JP2014072508A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Yusaku Sakka
優作 属
Ryoji Nishio
良司 西尾
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus in which generation of foreign matters or adhesion of reaction products can be suppressed while optimizing gas supply state.SOLUTION: Faraday shields 18a, 18b and a gas release plate 11 are provided at positions facing each other while holding a dielectric vacuum window 2 therebetween. The gas release plate 11 has an opening (gas release port) for releasing gas into a processing chamber, and the Faraday shields are divided into the Faraday shield 18a disposed in a region facing the opening, and the Faraday shields 18b disposed at other regions. The voltages being applied to respective Faraday shields 18a, 18b can be controlled independently by a matching unit 16.

Description

本発明は、プラズマ処理装置に係り、特に誘導結合型プラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to an inductively coupled plasma processing apparatus.

今日の半導体デバイス産業では、不揮発性RAM(Random Access Memory)市場が拡大している。中でもFeRAM(Ferroelectric Random Access Memory)やMRAM(Magnetic Random Access Memory)などの新型不揮発性RAMは、低消費電力や高速動作の利点により各社で開発が進んでいる。これらの量産には、FeRAMではPZT(チタン酸ジルコン酸鉛)等、MRAMではCoFe等の不揮発性材料のエッチングが必要である。しかし、これらの不揮発性材料のエッチングでは、蒸気圧の低い反応生成物がプラズマ処理室内壁に堆積しやすい。このため、堆積物が剥がれ落ち試料上に付着することによる異物の多発や、プラズマの結合状態の変化によるプロセスの経時変化等の量産安定性に問題がある。   In the semiconductor device industry today, the market for nonvolatile RAM (Random Access Memory) is expanding. Among them, new nonvolatile RAMs such as FeRAM (Ferroelectric Random Access Memory) and MRAM (Magnetic Random Access Memory) are being developed by various companies due to advantages of low power consumption and high-speed operation. These mass productions require etching of non-volatile materials such as PZT (lead zirconate titanate) in FeRAM and CoFe in MRAM. However, in etching these non-volatile materials, reaction products having a low vapor pressure are likely to deposit on the plasma processing chamber inner wall. For this reason, there is a problem in mass production stability, such as frequent occurrence of foreign matters due to deposits being peeled off and adhering to the sample, and changes in the process over time due to changes in the plasma bonding state.

従来の半導体デバイス製造分野においては、エッチングや表面処理の手法として、プラズマ処理室の外側に配置した誘導コイルに高周波電流を流すことにより、処理室内に挿入した処理ガスをプラズマ化する誘導結合型(Inductively Coupled Plasma)のプラズマ装置が利用されている。しかし、前記プラズマ装置においては、不揮発性材料をエッチングする場合におけるプラズマ処理室内壁への堆積物の対策が十分でないため、大気開放を伴う手作業による洗浄を繰り返し行っている。前記手作業による洗浄は、洗浄を開始すると次の試料の処理開始までに6〜12時間も要すことから装置の稼動効率が低下することになる。   In the conventional semiconductor device manufacturing field, as an etching or surface treatment technique, an inductively coupled type (in which a processing gas inserted into a processing chamber is turned into plasma by flowing a high-frequency current through an induction coil disposed outside the plasma processing chamber ( Inductively Coupled Plasma) is used. However, in the plasma apparatus, since measures against deposits on the inner wall of the plasma processing chamber when etching a non-volatile material are not sufficient, manual cleaning with air release is repeatedly performed. When the manual cleaning is started, it takes 6 to 12 hours to start the processing of the next sample, so that the operation efficiency of the apparatus is lowered.

そこで、誘導結合方式のプラズマ処理装置として、特許文献1に記載のプラズマ処理装置が用いられている。特許文献1に記載の通り、プラズマ処理室には前記処理室の上部を構成する円錐形の誘電体のベルジャが設置されており、更にその上部にはプラズマ生成用の誘導コイルが設置されている。前記ベルジャと前記誘導コイルとの間には、円錐形のファラデーシールドが設置されており、これに高電圧を印加することにより前記ベルジャ内壁に付着する反応生成物の制御を可能とさせている。また、ガス供給方式においては、前記プラズマ処理室側面に設置されたガス噴出し孔により処理ガスを供給させている。特許文献1に記載の装置は、前記処理ガスを前記誘導コイルの誘導磁場によりプラズマ化させることにより、量産性とエッチング性能に優れたプラズマ処理を実現させている。   Therefore, a plasma processing apparatus described in Patent Document 1 is used as an inductively coupled plasma processing apparatus. As described in Patent Document 1, a conical dielectric bell jar constituting the upper portion of the processing chamber is installed in the plasma processing chamber, and an induction coil for generating plasma is further installed on the upper portion of the plasma processing chamber. . A conical Faraday shield is installed between the bell jar and the induction coil. By applying a high voltage to the conical Faraday shield, it is possible to control a reaction product adhering to the inner wall of the bell jar. Further, in the gas supply method, the processing gas is supplied through a gas ejection hole installed on the side surface of the plasma processing chamber. The apparatus described in Patent Document 1 realizes plasma processing excellent in mass productivity and etching performance by converting the processing gas into plasma by the induction magnetic field of the induction coil.

また、誘導結合方式の別のプラズマ処理装置として、特許文献2に記載のプラズマ装置が用いられている。特許文献2は、特許文献1と同様の構造で構成されており、誘電体のベルジャとプラズマ生成用の誘導コイルとの間に分割ファラデーシールドが設置されている。前記分割ファラデーシールドはそれぞれが独立で電圧制御が可能なため、より精密な反応生成物付着の制御を可能とさせている。ガス供給方式においては、特許文献1と同様の構造であり、これらを用いることで量産性とエッチング性能に優れたプラズマ処理装置を実現させている。   Further, as another inductively coupled plasma processing apparatus, a plasma apparatus described in Patent Document 2 is used. Patent Document 2 has a structure similar to that of Patent Document 1, and a split Faraday shield is installed between a dielectric bell jar and an induction coil for plasma generation. Since each of the divided Faraday shields is independent and voltage control is possible, it is possible to control reaction product adhesion more precisely. The gas supply system has the same structure as that of Patent Document 1, and by using these, a plasma processing apparatus having excellent mass productivity and etching performance is realized.

更に、誘導結合方式の別のプラズマ装置として、特許文献3に記載のプラズマ装置が用いられている。特許文献3に記載の通り、プラズマ処理室には前記処理室の上部を構成する平行平板の誘電体のウィンドウが設置されており、更にその上部にはプラズマ生成用の誘導コイルが設置されている。前記ウィンドウと前記誘導コイルとの間には、並行平板のファラデーシールドが設置されており、これに高電圧を印加することにより、前記ウィンドウ内壁に付着する反応生成物の制御を可能としている。また、ガス供給方法においては、前記ウィンドウには放射状のガス流路が複数設けられており、前記ガス流路は前記ウィンドウ中央で合流するように製作されている。これにより、供給された処理ガスが前記ウィンドウ中央で合流し、シャワー孔からプラズマ処理室内へ供給される。更に、前記ガス流路は、供給されたガスの平均自由工程以下の幅で製作されることにより、ガス流路内での異常放電の抑制を可能としている。特許文献3に記載の装置は、上記構造により量産性とエッチング性能に優れたプラズマ処理装置を実現させている。   Further, as another inductively coupled plasma apparatus, a plasma apparatus described in Patent Document 3 is used. As described in Patent Document 3, a parallel plate dielectric window constituting an upper portion of the processing chamber is installed in the plasma processing chamber, and an induction coil for generating plasma is further installed on the upper portion of the plasma processing chamber. . A parallel plate Faraday shield is installed between the window and the induction coil, and by applying a high voltage to the Faraday shield, a reaction product adhering to the inner wall of the window can be controlled. In the gas supply method, a plurality of radial gas flow paths are provided in the window, and the gas flow paths are manufactured so as to merge at the center of the window. As a result, the supplied processing gases merge at the center of the window and are supplied from the shower hole into the plasma processing chamber. Furthermore, the gas flow path is manufactured with a width equal to or less than the mean free path of the supplied gas, thereby enabling suppression of abnormal discharge in the gas flow path. The apparatus described in Patent Document 3 realizes a plasma processing apparatus excellent in mass productivity and etching performance by the above structure.

特開2004−235545号公報JP 2004-235545 A 特開2011−253916号公報JP 2011-253916 A 特開2011−187902号公報JP 2011-187902 A

近年、半導体デバイス製造分野においては、被処理物であるウェハやディスプレイの大口径化や高性能化に伴い、プラズマ処理装置においては、試料を処理する上で生成されるプラズマの均一性や量産安定性への要求が高まっている。特に、試料の大口径化に伴って、生成されるプラズマも相応して大口径化が必要となるため、より均一でより高密度なプラズマを生成しなければならない。このため、試料を均一に処理するためには、処理ガスを試料面に対して制御しながら供給することが重要となってくる。これは、供給される処理ガスが解離及び電離することでプラズマ分布の空間分布がきまり、該処理ガスがプラズマ内で励起され反応性のラジカルとなり、プラズマ処理特性の分布に直接的に影響するためである。また、該処理ガスの流れ分布によって、処理に供する反応性ラジカルの輸送とともに、処理を阻害する反応生成物の排気に影響するためである。   In recent years, in the field of semiconductor device manufacturing, with the increase in diameter and performance of wafers and displays that are objects to be processed, in plasma processing equipment, the uniformity of plasma generated during sample processing and the stability of mass production are stable. The demand for sex is increasing. In particular, as the diameter of the sample increases, the generated plasma also needs to have a corresponding increased diameter, so that a more uniform and higher density plasma must be generated. For this reason, in order to process the sample uniformly, it is important to supply the processing gas while controlling the sample surface. This is because the process gas supplied dissociates and ionizes, the spatial distribution of the plasma distribution is determined, and the process gas is excited in the plasma to become a reactive radical, which directly affects the distribution of plasma processing characteristics. It is. In addition, the flow distribution of the processing gas affects the exhaust of reaction products that inhibit the processing as well as the transport of reactive radicals used for the processing.

また、処理ガスの供給箇所によってはクリーニング電極となるファラデーシールドとプラズマとの間の容量結合の状態が処理室天板面内で変わり、反応生成物の天板への付着量が面内で変わり、一様なクリーニング作用を与えられないという問題がある。   Also, depending on the processing gas supply location, the capacitive coupling state between the Faraday shield, which serves as a cleaning electrode, and the plasma changes within the processing chamber top plate, and the amount of reaction products adhering to the top plate changes within the surface. There is a problem that a uniform cleaning action cannot be given.

特許文献1、2に記載のプラズマ処理装置においては、処理ガスがプラズマ処理室側面に設置されたガス噴出し孔により供給されるため、前記処理ガスの大半がそのまま排気されてしまう。このため、前記処理ガスの供給量に対して試料上でのガス濃度が希薄となり、エッチングレートや均一性等のエッチング性能が低下してしまうという問題がある。また、処理ガスの供給位置と容量結合状態との関係については考慮されていない。   In the plasma processing apparatuses described in Patent Documents 1 and 2, since the processing gas is supplied by the gas ejection holes installed on the side surface of the plasma processing chamber, most of the processing gas is exhausted as it is. For this reason, there is a problem that the gas concentration on the sample is dilute with respect to the supply amount of the processing gas, and the etching performance such as the etching rate and uniformity is lowered. Further, the relationship between the supply position of the processing gas and the capacitive coupling state is not considered.

特許文献3に記載の誘導結合型プラズマ処理装置においては、処理ガスをウィンドウ中央より供給することにより前述した特許文献1、2の問題を解決している。しかし、ガス流路は誘電体のウィンドウに直接加工しなければならないことと、前記ガス流路内の異常放電を抑制するために前記ガス流路幅を1mm以下で加工しなければならない。これらを実際に精度良く加工することは容易でなく、加工費も非常に高価なものとなるため、量産性を目論む装置においては、現実的な手法とは言い難い。更に、特許文献3における異常放電抑制技術だけでは、該ガス流路内での電界低下量が十分ではないため、異常放電が発生する可能性がある。また、処理ガスの供給位置と容量結合との関係については考慮されていない。   In the inductively coupled plasma processing apparatus described in Patent Document 3, the problems described in Patent Documents 1 and 2 are solved by supplying the processing gas from the center of the window. However, the gas flow path must be processed directly into a dielectric window, and the gas flow path width must be 1 mm or less in order to suppress abnormal discharge in the gas flow path. Since it is not easy to actually process these with high accuracy and the processing cost is very expensive, it is difficult to say that this is a realistic method in an apparatus intended for mass production. Furthermore, only the abnormal discharge suppression technique in Patent Document 3 does not have a sufficient amount of electric field reduction in the gas flow path, and thus abnormal discharge may occur. Further, the relationship between the supply position of the processing gas and capacitive coupling is not considered.

そこで本発明の目的の一つは、上記に挙げた問題を鑑み、ガスの供給状態を適正化しつつ、異物の発生、または反応生成物の付着を抑制することが可能なプラズマ処理装置を提供することにある。なお、本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面から明らかになるであろう。   In view of the above-described problems, one of the objects of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing generation of foreign matters or adhesion of reaction products while optimizing a gas supply state. There is. The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態の概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。   Of the inventions disclosed in the present application, the outline of a typical embodiment will be briefly described as follows.

本実施の形態によるプラズマ処理装置は、処理室、誘電体窓、誘導コイル、ファラデーシールド、高周波電源、整合器、ガス供給手段、およびガス放出板を備える。処理室は試料にプラズマ処理を行い、誘電体窓は処理室の上部を真空に封止する。誘導コイルは誘電体窓の上方に配置され、ファラデーシールドは誘電体窓と誘導コイルとの間に設置される。高周波電源は誘導コイルとファラデーシールドの両方に高周波電力を供給し、整合器は当該高周波電力の反射電力を抑制する。ガス供給手段は処理室内にガスを供給し、ガス放出板は、誘電体窓を挟んでファラデーシールドと対向する位置に設けられ、ガス供給手段から供給されるガスを処理室内に放出する。ここで、ガス放出板は、ガス供給手段から供給されるガスを処理室内に放出するための開口部を有し、ファラデーシールドは、当該開口部に対向する第一の領域と、第一の領域以外の領域である第二の領域とに分割される。そして、整合器は、第一の領域と第二の領域に印加されるそれぞれの高周波電圧を独立に制御できる制御手段を有する。   The plasma processing apparatus according to the present embodiment includes a processing chamber, a dielectric window, an induction coil, a Faraday shield, a high frequency power supply, a matching unit, a gas supply unit, and a gas discharge plate. The processing chamber performs plasma processing on the sample, and the dielectric window seals the upper portion of the processing chamber in a vacuum. The induction coil is disposed above the dielectric window, and the Faraday shield is installed between the dielectric window and the induction coil. The high frequency power supply supplies high frequency power to both the induction coil and the Faraday shield, and the matching unit suppresses the reflected power of the high frequency power. The gas supply means supplies gas into the processing chamber, and the gas discharge plate is provided at a position facing the Faraday shield with the dielectric window interposed therebetween, and discharges the gas supplied from the gas supply means into the processing chamber. Here, the gas discharge plate has an opening for discharging the gas supplied from the gas supply means into the processing chamber, and the Faraday shield has a first region facing the opening and a first region. It is divided into a second region which is a region other than. The matching unit has control means that can independently control the high-frequency voltages applied to the first region and the second region.

本願において開示される発明のうち、代表的な実施の形態によって得られる効果を簡単に説明すると、ガスの供給状態を適正化しつつ、異物の発生、または反応生成物の付着を抑制することが可能になる。   Of the inventions disclosed in this application, the effects obtained by typical embodiments will be briefly described. It is possible to suppress the generation of foreign substances or the attachment of reaction products while optimizing the gas supply state. become.

本発明の実施例1によるプラズマ処理装置の構成例を示す概略図である。It is the schematic which shows the structural example of the plasma processing apparatus by Example 1 of this invention. 図1のプラズマ処理装置において、分割したファラデーシールド周辺の詳細な構造例を示す図である。It is a figure which shows the detailed structural example of the periphery of the divided Faraday shield in the plasma processing apparatus of FIG. 図1の比較例となるプラズマ処理装置において、典型的なファラデーシールドによってガス放出板の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。In the plasma processing apparatus used as the comparative example of FIG. 1, it is the figure which showed typically the actual voltage distribution produced | generated on the lower surface of a gas discharge | release board by a typical Faraday shield. 図1のプラズマ処理装置において、ファラデーシールドによってガス放出板の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。In the plasma processing apparatus of FIG. 1, it is the figure which showed typically the real voltage distribution produced | generated by the Faraday shield on the lower surface of a gas discharge | release board. 本発明の実施例2によるプラズマ処理装置において、その主要部の構成例を示す概略図であり、併せてファラデーシールドによってガス放出板の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。In the plasma processing apparatus by Example 2 of this invention, it is the schematic which shows the structural example of the principal part, and the figure which showed typically the actual voltage distribution produced | generated by the Faraday shield on the lower surface of a gas emission plate. is there. 本発明の実施例3によるプラズマ処理装置において、その主要部の構成例を示す概略図であり、併せてファラデーシールドによってガス放出板の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。In the plasma processing apparatus by Example 3 of this invention, it is the schematic which shows the structural example of the principal part, and the figure which showed typically the actual voltage distribution produced | generated by the Faraday shield on the lower surface of a gas emission plate. is there. (a)および(b)は、本実施例1におけるファラデーシールドの電界分布を解析した結果の一例を示す図である。(A) And (b) is a figure which shows an example of the result of having analyzed the electric field distribution of the Faraday shield in the present Example 1. FIG.

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施例を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In all the drawings for explaining the embodiments, the same reference numerals are given to the same members in principle, and the repeated explanation thereof is omitted.

図1は、本発明の実施例1によるプラズマ処理装置の構成例を示す概略図である。プラズマ処理室(以降、処理室と略す)は、側壁が例えばアルミニウム母材に表面処理を施されたチャンバ1と、その上方に設置された平板状の誘電体窓である誘電体真空窓2によって構成される。誘電体真空窓2は、例えば石英製であり、処理室の上部を真空に封止するための部材である。誘電体真空窓2の上方には誘導コイル17が配置され、誘電体真空窓2と誘導コイル17の間にはファラデーシールド18a,18bが配置される。処理室の下方には、半導体基板等の試料3を載置するための試料台4が設置される。試料3には、高周波電源6からの数10MHz以下の高周波が整合器5を介して印加することで、試料3に入射するプラズマ7からのイオンエネルギーを制御する。本実施例では、試料3は、例えば、半導体デバイス用の300mm径ウェハで、高周波電源6は周波数800KHz電源を用いた。   FIG. 1 is a schematic diagram illustrating a configuration example of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. The plasma processing chamber (hereinafter, abbreviated as processing chamber) includes a chamber 1 whose side wall is subjected to surface treatment, for example, an aluminum base material, and a dielectric vacuum window 2 which is a flat dielectric window installed above the chamber 1. Composed. The dielectric vacuum window 2 is made of, for example, quartz and is a member for sealing the upper portion of the processing chamber to a vacuum. An induction coil 17 is disposed above the dielectric vacuum window 2, and Faraday shields 18 a and 18 b are disposed between the dielectric vacuum window 2 and the induction coil 17. A sample stage 4 for placing a sample 3 such as a semiconductor substrate is installed below the processing chamber. By applying a high frequency of several tens of MHz or less from the high frequency power source 6 to the sample 3 via the matching unit 5, the ion energy from the plasma 7 incident on the sample 3 is controlled. In this embodiment, the sample 3 is a 300 mm diameter wafer for semiconductor devices, for example, and the high frequency power source 6 uses a frequency 800 KHz power source.

チャンバ1には排気口8が設けられている。排気口8の先には排気装置9が設けられ、これによって、処理室内の圧力が0.1Paから数10Paの範囲で設定圧力になるように制御される。プラズマ処理に供するガスは、処理室のチャンバ1に設けたガス供給管10から導入され、誘電体真空窓2とガス放出板11との間のガス流路12を通り、ガス放出板11の中央部に設けられた円形の開口部より処理ガス13として試料3上方へ放出される。ガス放出板11は、例えば石英製である。また、誘電体真空窓2とガス放出板11の間には、高誘電率の部材となる高誘電体14が島状に多数設置され、ガス流路12は、各高誘電体14の隙間によって作られている。この時、高誘電体14は、誘電体真空窓2およびガス放出板11(例えば石英製)よりも高い誘電率をもつ部材(例えば酸化アルミニウム(Al)製)が用いられる。この場合、誘導コイル17もしくはファラデーシールド18a,18bにより生成された電界を高誘電体14が吸収することにより、ガス流路12内の電界を低減することができ、ガス流路12内で発生する異常放電を抑制することが可能となる。 The chamber 1 is provided with an exhaust port 8. An exhaust device 9 is provided at the tip of the exhaust port 8, and thereby, the pressure in the processing chamber is controlled to be a set pressure within a range of 0.1 Pa to several tens of Pa. A gas used for plasma processing is introduced from a gas supply pipe 10 provided in the chamber 1 of the processing chamber, passes through a gas flow path 12 between the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 11, and is located at the center of the gas discharge plate 11. The sample gas 13 is discharged upward as a processing gas 13 from a circular opening provided in the section. The gas discharge plate 11 is made of, for example, quartz. In addition, a large number of high dielectrics 14 serving as high dielectric constant members are installed between the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 11 in an island shape, and the gas flow paths 12 are formed by gaps between the high dielectrics 14. It is made. At this time, a member (for example, made of aluminum oxide (Al 2 O 3 )) having a higher dielectric constant than the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 11 (for example, made of quartz) is used as the high dielectric 14. In this case, the high dielectric 14 absorbs the electric field generated by the induction coil 17 or the Faraday shields 18a and 18b, so that the electric field in the gas channel 12 can be reduced and generated in the gas channel 12. Abnormal discharge can be suppressed.

プラズマ7を生成するための電磁場は、周波数13.56MHzの高周波電源15の出力を、整合器16を介してコイル状の誘導コイル17に印加することで処理室内に放射される。高周波電源15の出力が数kWの場合、誘導コイル17のインダクタンスが数μHで高周波電流が数10Aになるため、誘導コイル17の端子間電圧は数kVになる。誘導コイル17の高電圧が直接プラズマ7に印加されることを防ぐために、誘導コイル17とプラズマ7との間には分割したファラデーシールド18a,18bが設置されている。   The electromagnetic field for generating the plasma 7 is radiated into the processing chamber by applying the output of the high frequency power supply 15 having a frequency of 13.56 MHz to the coiled induction coil 17 through the matching unit 16. When the output of the high frequency power supply 15 is several kW, the inductance of the induction coil 17 is several μH and the high frequency current is several tens of amperes, so the voltage between the terminals of the induction coil 17 is several kW. In order to prevent the high voltage of the induction coil 17 from being directly applied to the plasma 7, divided Faraday shields 18 a and 18 b are installed between the induction coil 17 and the plasma 7.

誘導コイル17とファラデーシールド18a,18bは、整合器16を介して、高周波電力の供給源となる高周波電源15と直列に接続されている。整合器16内には、誘導コイル17からの反射電力やファラデーシールド18a,18bからの反射電力を抑制する(すなわちインピーダンス整合を行う)ため、インピーダンスの大きさが可変設定可能な可変コンデンサVC1,VC2が接続されている。また、誘導コイル17に供給する高周波電流を制御するための可変コンデンサVC4が接続されている。さらに、ファラデーシールド18a,18bと並列にインピーダンスの大きさが可変設定可能な回路(可変コンデンサVC3,VC5、コイルL2,L3)が接続されている。VC3とL3の直列LC回路によってファラデーシールド18aに印加する高周波電力(高周波電圧)の大きさが制御され、VC5とL2の直列LC回路によってファラデーシールド18bに印加する高周波電力(高周波電圧)の大きさが制御される。   The induction coil 17 and the Faraday shields 18a and 18b are connected in series with a high-frequency power source 15 serving as a high-frequency power supply source via a matching unit 16. In the matching unit 16, in order to suppress the reflected power from the induction coil 17 and the reflected power from the Faraday shields 18a and 18b (that is, to perform impedance matching), the variable capacitors VC1 and VC2 whose impedance magnitudes can be variably set. Is connected. A variable capacitor VC4 for controlling the high frequency current supplied to the induction coil 17 is connected. Further, a circuit (variable capacitors VC3, VC5, coils L2, L3) capable of variably setting the magnitude of impedance is connected in parallel with the Faraday shields 18a, 18b. The magnitude of the high frequency power (high frequency voltage) applied to the Faraday shield 18a is controlled by the serial LC circuit of VC3 and L3, and the magnitude of the high frequency power (high frequency voltage) applied to the Faraday shield 18b by the serial LC circuit of VC5 and L2. Is controlled.

このようにファラデーシールドを分割し、各々に印加する高周波電圧を独立して制御することで、誘電体真空窓2内面に向けたイオンスパッタ率をファラデーシールドの配置領域毎に制御し、誘電体真空窓2内面に付着する反応生成物の制御(除去)を精度良く広範囲に実施することを可能としている。さらに、ファラデーシールド18a,18bにはそれぞれコンデンサC4,C5が接続されている。これらにより、各ファラデーシールド18a,18bに印加される高周波電力のインピーダンスを0にすることができ、共振点にて高周波電力の位相を反転することも可能としている。   By dividing the Faraday shield in this way and independently controlling the high-frequency voltage applied to each, the ion sputtering rate toward the inner surface of the dielectric vacuum window 2 is controlled for each Faraday shield placement region, and the dielectric vacuum Control (removal) of reaction products adhering to the inner surface of the window 2 can be carried out accurately and over a wide range. Further, capacitors C4 and C5 are connected to the Faraday shields 18a and 18b, respectively. As a result, the impedance of the high frequency power applied to the Faraday shields 18a and 18b can be made zero, and the phase of the high frequency power can be inverted at the resonance point.

図2は、図1のプラズマ処理装置において、分割したファラデーシールド周辺の詳細な構造例を示す図である。図1に示したファラデーシールド18a,18b及び誘導コイル17、誘電体真空窓2、ガス放出板11、高誘電体14、ガス流路12は、例えば図2に示すように配置される。図2の例では、誘電体真空窓2は、円形の平板状(円盤状)の形状を持ち、ガス放出板11は、中心部が空洞となった円形の平板状(太いリング状)の形状を持つ。   FIG. 2 is a diagram showing a detailed structure example around the divided Faraday shield in the plasma processing apparatus of FIG. The Faraday shields 18a and 18b and the induction coil 17, the dielectric vacuum window 2, the gas discharge plate 11, the high dielectric 14 and the gas flow path 12 shown in FIG. 1 are arranged as shown in FIG. 2, for example. In the example of FIG. 2, the dielectric vacuum window 2 has a circular flat plate shape (disc shape), and the gas release plate 11 has a circular flat plate shape (thick ring shape) with a hollow center. have.

ここで、ファラデーシールド18aの外周は、処理ガスを処理室に供給(放出)するためにガス放出板11に設けられた開口部の外周と同等の寸法となっている。また、図中に示すAは、ファラデーシールド18a,18b間の隙間の寸法を示す。一般的に、ファラデーシールドより発生する電界分布は等高線を描いて処理室内へと到達する。この時、前記隙間Aの寸法が短すぎるとファラデーシールド18a,18bの各々が生成する電界が干渉してしまい、各ファラデーシールドの電圧が制御できなくなる可能性がある。このため、前記隙間Aの寸法は、各々の電界が干渉することのないよう十分な隙間を空ける必要がある。本実施例では、後述に示す解析結果を参考に隙間Aの寸法を4mmとしている。   Here, the outer periphery of the Faraday shield 18a has the same dimensions as the outer periphery of the opening provided in the gas discharge plate 11 in order to supply (discharge) the processing gas to the processing chamber. Moreover, A shown in the drawing indicates the dimension of the gap between the Faraday shields 18a and 18b. Generally, the electric field distribution generated from the Faraday shield draws contour lines and reaches the processing chamber. At this time, if the dimension of the gap A is too short, the electric fields generated by the Faraday shields 18a and 18b may interfere with each other, and the voltage of each Faraday shield may not be controlled. For this reason, the gap A needs to have a sufficient gap so that the electric fields do not interfere with each other. In this embodiment, the dimension of the gap A is set to 4 mm with reference to the analysis results described later.

図3は、図1の比較例となるプラズマ処理装置において、典型的なファラデーシールド19によってガス放出板11の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。本実施例1のプラズマ処理装置は、前述の通り、誘電体真空窓2とガス放出板11との間に高誘電体14が多数設置されている。このため、図3に示すように、誘電体真空窓2上に1個のファラデーシールド19を設けた場合、ガス放出板11の下面において、開口部(ガス放出口)30以外となる高誘電体14を備えた領域の直下に生成される電界が、開口部(ガス放出口)30の領域の直下に生成される電界よりも減少してしまう。その結果、ガス放出板11の下面では、図3に示すように不均一な電界分布が発生してしまう。   FIG. 3 is a diagram schematically showing an actual voltage distribution generated on the lower surface of the gas discharge plate 11 by a typical Faraday shield 19 in the plasma processing apparatus as a comparative example of FIG. In the plasma processing apparatus of the first embodiment, as described above, a large number of high dielectrics 14 are installed between the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 11. Therefore, as shown in FIG. 3, when one Faraday shield 19 is provided on the dielectric vacuum window 2, a high dielectric that is other than the opening (gas discharge port) 30 on the lower surface of the gas discharge plate 11. The electric field generated immediately below the region having 14 is smaller than the electric field generated immediately below the region of the opening (gas discharge port) 30. As a result, a non-uniform electric field distribution is generated on the lower surface of the gas discharge plate 11 as shown in FIG.

図4は、図1のプラズマ処理装置において、ファラデーシールド18a,18bによってガス放出板11の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。図3と同様に、高誘電体14により電界が吸収されるため、開口部(ガス放出口)30以外となる高誘電体14を備えた領域の直下では、実効電圧値は低下してしまう。しかし、本実施例1のファラデーシールド18a,18bでは、各々を独立に電圧制御することが可能であるため、ファラデーシールド18aに印加する電圧値を減少するか、あるいはファラデーシールド18bに印加する電圧値を増加することにより、ガス放出板11の下面の実電圧分布を図4に示すように均一にすることが可能である。   FIG. 4 is a diagram schematically showing an actual voltage distribution generated on the lower surface of the gas discharge plate 11 by the Faraday shields 18a and 18b in the plasma processing apparatus of FIG. As in FIG. 3, since the electric field is absorbed by the high dielectric 14, the effective voltage value decreases immediately below the region having the high dielectric 14 other than the opening (gas discharge port) 30. However, in the Faraday shields 18a and 18b of the first embodiment, it is possible to independently control the voltage, so that the voltage value applied to the Faraday shield 18a is reduced or the voltage value applied to the Faraday shield 18b. As a result, the actual voltage distribution on the lower surface of the gas discharge plate 11 can be made uniform as shown in FIG.

これにより、ガス放出板11の下面において、開口部(ガス放出口)30の領域とプラズマ7との間のプラズマシース電圧と、開口部(ガス放出口)30以外の領域とプラズマ7との間のプラズマシース電圧は、実質的に均一になる。その結果、処理室内壁面にクリーニング作用を生じさせる電極(この場合、ファラデーシールド18a,18b)の配置範囲に処理ガス供給口を有していても、ガス放出板11の下面に生じるシース電圧の分布を最適化することができ、異物の発生、または反応生成物の付着を抑制することが可能になる。   Thereby, on the lower surface of the gas discharge plate 11, the plasma sheath voltage between the region of the opening (gas discharge port) 30 and the plasma 7, and the region between the region other than the opening (gas discharge port) 30 and the plasma 7. The plasma sheath voltage is substantially uniform. As a result, the distribution of the sheath voltage generated on the lower surface of the gas discharge plate 11 even if the processing gas supply port is provided in the arrangement range of the electrodes (in this case, the Faraday shields 18a and 18b) that cause a cleaning action on the processing chamber wall surface. Can be optimized, and the generation of foreign matters or the adhesion of reaction products can be suppressed.

図7(a)および図7(b)は、本実施例1におけるファラデーシールドの電界分布を確認するために、シミュレーションを用いて電界解析を行った結果の一例を示す図である。当該シミュレーション解析は、厚さ15mmの石英製(比誘電率3.5)の誘電体真空窓2上に厚さ2mmのアルミニウム製のファラデーシールド18a,18bを設置した条件で行われている。さらに、ファラデーシールド18a,18bとの間に空気層24(24a,24b)(比誘電率1)を設け、ファラデーシールド18aに1000V、ファラデーシールド18bに500Vの電圧を印加した条件で行われている。   FIGS. 7A and 7B are diagrams illustrating an example of a result of electric field analysis using simulation to confirm the electric field distribution of the Faraday shield in the first embodiment. The simulation analysis is performed under the condition that the Faraday shields 18a and 18b made of aluminum having a thickness of 2 mm are placed on the dielectric vacuum window 2 made of quartz having a thickness of 15 mm (relative dielectric constant 3.5). Further, an air layer 24 (24a, 24b) (relative dielectric constant 1) is provided between the Faraday shields 18a and 18b, and a voltage of 1000 V is applied to the Faraday shield 18a and 500 V is applied to the Faraday shield 18b. .

図7(a)に示すように、空気層24aを0.4mmとした場合、ファラデーシールド18aより印加した電界分布がファラデーシールド18bへと到達し、干渉していることがわかる。本実施例1のプラズマ処理装置のファラデーシールドの電圧制御は、整合器16内部に搭載された回路によりモニタリングし、その値を用いて制御しているため、他のファラデーシールドより発生する電圧の影響を受けてしまうと電圧制御に誤動作が生じる可能性がある。このため、ファラデーシールド18a,18bを設置する際は、互いの電界で干渉されないよう、十分に隙間を設けた方が良い。ただし、上記隙間を大きくとり過ぎてしまった場合は、上記隙間の電界分布が低下し、ガス放出板11の下面で生成されるプラズマ7が不均一となる、または、上記隙間の直下に付着する反応生成物の除去効果が低減するため、上記隙間においては、本実施例1のように電界解析を駆使して隙間の寸法を適正化することが好ましい。   As shown in FIG. 7A, when the air layer 24a is 0.4 mm, it can be seen that the electric field distribution applied from the Faraday shield 18a reaches the Faraday shield 18b and interferes therewith. Since the voltage control of the Faraday shield of the plasma processing apparatus according to the first embodiment is monitored by a circuit mounted in the matching unit 16 and is controlled using the value, the influence of the voltage generated from other Faraday shields is affected. If it is received, malfunction may occur in voltage control. For this reason, when installing the Faraday shields 18a and 18b, it is better to provide a sufficient gap so as not to interfere with each other's electric field. However, if the gap is excessively large, the electric field distribution in the gap is lowered, and the plasma 7 generated on the lower surface of the gas discharge plate 11 becomes non-uniform or adheres directly below the gap. In order to reduce the effect of removing reaction products, it is preferable to optimize the size of the gap in the gap by using electric field analysis as in the first embodiment.

図7(b)は、空気層24bを4mmとした場合の電界分布を示している。図7(b)に示すように、ファラデーシールド18aとファラデーシールド18bとの隙間を十分に設けたことにより、ファラデーシールド18aの電界がファラデーシールド18bに到達していないことがわかる。本実施例1では、前述の通り電界解析を数回実施した結果より、図2の隙間Aの寸法を4mmとしている。   FIG. 7B shows the electric field distribution when the air layer 24b is 4 mm. As shown in FIG. 7B, it can be seen that the electric field of the Faraday shield 18a does not reach the Faraday shield 18b by providing a sufficient gap between the Faraday shield 18a and the Faraday shield 18b. In Example 1, the dimension of the gap A in FIG. 2 is set to 4 mm from the result of performing the electric field analysis several times as described above.

以上のように、本実施例1のプラズマ処理装置は、誘電体真空窓2を挟んでそれぞれ対向する位置にファラデーシールド18a,18bとガス放出板11を備える。ガス放出板11は処理室にガスを放出(供給)するための開口部(ガス放出口)30を備え、ファラデーシールドは、この開口部に対向する領域に配置されるファラデーシールド18aと、それ以外の領域に配置されるファラデーシールド18bとに分割される。さらに、各ファラデーシールド18a,18bに印加する電圧は、それぞれ独立に制御可能となっている。このような構成により、開口部(ガス放出口)30の領域のプラズマシース電圧と、それ以外の領域のプラズマシース電圧を独立して制御できるため、開口部(ガス放出口)30の設置箇所に自由度を持たせつつ、処理室壁面内に生じるシース電圧の分布を最適化することができる。すなわち、ガスの供給状態を適正化しつつ、異物の発生、または反応生成物の付着を抑制することが可能になる。   As described above, the plasma processing apparatus according to the first embodiment includes the Faraday shields 18a and 18b and the gas discharge plate 11 at positions facing each other across the dielectric vacuum window 2. The gas discharge plate 11 includes an opening (gas discharge port) 30 for discharging (supplying) gas to the processing chamber, and the Faraday shield includes a Faraday shield 18a disposed in a region facing the opening, and the others. And the Faraday shield 18b disposed in the region. Further, the voltages applied to the Faraday shields 18a and 18b can be controlled independently. With such a configuration, the plasma sheath voltage in the region of the opening (gas discharge port) 30 and the plasma sheath voltage in the other region can be independently controlled. It is possible to optimize the distribution of the sheath voltage generated in the processing chamber wall surface while providing a degree of freedom. That is, it is possible to suppress the generation of foreign matters or the adhesion of reaction products while optimizing the gas supply state.

また、本実施例1では、開口部(ガス放出口)30がガス放出板11の中心部に配置されている。これにより、ガスの大半がそのまま排気されてしまうような事態を抑制でき、エッチングレートや均一性等のエッチング性能を向上できる。さらに、ここでは、誘電体真空窓2とガス放出板11の間に複数の高誘電体14を備えている。これにより、誘導結合型プラズマ処理装置のように電磁界強度が強い場合にも、異常放電することなく、試料上で均一なプラズマ生成が可能となる。これらの結果、高いエッチング性能と量産安定性を備えたプラズマ処理装置が実現可能になる。   In the first embodiment, the opening (gas discharge port) 30 is arranged at the center of the gas discharge plate 11. Thereby, the situation where most of the gas is exhausted as it is can be suppressed, and the etching performance such as etching rate and uniformity can be improved. Further, here, a plurality of high dielectrics 14 are provided between the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 11. As a result, even when the electromagnetic field intensity is strong as in the inductively coupled plasma processing apparatus, it is possible to generate uniform plasma on the sample without causing abnormal discharge. As a result, a plasma processing apparatus having high etching performance and mass production stability can be realized.

図5は、本発明の実施例2によるプラズマ処理装置において、その主要部の構成例を示す概略図であり、併せてファラデーシールドによってガス放出板の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。図5において、図3と同符号は同一部材を示し、説明を省略する。図5が図3と異なる点は、リング状の開口部(ガス放出口)31を持つガス放出板22を備える点と、この開口部(ガス放出口)31の形状に合わせて分割されたファラデーシールド20a,20bを備える点である。この際に、リング状の開口部(ガス放出口)31は、ガス放出板22における中心と外周との間の中間部に設けられ、これに応じて、ファラデーシールド20bは、誘電体真空窓2を挟んで当該開口部(ガス放出口)31と対向するリング状の領域に配置される。   FIG. 5 is a schematic view showing a configuration example of the main part of the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention, and schematically shows the actual voltage distribution generated on the lower surface of the gas discharge plate by the Faraday shield. FIG. In FIG. 5, the same reference numerals as those in FIG. FIG. 5 is different from FIG. 3 in that a gas discharge plate 22 having a ring-shaped opening (gas discharge port) 31 is provided, and a Faraday divided according to the shape of the opening (gas discharge port) 31. It is a point provided with shields 20a and 20b. At this time, the ring-shaped opening (gas discharge port) 31 is provided at an intermediate portion between the center and the outer periphery of the gas discharge plate 22, and accordingly, the Faraday shield 20 b is connected to the dielectric vacuum window 2. It is arranged in a ring-shaped region facing the opening (gas discharge port) 31 with a gap therebetween.

処理ガスは、誘電体真空窓2とガス放出板22の間において各高誘電体14の隙間を通り、ガス放出板22の中間部に設けられたリング状の開口部(ガス放出口)31より放出される。また、この時、分割されたファラデーシールド20a,20bは、前述の実施例1の場合と同様の手段を用いて、各々独立に電圧制御することが可能となっている。これにより、従来のファラデーシールドでは図3に示すように実効電圧が不均一となってしまうが、本実施例2のファラデールド20a,20bを用いることにより、図5に示すような均一な電圧分布を得ることができる。   The processing gas passes through the gaps between the high dielectrics 14 between the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 22, and from a ring-shaped opening (gas discharge port) 31 provided at an intermediate portion of the gas discharge plate 22. Released. At this time, the divided Faraday shields 20a and 20b can be independently voltage controlled using the same means as in the first embodiment. As a result, in the conventional Faraday shield, the effective voltage becomes non-uniform as shown in FIG. 3, but by using the Faradales 20a and 20b of the second embodiment, a uniform voltage distribution as shown in FIG. Can be obtained.

以上に述べた通り、本実施例2によれば、前述の実施例1の場合と同様の効果を得ることができるとともに、リング状の開口部(ガス放出口)31の径を任意に設定することにより、所定のプラズマ処理に最適となる処理ガスの供給経路を構築することが可能になる。これによって、プラズマ処理の均一化を図ることができる。   As described above, according to the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the diameter of the ring-shaped opening (gas discharge port) 31 is arbitrarily set. As a result, it is possible to construct a process gas supply path that is optimal for a predetermined plasma process. Thereby, the plasma processing can be made uniform.

図6は、本発明の実施例3によるプラズマ処理装置において、その主要部の構成例を示す概略図であり、併せてファラデーシールドによってガス放出板の下面に生成される実電圧分布を模式的に示した図である。図6において、図3と同符号は同一部材を示し、説明を省略する。図6が図3と異なる点は、リング状の開口部(ガス放出口)32を持つガス放出板23を備える点と、この開口部(ガス放出口)32の形状に合わせて分割されたファラデーシールド21a,21bを備える点である。この際に、リング状の開口部(ガス放出口)32は、ガス放出板23の外周部に設けられ、これに応じて、ファラデーシールド21bは、誘電体真空窓2を挟んで当該開口部(ガス放出口)32と対向するリング状の領域に配置される。   FIG. 6 is a schematic diagram showing a configuration example of the main part of the plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention, and schematically shows the actual voltage distribution generated on the lower surface of the gas discharge plate by the Faraday shield. FIG. In FIG. 6, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same members, and a description thereof will be omitted. FIG. 6 differs from FIG. 3 in that a gas discharge plate 23 having a ring-shaped opening (gas discharge port) 32 is provided, and a Faraday divided according to the shape of the opening (gas discharge port) 32. It is a point provided with shields 21a and 21b. At this time, the ring-shaped opening (gas discharge port) 32 is provided on the outer peripheral portion of the gas discharge plate 23, and accordingly, the Faraday shield 21 b is sandwiched between the dielectric vacuum window 2 and the opening ( It is arranged in a ring-shaped region facing the gas discharge port 32.

処理ガスは、誘電体真空窓2とガス放出板23の間において各高誘電体14の隙間を通り、ガス放出板23の外周部に設けられたリング状の開口部(ガス放出口)32より放出される。また、この時、分割されたファラデーシールド21a,21bは、前述の実施例1の場合と同様の手段を用いて、各々独立に電圧制御することが可能となっている。これにより、従来のファラデーシールドでは図3に示すように実効電圧が不均一となってしまうが、本実施例3のファラデールド21a,21bを用いることにより、図6に示すような均一な電圧分布を得ることができる。   The processing gas passes through the gaps between the high dielectrics 14 between the dielectric vacuum window 2 and the gas discharge plate 23, and from a ring-shaped opening (gas discharge port) 32 provided on the outer periphery of the gas discharge plate 23. Released. At this time, the divided Faraday shields 21a and 21b can be independently voltage controlled using the same means as in the first embodiment. As a result, in the conventional Faraday shield, the effective voltage becomes nonuniform as shown in FIG. 3, but by using the Faradales 21a and 21b of the third embodiment, a uniform voltage distribution as shown in FIG. Can be obtained.

以上に述べた通り、本実施例3によれば、前述の実施例1の場合と同様の効果を得ることができるとともに、リング状の開口部(ガス放出口)32の径を任意に設定することにより、所定のプラズマ処理に最適となる処理ガスの供給経路を構築することが可能になる。これによって、プラズマ処理の均一化を図ることができる。   As described above, according to the third embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained, and the diameter of the ring-shaped opening (gas discharge port) 32 is arbitrarily set. As a result, it is possible to construct a process gas supply path that is optimal for a predetermined plasma process. Thereby, the plasma processing can be made uniform.

なお、本発明は上述したこれらの実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。   In addition, this invention is not limited to these Examples mentioned above, Various modifications are included. For example, the above-described embodiments have been described in detail for easy understanding of the present invention, and are not necessarily limited to those having all the configurations described. Also, a part of the configuration of a certain embodiment can be replaced with the configuration of another embodiment, and the configuration of another embodiment can be added to the configuration of a certain embodiment. Further, it is possible to add, delete, and replace other configurations for a part of the configuration of each embodiment.

例えば、ここでは、中心部に1個の円盤状の開口部30を持つガス放出板11や、中間部(または外周部)に1個のリング状の開口部31(または32)を持つガス放出板31(または32)を示した。これらを適宜組み合わせて、例えば、ガス放出板に2個のリング状の開口部を持たせたり、1個の円盤状の開口部と1個のリング状の開口部を持たせる等、必要に応じて適宜変更することが可能である。また、ここでは、ガス放出板上に複数の高誘電体14を島状に配置したが、当該各高誘電体14の形状や大きさは、必要に応じて適宜定めることが可能である。   For example, here, the gas discharge plate 11 having one disc-shaped opening 30 in the center and the gas discharge having one ring-shaped opening 31 (or 32) in the middle (or outer periphery). A plate 31 (or 32) is shown. By combining these appropriately, for example, the gas discharge plate may have two ring-shaped openings, or one disk-shaped opening and one ring-shaped opening. Can be changed as appropriate. Here, the plurality of high dielectrics 14 are arranged in an island shape on the gas discharge plate, but the shape and size of each of the high dielectrics 14 can be appropriately determined as necessary.

1 チャンバ
2 誘電体真空窓
3 試料
4 試料台
5,16 整合器
6,15 高周波電源
7 プラズマ
8 排気口
9 排気装置
10 ガス供給管
11,22,23 ガス放出板
12 ガス流路
13 処理ガス
14 高誘電体
17 誘導コイル
18a,18b,19,20a,20b,21a,21b ファラデーシールド
24a,24b 空気層
30,31,32 開口部(ガス放出口)
L コイル
VC 可変コンデンサ
C コンデンサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Dielectric vacuum window 3 Sample 4 Sample stand 5,16 Matching device 6,15 High frequency power supply 7 Plasma 8 Exhaust port 9 Exhaust device 10 Gas supply pipe 11, 22, 23 Gas discharge plate 12 Gas flow path 13 Process gas 14 High dielectric 17 induction coil 18a, 18b, 19, 20a, 20b, 21a, 21b Faraday shield 24a, 24b Air layer 30, 31, 32 Opening (gas discharge port)
L Coil VC Variable capacitor C Capacitor

Claims (5)

試料にプラズマ処理を行うための処理室と、
前記処理室の上部を真空に封止する平板状の誘電体窓と、
前記誘電体窓の上方に配置される誘導コイルと、
前記誘電体窓と前記誘導コイルとの間に設置されるファラデーシールドと、
前記誘導コイルと前記ファラデーシールドの両方に高周波電力を供給する高周波電源と、
前記高周波電力の反射電力を抑制する整合器と、
前記処理室内にガスを供給するガス供給手段と、
前記処理室内に設けられ前記試料を載置する試料台と、
前記ガス供給手段から供給されるガスを前記処理室内に放出し、前記誘電体窓を挟んで前記ファラデーシールドと対向する位置に設けられるガス放出板と、を備え、
前記ガス放出板は、前記ガス供給手段から供給されるガスを前記処理室内に放出するための開口部を有し、
前記ファラデーシールドは、前記開口部に対向する第一の領域と、前記第一の領域以外の領域である第二の領域とに分割され、
前記整合器は、前記第一の領域と前記第二の領域に印加されるそれぞれの高周波電圧を独立に制御できる制御手段を有するプラズマ処理装置。
A processing chamber for performing plasma processing on the sample;
A flat dielectric window that seals the upper portion of the processing chamber to a vacuum;
An induction coil disposed above the dielectric window;
A Faraday shield installed between the dielectric window and the induction coil;
A high frequency power supply for supplying high frequency power to both the induction coil and the Faraday shield;
A matching unit for suppressing the reflected power of the high-frequency power;
Gas supply means for supplying gas into the processing chamber;
A sample stage provided in the processing chamber for mounting the sample;
A gas release plate that discharges gas supplied from the gas supply means into the processing chamber and is provided at a position facing the Faraday shield across the dielectric window;
The gas discharge plate has an opening for discharging the gas supplied from the gas supply means into the processing chamber,
The Faraday shield is divided into a first region facing the opening and a second region which is a region other than the first region,
The said matching device is a plasma processing apparatus which has a control means which can control each high frequency voltage applied to said 1st area | region and said 2nd area | region independently.
請求項1記載のプラズマ処理装置において、
前記制御手段は、
前記第一の領域に印加される高周波電圧を制御する第一の制御手段と、
前記第二の領域に印加される高周波電圧を制御する第二の制御手段とを有し、
前記第一の制御手段と前記第二の制御手段は、それぞれ直列LC回路を有し、
前記直列LC回路は、それぞれ可変コンデンサを有するプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 1,
The control means includes
First control means for controlling a high-frequency voltage applied to the first region;
Second control means for controlling the high-frequency voltage applied to the second region,
The first control means and the second control means each have a series LC circuit,
Each of the series LC circuits is a plasma processing apparatus having a variable capacitor.
請求項2記載のプラズマ処理装置において、
前記第一の領域は、円形であり、
前記開口部は、前記ガス放出板の中心部に配置されるプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein
The first region is circular;
The said opening part is a plasma processing apparatus arrange | positioned in the center part of the said gas discharge | release board.
請求項3記載のプラズマ処理装置において、さらに、
前記ガス放出板の前記開口部以外の領域と前記誘電体窓との間に、誘電体となる複数の第1部材を有するプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 3, further comprising:
The plasma processing apparatus which has several 1st member used as a dielectric between the area | regions other than the said opening part of the said gas emission plate, and the said dielectric material window.
請求項4記載のプラズマ処理装置において、
前記ガス放出板は誘電体であり、
前記第1部材の比誘電率は、前記誘電体窓と前記ガス放出板の比誘電率より高いプラズマ処理装置。
The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein
The gas release plate is a dielectric;
The plasma processing apparatus, wherein a relative dielectric constant of the first member is higher than a relative dielectric constant of the dielectric window and the gas discharge plate.
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