JP2010073752A - Plasma processing apparatus, and substrate placing table - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus preventing temperature lowering of an outer peripheral part of an object to be processed to attain uniform plasma processing in placing a substrate to be processed on a placing table to plasma-process the substrate by heat. <P>SOLUTION: The plasma processing apparatus includes the substrate placing table 5 on which the substrate W to be processed is placed in a processing vessel. The table 5 has a placing table body 51 larger in diameter than the substrate W, a heater 56 installed in the body 51 to heat the substrate and a cover 54 covering the surface of the body 51. The cover 54 is constructed such that the thickness d1 of a substrate placed area 54a is thinner than the thickness d2 of an outer area 54d outside of the area 54a and the quantity of heat per unit area supplied from the body 51 to the outer area 54d exceeds the quantity of heat supplied to the area 54a. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、半導体ウエハ等の被処理基板にプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置、およびプラズマ処理装置の処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer, and a substrate mounting table for mounting the substrate to be processed in a processing container of the plasma processing apparatus.

半導体デバイスの製造工程においては、被処理基板である半導体ウエハ(以下単にウエハと記す)を処理容器内でウエハ載置台に載置し、ウエハを載置台本体内に設けられたヒーターで加熱しつつ、処理容器内にプラズマを生成して、ウエハに対して酸化処理、窒化処理、成膜、エッチング等を行うプラズマ処理が存在する。   In the manufacturing process of a semiconductor device, a semiconductor wafer as a substrate to be processed (hereinafter simply referred to as a wafer) is placed on a wafer mounting table in a processing container, and the wafer is heated by a heater provided in the mounting table main body. In addition, there is a plasma process in which plasma is generated in a processing container and oxidation, nitridation, film formation, etching, and the like are performed on a wafer.

このようなプラズマ処理を行うプラズマ処理装置としては、従来から平行平板型のものが多用されてきたが、近時、より低電子温度で高密度のプラズマを形成することができるプラズマ処理装置として、多数のスロットを有する平面アンテナを介して処理容器内にマイクロ波を導入することによりプラズマを生成するRLSA(Radial Line Slot Antenna)マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている(例えば特許文献1)。   As a plasma processing apparatus for performing such plasma processing, a parallel plate type has been conventionally used, but recently, as a plasma processing apparatus capable of forming a high-density plasma at a lower electron temperature, 2. Description of the Related Art An RLSA (Radial Line Slot Antenna) microwave plasma processing apparatus that generates plasma by introducing microwaves into a processing container via a planar antenna having a large number of slots has attracted attention (for example, Patent Document 1).

このようなマイクロ波プラズマ処理装置においては、例えばAlNからなるウエハ載置台がプラズマに曝されるとその中の金属原子がコンタミネーションとなって被処理基板である半導体ウエハを汚染するおそれがあるため、ウエハ載置台の本体を石英製のカバーで覆ってコンタミネーションが半導体ウエハに到達しないようにする技術が用いられている(例えば特許文献2)。   In such a microwave plasma processing apparatus, for example, when a wafer mounting table made of AlN is exposed to plasma, metal atoms in the wafer mounting table may contaminate and contaminate a semiconductor wafer as a substrate to be processed. A technique is used in which the main body of the wafer mounting table is covered with a quartz cover so that contamination does not reach the semiconductor wafer (for example, Patent Document 2).

しかしながら、このようなプラズマ処理装置で、加熱をともなう処理を行うと、ウエハの外周部の温度が低くなる傾向がある。例えば、シリコンの酸化処理ではウエハを400℃程度に加熱しながら行うが、ウエハの外周部で温度が低い傾向があり、その部分の酸化レートが遅く、酸化処理の均一性が悪くなってしまう。
特開2000−294550号公報 特開2007−266595号公報
However, when a process involving heating is performed in such a plasma processing apparatus, the temperature of the outer peripheral portion of the wafer tends to be lowered. For example, the silicon oxidation process is performed while heating the wafer to about 400 ° C., but the temperature tends to be low at the outer periphery of the wafer, the oxidation rate at that part is slow, and the uniformity of the oxidation process is deteriorated.
JP 2000-294550 A JP 2007-266595 A

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、被処理基板を載置台上に載置し、加熱しつつプラズマ処理を行う際に、被処理体の外周部の温度が低下することを防止して均一なプラズマ処理を行うことができるプラズマ処理装置およびそのようなプラズマ処理装置に用いられる基板載置台を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and the temperature of the outer peripheral portion of the object to be processed is reduced when the substrate to be processed is placed on the mounting table and plasma processing is performed while heating. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of preventing and performing uniform plasma processing and a substrate mounting table used in such a plasma processing apparatus.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、真空に保持可能であり被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台と、前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構とを具備し、前記基板載置台は、被処理基板よりも大径の載置台本体と、前記載置台本体内に設けられ、載置された被処理基板を加熱するための発熱体と、前記載置台本体の表面を覆い、被処理基板を載置する基板載置領域を有するカバーとを有し、前記カバーは、前記基板載置領域へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、前記基板載置領域より外側領域へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。   In order to solve the above problems, according to a first aspect of the present invention, a processing container that can be held in a vacuum and accommodates a substrate to be processed, a substrate mounting table for mounting the substrate to be processed in the processing container, A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the processing container; and a plasma generation mechanism for generating a plasma of the processing gas in the processing container, wherein the substrate mounting table has a larger diameter than the substrate to be processed. A mounting body, a heating element provided in the mounting base body for heating the mounted substrate to be processed, and a substrate mounting area for covering the surface of the mounting table body and mounting the processing substrate. And the cover has a larger amount of heat per unit area supplied to the outer region than the substrate placement region than the amount of heat per unit area supplied to the substrate placement region. A profile characterized by To provide a Zuma processing apparatus.

上記第1の観点において、前記プラズマ生成機構は、複数のスロットを有する平面アンテナと、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段とを有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化するものとすることができる。また、前記基板載置台にプラズマ中のイオンを引き込むための高周波バイアスを印加する高周波バイアス印加ユニットをさらに具備するものとすることができる。   In the first aspect, the plasma generation mechanism includes a planar antenna having a plurality of slots, and a microwave introduction unit that guides microwaves into the processing container via the planar antenna. The processing gas can be turned into plasma by waves. The substrate mounting table may further include a high frequency bias applying unit that applies a high frequency bias for drawing ions in the plasma.

本発明の第2の観点では、真空に保持された処理容器内で被処理基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置において、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台であって、被処理基板よりも大径の載置台本体と、前記載置台本体内に設けられ、載置された被処理基板を加熱するための発熱体と、前記載置台本体の表面を覆い、被処理体を載置する基板載置領域を有するカバーとを有し、前記カバーは、前記載置台本体から前記基板載置領域へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、前記基板載置領域より外側領域へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されていることを特徴とする基板載置台を提供する。   In a second aspect of the present invention, in a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed in a processing container held in a vacuum, a substrate mounting table for mounting the substrate to be processed in the processing container The mounting table main body having a diameter larger than that of the substrate to be processed, the heating element provided in the mounting table main body for heating the mounted processing substrate, and the surface of the mounting table main body are covered. And a cover having a substrate placement area for placing the object to be processed, wherein the cover places the substrate placement more than the amount of heat per unit area supplied to the substrate placement area from the placement table main body. Provided is a substrate mounting table configured to increase the amount of heat per unit area supplied to a region outside the region.

上記第1および第2の観点において、前記カバーは、前記基板載置領域の厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域の厚さよりも厚く構成することができる。また、前記カバーの前記基板載置領域より外側の外側領域と前記載置台本体との間に隙間が形成されている構成とすることができる。この場合に、前記隙間の距離を調節することにより被処理基板の温度を制御することができる。また、前記カバーの前記基板載置領域の厚さと前記外側領域の厚さとを調整することにより被処理基板の温度を制御することができる。さらに、前記載置台本体はAlN製であり、前記カバーは石英製であることが好ましい。   In the first and second aspects, the cover may be configured such that the thickness of the substrate placement area is greater than the thickness of the outer area outside the substrate placement area. Moreover, it can be set as the structure by which the clearance gap is formed between the outer side area | region outside the said board | substrate mounting area | region of the said cover, and the said mounting base main body. In this case, the temperature of the substrate to be processed can be controlled by adjusting the distance of the gap. Further, the temperature of the substrate to be processed can be controlled by adjusting the thickness of the substrate placement area and the thickness of the outer area of the cover. Furthermore, the mounting table main body is preferably made of AlN, and the cover is preferably made of quartz.

本発明によれば、載置台本体の表面を覆うようにカバーを設けた基板載置台において、前記カバーは、前記載置台本体から前記載置面へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、前記載置面よりも外側領域へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されているので、被処理基板の外周部に十分に熱が供給され、被処理基板の外周部の温度低下を抑制することができ、均一なプラズマ処理行うことができる。   According to the present invention, in the substrate mounting table provided with a cover so as to cover the surface of the mounting table main body, the cover is more than the amount of heat per unit area supplied from the mounting table main body to the mounting surface. Since the amount of heat per unit area supplied to the outer region from the mounting surface is increased, sufficient heat is supplied to the outer periphery of the substrate to be processed, and the temperature of the outer periphery of the substrate to be processed is decreased. Can be suppressed, and uniform plasma treatment can be performed.

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略断面図である。このプラズマ処理装置100は、複数のスロットを有する平面アンテナであるRLSA(Radial Line Slot Antenna;ラジアルラインスロットアンテナ)にて処理室内にマイクロ波などのマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のマイクロ波プラズマを発生させ得るプラズマ処理装置として構成されている。このプラズマ処理装置100では、1×1010〜5×1012/cmのプラズマ密度で、かつ0.7〜2eVの低電子温度を有するプラズマによる処理が可能である。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 100 generates plasma by introducing microwaves such as microwaves into a processing chamber using an RLSA (Radial Line Slot Antenna) which is a planar antenna having a plurality of slots. It is configured as a plasma processing apparatus capable of generating microwave plasma with high density and low electron temperature. The plasma processing apparatus 100 can perform processing with plasma having a plasma density of 1 × 10 10 to 5 × 10 12 / cm 3 and a low electron temperature of 0.7 to 2 eV.

プラズマ処理装置100は、気密に構成され、被処理基板である半導体ウエハ(以下単にウエハと記す)Wが搬入される接地された略円筒状のチャンバー(処理容器)1を有している。このチャンバー1は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなり、その下部を構成するハウジング部2と、その上に配置された筒壁部3とで構成されている。ただし、チャンバー1は一体構成でもよい。また、チャンバー1の上部には、処理空間にマイクロ波を導入するためのマイクロ波導入部26が開閉可能に設けられている。処理に際しては、筒壁部3の上端部にはマイクロ波導入部26が気密にシールされた状態で係合し、筒壁部3の下端はハウジング部2の上端と気密にシールされた状態で係合される。筒壁部3には、冷却水流路3aが形成されており、熱膨張により係合部位の位置ずれ等によるシール性低下やパーティクル発生を防止するようになっている。   The plasma processing apparatus 100 is hermetically configured and has a substantially cylindrical chamber (processing container) 1 that is grounded and into which a semiconductor wafer (hereinafter simply referred to as a wafer) W, which is a substrate to be processed, is carried. The chamber 1 is made of a metal material such as aluminum or stainless steel, and includes a housing part 2 constituting a lower part thereof and a cylindrical wall part 3 disposed thereon. However, the chamber 1 may be integrated. In addition, a microwave introduction part 26 for introducing a microwave into the processing space is provided on the upper portion of the chamber 1 so as to be openable and closable. At the time of processing, the microwave introduction portion 26 is engaged with the upper end portion of the cylindrical wall portion 3 while being hermetically sealed, and the lower end of the cylindrical wall portion 3 is hermetically sealed with the upper end of the housing portion 2. Engaged. A cooling water flow path 3a is formed in the cylindrical wall portion 3 so as to prevent a decrease in sealing performance and particle generation due to a displacement of the engaging portion due to thermal expansion.

ハウジング部2の底壁2aの略中央部には円形の開口部10が形成されており、底壁2aにはこの開口部10と連通し、下方に向けて突出してチャンバー1内部を均一に排気するための排気室11が連設されている。   A circular opening 10 is formed in a substantially central portion of the bottom wall 2a of the housing portion 2. The bottom wall 2a communicates with the opening 10 and protrudes downward to uniformly exhaust the inside of the chamber 1. An exhaust chamber 11 is provided continuously.

ハウジング部2内には被処理基板であるウエハWを水平に載置するためのウエハ載置台(基板載置台)5が、排気室11の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材4により支持された状態で設けられている。ウエハ載置台5は、ウエハWより大径のAlNからなる載置台本体51を有している。載置台本体51はカバー54で覆われており、カバー54の上面にウエハWを載置する載置面54aを有している。また、載置台本体51内にはウエハWを昇降するための3つ(2つのみ図示)の昇降ピン52が挿通されている。さらに、載置台本体51には、抵抗加熱型のヒーター56が埋設され、載置台本体51の表面側には電極57が埋設されている。なお、ウエハ載置台5の詳細な構成は後述する。   A wafer mounting table (substrate mounting table) 5 for horizontally mounting a wafer W as a substrate to be processed is supported in the housing portion 2 by a cylindrical support member 4 extending upward from the bottom center of the exhaust chamber 11. It is provided in the state that was done. The wafer mounting table 5 has a mounting table main body 51 made of AlN having a diameter larger than that of the wafer W. The mounting table main body 51 is covered with a cover 54, and has a mounting surface 54 a on which the wafer W is mounted on the upper surface of the cover 54. In addition, three (only two are shown) elevating pins 52 for elevating the wafer W are inserted into the mounting table main body 51. Further, a resistance heating type heater 56 is embedded in the mounting table main body 51, and an electrode 57 is embedded in the surface side of the mounting table main body 51. The detailed configuration of the wafer mounting table 5 will be described later.

上記ヒーター56には、支持部材4の中を通る給電線6aを介してヒーター電源6が接続されており、このヒーター電源6からヒーター56に給電されることにより、ヒーター56が発熱してウエハ載置台5に載置されているウエハWを加熱するようになっている。給電線6aには、ヒーター電源6への高周波ノイズを遮断するためのノイズフィルターを有するフィルターボックス45が介装されている。ウエハ載置台5の温度は、ウエハ載置台5に挿入された熱電対(図示せず)によって測定され、熱電対からの温度信号に基づいてヒーター電源6の出力が制御され、これにより例えば室温から900℃までの範囲で温度制御可能となっている。   A heater power source 6 is connected to the heater 56 via a power supply line 6a passing through the support member 4. When the heater power is supplied from the heater power source 6 to the heater 56, the heater 56 generates heat and the wafer is loaded. The wafer W mounted on the mounting table 5 is heated. A filter box 45 having a noise filter for blocking high frequency noise to the heater power supply 6 is interposed in the power supply line 6a. The temperature of the wafer mounting table 5 is measured by a thermocouple (not shown) inserted in the wafer mounting table 5, and the output of the heater power supply 6 is controlled based on the temperature signal from the thermocouple. Temperature control is possible in the range up to 900 ° C.

電極57の材料としては、例えばモリブデン、タングステンなどの高融点金属材料を好適に用いることができる。電極57は、例えば網目状、格子状、渦巻き状の形状に形成されている。電極57には、支持部材4の中を通る給電線42を介してバイアス印加用の高周波電源44が接続されており、高周波電源44から電極57へ高周波電力を供給することにより、載置台本体51に高周波バイアスを印加し、さらに載置台本体51を介してその上のウエハWにも高周波バイアスを印加して、ウエハWにプラズマ中のイオン種を引き込むことができる構成となっている。給電線42には高周波電源44とプラズマインピーダンスを整合するためのマッチング回路を有するマッチングボックス43が設けられている。   As a material of the electrode 57, for example, a refractory metal material such as molybdenum or tungsten can be suitably used. The electrode 57 is formed in, for example, a mesh shape, a lattice shape, or a spiral shape. The electrode 57 is connected to a high-frequency power supply 44 for applying a bias via a power supply line 42 passing through the support member 4. By supplying high-frequency power from the high-frequency power supply 44 to the electrode 57, the mounting table main body 51. A high frequency bias is applied to the wafer W, and a high frequency bias is also applied to the wafer W thereon via the mounting table main body 51 so that ion species in the plasma can be drawn into the wafer W. The power supply line 42 is provided with a matching box 43 having a matching circuit for matching the plasma impedance with the high frequency power supply 44.

上記フィルターボックス45とマッチングボックス43とは、シールドボックス46により連結されてユニット化され、排気室11の底壁の下側に取り付けられている。シールドボックス46は、例えばアルミニウムまたはステンレス鋼等の導電性材料で形成されており、マイクロ波の漏れを遮断する機能を有している。   The filter box 45 and the matching box 43 are connected as a unit by a shield box 46 and attached to the lower side of the bottom wall of the exhaust chamber 11. The shield box 46 is made of a conductive material such as aluminum or stainless steel, and has a function of blocking leakage of microwaves.

筒壁部3の上下の係合部には、例えばOリングなどのシール部材9a,9b,9cが設けられており、これにより係合部の気密状態が保たれる。これらシール部材9a,9b,9cは、例えばフッ素系ゴム材料からなっている。   Sealing members 9a, 9b, 9c such as O-rings are provided on the upper and lower engaging portions of the cylindrical wall portion 3, so that the airtight state of the engaging portions is maintained. These sealing members 9a, 9b, 9c are made of, for example, a fluorine rubber material.

図2の拡大図に示すように、ハウジング部2内の任意の箇所(例えば均等な4箇所)には、垂直方向に複数のガス供給路12が形成されている。このガス供給路12にはガス供給配管16aを介してガス供給装置16が接続されており(図1参照)、このガス供給装置16から後述するようにしてチャンバー1内に所定の処理ガス等が供給される。   As shown in the enlarged view of FIG. 2, a plurality of gas supply paths 12 are formed in an arbitrary position (for example, four equal positions) in the housing portion 2 in the vertical direction. A gas supply device 16 is connected to the gas supply path 12 via a gas supply pipe 16a (see FIG. 1). A predetermined processing gas or the like is supplied from the gas supply device 16 into the chamber 1 as will be described later. Supplied.

ガス供給路12は、ハウジング部2の上部と、筒壁部3の下部との接面部に形成された処理ガスの供給連通路である環状通路13に接続されている。また、筒壁部3の内部には、この環状通路13に接続する複数のガス通路14が形成されている。また、筒壁部3の上端部には、内周面に沿って複数箇所(例えば32箇所)にガス導入口15aが均等に設けられており、これらガス導入口15aからは、水平に延びるガス導入路15bが設けられている。このガス導入路15bは、筒壁部3内で鉛直方向に形成されたガス通路14と連通している。   The gas supply path 12 is connected to an annular passage 13, which is a processing gas supply communication path, formed in a contact surface portion between the upper portion of the housing portion 2 and the lower portion of the cylindrical wall portion 3. A plurality of gas passages 14 connected to the annular passage 13 are formed in the cylindrical wall portion 3. In addition, gas inlets 15a are uniformly provided at a plurality of locations (for example, 32 locations) along the inner peripheral surface at the upper end of the cylindrical wall portion 3, and gas extending horizontally from these gas inlets 15a. An introduction path 15b is provided. The gas introduction path 15 b communicates with a gas passage 14 formed in the vertical direction in the cylindrical wall portion 3.

環状通路13は、ハウジング部2の上部と、筒壁部3の下部との接面部において、後述する段部18と段部19との隙間で構成される。この環状通路13は、ウエハW上方の処理空間を囲むように水平にかつ環状に連通している。   The annular passage 13 is configured by a gap between a step portion 18 and a step portion 19 which will be described later at a contact surface portion between the upper portion of the housing portion 2 and the lower portion of the cylindrical wall portion 3. The annular passage 13 communicates horizontally and annularly so as to surround the processing space above the wafer W.

環状通路13は、ガス供給路12を介してガス供給装置16と接続されている。環状通路13は、各ガス通路14へガスを均等配分して供給するガス分配手段としての機能を有しており、処理ガスが特定のガス導入口15aに偏って供給されることを防ぐ機能を有する。   The annular passage 13 is connected to the gas supply device 16 via the gas supply path 12. The annular passage 13 has a function as gas distribution means for supplying gas to the gas passages 14 evenly distributed, and has a function of preventing the processing gas from being biased and supplied to the specific gas inlet 15a. Have.

そして、ガス供給装置16からのガスを、このように各ガス供給路12、環状通路13、各ガス通路14を介して32箇所設けられたガス導入口15aからチャンバー1内に供給するようになっている。このように32箇所のガス導入口15aから均一にガスが導入されるため、チャンバー1内のプラズマの均一性を高くすることができる。   Then, the gas from the gas supply device 16 is supplied into the chamber 1 through the gas supply ports 15, the annular passages 13, and the gas passages 14 through the gas inlets 15 a provided in 32 places. ing. Thus, since the gas is uniformly introduced from the 32 gas inlets 15a, the uniformity of the plasma in the chamber 1 can be increased.

筒壁部3の内周面の下端部には、下方に袴状(スカート状)に垂下した突出部17が環状に形成されている。この突出部17は、筒壁部3とハウジング部2との境界(接面部)を覆うように設けられており、プラズマに曝されると劣化し易い材料からなるシール部材9bにプラズマが直接作用することを防止する役割を果たしている。   At the lower end portion of the inner peripheral surface of the cylindrical wall portion 3, a projecting portion 17 is formed in an annular shape that hangs downward in a hook shape (skirt shape). The projecting portion 17 is provided so as to cover the boundary (contact surface portion) between the cylindrical wall portion 3 and the housing portion 2, and the plasma directly acts on the seal member 9b made of a material that easily deteriorates when exposed to the plasma. It plays a role in preventing it.

段部18はハウジング部2の上端に形成され、段部19は筒壁部3の上端に設けられており、環状通路13はこれら段部18および19が組み合わせて形成される。段部19の高さは段部18の高さよりも大きくなっており、そのため、筒壁部3の下端とハウジング部2の上端とを係合した状態では、シール部材9bが設けられている側では、段部19の突出面と段部18の非突出面とが当接している一方、シール部材9aが設けられている側では、段部19の非突出面と段部18の突出面とが非当接状態となっている。このようにすることにより、段部19の突出面と段部18の非突出面とを確実に当接した状態とすることができ、シール部材9bにより確実にこれらの間をシールことができる。すなわちシール部材9bが主シール部として機能する。なお、シール部9aは、非当接状態の段部19の非突出面と段部18の突出面の間に介装されることにより、外部へガスが漏れない程度の気密性を保つ補助シール部としての機能を有する。   The step portion 18 is formed at the upper end of the housing portion 2, the step portion 19 is provided at the upper end of the cylindrical wall portion 3, and the annular passage 13 is formed by combining these step portions 18 and 19. The height of the step portion 19 is larger than the height of the step portion 18, and therefore, in a state where the lower end of the cylindrical wall portion 3 and the upper end of the housing portion 2 are engaged, the side on which the seal member 9 b is provided. Then, the projecting surface of the step portion 19 and the non-projecting surface of the step portion 18 are in contact with each other. On the side where the seal member 9a is provided, the non-projecting surface of the step portion 19 and the projecting surface of the step portion 18 are provided. Is in a non-contact state. By doing in this way, it can be set as the state which contact | abutted reliably the protrusion surface of the step part 19, and the non-protrusion surface of the step part 18, and can seal between these reliably by the sealing member 9b. That is, the seal member 9b functions as a main seal portion. The seal portion 9a is interposed between the non-projecting surface of the stepped portion 19 and the protruding surface of the stepped portion 18 in a non-contact state, thereby maintaining an airtightness that prevents gas from leaking to the outside. It has a function as a part.

図1に示すように、チャンバー1の内周には、石英からなる円筒状のライナー49が設けられている。ライナー49は、主に筒壁部3の内面を覆う上部ライナー49aと、上部ライナー49aに連なって主にハウジング部2の内面を覆う下部ライナー49bとを有する。上部ライナー49aおよび下部ライナー49bは、チャンバー構成材料による金属汚染を防止するとともに、ウエハ載置台5とチャンバー1の側壁との間に高周波電力による異常放電が生じることを防止する機能を有する。異常放電を確実に防止する観点からウエハ載置台5により近い下部ライナー49bの厚みを上部ライナー49aよりも厚くし、かつ下部ライナー49bをウエハ載置台5よりも低い高さ位置である排気室11の途中まで覆うように設けられている。また、ウエハ載置台5の外周側には、チャンバー1内を均一に排気するため、多数の排気孔30aを有する石英製のバッフルプレート30が環状に設けられている。なお、上部ライナー49aと下部ライナー49bとは一体構成であってもよい。   As shown in FIG. 1, a cylindrical liner 49 made of quartz is provided on the inner periphery of the chamber 1. The liner 49 includes an upper liner 49 a that mainly covers the inner surface of the cylindrical wall portion 3, and a lower liner 49 b that continues to the upper liner 49 a and mainly covers the inner surface of the housing portion 2. The upper liner 49 a and the lower liner 49 b have functions of preventing metal contamination due to the chamber constituent material and preventing abnormal discharge due to high-frequency power between the wafer mounting table 5 and the side wall of the chamber 1. From the standpoint of reliably preventing abnormal discharge, the thickness of the lower liner 49b closer to the wafer mounting table 5 is made thicker than that of the upper liner 49a, and the lower liner 49b is located at a lower position than the wafer mounting table 5 in the exhaust chamber 11. It is provided so as to cover partway. Further, a quartz baffle plate 30 having a large number of exhaust holes 30a is provided in an annular shape on the outer peripheral side of the wafer mounting table 5 in order to exhaust the chamber 1 uniformly. The upper liner 49a and the lower liner 49b may be integrated.

上記排気室11の側面には排気管23が接続されており、この排気管23には高速真空ポンプを含む排気装置24が接続されている。そしてこの排気装置24を作動させることによりチャンバー1内のガスが、排気室11の空間11a内へ均一に排出され、排気管23を介して排気される。これによりチャンバー1内は所定の真空度、例えば0.133Paまで高速に減圧することが可能となっている。   An exhaust pipe 23 is connected to the side surface of the exhaust chamber 11, and an exhaust device 24 including a high-speed vacuum pump is connected to the exhaust pipe 23. Then, by operating the exhaust device 24, the gas in the chamber 1 is uniformly discharged into the space 11 a of the exhaust chamber 11 and exhausted through the exhaust pipe 23. Thereby, the inside of the chamber 1 can be depressurized at a high speed to a predetermined degree of vacuum, for example, 0.133 Pa.

ハウジング部2の側壁には、ウエハWの搬入出を行うための搬入出口と、この搬入出口を開閉するゲートバルブとが設けられている(いずれも図示せず)。   On the side wall of the housing portion 2, a loading / unloading port for loading / unloading the wafer W and a gate valve for opening / closing the loading / unloading port (not shown) are provided.

チャンバー1の上部は開口部となっており、この開口部を塞ぐようにマイクロ波導入部26が気密に配置可能となっている。このマイクロ波導入部26は、図示しない開閉機構により開閉可能となっている。   The upper part of the chamber 1 is an opening, and the microwave introduction part 26 can be airtightly arranged so as to close the opening. The microwave introduction unit 26 can be opened and closed by an opening / closing mechanism (not shown).

マイクロ波導入部26は、ウエハ載置台5の側から順に、蓋枠27、透過板28、平面アンテナ31、遅波材33を有している。これらは、例えばステンレス鋼(SUS)、アルミニウム、アルミニウム合金等からなる導電性のカバー部材34によって覆われ、支持部材36を介して断面視L字形をした環状の押えリング35によりOリングを介して蓋枠27に固定されている。マイクロ波導入部26が閉じられた状態においては、チャンバー1の上端と蓋枠27とがシール部材9cによりシールされた状態となるとともに、後述するように透過板28を介して蓋枠27に支持された状態となっている。蓋枠27の外周面には、冷却水流路27bが形成され、熱膨張による接合部位の位置ずれの発生によるシール性低下やプラズマの接触によるパーティクルの発生が防止されている。   The microwave introduction unit 26 includes a lid frame 27, a transmission plate 28, a planar antenna 31, and a slow wave material 33 in order from the wafer mounting table 5 side. These are covered with a conductive cover member 34 made of, for example, stainless steel (SUS), aluminum, an aluminum alloy, etc., and an O-ring is interposed by an annular presser ring 35 having an L-shape in cross section through a support member 36. It is fixed to the lid frame 27. When the microwave introduction portion 26 is closed, the upper end of the chamber 1 and the lid frame 27 are sealed by the seal member 9c and supported by the lid frame 27 via a transmission plate 28 as will be described later. It has become a state. A cooling water flow path 27b is formed on the outer peripheral surface of the lid frame 27 to prevent a decrease in sealing performance due to the occurrence of misalignment of the joining portion due to thermal expansion and the generation of particles due to plasma contact.

透過板28は、誘電体、例えば石英やAl、AlN、サファイヤ、SiN等のセラミックスからなり、マイクロ波を透過しチャンバー1内の処理空間に導入するマイクロ波導入窓として機能する。透過板28の下面(ウエハ載置台5側)は平坦状に限らず、マイクロ波を均一化してプラズマを安定化させるため、例えば凹部や溝を形成してもよい。この透過板28の外周部は、環状に配備された蓋枠27の内周面のチャンバー1内の空間に向けて突出した突部27aの上面により、シール部材29を介して気密状態で支持されている。したがって、マイクロ波導入部26が閉じられた状態でチャンバー1内を気密に保持することが可能となる。 The transmission plate 28 is made of a dielectric material such as quartz, Al 2 O 3 , AlN, sapphire, SiN, or the like, and functions as a microwave introduction window that transmits microwaves and introduces them into the processing space in the chamber 1. The lower surface of the transmission plate 28 (on the wafer mounting table 5 side) is not limited to a flat shape, and in order to stabilize the plasma by uniformizing the microwave, for example, a recess or a groove may be formed. The outer peripheral portion of the transmission plate 28 is supported in an airtight state via the seal member 29 by the upper surface of the protrusion 27a that protrudes toward the space in the chamber 1 on the inner peripheral surface of the lid frame 27 arranged in an annular shape. ing. Therefore, it becomes possible to keep the inside of the chamber 1 airtight with the microwave introduction part 26 closed.

平面アンテナ31は、円板状をなしており、透過板28の上方位置において、カバー部材34の内周面に係止されている。この平面アンテナ31は、例えば表面が金または銀メッキされた銅板、アルミニウム板、ニッケル板または真ちゅう板からなり、マイクロ波などの電磁波を放射するための多数のマイクロ波放射孔(スロット)32が所定のパターンで貫通して形成された構成となっている。   The planar antenna 31 has a disk shape and is locked to the inner peripheral surface of the cover member 34 at a position above the transmission plate 28. The planar antenna 31 is made of, for example, a copper plate, an aluminum plate, a nickel plate, or a brass plate whose surface is gold or silver plated, and a number of microwave radiation holes (slots) 32 for radiating electromagnetic waves such as microwaves are predetermined. It is the structure formed by penetrating in this pattern.

スロット32は、例えば図3に示すように長い形状をなすものが対をなし、典型的には対をなすスロット32同士が「T」字状に配置され、これらの対が複数、同心円状に配置されている。スロット32の長さや配列間隔は、マイクロ波の波長(λg)に応じて決定され、例えばマイクロ波放射孔32の間隔は、λg/4〜λgとなるように配置される。なお、図2においては、同心円状に形成された隣接するスロット32同士の間隔をΔrで示している。また、スロット32は、円形状、円弧状等の他の形状であってもよい。さらに、スロット32の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状に配置することもできる。   For example, as shown in FIG. 3, the slots 32 form a pair, and typically, the pairs of slots 32 are arranged in a “T” shape, and a plurality of these pairs are concentrically arranged. Has been placed. The lengths and arrangement intervals of the slots 32 are determined according to the wavelength (λg) of the microwave. For example, the intervals of the microwave radiation holes 32 are arranged to be λg / 4 to λg. In FIG. 2, the interval between adjacent slots 32 formed concentrically is indicated by Δr. Further, the slot 32 may have another shape such as a circular shape or an arc shape. Furthermore, the arrangement form of the slots 32 is not particularly limited, and the slots 32 may be arranged concentrically, for example, spirally or radially.

遅波材33は、真空よりも大きい誘電率を有しており、平面アンテナ31の上面に設けられている。この遅波材33は、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により構成されており、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、マイクロ波の波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。なお、平面アンテナ31と透過板28との間、また、遅波材33と平面アンテナ31との間は、それぞれ密着させても離間させてもよいが、密着させることが好ましい。   The slow wave material 33 has a dielectric constant larger than that of the vacuum, and is provided on the upper surface of the planar antenna 31. The slow wave material 33 is made of, for example, a fluorine resin such as quartz, ceramics, polytetrafluoroethylene, or a polyimide resin. Since the wavelength of the microwave becomes longer in vacuum, the wavelength of the microwave is reduced. It has the function of adjusting plasma by shortening. The planar antenna 31 and the transmission plate 28 and the slow wave member 33 and the planar antenna 31 may be in close contact with each other or may be separated from each other, but they are preferably in close contact.

カバー部材34には、冷却水流路34aが形成されており、そこに冷却水を通流させることにより、カバー部材34、遅波材33、平面アンテナ31、透過板28、蓋枠27を冷却するようになっている。これにより、変形や破損を防止し、安定したプラズマを生成することが可能である。なお、カバー部材34は接地されている。   The cover member 34 is formed with a cooling water flow path 34a, and the cover member 34, the slow wave material 33, the planar antenna 31, the transmission plate 28, and the lid frame 27 are cooled by allowing the cooling water to flow therethrough. It is like that. Thereby, it is possible to prevent deformation and breakage and to generate stable plasma. The cover member 34 is grounded.

カバー部材34の上壁の中央には、開口部34bが形成されており、この開口部34bには導波管37が接続されている。この導波管37の端部には、マッチング回路38を介してマイクロ波発生装置39が接続されている。これにより、マイクロ波発生装置39で発生した、例えば周波数2.45GHzのマイクロ波が導波管37を介して上記平面アンテナ31へ伝搬されるようになっている。マイクロ波の周波数としては、8.35GHz、1.98GHz等を用いることもできる。   An opening 34b is formed at the center of the upper wall of the cover member 34, and a waveguide 37 is connected to the opening 34b. A microwave generator 39 is connected to the end of the waveguide 37 via a matching circuit 38. Thereby, for example, a microwave having a frequency of 2.45 GHz generated by the microwave generator 39 is propagated to the planar antenna 31 through the waveguide 37. As the microwave frequency, 8.35 GHz, 1.98 GHz, or the like can be used.

導波管37は、上記カバー部材34の開口部34bから上方へ延出する断面円形状の同軸導波管37aと、この同軸導波管37aの上端部にモード変換器40を介して接続された水平方向に延びる矩形導波管37bとを有している。矩形導波管37bと同軸導波管37aとの間のモード変換器40は、矩形導波管37b内をTEモードで伝播するマイクロ波をTEMモードに変換する機能を有している。同軸導波管37aの中心には内導体41が延在しており、内導体41は、その下端部において平面アンテナ31の中心に接続固定されている。これにより、マイクロ波は、同軸導波管37aの内導体41を介して平面アンテナ31へ放射状に効率よく均一に伝播される。   The waveguide 37 is connected to a coaxial waveguide 37a having a circular cross section extending upward from the opening 34b of the cover member 34, and an upper end portion of the coaxial waveguide 37a via a mode converter 40. And a rectangular waveguide 37b extending in the horizontal direction. The mode converter 40 between the rectangular waveguide 37b and the coaxial waveguide 37a has a function of converting the microwave propagating in the TE mode in the rectangular waveguide 37b into the TEM mode. An inner conductor 41 extends in the center of the coaxial waveguide 37a, and the inner conductor 41 is connected and fixed to the center of the planar antenna 31 at the lower end thereof. As a result, the microwave is efficiently and uniformly propagated radially and uniformly to the planar antenna 31 via the inner conductor 41 of the coaxial waveguide 37a.

上記蓋枠27の内側は、チャンバー1内のプラズマ生成領域に臨んで形成されており、その表面が強いプラズマに曝されることによりスパッタリングされ、コンタミネーションとなるとともに消耗する。このため、ウエハ載置台に対して対向電極として機能するアルミニウム製の蓋枠27の突部27aがプラズマに曝される表面には、保護膜としてのシリコン膜48がコーティングされている。すなわち、シリコン膜48は、蓋枠27の表面をプラズマによる酸化作用やスパッタ作用から保護し、蓋枠27を構成するアルミニウム等がコンタミネーションとして発生することを防止する。シリコン膜48は、結晶であってもアモルファスであってもよい。また、シリコン膜48は導電性であるため、ウエハ載置台5からプラズマ処理空間を隔てて対向電極である蓋枠27へと流れる高周波電流経路を効率的に形成して他の部位における短絡や異常放電を抑制する機能も有する。   The inside of the lid frame 27 is formed so as to face the plasma generation region in the chamber 1, and its surface is sputtered by being exposed to strong plasma, which causes contamination and consumption. For this reason, a silicon film 48 as a protective film is coated on the surface of the protrusion 27a of the aluminum lid frame 27 that functions as a counter electrode with respect to the wafer mounting table. That is, the silicon film 48 protects the surface of the lid frame 27 from the oxidizing action and sputtering action by plasma, and prevents the aluminum and the like constituting the lid frame 27 from being generated as contamination. The silicon film 48 may be crystalline or amorphous. In addition, since the silicon film 48 is conductive, a high-frequency current path that flows from the wafer mounting table 5 to the lid frame 27 that is the counter electrode across the plasma processing space is efficiently formed to cause a short circuit or abnormality in other parts. It also has a function of suppressing discharge.

シリコン膜48は、PVD法(物理蒸着法)およびCVD法(化学蒸着法)等の薄膜形成技術やプラズマ溶射法等で形成することができるが、その中でも比較的安価に厚い膜を形成することができることからプラズマ溶射法が好ましい。   The silicon film 48 can be formed by a thin film forming technique such as a PVD method (physical vapor deposition method) and a CVD method (chemical vapor deposition method), a plasma spraying method, or the like, and among them, a thick film should be formed relatively inexpensively. Therefore, the plasma spraying method is preferable.

マイクロ波プラズマ処理装置100の各構成部は、制御部60に接続されて制御されるようになっている。制御部60はコンピュータで構成されており、図4に示すように、マイクロプロセッサを備えたプロセスコントローラ61と、このプロセスコントローラに接続されたユーザーインターフェース62と、記憶部63とを備えている。   Each component of the microwave plasma processing apparatus 100 is connected to and controlled by the control unit 60. As shown in FIG. 4, the control unit 60 includes a process controller 61 including a microprocessor, a user interface 62 connected to the process controller, and a storage unit 63.

プロセスコントローラ61は、プラズマ処理装置100において、温度、圧力、ガス流量、マイクロ波出力、バイアス印加用の高周波電力等のプロセス条件が所望のものとなるように、各構成部、例えばヒーター電源6,ガス供給装置16、排気装置24、マイクロ波発生装置39、高周波電源44などを制御するようになっている。   In the plasma processing apparatus 100, the process controller 61 is configured so that each component, for example, the heater power supply 6, has a desired process condition such as temperature, pressure, gas flow rate, microwave output, and high frequency power for bias application. The gas supply device 16, the exhaust device 24, the microwave generator 39, the high frequency power supply 44, and the like are controlled.

ユーザーインターフェース62は、オペレータがプラズマ処理装置100を管理するためにコマンドの入力操作等を行うキーボードや、プラズマ処理装置100の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有している。また、記憶部63は、プラズマ処理装置100で実行される各種処理をプロセスコントローラ61の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置100の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。   The user interface 62 includes a keyboard on which an operator inputs commands to manage the plasma processing apparatus 100, a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma processing apparatus 100, and the like. In addition, the storage unit 63 executes processing on each component of the plasma processing apparatus 100 in accordance with a control program for realizing various processes executed by the plasma processing apparatus 100 under the control of the process controller 61 and processing conditions. A program for processing, that is, a processing recipe is stored.

制御プログラムや処理レシピは記憶部63の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、ハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、記憶媒体に記憶しておく代わりに、処理レシピ等を他の装置から、例えば専用回線を介して適宜伝送させるようにしてもよい。   Control programs and processing recipes are stored in a storage medium in the storage unit 63. The storage medium may be a hard disk or semiconductor memory, or may be portable such as a CDROM, DVD, flash memory or the like. Further, instead of storing in a storage medium, a processing recipe or the like may be appropriately transmitted from another device, for example, via a dedicated line.

そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース62からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部63から呼び出してプロセスコントローラ61に実行させることで、プロセスコントローラ61の制御下で、プラズマ処理装置100での所望の処理が行われる。   If necessary, an arbitrary processing recipe is called from the storage unit 63 according to an instruction from the user interface 62 and is executed by the process controller 61, so that the plasma processing apparatus 100 can control the process controller 61 under the control of the process controller 61. Desired processing is performed.

次に、ウエハ載置台5について詳細に説明する。
図5はウエハ載置台5を拡大して示す断面図である。ウエハ載置台5は、上述したように、ハウジング部2内に排気室11の底部中央から上方に延びる円筒状の支持部材4により支持された状態で設けられている。ウエハ載置台5の載置台本体51は、熱伝導性が良好なセラミックス材料であるAlNからなり、その内部に昇降ピン52が挿通される3つ(2つのみ図示)の挿通孔53が垂直に貫通して形成されている。カバー54は高純度の石英製であり、載置台本体51の上面と側面を覆うように設けられている。
Next, the wafer mounting table 5 will be described in detail.
FIG. 5 is an enlarged cross-sectional view of the wafer mounting table 5. As described above, the wafer mounting table 5 is provided in the housing portion 2 in a state of being supported by the cylindrical support member 4 extending upward from the bottom center of the exhaust chamber 11. The mounting table main body 51 of the wafer mounting table 5 is made of AlN, which is a ceramic material having good thermal conductivity, and three insertion holes 53 (only two are shown) through which the lifting pins 52 are inserted are vertically arranged. It is formed through. The cover 54 is made of high-purity quartz and is provided so as to cover the upper surface and side surfaces of the mounting table main body 51.

載置台本体51の上面中央部には、ウエハWの載置領域に対応する領域にカバー54が嵌合する溝をなす座繰り部51aが形成されている。そして、カバー54の中央部には、座繰り部51aに嵌合するように下側に突出する凸部54cが形成されている。カバー54の凸部54cの反対側の上面には凹部54bが形成されており、この凹部54bの底部がウエハWを載置するウエハ載置領域(基板載置領域)54aとなっている。このようにカバー54の凸部54cが座繰り部51aに嵌合されることにより、カバー54が載置台本体51からずれないようになっている。   At the center of the upper surface of the mounting table main body 51, a countersink part 51a is formed which forms a groove into which the cover 54 is fitted in an area corresponding to the mounting area of the wafer W. And the convex part 54c which protrudes below is formed in the center part of the cover 54 so that the counterbore part 51a may be fitted. A concave portion 54b is formed on the upper surface of the cover 54 opposite to the convex portion 54c, and a bottom portion of the concave portion 54b serves as a wafer placement region (substrate placement region) 54a on which the wafer W is placed. As described above, the convex portion 54 c of the cover 54 is fitted to the countersink portion 51 a, so that the cover 54 is not displaced from the mounting table main body 51.

カバー54は、中央のウエハ載置領域54aの厚さd1がウエハ載置領域54aより外側の外側領域54dの厚さd2よりも厚くなるように構成されている。これにより、載置台本体51からウエハ載置領域54aへ供給される単位面積当たりの熱量よりも、ウエハ載置領域54aより外側の外側領域54dへ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されている。ウエハ載置領域54aの厚さd1と外側領域54dの厚さd2を調整することによりウエハWの温度が制御される。   The cover 54 is configured such that the thickness d1 of the central wafer placement area 54a is thicker than the thickness d2 of the outer area 54d outside the wafer placement area 54a. Thus, the amount of heat per unit area supplied to the outer region 54d outside the wafer mounting region 54a is larger than the amount of heat per unit area supplied from the mounting table main body 51 to the wafer mounting region 54a. It is configured. The temperature of the wafer W is controlled by adjusting the thickness d1 of the wafer placement area 54a and the thickness d2 of the outer area 54d.

なお、カバー54は、載置台本体51の側面を覆う側面部分51eを有しており、これにより載置台本体51の側面からのコンタミネーションを防止する。   Note that the cover 54 has a side surface portion 51 e that covers the side surface of the mounting table main body 51, thereby preventing contamination from the side surface of the mounting table main body 51.

挿通孔53に挿通される昇降ピン52は、ピン支持部材58に固定されている。すなわち昇降ピン52は固定ピンとして構成されている。ピン支持部材58には垂直方向に延びる昇降ロッド59が接続されており、図示しないアクチュエータにより昇降ロッド59を昇降することにより、ピン支持部材58を介して昇降ピン52が昇降されるようになっている。なお、59aは気密状態で昇降ロッド59を昇降可能なように設けられたベローズである。   The elevating pin 52 inserted through the insertion hole 53 is fixed to the pin support member 58. That is, the lift pins 52 are configured as fixed pins. A vertically extending rod 59 is connected to the pin support member 58, and the lift pin 52 is lifted and lowered via the pin support member 58 by lifting and lowering the lift rod 59 by an actuator (not shown). Yes. In addition, 59a is a bellows provided so that the raising / lowering rod 59 can be raised / lowered in an airtight state.

ウエハ載置台5は、上述したカバー54の中央部のウエハ載置領域54aに単にウエハWが載置されるようになっていてもよい。   The wafer mounting table 5 may be configured such that the wafer W is simply mounted on the wafer mounting area 54 a at the center of the cover 54 described above.

次に、このように構成されたプラズマ処理装置100の動作について説明する。
まず、ウエハWをチャンバー1内に搬入し、サセプタ5上に載置する。そして、ガス供給装置16から、所定の処理ガスを所定の流量でガス導入口15aを介してチャンバー1内に導入する。典型例であるシリコンの酸化処理を行う場合には、O、NO、NO、NO、COなどの酸化ガスと、必要に応じてAr、Kr、Heなどの希ガスを用いる。プラズマ処理としては、窒化処理や成膜処理でもよく、窒化処理の場合には、N、NHなどの窒化ガスと、必要に応じて希ガスを用い、また、成膜処理の場合にはSiとNまたはNH等の適宜の成膜ガスを用いる。
Next, the operation of the plasma processing apparatus 100 configured as described above will be described.
First, the wafer W is loaded into the chamber 1 and placed on the susceptor 5. Then, a predetermined processing gas is introduced from the gas supply device 16 into the chamber 1 at a predetermined flow rate through the gas inlet 15a. When performing oxidation treatment of silicon, which is a typical example, an oxidizing gas such as O 2 , N 2 O, NO, NO 2 , and CO 2 and a rare gas such as Ar, Kr, and He are used as necessary. The plasma treatment may be a nitriding treatment or a film forming treatment. In the case of the nitriding treatment, a nitriding gas such as N 2 or NH 3 and a rare gas as required are used. In the case of the film forming treatment, An appropriate film forming gas such as Si 2 H 6 and N 2 or NH 3 is used.

次に、マイクロ波発生装置39からのマイクロ波を、マッチング回路38を経て導波管37に導き、矩形導波管37b、モード変換器40、および同軸導波管37aを順次通過させて内導体41を介して平面アンテナ31に供給し、平面アンテナ31のスロットから透過板28を介してチャンバー1内に放射させる。   Next, the microwave from the microwave generator 39 is guided to the waveguide 37 through the matching circuit 38, and is sequentially passed through the rectangular waveguide 37b, the mode converter 40, and the coaxial waveguide 37a. It is supplied to the planar antenna 31 via 41 and radiated from the slot of the planar antenna 31 into the chamber 1 via the transmission plate 28.

マイクロ波は、矩形導波管37b内ではTEモードで伝搬し、このTEモードのマイクロ波はモード変換器40でTEMモードに変換されて、同軸導波管37a内を平面アンテナ31に向けて伝搬されていく。平面アンテナ31から透過板28を経てチャンバー1に放射されたマイクロ波によりチャンバー1内で電磁界が形成され、処理ガスがプラズマ化する。   The microwave propagates in the TE mode in the rectangular waveguide 37b, and the TE mode microwave is converted into the TEM mode by the mode converter 40 and propagates in the coaxial waveguide 37a toward the planar antenna 31. It will be done. An electromagnetic field is formed in the chamber 1 by the microwave radiated from the planar antenna 31 to the chamber 1 through the transmission plate 28, and the processing gas is turned into plasma.

また、この際に、必要に応じて高周波電源44から所定の周波数およびパワーの高周波電力を載置台本体51の電極57に供給して、載置台本体51に高周波バイアスを印加し、さらに載置台本体51を介してその上のウエハWにも高周波バイアスを印加する。これにより、プラズマの低い電子温度を維持しつつ、プラズマ中のイオン種をウエハWへ引き込む作用が発揮され、プラズマ処理の処理レートを高め、かつプラズマ処理の面内均一性を高めることができる。高周波バイアスを印加するための高周波電力の周波数は、例えば100kHz〜60MHzの範囲が好ましく、400kHz〜13.56MHzの範囲がより好ましい。高周波電力のパワーは、ウエハWの単位面積当たりのパワー密度として、例えば0.2〜2.3W/cmの範囲が好ましい。また、高周波パワー自体として、200〜2000Wの範囲が好ましい。 At this time, if necessary, high frequency power having a predetermined frequency and power is supplied from the high frequency power supply 44 to the electrode 57 of the mounting table body 51 to apply a high frequency bias to the mounting table body 51, and further, the mounting table body A high frequency bias is also applied to the wafer W thereon via 51. Thereby, while maintaining the low electron temperature of the plasma, the action of drawing the ion species in the plasma into the wafer W is exhibited, the processing rate of the plasma processing can be increased, and the in-plane uniformity of the plasma processing can be increased. The frequency of the high frequency power for applying the high frequency bias is preferably, for example, in the range of 100 kHz to 60 MHz, and more preferably in the range of 400 kHz to 13.56 MHz. The power of the high frequency power is preferably in the range of, for example, 0.2 to 2.3 W / cm 2 as the power density per unit area of the wafer W. Moreover, as high frequency power itself, the range of 200-2000W is preferable.

このようにして形成されたプラズマを被処理基板であるウエハWに作用させ、ヒーター56によって所定温度に加熱されたウエハWに所定のプラズマ処理を行う。例えば、ウエハWに存在するシリコン部分(ポリシリコンまたはシリコン基板)に酸化処理を施す場合には、200〜600℃、例えば400℃に加熱されたウエハWに対して、上記酸化ガス等のプラズマを作用させる。   The plasma thus formed is allowed to act on the wafer W that is the substrate to be processed, and a predetermined plasma process is performed on the wafer W heated to a predetermined temperature by the heater 56. For example, when a silicon portion (polysilicon or silicon substrate) existing on the wafer W is oxidized, plasma of the oxidizing gas or the like is applied to the wafer W heated to 200 to 600 ° C., for example, 400 ° C. Make it work.

このようにして形成されたプラズマは、マイクロ波が平面アンテナ部材31の多数のスロット孔32から放射されることにより、略1×1010〜5×1012/cmの高密度で、かつウエハW近傍では、略1.5eV以下の低電子温度プラズマとなる。したがって、このプラズマをウエハWに対して作用させることにより、プラズマダメージを抑制した処理が可能になる。 The plasma thus formed has a high density of about 1 × 10 10 to 5 × 10 12 / cm 3 and a wafer by radiating microwaves from a large number of slot holes 32 of the planar antenna member 31. In the vicinity of W, low electron temperature plasma of about 1.5 eV or less is obtained. Therefore, by causing this plasma to act on the wafer W, processing that suppresses plasma damage is possible.

このようなプラズマ処理に際しては、ヒーター56により加熱された載置台本体51からの熱(輻射熱)がカバー54を介してウエハWに供給されるが、従来は、ウエハWの外周部の温度が低くなる傾向にあった。これに対して、本実施形態では、カバー54のウエハ載置領域54aの厚さd1をウエハ載置領域54aより外側の外側領域54dの厚さd2よりも厚くなるようにしたので、載置台本体51から載置面54aへ供給される単位面積当たりの熱量よりも、載置面54より外側領域54dへ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるようにして、ウエハW外周部の温度低下を抑制することができる。   In such plasma processing, heat (radiant heat) from the mounting table main body 51 heated by the heater 56 is supplied to the wafer W through the cover 54. Conventionally, the temperature of the outer peripheral portion of the wafer W is low. Tended to be. On the other hand, in the present embodiment, the thickness d1 of the wafer placement area 54a of the cover 54 is made thicker than the thickness d2 of the outer area 54d outside the wafer placement area 54a. The amount of heat per unit area supplied to the outer region 54d from the mounting surface 54 is larger than the amount of heat per unit area supplied from the mounting surface 54a to the mounting surface 54a, thereby reducing the temperature of the outer periphery of the wafer W. Can be suppressed.

従来は、カバー54の厚さは均一であり、ヒーター56が存在する領域においては、カバー54の表面に与えられる単位面積あたりの熱量はほぼ均一であると考えられるが、それにもかかわらず、ウエハWの外周部の温度が低下する傾向にあった。これは、同じ熱量を与えても、カバー54の外周部が処理空間に露出しているので、外周部のほうが放熱が多くなるためと推測される。そのため、本実施形態では、ウエハ載置領域54aより外側領域54dへより多くの熱量を供給するようにすることにより、ウエハW外周部の温度低下を抑制する。すなわち、カバー54が薄いほど下方の載置台本体51からカバー54の上面に伝達される熱量が多くなるから、相対的に厚い厚さd1のウエハ載置領域54aの上面へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、相対的に薄い厚さd2の外側領域54dの上面へ供給される単位面積当たりの熱量のほうが多くなり、ウエハW外周部に供給される熱量が増加し、結果的にウエハW外周部の温度低下が抑制されるのである。そして、これによりウエハW外周部のプラズマ処理レートを上昇させることができ、均一なプラズマ処理を実現することができる。この場合に、厚さd1と厚さd2との差を大きくすることにより、ウエハW外周部の温度を相対的に高くすることができる。また、ウエハ載置領域54aの厚さd1および外側領域d2の厚さ自体を適宜調整することにより、ウエハWの温度自体を制御することができ、プラズマ処理レートを制御することができる。   Conventionally, the thickness of the cover 54 is uniform, and in the region where the heater 56 is present, the amount of heat per unit area given to the surface of the cover 54 is considered to be almost uniform, but nevertheless, the wafer The temperature of the outer peripheral portion of W tended to decrease. This is presumably because even if the same amount of heat is applied, the outer peripheral portion of the cover 54 is exposed to the processing space, and therefore the outer peripheral portion radiates more heat. For this reason, in the present embodiment, the temperature drop at the outer peripheral portion of the wafer W is suppressed by supplying a larger amount of heat to the outer region 54d than the wafer placement region 54a. That is, as the cover 54 is thinner, the amount of heat transferred from the lower mounting table main body 51 to the upper surface of the cover 54 increases, so that per unit area supplied to the upper surface of the wafer mounting region 54a having a relatively thick thickness d1. The amount of heat per unit area supplied to the upper surface of the outer region 54d having a relatively small thickness d2 is larger than the amount of heat of the wafer W, and the amount of heat supplied to the outer peripheral portion of the wafer W increases. The temperature drop at the outer periphery is suppressed. As a result, the plasma processing rate on the outer periphery of the wafer W can be increased, and uniform plasma processing can be realized. In this case, the temperature of the outer peripheral portion of the wafer W can be relatively increased by increasing the difference between the thickness d1 and the thickness d2. Further, by appropriately adjusting the thickness d1 of the wafer placement region 54a and the thickness itself of the outer region d2, the temperature of the wafer W itself can be controlled, and the plasma processing rate can be controlled.

すなわち、石英製のカバー54に対する熱線の透過率を利用し、カバー54の外側領域54dの厚さを相対的に薄くして外側領域54dへの熱量を増加させてウエハWの外周部の温度低下を抑制し、均一なプラズマ処理を実現するとともに、カバー54の厚さ自体を変化させてウエハWに到達する熱線の量自体を調整することにより、ウエハWの温度自体を制御してプラズマ処理レートを制御する。   That is, by utilizing the transmittance of the heat ray with respect to the quartz cover 54, the thickness of the outer region 54d of the cover 54 is relatively reduced to increase the amount of heat to the outer region 54d, thereby lowering the temperature of the outer peripheral portion of the wafer W. The temperature of the wafer W itself is controlled by changing the thickness of the cover 54 itself and adjusting the amount of heat rays reaching the wafer W, thereby controlling the plasma processing rate. To control.

なお、上記例では、ウエハWの位置合わせのために載置台本体51に座繰り部51aを形成することによりカバー54に凹部54cを形成して、そこに載置面54aを設けているが、図6に示すように、載置台本体51の上面をフラットにするか、図7に示すようにカバー54の上面をフラットにしてもよい。この場合のウエハWの位置決めは、ウエハWの外側に外壁を設けるか、または複数のガイドピンを設ける(いずれも図示せず)ことにより行うことができる。   In the above example, the recess 54c is formed in the cover 54 by forming the countersunk portion 51a in the mounting table main body 51 for alignment of the wafer W, and the mounting surface 54a is provided there. As shown in FIG. 6, the upper surface of the mounting table main body 51 may be flat, or the upper surface of the cover 54 may be flat as shown in FIG. In this case, the positioning of the wafer W can be performed by providing an outer wall on the outer side of the wafer W or by providing a plurality of guide pins (all not shown).

次に、本実施形態の構成に至ったシミュレーション結果について説明する。ここでは、種々のカバー形状を用いた場合のウエハの中心とエッジ部の温度を、単純化のため、熱伝導のみを考慮して熱輻射は考慮せずに、汎用の定常熱伝導解析ソフトウエアである3GA(Palsso Tech社製)によってシミュレーションにより求めた。   Next, simulation results that have led to the configuration of the present embodiment will be described. Here, for the sake of simplicity, the temperature of the center and edge of the wafer when various cover shapes are used, considering only heat conduction and not considering heat radiation, general-purpose steady heat conduction analysis software. It was calculated | required by simulation by 3GA (made by Palsso Tech) which is.

参照であるNo.1では、図8に示すように、カバー54の厚さを1.5mmと均一とした。また、No.2では、図9に示すように、カバー54のウエハ載置領域54aより外側の外側領域54dの熱容量を大きくするため、その部分の厚さを4mmと厚くした。さらに、No.3では、図10に示すように、ウエハ載置領域54aより外側において熱容量を大きくするために、外側領域54dに連続する側面部分54eの厚さを10mm増加(トータル11.5mm)させた。これは、ウエハ載置領域54aより外側において熱容量の大きな部分を形成し、その部分に蓄熱させることによりウエハWの外側部分の温度上昇をねらったものである。   No. which is a reference. 1, as shown in FIG. 8, the thickness of the cover 54 was made uniform as 1.5 mm. No. 2, as shown in FIG. 9, in order to increase the heat capacity of the outer region 54 d outside the wafer placement region 54 a of the cover 54, the thickness of that portion was increased to 4 mm. Furthermore, no. 3, as shown in FIG. 10, in order to increase the heat capacity outside the wafer placement region 54 a, the thickness of the side surface portion 54 e continuing to the outer region 54 d is increased by 10 mm (total 11.5 mm). This is intended to increase the temperature of the outer portion of the wafer W by forming a portion with a large heat capacity outside the wafer placement region 54a and storing heat in that portion.

その結果、参照であるNo.1ではウエハ載置領域54aに載置されたウエハWの中心温度Tが402.8℃であり、ウエハWのエッジ温度Tが381.8℃であって、これらの差Δtが21℃であったのに対し、No.2では、T=398.1℃、T=374.5℃、Δt=23.6℃、No.3では、T=393℃、T=368℃、Δt=25℃となり、逆にウエハW外周部の温度低下が激しくなる結果となった。これは、外側領域54d、側面部分54eを厚くすることにより、これらがヒートシンクとして機能し、ウエハ載置領域54aよりも外側領域54dへの熱供給がむしろ少なくなったためと考えられる。 As a result, No. which is a reference. Center temperature T C of the wafer W mounted on the 1, wafer placing area 54a is 402.8 ° C., the wafer W of the edge temperature T E is a 381.8 ° C., these differences Δt is 21 ° C. It was No. 2, T C = 398.1 ° C., T E = 374.5 ° C., Δt = 23.6 ° C., No. 2 3, T C = 393 ° C., T E = 368 ° C., Δt = 25 ° C., and conversely, the temperature decrease at the outer periphery of the wafer W was severe. This is presumably because by increasing the thickness of the outer region 54d and the side surface portion 54e, they function as a heat sink, and the heat supply to the outer region 54d rather than the wafer mounting region 54a is rather reduced.

そこで、逆に、カバー54のウエハ載置領域54aが厚くなるようにしたNo.4、5についてシミュレーションを行った。No.4は、図11に示すように、ウエハ載置領域54aの厚さd1を3.5mmと厚くし、外側領域54dの厚さd2を1.5mmのままとしたもの、No.5は、図12に示すように、d1を2.5mmとし、d2を1.5mmのままとしたものである。その結果、No.4ではT=346.6℃、T=334.3℃、Δt=12.3℃、No.5ではT=372.16℃、T=357.7℃、Δt=14.4℃となり、Δtの低下に成功した。ただし、No.4ではTが346.6℃と低く、No.5ではd1を2.5mmまで戻したもののTが372.16℃と未だ低い結果となった。そこで、No.6として、図13に示すように、d1を2mm、d2を1mmとしたものについてシミュレーションを行った結果、T=386.7℃、T=373.7℃、Δt=13℃となりTを許容範囲にすることができた。さらにカバー54の厚さ調整を行うことにより、より厳密に温度制御することができる。ただし、加工の問題等から自ずと限界であると考えられる。 Therefore, conversely, the wafer mounting area 54a of the cover 54 is thickened. 4 and 5 were simulated. No. As shown in FIG. 11, the thickness d1 of the wafer mounting area 54a is made as thick as 3.5 mm, and the thickness d2 of the outer area 54d is kept at 1.5 mm. As shown in FIG. 12, d1 is 2.5 mm and d2 is 1.5 mm as shown in FIG. As a result, no. 4, T C = 346.6 ° C., T E = 334.3 ° C., Δt = 12.3 ° C., No. 4 In Example 5, T C = 372.16 ° C., T E = 357.7 ° C., Δt = 14.4 ° C., and Δt was successfully reduced. However, no. In 4 T C is as low as 346.6 ° C., No. T C although the 5 d1 returned to 2.5mm becomes still lower result 372.16 ° C.. Therefore, no. 6, as shown in FIG. 13, simulation was performed with d1 being 2 mm and d2 being 1 mm. As a result, T C = 386.7 ° C., T E = 373.7 ° C., Δt = 13 ° C. Can be within the allowable range. Furthermore, the temperature can be controlled more strictly by adjusting the thickness of the cover 54. However, it is considered to be a limit due to processing problems.

このように、カバー54のウエハ載置領域54aの厚さd1よりも、外側領域54dの厚さd2を所定量薄くすることにより、ウエハエッジ部の温度低下を抑制することができる。そして、ウエハ載置領域54aの厚さと外側領域54dの厚さを適宜調整することにより、ウエハW外周部の温度低下を抑制しつつウエハWの温度を適切に制御してより均一なプラズマ処理を行い得ることが確認された。   Thus, by reducing the thickness d2 of the outer region 54d by a predetermined amount from the thickness d1 of the wafer placement region 54a of the cover 54, the temperature drop of the wafer edge portion can be suppressed. Then, by adjusting the thickness of the wafer mounting area 54a and the thickness of the outer area 54d as appropriate, the temperature of the wafer W is appropriately controlled while suppressing the temperature decrease at the outer periphery of the wafer W, thereby performing more uniform plasma processing. It was confirmed that it could be done.

次に、本実施形態に係るウエハ載置台を用いて実際にプラズマ処理を行った結果を比較例と比較しつつ説明する。
ここでは、図1のプラズマ処理装置において、図14に示す本実施形態に係るウエハ載置台と、図15に示す比較例に係るウエハ載置台を用いてシリコン窒化膜の成膜を行った。その際の条件は、チャンバー内の圧力を6.7Pa、高周波バイアスの電力を3kW、Nガスを600mL/min(sccm)、Arガスを100mL/min(sccm)、Siガスを4mL/min(sccm)の流量で供給し、載置台本体の温度を500℃に設定して成膜処理を行った。その際のウエハ上の位置と成膜レートとの関係を図16に示す。この図に示すように、比較例の場合には、ウエハのエッジで成膜レートが低下するのに対し、本実施形態に係るウエハ載置台を用いた場合には、ウエハエッジの成膜レートの低下が抑制されていることが確認された。また、この際の成膜レートの均一性(1σ)は、比較例の場合が5.5%であったのに対し、本実施形態の場合には3.3%となり、本実施形態の成膜レート(プラズマ処理)の均一性が高いことが確認された。
Next, the results of actual plasma processing using the wafer mounting table according to the present embodiment will be described in comparison with a comparative example.
Here, in the plasma processing apparatus of FIG. 1, a silicon nitride film was formed using the wafer mounting table according to the present embodiment shown in FIG. 14 and the wafer mounting table according to the comparative example shown in FIG. The conditions in this case were as follows: the pressure in the chamber was 6.7 Pa, the power of the high frequency bias was 3 kW, N 2 gas was 600 mL / min (sccm), Ar gas was 100 mL / min (sccm), and Si 2 H 6 gas was 4 mL. The film was supplied at a flow rate of / min (sccm) and the temperature of the mounting table body was set to 500 ° C. FIG. 16 shows the relationship between the position on the wafer and the film formation rate at that time. As shown in this figure, in the case of the comparative example, the film formation rate decreases at the edge of the wafer, whereas when the wafer mounting table according to this embodiment is used, the film formation rate at the wafer edge decreases. Was confirmed to be suppressed. Further, the uniformity of the film forming rate (1σ) at this time was 5.5% in the comparative example, but 3.3% in the present embodiment. It was confirmed that the uniformity of the film rate (plasma treatment) was high.

次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図17は、本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台5′を拡大して示す断面図である。このウエハ載置台5′の基本構造は図5に示すウエハ載置台5と同様であるので同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。本実施形態のウエハ載置台5′は、上面が平面状をなすAlNからなる載置台本体51′と、その表面を覆うように設けられた高純度の石英製のカバー54′とを有している。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
FIG. 17 is an enlarged cross-sectional view showing a wafer mounting table 5 ′ used in a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention. Since the basic structure of the wafer mounting table 5 'is the same as that of the wafer mounting table 5 shown in FIG. 5, the same parts are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The wafer mounting table 5 ′ of the present embodiment has a mounting table main body 51 ′ made of AlN having a flat upper surface and a high purity quartz cover 54 ′ provided so as to cover the surface. Yes.

カバー54′はその上面の中央部にウエハ載置領域54a′を有している。また、カバー54′の上面は平面状となっており、そこにウエハWをウエハ載置領域54a′に位置決めする複数のガイドピン70が設けられている。   The cover 54 'has a wafer placement area 54a' at the center of the upper surface thereof. Further, the upper surface of the cover 54 'has a planar shape, and a plurality of guide pins 70 for positioning the wafer W in the wafer placement area 54a' are provided thereon.

カバー54′のウエハ載置領域54a′とその外側の外側領域54d′との間には段差が形成されており、その段差により、カバー54′のウエハ載置領域54a′と載置台本体51′との間に隙間71が形成されている。したがって、隙間が存在しない載置台本体51′から外側領域54d′へは直接熱が伝達されるが、載置台本体51からウエハ載置領域54a′へは隙間71を介しての熱伝達となるため、必然的に伝達される熱量が少なくなる。したがって、載置台本体51′からウエハ載置領域54a′へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、外側領域54d′へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなる。このため、本実施形態においても、ウエハW外周部に供給される熱量が増加し、結果的にウエハW外周部の温度低下を抑制することができ、均一なプラズマ処理を行うことができる。この場合に、隙間71の距離Gを適宜調節することによりウエハWの温度自体を制御することができ、ウエハW外周部の温度低下を抑制することに加えてウエハWの温度自体の制御も行うことができ、プラズマ処理レートを制御することができる。   A step is formed between the wafer mounting area 54a ′ of the cover 54 ′ and the outer area 54d ′ outside the cover 54 ′. Due to the step, the wafer mounting area 54a ′ of the cover 54 ′ and the mounting table main body 51 ′ are formed. A gap 71 is formed between the two. Therefore, heat is directly transmitted from the mounting table main body 51 ′ where there is no gap to the outer region 54 d ′, but heat is transferred from the mounting table main body 51 to the wafer mounting region 54 a ′ via the gap 71. , Inevitably less heat is transferred. Therefore, the amount of heat per unit area supplied to the outer region 54d ′ is larger than the amount of heat per unit area supplied from the mounting table main body 51 ′ to the wafer mounting region 54a ′. For this reason, also in the present embodiment, the amount of heat supplied to the outer peripheral portion of the wafer W increases, and as a result, the temperature decrease of the outer peripheral portion of the wafer W can be suppressed, and uniform plasma processing can be performed. In this case, the temperature of the wafer W itself can be controlled by adjusting the distance G of the gap 71 as appropriate, and the temperature of the wafer W itself is controlled in addition to suppressing the temperature drop at the outer periphery of the wafer W. And the plasma treatment rate can be controlled.

ただし、隙間71の距離Gが大きすぎるとウエハWの温度を所望の温度にできないおそれがある。そのため、隙間71の距離Gを許容範囲まで大きくしても十分にウエハWの温度制御を行えない場合には、ウエハ載置領域54a′と載置台本体51′との間に隙間71を設けた上で、さらに従前の実施形態のようにウエハ載置領域54a′の厚さd1よりも外側領域54d′の厚さd2を薄くする等、厚さd1およびd2自体を調整して熱線透過率を制御することにより、温度調整マージンをより大きくすることができ、均一なプラズマ処理を行うように、またそれに加えて所望のプラズマ処理レートを実現するように温度制御することができる。なお、ウエハ載置領域54a′と載置台本体51′との間にも隙間を設けて、この隙間と上記隙間71とを調整することによっても温度調整マージンをより大きくすることができる。   However, if the distance G of the gap 71 is too large, the temperature of the wafer W may not be set to a desired temperature. Therefore, when the temperature control of the wafer W cannot be sufficiently performed even if the distance G of the gap 71 is increased to an allowable range, the gap 71 is provided between the wafer placement area 54a ′ and the placement table main body 51 ′. Further, as in the previous embodiment, the thickness d1 and d2 itself are adjusted, for example, the thickness d2 of the outer region 54d ′ is made thinner than the thickness d1 of the wafer mounting region 54a ′. By controlling, the temperature adjustment margin can be further increased, and the temperature can be controlled so as to perform a uniform plasma process and, in addition to that, to realize a desired plasma process rate. The temperature adjustment margin can be further increased by providing a gap between the wafer placement area 54a 'and the placement table main body 51' and adjusting the gap and the gap 71.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、種々の変形が可能である。例えば、上記実施形態では、ウエハ載置台に高周波バイアスを印加する装置を例にとって説明したが、高周波バイアスを印加する装置に限るものではない。また、上記実施形態では、プラズマ処理装置として、RLSA方式のプラズマ処理装置を例にとって説明したが、例えばリモートプラズマ方式、ICP方式、ECR方式、表面反射波方式、マグネトロン方式等の他のプラズマ処理装置であってもよい。さらに、プラズマ処理としてシリコンの酸化処理を例にとって説明したが、これに限定されるものではなく、窒化処理、酸窒化処理、成膜処理、エッチングなどの他の種々のプラズマ処理を対象とすることができる。さらに、被処理基板についても、半導体ウエハに限らず、FPD用ガラス基板などの他の基板を対象にすることができる。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible. For example, in the above-described embodiment, an apparatus that applies a high-frequency bias to the wafer mounting table has been described as an example, but the present invention is not limited to an apparatus that applies a high-frequency bias. In the above embodiment, the plasma processing apparatus has been described by taking an RLSA type plasma processing apparatus as an example, but other plasma processing apparatuses such as a remote plasma system, an ICP system, an ECR system, a surface reflected wave system, a magnetron system, etc. It may be. Furthermore, the silicon oxidation process has been described as an example of the plasma process, but the present invention is not limited to this, and other various plasma processes such as a nitriding process, an oxynitriding process, a film forming process, and an etching process are targeted. Can do. Furthermore, the substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, but can be another substrate such as an FPD glass substrate.

本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す概略断面図。1 is a schematic cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1の装置のチャンバー壁部を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the chamber wall part of the apparatus of FIG. 図1のプラズマ装置に用いられる平面アンテナ部材の構造を示す図。The figure which shows the structure of the planar antenna member used for the plasma apparatus of FIG. 図1の装置の制御部の概略構成を示すブロック図。The block diagram which shows schematic structure of the control part of the apparatus of FIG. 図1のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the wafer mounting base used for the plasma processing apparatus of FIG. ウエハ載置台の変形例を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the modification of a wafer mounting base. ウエハ載置台の他の変形例を示す拡大断面図。The expanded sectional view which shows the other modification of a wafer mounting base. ウエハ温度をシミュレーションしたNo.1のウエハ載置台を示す概略図。No. which simulated wafer temperature. FIG. 2 is a schematic view showing one wafer mounting table. ウエハ温度をシミュレーションしたNo.2のウエハ載置台を示す概略図。No. which simulated wafer temperature. Schematic which shows 2 wafer mounting bases. ウエハ温度をシミュレーションしたNo.3のウエハ載置台を示す概略図。No. which simulated wafer temperature. Schematic which shows the wafer mounting base of 3. FIG. ウエハ温度をシミュレーションしたNo.4のウエハ載置台を示す概略図。No. which simulated wafer temperature. 4 is a schematic diagram showing a wafer mounting table of No. 4; ウエハ温度をシミュレーションしたNo.5のウエハ載置台を示す概略図。No. which simulated wafer temperature. FIG. 6 is a schematic view showing a wafer mounting table of 5. ウエハ温度をシミュレーションしたNo.6のウエハ載置台を示す概略図。No. which simulated wafer temperature. Schematic which shows the wafer mounting base of 6. FIG. プラズマ処理としてのシリコン窒化膜の成膜を実際に行った本発明の実施形態に係るウエハ載置台を示す模式図。The schematic diagram which shows the wafer mounting base which concerns on embodiment of this invention which actually formed the silicon nitride film as a plasma processing. プラズマ処理としてのシリコン窒化膜の成膜を実際に行った比較例に係るウエハ載置台を示す模式図。The schematic diagram which shows the wafer mounting base which concerns on the comparative example which actually formed the silicon nitride film as a plasma processing. 図14および図15のウエハ載置台を用いてシリコン窒化膜を成膜した際のウエハ上の位置と成膜レートとの関係を示すグラフ。The graph which shows the relationship between the position on a wafer at the time of forming a silicon nitride film using the wafer mounting base of FIG. 14 and FIG. 15, and a film-forming rate. 本発明の他の実施形態のプラズマ処理装置に用いられるウエハ載置台を拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows the wafer mounting base used for the plasma processing apparatus of other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1;チャンバー(処理容器)
2;ハウジング部
3;筒壁部
4;支持部材
5;ウエハ載置台
6;ヒーター電源
15;ガス導入路
15a;ガス導入口
16;ガス供給装置
24;排気装置
27;蓋枠
28;透過板
30;マイクロ波導入部
31;平面アンテナ
32;スロット孔
37;導波管
39;マイクロ波発生装置
43;マッチングボックス
44;高周波電源
51,51′;載置台本体
51a;座繰り部
52;昇降ピン
53;挿通孔
54,54′;カバー
54a,54a′;ウエハ載置領域
54b;凹部
54c;凸部
54d,54d′;外側領域
56;ヒーター
57;電極部材
71;隙間
100;プラズマ処理装置
d1,d2;厚さ
G;距離
W;半導体ウエハ(被処理基板)
1; chamber (processing vessel)
2; housing part 3; cylindrical wall part 4; support member 5; wafer mounting table 6; heater power supply 15; gas introduction path 15a; gas introduction port 16; gas supply unit 24; ; Microwave introduction part 31; Planar antenna 32; Slot hole 37; Waveguide 39; Microwave generator 43; Matching box 44; High-frequency power source 51, 51 '; Mounting base body 51a; ; Insertion hole 54, 54 '; Cover 54a, 54a'; Wafer mounting area 54b; Recess 54c; Protrusion 54d, 54d '; Outer area 56; Heater 57; Electrode member 71; Gap 100; Plasma processing apparatus d1, d2 Thickness G; distance W; semiconductor wafer (substrate to be processed)

Claims (14)

真空に保持可能であり被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台と、
前記処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給機構と、
前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成機構と
を具備し、
前記基板載置台は、
被処理基板よりも大径の載置台本体と、
前記載置台本体内に設けられ、載置された被処理基板を加熱するための発熱体と、
前記載置台本体の表面を覆い、被処理基板を載置する基板載置領域を有するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記基板載置領域へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、前記基板載置領域より外側領域へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing container capable of being held in a vacuum and containing a substrate to be processed;
A substrate mounting table for mounting a substrate to be processed in the processing container;
A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the processing container;
A plasma generation mechanism for generating plasma of a processing gas in the processing container,
The substrate mounting table is
A mounting table body larger in diameter than the substrate to be processed;
A heating element provided in the mounting table main body for heating the substrate to be processed, and
Covering the surface of the mounting table main body, having a substrate mounting area for mounting the substrate to be processed,
The cover is configured such that the amount of heat per unit area supplied to the outer region from the substrate placement region is larger than the amount of heat per unit area supplied to the substrate placement region. A plasma processing apparatus.
前記カバーは、前記基板載置領域の厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the cover has a thickness of the substrate placement area thicker than a thickness of an outer area outside the substrate placement area. 前記カバーの前記基板載置領域と前記載置台本体との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a gap is formed between the substrate placement area of the cover and the placement table main body. 前記隙間の距離を調節することにより被処理基板の温度を制御することを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the temperature of the substrate to be processed is controlled by adjusting the distance of the gap. 前記カバーの前記基板載置領域の厚さと前記外側領域の厚さとを調整することにより被処理基板の温度を制御することを特徴とする請求項2から請求項4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   5. The temperature of the substrate to be processed is controlled by adjusting a thickness of the substrate placement region of the cover and a thickness of the outer region. 6. Plasma processing equipment. 前記載置台本体はAlN製であり、前記カバーは石英製であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the mounting table main body is made of AlN, and the cover is made of quartz. 前記プラズマ生成機構は、複数のスロットを有する平面アンテナと、該平面アンテナを介して前記処理容器内にマイクロ波を導くマイクロ波導入手段とを有し、導入されたマイクロ波により処理ガスをプラズマ化するものであることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma generation mechanism includes a planar antenna having a plurality of slots, and a microwave introduction means for guiding a microwave into the processing container via the planar antenna, and the processing gas is converted into plasma by the introduced microwave. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein 前記基板載置台にプラズマ中のイオンを引き込むための高周波バイアスを印加する高周波バイアス印加ユニットをさらに具備することを特徴とする請求項7に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 7, further comprising a high-frequency bias applying unit that applies a high-frequency bias for drawing ions in the plasma to the substrate mounting table. 真空に保持された処理容器内で被処理基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマ処理装置において、前記処理容器内で被処理基板を載置する基板載置台であって、
被処理基板よりも大径の載置台本体と、
前記載置台本体内に設けられ、載置された被処理基板を加熱するための発熱体と、
前記載置台本体の表面を覆い、被処理体を載置する基板載置領域を有するカバーと
を有し、
前記カバーは、前記載置台本体から前記基板載置領域へ供給される単位面積当たりの熱量よりも、前記基板載置領域より外側領域へ供給される単位面積当たりの熱量が多くなるように構成されていることを特徴とする基板載置台。
In a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate to be processed in a processing container held in a vacuum, a substrate mounting table for mounting the substrate to be processed in the processing container,
A mounting table body larger in diameter than the substrate to be processed;
A heating element provided in the mounting table main body for heating the substrate to be processed, and
Covering the surface of the mounting table main body, having a substrate mounting area for mounting the object to be processed,
The cover is configured such that the amount of heat per unit area supplied to the outer region from the substrate placement region is larger than the amount of heat per unit area supplied from the mounting table body to the substrate placement region. A substrate mounting table.
前記カバーは、前記基板載置領域の厚さが、前記基板載置領域よりも外側の外側領域の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項9に記載の基板載置台。   The substrate mounting table according to claim 9, wherein the cover has a thickness of the substrate mounting region that is thicker than a thickness of an outer region outside the substrate mounting region. 前記カバーの前記基板載置領域と前記載置台本体との間に隙間が形成されていることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の基板載置台。   The substrate mounting table according to claim 9 or 10, wherein a gap is formed between the substrate mounting region of the cover and the mounting table main body. 前記隙間の距離を調節することにより被処理基板の温度を制御することを特徴とする請求項11に記載の基板載置台。   The substrate mounting table according to claim 11, wherein the temperature of the substrate to be processed is controlled by adjusting the distance of the gap. 前記カバーの前記基板載置領域の厚さと前記外側領域の厚さとを調整することにより被処理基板の温度を制御することを特徴とする請求項10から請求項12のいずれか1項に記載の基板載置台。   13. The temperature of the substrate to be processed is controlled by adjusting a thickness of the substrate placement region of the cover and a thickness of the outer region. 13. Substrate mounting table. 前記載置台本体はAlN製であり、前記カバーは石英製であることを特徴とする請求項9から請求項13のいずれか1項に記載の基板載置台。   The substrate mounting table according to any one of claims 9 to 13, wherein the mounting table main body is made of AlN, and the cover is made of quartz.
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