JP2017017180A - Plasma processing apparatus and exhaust structure used therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、基板に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置およびそれに用いる排気構造に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a substrate and an exhaust structure used therefor.
半導体デバイスやフラットパネルディスプレイ(FPD)の製造工程においては、基板に対しプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在する。 In a manufacturing process of a semiconductor device or a flat panel display (FPD), there is a process of performing plasma processing such as plasma etching or film formation on a substrate.
このようなプラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマCVD成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置でプラズマ処理を行う際には、真空に保持される処理室内に設けられた載置台上に基板を載置した状態で、処理室内に所定のガスのプラズマを生成し、基板に対してプラズマ処理を施す。 Various plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD film forming apparatus are used for such plasma processing. When performing plasma processing with a plasma processing apparatus, a plasma of a predetermined gas is generated in the processing chamber in a state where the substrate is mounted on a mounting table provided in a processing chamber held in a vacuum, Apply plasma treatment.
プラズマ処理装置においては、処理室内の処理領域で生成された異物やプラズマが排気領域に侵入することを防止するために、メッシュ構造やスリット構造等の開口部を形成して通気性を確保した構造のバッフル板を設けることが一般的に行われている(例えば特許文献1)。 In the plasma processing apparatus, in order to prevent foreign matter and plasma generated in the processing region in the processing chamber from entering the exhaust region, a structure with a mesh structure, a slit structure, etc. to ensure air permeability The baffle plate is generally provided (for example, Patent Document 1).
また、特許文献1では開口部を有するバッフル板を電気的にフローティング状態で設けているが、特許文献2には、このようなバッフル板を接地することが開示されている。
In
ところで、このようなプラズマ処理装置では、プラズマ中のイオンを効果的に引き込むために、載置台に高周波バイアスを印加する場合がある。大型基板のプラズマ処理においては、このような高周波バイアスを高パワーにする必要がある。 By the way, in such a plasma processing apparatus, in order to draw ions in plasma effectively, a high frequency bias may be applied to the mounting table. In plasma processing of a large substrate, it is necessary to make such a high frequency bias high power.
このように載置台に高周波バイアスを印加すると、排気口が対向電極となり、排気口部分に容量結合プラズマが発生する。 When a high frequency bias is applied to the mounting table in this manner, the exhaust port becomes a counter electrode, and capacitively coupled plasma is generated at the exhaust port portion.
バッフル板が電気的にフローティング状態の場合には、このプラズマが失活しないため、プラズマが排気部に入り込んで、圧力制御バルブ(APC)や真空ポンプの入り口部分に局所的なグロー放電が生じて部材が消耗してしまう。 When the baffle plate is in an electrically floating state, this plasma is not deactivated, so that the plasma enters the exhaust section and local glow discharge occurs at the inlet of the pressure control valve (APC) or vacuum pump. The member is consumed.
一方、バッフル板が接地されている場合には、プラズマがバッフル板で失活するため、排気部での放電は抑制される。しかし、接地されたバッフル板上でグロー放電が発生して動き回り、排気空間の放電が不安定になってしまう。 On the other hand, when the baffle plate is grounded, the plasma is deactivated by the baffle plate, so that discharge in the exhaust section is suppressed. However, glow discharge is generated and moved around on the grounded baffle plate, and the discharge of the exhaust space becomes unstable.
したがって、本発明は、載置台に高パワーの高周波電力を印加する場合に、排気部へのプラズマ浸入すること、およびバッフル板の上方で放電が不安定になることを効果的に防止することができるプラズマ処理装置、およびそのようなプラズマ処理装置に用いられる排気構造を提供することを課題とする。 Therefore, the present invention can effectively prevent plasma intrusion into the exhaust section and unstable discharge above the baffle plate when high power high frequency power is applied to the mounting table. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus that can be used and an exhaust structure used for such a plasma processing apparatus.
上記課題を解決するため、本発明の第1の観点は、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気部と、前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源と、前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板とを有し、前記第1の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第2の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第1の開口バッフル板は接地され、前記第2の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板は、これらの間に安定放電が生成可能な間隔で設けられてい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, a first aspect of the present invention is to provide a processing chamber that accommodates a substrate and performs plasma processing, a mounting table having a mounting surface on which the substrate is mounted in the processing chamber, and the processing A processing gas supply system for supplying a processing gas into the chamber, an exhaust section for exhausting the processing chamber, a plasma generation mechanism for generating plasma for performing plasma processing on the substrate placed on the mounting table, A high-frequency power source for applying high-frequency power for bias to the mounting table, a first opening baffle plate having a plurality of openings provided in or near an exhaust port portion extending from the processing chamber to the exhaust unit; A second opening baffle plate, wherein the first opening baffle plate is provided downstream of the exhaust path, and the second opening baffle plate is provided upstream of the exhaust path, and the first opening baffle plate and Said second opening Each of the baffle plates is made of a conductive material, the first opening baffle plate is grounded, the second opening baffle plate is in an electrically floating state, the first opening baffle plate and the second opening baffle plate The opening baffle plate is provided with an interval between them so that a stable discharge can be generated.
また、本発明の第2の観点は、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気部と、前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源とを有するプラズマ処理装置において、前記処理室に供給された処理ガスを前記排気部に導く排気構造であって、前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板を有し、前記第1の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第2の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第1の開口バッフル板は接地され、前記第2の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板は、これらの間に安定放電が生成可能な間隔で設けられていることを特徴とする排気構造を提供する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing, a mounting table having a mounting surface on which the substrate is mounted in the processing chamber, and a processing gas in the processing chamber. A processing gas supply system to supply, an exhaust unit for exhausting the processing chamber, a plasma generation mechanism for generating plasma for performing plasma processing on the substrate placed on the mounting table, and a bias to the mounting table A plasma processing apparatus having a high-frequency power source for applying a high-frequency power for use, wherein the processing gas supplied to the processing chamber is led to the exhaust unit and is exhausted from the processing chamber to the exhaust unit A first opening baffle plate having a plurality of openings and a second opening baffle plate provided at or near the mouth portion, wherein the first opening baffle plate is located downstream of the exhaust path, and the second opening baffle plate Opening bag The first aperture baffle plate and the second aperture baffle plate are both made of a conductive material, the first aperture baffle plate is grounded, and the second aperture baffle plate is grounded. The opening baffle plate is electrically floating, and the first opening baffle plate and the second opening baffle plate are provided at an interval between which stable discharge can be generated. An exhaust structure is provided.
前記第1の開口バッフル板は、前記排気部の排気配管の入口部分を覆うように設けられていることが好ましい。また、前記第1の開口バッフル板と前記第2の開口バッフル板との間隔は、1〜10mmであることが好ましい。 The first opening baffle plate is preferably provided so as to cover an inlet portion of an exhaust pipe of the exhaust section. Moreover, it is preferable that the space | interval of a said 1st opening baffle board and a said 2nd opening baffle board is 1-10 mm.
前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板は、スリット状もしくはメッシュ状に構成されるか、または多数のパンチング孔を有するものとすることができる。 The first opening baffle plate and the second opening baffle plate may be configured in a slit shape or a mesh shape, or may have a number of punching holes.
前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板の開口率は、61.5%以下であることが好ましい。 The opening ratio of the first opening baffle plate and the second opening baffle plate is preferably 61.5% or less.
また、基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と前記排気部に繋がる排気領域とに仕切る、導電性材料からなり開口部を有さない複数の仕切り部材をさらに有し、前記複数の仕切り部材は、接地電位に接続され、隣接するものどうしが、その間に、前記処理領域に供給された処理ガスを前記排気領域に導く間口が形成されるように離間して配置されている構成とすることができる。この場合に、前記仕切り部材と異なる高さ位置に、平面視した場合に前記間口の少なくとも一部を遮蔽するように設けられ、導電性材料からなるとともに開口部を有さず、かつ接地電位に接続された遮蔽部材をさらに有することが好ましい。 Further, the substrate further includes a plurality of partition members made of a conductive material and having no openings, which are divided into a processing region for performing plasma processing on the substrate and an exhaust region connected to the exhaust unit. The adjacent ones connected to the ground potential are arranged so as to be spaced apart so as to form an opening for guiding the processing gas supplied to the processing region to the exhaust region. it can. In this case, it is provided at a height different from that of the partition member so as to shield at least a part of the frontage when viewed in plan, is made of a conductive material, has no opening, and has a ground potential. It is preferable to further have a connected shielding member.
前記処理室は平面形状が矩形状の空間を有し、前記載置台は平面形状が矩形状をなし、矩形状の基板が載置される構成とすることができる。 The processing chamber has a space having a rectangular planar shape, and the mounting table has a rectangular planar shape, and a rectangular substrate can be placed thereon.
前記プラズマ生成機構は、前記処理領域に誘導結合プラズマを生成するため高周波アンテナを有する構成とすることができる。前記高周波アンテナは、前記処理室の上部に誘電体窓を介して設置されてもよいし、前記処理室の上部に金属窓を介して設置されてもよい。 The plasma generation mechanism may have a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma in the processing region. The high-frequency antenna may be installed in the upper part of the processing chamber through a dielectric window, or may be installed in the upper part of the processing chamber through a metal window.
本発明によれば、処理室から排気部へ至る排気口部分またはその近傍に第1の開口バッフル板を接地した状態で設け、かつその排気経路上流側に第2の開口バッフル板をフローティング状態で設け、かつ、第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板を、これらの間で安定放電が形成される程度の間隔で配置したので、排気部へのプラズマリークを抑制することができ、かつバッフル板上方での不安定なグロー放電を抑制して処理室内に安定したプラズマを生成することができる。 According to the present invention, the first opening baffle plate is provided in a grounded state at or near the exhaust port portion extending from the processing chamber to the exhaust portion, and the second opening baffle plate is floated upstream of the exhaust path. Since the first opening baffle plate and the second opening baffle plate are disposed at such an interval that a stable discharge is formed between them, plasma leakage to the exhaust part can be suppressed, In addition, it is possible to suppress unstable glow discharge above the baffle plate and generate stable plasma in the processing chamber.
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。図1は本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を示す垂直断面図、図2はその水平断面図、図3は排気部の詳細を示す断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. 1 is a vertical sectional view showing a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a horizontal sectional view thereof, and FIG. 3 is a sectional view showing details of an exhaust section.
本実施形態のプラズマ処理装置は、誘導結合プラズマを生成して、例えばFPD用ガラス基板のような矩形基板に対しエッチング処理やアッシング処理等の誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理装置として構成される。 The plasma processing apparatus of the present embodiment is configured as an inductively coupled plasma processing apparatus that generates inductively coupled plasma and performs inductively coupled plasma processing such as etching and ashing on a rectangular substrate such as a glass substrate for FPD. The
このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器1を有する。この本体容器1は分解可能に組み立てられており、接地線1aにより接地されている。本体容器1は、誘電体壁2により上下にアンテナ室3および処理室4に区画されている。誘電体壁2は処理室4の天井壁を構成している。誘電体壁2は、Al2O3等のセラミックス、石英等で構成されている。
This plasma processing apparatus has a rectangular tube-shaped airtight
本体容器1におけるアンテナ室3の側壁3aと処理室4の側壁4aとの間には内側に突出する支持棚5が設けられており、この支持棚5の上に誘電体壁2が載置される。
A support shelf 5 protruding inward is provided between the
誘電体壁2の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体11が嵌め込まれている。シャワー筐体11は十字状に設けられており、誘電体壁2を下から支持する構造、例えば梁構造となっている。なお、上記誘電体壁2を支持するシャワー筐体11は、複数本のサスペンダ(図示せず)により本体容器1の天井に吊された状態となっている。支持棚5およびシャワー筐体11は誘電体部材で被覆されていてもよい。
A shower casing 11 for supplying a processing gas is fitted into the lower portion of the dielectric wall 2. The shower housing 11 is provided in a cross shape, and has a structure that supports the dielectric wall 2 from below, for example, a beam structure. The shower housing 11 that supports the dielectric wall 2 is suspended from the ceiling of the
このシャワー筐体11は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面または外面が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11には水平に伸びるガス流路12が形成されており、このガス流路12には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔12aが連通している。一方、誘電体壁2の上面中央には、このガス流路12に連通するようにガス供給管20aが設けられている。ガス供給管20aは、本体容器1の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系20に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系20から供給された処理ガスがガス供給管20aを介してシャワー筐体11内に供給され、その下面のガス吐出孔12aから処理室4内へ吐出される。
This shower casing 11 is made of a conductive material, preferably a metal, for example, aluminum whose inner surface or outer surface is anodized so as not to generate contaminants. The shower casing 11 is formed with a
アンテナ室3内には、高周波(RF)アンテナ13が配設されている。高周波アンテナ13は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線13aを環状や渦巻状等の従来用いられる任意の形状に配置して構成される。複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。
A radio frequency (RF)
アンテナ線13aの端子22にはアンテナ室3の上方へ延びる給電部材16が接続されている。給電部材16の上端には、給電線19より高周波電源15が接続されている。また、給電線19には整合器14が介装されている。さらに、高周波アンテナ13は絶縁部材からなるスペーサ17により誘電体壁2から離間している。そして、高周波アンテナ13に、高周波電源15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、処理室4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11から供給された処理ガスがプラズマ化され、誘導結合プラズマが生成される。
A
処理室4内の底壁4b上には、誘電体壁2を挟んで高周波アンテナ13と対向するように、矩形状の基板Gを載置するための載置面を有する載置台23が絶縁体部材24を介して固定されている。絶縁体部材24は額縁状をなしている。載置台23は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成された本体23aと、本体23aの外周を囲むように設けられた絶縁体枠23bとを有している。載置台23に載置された基板Gは、静電チャック(図示せず)により吸着保持される。
On the
載置台23は、基板Gの搬入出のためのリフターピン(図示せず)が、本体容器1の底壁、絶縁体部材24を介して挿通されている。リフターピンは、本体容器1外に設けられた昇降機構(図示せず)により昇降駆動して基板Gの搬入出を行うようになっている。なお、載置台23は、昇降機構により昇降可能な構造としてもよい。
In the mounting table 23, lifter pins (not shown) for loading and unloading the substrate G are inserted through the bottom wall of the
載置台23の本体23aには、給電線25により、整合器26を介してバイアス用高周波電源27が接続されている。この高周波電源27は、プラズマ処理中に、高周波バイアス(バイアス用高周波電力)を載置台に印加する。高周波バイアスの周波数は、例えば周波数が6MHzである。このバイアス用の高周波電力により、処理室4内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Gに引き込まれる。
A bias high-
また、載置台23内には、基板Gの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている(いずれも図示せず)。 In addition, a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant flow path, and the like, and a temperature sensor are provided in the mounting table 23 (not shown). ).
さらに、載置台23は、基板Gが載置された際に、その裏面側に冷却空間(図示せず)が形成されるようになっており、この冷却空間に熱伝達用ガスとしてのHeガスを所定の圧力で供給するためのHeガス流路28が接続されている。このように基板Gの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Gの温度制御性を良好にすることができる。 Further, when the substrate G is placed on the mounting table 23, a cooling space (not shown) is formed on the back side thereof, and a He gas as a heat transfer gas is formed in the cooling space. Is connected at a predetermined pressure. Thus, by supplying the heat transfer gas to the back side of the substrate G, the temperature controllability of the substrate G can be improved under vacuum.
処理室4の底壁4bの底部中央には開口部4cが形成されており、給電線25、Heガス流路28、および温度制御機構の配管や配線は、開口部4cを通して本体容器1外に導出される。
An opening 4c is formed in the center of the bottom of the
処理室4の四つの側壁4aのうち一つには、基板Gを搬入出するための搬入出口29aおよびそれを開閉するゲートバルブ29が設けられている。
One of the four
処理室4の内壁(側壁4aの内側部分)と載置台23との間には、処理室4内を処理領域41と排気領域42とに仕切る4枚の仕切り部材50が設けられている。仕切り部材50は、開口部を有さない矩形状をなす金属等の導電性材料からなる板材で構成されている。各仕切り部材50は、載置台23の各側面に対応して設けられており、接地線50aにより接地電位に接続されている。なお、仕切り部材50を側壁4aと電気的に接続させて、本体容器1を介して接地するようにしてもよい。
Between the inner wall of the processing chamber 4 (the inner part of the
隣接する仕切り部材50どうしは、その間に、処理領域41に供給されたガスを排気領域に導く間口60が形成されるように離間して配置されており、間口60は仕切り部材50形成面の四隅に存在している。
処理領域41は、処理室4のうち仕切り部材50よりも上の領域であり、基板Gをプラズマ処理するための誘導結合プラズマが形成される領域である。また、排気領域42は、処理室4のうち仕切り部材50よりも下の領域であり、処理領域41からの処理ガスが導かれ、それを排気するための領域である。
The
処理室4の底壁4bには、処理室4の底壁4bの四隅にそれぞれ排気口30が設けられており、各排気口30には排気部40が設けられている。排気部40は、排気口30に接続された排気配管31と、排気配管31の開度を調整することにより処理室4内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ(APC)32と、処理室4内を排気配管31を介して排気するための真空ポンプ33とを有している。そして、真空ポンプ33により処理室4内が排気され、プラズマ処理中、自動圧力制御バルブ(APC)32の開度を調整して処理室4内を所定の真空雰囲気に設定、維持される。
On the
図3に示すように、排気口30部分には、排気配管31の入口部分を覆うように、第1の開口バッフル板34が設けられており、第1の開口バッフル板34の上方(つまり排気経路の上流側)の所定長離隔した位置に第1の開口バッフル板34と対向して第2の開口バッフル板35が設けられている。すなわち、排気口30に上下二段の開口バッフル板が設けられている。第1の開口バッフル板34および第2の開口バッフル板35は、金属等の導電性材料からなり、多数の開口を有しており、例えば、図4の(a)に示すようなスリット状、または(b)に示すようなメッシュ状、または(c)に示すような多数のパンチング孔を有する構造をなしている。
As shown in FIG. 3, a first
第1の開口バッフル板34は、排気配管31の上部の内周を構成する絶縁部材36に取り付けられており、接地線34aにより接地されている。一方、第1の開口バッフル板34と第2の開口バッフル板35との間にはリング状をなす絶縁スペーサ37が設けられており、第2の開口バッフル板35は電気的にフローティング状態となっている。これら二段の開口バッフル板は、これらの間で安定放電可能な間隔で配置されている。第1の開口バッフル板34と第2の開口バッフル板35により、後述するように、排気部40へのプラズマリークを抑制することができるとともに、安定したプラズマを形成することができるようになっている。
The first
自動圧力制御バルブ(APC)32と真空ポンプ33との間には、真空ポンプ33への異物の侵入を防止するためのメッシュ部材38が設けられている。メッシュ部材38は、金属等の導電性材料で構成されており、接地されている。
A
第1の開口バッフル板34および第2の開口バッフル板35の間隔の好ましい範囲は、1〜10mmである。また、第1の開口バッフル板34および第2の開口バッフル板35の開口率は、61.5%以下であることが好ましい。
A preferable range of the distance between the first
なお、排気口30の数や位置は、装置の大きさに応じて適宜設定される。例えば、図5の水平断面図に示すように、排気口30を処理室4の各側壁4aに沿って2個ずつ、合計8個設けるようにしてもよい。
The number and positions of the
本実施形態のプラズマ処理装置は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなる制御部100、ユーザーインターフェース101、記憶部102を有している。制御部100は、プラズマ処理装置の各構成部、例えばバルブ、高周波電源、真空ポンプ等に指令を送り、これらを制御するようになっている。また、ユーザーインターフェース101は、オペレータによるプラズマ処理装置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、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有し、制御部100に接続されている。記憶部102は、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部100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ており、制御部100に接続されている。処理レシピは記憶部102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101からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部102から呼び出して制御部100に実行させることで、制御部100の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。
The plasma processing apparatus of this embodiment includes a
次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置を用いて基板Gに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチングやプラズマアッシングを施す際の処理動作について説明する。 Next, a processing operation when performing plasma processing, for example, plasma etching or plasma ashing, on the substrate G using the plasma processing apparatus configured as described above will be described.
まず、ゲートバルブ29を開にした状態で搬入出口29aから搬送機構(図示せず)により基板Gを処理室4内に搬入し、載置台23の載置面に載置した後、静電チャック(図示せず)により基板Gを載置台23上に固定する。次に、処理ガス供給系20からシャワー筐体11のガス吐出孔12aを介して処理ガスを処理室4内に供給するとともに、自動圧力制御バルブ(APC)32により圧力を制御しつつ排気口30から排気配管31を介して真空ポンプ33により処理室4内を真空排気することにより、処理室内を例えば0.66〜26.6Pa程度の圧力雰囲気に維持する。
First, after the
また、このとき基板Gの裏面側の冷却空間には、基板Gの温度上昇や温度変化を回避するために、Heガス流路28を介して、熱伝達用ガスとしてのHeガスを供給する。
At this time, He gas as heat transfer gas is supplied to the cooling space on the back surface side of the substrate G through the He
次いで、高周波電源15から例えば13.56MHzの高周波を高周波アンテナ13に印加し、これにより誘電体壁2を介して処理室4内に均一な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、処理室4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る。このプラズマにより、基板Gに対してプラズマ処理、例えば基板Gの所定の膜に対しプラズマエッチングやプラズマアッシングが行われる。このとき同時に、高周波電源27から高周波バイアスとして、例えば周波数が6MHzの高周波電力を載置台23に印加して、処理室4内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Gに引き込まれるようにする。
Next, a high frequency of 13.56 MHz, for example, is applied from the high
処理ガスは、処理室4内の処理領域41でプラズマ化してプラズマ処理に供された後、真空ポンプ33により吸引されることにより、隣接する仕切り部材50の間に形成された間口60から排気領域42に至り、排気口30から排気配管31を経て排気される。
The processing gas is converted into plasma in the
載置台23に高周波バイアスを印加することにより、図6に示すように、処理室4の内壁や排気口30近傍の接地された導電体を対向電極として容量結合プラズマが発生する。このとき、基板Gが大型基板である場合には、載置台23に高パワーの高周波電力を印加する必要があり、対向電極が小さいとアーキングを生じたりして電気的に不安定になる。このため、処理室4の内壁(側壁4aの内側部分)と載置台23との間の位置に、開口部を有さない複数の仕切り部材50を接地して設けて対向電極として機能するようにし、対向電極を拡大することにより電気的安定性を確保する。また、隣接する仕切り部材50の間に排気領域42に至る間口60が形成されており、仕切り部材50によって排気の制御も行うようになっている。
By applying a high frequency bias to the mounting table 23, capacitively coupled plasma is generated using the grounded conductor near the inner wall of the
ただし、このように複数の接地された仕切り部材50を設けても、処理条件によっては、真空ポンプ33で吸引することによりプラズマが排気口30近傍に引き寄せられ、このプラズマが排気部40の内部に侵入すると、例えば、自動圧力制御バルブ(APC)32近傍で放電による発光(アーキング)が生じ、その表面の陽極酸化皮膜や、真空ポンプ33上のメッシュ部材38が消耗してしまう。
However, even if a plurality of grounded
これに対して、図7(a)に示すように、排気口30に接地された第1の開口バッフル板34のみを設けると、プラズマは第1の開口バッフル板34で失活するため、排気部40へのプラズマの侵入が抑制され、自動圧力制御バルブ(APC)32近傍での放電による発光(アーキング)を抑制することができる。しかし、処理室4で接地電位に偏りが生じ、その上方領域に不安定なグロー放電が発生して、放電が動き回るちらつきが発生し、処理室4内のプラズマが不安定になってしまう。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, if only the first
一方、図7(b)に示すように、排気口30にフローティング状態の第2の開口バッフル板35のみを設けると、第2の開口バッフル板35はプラズマ電位であるから、その上方領域に不安定なグロー放電が発生することはない。しかし、フローティング状態の第2の開口バッフル板35ではプラズマは失活しないので、排気部40へのプラズマの侵入を有効に防止することができず、自動圧力制御バルブ(APC)32の近傍での放電による発光(アーキング)を十分に抑制することができない。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, if only the second
そこで、本実施形態では、図7(c)に示すように、下段側の接地された第1の開口バッフル板34と、上段側(排気経路の上流側)のフローティング状態の第2の開口バッフル板35とを、これらの間で安定放電可能な間隔で二段に設ける。つまり、フローティング状態の第2の開口バッフル板35はプラズマ電位となり、接地された第1のバッフル板との間で電位差を生じる。このため、これらの開口バッフル間の間隔を適切に調整することによりこれらの間に安定的な放電が形成されプラズマが保持される。そして、第2の開口バッフル板35を透過したイオンや電子は、このプラズマによりトラップされる。これにより、第1の開口バッフル板34と第2の開口バッフル板35との間でちらつきのない安定的なグロー放電が形成されるものと推測される。また、排気口30に引き寄せられたプラズマは、下段側の第1の開口バッフル板34で失活するため、自動圧力制御バルブ(APC)32の近傍での放電による発光(アーキング)を抑制することができる。さらに、上段側の第2の開口バッフル板35はプラズマ電位であるから処理室4の接地電位の偏りが緩和される。そして、これらによって処理室4内に安定的なプラズマを生成することができる。
Therefore, in the present embodiment, as shown in FIG. 7C, the first
このとき、第1の開口バッフル板34と第2の開口バッフル板35との間隔は、上述したように、これらの間で安定放電が生成可能な程度の間隔にする。間隔が広すぎるとこれらの間に安定放電が生じず、接地された第1の開口バッフル板34上での不安定なグロー放電が発生する現象を抑制することが困難となる。また、これらの間隔が狭すぎると、第1の開口バッフル板34によりプラズマを十分に死活させることができず、排気部40へのプラズマの侵入を防止することが困難となる。このような観点から、第1の開口バッフル板34と第2の開口バッフル板35との間隔は、1〜10mmの範囲が好ましい。
At this time, the interval between the first
また、プラズマをトラップする効果、および第1の開口バッフル板34と第2の開口バッフル板35との間に安定した放電を形成する効果を得る観点からは、第1の開口バッフル板34および第2の開口バッフル板35の開口率は、61.5%以下が好ましい。
Further, from the viewpoint of obtaining the effect of trapping plasma and the effect of forming a stable discharge between the first
このように本実施形態によれば、排気口30部分に排気配管31の入口部分を覆うように第1の開口バッフル板34を接地した状態で設け、かつその排気経路上流側に第2の開口バッフル板35をフローティング状態で設け、かつ、第1の開口バッフル板34および第2の開口バッフル板35を、これらの間で安定放電が形成される程度の間隔で配置したので、排気部40へのプラズマリークを抑制することができ、かつバッフル板上方での不安定なグロー放電を抑制して処理室4内に安定したプラズマを生成することができる。
Thus, according to the present embodiment, the first
次に、本実施形態の変形例について説明する。図8(a)は変形例に係るプラズマ処理装置を示す水平断面図、(b)はそのプラズマ処理装置における仕切り部材と遮蔽部材との位置関係を示す斜視図である。このプラズマ処理装置は、隣接する仕切り部材50の間に形成される間口60の下方位置に遮蔽部材52が設けられている他は、図1のプラズマ処理装置と同様に構成されている。
Next, a modification of this embodiment will be described. FIG. 8A is a horizontal sectional view showing a plasma processing apparatus according to a modification, and FIG. 8B is a perspective view showing the positional relationship between a partition member and a shielding member in the plasma processing apparatus. This plasma processing apparatus is configured in the same manner as the plasma processing apparatus of FIG. 1 except that a shielding
遮蔽部材52は金属等の導電性材料からなる板材で構成され、処理室4の内壁(側壁4aの内側部分)と載置台23との間の四隅であって、仕切り部材50の下方位置にそれぞれ配置されている。遮蔽部材52は、平面視した場合に、その少なくとも一部が仕切り部材50と重なるように配置され、間口60を遮蔽するようになっている。また、遮蔽部材52は、接地線52aにより接地電位に接続されている。遮蔽部材52を本体容器1または仕切り部材50を介して接地してもよい。
The shielding
このように、仕切り部材50の下方位置に、間口60を遮蔽するように、接地された遮蔽部材52を設けることにより、排気経路を処理領域41に存在するプラズマから遮蔽することができ、プラズマが排気口30に引き寄せられることを抑制することがでる。
Thus, by providing the grounded shielding
なお、遮蔽部材52は間口60を完全に遮蔽するのではなく、間口60の一部を遮蔽してもある程度の遮蔽効果を得ることができる。また、遮蔽部材52は、仕切り部材50と異なる高さ位置に設けられていればよく、仕切り部材50の上方位置に設けてもよい。
Note that the shielding
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、誘導結合型のプラズマ処理装置として処理室の上部に誘電体窓を介して高周波アンテナが設けられた場合について示したが、誘電体窓ではなく金属窓を介して高周波アンテナが設けられた場合についても適用できる。この場合、処理ガスの供給は、梁構造等の十字状のシャワー筐体からではなく金属窓にガスシャワーを設けて供給してもよい。 The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above embodiment, the case where a high frequency antenna is provided via a dielectric window at the top of the processing chamber as an inductively coupled plasma processing apparatus has been described. However, a high frequency antenna is not provided via a metal window but a dielectric window. This can also be applied to the case where is provided. In this case, the processing gas may be supplied by providing a gas shower on a metal window instead of from a cross-shaped shower housing such as a beam structure.
また、上記実施形態では、バイアス用高周波電力が印加される載置台に対する対向電極の面積が小さい誘導結合型のプラズマ処理装置に本発明が特に効果的に適用できることを示したが、これに限らず、載置台にバイアス用高周波電力が印加されるプラズマ処理装置であれば適用可能であり、例えば、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置や、対向電極の面積が比較的大きい容量結合型(平行平板型)のプラズマ処理装置であっても適用可能である。 Further, in the above-described embodiment, it has been shown that the present invention can be particularly effectively applied to an inductively coupled plasma processing apparatus in which the area of the counter electrode with respect to the mounting table to which the high frequency bias power is applied is not limited thereto. Any plasma processing apparatus in which a high frequency power for bias is applied to the mounting table is applicable. For example, a plasma processing apparatus using microwaves or a capacitively coupled type (parallel plate type) having a relatively large counter electrode area. It is also applicable to the plasma processing apparatus.
また、上記実施形態では、第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板を排気口部分に設けた例を示したが、これに限らず、排気口の近傍であってもよい。また、第1の開口バッフル板は必ずしも排気配管の入口部分を覆う必要はなく、排気部にプラズマがリークすることを抑制できる位置に配置されればよい。さらに、第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板を、処理室4の内壁(側壁4aの内側部分)と載置台23との間の全面に亘って設けてもよい。
Moreover, although the example which provided the 1st opening baffle board and the 2nd opening baffle board in the exhaust port part was shown in the said embodiment, it may not be restricted to this but the vicinity of an exhaust port. Further, the first opening baffle plate does not necessarily need to cover the inlet portion of the exhaust pipe, and may be disposed at a position where the plasma can be prevented from leaking into the exhaust portion. Furthermore, the first opening baffle plate and the second opening baffle plate may be provided over the entire surface between the inner wall of the processing chamber 4 (the inner portion of the
さらにまた、上記実施形態では、隣接する仕切り部材の間の間口を処理室の四隅に形成した例について示したが、これに限るものではない。 Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the frontage between adjacent partition members is formed at the four corners of the processing chamber is shown, but the present invention is not limited to this.
さらにまた、上記実施形態では、第1および第2の開口バッフル板を、排気機構の穴部分に適用した例について示したが、ビューポートや基板搬入出口など、プラズマ処理装置の処理容器に設けられた開口であれば適用することができる。 Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the first and second opening baffle plates are applied to the hole portion of the exhaust mechanism has been described. Any opening can be used.
さらにまた、上記実施形態では本発明をプラズマエッチングやプラズマアッシングを行う装置に適用した場合について示したが、CVD成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらに、上記実施形態では、基板としてFPD用の矩形基板を用いた例を示したが、他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。 Furthermore, although the case where the present invention is applied to an apparatus for performing plasma etching or plasma ashing is shown in the above embodiment, the present invention can be applied to other plasma processing apparatuses such as CVD film formation. Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which a rectangular substrate for FPD is used as a substrate has been shown. However, the present invention can be applied to processing other rectangular substrates, and is not limited to a rectangular shape, for example, a circular shape such as a semiconductor wafer. It can also be applied to a substrate.
1;本体容器
2;誘電体壁(誘電体部材)
3;アンテナ室
4;処理室
13;高周波アンテナ
14;整合器
15;高周波電源
16;給電部材
19;給電線
20;処理ガス供給系
22;端子
23;載置台
27;バイアス用高周波電源
30;排気口
31;排気配管
32;自動圧力制御バルブ(APC)
33;真空ポンプ
34;第1の開口バッフル板
35;第2の開口バッフル板
40;排気部
41;処理領域
42;排気領域
50;仕切り部材
34a,50a,52a;接地線
52;遮蔽部材
60;間口
100;制御部
G;基板
1; Main body container 2; Dielectric wall (dielectric member)
DESCRIPTION OF
33;
Claims (19)
前記処理室内で基板が載置される載置面を有する載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気部と、
前記載置台に載置された基板に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成するプラズマ生成機構と、
前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加するための高周波電源と、
前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板と
を有し、
前記第1の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第2の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、
前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第1の開口バッフル板は接地され、前記第2の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、
前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板は、これらの間に安定放電が生成可能な間隔で設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A mounting table having a mounting surface on which a substrate is mounted in the processing chamber;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber;
An exhaust section for exhausting the processing chamber;
A plasma generating mechanism for generating plasma for performing plasma processing on the substrate mounted on the mounting table;
A high frequency power source for applying a high frequency power for bias to the mounting table;
A first opening baffle plate and a second opening baffle plate having a plurality of openings provided in or near the exhaust port portion extending from the processing chamber to the exhaust unit;
The first opening baffle plate is provided on the downstream side of the exhaust path, and the second opening baffle plate is provided on the upstream side of the exhaust path,
The first opening baffle plate and the second opening baffle plate are both made of a conductive material, the first opening baffle plate is grounded, and the second opening baffle plate is in an electrically floating state. ,
The plasma processing apparatus, wherein the first opening baffle plate and the second opening baffle plate are provided at an interval between which a stable discharge can be generated.
前記処理室から前記排気部へ至る排気口部分またはその近傍に設けられた、複数の開口を有する第1の開口バッフル板および第2の開口バッフル板を有し、
前記第1の開口バッフル板は排気経路の下流側、前記第2の開口バッフル板は排気経路の上流側に設けられ、
前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板はいずれも導電性材料からなり、前記第1の開口バッフル板は接地され、前記第2の開口バッフル板は電気的にフローティング状態であり、
前記第1の開口バッフル板および前記第2の開口バッフル板は、これらの間に安定放電が生成可能な間隔で設けられていることを特徴とする排気構造。 A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing, a mounting table having a mounting surface on which the substrate is mounted in the processing chamber, a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber, and the processing chamber An exhaust section for exhausting air, a plasma generation mechanism for generating plasma for performing plasma processing on a substrate placed on the mounting table, and a high-frequency power source for applying bias high-frequency power to the mounting table A plasma processing apparatus having an exhaust structure that guides the processing gas supplied to the processing chamber to the exhaust part,
A first opening baffle plate and a second opening baffle plate having a plurality of openings provided in or near the exhaust port portion extending from the processing chamber to the exhaust unit;
The first opening baffle plate is provided on the downstream side of the exhaust path, and the second opening baffle plate is provided on the upstream side of the exhaust path,
The first opening baffle plate and the second opening baffle plate are both made of a conductive material, the first opening baffle plate is grounded, and the second opening baffle plate is in an electrically floating state. ,
The exhaust structure according to claim 1, wherein the first opening baffle plate and the second opening baffle plate are provided at intervals at which stable discharge can be generated.
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