JP2014107405A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing by reducing the reactivity of the peripheral part of a processed substrate, without using a straightener wall or a sacrifice material of high radical consumption.SOLUTION: A plasma processing apparatus comprises: a processing container 2 for housing a substrate G and performing plasma processing; a substrate mounting table 4 for mounting the substrate G in the processing container; process gas supply mechanisms 20, 28 for supplying process gas into the processing container; an exhaust mechanism 30 for exhausting the processing container 2; a high frequency power supply 14a; i.e., a plasma source for generating plasma of process gas in the processing container 2; and trap gas supply mechanisms 16, 19 supplying trap gas, for trapping active species in the plasma, to the periphery of the substrate G on the substrate mounting table 4.

Description

本発明は、プラズマエッチング等のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing plasma processing such as plasma etching.

フラットパネルディスプレイ(FPD)や半導体デバイスの製造過程においては、被処理基板に対して、エッチング、スパッタリング、CVD(化学気相成長)等のプラズマ処理が多用されている。   In the manufacturing process of flat panel displays (FPD) and semiconductor devices, plasma processing such as etching, sputtering, and CVD (chemical vapor deposition) is frequently used for a substrate to be processed.

例えばプラズマ処理としてプラズマエッチングを行う場合には、処理ガスをプラズマにて解離活性化させ、生成したラジカル等の活性種とエッチング対象膜とを反応させる。   For example, when plasma etching is performed as plasma processing, a processing gas is dissociated and activated by plasma, and an active species such as a generated radical reacts with an etching target film.

エッチング対象膜がケミカル反応性の高いものである場合、ローディングの影響により被処理基板の周辺部におけるエッチングレートが高くなる傾向が見られ、これがエッチングの均一性を律速することが多い。   When the etching target film has a high chemical reactivity, the etching rate tends to be high in the peripheral portion of the substrate to be processed due to the influence of loading, and this often limits the uniformity of etching.

このような周縁部でエッチングレートが高くなる傾向を抑制する技術として、被処理基板を囲むように垂直な側壁である整流ウォールを配置して被処理基板周縁部の処理ガスの流れを抑制するものが知られている(例えば特許文献1)。また、特許文献2に記載されたようなラジカル消費量が多い部材を、被処理基板の外側領域に犠牲材として配置してローディングの影響を低減する方法も考えられる。   As a technique for suppressing the tendency of the etching rate to increase at the peripheral portion, a flow straightening wall that is a vertical side wall is disposed so as to surround the substrate to be processed to suppress the flow of processing gas at the peripheral portion of the substrate to be processed. Is known (for example, Patent Document 1). Further, a method of reducing the influence of loading by arranging a member having a large amount of radical consumption as described in Patent Document 2 as a sacrificial material in the outer region of the substrate to be processed can be considered.

特開2003−243364号公報JP 2003-243364 A 特開平5−190502号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-190502

しかしながら、整流ウォールを用いる場合には、エッチング対象膜の種類やエッチング条件(レシピ)に合わせて整流ウォールの最適化が必要となり、煩雑である。また、ラジカル消費量の多い犠牲材を用いる場合には、犠牲材は消耗品であるため定期的に交換する必要があり、交換の手間やコストがかかる。また、両技術とも、複数のエッチング層を連続で処理する場合などは、他のエッチング対象膜に影響を与えてしまい、プロセス的な不都合が生じることがある。   However, when a rectifying wall is used, it is necessary to optimize the rectifying wall in accordance with the type of etching target film and etching conditions (recipe), which is complicated. In addition, when using a sacrificial material with a large amount of radical consumption, the sacrificial material is a consumable item, so it is necessary to replace it periodically, which requires labor and cost for replacement. Further, in both techniques, when a plurality of etching layers are processed continuously, the other etching target film is affected, and process inconvenience may occur.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、整流ウォールやラジカル消費量の多い犠牲材を用いることなく、被処理基板の周辺部の反応性を低減させ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プラズマ処理方法を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and performs uniform plasma processing by reducing the reactivity of the peripheral portion of the substrate to be processed without using a rectifying wall or a sacrificial material with a large amount of radical consumption. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、基板を収容してプラズマ処理を施すための処理容器と、前記処理容器内で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、前記処理容器内を排気する排気機構と、前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、前記基板載置台上の基板の周辺部へ、前記プラズマ中の活性種をトラップするトラップガスを供給するトラップガス供給機構とを具備す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, there is provided a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate, a processing container for accommodating the substrate and performing plasma processing, and the inside of the processing container A substrate mounting table for mounting the substrate, a processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the processing container, an exhaust mechanism for exhausting the processing container, and generating plasma of the processing gas in the processing container And a trap gas supply mechanism for supplying a trap gas for trapping active species in the plasma to a peripheral portion of the substrate on the substrate mounting table. To do.

本発明の第2の観点では、基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、処理容器内の基板載置台に基板を載置した状態で、処理容器内に処理ガスを供給し、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成して基板に対してプラズマ処理を行い、その際に、基板の周辺部に前記プラズマ中の活性種をトラップするトラップガスを供給することを特徴とするプラズマ処理方法を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma processing method for performing plasma processing on a substrate, wherein a processing gas is supplied into the processing container in a state where the substrate is mounted on the substrate mounting table in the processing container, A plasma of a processing gas is generated in the processing container to perform plasma processing on the substrate, and at that time, a trap gas for trapping active species in the plasma is supplied to a peripheral portion of the substrate. A plasma processing method is provided.

上記第1の観点および第2の観点において、前記プラズマ処理は、プラズマエッチング処理であってよい。また、前記処理ガスは、F、Cl、Oのうち少なくとも1種を含むガスであり、前記トラップガスは水素ガスとすることができる。また、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率を17〜80%とすることができる。   In the first aspect and the second aspect, the plasma treatment may be a plasma etching treatment. The processing gas may be a gas including at least one of F, Cl, and O, and the trap gas may be a hydrogen gas. Moreover, the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas can be 17 to 80%.

前記プラズマ処理がプラズマエッチング処理の場合に、エッチング対象は、基板上に形成されたSi膜、SiN膜、Al膜のいずれかとすることができる。エッチング対象がSi膜の場合に、活性種としてFを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が40〜80%であってよい。エッチング対象がSiN膜の場合に、活性種としてFとOを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が17.1〜34.3%であってよい。エッチング対象がAl膜の場合に、活性種としてClを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が40〜80%であってよい。 When the plasma treatment is a plasma etching treatment, the etching target can be any one of a Si film, a SiN x film, and an Al film formed on the substrate. When the etching target is a Si film, F may be used as the active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas may be 40 to 80%. When the etching object is a SiN x film, F and O are used as active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 17.1 to 4.3.3%. Good. When the etching target is an Al film, Cl may be used as the active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas may be 40 to 80%.

上記第1の観点において、前記トラップガス供給機構は、前記基板載置台の基板の周囲に設けられていてよい。また、前記処理ガス供給機構は、前記処理容器内で処理ガスを前記基板載置台上の基板に向けてシャワー状に供給するシャワーヘッドを有し、前記トラップガス供給機構は、前記シャワーヘッドの周囲に設けられていてよい。   In the first aspect, the trap gas supply mechanism may be provided around the substrate of the substrate mounting table. Further, the processing gas supply mechanism has a shower head that supplies the processing gas in a shower shape toward the substrate on the substrate mounting table in the processing container, and the trap gas supply mechanism is arranged around the shower head. May be provided.

本発明の第3の観点では、コンピュータ上で動作し、プラズマ処理装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、上記第2の観点のプラズマ処理方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマ処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体を提供する。   According to a third aspect of the present invention, there is provided a storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a plasma processing apparatus, wherein the program is executed when the plasma processing method according to the second aspect is performed. The storage medium is characterized by causing a computer to control the plasma processing apparatus.

本発明によれば、プラズマ処理の際に、基板載置台上の基板の周辺部へ、プラズマ中の活性種をトラップするトラップガスを供給する。そのため、基板の外周部においてプラズマ処理レートが大きい場合に、その部分の処理レートを低下させることができ、プラズマ処理分布の均一性を高めることができる。   According to the present invention, a trap gas for trapping active species in plasma is supplied to the peripheral portion of the substrate on the substrate mounting table during plasma processing. Therefore, when the plasma processing rate is large at the outer peripheral portion of the substrate, the processing rate of that portion can be reduced, and the uniformity of the plasma processing distribution can be improved.

本発明の第1の実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma etching apparatus as a plasma processing apparatus which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 図1のプラズマエッチング装置における基板載置台を部分的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows partially the substrate mounting base in the plasma etching apparatus of FIG. 図1のプラズマエッチング装置における基板載置台を示す平面図である。It is a top view which shows the substrate mounting base in the plasma etching apparatus of FIG. トラップガス吐出ノズルの他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of a trap gas discharge nozzle. トラップガス吐出ノズルのさらに他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the further another example of a trap gas discharge nozzle. 本発明の第2の実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma etching apparatus as a plasma processing apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 実験例1を説明するための模式図である。6 is a schematic diagram for explaining Experimental Example 1. FIG. a−Si膜をプラズマエッチングする場合のトラップガスとしてのHガスの基板周辺部への供給量とエッチング分布との関係を示す図である。is a diagram showing the relationship between the supply amount and the etching distribution to the substrate peripheral portion of the H 2 gas as a trap gas when the plasma etching an a-Si film. SiN膜をプラズマエッチングする場合のトラップガスとしてのHガスの基板周辺部への供給量とエッチング分布との関係を示す図である。Is a diagram showing the relationship between the supply amount and the etching distribution to the substrate peripheral portion of the H 2 gas as a trap gas when the plasma etching the SiN x film. Al膜をプラズマエッチングする場合のトラップガスとしてのHガスの基板周辺部への供給量とエッチング分布との関係を示す図である。The Al film is a diagram showing the relationship between the supply amount and the etching distribution to the substrate peripheral portion of the H 2 gas as a trap gas when the plasma etching. a−Si膜のエッチングの際の基板周辺部へ供給するHガスの量と、プラズマの発光スペクトルとの関係とを示す図である。the amount of H 2 gas supplied to the substrate peripheral portion of the etching of the a-Si film is a diagram showing a relationship between the emission spectrum of the plasma. 実験例2で想定するLTPSコンタクトエッチングの際のエッチング対象の積層構造を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the laminated structure of the etching object in the case of the LTPS contact etching assumed in Experimental example 2. FIG. 実験例2におけるトラップガスであるHガスの供給の有無によるSiO膜のエッチング分布を示す図である。Is a diagram showing an etching profile of the SiO 2 film by the presence or absence of supply of the H 2 gas is trapped gas in Experiment 2. 実験例2におけるトラップガスであるHガスの供給の有無によるSiN膜のエッチング分布を示す図である。6 is a diagram showing an etching distribution of a SiN x film depending on whether or not a H 2 gas that is a trap gas in Experimental Example 2 is supplied. FIG. 実験例2におけるトラップガスであるHガスの供給の有無によるa−Si膜のエッチング分布を示す図である。Is a diagram showing an etching profile of a-Si film with and without the supply of the H 2 gas is trapped gas in Experiment 2. 実験例3の結果を示す図である。It is a figure which shows the result of Experimental example 3.

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
本発明ではプラズマ処理装置の一例としてプラズマエッチング装置について説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
In the present invention, a plasma etching apparatus will be described as an example of a plasma processing apparatus.

<第1の実施形態>
最初に第1の実施形態について説明する。
図1は本発明の第1の実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置を示す断面図、図2は図1のプラズマエッチング装置における基板載置台を部分的に示す断面図、図3は図1のプラズマエッチング装置における基板載置台を示す平面図である。
<First Embodiment>
First, the first embodiment will be described.
FIG. 1 is a sectional view showing a plasma etching apparatus as a plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a sectional view partially showing a substrate mounting table in the plasma etching apparatus of FIG. It is a top view which shows the substrate mounting base in the plasma etching apparatus of FIG.

図1に示すように、このプラズマエッチング装置1は、FPD用のガラス基板(以下、単に「基板」と記す)Gに対してエッチングを行う容量結合型プラズマエッチング装置として構成されている。FPDとしては、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンス(Electro Luminescence;EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)等が例示される。プラズマエッチング装置1は、被処理基板である基板Gを収容する処理容器としてのチャンバー2を備えている。チャンバー2は、例えば、表面がアルマイト処理(陽極酸化処理)されたアルミニウムからなり、基板Gの形状に対応して四角筒形状に形成されている。   As shown in FIG. 1, the plasma etching apparatus 1 is configured as a capacitively coupled plasma etching apparatus that performs etching on an FPD glass substrate (hereinafter simply referred to as “substrate”) G. Examples of the FPD include a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like. The plasma etching apparatus 1 includes a chamber 2 as a processing container that accommodates a substrate G that is a substrate to be processed. The chamber 2 is made of, for example, aluminum whose surface is anodized (anodized), and is formed in a square tube shape corresponding to the shape of the substrate G.

チャンバー2内の底部には絶縁材からなる絶縁板3を介して下部電極として機能する基板載置台4が設けられている。基板載置台4は、金属、例えばアルミニウムからなり、上部の中央部に形成された凸部5aおよび凸部5aの周囲のフランジ部5bを有する、金属、例えばアルミニウムからなる基材5と、凸部5aの上に設けられた、基板Gの載置面を有する絶縁部材6とを備えている。絶縁部材6の内部には平面状の吸着電極6aが設けられており、これらにより基板Gを静電吸着するための静電チャックが構成されている。フランジ部5bの上には、載置された基板Gを囲むように額縁状の絶縁体からなるシールドリング7が設けられている。また、基材5の周囲を囲むように絶縁リング8が設けられている。絶縁部材6、シールドリング7、絶縁リング8は、例えば、アルミナのような絶縁性セラミックスで構成されている。   A substrate mounting table 4 that functions as a lower electrode is provided at the bottom of the chamber 2 via an insulating plate 3 made of an insulating material. The substrate mounting table 4 is made of metal, such as aluminum, and has a base 5 made of metal, for example, aluminum, and has a convex portion 5a formed at the upper central portion and a flange portion 5b around the convex portion 5a, and a convex portion. And an insulating member 6 having a mounting surface for the substrate G provided on 5a. A planar attracting electrode 6a is provided inside the insulating member 6, and these constitute an electrostatic chuck for electrostatically attracting the substrate G. A shield ring 7 made of a frame-shaped insulator is provided on the flange portion 5b so as to surround the substrate G placed thereon. An insulating ring 8 is provided so as to surround the periphery of the substrate 5. The insulating member 6, the shield ring 7, and the insulating ring 8 are made of insulating ceramics such as alumina, for example.

基材5には、高周波電力を供給するための給電線12が接続されており、この給電線12は分岐し、一方の分岐線に整合器13aとプラズマ生成(ソース)用の第1の高周波電源14aが接続され、他方の分岐線に整合器13bとバイアス印加用の第2の高周波電源14bが接続されている。第1の高周波電源14aからはプラズマ生成用の例えば13.56MHzの高周波電力が基材5に印加され、これにより、基板載置台4が下部電極として機能する。また、第2の高周波電源14bからはバイアス用の例えば3.2MHzの高周波電力が基材5に印加され、これによりプラズマ中のイオンを効果的に基板Gに引き込むことができる。なお、プラズマ生成とバイアス印加を兼ねた一つの高周波電源を設けてもよい。吸着電極6aには、直流電源15が接続されており、吸着電極6aに直流電圧が印加され、クーロン力により基板Gを絶縁部材6の載置面に吸着するようになっている。   A power supply line 12 for supplying high-frequency power is connected to the base material 5. The power supply line 12 is branched, and a matching device 13a and a first high-frequency for plasma generation (source) are connected to one branch line. A power source 14a is connected, and the other branch line is connected to a matching unit 13b and a second high-frequency power source 14b for bias application. For example, 13.56 MHz high frequency power for plasma generation is applied to the base material 5 from the first high frequency power supply 14a, whereby the substrate mounting table 4 functions as a lower electrode. Further, a high frequency power of, eg, 3.2 MHz for bias is applied to the base material 5 from the second high frequency power supply 14b, and thereby ions in the plasma can be effectively drawn into the substrate G. Note that a single high-frequency power source that combines plasma generation and bias application may be provided. A DC power source 15 is connected to the adsorption electrode 6a, and a DC voltage is applied to the adsorption electrode 6a so that the substrate G is adsorbed on the mounting surface of the insulating member 6 by Coulomb force.

シールドリング7の上面には、その全周に基板Gの載置面を囲むように、プラズマ中の活性種(ラジカル)をトラップするためのトラップガスとして水素ガス(Hガス)を吐出する、額縁状をなすトラップガス吐出ノズル16が設けられている。トラップガス吐出ノズル16の上面には、全周に亘って複数のガス吐出口17が形成されている。トラップガス吐出ノズル16にはガス流路18が接続されていて、ガス流路18の他端にはトラップガスである水素ガスを供給するトラップガス供給源19が接続されている。そして、トラップガスである水素ガスは、トラップガス供給源19からガス流路18を介してトラップガス吐出ノズル16に至り、複数のガス吐出口17から吐出され、基板載置台4上の基板Gの周辺部に供給される。 On the upper surface of the shield ring 7, hydrogen gas (H 2 gas) is discharged as a trap gas for trapping active species (radicals) in the plasma so as to surround the mounting surface of the substrate G on the entire circumference thereof. A trap gas discharge nozzle 16 having a frame shape is provided. A plurality of gas discharge ports 17 are formed on the entire upper surface of the trap gas discharge nozzle 16. A gas flow path 18 is connected to the trap gas discharge nozzle 16, and a trap gas supply source 19 for supplying hydrogen gas as a trap gas is connected to the other end of the gas flow path 18. Then, hydrogen gas, which is a trap gas, reaches the trap gas discharge nozzle 16 from the trap gas supply source 19 via the gas flow path 18 and is discharged from the plurality of gas discharge ports 17. Supplied to the periphery.

基板載置台4には、基板Gの受け渡しを行うための複数のリフタピン(図示せず)が基板載置台4の上面(すなわち絶縁部材6の上面)に対して突没可能に設けられており、基板Gの受け渡しは、基板載置台4の上面から上方に突出した状態のリフタピンに対して行われる。   The substrate mounting table 4 is provided with a plurality of lifter pins (not shown) for transferring the substrate G so as to protrude and retract with respect to the upper surface of the substrate mounting table 4 (that is, the upper surface of the insulating member 6). The transfer of the substrate G is performed with respect to the lifter pins in a state of protruding upward from the upper surface of the substrate mounting table 4.

チャンバー2の上部には、チャンバー2内に処理ガスを供給するとともに上部電極として機能するシャワーヘッド20が、基板載置台4と対向するように設けられている。シャワーヘッド20は、内部に処理ガスを拡散させるガス拡散空間21が形成されているとともに、下面または基板載置台4との対向面に処理ガスを吐出する複数の吐出孔22が形成されている。このシャワーヘッド20は接地されており、基板載置台4とともに一対の平行平板電極を構成している。   A shower head 20 that supplies a processing gas into the chamber 2 and functions as an upper electrode is provided above the chamber 2 so as to face the substrate mounting table 4. In the shower head 20, a gas diffusion space 21 for diffusing a processing gas is formed therein, and a plurality of discharge holes 22 for discharging the processing gas are formed on the lower surface or the surface facing the substrate mounting table 4. The shower head 20 is grounded, and forms a pair of parallel plate electrodes together with the substrate mounting table 4.

シャワーヘッド20の上面にはガス導入口24が設けられ、このガス導入口24には、処理ガス供給管25が接続されており、この処理ガス供給管25には処理ガス供給源28が接続されている。処理ガス供給管25には、バルブ26およびマスフローコントローラ27が設けられている。処理ガス供給源28からは、エッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスとしては、この分野で通常用いられる処理ガスを用いることができ、処理する膜によって最適な物質が用いられる。このような処理ガスとしては典型的には、F、Cl、Oのうち少なくとも1種を含むガスを用いることができる。これらはそれぞれ、反応性の高いF、Cl、Oを含む活性種(ラジカル)を形成する。   A gas inlet 24 is provided on the upper surface of the shower head 20, and a processing gas supply pipe 25 is connected to the gas inlet 24. A processing gas supply source 28 is connected to the processing gas supply pipe 25. ing. The processing gas supply pipe 25 is provided with a valve 26 and a mass flow controller 27. A processing gas for etching is supplied from the processing gas supply source 28. As the processing gas, a processing gas generally used in this field can be used, and an optimum material is used depending on a film to be processed. As such a processing gas, a gas containing at least one of F, Cl, and O can be typically used. Each of these forms active species (radicals) containing highly reactive F, Cl, and O.

チャンバー2の底壁の4隅には排気管29(2つのみ図示)が接続されており、この排気管29には排気装置30が接続され、図示しない圧力調整弁が設けられている。排気装置30はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバー2内を排気して所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。チャンバー2の側壁には、基板Gを搬入出するための搬入出口31が形成されているとともに、この搬入出口31を開閉するゲートバルブ32が設けられており、搬入出口31の開放時に、図示しない搬送手段によって基板Gがチャンバー2内外に搬入出されるように構成されている。   Exhaust pipes 29 (only two are shown) are connected to the four corners of the bottom wall of the chamber 2, and an exhaust device 30 is connected to the exhaust pipe 29, and a pressure regulating valve (not shown) is provided. The exhaust device 30 includes a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and is configured to be able to evacuate the chamber 2 to a predetermined reduced pressure atmosphere. A loading / unloading port 31 for loading / unloading the substrate G is formed on the side wall of the chamber 2, and a gate valve 32 for opening / closing the loading / unloading port 31 is provided. The substrate G is carried in and out of the chamber 2 by the transfer means.

また、プラズマエッチング装置1は、プラズマエッチング装置1の各構成部を制御するためのマイクロプロセッサ(コンピュータ)を備えたプロセスコントローラを有する制御部40を備えている。制御部40は、オペレータによるプラズマエッチング装置1を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマエッチング装置1の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース、および、プラズマエッチング装置1で実行される各種処理をプロセスコントローラ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た記憶部をさらに有している。処理レシピは記憶部の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵された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、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェースからの指示等にて任意の処理レシピを記憶部から呼び出してプロセスコントローラに実行させることで、プロセスコントローラの制御下で、プラズマエッチング装置での所望の処理が行われる。   The plasma etching apparatus 1 also includes a control unit 40 having a process controller including a microprocessor (computer) for controlling each component of the plasma etching apparatus 1. The control unit 40 includes a keyboard for performing an input operation such as command input for managing the plasma etching apparatus 1 by an operator, a user interface including a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma etching apparatus 1, and plasma A control program for realizing various processes executed by the etching apparatus 1 under the control of the process controller, and a program for causing each component of the plasma processing apparatus to execute processes according to the processing conditions, that is, a processing recipe are stored. And a storage unit. The processing recipe is stored in a storage medium in the storage unit. The storage medium may be a hard disk or semiconductor memory built in the computer, or may be portable such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example. Then, if necessary, a desired process in the plasma etching apparatus is performed under the control of the process controller by calling an arbitrary process recipe from the storage unit according to an instruction from the user interface and causing the process controller to execute it. Is called.

次に、上記構成のプラズマエッチング装置1における処理動作について説明する。以下の処理動作は制御部40の制御のもとに行われる。
まず、排気装置30によってチャンバー2内を排気して所定の圧力とし、ゲートバルブ32を開放して搬入出口31を介して隣接する真空に保持された搬送室(図示せず)から搬送手段(図示せず)によって基板Gを搬入し、図示しないリフタピンを上昇させた状態でその上に基板Gを受け取り、リフタピンを下降させることにより基板載置台4上に基板Gを載置させる。搬送手段をチャンバー2から退避させた後、ゲートバルブ32を閉じる。
Next, a processing operation in the plasma etching apparatus 1 having the above configuration will be described. The following processing operations are performed under the control of the control unit 40.
First, the inside of the chamber 2 is evacuated by the exhaust device 30 to a predetermined pressure, the gate valve 32 is opened, and a transfer means (not shown) is held from a transfer chamber (not shown) held in an adjacent vacuum via the loading / unloading port 31. (Not shown), the substrate G is carried in, the lifter pin (not shown) is raised, the substrate G is received thereon, and the lifter pin is lowered to place the substrate G on the substrate platform 4. After the transfer means is retracted from the chamber 2, the gate valve 32 is closed.

この状態で、処理ガス供給源28から、処理ガス供給管25およびシャワーヘッド20を介して処理ガスをチャンバー2内に供給するとともに、圧力調整弁によりチャンバー2内の圧力を所定の真空度に調整する。   In this state, the processing gas is supplied from the processing gas supply source 28 into the chamber 2 through the processing gas supply pipe 25 and the shower head 20, and the pressure in the chamber 2 is adjusted to a predetermined degree of vacuum by the pressure adjustment valve. To do.

そして、第1の高周波電源14aから整合器13aを介して基板載置台4(基材5)にプラズマ生成用の高周波電力を印加し、下部電極としての基板載置台4と上部電極としてのシャワーヘッド20との間に高周波電界を生じさせてチャンバー2内の処理ガスをプラズマ化させる。また、第2の高周波電源14bから整合器13bを介して基板載置台4(基材5)にバイアス用の高周波電力を印加し、プラズマ中のイオンを効果的に基板Gに引き込む。この際に、直流電源15から吸着電極6aに直流電圧を印加することにより、プラズマを介してクーロン力により基板載置台4(絶縁部材6)の載置面に基板Gを吸着固定する。   Then, a high frequency power for plasma generation is applied from the first high frequency power supply 14a to the substrate mounting table 4 (base material 5) via the matching unit 13a, and the substrate mounting table 4 as the lower electrode and the shower head as the upper electrode. A high-frequency electric field is generated between the chamber 20 and the processing gas in the chamber 2 is turned into plasma. Further, a high frequency power for bias is applied from the second high frequency power supply 14b to the substrate mounting table 4 (base material 5) via the matching unit 13b, and ions in the plasma are effectively drawn into the substrate G. At this time, by applying a DC voltage from the DC power source 15 to the adsorption electrode 6a, the substrate G is adsorbed and fixed on the mounting surface of the substrate mounting table 4 (insulating member 6) by plasma using Coulomb force.

これにより、基板Gの所定の膜に対するプラズマエッチング処理が進行する。このとき、処理ガスとしては、処理する膜によって最適な物質が用いられ、例えば、プラズマにより反応性の高いF、Cl、Oを含む活性種(ラジカル)を生成する、F、Cl、Oのうち少なくとも1種を含むガスを用いることができる。   Thereby, the plasma etching process with respect to the predetermined film | membrane of the board | substrate G advances. At this time, as the processing gas, an optimum material is used depending on the film to be processed. A gas containing at least one kind can be used.

プラズマエッチング処理の際には、基板Gの周辺部では未反応の処理ガスが多く存在することから、エッチング対象膜がケミカル反応性が高いものであると、ローディング効果により、基板Gの周辺部におけるエッチングレートが高くなってしまう。   In the plasma etching process, a large amount of unreacted process gas exists in the peripheral part of the substrate G. Therefore, if the etching target film has high chemical reactivity, the loading effect causes the peripheral part of the substrate G to have a high chemical reactivity. Etching rate becomes high.

そこで、本実施形態では、プラズマ中の活性種(ラジカル)をトラップするトラップガスとして水素ガスを、トラップガス供給源19からガス流路18を介してトラップガス吐出ノズル16に設けられた複数のガス吐出口17から基板Gの周辺部に供給する。これにより、基板Gの周辺部において活性種(ラジカル)がトラップされる。具体的には、反応性の高いF、Cl、Oを含む活性種(ラジカル)が存在する場合には、これらは基板Gの周辺部で水素ガスと反応してHF、HCl、HOのようなエッチングに寄与しない成分となり、チャンバー2から排出される。このため、エッチングレートが高かった基板Gの周辺部では活性種(ラジカル)の量が減少してエッチングレートが低下し、基板Gの面内においてエッチングレートが均一化される。 Therefore, in the present embodiment, hydrogen gas is used as a trap gas for trapping active species (radicals) in the plasma, and a plurality of gases provided from the trap gas supply source 19 to the trap gas discharge nozzle 16 via the gas flow path 18. The liquid is supplied from the discharge port 17 to the periphery of the substrate G. As a result, active species (radicals) are trapped in the periphery of the substrate G. Specifically, when active species (radicals) containing highly reactive F, Cl, and O are present, these react with hydrogen gas around the substrate G to react with HF, HCl, and H 2 O. Such components do not contribute to the etching and are discharged from the chamber 2. For this reason, the amount of active species (radicals) is reduced in the peripheral portion of the substrate G where the etching rate is high, the etching rate is lowered, and the etching rate is made uniform in the plane of the substrate G.

このように、反応性の高いF、Cl、Oを含む活性種(ラジカル)を用いる際に、基板Gの周辺部にトラップガスとして水素ガスを供給することにより、これら活性種(ラジカル)をトラップすることができるが、水素ラジカル等の他の水素源であってもトラップガスとして機能することができる。また、活性種(ラジカル)と反応してエッチングに寄与しない成分を生成することができれば、水素以外のトラップガスを用いることもできる。   As described above, when active species (radicals) containing highly reactive F, Cl, and O are used, by supplying hydrogen gas as a trap gas to the periphery of the substrate G, these active species (radicals) are trapped. However, even other hydrogen sources such as hydrogen radicals can function as a trap gas. In addition, a trap gas other than hydrogen can be used as long as it can generate a component that does not contribute to etching by reacting with active species (radicals).

トラップガスの流量が多いほど、活性種(ラジカル)をトラップする効果が高くなるから、トラップガスの流量を制御することにより、基板Gのエッチングレートの分布制御が可能となる。この場合に、トラップガスの流量は、活性種の原子量に対してトラップガスの原子量が17〜80%になるような流量とすることが好ましい。   As the trap gas flow rate increases, the effect of trapping active species (radicals) increases. Therefore, the distribution of the etching rate of the substrate G can be controlled by controlling the trap gas flow rate. In this case, it is preferable that the trap gas flow rate is such that the atomic weight of the trap gas is 17 to 80% with respect to the atomic weight of the active species.

具体例としては、アモルファスシリコン(a−Si)膜のエッチングに際しては、処理ガスとしてSFガスを好適に用いることができるが、トラップガスとして水素(H)ガスを用いた場合に、活性種(ラジカル)であるF原子量に対してH原子量が40〜80%となるような流量で水素ガスを供給することが好ましい。また、SiN膜のエッチングには、反応種としてSFガスおよび酸素(O)ガスの混合ガスを好適に用いることができるが、トラップガスとして水素(H)ガスを用いた場合に、活性種(ラジカル)であるF、Oの原子量に対してH原子量が17.1〜34.3%なるような流量で水素ガスを供給することが好ましい。さらに、Al膜のエッチングに際しては、BCl、Clを好適に用いることができるが、トラップガスとして水素(H)ガスを用いた場合に、活性種(ラジカル)であるCl原子量に対してH原子量が40〜80%なるような流量で水素ガスを供給することが好ましい。 As a specific example, when etching an amorphous silicon (a-Si) film, SF 6 gas can be suitably used as a processing gas. However, when hydrogen (H 2 ) gas is used as a trap gas, active species are used. It is preferable to supply hydrogen gas at a flow rate such that the H atomic weight is 40 to 80% with respect to the F atomic weight which is (radical). In addition, in the etching of the SiN x film, a mixed gas of SF 6 gas and oxygen (O 2 ) gas can be suitably used as a reactive species, but when hydrogen (H 2 ) gas is used as a trap gas, It is preferable to supply hydrogen gas at a flow rate such that the H atomic weight is 17.1 to 4.3.3% with respect to the atomic weights of F and O which are active species (radicals). Further, when etching the Al film, BCl 3 and Cl 2 can be preferably used. However, when hydrogen (H 2 ) gas is used as a trap gas, the amount of Cl atoms as active species (radicals) is reduced. It is preferable to supply hydrogen gas at a flow rate such that the H atomic weight is 40 to 80%.

処理終了後、第1の高周波電源14aおよび第2の高周波電源14bをオフにするとともに、吸着電極6aへの給電を停止して静電吸着を解除し、リフトピン(図示せず)により基板Gをリフトアップし、ゲートバルブ32を開けて処理後の基板Gを搬入出口31から搬出する。   After the processing is completed, the first high-frequency power supply 14a and the second high-frequency power supply 14b are turned off, the power supply to the suction electrode 6a is stopped to release the electrostatic suction, and the substrate G is removed by lift pins (not shown). The substrate G is lifted up, the gate valve 32 is opened, and the processed substrate G is unloaded from the loading / unloading port 31.

本実施形態では、基板Gの周辺部に活性種(ラジカル)をトラップするトラップガスを供給し、基板Gの周辺部における活性種(ラジカル)の量を低減するので、基板Gの周辺部におけるエッチングレートを低減させて面内均一性の高いプラズマエッチングを行うことができる。このように、整流ウォールや犠牲材を用いることなく、基板Gの周辺部のエッチングレートを低減させることができるので、整流ウォールを用いる場合のエッチング対象膜の種類やエッチング条件(レシピ)に合わせて整流ウォールの最適化が必要となるといった問題や、犠牲材を用いる場合の定期的な交換により手間やコストがかかるといった問題や、これら両方で問題となる、複数のエッチング層を連続で処理する場合などに他のエッチング対象膜に影響を与えてしまうといった問題を解消することができる。   In this embodiment, a trap gas for trapping active species (radicals) is supplied to the peripheral portion of the substrate G, and the amount of active species (radicals) in the peripheral portion of the substrate G is reduced. Plasma etching with high in-plane uniformity can be performed at a reduced rate. As described above, the etching rate of the peripheral portion of the substrate G can be reduced without using a rectifying wall or a sacrificial material. Therefore, according to the type of etching target film and the etching conditions (recipe) when the rectifying wall is used. Problems such as the need to optimize the rectifying wall, troubles and costs due to periodic replacement when using sacrificial materials, and processing multiple etching layers that are both problematic The problem of affecting other etching target films can be solved.

トラップガスである水素ガスの供給形態は、基板Gの周辺部に供給できれば図1の形態に限らない。例えば、図4に示すように、トラップガス吐出ノズル16をシールドリング7の側面に取り付けるようにしてもよく、また、図5に示すように、トラップガス吐出ノズル16をシャワーヘッド20の外周部に設けて基板Gの上方から基板Gの周辺部に水素ガスを供給するようにしてもよい。   The supply form of the hydrogen gas as the trap gas is not limited to the form shown in FIG. For example, as shown in FIG. 4, the trap gas discharge nozzle 16 may be attached to the side surface of the shield ring 7, and as shown in FIG. 5, the trap gas discharge nozzle 16 is placed on the outer periphery of the shower head 20. The hydrogen gas may be supplied to the peripheral portion of the substrate G from above the substrate G.

<第2の実施形態>
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
図6は本発明の第2の実施形態に係るプラズマ処理装置としてのプラズマエッチング装置を示す断面図である。
<Second Embodiment>
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 6 is a sectional view showing a plasma etching apparatus as a plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention.

図6に示すように、このプラズマエッチング装置1′は誘導結合型プラズマエッチング装置として構成されている。図6において図1と共通の部分には同じ符号を付して説明を簡略化する。   As shown in FIG. 6, this plasma etching apparatus 1 'is configured as an inductively coupled plasma etching apparatus. In FIG. 6, the same reference numerals are given to the same parts as those in FIG. 1 to simplify the description.

このプラズマエッチング装置1′のチャンバー2′は、天壁52が例えばAl23等のセラミックスや石英のような誘電体からなっており、天壁52の下側部分に、処理ガス供給用の十字状をなすシャワー筐体51が嵌め込まれている他は、チャンバー2と同様に構成されている。 In the chamber 2 ′ of the plasma etching apparatus 1 ′, the top wall 52 is made of a dielectric material such as ceramics or quartz such as Al 2 O 3 , and a processing gas supply is provided in a lower portion of the top wall 52. The structure is the same as that of the chamber 2 except that a shower casing 51 having a cross shape is fitted.

シャワー筐体51は導電性材料、例えば陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体51には水平に伸びるガス流路53が形成されており、このガス流路53には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔54が連通している。一方、天壁52の上面中央には、ガス導入口24が設けられ、図1の装置と同様、ガス導入口24には、処理ガス供給管25が接続されており、この処理ガス供給管25には処理ガス供給源28が接続されている。   The shower housing 51 is made of a conductive material, for example, anodized aluminum. The shower casing 51 is formed with a gas channel 53 extending horizontally, and a plurality of gas discharge holes 54 extending downward are communicated with the gas channel 53. On the other hand, a gas inlet 24 is provided at the center of the top surface of the top wall 52, and a processing gas supply pipe 25 is connected to the gas inlet 24 as in the apparatus of FIG. A processing gas supply source 28 is connected to the.

天壁52の上面に沿って高周波(RF)アンテナ55が設けられており、高周波アンテナ55には、給電線56が接続されており、この給電線56に整合器57およびプラズマ生成(ソース)用の第1の高周波電源58が接続されている。高周波アンテナ55に、第1の高周波電源58から例えば周波数が13.56MHzの高周波電力が供給されることにより、チャンバー2′内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体51から吐出された処理ガスがプラズマ化される。   A radio frequency (RF) antenna 55 is provided along the top surface of the ceiling wall 52, and a feeding line 56 is connected to the high frequency antenna 55, and the matching line 57 and plasma generation (source) are connected to the feeding line 56. The first high-frequency power source 58 is connected. When a high frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied from the first high frequency power supply 58 to the high frequency antenna 55, an induction electric field is formed in the chamber 2 ', and is discharged from the shower casing 51 by this induction electric field. The processed gas is turned into plasma.

一方、基板載置台4の基材5には給電線12が接続され、この給電線12には、整合器13bおよびバイアス印加用の第2の高周波電源14bのみが接続されている。   On the other hand, a power supply line 12 is connected to the base material 5 of the substrate mounting table 4, and only the matching unit 13 b and the second high frequency power supply 14 b for applying bias are connected to the power supply line 12.

このようなプラズマエッチング装置1′においては、第1の実施形態と同様にして基板Gを基板載置台4上に載置し、処理ガス供給源28から、処理ガス供給管25およびシャワー筐体51を介して処理ガスをチャンバー2′内に供給するとともに、圧力調整弁によりチャンバー2′内の圧力を所定の真空度に調整する。次いで、第1の高周波電源58から高周波電力を高周波アンテナ55に印加し、これにより誘電体からなる天壁52を介してチャンバー2′内に誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、チャンバー2′内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成され、基板Gに対してプラズマエッチング処理が行われる。このとき、第2の高周波電源14bから整合器13bを介して基板載置台4(基材5)にバイアス用の高周波電力を印加し、プラズマ中のイオンを効果的に基板Gに引き込み、直流電源15から吸着電極6aに直流電圧を印加することにより、基板Gはプラズマを介してクーロン力により基板載置台4(絶縁部材6)の載置面に吸着固定する。   In such a plasma etching apparatus 1 ′, the substrate G is placed on the substrate mounting table 4 in the same manner as in the first embodiment, and the processing gas supply source 28, the processing gas supply pipe 25, and the shower casing 51 are placed. The processing gas is supplied into the chamber 2 'through the pressure and the pressure in the chamber 2' is adjusted to a predetermined degree of vacuum by the pressure adjusting valve. Next, high-frequency power is applied from the first high-frequency power source 58 to the high-frequency antenna 55, thereby forming an induction electric field in the chamber 2 ′ via the top wall 52 made of a dielectric. Due to the induction electric field thus formed, the processing gas is turned into plasma in the chamber 2 ′, high-density inductively coupled plasma is generated, and the substrate G is subjected to plasma etching. At this time, high-frequency power for bias is applied from the second high-frequency power source 14b to the substrate mounting table 4 (base material 5) via the matching unit 13b, and ions in the plasma are effectively drawn into the substrate G, and the DC power source By applying a DC voltage from 15 to the attracting electrode 6a, the substrate G is attracted and fixed to the placing surface of the substrate placing table 4 (insulating member 6) by Coulomb force via plasma.

このような誘導結合プラズマによりエッチングする場合でも、基板Gの周辺部では未反応の処理ガスが多く存在することから、エッチング対象膜がケミカル反応性が高いものであると、ローディング効果により、基板Gの周辺部におけるエッチングレートが高くなってしまう。   Even when etching is performed by such inductively coupled plasma, a large amount of unreacted processing gas exists in the periphery of the substrate G. Therefore, if the etching target film has high chemical reactivity, the loading effect causes the substrate G to be etched. The etching rate in the peripheral part of the film becomes high.

このため、第1の実施形態と同様、プラズマ中の活性種(ラジカル)をトラップするトラップガスとして水素ガスを基板Gの周辺部に供給する。これにより、基板Gの周辺部において活性種(ラジカル)がトラップされる。このため、エッチングレートが高かった基板Gの周辺部では活性種(ラジカル)の量が減少してエッチングレートが低下し、基板Gの面内においてエッチングレートが均一化される。   Therefore, as in the first embodiment, hydrogen gas is supplied to the peripheral portion of the substrate G as a trap gas for trapping active species (radicals) in the plasma. As a result, active species (radicals) are trapped in the periphery of the substrate G. For this reason, the amount of active species (radicals) is reduced in the peripheral portion of the substrate G where the etching rate is high, the etching rate is lowered, and the etching rate is made uniform in the plane of the substrate G.

<実験例>
次に、実験例について説明する。
(実験例1)
ここでは、図7に示すように、550×650mmの基板をエッチングする容量結合型プラズマエッチング装置において、基板載置台の短辺のシールドリングに対応する部分に、500mmの範囲で水素ガスを吐出させるためのガス吐出ノズル16を設け、このガス吐出ノズルに形成された複数のガス吐出口から、所定の流量で水素ガスを供給しながら所定の処理ガスにより以下に示す膜のエッチング処理を行った。このときの基板の水素ガスを供給している端部から基板中央にかけてのエッチングレートの分布を測定した。
<Experimental example>
Next, experimental examples will be described.
(Experimental example 1)
Here, as shown in FIG. 7, in a capacitively coupled plasma etching apparatus that etches a 550 × 650 mm substrate, hydrogen gas is discharged in a range of 500 mm to a portion corresponding to the shield ring on the short side of the substrate mounting table. A gas discharge nozzle 16 is provided, and the following film etching process is performed with a predetermined process gas while supplying hydrogen gas at a predetermined flow rate from a plurality of gas discharge ports formed in the gas discharge nozzle. At this time, the distribution of the etching rate from the edge of the substrate where hydrogen gas was supplied to the center of the substrate was measured.

・a−Si膜エッチング
Fラジカルの影響を受けやすいa−Si膜について、ベース条件を以下のようにし、水素ガス(Hガス)流量を0、25、50sccmで変化させてエッチングを行った。
· The a-Si film etching F radical susceptible a-Si film the influence of the base condition as follows, was etched by hydrogen gas (H 2 gas) flow rate is varied in 0,25,50Sccm.

ベース条件
圧力:60mTorr
ソースパワー:3000W
バイアスパワー:300W
処理ガスおよび流量:
SF 100sccm
Ar 200sccm
Base conditions Pressure: 60mTorr
Source power: 3000W
Bias power: 300W
Process gas and flow rate:
SF 6 100 sccm
Ar 200sccm

このようなa−Si膜のエッチングの際のエッチングレートの分布を図8に示す。
この図に示すように、Hガスを供給しない従来の手法でエッチングした場合には、基板外周部のエッチングレートが非常に高くなり、エッチングレートの均一性(ばらつき)は17.9%であった。これに対して、基板周辺部にHガスを供給することにより、中央部へのエッチングレートにほとんど影響なく、基板外周部のエッチングレートのみをコントロールすることができ、Hガスの流量が増加するほど基板外周部のエッチングレートが低下することがわかる。そして、Hガス流量が25sccmのときにエッチングレートの均一性(ばらつき)は5.8%と非常に小さくなる。Hガス流量が50sccmになると基板外周部のエッチングレートはさらに低下し、均一性(ばらつき)は17.2%と大きくなる。基板中央部のエッチングレートより低くすることが可能となっており、H流量によりエッチング分布が制御可能であることがわかる。
FIG. 8 shows the distribution of the etching rate when such an a-Si film is etched.
As shown in this figure, when etching is performed by the conventional method without supplying H 2 gas, the etching rate of the outer peripheral portion of the substrate becomes very high, and the uniformity (variation) of the etching rate is 17.9%. It was. On the other hand, by supplying H 2 gas to the periphery of the substrate, it is possible to control only the etching rate at the outer periphery of the substrate without substantially affecting the etching rate to the center, and the flow rate of H 2 gas is increased. It turns out that the etching rate of a board | substrate outer peripheral part falls so that it is so. When the H 2 gas flow rate is 25 sccm, the uniformity (variation) of the etching rate becomes very small at 5.8%. When the H 2 gas flow rate is 50 sccm, the etching rate at the outer periphery of the substrate further decreases, and the uniformity (variation) increases to 17.2%. It can be made lower than the etching rate at the center of the substrate, and it can be seen that the etching distribution can be controlled by the H 2 flow rate.

・SiN膜エッチング
FラジカルおよびOラジカルの影響を受けやすいSiN膜について、ベース条件を以下のようにし、水素ガス(Hガス)流量を0、25、50sccmで変化させてエッチングを行った。
SiN x film etching For SiN x films that are easily affected by F radicals and O radicals, etching was performed with the base conditions set as follows and the hydrogen gas (H 2 gas) flow rate varied between 0, 25, and 50 sccm. .

ベース条件
圧力:60mTorr
ソースパワー:3000W
バイアスパワー:300W
処理ガスおよび流量:
SF 200sccm
100sccm
Base conditions Pressure: 60mTorr
Source power: 3000W
Bias power: 300W
Process gas and flow rate:
SF 6 200sccm
O 2 100 sccm

このようなSiN膜のエッチングの際のエッチングレートの分布を図9に示す。
この図に示すように、Hガスを供給しない従来の手法でエッチングした場合には、基板外周部のエッチングレートが非常に高くなり、エッチングレートの均一性(ばらつき)は15.8%であった。これに対して、基板周辺部にHガスを供給することにより、中央部へのエッチングレートにほとんど影響なく、基板外周部のエッチングレートのみをコントロールすることができ、Hガスの流量が増加するほど基板外周部のエッチングレートが低下することがわかる。そして、Hガス流量が50sccmのときにエッチングレートの均一性(ばらつき)は5.3%と非常に小さくなる。Hガス流量が25sccmでも効果は大きく、均一性(ばらつき)は6.4%である。
FIG. 9 shows an etching rate distribution during etching of such a SiN x film.
As shown in this figure, when etching is performed by a conventional method without supplying H 2 gas, the etching rate of the outer peripheral portion of the substrate becomes very high, and the uniformity (variation) of the etching rate is 15.8%. It was. On the other hand, by supplying H 2 gas to the periphery of the substrate, it is possible to control only the etching rate at the outer periphery of the substrate without substantially affecting the etching rate to the center, and the flow rate of H 2 gas is increased. It turns out that the etching rate of a board | substrate outer peripheral part falls so that it is so. When the H 2 gas flow rate is 50 sccm, the uniformity (variation) in the etching rate is very small at 5.3%. The effect is large even when the H 2 gas flow rate is 25 sccm, and the uniformity (variation) is 6.4%.

・Al膜エッチング
Clラジカルの影響を受けやすいAl膜について、ベース条件を以下のようにし、水素ガス(Hガス)流量を0、50、100sccmで変化させてエッチングを行った。
· The Al film etching Cl radical sensitive Al film, the base condition as follows, was etched by hydrogen gas (H 2 gas) flow rate is varied in 0,50,100Sccm.

ベース条件
圧力:20mTorr
ソースパワー:1500W
バイアスパワー:50W
処理ガスおよび流量:
BCl 200sccm
Cl 300sccm
Base conditions Pressure: 20 mTorr
Source power: 1500W
Bias power: 50W
Process gas and flow rate:
BCl 3 200 sccm
Cl 2 300 sccm

このようなAl膜のエッチングの際のエッチングレートの分布を図10に示す。
この図に示すように、Hガスを供給しない従来の手法でエッチングした場合には、基板外周部のエッチングレートが非常に高くなり、エッチングレートの均一性(ばらつき)は34.0%であった。これに対して、基板周辺部にHガスを供給することにより、基板外周部のエッチングレートをコントロールすることができ、Hガスの流量が増加するほど基板外周部のエッチングレートが低下することがわかる。そして、Hガス流量が100sccmのときにエッチングレートの均一性(ばらつき)は19.5%と大きく改善されているのがわかる。Hガス流量が50sccmでも均一性(ばらつき)は28.8%と改善効果が得られる。ローディングの影響を受けやすいAl膜では整流ウォールを用いることが多いが、基板周辺部にトラップガスであるHガスを供給することにより、整流ウォールを設けなくても均一性が改善することが確認された。
FIG. 10 shows the etching rate distribution during the etching of such an Al film.
As shown in this figure, when etching is performed by a conventional method in which H 2 gas is not supplied, the etching rate of the outer peripheral portion of the substrate becomes very high, and the uniformity (variation) of the etching rate is 34.0%. It was. On the other hand, by supplying H 2 gas to the peripheral portion of the substrate, the etching rate of the outer peripheral portion of the substrate can be controlled, and the etching rate of the outer peripheral portion of the substrate decreases as the flow rate of H 2 gas increases. I understand. It can be seen that the uniformity (variation) of the etching rate is greatly improved to 19.5% when the H 2 gas flow rate is 100 sccm. Even when the H 2 gas flow rate is 50 sccm, the uniformity (variation) is 28.8%, and an improvement effect is obtained. Although the rectifying wall is often used for Al films that are susceptible to loading, it has been confirmed that the uniformity can be improved without supplying a rectifying wall by supplying H 2 gas as a trap gas to the periphery of the substrate. It was done.

(トラップガスの供給量の検証)
次に、以上の結果から、処理ガス流量に対するトラップガスの供給量の適正範囲を検証した結果について説明する。
上記結果は基板の一辺にトラップガスであるHガスを吐出するガス吐出ノズルを設けて、そこからトラップガスであるHガスを供給してエッチングレートに及ぼすトラップガスの影響を把握したものであるが、実際には供給された処理ガスは基板の中央部から四辺(全周2400mm)を介して排出される。このため、以下の検証は、処理ガス量を、トラップガスを供給した辺あたりに換算して処理ガスに対して相対的に必要となるトラップガス流量を算出する手法をとった。
(Verification of trap gas supply)
Next, a result of verifying an appropriate range of the trap gas supply amount with respect to the processing gas flow rate from the above results will be described.
The above results were obtained by providing a gas discharge nozzle that discharges H 2 gas, which is a trap gas, on one side of the substrate, and grasping the influence of the trap gas on the etching rate by supplying H 2 gas, which is a trap gas, from there. In reality, however, the supplied processing gas is discharged from the central portion of the substrate through four sides (2400 mm perimeter). For this reason, the following verification has taken a method of calculating the trap gas flow rate that is required relative to the processing gas by converting the processing gas amount per side where the trap gas is supplied.

また、上記結果は、処理ガスの中の反応性の高い反応種(活性種)であるF、Cl、Oを、基板周辺部に供給されたトラップガスであるHガスと反応させることにより、HF、HCl、HOといったエッチングに寄与しない化合物となってチャンバーから排出させ、基板周辺部の反応種を減少させるものと考えられる。事実、図11の上記a−Si膜のエッチングの際の基板周辺部のプラズマの発光スペクトルに示すように、Hガスの流量が増加するほど、波長が656.5nmのHの発光が増加し、波長が704nmのFの発光が減少している。したがって、以下の検証結果はその点を前提とする。 In addition, the above results are obtained by reacting F, Cl, O, which are highly reactive reactive species (active species) in the processing gas, with H 2 gas, which is a trap gas supplied to the periphery of the substrate. It is considered that a compound that does not contribute to etching, such as HF, HCl, and H 2 O, is discharged from the chamber to reduce the reactive species in the periphery of the substrate. In fact, as shown in the emission spectrum of plasma around the substrate when the a-Si film is etched in FIG. 11, the emission of H having a wavelength of 656.5 nm increases as the flow rate of H 2 gas increases. The emission of F with a wavelength of 704 nm decreases. Therefore, the following verification results are based on this point.

・a−Si膜のエッチング
上記実験例では、処理ガスとしてSFガスを100sccm使用しているから、プラズマにより全て解離したとすると、体積は7倍となり、体積流量はSが100sccm、Fが600sccmということとなる。また、上述したように、基板に供給された処理ガスは、4辺を介して排気されるから、基板全周2400mmとすると、基板の辺500mmあたりのFの換算量は125sccmとなる。一方、トラップガスであるHガスは25〜50sccmであるから、これらが全て解離すると、体積は2倍となり、Hが50〜100sccmとなる。原子量の比率に換算すると、F原子量に対してH原子量は40〜80%の範囲となる。
-Etching of a-Si film In the above experimental example, SF 6 gas is used as a processing gas at 100 sccm. Therefore, if all the gas is dissociated by plasma, the volume is 7 times, and the volume flow rate is 100 sccm for S and 600 sccm for F. It will be said that. Further, as described above, since the processing gas supplied to the substrate is exhausted through the four sides, if the entire circumference of the substrate is 2400 mm, the converted amount of F per 500 mm of the substrate side is 125 sccm. On the other hand, since H 2 gas as a trap gas is 25 to 50 sccm, when all of them are dissociated, the volume is doubled and H is 50 to 100 sccm. When converted to the atomic weight ratio, the H atomic weight is in the range of 40 to 80% with respect to the F atomic weight.

・SiN膜のエッチング
上記実験例では、処理ガスとしてSFガスを200sccm使用し、Oガスを100sccm使用しているから、これらがプラズマにより全て解離したとすると、Sが200sccm、Fが1200sccm、Oが200sccmということとなり、FおよびOの体積流量は1400sccmということとなる。したがって、基板の辺500mmあたりの活性種(ラジカル)の換算量は291.7sccmとなる。一方、トラップガスであるHガスは25〜50sccmであるから、これらが全て解離すると、Hが50〜100sccmとなる。原子量の比率に換算すると、活性種(ラジカル)原子量に対してH原子量は17.1〜34.3%の範囲となる。
Etching of SiN x film In the above experimental example, SF 6 gas is used as a processing gas at 200 sccm and O 2 gas is used at 100 sccm. Therefore, assuming that these are all dissociated by plasma, S is 200 sccm and F is 1200 sccm. , O is 200 sccm, and the volume flow rate of F and O is 1400 sccm. Therefore, the converted amount of active species (radicals) per 500 mm side of the substrate is 291.7 sccm. On the other hand, since the H 2 gas is trapped gas is 25~50Sccm, when they are dissociated all, H is 50~100Sccm. When converted to the atomic weight ratio, the H atomic weight is in the range of 17.1 to 4.3.3% with respect to the active species (radical) atomic weight.

・Al膜のエッチング
上記実験例では、処理ガスとしてBClガスを200sccm使用し、Clガスを300sccm使用しているから、これらがプラズマにより全て解離したとすると、Clの体積流量は1200sccmとなる。したがって、基板の辺500mmあたりのClの換算量は250sccmとなる。一方、トラップガスであるHガスは50〜100sccmであるから、これらが全て解離すると、Hが100〜200sccmとなる。原子量の比率に換算すると、Cl原子量に対してH原子量は40〜80%の範囲となる。
-Etching of Al film In the above experimental example, 200 sccm of BCl 3 gas and 300 sccm of Cl 2 gas are used as the processing gas. If these are all dissociated by plasma, the volume flow rate of Cl is 1200 sccm. . Therefore, the converted amount of Cl per 500 mm side of the substrate is 250 sccm. On the other hand, since the H 2 gas is trapped gas is 50~100Sccm, when they are dissociated all, H is 100~200Sccm. When converted to the atomic weight ratio, the H atomic weight is in the range of 40 to 80% with respect to the Cl atomic weight.

上記実験例では、処理ガス量を基板辺あたりに供給される原子流量に換算して、相対的に必要となるトラップガス流量を算出した。実際はトラップガス供給エリアは、基板周囲に設置されるため、必要となるトラップガス流量は、処理ガス投入量に対して相対的に定義することができる。
以上のことから、単位時間に供給される、処理ガスの中のF、Cl、Oの原子量に対して、H原子量の比率が17〜80%の範囲となるように、トラップガスであるHガスを供給することにより、基板周辺部におけるエッチングレートの制御に効果があることが確認された。
In the above experimental example, the processing gas amount was converted into the atomic flow rate supplied per substrate side, and the relatively required trap gas flow rate was calculated. Actually, since the trap gas supply area is installed around the substrate, the necessary trap gas flow rate can be defined relative to the processing gas input amount.
From the above, H 2 which is a trap gas so that the ratio of the H atomic weight is within a range of 17 to 80% with respect to the atomic weight of F, Cl, O in the processing gas supplied per unit time. It was confirmed that supplying the gas was effective in controlling the etching rate in the peripheral portion of the substrate.

(実験例2)
次に、図1と同様の構成を有する容量結合型のプラズマエッチング装置により、実プロセスを想定した実験を行った結果について説明する。基板サイズは730×920mmであり、トラップガスは基板周囲に供給される。
(Experimental example 2)
Next, a description will be given of the result of an experiment assuming an actual process using a capacitively coupled plasma etching apparatus having the same configuration as that of FIG. The substrate size is 730 × 920 mm, and the trap gas is supplied around the substrate.

ここでは、LTPS(低温ポリシリコン)コンタクトエッチングを想定した実験を行った。低温ポリシリコンコンタクトエッチングは、図12に示すようなポリシリコン(p−Si)膜101の上にSiO膜102、SiN膜103、SiO膜104を積層した積層構造に対してエッチングを行うものであり、従来はポリシリコン層のエッチングにおいて外周部のエッチングレートが高いエッチング分布となり、基板外周部でポリシリコン膜のエッチオフが生じやすく問題になっていた。そこで、本実験例では、SiO膜、SiN膜、およびポリシリコン膜と同等のエッチング特性を示すa−Si膜について、Hガスを他のガスとともにシャワーヘッドから供給した場合と、Hガスをトラップガスとして基板の周辺部へ供給した場合とで、以下に示す条件でエッチングを行った。 Here, an experiment was performed assuming LTPS (low temperature polysilicon) contact etching. The low temperature polysilicon contact etching is performed on a laminated structure in which a SiO 2 film 102, a SiN x film 103, and a SiO 2 film 104 are laminated on a polysilicon (p-Si) film 101 as shown in FIG. Conventionally, in the etching of the polysilicon layer, the etching distribution at the outer peripheral portion is high, and the polysilicon film is likely to be etched off at the outer peripheral portion of the substrate. Therefore, in this experimental example, with respect to the a-Si film having the etching characteristics equivalent to those of the SiO 2 film, the SiN x film, and the polysilicon film, H 2 gas is supplied from the shower head together with other gases, and H 2 Etching was performed under the following conditions when the gas was supplied as a trap gas to the periphery of the substrate.

エッチング条件
圧力:10mTorr
ソースパワー:5000W
バイアスパワー:5000W
処理ガスおよび流量(シャワーヘッド):
60sccm
Ar 100sccm
100sccm、0sccm
トラップガス(Hガス)流量(基板周辺部):0sccm、100sccm
なお、この場合の活性種であるFの原子量に対するトラップガスであるHの原子量の比率は41.7%である。
Etching conditions Pressure: 10 mTorr
Source power: 5000W
Bias power: 5000W
Process gas and flow rate (shower head):
C 4 F 8 60 sccm
Ar 100sccm
H 2 100 sccm, 0 sccm
Trap gas (H 2 gas) flow rate (substrate periphery): 0 sccm, 100 sccm
In this case, the ratio of the atomic weight of H, which is a trap gas, to the atomic weight of F, which is an active species, is 41.7%.

これらの膜のエッチングの際のエッチングレート(エッチング量)の分布を図13〜15に示す。図13、14は、それぞれSiO膜およびSiN膜の結果であるが、いずれも基板周辺部へのHガス供給の有無にかかわらず、エッチングレートの面内均一性は良好である。一方、図15はa−Si膜の結果であるが、基板周辺部へHガスを供給しない場合には、基板外周部のエッチングレートが上昇しエッチングレートの面内均一性は44%であったものが、基板周辺部へHガスを供給することにより、均一性が10%まで大幅に改善された。 The distribution of the etching rate (etching amount) at the time of etching these films is shown in FIGS. FIGS. 13 and 14 show the results of the SiO 2 film and the SiN x film, respectively, and the in-plane uniformity of the etching rate is good regardless of whether or not the H 2 gas is supplied to the periphery of the substrate. On the other hand, FIG. 15 shows the result of the a-Si film. When H 2 gas was not supplied to the peripheral portion of the substrate, the etching rate at the outer peripheral portion of the substrate increased and the in-plane uniformity of the etching rate was 44%. However, the uniformity was significantly improved to 10% by supplying H 2 gas to the periphery of the substrate.

このことから、Hガスをトラップガスとして基板周辺部に供給することにより、SiO膜やSiN膜のエッチングにはほとんど影響を与えず、ケミカル反応性が強く、基板外周部のエッチングレートが高いa−Si膜のみエッチング分布を改善できることが確認された。したがって、本手法は、LTPS(低温ポリシリコン)コンタクトエッチングにおいて、基板外周部で生じやすいポリシリコン膜のエッチオフに対して大変有効な手法であるといえる。 Therefore, by supplying H 2 gas as a trap gas to the periphery of the substrate, the etching of the SiO 2 film and the SiN x film is hardly affected, the chemical reactivity is strong, and the etching rate of the outer periphery of the substrate is increased. It was confirmed that only the high a-Si film can improve the etching distribution. Therefore, it can be said that this method is a very effective method for the etch-off of the polysilicon film that is likely to occur at the outer peripheral portion of the substrate in LTPS (low temperature polysilicon) contact etching.

(実験例3)
次に、トラップガスであるHガスを供給するトラップガス供給ノズルを図4に示すようにシールドリングの側面に設けた以外は、図6と同様の構成を有する誘導結合型のプラズマエッチング装置により、エッチングを行った結果について説明する。基板サイズは1850×1500mmである。
(Experimental example 3)
Next, an inductively coupled plasma etching apparatus having the same configuration as in FIG. 6 except that a trap gas supply nozzle for supplying H 2 gas as a trap gas is provided on the side surface of the shield ring as shown in FIG. The results of etching will be described. The substrate size is 1850 × 1500 mm.

本実験例においても、LTPS(低温ポリシリコン)コンタクトエッチングを想定した実験を行った。具体的には、処理ガスとしてCHFガス、Hガス、Arガスを用い、トラップガスとしてのHガスの有無によるSiO膜およびSi膜のエッチング分布を調査した。 Also in this experimental example, an experiment was performed assuming LTPS (low temperature polysilicon) contact etching. Specifically, C 2 HF 5 gas, H 2 gas, and Ar gas were used as the processing gas, and the etching distribution of the SiO 2 film and the Si film with or without the H 2 gas as the trap gas was investigated.

その結果を図16に示す。図16は基板の1/4の部分のエッチングレートを示すものであり、Cは基板の中心、LCは長辺の中心、SCは短辺の中心、Edgeは基板の角である。図16(a)は、処理ガスをCHF:300sccm、H:180sccm、Ar:240sccmとし、トラップガスを使用せずにエッチングを行った結果である。図16(b)、(c)は、処理ガス中のH:180sccmをなくし、基板周辺部のトラップガス吐出ノズルから流出させた結果である。なお、図16(b)、(c)の場合の活性種であるFの原子量に対するトラップガスであるHの原子量の比率は24%および72%である。 The result is shown in FIG. FIG. 16 shows the etching rate of a quarter portion of the substrate, C is the center of the substrate, LC is the center of the long side, SC is the center of the short side, and Edge is the corner of the substrate. FIG. 16A shows the result of etching without using a trap gas, with the processing gas being C 2 HF 5 : 300 sccm, H 2 : 180 sccm, and Ar: 240 sccm. FIGS. 16B and 16C show the results of eliminating H 2 : 180 sccm in the processing gas and letting it flow out of the trap gas discharge nozzle in the periphery of the substrate. Note that the ratio of the atomic weight of H, which is a trap gas, to the atomic weight of F, which is an active species, in the cases of FIGS. 16B and 16C is 24% and 72%.

図16(a)に示すように、トラップガスであるHガスを基板周辺部へ供給しない場合は、SiO膜はエッチング分布が比較的均一であるが、Si膜では基板外周部のエッチングレートが高くなっている。一方、図16(a)の処理ガスに含まれるHガスをトラップガスとして基板周辺部に供給した図16(b)、(c)では、SiO膜のエッチング分布を乱すことなく、Si膜のエッチング分布が改善されている。さらに、その効果は、基板周辺部へのHガスの流量が180sccmの(b)の場合よりも、540sccmの(c)のほうが大きいことが確認された。 As shown in FIG. 16A, when the H 2 gas as the trap gas is not supplied to the peripheral portion of the substrate, the etching distribution of the SiO 2 film is relatively uniform, but the etching rate of the outer peripheral portion of the substrate is the Si film. Is high. On the other hand, in FIGS. 16B and 16C in which H 2 gas contained in the processing gas of FIG. 16A is supplied as a trap gas to the periphery of the substrate, the Si film is not disturbed in the etching distribution of the SiO 2 film. The etching distribution has been improved. Further, it was confirmed that the effect was greater in (c) at 540 sccm than in (b) where the flow rate of H 2 gas to the peripheral portion of the substrate was 180 sccm.

なお、ケミカル性の高いエッチング対象膜を含む積層膜等をエッチングする場合には、基板外周部のエッチングレートの制御が必要となる膜のエッチングステップのみにトラップガスを供給するレシピでエッチングを行うようにすることもできる。   In the case of etching a laminated film including a highly chemical etching target film, the etching should be performed with a recipe that supplies a trap gas only to a film etching step that requires control of the etching rate on the outer periphery of the substrate. It can also be.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、プラズマ処理としてプラズマエッチングを例にとって説明したが、プラズマエッチングに限らずプラズマCVD等の他のプラズマ処理であってもよい。   The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the plasma etching is described as an example of the plasma processing.

また、上記実施形態では、容量結合型および誘導結合のプラズマ処理装置を例示したが、これに限らず、チャンバー内にプラズマを生成することができれば、マイクロ波プラズマ等、他の方式でプラズマを生成する装置であってもよい。   In the above embodiment, the capacitively coupled type and inductively coupled plasma processing apparatuses are exemplified. However, the present invention is not limited to this, and plasma can be generated by other methods such as microwave plasma as long as plasma can be generated in the chamber. It may be a device that performs.

さらに、トラップガスとしてはHガスに限らず、ラジカル等の活性種と反応してトラップできるものであればよい。エッチング対象膜も上記実施形態のものに限らない。 Furthermore, the trap gas is not limited to H 2 gas, but may be any gas that can be trapped by reacting with active species such as radicals. The etching target film is not limited to that in the above embodiment.

さらにまた、上記実施形態では本発明をFPD用のガラス基板に適用した例について説明したが、これに限らず、半導体基板等、他の基板に適用可能であることはいうまでもない。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a glass substrate for FPD has been described. However, it is needless to say that the present invention can be applied to other substrates such as a semiconductor substrate.

1,1′;プラズマエッチング装置(プラズマ処理装置)
2,2′;チャンバー(処理容器)
4;基板載置台
5;基材
6;絶縁部材
7;シールドリング
14a,58;第1の高周波電源
14b;第2の高周波電源
16;トラップガス吐出ノズル
17;ガス吐出口
18;ガス流路
19;トラップガス供給源
20;シャワーヘッド
25:処理ガス供給管
28:処理ガス供給源
29:排気管
30:排気装置
31;搬入出口
40;制御部
55;高周波アンテナ
G;基板
1,1 '; Plasma etching equipment (plasma processing equipment)
2, 2 '; Chamber (processing vessel)
4; Substrate mounting table 5; Base material 6; Insulating member 7; Shield rings 14a and 58; First high frequency power supply 14b; Second high frequency power supply 16; Trap gas discharge nozzle 17; Gas discharge port 18; Trap gas supply source 20; Shower head 25: Process gas supply pipe 28: Process gas supply source 29: Exhaust pipe 30: Exhaust device 31; Loading / unloading port 40; Control unit 55; High-frequency antenna G; Substrate

Claims (19)

基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
基板を収容してプラズマ処理を施すための処理容器と、
前記処理容器内で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、
前記処理容器内を排気する排気機構と、
前記処理容器内に前記処理ガスのプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
前記基板載置台上の基板の周辺部へ、前記プラズマ中の活性種をトラップするトラップガスを供給するトラップガス供給機構と
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate,
A processing container for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A substrate mounting table for mounting the substrate in the processing container;
A processing gas supply mechanism for supplying a processing gas into the processing container;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the processing container;
Plasma generating means for generating plasma of the processing gas in the processing container;
A plasma processing apparatus comprising: a trap gas supply mechanism that supplies a trap gas for trapping active species in the plasma to a peripheral portion of the substrate on the substrate mounting table.
前記プラズマ処理は、プラズマエッチング処理であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing is a plasma etching processing. 前記処理ガスは、F、Cl、Oのうち少なくとも1種を含むガスであり、前記トラップガスは水素ガスであることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the processing gas is a gas containing at least one of F, Cl, and O, and the trap gas is hydrogen gas. 前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が17〜80%であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 17 to 80%. 前記プラズマエッチング処理のエッチング対象は、基板上に形成されたSi膜、SiN膜、Al膜のいずれかであることを特徴とする請求項3または請求項4に記載のプラズマ処理装置。 5. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein an etching target of the plasma etching process is any one of a Si film, a SiN x film, and an Al film formed on a substrate. エッチング対象がSi膜の場合に、活性種としてFを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が40〜80%であることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。   6. When the etching target is a Si film, F is used as an active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 40 to 80%. The plasma processing apparatus according to 1. エッチング対象がSiN膜の場合に、活性種としてFとOを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が17.1〜34.3%であることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。 When the etching target is a SiN x film, F and O are used as active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 17.1 to 4.3.3%. The plasma processing apparatus according to claim 5. エッチング対象がAl膜の場合に、活性種としてClを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が40〜80%であることを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。   6. When the etching target is an Al film, Cl is used as an active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 40 to 80%. The plasma processing apparatus according to 1. 前記トラップガス供給機構は、前記基板載置台の基板の周囲に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項8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 trap gas supply mechanism is provided around a substrate of the substrate mounting table. 前記処理ガス供給機構は、前記処理容器内で処理ガスを前記基板載置台上の基板に向けてシャワー状に供給するシャワーヘッドを有し、前記トラップガス供給機構は、前記シャワーヘッドの周囲に設けられていることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。   The processing gas supply mechanism has a shower head that supplies the processing gas in a shower shape toward the substrate on the substrate mounting table in the processing container, and the trap gas supply mechanism is provided around the shower head. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is provided. 基板に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
処理容器内の基板載置台に基板を載置した状態で、処理容器内に処理ガスを供給し、前記処理容器内に処理ガスのプラズマを生成して基板に対してプラズマ処理を行い、その際に、基板の周辺部に前記プラズマ中の活性種をトラップするトラップガスを供給することを特徴とするプラズマ処理方法。
A plasma processing method for performing plasma processing on a substrate,
In a state where the substrate is placed on the substrate mounting table in the processing container, a processing gas is supplied into the processing container, plasma of the processing gas is generated in the processing container, and plasma processing is performed on the substrate. And a trap gas for trapping active species in the plasma is supplied to a peripheral portion of the substrate.
前記プラズマ処理は、プラズマエッチング処理であることを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to claim 11, wherein the plasma processing is a plasma etching processing. 前記処理ガスは、F、Cl、Oのうち少なくとも1種を含むガスであり、前記トラップガスは水素ガスであることを特徴とする請求項12記載のプラズマ処理方法。   The plasma processing method according to claim 12, wherein the processing gas is a gas containing at least one of F, Cl, and O, and the trap gas is a hydrogen gas. 前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が17〜80%であることを特徴とする請求項12または請求項13に記載のプラズマ処理方法。   14. The plasma processing method according to claim 12, wherein a ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 17 to 80%. 前記プラズマエッチング処理のエッチング対象は、基板上に形成されたSi膜、SiN膜、Al膜のいずれかであることを特徴とする請求項13または請求項14に記載のプラズマ処理方法。 The plasma processing method according to claim 13 or 14, wherein an etching target of the plasma etching processing is any one of a Si film, a SiN x film, and an Al film formed on a substrate. エッチング対象がSi膜の場合に、活性種としてFを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が40〜80%であることを特徴とする請求項15に記載のプラズマ処理方法。   16. When the etching target is a Si film, F is used as an active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 40 to 80%. The plasma processing method as described in any one of Claims 1-3. エッチング対象がSiN膜の場合に、活性種としてFとOを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が17.1〜34.3%であることを特徴とする請求項15に記載のプラズマ処理方法。 When the etching target is a SiN x film, F and O are used as active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 17.1 to 4.3.3%. The plasma processing method according to claim 15. エッチング対象がAl膜の場合に、活性種としてClを用い、前記処理ガス中の活性種の原子数に対する前記トラップガスの原子数の比率が40〜80%であることを特徴とする請求項15に記載のプラズマ処理方法。   16. When the etching target is an Al film, Cl is used as an active species, and the ratio of the number of atoms of the trap gas to the number of atoms of the active species in the processing gas is 40 to 80%. The plasma processing method as described in any one of Claims 1-3. コンピュータ上で動作し、プラズマ処理装置を制御するためのプログラムが記憶された記憶媒体であって、前記プログラムは、実行時に、請求項11から請求項18のいずれかのプラズマ処理方法が行われるように、コンピュータに前記プラズマ処理装置を制御させることを特徴とする記憶媒体。   A storage medium that operates on a computer and stores a program for controlling a plasma processing apparatus, wherein the program performs the plasma processing method according to any one of claims 11 to 18 at the time of execution. And a computer that controls the plasma processing apparatus.
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