparatus has a problem that the focus ring is also etched when the power of the high frequency power is increased in a low pressure (high vacuum) state in the vacuum chamber.
本発明は、このような点に鑑みなされたもので、エッチングの面内均一性を向上するとともにエッチングによる削れを防止したフォーカスリングおよび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 points, and an object of the present invention is to provide a focus ring and a plasma processing apparatus that improve the in-plane uniformity of etching and prevent abrasion due to etching.
本発明は、所定のプラズマ処理をする被処理基板が載置され高周波電力が印加される下部電極上に、前記被処理基板の周囲を囲んで配置されるフォーカスリングであって、下部材と、この下部材の上部に配置された中間部材と、この中間部材を覆って前記下部材の上部に配置された上部材とを具備したものである。 The present invention is a focus ring that is disposed around a periphery of the substrate to be processed on a lower electrode on which a substrate to be processed for predetermined plasma processing is placed and high frequency power is applied, and a lower member; An intermediate member disposed on the upper part of the lower member, and an upper member disposed on the upper part of the lower member so as to cover the intermediate member.
そして、下部材と上部材との間に位置した中間部材によって、被処理基板の周辺部での高周波電力の透過を防止する。 Then, the intermediate member positioned between the lower member and the upper member prevents the transmission of high-frequency power in the peripheral portion of the substrate to be processed.
本発明によれば、被処理基板の周辺部のエッチングレートを抑制し、エッチングの面内均一性を向上できるとともに、エッチングによるフォーカスリングの削れを防止できる。 According to the present invention, the etching rate of the peripheral portion of the substrate to be processed can be suppressed, the in-plane uniformity of etching can be improved, and the focus ring can be prevented from being scraped by etching.
以下、本発明の第1の実施の形態のフォーカスリングの構成を図1を参照して説明する。 The configuration of the focus ring according to the first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
図1において、1はプラズマ処理装置としてのドライエッチング装置であり、このドライエッチング装置1は、いわゆる平行平板型の反応性イオンエッチング(RIE)式のものである。 In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a dry etching apparatus as a plasma processing apparatus. The dry etching apparatus 1 is a so-called parallel plate type reactive ion etching (RIE) type.
すなわち、ドライエッチング装置1は、内部に処理室Rを有する処理チャンバとしての真空チャンバ2を備え、この真空チャンバ2内である処理室R内には、被処理基板Bの載置台となる下部電極3が下部に設けられているとともに、この下部電極3の上方に、上部電極としてのガスシャワー板4が、下部電極3に対して略平行に対向して設けられている。また、真空チャンバ2の上部には、図示しないガス導入部が設けられ、このガス導入部から処理室R内にエッチングガスを導入可能となっており、この導入されたエッチングガスなどは、真空チャンバ2の下部に設けられた排気用の排気部5,5により排気可能となっている。さらに、真空チャンバ2の側部には、被処理基板Bを出し入れ可能な開口部7が設けられている。
That is, the dry etching apparatus 1 includes a
下部電極3は、例えばアルミニウムなどの導電性材料により形成されており、上面に、被処理基板Bの保持用の静電チャックなどの図示しない保持機構が設けられている。また、この下部電極3は、高周波電力印加手段としての高周波(RF)電源11と電気的に接続され、この高周波電源11から所定の周波数の高周波電力が供給されるように構成されている。また、この下部電極3内には、供給管12を介して供給された例えばヘリウムガスなどの熱媒体が通過して下部電極3あるいは被処理基板Bの温度を制御するための図示しない流路が形成されている。
The
さらに、下部電極3の上部側の外周縁部には、被処理基板Bの周縁部を囲むように嵌着凹部14が全周に亘って切り欠き形成され、この嵌着凹部14に、フォーカスリング15が嵌着されている。
Further, a
ここで、フォーカスリング15は、嵌着凹部14に載置される下部材21と、この下部材21の上部に配置された中間部材22と、この中間部材22を覆って下部材21の上部に配置された上部材23とを有している。
Here, the
下部材21は、例えば絶縁体としてのフッ素樹脂であるテフロン(登録商標)により環状に形成され、下部嵌合溝25が中央部に全周に亘って形成されており、この下部嵌合溝25に中間部材22が嵌合保持されている。
The
中間部材22は、例えば導体により環状に形成され、下部嵌合溝25に下側が嵌合し、上側が下部材21から上方に突出している。なお、この中間部材22は、電気的にアースしていないフロート状態でも、電気的にアースした状態でも、いずれでもよい。
The
上部材23は、例えば絶縁体としてのセラミックスにより環状に形成され、下部材21から上方に突出した中間部材22の上側が嵌合する上部嵌合溝27が中央部に全周に亘って形成されている。したがって、この上部材23と下部材21とは、中間部材22全体を覆っている。また、上部材23の上面は、フォーカスリング15を嵌着凹部14に取り付けた状態で、下部電極3の上面と略面一となるように平坦に形成されている。
The
なお、下部材21の下部嵌合溝25、あるいは上部材23の上部嵌合溝27は、中間部材22を覆うことができれば、いずれか一方のみが設けられていてもよい。すなわち、平坦な下部材21上に中間部材22を配設し、この中間部材22を上部嵌合溝27に嵌合して上部材23で覆う構成、あるいは、下部材21の下部嵌合溝25に中間部材22を上側が略面一となるように嵌合して、平坦な上部材23で覆う構成などでもよい。
Only one of the
ガスシャワー板4は、ガス導入部から導入されたエッチングガスを被処理基板B側で拡散させるもので、エッチングガスが通過する図示しない吹出口が多数穿設されている。 The gas shower plate 4 diffuses the etching gas introduced from the gas introduction part on the substrate B to be processed, and is provided with a large number of air outlets (not shown) through which the etching gas passes.
排気部5,5は、下部電極3の外周縁部から下方へと設けられている。
The
開口部7は、被処理基板Bを搬送する図示しない搬送装置と対向している。 The opening 7 faces a transfer device (not shown) that transfers the substrate B to be processed.
次に、上記第1の実施の形態の動作を説明する。 Next, the operation of the first embodiment will be described.
まず、搬送装置を介して被処理基板Bを開口部7から真空チャンバ2の処理室R内に搬入し、下部電極3上に載置し、開口部7を閉塞する。
First, the substrate B to be processed is carried into the processing chamber R of the
次いで、処理室R内が所定の真空度となるように真空チャンバ2内から排気するとともに、ガス導入部からエッチングガスを処理室R内に導入する。
Next, the processing chamber R is evacuated from the
この後、高周波電源11により高周波電力を供給することで処理室R内にプラズマを発生させ、このプラズマにより被処理基板Bをエッチングする。 Thereafter, high frequency power is supplied from the high frequency power source 11 to generate plasma in the processing chamber R, and the substrate B to be processed is etched by this plasma.
このとき、フォーカスリング15の上部材23は、高周波電源11から供給されている高周波電力に対するインピーダンスが被処理基板Bよりも高いことで、この被処理基板Bとの間に電位差が生じ、この電位差によって形成される電界の作用によってプラズマをフォーカスリング15内に閉じ込める。
At this time, the
このとき、被処理基板Bは、下部電極3と同じ大きさ、あるいは、下部電極3よりも数mm大きいサイズであるため、下部材21を高周波が通過する。
At this time, since the substrate B to be processed is the same size as the
また、中間部材22が高周波電力を遮断して、この高周波電力が上部材23を通過することを防止する。
Further, the
そして、所定のエッチングが終了すると、高周波電源11からの高周波電力の供給を停止することでエッチング処理を停止し、開口部7を開いて被処理基板Bを搬送装置により処理室R内から搬出する。
When the predetermined etching is completed, the supply of the high frequency power from the high frequency power supply 11 is stopped to stop the etching process, the
上述したように、上記第1の実施の形態によれば、絶縁体である下部材21と絶縁体である上部材23との間に位置した導体である中間部材22によって、被処理基板Bの周辺部で下部電極3に印加された高周波電力が透過することを防止することにより、被処理基板Bの周辺部のエッチングレートを抑制し、エッチングの面内均一性を向上できるとともに、エッチングによるフォーカスリング15自体(上部材23)の削れを防止できる。
As described above, according to the first embodiment, the
また、中間部材22を電気的にアースしない場合には、フォーカスリング15自体がフロート状態となり、フォーカスリング15上で急激な電位変化が少なくなり、被処理基板Bのエッチングの面内均一性を、より向上でき、中間部材22を電気的にアースした場合には、フォーカスリング15に急激な変位変化が生じ、被処理基板B上にプラズマを集中させることができ、フォーカスリング15自体の削れを、より確実に防止できる。
Further, when the
なお、上記第1の実施の形態において、例えば図2に示す第2の実施の形態のように、ドライエッチング装置1が、高周波電源11に加え、この高周波電源11と異なる所定の周波数の高周波電力を供給可能な高周波電力印加手段としての高周波電源29を下部電極3に電気的に接続したいわゆる2波長重畳型のものであっても、上記第1の実施の形態と同様の作用効果を奏することが可能である。
In the first embodiment, for example, as in the second embodiment shown in FIG. 2, in addition to the high frequency power source 11, the dry etching apparatus 1 has a high frequency power having a predetermined frequency different from that of the high frequency power source 11. Even if a so-called two-wavelength superimposing type in which a high-frequency power source 29 as a high-frequency power application means capable of supplying a voltage is electrically connected to the
次に、第3の実施の形態を図3を参照して説明する。なお、上記各実施の形態と同様の構成および作用については、同一符号を付してその説明を省略する。 Next, a third embodiment will be described with reference to FIG. In addition, about the structure and effect | action similar to said each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
この第3の実施の形態のドライエッチング装置1は、いわゆる誘導結合型プラズマ放電(ICP)式のものである。 The dry etching apparatus 1 according to the third embodiment is of a so-called inductively coupled plasma discharge (ICP) type.
すなわち、ドライエッチング装置1は、ガスシャワー板4に代えて、真空チャンバ2の処理室Rの上部に、絶縁体であるセラミック天板31と、誘電体32とが配設され、この誘電体32の上方にコイル33が配設され、このコイル33に、高周波電源34が電気的に接続されている。
That is, in the dry etching apparatus 1, instead of the gas shower plate 4, a ceramic
そして、搬送装置を介して被処理基板Bを開口部7から真空チャンバ2の処理室R内に搬入して下部電極3上に載置し、開口部7を閉塞した後、処理室R内が所定の真空度となるように真空チャンバ2内から排気するとともに、ガス導入部からエッチングガスを処理室R内に導入し、高周波電源11,34により高周波電力を供給することで処理室R内にプラズマを発生させ、このプラズマにより被処理基板Bをエッチングする。
Then, the substrate B to be processed is loaded into the processing chamber R of the
このとき、この第3の実施の形態でも、絶縁体である下部材21と絶縁体である上部材22との間に導体である中間部材22を配設してフォーカスリング15を構成することにより、下部電極3に印加された高周波電力が被処理基板Bの周辺部で透過することを防止でき、上記各実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
At this time, also in the third embodiment, the
なお、上記各実施の形態において、ドライエッチング装置1としては、他の様々な形態であっても対応できる。 In each of the above embodiments, the dry etching apparatus 1 can cope with various other forms.
また、下部材21、中間部材22および上部材23は、上記各実施の形態の他に、例えば下部材21および上部材23をそれぞれセラミックスにし、フォーカスリング15をアースに対して電気的に浮かせた状態とするケースや、上記各実施の形態、あるいは下部材21および上部材23をそれぞれセラミックスにした状態で、導体である中間部材22を電気的にアースする構成など、材質などを適宜選択して用いることが可能である。
In addition to the above embodiments, the
1 プラズマ処理装置
2 処理チャンバとしての真空チャンバ
3 下部電極
11,29 高周波電力印加手段としての高周波電源
15 フォーカスリング
21 下部材
22 中間部材
23 上部材
B 被処理基板
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
11, 29 High frequency power supply as means for applying high frequency power
15 Focus ring
21 Lower member
22 Intermediate member
23 Upper member B Substrate
Claims (6)
下部材と、
この下部材の上部に配置された中間部材と、
この中間部材を覆って前記下部材の上部に配置された上部材と
を具備したことを特徴としたフォーカスリング。 A focus ring that is placed on a lower electrode on which a substrate to be processed that performs a predetermined plasma treatment is placed and to which high-frequency power is applied, surrounding the substrate to be processed;
A lower member;
An intermediate member disposed at the top of the lower member;
A focus ring comprising: an upper member that covers the intermediate member and is disposed on an upper portion of the lower member.
前記中間部材が導体である
ことを特徴とした請求項1記載のフォーカスリング。 The lower member and the upper member are insulators;
The focus ring according to claim 1, wherein the intermediate member is a conductor.
前記上部材がセラミックスであり、
前記中間部材が導体である
ことを特徴とした請求項1または2記載のフォーカスリング。 The lower member is a fluororesin;
The upper member is ceramic;
The focus ring according to claim 1, wherein the intermediate member is a conductor.
ことを特徴とした請求項1または2記載のフォーカスリング。 The focus ring according to claim 1, wherein the upper member and the lower member are ceramics.
ことを特徴とした請求項1ないし3いずれか一記載のフォーカスリング。 The focus ring according to any one of claims 1 to 3, wherein the intermediate member is electrically grounded.
この処理チャンバ内に配設され、被処理基板が載置される下部電極と、
この下部電極上に、前記被処理基板の周囲を囲んで配置される請求項1ないし5いずれか一記載のフォーカスリングと、
前記下部電極に高周波電力を印加する高周波電力印加手段と
を具備したことを特徴としたプラズマ処理装置。 A processing chamber;
A lower electrode disposed in the processing chamber and on which a substrate to be processed is placed;
The focus ring according to any one of claims 1 to 5, wherein the focus ring is disposed on the lower electrode so as to surround the substrate to be processed.
A plasma processing apparatus, comprising: a high-frequency power applying unit that applies high-frequency power to the lower electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2006301386A JP2008118015A (en) | 2006-11-07 | 2006-11-07 | Focus ring and plasma processing unit |
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Cited By (4)
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---|---|---|---|---|
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JP2017120811A (en) * | 2015-12-28 | 2017-07-06 | クアーズテック株式会社 | Focus ring |
US11183373B2 (en) | 2017-10-11 | 2021-11-23 | Honeywell International Inc. | Multi-patterned sputter traps and methods of making |
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2006
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