JP2014154326A - Plasma processing apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置および方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and method.
本技術分野の背景技術として、例えば、特開平6−5549号公報(特許文献1)がある。この公報には、「ECRプラズマイオン発生装置は、被照射物の1種である試料基板を内蔵した処理室に処理ガスを導入する処理ガス導入口を設け、処理室の周囲に並設された1対の磁気コイルに電流を流すことにより発生させる磁場とこの磁場内にマイクロ波を導入して発生させる電場との相互作用により生じる電子サイクロトロン共鳴(ECR)現象を用いて処理ガス導入口から導入された処理ガスをプラズマイオン化するに際し、処理ガス導入口により導入される処理ガスの導入方向を試料基板に向けるように構成されている。上記構成によりプラズマイオン化された処理ガスの被照射物への照射方向や照射速度等の照射条件を向上させ、被照射物の良好な処理状態を得ることができる。」と記載がある。 As background art in this technical field, for example, there is JP-A-6-5549 (Patent Document 1). In this publication, “ECR plasma ion generator is provided with a processing gas introduction port for introducing a processing gas into a processing chamber containing a sample substrate which is one type of irradiated object, and is arranged in parallel around the processing chamber. Introduced from the processing gas inlet using an electron cyclotron resonance (ECR) phenomenon generated by the interaction between a magnetic field generated by flowing a current through a pair of magnetic coils and an electric field generated by introducing a microwave into the magnetic field. When plasma ionizing the processed gas, the processing gas introduced through the processing gas inlet is directed toward the sample substrate. The irradiation conditions such as the irradiation direction and the irradiation speed can be improved, and a good treatment state of the irradiated object can be obtained. "
また、特開2007−173848号公報(特許文献2)がある。この公報には、「第1の拡散板のガス導入管側の面に第1のチャネルを、電極板側の面に凹部を形成する。第1のチャネルと凹部とは複数の導通口により連通している。第1のチャネルと導通口とは、ガス導入管から凹部へと通じるガス流路Lを形成する。ガス導入管から供給される処理ガスは、ガス流路Lを通ることにより、凹部と電極板との間に形成される中空部に拡散して供給される。」と記載がある。 Moreover, there exists Unexamined-Japanese-Patent No. 2007-173848 (patent document 2). In this publication, “a first channel is formed on the surface of the first diffusion plate on the gas introduction tube side, and a recess is formed on the surface on the electrode plate side. The first channel and the recess communicate with each other through a plurality of conduction ports. The first channel and the conduction port form a gas flow path L that leads from the gas introduction pipe to the recess, and the processing gas supplied from the gas introduction pipe passes through the gas flow path L. "It is supplied by being diffused into a hollow portion formed between the recess and the electrode plate."
ここで、特許文献1や特許文献2に記載された技術では、処理室へ処理ガスを供給する態様を処理ガスの供給状況に応じて変更することができない。 Here, with the techniques described in Patent Document 1 and Patent Document 2, the mode of supplying the processing gas to the processing chamber cannot be changed according to the supply status of the processing gas.
本発明の目的は、処理室へ処理ガスを供給する態様を処理ガスの供給状況に応じて変更するための技術を提供することである。 The objective of this invention is providing the technique for changing the aspect which supplies process gas to a process chamber according to the supply condition of process gas.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次の通りである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明の一実施の形態のプラズマ処理装置は、処理室と、前記処理室の上方に位置する第一ガス溜空間と、前記第一ガス溜空間の外周を囲む第二ガス溜空間と、前記第二ガス溜空間から前記第一ガス溜空間へ処理ガスを供給する複数の供給口と、前記第一ガス溜空間から前記処理室内に前記処理ガスを供給する供給孔を有する。そして、前記処理ガスを用いて前記処理室内にプラズマを形成し、形成した前記プラズマにより、前記処理室内に配置されるステージに載置された被処理体を処理する。さらに、前記供給口を通過する前記処理ガスの圧力を計測する圧力計測部と、前記供給口の開口面積を調整する調整機構と、前記圧力計測部から取得した圧力に基づいて、前記調整機構を制御する制御部を有する。 A plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a processing chamber, a first gas reservoir space located above the processing chamber, a second gas reservoir space surrounding an outer periphery of the first gas reservoir space, A plurality of supply ports for supplying a processing gas from a second gas reservoir space to the first gas reservoir space; and a supply hole for supplying the processing gas from the first gas reservoir space into the processing chamber. Then, plasma is formed in the processing chamber using the processing gas, and the object to be processed placed on a stage disposed in the processing chamber is processed by the formed plasma. Further, based on the pressure measurement unit that measures the pressure of the processing gas passing through the supply port, the adjustment mechanism that adjusts the opening area of the supply port, and the pressure acquired from the pressure measurement unit, the adjustment mechanism is It has a control part to control.
また、他の実施の形態のプラズマ処理方法は、圧力計測部により、第二ガス溜空間から第一ガス溜空間へ供給口を通過する処理ガスの圧力を計測する圧力計測ステップを有する。また、制御部により、前記圧力計測ステップにて計測した前記圧力を取得し、取得した前記圧力に基づいて、調整機構を制御し前記供給口の開口面積を調整する制御ステップを有する。さらに、供給孔を介して、前記第一ガス溜空間から処理室内に前記処理ガスを供給し、前記処理ガスを用いて前記処理室内にプラズマを形成し、形成した前記プラズマにより、前記処理室内に配置されるステージに載置された被処理体を処理する処理ステップを有する。 Moreover, the plasma processing method of other embodiment has a pressure measurement step which measures the pressure of the process gas which passes a supply port from a 2nd gas reservoir space to a 1st gas reservoir space by a pressure measurement part. In addition, the control unit includes a control step of acquiring the pressure measured in the pressure measurement step and controlling an adjustment mechanism and adjusting an opening area of the supply port based on the acquired pressure. Further, the processing gas is supplied from the first gas reservoir space into the processing chamber through the supply hole, plasma is formed in the processing chamber using the processing gas, and the formed plasma generates the plasma in the processing chamber. A processing step of processing an object to be processed placed on the stage to be arranged;
本発明の一実施の形態によれば、処理室へ処理ガスを供給する態様を処理ガスの供給状況に応じて変更することができるようになる。 According to the embodiment of the present invention, the mode of supplying the processing gas to the processing chamber can be changed according to the supply status of the processing gas.
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一部には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that components having the same function are denoted by the same reference symbols throughout the drawings for describing the embodiment, and the repetitive description thereof will be omitted.
[実施の形態1]
本実施の形態1を、図1〜図3を用いて説明する。
[Embodiment 1]
The first embodiment will be described with reference to FIGS.
<構成例>
図1は、本発明の実施の形態1における、プラズマ処理装置の構成例の概要を示す図である。図1において、プラズマ処理装置は例えば、円筒形状の処理室101と、処理室101の円筒軸の近辺に配置されるステージ102と、ステージ102の真下方に設置される排気口109と、処理室101の上方に設置されるガス溜部120と、流量制御器104と、圧力計測部125と、図示しない調整機構126と、制御部127とを有する。
<Configuration example>
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a configuration example of a plasma processing apparatus in Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, a plasma processing apparatus includes, for example, a
図2は、本発明の実施の形態1における、ガス溜部120の構成例の概要を示す図である。図2において、ガス溜部120は、第一ガス溜空間121と、この第一ガス溜空間121の外周に沿って設けられるリング状のリングプレート123と、このリングプレート123を隔てて第一ガス溜空間121の外周を囲む第二ガス溜空間122と、第二ガス溜空間122から第一ガス溜空間121へ処理ガスを供給する複数の供給口124と、各供給口124の近辺に設けられた圧力計測部125と図示しない調整機構126とを有する。なお、図1および図2に記載した矢印は処理ガスの流れを示すものである。
FIG. 2 is a diagram showing an outline of a configuration example of the
図2に示すように、流量制御器104が供給する処理ガスは、第二ガス溜空間122に供給される。そして、第二ガス溜空間122に供給された処理ガスは、その後、供給口124を介して第一ガス溜空間121に供給される。なお、流量制御器104から各供給口124までの距離はそれぞれ異なるため、流量制御器104に近い供給口124と、流量制御器104から遠い供給口124とが存在する。
As shown in FIG. 2, the processing gas supplied by the
第一ガス溜空間121の底面は、円板形状をしており、円板の中心近辺に複数の供給孔103が形成されている。そして、この供給孔103を介して処理室101へ処理ガスが供給される。
The bottom surface of the first
処理室101へ供給された処理ガスは、プラズマ化され、処理室101内に形成したプラズマを用いてステージ102に載置された被処理体の表面を加工する処理ステップを行う。
The processing gas supplied to the
そして、排気口109は、処理室101内のガスやプラズマを排気する。
The
また、圧力計測部125は、供給口124を介して第二ガス溜空間122から第一ガス溜空間121に供給される処理ガスの圧力を計測する圧力計測ステップを行う。
The
制御部127は、各圧力計測部125が計測した圧力を取得する。そして、取得する各圧力が略均等になるように調整機構126を制御する制御ステップを行う。
The
より詳細には、制御部127は、通過する処理ガスの圧力が高い供給口124については、供給口124の開口面積が小さくなるように調整機構126を制御し、通過する処理ガスの圧力が低い供給口124については、供給口124の開口面積が大きくなるように調整機構126を制御することで、各圧力計測部125から取得する各圧力が略均等になるように調整機構126を制御する。そして、各供給口124を通過する処理ガスの各圧力が略均等に調整されることに伴い、第一ガス溜空間121内の圧力が略均一に調整される。
More specifically, the
なお、上述した調整機構126を制御することで、供給口124の開口面積を調整することは、例えば、図7と図8に示すように閉口部材を供給口124の一端から出し入れ可能にし、閉口部材を水平方向にスライドすることで供給口124の開口面積を調整するようにしても良い。この場合、調整機構126は、通過する処理ガスの圧力が低い供給口124については、閉口部材を基端から他端へスライドさせて供給口124の開口面積を小さくする動作をする。一方、調整機構126は、通過する処理ガスの圧力が高い供給口124については、閉口部材を他端から基端へスライドさせて供給口124の開口面積を大きくする動作をする。
Note that adjusting the opening area of the
また、上述した調整機構126を制御することで供給口124の開口面積を調整することは、例えば、図5と図6に示すように矩形をした閉口部材の角度を制御することで供給口124の開口面積を調整するようにしても良い。この場合、調整機構126は、通過する処理ガスの圧力が低い供給口124については、閉口部材の端と回転軸130とを結んだ直線と、供給口124の端と回転軸130とを結んだ直線とが交わる角度が大きくなるように制御する。一方、通過する処理ガスの圧力が高い供給口124については、閉口部材の端と回転軸130とを結んだ直線と、供給口124の端と回転軸130とを結んだ直線とが交わる角度が小さくなるように制御する。
Further, the adjustment of the opening area of the
さらに、上述した調整機構126を制御することで供給口124の開口面積を調整することは、絞り弁を制御することで供給口124の開口面積を調整するようにしてもよい。
Further, the adjustment of the opening area of the
<実施の形態1の効果>
以上説明した本実施の形態1におけるプラズマ処理装置によれば、供給口124の開口面積を調整する調整機構126を、圧力計測部125から取得した圧力に基づいて制御することで、処理室101へ処理ガスを供給する態様を処理ガスの供給状況に応じて変更できるようになる。
<Effect of Embodiment 1>
According to the plasma processing apparatus in the first embodiment described above, the
また、各圧力計測部125が計測する圧力が略均一になるように、調整機構126を制御することで、各供給口124から略均一に第一ガス溜空間121へ処理ガスを供給できるようになる。これによって、流量制御器104に近い供給口124からの処理ガスの供給量が多く、流量制御器104から遠い供給口124からの処理ガスの供給量が少なくなるという不均一を抑制できるようになる。
Further, by controlling the
[実施の形態2]
本実施の形態2を、図3と図4を用いて説明する。
[Embodiment 2]
The second embodiment will be described with reference to FIG. 3 and FIG.
<構成例>
図3は、本発明の実施の形態2における、プラズマ処理装置の構成例の概要を示す図である。図3において、プラズマ処理装置は例えば、円筒形状の処理室101と、処理室101内の円筒軸の近辺に配置されるステージ102と、ステージ102の下方であって処理室101内の円筒軸から離れた位置に設置される排気口109と、処理室101の上方に設置されるガス溜部120と、このガス溜部120に接続される流量制御器104と、ガス溜部120に接続される圧力計測部125と、ガス溜部120に設けられる調整機構126と、制御部127とを有する。
<Configuration example>
FIG. 3 is a diagram showing an outline of a configuration example of the plasma processing apparatus in the second embodiment of the present invention. In FIG. 3, the plasma processing apparatus includes, for example, a
図4は、本発明の実施の形態2における、ガス溜部120の構成例の概要を示す図である。図4において、ガス溜部120は、第一ガス溜空間121と、この第一ガス溜空間121の外周に沿って設けられるリング状のリングプレート123と、このリングプレート123を隔てて第一ガス溜空間121の外周を囲む第二ガス溜空間122と、第二ガス溜空間122から第一ガス溜空間121へ処理ガスを供給する複数の供給口124と、各供給口124の近辺に設けられた圧力計測部125と図示しない調整機構126とを有する。
FIG. 4 is a diagram showing an outline of a configuration example of the
本実施の形態2におけるプラズマ処理装置では、排気口109が、ステージ102の下方であって処理室101内の円筒軸から離れた位置に設置される。
In the plasma processing apparatus of the second embodiment, the
このような場合、処理室101内では、排気口109の上方の気圧が低くなり気圧分布が不均一となる。
In such a case, in the
よって、制御部127は、排気口109の真上近辺に位置する供給口124を通過する処理ガス量を増やすために、排気口109の真上近辺に位置する供給口124の開口面積が大きくなるように調整機構126を制御する。これによって、処理室101内の気圧分布が略均一になり、その結果、プラズマ分布も略均等になる。
Therefore, the
<実施の形態2の効果>
以上説明した本実施の形態2におけるプラズマ処理装置によれば、排気口109の真上近辺に位置する供給口124を通過する処理ガスの圧力が高くなるように、調整機構126を制御することで、処理室101の円筒軸から離れた位置に設置される場合に、処理室101内の気圧分布が不均一になることを抑制できるようになる。
<Effect of Embodiment 2>
According to the plasma processing apparatus in the second embodiment described above, the
101 処理室
102 ステージ
103 供給孔
104 流量制御器
109 排気口
120 ガス溜部
121 第一ガス溜空間
122 第二ガス溜空間
123 リングプレート
124 供給口
125 圧力計測部
126 調整機構
127 制御部
130 回転軸
101
Claims (4)
前記供給口を通過する前記処理ガスの圧力を計測する圧力計測部と、
前記供給口の開口面積を調整する調整機構と、
前記圧力計測部から取得した圧力に基づいて、前記調整機構を制御する制御部と、を有する、プラズマ処理装置。 A processing chamber; a first gas reservoir space located above the processing chamber; a second gas reservoir space surrounding an outer periphery of the first gas reservoir space; and the second gas reservoir space to the first gas reservoir space. A plurality of supply ports for supplying a processing gas; and a supply hole for supplying the processing gas from the first gas reservoir space into the processing chamber; and forming plasma in the processing chamber using the processing gas; A plasma processing apparatus for processing an object to be processed placed on a stage disposed in the processing chamber by the formed plasma,
A pressure measuring unit for measuring the pressure of the processing gas passing through the supply port;
An adjustment mechanism for adjusting the opening area of the supply port;
And a control unit that controls the adjustment mechanism based on the pressure acquired from the pressure measurement unit.
前記制御部は、各圧力計測部が計測する圧力が略均一になるように、前記調整機構を制御する、プラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The said control part is a plasma processing apparatus which controls the said adjustment mechanism so that the pressure which each pressure measurement part measures becomes substantially uniform.
前記処理室は、円筒形状であり、
前記処理室内の円筒軸から離れた位置に設置される排気口をさらに有し、
前記制御部は、前記排気口の真上近辺に位置する前記供給口を通過する前記処理ガスの圧力が高くなるように、前記調整機構を制御する、プラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The processing chamber has a cylindrical shape,
An exhaust port installed at a position away from the cylindrical shaft in the processing chamber;
The plasma processing apparatus, wherein the control unit controls the adjustment mechanism so that a pressure of the processing gas passing through the supply port positioned immediately above the exhaust port becomes high.
制御部により、前記圧力計測ステップにて計測した前記圧力を取得し、取得した前記圧力に基づいて、調整機構を制御し前記供給口の開口面積を調整する制御ステップと、
供給孔を介して、前記第一ガス溜空間から処理室内に前記処理ガスを供給し、前記処理ガスを用いて前記処理室内にプラズマを形成し、形成した前記プラズマにより、前記処理室内に配置されるステージに載置された被処理体を処理する処理ステップと、を有する、プラズマ処理方法。 A pressure measurement step of measuring the pressure of the processing gas passing through the supply port from the second gas reservoir space to the first gas reservoir space by the pressure measurement unit;
A control step of acquiring the pressure measured in the pressure measurement step by the control unit and controlling an adjustment mechanism and adjusting an opening area of the supply port based on the acquired pressure;
The processing gas is supplied from the first gas reservoir space into the processing chamber through the supply hole, plasma is formed in the processing chamber using the processing gas, and the formed plasma is disposed in the processing chamber. And a processing step of processing a target object placed on the stage.
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