JP2013062358A - Dry etching apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材をエッチングするドライエッチング装置に関する。 The present invention relates to a dry etching apparatus that uses plasma to etch a material to be processed such as a silicon wafer.
シリコンウエハ等の被処理材の表面をエッチングするための装置の1つに、プラズマを利用するドライエッチング装置がある。そのようなドライエッチング装置は、プラズマにより被処理材の表面をエッチングする処理空間を形成する処理容器を備えている。処理容器には開口が設けられており、その開口は、誘電体を含む隔壁で塞がれる。また、上記ドライエッチング装置は、高周波電源と接続された、高周波磁場を生成するコイルを隔壁の外に備える。処理空間には、例えばフッ素系のプロセスガスが導入される。高周波電源からコイルに電力が供給されると、コイルで発生した高周波磁場に捕捉された電子が、隔壁を通じて処理空間のプロセスガスに作用し、これによって、処理空間にプラズマが発生する。 One of apparatuses for etching the surface of a material to be processed such as a silicon wafer is a dry etching apparatus using plasma. Such a dry etching apparatus includes a processing container that forms a processing space for etching the surface of a material to be processed by plasma. The processing container is provided with an opening, and the opening is closed with a partition including a dielectric. In addition, the dry etching apparatus includes a coil that generates a high-frequency magnetic field connected to a high-frequency power source outside the partition wall. For example, a fluorine-based process gas is introduced into the processing space. When power is supplied to the coil from the high-frequency power source, electrons trapped in the high-frequency magnetic field generated by the coil act on the process gas in the processing space through the partition walls, thereby generating plasma in the processing space.
このようなドライエッチング装置では、プラズマによって隔壁が次第に削られてしまう。隔壁が削られて薄くなると、やがて真空圧等の負荷に耐えられずに隔壁は損壊してしまう。そこで、隔壁が損壊する前に定期的に新しい隔壁に交換することも考えられる。 In such a dry etching apparatus, the partition wall is gradually scraped by the plasma. When the partition wall is cut and thinned, the partition wall will eventually be damaged without being able to withstand a load such as vacuum pressure. Therefore, it is conceivable to periodically replace the partition wall with a new one before the partition wall breaks.
隔壁の材料としては、ある程度の厚みのある石英の板材等が使用される。そのような材料は比較的高価であるために、隔壁の交換が頻繁であると、ドライエッチング装置のランニングコストが上昇する。このため、従来、隔壁を保護するようにプラズマを遮蔽する保護部材を、隔壁に対して処理容器の内側に配置している。そして、隔壁の代わりに保護部材を交換することで、ドライエッチング装置のランニングコストを抑えるようにしている。 As a material for the partition wall, a quartz plate material having a certain thickness is used. Since such a material is relatively expensive, the frequent replacement of the partition walls increases the running cost of the dry etching apparatus. For this reason, conventionally, a protective member that shields the plasma so as to protect the partition walls is disposed inside the processing vessel with respect to the partition walls. Then, by replacing the protective member instead of the partition, the running cost of the dry etching apparatus is suppressed.
そのような隔壁ないしは保護部材には、プロセスガスを処理空間に放出するためのガス放出部が設けられる。隔壁等にガス放出部を設けることで、ガス放出部から処理空間に向かって放出されたプロセスガスを、隔壁を通過する高周波磁場により直ちにプラズマ化することができる。 Such a partition or protective member is provided with a gas discharge part for discharging process gas into the processing space. By providing the gas release part in the partition wall or the like, the process gas released from the gas release part toward the processing space can be immediately turned into plasma by the high frequency magnetic field passing through the partition wall.
このとき、外部から供給されるプロセスガスを隔壁等に設けられたガス放出部にまで導くための導入路として特別に配管を設けるとスペース効率が低下する。このため、隔壁の内部にガス流路を設けて、プロセスガスをガス放出部まで導くことが行われる(特許文献1参照)。これにより、部品点数も削減される。 At this time, if a pipe is specially provided as an introduction path for guiding the process gas supplied from the outside to the gas discharge section provided in the partition wall or the like, the space efficiency is lowered. For this reason, a gas flow path is provided inside the partition wall to guide the process gas to the gas discharge part (see Patent Document 1). Thereby, the number of parts is also reduced.
ところが、上記特許文献1のドライエッチング装置では、ガス流路を隔壁の内部に設けるために、隔壁を、例えば2枚の石英板を貼り合わせた構造とするとともに、貼り合わせられる各石英板の対向面に溝を設けている。そのような隔壁は、構造が複雑となり、加工に高度な技術を要する。このため、加工に長時間を要する上、その加工の失敗により材料ロスが発生することもある。よって、隔壁がかなり高価なものとなっていた。 However, in the dry etching apparatus of Patent Document 1, in order to provide the gas flow path inside the partition wall, the partition wall has a structure in which, for example, two quartz plates are bonded together, and the quartz plates to be bonded face each other. A groove is provided on the surface. Such a partition has a complicated structure and requires advanced techniques for processing. For this reason, processing takes a long time, and material loss may occur due to failure of the processing. Therefore, the partition wall was quite expensive.
さらに、隔壁の材料である石英板等の表面に溝を設けることで、石英板等の強度が低下することがある。隔壁の耐久性が低下すると、隔壁の交換サイクルが短縮される。したがって、ドライエッチング装置のランニングコストはさらに増大する。 Furthermore, the strength of the quartz plate or the like may be reduced by providing a groove on the surface of the quartz plate or the like that is the material of the partition wall. When the durability of the partition walls decreases, the partition replacement cycle is shortened. Therefore, the running cost of the dry etching apparatus further increases.
本発明は、隔壁の製造を容易とするとともに、その耐久性を向上させることで、ランニングコストが低減されたドライエッチング装置を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a dry etching apparatus in which running costs are reduced by facilitating the manufacture of partition walls and improving the durability thereof.
本発明の一局面は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成し、前記処理空間と外部とを連通する開口が上部に設けられ、前記開口の近傍の内周壁から内側に向かって突出する突部を有する処理容器、
全部又は一部が誘電体で構成された前記開口を塞ぐ板状の隔壁、
前記誘電体を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、並びに
前記開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が前記突部と係合することで、前記開口の内部で保持されるとともに前記隔壁を前記プラズマから保護する板状の保護部材、を備えるドライエッチング装置であって、
前記開口は、前記隔壁の周縁部の下面が前記開口の周囲の開口端面と当接することで、前記隔壁により密閉されるとともに、その内部の前記隔壁と前記保護部材との間にはガス分配空間が形成されており、
前記保護部材は、前記ガス分配空間のプロセスガスを前記処理空間に向かって放出する複数の貫通孔を有しており、
前記開口端面の前記隔壁と当接する部分に、前記ガス分配空間と連通され、且つプロセスガス供給源に接続された溝が環状に設けられている、ドライエッチング装置である。
One aspect of the present invention forms a processing space in which a material to be processed is disposed and a process gas is introduced, and an opening that communicates the processing space with the outside is provided at an upper portion, and an inner peripheral wall in the vicinity of the opening A processing container having a protrusion protruding inward from the inside,
A plate-like partition wall that closes the opening, all or part of which is made of a dielectric;
A high-frequency magnetic field generation unit that generates a high-frequency magnetic field that is introduced into the processing space via the dielectric and converts the process gas into plasma; and a peripheral portion that engages with the protrusion while being fitted inside the opening. By combining, a dry etching apparatus comprising a plate-like protection member that is held inside the opening and protects the partition wall from the plasma,
The opening is hermetically sealed by the partition when the lower surface of the peripheral edge of the partition comes into contact with the opening end surface around the opening, and a gas distribution space is provided between the partition and the protective member inside the opening. Is formed,
The protective member has a plurality of through holes that discharge the process gas in the gas distribution space toward the processing space,
In the dry etching apparatus, a groove that communicates with the gas distribution space and is connected to a process gas supply source is annularly provided at a portion of the opening end surface that contacts the partition wall.
本発明によれば、隔壁内部の空間ではなく、隔壁と保護部材との間の空間が、処理空間に向かってプロセスガスを放出する複数の貫通孔にプロセスガスを導入するための導入路として利用される。これにより、隔壁の構造を簡素化することができる。その結果、隔壁を安価かつ耐久性の高いものにすることができるので、ドライエッチング装置のランニングコストを低減することができる。また、処理容器の開口端面に、プロセスガスを一時的に滞留させるための、ガス分配空間と連通された溝を設けることで、外部から供給されるプロセスガスの圧力を均一化することが可能となる。よって、複数の貫通孔から放出されるプロセスガスの圧力を制御することが容易となる。その結果、均一なエッチング処理の実現が容易となる。 According to the present invention, not the space inside the partition wall but the space between the partition wall and the protective member is used as an introduction path for introducing the process gas into the plurality of through holes that discharge the process gas toward the processing space. Is done. Thereby, the structure of a partition can be simplified. As a result, since the partition wall can be made inexpensive and highly durable, the running cost of the dry etching apparatus can be reduced. In addition, by providing a groove communicating with the gas distribution space for temporarily retaining the process gas on the opening end surface of the processing container, it is possible to equalize the pressure of the process gas supplied from the outside. Become. Therefore, it becomes easy to control the pressure of the process gas discharged from the plurality of through holes. As a result, a uniform etching process can be easily realized.
本発明は、被処理材が配置されるとともにプロセスガスが導入される処理空間を形成し、処理空間と外部とを連通する開口が上部に設けられ、開口の近傍の内周壁から内側に向かって突出する突部を有する処理容器、全部又は一部が誘電体で構成された、上記の開口を塞ぐ板状の隔壁、その誘電体を介して処理空間に導入され、プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、並びに、上記の開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が上記の突部と係合することで、その開口の内部で保持されるとともに隔壁をプラズマから保護する板状の保護部材、を備えるドライエッチング装置に関する。 The present invention forms a processing space in which a processing material is introduced and a processing gas is introduced, and an opening that communicates the processing space and the outside is provided in an upper portion, and from the inner peripheral wall near the opening toward the inside A processing vessel having protruding protrusions, a plate-shaped partition wall that closes the opening, all or part of which is made of a dielectric, and a high frequency that is introduced into the processing space via the dielectric and converts the process gas into plasma A high-frequency magnetic field generating unit that generates a magnetic field, and a peripheral edge engaged with the protrusion in the state of being fitted inside the opening, so that it is held inside the opening and the partition wall is separated from the plasma. The present invention relates to a dry etching apparatus including a plate-shaped protection member to be protected.
ここで、開口は、隔壁の周縁部の下面が開口の周囲の開口端面と当接することで、隔壁により密閉される。そして、開口の内部の隔壁と保護部材との間にはガス分配空間が形成されている。保護部材は、開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が上記の突部と係合することで、開口の内部で保持される。 Here, the opening is hermetically sealed by the partition wall when the lower surface of the peripheral edge of the partition wall contacts the opening end surface around the opening. A gas distribution space is formed between the partition inside the opening and the protective member. The protective member is held inside the opening when the peripheral edge engages with the above-described protrusion while the protective member is fitted inside the opening.
そして、保護部材は、外部から供給されるプロセスガスを処理空間に向かって放出する複数の貫通孔を有している。隔壁と保護部材との間の隙間は、複数の貫通孔と連通されて、複数の貫通孔のそれぞれにプロセスガスを分配するガス分配空間となる。 The protective member has a plurality of through holes that discharge process gas supplied from the outside toward the processing space. The gap between the partition wall and the protective member is communicated with the plurality of through holes, and becomes a gas distribution space for distributing the process gas to each of the plurality of through holes.
処理容器の開口端面の隔壁と当接する部分には、ガス分配空間と連通された溝が環状に設けられている。その溝は、外部のプロセスガス供給源に接続されており、そのプロセスガス供給源から供給されるプロセスガスを一時的に滞留させるとともに、一時的に滞留させたプロセスガスをガス分配空間に供給する機能を有している。つまり、上記の溝は、ガス圧力を均一化させる機能を有している。 A groove communicating with the gas distribution space is provided in an annular shape at a portion of the opening end surface of the processing container that contacts the partition wall. The groove is connected to an external process gas supply source, and temporarily holds the process gas supplied from the process gas supply source and supplies the temporarily held process gas to the gas distribution space. It has a function. That is, the groove has a function of making the gas pressure uniform.
上記構成によれば、外部から供給されるプロセスガスは、処理容器の開口端面に設けられた溝に導入されて、圧力が均一化される。溝の中で圧力が均一化されたプロセスガスは、隔壁と保護部材との間のガス分配空間に導入された後、複数のガス放出部に分配されて、複数の貫通孔から処理空間に向かって放出される。 According to the above configuration, the process gas supplied from the outside is introduced into the groove provided in the opening end surface of the processing container, and the pressure is made uniform. The process gas having a uniform pressure in the groove is introduced into the gas distribution space between the partition wall and the protective member, and then distributed to the plurality of gas discharge portions, from the plurality of through holes toward the processing space. Released.
以上のように、隔壁と保護部材との間にガス分配空間を形成することで、外部から供給されるプロセスガスを貫通孔にまで導くための特別の配管を設けたり、隔壁の内部にプロセスガスの流路を形成したりする必要性がなくなる。よって、スペースの有効利用が図れるとともに、例えば複数の石英板等を貼り合わせて隔壁を形成する必要性がなくなる。これにより、隔壁の構造を簡素化することができる。その結果、隔壁を低コスト化することができるとともに、耐久性を向上させることができる。また、ドライエッチング装置のランニングコストを低減することができる。 As described above, by forming a gas distribution space between the partition wall and the protective member, special piping for guiding the process gas supplied from the outside to the through hole is provided, or the process gas is provided inside the partition wall. There is no need to form a flow path. Therefore, it is possible to effectively use the space, and it is not necessary to form a partition by bonding a plurality of quartz plates or the like, for example. Thereby, the structure of a partition can be simplified. As a result, the cost of the partition wall can be reduced and the durability can be improved. In addition, the running cost of the dry etching apparatus can be reduced.
さらに、上記の溝で圧力が均一化されたプロセスガスをガス分配空間に導入することで、複数の貫通孔から放出されるプロセスガスの放出圧を制御することも容易となる。その結果、均一なエッチング処理の実現が容易となる。 Furthermore, by introducing the process gas whose pressure is made uniform in the groove into the gas distribution space, it becomes easy to control the discharge pressure of the process gas discharged from the plurality of through holes. As a result, a uniform etching process can be easily realized.
このとき、上記の溝は、処理容器の開口端面に設けられるために、ガス分配空間と近接配置することができる。よって、溝の中で均一化された圧力のままで、プロセスガスをガス分配空間に導くことが容易となる。そして、その溝は、ガス分配空間と離間して設けられるものであることから、熱膨張によるサイズの変動が不可避である保護部材と独立にガスを圧力均一化する空間を設けることが可能となる。このように、ガス圧力を均一化する空間である溝の形状を一定に保つことが容易となる結果、ガス分配空間から放出されるプロセスガスの圧力を制御することがさらに容易となる。 At this time, since the groove is provided on the opening end surface of the processing container, the groove can be disposed close to the gas distribution space. Therefore, it becomes easy to guide the process gas to the gas distribution space with the pressure uniformed in the groove. Since the groove is provided apart from the gas distribution space, it is possible to provide a space for equalizing the pressure of the gas independently of a protective member whose size variation due to thermal expansion is inevitable. . As described above, it becomes easy to keep the shape of the groove, which is a space for equalizing the gas pressure, constant, and as a result, it becomes easier to control the pressure of the process gas discharged from the gas distribution space.
本発明の好ましい形態においては、上記の溝が、処理容器の開口を囲うように設けられており、その溝とガス分配空間とは、隔壁と開口端面との間に一様な分布で配置された隙間を通して連通されている。 In a preferred embodiment of the present invention, the groove is provided so as to surround the opening of the processing container, and the groove and the gas distribution space are arranged in a uniform distribution between the partition wall and the opening end face. It is communicated through a gap.
溝を処理容器の開口を囲うように環状に設けることで、圧力が均一化されたプロセスガスを、ガス分配空間の周囲から、一様な圧力でガス分配空間の内部に導入することが可能となる。これにより、ガス分配空間の周縁部のプロセスガスの圧力を、ガス分配空間の全周に亘って均一化することが容易となる。 By providing the groove in an annular shape so as to surround the opening of the processing vessel, it is possible to introduce the process gas with uniform pressure into the gas distribution space from the periphery of the gas distribution space with uniform pressure. Become. Thereby, it becomes easy to equalize the pressure of the process gas at the periphery of the gas distribution space over the entire circumference of the gas distribution space.
このとき、ガス分配空間の内圧は、複数の貫通孔からのプロセスガスの放出により、ガス分配空間の周縁部から、その中心に向かって低下していく。ガス分配空間の周縁部のプロセスガスの圧力を均一化することで、上記のような内圧の傾斜を、ガス分配空間の中心から周縁部を臨む全ての方向で均一化することも容易となる。したがって、例えば円柱状である処理空間の内部のプラズマ密度を処理空間の周方向に均一化することが容易となる。その結果、被処理材の各部のエッチング処理の程度を均一化することが容易となる。 At this time, the internal pressure of the gas distribution space decreases from the peripheral edge of the gas distribution space toward the center due to the release of the process gas from the plurality of through holes. By equalizing the pressure of the process gas at the peripheral portion of the gas distribution space, it becomes easy to equalize the inclination of the internal pressure as described above in all directions from the center of the gas distribution space to the peripheral portion. Therefore, for example, it becomes easy to make the plasma density inside the processing space having a columnar shape uniform in the circumferential direction of the processing space. As a result, it becomes easy to make the degree of the etching process of each part of the material to be processed uniform.
本発明の一形態においては、上記の一様な分布の隙間が、ガス分配空間の周囲に等間隔で配置される。隙間は、流路面積の等しい複数の連絡路として構成されることが好ましい。このように、上記の一様な分布の隙間を、互いに独立した複数の連絡路とすることで、ガス分配空間に供給されるプロセスガスの流量を調節することが容易となり、エッチングの均一性が向上する。 In one embodiment of the present invention, the uniform distribution gaps are arranged at equal intervals around the gas distribution space. The gap is preferably configured as a plurality of communication paths having the same flow path area. In this way, by using the uniform distribution gaps as a plurality of independent communication paths, it becomes easy to adjust the flow rate of the process gas supplied to the gas distribution space, and the etching uniformity is improved. improves.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に、本発明の一実施形態に係るドライエッチング装置の概略構成を、前方から見た一部断面図により示す。図2に、開口が設けられた処理容器の上部を上面図により示す。図3に、図2のIII-III線による矢視断面図を拡大して示す。 FIG. 1 shows a schematic configuration of a dry etching apparatus according to an embodiment of the present invention in a partial sectional view as seen from the front. FIG. 2 is a top view of the upper portion of the processing vessel provided with an opening. 3 is an enlarged cross-sectional view taken along line III-III in FIG.
図示例のドライエッチング装置10は、プラズマを利用してシリコンウエハ等の被処理材12をエッチングするドライエッチング装置であり、被処理材12をエッチングするための処理空間14を形成する処理容器16を備える。処理空間14には、被処理材12が配置されるとともに、電磁波によりプラズマ化されるプロセスガスが導入される。処理空間14は、例えば中心軸が上下方向を向く円柱状または角柱状等の形状を有する。図示例の装置では、処理空間14は、中心軸が上下方向を向く円柱状である。処理容器16の内部には、被処理材12が載置されるステージ18が設けられる。エッチング時の処理空間14は、真空圧で維持される。
The
通常の場合、ステージ18に載置された被処理材12は、処理空間14の中心または重心付近に位置付けられる。また、プロセスガスは、例えばフッ素系のガスである。
In a normal case, the
処理容器16の上端部(以下、容器上端部という)20は、処理容器16から取り外し可能に構成されている。容器上端部20は平板状部材であり、その中央部には処理容器16の内部に電磁波を導入するための開口26が容器上端部20の厚さ方向に貫通している。この開口26は、処理容器16の内部に電磁波を導入する機能を有している。また、この開口26によって形成される空間は、後述する保護部材24を保持するための中空部20aとなっている。
An upper end portion (hereinafter referred to as a container upper end portion) 20 of the
処理容器16の側部16bの適宜位置には、処理容器16に被処理材12を出し入れするための出し入れ口が設けられている。出し入れ口は図示を省略している。処理容器16の底部16cには、図示しない排気ポンプと接続されたガス排気口16dが設けられる。処理容器16の内部の空気及びプロセスガスは、上記排気ポンプによりガス排気口16dから外部に排出される。
At an appropriate position of the
プロセスガスは、図示しないプロセスガス供給部により外部からドライエッチング装置10に導入される。プロセスガスの導入量は、例えば制御弁を使用して調整される。上記排気ポンプによるガスの排出量、及び上記プロセスガスの導入量は、作業者の入力を受け付け、また所定のソフトウェアプログラムを実行する図示しないコントローラにより制御される。
The process gas is introduced into the
処理容器16の開口26は、石英等の誘電体を材料とする隔壁22により塞がれる。そして、隔壁22よりも処理容器16の内部側には、プラズマを遮蔽して隔壁22を保護する保護部材24が設けられる。隔壁22及び保護部材24はともに円形の板材であり、所定の隙間D(図3参照)を設けて同軸心に重ねて配置される。隔壁22は保護部材24よりも径が大きく、厚みも大きい。
The
隔壁22は、容器上端部20の上面における開口26の周囲の部分(以下、開口端面20bという)の上に載置されている。このとき、隔壁22の周縁部の下面(以下、周縁部下面22a)は、開口端面20bと当接している。一方、保護部材24は、開口26の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部の下面が、後で説明する係合部40(突部)と係合している。これにより、保護部材24は、中空部20aの内部に保持されている。そして、保護部材24と被処理材12とは所定の距離だけ離間されている。
The
保護部材24には、厚み方向に貫通する複数の貫通孔30が形成されている。それらの貫通孔30の一端は処理空間14に向かって開口しており、外部から供給されるプロセスガスは、それらの開口から処理空間14に向かって放出される。複数の貫通孔30の他端は、隔壁22と保護部材24との隙間Dに向かって開口している。このように、隔壁22と保護部材24との隙間Dは、複数の貫通孔30と連通されて、外部から供給されるプロセスガスを各貫通孔30に分配するガス分配空間34を形成している。複数の貫通孔30は、ガス分配空間34の中心から放射状に等間隔で並べて設けたり、ガス分配空間34の全面に一様な分布で設けたり、複数の同心円を描くように並べて設けたりすることができる。
A plurality of through
容器上端部20の上面には所定数のリテーナ38が取り付け可能となっており、隔壁22は、周縁部下面22aが開口端面20bと当接した状態で、複数のリテーナ38により容器上端部20に固定される。
A predetermined number of
容器上端部20の開口端面20bには、開口26を囲うように、ガス分配空間34と連通された溝44が環状に形成されている。この溝44が、外部から供給されるプロセスガスの圧力を均一化する機能する。溝44は、開口26から少なくとも距離L(図2参照)だけ離間して設けられている。
A
溝44は、容器上端部20の内部に形成された導入路45を介して外部のプロセスガス供給源(図示省略)に接続されており、この導入路45を通じて溝44にプロセスガスが導入される。図示例では、導入路45は1つであるが、これに限られず、複数の導入路45を通して溝44にプロセスガスを導入することができる。また、図示例では、導入路45は溝44の底部に開口しているが、これに限られず、溝44の側部に開口させることもできる。
The
さらに、開口端面20bで溝44の外側には、溝44を囲うように窪みが環状に形成されている。その窪みにはOリング36A(第1Oリング)が嵌め込まれている。Oリング36Aが隔壁22の周縁部下面22aと当接することで、溝44よりも外側で、周縁部下面22aと開口端面20bとの隙間がシールされている。その結果、開口26は、隔壁22により密閉される。
Further, a recess is formed in an annular shape so as to surround the
中空部20a(開口26)の内径は、保護部材24の外径よりも若干大きく、かつ、容器上端部20の厚みは、保護部材24の厚みよりも大きくされている。それにより、保護部材24の全体を、中空部20aの内部に収容することが可能となる。
The inner diameter of the
処理容器16の側部16bの上端面(以下、側部上端面という)16fは、容器上端部20の下面と密接するような平面に形成されている。側部上端面16fにも、窪みが環状に形成されており、その窪みにOリング36B(第2Oリング)が嵌め込まれている。Oリング36Bが容器上端部20の下面と当接することで、容器上端部20の下面と側部上端面16fとの隙間がシールされている。
An upper end surface (hereinafter referred to as a side upper end surface) 16 f of the
中空部20aの他端開口(容器上端部20の下面における中空部の開口)には、環状で平板状の係合部材40が取り付けられている。中空部20aの他端開口の周囲には、係合部材40の厚みと等しい段差が環状に設けられている。その段差が設けられた部分は、円柱状である中空部20aと同軸心であり、係合部材40が過不足なく嵌り込むような、円環状の凹部を形成している。
An annular flat plate-
係合部材40は、容器上端部20に所定数のネジ42により留められている。係合部材40の内周側の部分は、保護部材24の周縁部の下面と全周に亘って当接するように、中空部20aの他端開口の周縁から中央側に突き出している。一方、上述したとおり、中空部20aの一端開口(容器上端部20の上面における中空部の開口)は隔壁22の下面により塞がれているので、保護部材24は、係合部材40と隔壁22との間に挟まれることで、中空部20aの内部で保持される。
The engaging
係合部材40の上面の保護部材24と当接する部分には、窪みが環状に設けられており、その窪みにはOリング36C(第3Oリング)が嵌め込まれている。Oリング36Cが保護部材24の周縁部の下面と当接することで、保護部材24と係合部材40との隙間がシールされている。
A recess is provided in an annular shape at a portion of the upper surface of the
さらに、処理容器16の側部16bの開口16gの径は、係合部材40の外径よりも小さくなっている。その結果、係合部材40の下面は、外周側から所定幅の部分が側部上端面16fと重なっている。そして、ネジ42が係合部材40を容器上端部20に留める位置は、ネジ42の頭部が側部上端面16fと重なる位置に設定されている。その結果、処理容器16に容器上端部20が取り付けられた状態では、ネジ42の頭部は、処理空間14に露出しておらず、側部上端面16fにより覆われた状態となっている。これにより、ネジ42の頭部にプラズマが作用することで生じる異物が処理空間14に混入するのを防止することができる。
Further, the diameter of the opening 16 g of the
次に、溝44についてさらに説明する。溝44は、プロセスガスを一時的に滞留させるものであり、これにより、溝44の内部でプロセスガスの圧力が均一化される。溝44とガス分配空間34とは、上述したとおり、少なくとも距離Lだけ隔てられており、溝44とガス分配空間34との間の部分には、流路面積が互いに等しい所定数(図示例では4つ)の連絡路46が等間隔で形成されている。これらの連絡路46により、溝44とガス分配空間34とが連通されている。したがって、溝44、ガス分配空間34及び連絡路46は、全て、隔壁22の1つの面(下面)に接している。
Next, the
このように、ガス分配空間34に、その周囲の一様な分布の隙間である複数の連絡路46を介して、プロセスガスを溝44から供給することで、ガス分配空間34の周縁部でプロセスガスの圧力を均一にすることができる。その結果、貫通孔30からのプロセスガスの放出により、ガス分配空間34の周縁部から中央部に向かって減少する内圧の傾斜を、ガス分配空間34の中心から周縁部を臨むほぼ全ての方向で一様なものにすることができる。これにより、被処理材12に到達するプラズマの密度を均一化することが容易となる。
As described above, the process gas is supplied from the
より詳しく説明すると、上記内圧の傾斜により、プロセスガスから生成されるプラズマの密度は、保護部材24の近傍では、処理空間14の中央部で小さく、周縁部で大きくなる。しかしながら、保護部材24と被処理材12との間にはある程度の距離があるために、プラズマが被処理材12に到達するまでに、後述のコイル48の形状による効果で、プラズマが、処理空間14の周縁部から中央部に回り込む。これにより、プラズマが被処理材12に到達する時点では、プラズマの密度は、処理空間14の周縁部から中央部まで均一化される。
More specifically, due to the inclination of the internal pressure, the density of plasma generated from the process gas is small in the central portion of the
これに対して、ガス分配空間34の周縁部でプロセスガスの圧力に差異があると、保護部材24の近傍における処理空間14の周縁部のプラズマの密度にも差異が生じる。そのような密度分布の周方向における不均一さは、周方向の長さが径方向の長さの最大で6倍以上である(円周=半径×2×πだからである)ことから、プラズマが被処理材12に到達する時点までに解消されることなく維持されてしまうことが多い。そのような場合には、エッチング処理の程度が処理空間14の周方向において不均一なものとなる。
On the other hand, if there is a difference in the pressure of the process gas at the periphery of the
図示例のドライエッチング装置10では、ガス分配空間34の周囲に配した環状の溝44からガス分配空間34にプロセスガスを導入する構成を採用したことで、ガス分配空間34の周縁部でプロセスガスの内圧を均一にすることができる。これにより、被処理材12に到達するプラズマの密度を処理空間14の径方向及び周方向の両方で容易に均一化することができる。よって、被処理材12の全ての部分でエッチング処理の程度を均一にすることができる。なお、図示例では、ガス分配空間34の周囲に複数の連絡路46を設けているが、これに限られず、ガス分配空間34の周囲に全周に亘る隙間を均一に設けて、溝44からガス分配空間34にプロセスガスを導入することもできる。
In the
さらに、容器上端部20には、コイル48が、コイル支持部50により固定されている。コイル48は、図示しない高周波電源と接続されており、プロセスガスをプラズマ化するための高周波磁場を生成するICP(誘導結合プラズマ)生成ユニットを構成している。コイル48により生成された高周波磁場は、開口26を通して処理容器16の内部に形成される。さらに、隔壁22、コイル48、及びコイル支持部50を全て覆うように、カバー51が容器上端部20の上面に取り付けられている。
Further, a
コイル48は、細長い帯状の金属板を螺旋状に形成したものであり、その軸心が隔壁22及び保護部材24の中心軸と一致するように、コイル支持部50によって支持されている。コイル48は、図示例のような一重の螺旋状とすることもできるし、フェルマーの螺旋のような二重の螺旋状とすることもできる。
The
ステージ18には、内部電極52が内蔵されており、この内部電極52も図示しない高周波電源と接続されている。内部電極52に高周波電力を投入することにより、処理空間14にて発生したプラズマをステージ18側へ引き付けるバイアスを付与することができる。なお、ステージ18と内部電極52とを別体とする必要性はなく、ステージ18を内部電極と兼用することもできる。
An
さらに、容器上端部20は、電動機28aを含む回動機構28により回動されることで、処理容器16から取り外される。回動機構28は、電動機28aの出力回転軸28bに取り付けられたアーム28cが、容器上端部20の一端部に連結されている。アーム28cが、電動機28aの回転出力により例えば90°以上の所定の角度範囲で回動されることで、容器上端部20の処理容器16に対する取り付け及び取り外しが行われる。
Furthermore, the container
図4に、容器上端部20が処理容器16から取り外された状態を示す。図5に、図4の状態で容器上端部20を下面側から見た様子を示す。図5に示すように、容器上端部20が処理容器16から取り外された状態では、ネジ42の頭部が覆われることなく、係合部材40の表面に露出している。よって、ネジ42を、ドライバ等を使用して取り外すことにより、係合部材40を容器上端部20から容易に取り外すことができる。係合部材40を容器上端部20から取り外すと、保護部材24を容器上端部20の中空部20aの下面開口から取り出すことができる。したがって、保護部材24を容易に交換することができる。このとき、保護部材24を中空部20aから取り出しやすいように、保護部材24の外周部に、指等を差し入れることができる切欠を設けるのが好ましい。
FIG. 4 shows a state where the container
以下、これまでに説明した構成のドライエッチング装置10の動作を説明する。
Hereinafter, the operation of the
保護部材24を交換する際には、容器上端部20を処理容器16から取り外した状態(図4の状態)にして、作業者が、全てのネジ42を取り外す。そして、係合部材40を容器上端部20から取り外した後、使用後の保護部材24を中空部20aの他端開口から取り出す。その後、未使用の保護部材24(エッチングを開始する前の保護部材24)を中空部20aの内部に挿入し、係合部材40を容器上端部20に取り付け、ネジ42で係合部材40を容器上端部20に固定する。その後、回動機構28により容器上端部20を回動させて、容器上端部20を処理容器16に取り付ける。
When the
次に、作業者が上述した被処理材出し入れ口を通してステージ18に未処理の被処理材12をセットする。その後、処理空間14が適切な真空圧となるようにコントローラにより制御しながら、処理空間14にプロセスガスを導入する。
Next, an operator sets the
高周波電源からコイル48に高周波電力を投入するとともに、別の高周波電源からステージ18の内部電極52に高周波電力を投入する。コイル48に電力が投入されると、コイル48が高周波磁場を生成する。生成された高周波磁場は隔壁22の誘電体を伝播し、処理空間14に形成される。高周波磁場に補足された電子の作用によりプロセスガスがイオン化され、隔壁22の近傍にトロイダル状又はドーナツ状のプラズマが発生する。ステージ18の内部電極52への高周波電力の投入により、プラズマが被処理材12へ向けて引き付けられるように下方へ拡散する。隔壁22から被処理材12までは所定の距離だけ離間しているため、この拡散過程でプラズマの密度が均一化される。均一化したプラズマが被処理材12に到達することによって、被処理材12のエッチング処理が開始される。
A high frequency power is supplied to the
被処理材12のエッチング処理が終了すると、作業者は、被処理材出し入れ口を通して処理済みの被処理材12を処理空間14から取り出し、続けて、未処理の被処理材12をステージ18にセットする。セットされた被処理材12にエッチング処理を行う。エッチング処理が終了すると、作業者は、処理済みの被処理材12を取り出し、以降、同様に未処理の被処理材12のセット、エッチング処理、及び処理済みの被処理材12の取り出しを繰り返す。
When the etching process of the
このように被処理材12のエッチング処理を繰り返す間に、保護部材24は次第に削られる。保護部材24が最低限厚さになると保護部材24を交換する必要があるため、作業者は、保護部材24の厚さを定期的に計測等することによって、保護部材24の交換時期を判断する。保護部材24が最低限厚さになるまで削られたかどうかは、保護部材24のプラズマにより削られ易い部分の上面に最低限厚さと同じ深さの孔を設け、その孔の底が抜けたときに、最低限厚さまで保護部材24が削られたと判断することができる。
As described above, the
実施形態では、隔壁22及び保護部材24はいずれも誘電体を材料とする平板であるとしたが、これに限定されない。隔壁22及び保護部材24は、例えば湾曲した形状であってもよい。これによって、種々の高周波磁場生成部に適した形状の隔壁及び保護部材を適用することができる。
In the embodiment, the
また、実施形態ではコイル48は一重または二重の螺旋構造であるとしたが、コイル48に代えて、プラズマを利用するドライエッチング装置として通常使用されるコイル及びアンテナ等の任意のものが適用されてよい。
In the embodiment, the
処理容器16の上部以外に開口26が設けられる場合であっても、またコイル48以外の高周波磁場生成部が適用される場合であっても、本実施形態又は変形例に係る隔壁を適用することができる
Even when the
本発明は、プラズマを利用して、シリコン等を材料とする基板をエッチングするドライエッチング装置に適用することができる。本発明は、プロセスガスとしてフッ素系のガスを利用するものに好適であり、また、深掘り加工等のために高電力を利用するドライエッチング装置に好適である。 The present invention can be applied to a dry etching apparatus that etches a substrate made of silicon or the like using plasma. The present invention is suitable for those that use a fluorine-based gas as a process gas, and is suitable for a dry etching apparatus that uses high power for deep digging or the like.
12 被処理材
14 処理空間
16 処理容器
20 上端部
22 隔壁
24 保護部材
26 開口
30 貫通孔
34 ガス分配空間
44 溝
48 コイル
52 内部電極
DESCRIPTION OF
Claims (3)
全部又は一部が誘電体で構成された前記開口を塞ぐ板状の隔壁、
前記誘電体を介して前記処理空間に導入され、前記プロセスガスをプラズマ化する高周波磁場を生成する高周波磁場生成部、並びに
前記開口の内部に嵌り込んだ状態で、周縁部が前記突部と係合することで、前記開口の内部で保持されるとともに前記隔壁を前記プラズマから保護する板状の保護部材、を備えるドライエッチング装置であって、
前記開口は、前記隔壁の周縁部の下面が前記開口の周囲の開口端面と当接することで、前記隔壁により密閉されるとともに、その内部の前記隔壁と前記保護部材との間にはガス分配空間が形成されており、
前記保護部材は、前記ガス分配空間のプロセスガスを前記処理空間に向かって放出する複数の貫通孔を有しており、
前記開口端面の前記隔壁と当接する部分に、前記ガス分配空間と連通され、且つプロセスガス供給源に接続された溝が環状に設けられている、ドライエッチング装置。 A processing space into which a processing gas is introduced and a processing gas is introduced is formed, and an opening that connects the processing space and the outside is provided in the upper portion, and protrudes inward from an inner peripheral wall in the vicinity of the opening. A processing container having a protrusion,
A plate-like partition wall that closes the opening, all or part of which is made of a dielectric;
A high-frequency magnetic field generation unit that generates a high-frequency magnetic field that is introduced into the processing space via the dielectric and converts the process gas into plasma; and a peripheral portion that engages with the protrusion while being fitted inside the opening. By combining, a dry etching apparatus comprising a plate-like protection member that is held inside the opening and protects the partition wall from the plasma,
The opening is hermetically sealed by the partition when the lower surface of the peripheral edge of the partition comes into contact with the opening end surface around the opening, and a gas distribution space is provided between the partition and the protective member inside the opening. Is formed,
The protective member has a plurality of through holes that discharge the process gas in the gas distribution space toward the processing space,
The dry etching apparatus, wherein a groove that communicates with the gas distribution space and is connected to a process gas supply source is provided in a ring shape at a portion of the opening end face that contacts the partition wall.
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