JP2014150187A - Plasma processing apparatus - Google Patents

Plasma processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2014150187A
JP2014150187A JP2013018691A JP2013018691A JP2014150187A JP 2014150187 A JP2014150187 A JP 2014150187A JP 2013018691 A JP2013018691 A JP 2013018691A JP 2013018691 A JP2013018691 A JP 2013018691A JP 2014150187 A JP2014150187 A JP 2014150187A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
sample stage
side wall
susceptor
plasma
wall cover
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2013018691A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shintaro Nakatani
信太郎 中谷
Hidenori Tanimura
英宣 谷村
Tsunehiko Tsubone
恒彦 坪根
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi High Tech Corp
Original Assignee
Hitachi High Technologies Corp
Hitachi High Tech Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi High Technologies Corp, Hitachi High Tech Corp filed Critical Hitachi High Technologies Corp
Priority to JP2013018691A priority Critical patent/JP2014150187A/en
Publication of JP2014150187A publication Critical patent/JP2014150187A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus which inhibits local discharge from occurring on an outer surface of a sample table even when having a sample table protective member divided into multiple pieces.SOLUTION: A plasma processing apparatus comprises: a sample table 112; and a sample table protective member for protecting a surface of the sample table 112 which is not covered by a wafer 125 from plasma. The sample table protective member comprises: a susceptor 200 which covers an upper part of the sample table 112; a side wall cover 301 which covers a sample table side wall; and an insulation ring 303 which is disposed so as to cover a gap between the susceptor 200 and the side wall cover 301.

Description

本発明は、真空容器内にてウエハをプラズマ処理するプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus for plasma processing a wafer in a vacuum vessel.

半導体ウエハ処理装置の一つであるプラズマエッチング処理装置は、真空状態に減圧した処理容器(以下、真空容器とする)内に処理ガスを供給してプラズマを形成し、ウエハ載置用試料台(以下、試料台とする)に被処理対象であるウエハを載置してウエハにプラズマ処理を施す。試料台は主として、静電気力でウエハを固定する機能、ウエハの温度を制御する機能、プラズマ中のイオンを引き込んでエッチングをアシストするための高周波バイアス電圧をウエハに印加する機能を持つ。   A plasma etching processing apparatus, which is one of semiconductor wafer processing apparatuses, forms a plasma by supplying a processing gas into a processing container (hereinafter referred to as a vacuum container) whose pressure has been reduced to a vacuum state. Hereinafter, a wafer to be processed is placed on a sample stage), and plasma processing is performed on the wafer. The sample stage mainly has a function of fixing the wafer by electrostatic force, a function of controlling the temperature of the wafer, and a function of applying a high-frequency bias voltage for assisting etching by drawing ions in the plasma.

前記高周波バイアス電圧は試料台を構成する金属プレートに直接印加され、ウエハ上のシース部に生じる電位差がプラズマ中のイオンを引き込む力として作用する。このとき、試料台のウエハ載置面以外の部分がプラズマに晒されていると、その部分にもイオン引き込みが生じるため、試料台上で意図しない局所放電が生じる。このような真空容器内での異常放電を防止するため、特許文献1には異常放電を起こす部材の周囲もしくは部材上に放電防止用絶縁部材を配置する方法が示されている。   The high-frequency bias voltage is directly applied to the metal plate constituting the sample stage, and the potential difference generated in the sheath portion on the wafer acts as a force for attracting ions in the plasma. At this time, if a portion other than the wafer mounting surface of the sample stage is exposed to plasma, ions are also attracted to that part, and unintended local discharge occurs on the sample stage. In order to prevent such abnormal discharge in the vacuum vessel, Patent Document 1 discloses a method of disposing an insulating member for preventing discharge around or on a member that causes abnormal discharge.

絶縁部材は長時間プラズマに曝されることで、プラズマの影響および試料台に印加される高周波バイアス電圧の影響を受けて消耗するため、定期的に交換が必要となる。   Since the insulating member is exposed to the plasma for a long time and is consumed by the influence of the plasma and the influence of the high frequency bias voltage applied to the sample stage, the insulating member needs to be periodically replaced.

前記のような試料台の保護部材の従来技術として、特許文献2では保護部材を二分割または三分割とすることで、サセプタの消耗した部分や処理による反応生成物が付着した部分のみを交換する方法が示されている。   As a prior art of the protective member of the sample stage as described above, in Patent Document 2, the protective member is divided into two or three parts, so that only the part where the susceptor is consumed or the reaction product is attached is replaced. The method is shown.

特開平9−92642号公報Japanese Patent Laid-Open No. 9-92642 特開2001−230234号公報JP 2001-230234 A

試料台保護部材が特許文献2のような分割構造を持つ場合、ウエハ上に印加する高周波バイアス電圧が1.5kV〜3.0kVのある閾値を取ることで、イオンの持つエネルギーが増加しイオンが保護部材間の隙間に侵入するようになる。それにより、プラズマが隙間に入り込み試料台外表面に到達することで、試料台上で局所放電が引き起こされてウエハ端部のエッチング性能が損なわれる。   In the case where the sample stage protection member has a divided structure as in Patent Document 2, by taking a certain threshold value of the high-frequency bias voltage applied to the wafer between 1.5 kV and 3.0 kV, the energy of the ions increases and the ions are generated. It enters into the gap between the protective members. As a result, the plasma enters the gap and reaches the outer surface of the sample table, thereby causing local discharge on the sample table and impairing the etching performance of the wafer edge.

本発明は、複数に分割された試料台保護部材を有する場合であっても、試料台外表面で発生する局所放電(異常放電)を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing local discharge (abnormal discharge) that occurs on the outer surface of a sample table even when the sample table protection member is divided into a plurality of parts. To do.

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、例えば、真空容器内の処理室で、内部に配置されたウエハをプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記ウエハがその上に載せられる試料台と、
前記試料台が前記ウエハによって覆われない表面をプラズマから保護する試料台保護部材とを備え、
前記試料台保護部材が前記試料台上部を覆うサセプタと前記試料台側壁を覆う側壁カバーと前記サセプタと前記側壁カバーの隙間を覆うように配置される絶縁リングとで構成されること特徴とするプラズマ処理装置とする。
In order to solve the above problems, for example, the configuration described in the claims is adopted. The present application includes a plurality of means for solving the above-described problems. For example, in a processing chamber in a vacuum vessel, a plasma processing apparatus for processing a wafer disposed inside using plasma.
A sample stage on which the wafer is mounted;
A sample stage protecting member that protects the surface of the sample stage not covered by the wafer from plasma, and
The plasma is characterized in that the sample stage protection member is composed of a susceptor that covers the upper part of the sample stage, a side wall cover that covers the side wall of the sample stage, and an insulating ring that is disposed so as to cover a gap between the susceptor and the side wall cover. A processing device is used.

また、真空容器と、真空容器内に配置された処理室と、前記処理室内に配置され、被処理物を載せる試料台と、前記処理室内においてプラズマを生成する手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記試料台は、前記被処理物で覆われない部分を前記プラズマから保護するための試料台保護部材を備え、
前記試料台保護部材は、前記試料台上部を覆うサセプタと、
前記サセプタに近接して配置され、前記試料台側壁を覆う側壁カバーと、
前記サセプタと前記側壁カバーの両者に近接して配置された絶縁リングとを有し、
前記サセプタと前記側壁カバーと前記絶縁リングとを有する場合の異常放電の高周波バイアス電圧の閾値は、前記サセプタと前記側壁カバーとを有する場合の異常放電の高周波バイアス電圧の閾値よりも高電圧側にシフトされていることを特徴とするプラズマ処理装置とする。
Further, in a plasma processing apparatus having a vacuum container, a processing chamber disposed in the vacuum container, a sample stage disposed on the processing chamber and placing an object to be processed, and means for generating plasma in the processing chamber,
The sample stage includes a sample stage protection member for protecting a portion not covered with the object to be processed from the plasma,
The sample stage protection member includes a susceptor that covers the upper part of the sample stage,
A side wall cover disposed adjacent to the susceptor and covering the sample stage side wall;
An insulating ring disposed proximate to both the susceptor and the side wall cover;
The threshold of the abnormal discharge high-frequency bias voltage when the susceptor, the side wall cover, and the insulating ring are included is higher than the threshold of the abnormal discharge high-frequency bias voltage when the susceptor and the side wall cover are included. The plasma processing apparatus is characterized by being shifted.

また、真空容器と、真空容器内に配置された処理室と、前記処理室内に配置され、被処理物を載せる試料台と、前記処理室内においてプラズマを生成する手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記試料台は、前記被処理物で覆われない部分を前記プラズマから保護するための試料台保護部材を備え、
前記試料台保護部材は、前記試料台上部を覆うサセプタと、
前記サセプタに近接して配置され、前記試料台側壁を覆う側壁カバーと、
前記サセプタと前記側壁カバーの両者に近接して配置された絶縁リングとを有し、
前記サセプタと前記側壁カバーと前記絶縁リングとの隙間で構成される沿面距離は、前記サセプタと前記側壁カバーとの隙間で構成される沿面距離よりも長いことを特徴とするプラズマ処理装置とする。
Further, in a plasma processing apparatus having a vacuum container, a processing chamber disposed in the vacuum container, a sample stage disposed on the processing chamber and placing an object to be processed, and means for generating plasma in the processing chamber,
The sample stage includes a sample stage protection member for protecting a portion not covered with the object to be processed from the plasma,
The sample stage protection member includes a susceptor that covers the upper part of the sample stage,
A side wall cover disposed adjacent to the susceptor and covering the sample stage side wall;
An insulating ring disposed proximate to both the susceptor and the side wall cover;
A creeping distance formed by a gap between the susceptor, the side wall cover, and the insulating ring is longer than a creepage distance formed by a gap between the susceptor and the side wall cover.

本発明によれば、保護部材間の隙間を覆う絶縁リングにより、プラズマが侵入する保護部材間の隙間の沿面距離が拡大されることでプラズマが試料台外表面に到達しにくくなり、異常放電を引き起こす高周波バイアス電圧の閾値は高電圧側にシフトされるため試料台外表面で発生する局所放電を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供することができる。さらに絶縁リングは試料台上面からみて保護部材と重ならない構造とすることにより、両者を同時、もしくは別々に交換することができ、装置のメンテナンス性を損なわない。   According to the present invention, the insulating ring covering the gap between the protective members increases the creepage distance of the gap between the protective members through which the plasma penetrates, thereby making it difficult for the plasma to reach the outer surface of the sample table and causing abnormal discharge. Since the threshold value of the high frequency bias voltage to be generated is shifted to the high voltage side, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing local discharge generated on the outer surface of the sample table. Furthermore, the insulating ring has a structure that does not overlap with the protective member when viewed from the upper surface of the sample stage, so that both can be replaced simultaneously or separately, and the maintainability of the apparatus is not impaired.

本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the outline of a structure of the plasma processing apparatus which concerns on the Example of this invention. 試料台保護部材の従来構成の一例を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows an example of the conventional structure of a sample stand protection member. 本発明の実施例に係るプラズマ処理装置における試料台保護部材の構成を示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the structure of the sample stand protection member in the plasma processing apparatus which concerns on the Example of this invention.

以下、本発明の実施例について、図面を用いて説明する。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の構成の概略を示す縦断面図である。この装置は、真空容器100と、該真空容器の上方の外周に配置されて真空容器100内部に電界および磁界を供給する電磁場供給手段と、真空容器100下方に配置されて真空容器100の内部を排気する排気手段を備えている。   FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. This apparatus includes a vacuum vessel 100, an electromagnetic field supply means for supplying an electric field and a magnetic field inside the vacuum vessel 100 disposed on the outer periphery above the vacuum vessel, and an interior of the vacuum vessel 100 disposed below the vacuum vessel 100. Exhaust means for exhausting is provided.

真空容器100は、真空容器100の内部には処理室101が備えられ、真空容器100の上部には処理室101内に高周波を供給する高周波電源110と処理室101内に電磁波を供給するソレノイドコイル109が備えられ、真空容器100の下部にはウエハなどの被処理対象である基板状の試料がその上面に載置される試料台112とターボ分子ポンプ120などからなる排気装置が備えられている。   The vacuum vessel 100 includes a processing chamber 101 inside the vacuum vessel 100, and a high-frequency power source 110 that supplies a high frequency into the processing chamber 101 and a solenoid coil that supplies electromagnetic waves into the processing chamber 101 above the vacuum vessel 100. 109, and a vacuum vessel 100 is provided with an exhaust device including a sample stage 112 on which a substrate-like sample to be processed such as a wafer is placed on the upper surface thereof, a turbo molecular pump 120, and the like. .

電磁場供給手段は、真空容器100の上部に配置されているソレノイドコイル109および、真空容器100上方に配置されている電磁波を供給する高周波電源110からなる。高周波電源110から供給された電磁波は図示しないアイソレータ、整合器108を経由して導波管107内を伝播し共振空間106を通過した後、石英プレート105およびシャワープレート102を介して、処理室101に導入される。   The electromagnetic field supply means includes a solenoid coil 109 disposed above the vacuum vessel 100 and a high-frequency power source 110 that supplies electromagnetic waves disposed above the vacuum vessel 100. The electromagnetic wave supplied from the high-frequency power source 110 propagates through the waveguide 107 through an isolator and matching unit 108 (not shown), passes through the resonance space 106, and then passes through the quartz plate 105 and the shower plate 102 to the processing chamber 101. To be introduced.

処理室101は、略円筒形状であって、処理対象の試料にプラズマ処理を施す際にプラズマが形成される空間である。   The processing chamber 101 has a substantially cylindrical shape, and is a space where plasma is formed when plasma processing is performed on a sample to be processed.

処理室101上方には、処理室101を密閉する円筒形状の天井部材が備えられており、この天井部材は、石英等の誘電体で構成された石英プレート105およびシャワープレート102から構成され、石英プレート105とシャワープレート102の間には微小隙間103が形成されている。この微小隙間103は円筒形状の空間であり、この空間の下方にシャワープレート102が配置されている。このシャワープレート102には多数の小孔が複数の同心円形状に配置して多数設けられている。石英プレート105および、シャワープレート102の外周側にはガスリング104が配置される。ガスリング104には、前記微小隙間103に処理ガスを供給するためのガス通路が設けられており、処理ガスは、処理ガス供給元123から、処理ガス供給配管124およびガスリング104のガス通路を介して、前記微小隙間103に供給され、その後、シャワープレート102に設けられた多数の小孔を介して処理室101内に均等に分散して供給される。   A cylindrical ceiling member that seals the processing chamber 101 is provided above the processing chamber 101. The ceiling member includes a quartz plate 105 and a shower plate 102 that are made of a dielectric material such as quartz. A minute gap 103 is formed between the plate 105 and the shower plate 102. The minute gap 103 is a cylindrical space, and the shower plate 102 is disposed below the space. The shower plate 102 is provided with a large number of small holes arranged in a plurality of concentric circles. A gas ring 104 is disposed on the outer peripheral side of the quartz plate 105 and the shower plate 102. The gas ring 104 is provided with a gas passage for supplying a processing gas to the minute gap 103, and the processing gas is supplied from the processing gas supply source 123 through the processing gas supply pipe 124 and the gas passage of the gas ring 104. Then, it is supplied to the micro gap 103 and then supplied to the processing chamber 101 evenly distributed through a large number of small holes provided in the shower plate 102.

処理室101の側面には、処理室の側壁となる円筒形状の側壁部材111を備えている。側壁部材111は、ガスリング104およびシャワープレート102の下面に接して配置され、処理室101の室内に生成されるプラズマを区画する。   A cylindrical side wall member 111 serving as a side wall of the processing chamber is provided on a side surface of the processing chamber 101. The side wall member 111 is disposed in contact with the lower surfaces of the gas ring 104 and the shower plate 102 and partitions the plasma generated in the processing chamber 101.

処理室101下方にある試料台112は円筒形状を有しており、試料台112上面上方は誘電体膜に被覆されている。試料台112内部には、同心円状または螺旋状に図示しない流路が配置されており、この流路に温調ユニット115により温度または流量(流速)を調節された冷媒が導入され、試料台112の温度が調節されている。ウエハ125は試料台112上面に載置された状態で、プラズマからの入熱を受けるが、試料台112の温度を調節することで、試料台112に載置されたウエハ125の温度を調節する。また、試料台112とウエハ125との熱伝導を向上するために、試料台112上面の誘電体膜とウエハ125裏面との間には熱伝達性ガス流路113が設けられており、熱伝達性ガス供給元116から熱伝達性ガス供給配管127を介して、He等の熱伝達性を有するガスが供給される。供給される熱伝達性ガスの圧力は圧力計128により検知される。   The sample stage 112 below the processing chamber 101 has a cylindrical shape, and the upper surface of the sample stage 112 is covered with a dielectric film. A flow path (not shown) is arranged concentrically or spirally inside the sample stage 112, and a refrigerant whose temperature or flow rate (flow velocity) is adjusted by the temperature adjustment unit 115 is introduced into the flow path, and the sample stage 112. The temperature is adjusted. While the wafer 125 is placed on the upper surface of the sample stage 112, it receives heat input from the plasma. By adjusting the temperature of the sample stage 112, the temperature of the wafer 125 placed on the sample stage 112 is adjusted. . Further, in order to improve the heat conduction between the sample stage 112 and the wafer 125, a heat transfer gas channel 113 is provided between the dielectric film on the upper surface of the sample stage 112 and the back surface of the wafer 125, and heat transfer. A gas having heat transfer properties such as He is supplied from the reactive gas supply source 116 through the heat transfer gas supply pipe 127. The pressure of the heat transfer gas supplied is detected by a pressure gauge 128.

さらに、試料台112は、ウエハ125を試料台112に静電気にて吸着させるための直流電源114および処理中に試料台112に載置されたウエハ125表面にイオンを加速させるための高周波バイアス電源117を備えている。   Further, the sample stage 112 includes a DC power source 114 for adsorbing the wafer 125 to the sample stage 112 by static electricity and a high-frequency bias power source 117 for accelerating ions on the surface of the wafer 125 placed on the sample stage 112 during processing. It has.

試料台112の側面でウエハが載置される面の外周側には、プラズマによるスパッタやエッチングから試料台112を保護するために試料台保護部材126が配置される。   On the outer peripheral side of the surface of the sample table 112 on which the wafer is placed, a sample table protection member 126 is disposed to protect the sample table 112 from sputtering and etching by plasma.

試料台112の下方には、真空容器100内を真空状態にするため、またはガスやプラズマ、反応生成物を排気するための排気装置を備えている。この排気装置は、排気用開口を開閉する排気ゲートプレート118、排気用開口に連通する通路上のコンダクタンス可変バルブ119およびターボ分子ポンプ120からなる。さらに、ターボ分子ポンプ120には排気ポンプ122が接続されており、ターボ分子ポンプ120によって処理室101から排気された反応生成物等は排気配管121を通って排気ポンプ122に送られる。   Below the sample stage 112, an exhaust device for evacuating the inside of the vacuum vessel 100 or exhausting gas, plasma, and reaction products is provided. The exhaust device includes an exhaust gate plate 118 that opens and closes an exhaust opening, a conductance variable valve 119 on a passage communicating with the exhaust opening, and a turbo molecular pump 120. Further, an exhaust pump 122 is connected to the turbo molecular pump 120, and reaction products and the like exhausted from the processing chamber 101 by the turbo molecular pump 120 are sent to the exhaust pump 122 through the exhaust pipe 121.

このようなプラズマエッチング装置に対して、所定の処理を施される対象のウエハ125は、試料台112上面の載置面上に載置され、直流電源114からの直流電圧により静電気で吸着して保持する。   A wafer 125 to be subjected to a predetermined process with respect to such a plasma etching apparatus is placed on a placement surface on the upper surface of the sample stage 112 and is adsorbed by static electricity by a direct current voltage from a direct current power source 114. Hold.

この状態で、熱伝達性ガス供給元116より試料台112上面の誘電体膜とウエハ125裏面との間にHeガスを供給してウエハ125を冷却する。   In this state, He gas is supplied from the heat transfer gas supply source 116 between the dielectric film on the upper surface of the sample stage 112 and the back surface of the wafer 125 to cool the wafer 125.

次に、処理ガスが処理ガス供給元123より処理ガス供給配管124を介して微小隙間103に導入され、シャワープレート102に形成された多数の小孔を通して処理室101内へ供給される。共振空間106を通過し石英プレート105およびシャワープレート102を介して処理室101に導入された電磁波と、ソレノイドコイル109による磁場の相互作用によって、処理ガスがプラズマ化されプラズマがウエハ125の上方に形成される。さらに、高周波バイアス電源117により、試料台112に高周波電力が印加され、ウエハ125上面上方に形成された高周波バイアスによるバイアス電位とプラズマ電位との電位差によりプラズマ中のイオンをウエハ125上に引き込み、エッチング反応をアシストしつつ処理が開始される。尚、処理中、排気ゲートプレート118は常に開いており、コンダクタンス可変バルブ119の開度を変えることで排気速度を変化させ、処理室101内の圧力を調整している。   Next, the processing gas is introduced into the minute gap 103 from the processing gas supply source 123 through the processing gas supply pipe 124 and supplied into the processing chamber 101 through a large number of small holes formed in the shower plate 102. Due to the interaction between the electromagnetic wave that has passed through the resonance space 106 and introduced into the processing chamber 101 via the quartz plate 105 and the shower plate 102, and the magnetic field generated by the solenoid coil 109, the processing gas is turned into plasma and plasma is formed above the wafer 125. Is done. Further, high-frequency power is applied to the sample stage 112 by the high-frequency bias power source 117, and ions in the plasma are drawn onto the wafer 125 by the potential difference between the bias potential by the high-frequency bias formed above the upper surface of the wafer 125 and the plasma potential, and etching is performed. The process is started while assisting the reaction. Note that the exhaust gate plate 118 is always open during processing, and the exhaust speed is changed by changing the opening of the conductance variable valve 119 to adjust the pressure in the processing chamber 101.

エッチング処理の終了後、プラズマおよび高周波バイアスが停止され、直流電源114からの直流電圧の供給が停止され、静電気力が低下、除去される。   After the etching process is finished, the plasma and the high frequency bias are stopped, the supply of the DC voltage from the DC power supply 114 is stopped, and the electrostatic force is reduced and removed.

次に、前述したようにコンダクタンス可変バルブ119、ターボ分子ポンプ120及び排気ポンプ122の働きにより、処理室101内の反応生成物や残留した処理ガスを排気する。   Next, as described above, the reaction product in the process chamber 101 and the remaining process gas are exhausted by the functions of the conductance variable valve 119, the turbo molecular pump 120, and the exhaust pump 122.

尚、図中の高周波電源110、直流電源114、高周波バイアス電源117、排気ゲートプレート118、コンダクタンス可変バルブ119、ターボ分子ポンプ120、排気ポンプ122は、それぞれ図示しないコントローラーによって動作を制御されている。   The operations of the high frequency power supply 110, DC power supply 114, high frequency bias power supply 117, exhaust gate plate 118, conductance variable valve 119, turbo molecular pump 120, and exhaust pump 122 in the figure are controlled by controllers not shown.

試料台112と試料台保護部材126の詳細構造を図2、図3を参照して説明する。   The detailed structure of the sample stage 112 and the sample stage protection member 126 will be described with reference to FIGS.

図2に試料台保護部材の従来構成の一例を示す。試料台保護部材は、試料台112に形成される面に載置され、主にウエハ125載置面と同一方向の試料台112面を覆うサセプタ200と、試料台112に形成される面に載置され、試料台112側壁を覆うように載置される側壁カバー201からなる。サセプタ200及び側壁カバー201は石英等の絶縁材料で構成される。   FIG. 2 shows an example of a conventional configuration of the sample stage protection member. The sample stage protection member is placed on the surface formed on the sample stage 112, and is placed on the surface formed on the surface of the sample stage 112 and the susceptor 200 that mainly covers the surface of the sample stage 112 in the same direction as the wafer 125 placement surface. The side wall cover 201 is placed so as to cover the side wall of the sample stage 112. The susceptor 200 and the side wall cover 201 are made of an insulating material such as quartz.

サセプタ200及び側壁カバー201は接触させず300〜500μm程度の微小な隙間を設けられる。これはサセプタ200及び側壁カバー201が頻繁に交換される消耗品であり、両者を接触させて配置すると部品ロットによっては両者の寸法公差の足し合わせによる配置誤差が生じるためである。   The susceptor 200 and the side wall cover 201 are not in contact with each other, and a minute gap of about 300 to 500 μm is provided. This is because the susceptor 200 and the side wall cover 201 are consumables that are frequently replaced, and if they are placed in contact with each other, an arrangement error due to the addition of the dimensional tolerances of both parts occurs depending on the part lot.

サセプタ200及び側壁カバー201の処理室側表面は、エッチング処理中にプラズマ中の主にイオンによるスパッタリングによって消耗する。試料台保護部材表面の単位時間当たりの消耗量は、試料台112側壁付近よりもウエハ125が載置される試料台112上面付近の方がプラズマ生成ポイントに近い分大きくなる。したがって試料台保護部材は、サセプタ200及び側壁カバー201に分割されることで、消耗度合いに応じて、サセプタ200のみ、もしくはサセプタ200と側壁カバー201が交換される。   The processing chamber side surfaces of the susceptor 200 and the side wall cover 201 are consumed by sputtering mainly by ions in the plasma during the etching process. The amount of consumption per unit time on the surface of the sample table protection member is larger in the vicinity of the upper surface of the sample table 112 on which the wafer 125 is placed than in the vicinity of the side wall of the sample table 112, as the plasma generation point is closer. Therefore, the sample stage protection member is divided into the susceptor 200 and the side wall cover 201, so that only the susceptor 200 or the susceptor 200 and the side wall cover 201 are replaced according to the degree of wear.

サセプタ200と側壁カバー201で構成される前記微小隙間には、試料台112に印加される高周波バイアス電圧を増大することで周囲のプラズマ中のイオンの持つエネルギーが増大され、高周波バイアス電圧がある閾値以上をとるときイオンが侵入し、プラズマも侵入するようになる。高周波バイアス電圧の閾値は、処理室内の雰囲気及び前記微小隙間の断面積及び前記微小隙間を通る経路の内最短の経路をとる沿面距離によって一意に決まり、およそ1.5kV〜3.0kVの値を取る。図2の場合の沿面距離は、点A、Bを通る経路となる。試料台112外表面とプラズマが接触するようになると、試料台112上で局所放電が引き起こされてウエハ125端部のエッチング性能が損なわれる。   In the minute gap formed by the susceptor 200 and the side wall cover 201, the energy of ions in the surrounding plasma is increased by increasing the high-frequency bias voltage applied to the sample stage 112, and a threshold value with a high-frequency bias voltage exists. When taking the above, ions enter and plasma also enters. The threshold value of the high-frequency bias voltage is uniquely determined by the atmosphere in the processing chamber, the cross-sectional area of the minute gap, and the creepage distance taking the shortest path among the paths passing through the minute gap, and has a value of about 1.5 kV to 3.0 kV. take. The creepage distance in the case of FIG. 2 is a route that passes through points A and B. When the plasma comes into contact with the outer surface of the sample stage 112, a local discharge is caused on the sample stage 112 and the etching performance at the edge of the wafer 125 is impaired.

図3は、本発明の実施形態の試料台保護部材の構成を示す。試料台保護部材は、試料台112に形成される面に載置され、主にウエハ125載置面と同一方向の試料台112面を覆うサセプタ200と試料台112外周に具備される円筒形の載置台300と、試料台112側壁を覆い、載置台300上に載置される上部側壁カバー301と、図示しない試料台112に形成される面に載置される下部側壁カバー302と、載置台300上に載置され、サセプタ200と上部側壁カバー301とで形成される微小隙間を覆うように配置される円筒形の絶縁リング303からなる。サセプタ200及び上部側壁カバー301及び下部側壁カバー302及び絶縁リング303は石英等の絶縁材料で構成される。載置台300はアルミニウムやステンレス鋼といった金属材料で構成され、試料台112とは電気的に絶縁されており高周波バイアス電圧は印加されない。   FIG. 3 shows the configuration of the sample stage protection member according to the embodiment of the present invention. The sample stage protection member is placed on a surface formed on the sample stage 112, and is a cylindrical shape provided on the outer periphery of the sample stage 112 and the susceptor 200 that mainly covers the surface of the sample stage 112 in the same direction as the wafer 125 placement surface. The mounting table 300, the upper side wall cover 301 that covers the side wall of the sample table 112 and is mounted on the mounting table 300, the lower side wall cover 302 that is mounted on the surface formed on the sample table 112 (not shown), and the mounting table It consists of a cylindrical insulating ring 303 placed on 300 and arranged so as to cover a minute gap formed by the susceptor 200 and the upper side wall cover 301. The susceptor 200, the upper side wall cover 301, the lower side wall cover 302, and the insulating ring 303 are made of an insulating material such as quartz. The mounting table 300 is made of a metal material such as aluminum or stainless steel, is electrically insulated from the sample table 112, and is not applied with a high frequency bias voltage.

サセプタ200及び上部側壁カバー301及び絶縁リング303は接触させず300〜500μm程度の微小な隙間を設けられる。これはサセプタ200及び上部側壁カバー301及び絶縁リング303が頻繁に交換される消耗品であり、各々を接触させて配置すると部品ロットによっては両者の寸法公差の足し合わせによる配置誤差が生じるためである。   The susceptor 200, the upper side wall cover 301, and the insulating ring 303 are not in contact with each other, and a minute gap of about 300 to 500 μm is provided. This is because the susceptor 200, the upper side wall cover 301, and the insulating ring 303 are consumables that are frequently replaced. If they are placed in contact with each other, placement errors may occur due to the addition of the dimensional tolerances of both parts. .

サセプタ200と絶縁リング303は試料台112上方から見下ろしたとき、両者が重ならない形で配置される。装置メンテナンスでは、サセプタ200のみ、もしくは絶縁リング303のみ、もしくはサセプタ200及び絶縁リング303、もしくはサセプタ200及び絶縁リング303及び上部側壁カバー301、もしくは試料台保護部材126全てのいずれかの組み合わせで、試料台保護部材126の消耗度合いに応じて交換されることを特徴とする。   The susceptor 200 and the insulating ring 303 are arranged in such a manner that they do not overlap when viewed from above the sample stage 112. In the apparatus maintenance, the sample is prepared by any combination of the susceptor 200 alone, the insulation ring 303 alone, the susceptor 200 and the insulation ring 303, the susceptor 200 and the insulation ring 303 and the upper side wall cover 301, or the sample stage protection member 126. The base protection member 126 is replaced according to the degree of wear.

図3において、プラズマの試料台112への侵入経路となる微小隙間は、サセプタ200及び、上部側壁カバー301及び、絶縁リング303で形成され、微小隙間中を通る経路の内で、部材表面を通る最短の経路を沿面距離とする。図3の場合の沿面距離は、点A、B、Cを通る経路となる。点A、点Bで形成される沿面距離の長さは図2における沿面距離に等しくとる。すなわち図3における沿面距離は、絶縁リング303の配置により点B、Cで形成される沿面距離分だけ図2における沿面距離に比べて長くなる。それによりプラズマが試料台外表面に到達しにくくなり、異常放電を引き起こす高周波バイアス電圧の閾値は高電圧側にシフトされる。図3における試料台保護部材の構成は図2における試料台保護部材の構成に比べて、試料台112外表面にプラズマが侵入するときの高周波バイアス電圧の閾値を高く設定することができることを特徴とする。   In FIG. 3, a minute gap serving as a path for plasma to enter the sample stage 112 is formed by the susceptor 200, the upper side wall cover 301, and the insulating ring 303, and passes through the member surface within the path passing through the minute gap. The shortest route is the creepage distance. The creepage distance in the case of FIG. 3 is a route passing through points A, B, and C. The length of the creepage distance formed by the points A and B is equal to the creepage distance in FIG. That is, the creepage distance in FIG. 3 is longer than the creepage distance in FIG. 2 by the creepage distance formed by points B and C due to the arrangement of the insulating ring 303. This makes it difficult for the plasma to reach the outer surface of the sample table, and the threshold of the high frequency bias voltage that causes abnormal discharge is shifted to the high voltage side. The configuration of the sample stage protection member in FIG. 3 is characterized in that the threshold value of the high-frequency bias voltage when plasma enters the outer surface of the sample stage 112 can be set higher than the configuration of the sample stage protection member in FIG. To do.

図3に示す試料台保護部材を備え、図1に示すプラズマエッチング装置を用いてウエハのエッチングを行ったところ、試料台外表面での異常放電の発生を抑制でき、良好な加工形状を得ることができた。また、複数の試料台保護部材を互いに離間して配置することにより、多数回使用した後に消耗した保護部材を容易に交換することができた。
以上、本実施例によれば、複数に分割された試料台保護部材を有する場合であっても、試料台外表面で発生する局所放電を抑制することのできるプラズマ処理装置を提供することができる。
When the wafer is etched using the plasma etching apparatus shown in FIG. 1 provided with the sample table protection member shown in FIG. 3, the occurrence of abnormal discharge on the outer surface of the sample table can be suppressed, and a good processed shape can be obtained. I was able to. In addition, by disposing a plurality of sample table protection members apart from each other, it was possible to easily replace a protection member that was consumed after being used many times.
As described above, according to the present embodiment, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing local discharge generated on the outer surface of the sample table even when the sample table protection member is divided into a plurality of parts. .

なお、本発明は上記した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、本発明は、各種プラズマ処理装置に適用することができる。   In addition, this invention is not limited to an above-described Example, 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. In addition, the present invention can be applied to various plasma processing apparatuses.

100…真空容器、101…処理室、102…シャワープレート、103…微小隙間、104…ガスリング、105…石英プレート、106…共振空間、107…導波管、108…整合器、109…ソレノイドコイル、110…高周波電源、111…側壁部材、112…試料台、113…熱伝達性ガス流路、114…直流電源、115…温調ユニット、116…熱伝達性ガス供給元、117…高周波バイアス電源、118…排気ゲートプレート、119…コンダクタンス可変バルブ、120…ターボ分子ポンプ、121…排気配管、122…排気ポンプ、123…処理ガス供給元、124…処理ガス供給配管、125…ウエハ、126…試料台保護部材、127…熱伝達性ガス供給配管、128…処理室用圧力計、200…サセプタ、201…試料台側壁カバー、300…載置台、301…試料台上部側壁カバー、302…試料台下部側壁カバー、303…絶縁リング。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Vacuum container, 101 ... Processing chamber, 102 ... Shower plate, 103 ... Micro gap, 104 ... Gas ring, 105 ... Quartz plate, 106 ... Resonance space, 107 ... Waveguide, 108 ... Matching device, 109 ... Solenoid coil DESCRIPTION OF SYMBOLS 110 ... High frequency power source, 111 ... Side wall member, 112 ... Sample stand, 113 ... Heat transfer gas flow path, 114 ... DC power supply, 115 ... Temperature control unit, 116 ... Heat transfer gas supply source, 117 ... High frequency bias power supply 118 ... Exhaust gate plate, 119 ... Variable conductance valve, 120 ... Turbo molecular pump, 121 ... Exhaust pipe, 122 ... Exhaust pump, 123 ... Process gas supply source, 124 ... Process gas supply pipe, 125 ... Wafer, 126 ... Sample Table protection member, 127 ... heat transfer gas supply pipe, 128 ... processing chamber pressure gauge, 200 ... susceptor, 201 Sample stage side wall cover, 300 ... table, 301 ... sample stage upper sidewall cover, 302 ... sample stage lower sidewall cover, 303 ... insulating ring.

Claims (6)

真空容器内の処理室で、内部に配置されたウエハをプラズマを用いて処理するプラズマ処理装置であって、
前記ウエハがその上に載せられる試料台と、
前記試料台が前記ウエハによって覆われない表面をプラズマから保護する試料台保護部材とを備え、
前記試料台保護部材が前記試料台上部を覆うサセプタと前記試料台側壁を覆う側壁カバーと前記サセプタと前記側壁カバーの隙間を覆うように配置される絶縁リングとで構成されること特徴とするプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus for processing a wafer disposed inside using a plasma in a processing chamber in a vacuum vessel,
A sample stage on which the wafer is mounted;
A sample stage protecting member that protects the surface of the sample stage not covered by the wafer from plasma, and
The plasma is characterized in that the sample stage protection member is composed of a susceptor that covers the upper part of the sample stage, a side wall cover that covers the side wall of the sample stage, and an insulating ring that is disposed so as to cover a gap between the susceptor and the side wall cover. Processing equipment.
前記サセプタ及び、前記絶縁リングは前記試料台の上方から見下ろして、両者が重ならないように配置されることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the susceptor and the insulating ring are arranged so as not to overlap each other when viewed from above the sample stage. 前記サセプタ及び、前記側壁カバー及び、前記絶縁リングは、各々が接触面を持たず、300〜500μm程度の隙間を持つように配置されることを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the susceptor, the side wall cover, and the insulating ring are arranged so as not to have a contact surface and to have a gap of about 300 to 500 μm. 真空容器と、真空容器内に配置された処理室と、前記処理室内に配置され、被処理物を載せる試料台と、前記処理室内においてプラズマを生成する手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記試料台は、前記被処理物で覆われない部分を前記プラズマから保護するための試料台保護部材を備え、
前記試料台保護部材は、前記試料台上部を覆うサセプタと、
前記サセプタに近接して配置され、前記試料台側壁を覆う側壁カバーと、
前記サセプタと前記側壁カバーの両者に近接して配置された絶縁リングとを有し、
前記サセプタと前記側壁カバーと前記絶縁リングとを有する場合の異常放電の高周波バイアス電圧の閾値は、前記サセプタと前記側壁カバーとを有する場合の異常放電の高周波バイアス電圧の閾値よりも高電圧側にシフトされていることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus having a vacuum vessel, a processing chamber arranged in the vacuum vessel, a sample stage placed in the processing chamber and on which a workpiece is placed, and means for generating plasma in the processing chamber,
The sample stage includes a sample stage protection member for protecting a portion not covered with the object to be processed from the plasma,
The sample stage protection member includes a susceptor that covers the upper part of the sample stage,
A side wall cover disposed adjacent to the susceptor and covering the sample stage side wall;
An insulating ring disposed proximate to both the susceptor and the side wall cover;
The threshold of the abnormal discharge high-frequency bias voltage when the susceptor, the side wall cover, and the insulating ring are included is higher than the threshold of the abnormal discharge high-frequency bias voltage when the susceptor and the side wall cover are included. A plasma processing apparatus characterized by being shifted.
真空容器と、真空容器内に配置された処理室と、前記処理室内に配置され、被処理物を載せる試料台と、前記処理室内においてプラズマを生成する手段とを有するプラズマ処理装置において、
前記試料台は、前記被処理物で覆われない部分を前記プラズマから保護するための試料台保護部材を備え、
前記試料台保護部材は、前記試料台上部を覆うサセプタと、
前記サセプタに近接して配置され、前記試料台側壁を覆う側壁カバーと、
前記サセプタと前記側壁カバーの両者に近接して配置された絶縁リングとを有し、
前記サセプタと前記側壁カバーと前記絶縁リングとの隙間で構成される沿面距離は、前記サセプタと前記側壁カバーとの隙間で構成される沿面距離よりも長いことを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus having a vacuum vessel, a processing chamber arranged in the vacuum vessel, a sample stage placed in the processing chamber and on which a workpiece is placed, and means for generating plasma in the processing chamber,
The sample stage includes a sample stage protection member for protecting a portion not covered with the object to be processed from the plasma,
The sample stage protection member includes a susceptor that covers the upper part of the sample stage,
A side wall cover disposed adjacent to the susceptor and covering the sample stage side wall;
An insulating ring disposed proximate to both the susceptor and the side wall cover;
A plasma processing apparatus, wherein a creepage distance formed by a gap between the susceptor, the side wall cover, and the insulating ring is longer than a creepage distance formed by a gap between the susceptor and the side wall cover.
前記サセプタ、前記側壁カバー及び、前記絶縁リングは、それぞれ絶縁材料で形成されていることを特徴とする請求項5記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the susceptor, the side wall cover, and the insulating ring are each formed of an insulating material.
JP2013018691A 2013-02-01 2013-02-01 Plasma processing apparatus Pending JP2014150187A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013018691A JP2014150187A (en) 2013-02-01 2013-02-01 Plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013018691A JP2014150187A (en) 2013-02-01 2013-02-01 Plasma processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2014150187A true JP2014150187A (en) 2014-08-21

Family

ID=51572935

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2013018691A Pending JP2014150187A (en) 2013-02-01 2013-02-01 Plasma processing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2014150187A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020167279A (en) * 2019-03-29 2020-10-08 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020167279A (en) * 2019-03-29 2020-10-08 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus
JP7204564B2 (en) 2019-03-29 2023-01-16 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102216011B1 (en) Showerhead having a detachable high resistivity gas distribution plate
JP5317424B2 (en) Plasma processing equipment
KR102374521B1 (en) Placing table and plasma treatment apparatus
JP6540022B2 (en) Mounting table and plasma processing apparatus
JP6423706B2 (en) Plasma processing equipment
JP2018117024A (en) Plasma processing apparatus
US20080041312A1 (en) Stage for plasma processing apparatus, and plasma processing apparatus
JP5230225B2 (en) Lid parts, processing gas diffusion supply device, and substrate processing device
US20190304814A1 (en) Plasma processing apparatus
KR20120074210A (en) Plasma processing apparatus
JP7140610B2 (en) Plasma processing equipment
JP5188696B2 (en) Wafer mounting electrode
US11715630B2 (en) Plasma processing apparatus
JP2018110216A (en) Plasma processing apparatus
US20180144945A1 (en) Placing unit and plasma processing apparatus
US7713377B2 (en) Apparatus and method for plasma treating a substrate
KR101898079B1 (en) Plasma processing apparatus
KR20170012106A (en) Plasma processing apparatus
JP2015230988A (en) Plasma processing device and cleaning method
US8342121B2 (en) Plasma processing apparatus
JP5367000B2 (en) Plasma processing equipment
JP7333712B2 (en) Electrostatic chuck, support table and plasma processing equipment
JP2014150187A (en) Plasma processing apparatus
JP5678116B2 (en) Lid parts, processing gas diffusion supply device, and substrate processing device
JP2021174872A (en) Piping system and processing unit