JP2023097106A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Ryo Chiba
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Ryo Murakami
卓哉 片桐
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Abstract

To properly prevent high output power as a noise component from entering a chiller unit arranged in a plasma processing device.SOLUTION: A plasma processing device comprises: a plasma processing chamber which is coupled to a ground potential and has a conductive base plate formed with a first opening and a second opening; a substrate supporting part which has a coolant passage; a DC generation part; a first insulation pipeline which connects an inlet of the coolant passage to the first opening; a second insulation pipeline which connects an outlet of the coolant passage to the second opening; a chiller unit; a first stainless pipeline which connects an outlet of the chiller unit to the first insulation pipeline; a second stainless pipeline which connects an inlet of the chiller unit to the second insulation pipeline; a first conductive spacer which is arranged between the first insulation pipeline and the first stainless pipeline and has an opening ratio of 30%-80%; and a second conductive spacer which is arranged between the second insulation pipeline and the second stainless pipeline and has an opening ratio of 30%-80%.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。 The present disclosure relates to plasma processing apparatuses.

特許文献1には、載置台の内部に流体を流す配管である調温部を有し、温度制御システムからの流体を当該調温部に流入させることで、静電チャックを冷却又は加熱する半導体処理装置が開示されている。温度制御システムは制御装置により制御されている。 Patent Document 1 discloses a semiconductor device that has a temperature control section, which is a pipe for flowing a fluid inside a mounting table, and that causes a fluid from a temperature control system to flow into the temperature control section, thereby cooling or heating an electrostatic chuck. A processing device is disclosed. The temperature control system is controlled by a controller.

特開2013-105359号公報JP 2013-105359 A

本開示にかかる技術は、ステンレス配管を介してプラズマ処理チャンバからチラーユニットに伝播する電気的ノイズ成分を抑制する。 The technology according to the present disclosure suppresses electrical noise components propagating from the plasma processing chamber to the chiller unit via stainless steel piping.

本開示の一態様は、導電性ベースプレートを有するプラズマ処理チャンバであり、前記導電性ベースプレートは、第1の開口及び第2の開口を有し、グランド電位に結合される、プラズマ処理チャンバと、前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、冷媒流路を有する基板支持部と、前記基板支持部に結合され、DC信号を生成するように構成されるDC生成部と、前記基板支持部から前記第1の開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、前記冷媒流路の入口に流体接続される第1の絶縁配管と、前記基板支持部から前記第2の開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、前記冷媒流路の出口に流体接続される第2の絶縁配管と、前記プラズマ処理チャンバの外部に配置されるチラーユニットと、前記チラーユニットの出口と前記第1の絶縁配管とを流体接続する第1のステンレス配管と、前記チラーユニットの入口と前記第2の絶縁配管とを流体接続する第2のステンレス配管と、前記第1の絶縁配管と前記第1のステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する第1の導電性スペーサと、前記第2の絶縁配管と前記第2のステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する第2の導電性スペーサと、を備えるプラズマ処理装置。 One aspect of the present disclosure is a plasma processing chamber having a conductive baseplate, the conductive baseplate having a first opening and a second opening and coupled to a ground potential; a substrate support disposed within a plasma processing chamber and having a coolant flow path; a DC generator coupled to the substrate support and configured to generate a DC signal; a first insulating pipe extending through an opening to the lower surface of the conductive base plate and fluidly connected to an inlet of the coolant channel; a second insulating pipe extending to the lower surface of the refrigerant channel and fluidly connected to the outlet of the coolant channel; a chiller unit disposed outside the plasma processing chamber; and an outlet of the chiller unit and the first insulating pipe. a first stainless steel pipe that fluidly connects the piping, a second stainless steel pipe that fluidly connects the inlet of the chiller unit and the second insulating pipe, and the first insulating pipe and the first stainless steel pipe. A first conductive spacer having an aperture ratio of 30% to 80% and arranged across the cross section between and between the second insulating pipe and the second stainless steel pipe across the cross section a second conductive spacer disposed and having an aperture ratio of 30% to 80%.

本開示によれば、ステンレス配管を介してプラズマ処理チャンバからチラーユニットに伝播する電気的ノイズ成分を抑制できる。 According to the present disclosure, it is possible to suppress electrical noise components that propagate from the plasma processing chamber to the chiller unit via the stainless steel pipe.

本実施形態にかかるプラズマ処理システムの構成の概略を模式的に示す説明図である。It is an explanatory view showing typically the outline of the composition of the plasma treatment system concerning this embodiment. 本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成の一例を示す断面図である。It is a sectional view showing an example of composition of a plasma treatment apparatus concerning this embodiment. チラー配管と導電性配管の接続部分の拡大図である。It is an enlarged view of the connection part of chiller piping and conductive piping. 導電性スペーサの他の構成例を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing another configuration example of a conductive spacer; 導電性スペーサの他の配置例を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing another arrangement example of conductive spacers; 従来のプラズマ処理装置におけるノイズ成分の影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence of the noise component in the conventional plasma processing apparatus. 本実施形態に係るプラズマ処理装置の効果を示すグラフである。It is a graph which shows the effect of the plasma processing apparatus which concerns on this embodiment. 従来のプラズマ処理装置の構成例を示す概略図である。It is a schematic diagram showing a configuration example of a conventional plasma processing apparatus.

半導体デバイスの製造工程では、チャンバ中に供給された処理ガスを励起させてプラズマを生成することで、基板支持体に支持された半導体基板(以下、単に「基板」という。)に対して、エッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。 In the manufacturing process of semiconductor devices, a semiconductor substrate supported by a substrate support (hereinafter simply referred to as "substrate") is etched by exciting a processing gas supplied in a chamber to generate plasma. Various plasma treatments such as treatment, film formation, and diffusion are performed.

このプラズマ処理では、基板に対するプロセス特性の均一性を高めるため、処理対象の基板の温度分布を均一に制御することが求められる。プラズマ処理に際しての基板の温度分布は、例えば、基板支持体の内部に設けられた温調モジュールにより調整される。この温調モジュールは一例としてヒータや流路を含み、流路にはチラーユニットからの冷媒が循環される。 In this plasma processing, it is required to uniformly control the temperature distribution of the substrate to be processed in order to improve the uniformity of the process characteristics with respect to the substrate. The temperature distribution of the substrate during plasma processing is adjusted, for example, by a temperature control module provided inside the substrate support. This temperature control module includes, for example, a heater and a channel, and the coolant from the chiller unit is circulated in the channel.

ところで、このように基板支持体の内部に設けられた流路に冷媒を循環させるためのチラーユニットには、流路とチラーユニットとを接続する配管を介して、プラズマ処理に供される高出力電力(RF電力やDCパルス信号)が電気的なノイズ成分として侵入するおそれがある。このように高出力電力の侵入が発生した場合、チラーユニットが備える各種計測機器(例えば温度センサや流量センサ)が誤作動するおそれがある。そして、特許文献1に記載の半導体製造装置では、温度制御システムからの流体を載置台の内部に通流させることで静電チャックの冷却又は加熱を行っているが、このような温度制御システムに対するノイズ成分の侵入については考慮していない。 By the way, in the chiller unit for circulating the coolant in the channel provided inside the substrate support in this way, a high output power supplied to plasma processing is provided via a pipe connecting the channel and the chiller unit. Power (RF power or DC pulse signal) may enter as an electrical noise component. When high output power intrudes in this way, there is a risk that various measuring devices (for example, a temperature sensor and a flow rate sensor) provided in the chiller unit may malfunction. In the semiconductor manufacturing apparatus disclosed in Patent Literature 1, the electrostatic chuck is cooled or heated by allowing fluid from the temperature control system to flow through the inside of the mounting table. Intrusion of noise components is not considered.

本開示にかかる技術は、上記事情に鑑みてなされたものであり、ステンレス配管を介してプラズマ処理チャンバからチラーユニットに伝播する電気的ノイズ成分を抑制する。以下、本実施形態にかかるプラズマ処理装置の構成について、図面を参照しながら説明する。なお、本明細書において、実質的に同一の機能構成を有する要素においては、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 The technology according to the present disclosure has been made in view of the above circumstances, and suppresses electrical noise components that propagate from the plasma processing chamber to the chiller unit via stainless steel pipes. The configuration of the plasma processing apparatus according to this embodiment will be described below with reference to the drawings. In this specification, elements having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, thereby omitting redundant description.

<プラズマ処理システム> <Plasma processing system>

一実施形態において、プラズマ処理システムは、図1に示すようにプラズマ処理装置1及び制御部2を含む。プラズマ処理システムは、基板処理システムの一例であり、プラズマ処理装置1は、基板処理装置の一例である。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、基板支持部11及びプラズマ生成部12を含む。プラズマ処理チャンバ10は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ10は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも1つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも1つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部30に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム50に接続される。基板支持部11は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。 In one embodiment, the plasma processing system includes a plasma processing apparatus 1 and a controller 2 as shown in FIG. The plasma processing system is an example of a substrate processing system, and the plasma processing apparatus 1 is an example of a substrate processing apparatus. The plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a substrate support section 11 and a plasma generation section 12 . Plasma processing chamber 10 has a plasma processing space. The plasma processing chamber 10 also has at least one gas inlet for supplying at least one process gas to the plasma processing space and at least one gas outlet for exhausting gas from the plasma processing space. The gas supply port is connected to the gas supply section 30, which will be described later, and the gas discharge port is connected to the exhaust system 50, which will be described later. The substrate support 11 is arranged in the plasma processing space and has a substrate support surface for supporting the substrate.

プラズマ生成部12は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ(CCP;Capacitively Coupled Plasma)、誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)、ECRプラズマ(Electron-Cyclotron-resonance plasma)、ヘリコン波励起プラズマ(HWP:Helicon Wave Plasma)、又は、表面波プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)等であってもよい。また、AC(Alternating Current)プラズマ生成部及びDC(Direct Current)プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ACプラズマ生成部で用いられるAC信号(AC電力)は、100kHz~10GHzの範囲内の周波数を有する。従って、AC信号は、RF(Radio Frequency)信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、RF信号は、100kHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。 The plasma generator 12 is configured to generate plasma from at least one processing gas supplied within the plasma processing space. Plasma formed in the plasma processing space includes capacitively coupled plasma (CCP), inductively coupled plasma (ICP), ECR plasma (Electron-Cyclotron-resonance plasma), helicon wave excited plasma (HWP: Helicon Wave Plasma), surface wave plasma (SWP: Surface Wave Plasma), or the like. Also, various types of plasma generators may be used, including alternating current (AC) plasma generators and direct current (DC) plasma generators. In one embodiment, the AC signal (AC power) used in the AC plasma generator has a frequency within the range of 100 kHz to 10 GHz. Accordingly, AC signals include RF (Radio Frequency) signals and microwave signals. In one embodiment, the RF signal has a frequency within the range of 100 kHz-150 MHz.

制御部2は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置1に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部2は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置1の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部2の一部又は全てがプラズマ処理装置1に含まれてもよい。制御部2は、処理部2a1、記憶部2a2及び通信インターフェース2a3を含んでもよい。制御部2は、例えばコンピュータ2aにより実現される。処理部2a1は、記憶部2a2からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部2a2に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部2a2に格納され、処理部2a1によって記憶部2a2から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ2aに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース2a3に接続されている通信回線であってもよい。処理部2a1は、CPU(Central Processing Unit)であってもよい。記憶部2a2は、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、HDD(Hard Disk Drive)、SSD(Solid State Drive)、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース2a3は、LAN(Local Area Network)等の通信回線を介してプラズマ処理装置1との間で通信してもよい。また、上記記憶媒体は、一時的なものであっても非一時的なものであってもよい。 Controller 2 processes computer-executable instructions that cause plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 . The control unit 2 may include a processing unit 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. The control unit 2 is implemented by, for example, a computer 2a. Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations by reading programs from storage unit 2a2 and executing the read programs. This program may be stored in the storage unit 2a2 in advance, or may be obtained via a medium when necessary. The acquired program is stored in the storage unit 2a2, read from the storage unit 2a2 and executed by the processing unit 2a1. The medium may be various storage media readable by the computer 2a, or may be a communication line connected to the communication interface 2a3. The processing unit 2a1 may be a CPU (Central Processing Unit). The storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof. The communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network). Moreover, the storage medium may be temporary or non-temporary.

<プラズマ処理装置>
次に、プラズマ処理装置1の一例としての容量結合型のプラズマ処理装置の構成例について説明する。図2は、容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
<Plasma processing device>
Next, a configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus as an example of the plasma processing apparatus 1 will be described. FIG. 2 is a diagram for explaining a configuration example of a capacitively coupled plasma processing apparatus.

容量結合型のプラズマ処理装置1は、プラズマ処理チャンバ10、温度制御部20、ガス供給部30、電源40及び排気システム50を含む。また、プラズマ処理装置1は、基板支持部11及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ10内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド13を含む。また、プラズマ処理チャンバ10は、当該プラズマ処理チャンバ10の底部の少なくとも一部を構成する導電性ベースプレート14を含む。基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10内において、導電性ベースプレート14の上方に配置される。シャワーヘッド13は、基板支持部11の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド13は、プラズマ処理チャンバ10の天部(ceiling)の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ10は、シャワーヘッド13、プラズマ処理チャンバ10の側壁10a及び基板支持部11により規定されたプラズマ処理空間10sを有する。プラズマ処理チャンバ10は接地される。シャワーヘッド13及び基板支持部11は、プラズマ処理チャンバ10の筐体とは電気的に絶縁される。 A capacitively coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber 10 , a temperature control section 20 , a gas supply section 30 , a power supply 40 and an exhaust system 50 . Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section. The gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 . The gas introduction section includes a showerhead 13 . Plasma processing chamber 10 also includes a conductive baseplate 14 that forms at least a portion of the bottom of plasma processing chamber 10 . Substrate support 11 is positioned above conductive base plate 14 within plasma processing chamber 10 . The showerhead 13 is arranged above the substrate support 11 . In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 . The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a showerhead 13 , side walls 10 a of the plasma processing chamber 10 and a substrate support 11 . Plasma processing chamber 10 is grounded. The showerhead 13 and substrate support 11 are electrically insulated from the housing of the plasma processing chamber 10 .

基板支持部11は、本体部110及びリングアセンブリ120を含む。本体部110は、基板Wを支持するための中央領域110aと、リングアセンブリ120を支持するための環状領域110bとを有する。ウェハは基板Wの一例である。本体部110の環状領域110bは、平面視で本体部110の中央領域110aを囲んでいる。基板Wは、本体部110の中央領域110a上に配置され、リングアセンブリ120は、本体部110の中央領域110a上の基板Wを囲むように本体部110の環状領域110b上に配置される。従って、中央領域110aは、基板Wを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域110bは、リングアセンブリ120を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。 The substrate support 11 includes a body portion 110 and a ring assembly 120 . Body portion 110 has a central region 110 a for supporting substrate W and an annular region 110 b for supporting ring assembly 120 . A wafer is an example of a substrate W; The annular region 110b of the body portion 110 surrounds the central region 110a of the body portion 110 in plan view. The substrate W is placed on the central region 110 a of the body portion 110 , and the ring assembly 120 is placed on the annular region 110 b of the body portion 110 so as to surround the substrate W on the central region 110 a of the body portion 110 . Accordingly, the central region 110a is also referred to as a substrate support surface for supporting the substrate W, and the annular region 110b is also referred to as a ring support surface for supporting the ring assembly 120. FIG.

また、一実施形態において本体部110は、導電性基台111、静電チャック112及び絶縁支持部113を含む。 In one embodiment, the body part 110 also includes a conductive base 111 , an electrostatic chuck 112 and an insulating support part 113 .

導電性基台111は、導電性部材を含む。導電性基台111の導電性部材は下部電極として機能し得る。導電性基台111は、絶縁支持部113を介して導電性ベースプレート14の上方に配置される。換言すれば、導電性ベースプレート14上には絶縁支持部113が配置され、導電性基台111は絶縁支持部113の上方に配置される。絶縁支持部113は、少なくとも1つのセラミック部材を含む。 Conductive base 111 includes a conductive member. The conductive member of the conductive base 111 can function as a lower electrode. A conductive base 111 is arranged above the conductive base plate 14 via an insulating support 113 . In other words, the insulating support 113 is arranged on the conductive base plate 14 and the conductive base 111 is arranged above the insulating support 113 . The insulating support 113 includes at least one ceramic member.

静電チャック112は、導電性基台111の上に配置される。静電チャック112は、セラミック部材112aと、セラミック部材112a内に配置される静電電極112bとを含む。セラミック部材112aは、中央領域110aを有する。一実施形態において、セラミック部材112aは、環状領域110bも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック112を囲む他の部材が環状領域110bを有してもよい。この場合、リングアセンブリ120は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック112と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するRF電源41及び/又はDC電源42に結合される少なくとも1つのRF/DC電極がセラミック部材112a内に配置されてもよい。この場合、少なくとも1つのRF/DC電極が下部電極として機能する。後述するバイアスRF信号及び/又はDC信号が少なくとも1つのRF/DC電極に供給される場合、RF/DC電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、導電性基台111の導電性部材と少なくとも1つのRF/DC電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極112bが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部11は、少なくとも1つの下部電極を含む。 The electrostatic chuck 112 is arranged on the conductive base 111 . Electrostatic chuck 112 includes a ceramic member 112a and an electrostatic electrode 112b disposed within ceramic member 112a. Ceramic member 112a has a central region 110a. In one embodiment, ceramic member 112a also has an annular region 110b. Note that another member surrounding the electrostatic chuck 112, such as an annular electrostatic chuck or an annular insulating member, may have the annular region 110b. In this case, the ring assembly 120 may be placed on the annular electrostatic chuck or the annular insulating member, or may be placed on both the electrostatic chuck 112 and the annular insulating member. Also, at least one RF/DC electrode coupled to an RF power source 41 and/or a DC power source 42, described below, may be disposed within the ceramic member 112a. In this case, at least one RF/DC electrode functions as the bottom electrode. If a bias RF signal and/or a DC signal, described below, is applied to at least one RF/DC electrode, the RF/DC electrode is also called a bias electrode. The conductive member of the conductive base 111 and at least one RF/DC electrode may function as a plurality of lower electrodes. Also, the electrostatic electrode 112b may function as a lower electrode. Accordingly, the substrate support 11 includes at least one bottom electrode.

リングアセンブリ120は、1又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、1又は複数の環状部材は、1又は複数のエッジリングと少なくとも1つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。 Ring assembly 120 includes one or more annular members. In one embodiment, the one or more annular members include one or more edge rings and at least one cover ring. The edge ring is made of a conductive material or an insulating material, and the cover ring is made of an insulating material.

また、導電性基台111内には、冷媒流路130が形成されている。冷媒流路130は、静電チャック112、リングアセンブリ120及び基板Wのうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールとして機能を有する。冷媒流路130には、後述の温度制御部20との間で冷媒(伝熱流体)が循環供給される。 A coolant flow path 130 is formed in the conductive base 111 . The coolant channel 130 functions as a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck 112, the ring assembly 120 and the substrate W to a target temperature. A coolant (heat transfer fluid) is circulated and supplied to the coolant flow path 130 between it and the temperature control unit 20 which will be described later.

冷媒流路130は、第1の絶縁配管131及び第2の絶縁配管132と接続される。第1の絶縁配管131及び第2の絶縁配管132は、一例においてAlで形成され得る。
一実施形態において、第1の絶縁配管131は、冷媒流路130の入口側から導電性ベースプレート14に形成された第1の開口14aを介して導電性ベースプレート14の下面まで延在し、当該導電性ベースプレート14と電気的に接触する。第2の絶縁配管132は、冷媒流路130の出口側から導電性ベースプレート14に形成された第2の開口14bを介して導電性ベースプレート14の下面まで延在し、当該導電性ベースプレート14と電気的に接触する。温度制御部20からの冷媒は、第1の絶縁配管131、冷媒流路130及び第2の絶縁配管132をこの順に通流して基板支持部11の内部を循環する。そして基板支持部11では、少なくとも冷媒流路130で冷媒の熱交換が行われることで、静電チャック112、リングアセンブリ120及び基板Wのうち少なくとも1つの温度を調整する。
The coolant channel 130 is connected to the first insulating pipe 131 and the second insulating pipe 132 . The first insulating pipe 131 and the second insulating pipe 132 can be made of Al 2 O 3 in one example.
In one embodiment, the first insulating pipe 131 extends from the inlet side of the coolant channel 130 to the lower surface of the conductive base plate 14 through the first opening 14a formed in the conductive base plate 14, and is electrically conductive. electrical contact with the conductive base plate 14 . The second insulating pipe 132 extends from the outlet side of the coolant channel 130 to the lower surface of the conductive base plate 14 through the second opening 14b formed in the conductive base plate 14, and electrically come into direct contact. The coolant from the temperature control unit 20 flows through the first insulating pipe 131 , the coolant flow path 130 and the second insulating pipe 132 in this order and circulates inside the substrate supporting unit 11 . In the substrate supporting portion 11 , the temperature of at least one of the electrostatic chuck 112 , the ring assembly 120 and the substrate W is adjusted by heat exchange of the coolant in at least the coolant channel 130 .

なお、基板支持部11は、静電チャック112、リングアセンブリ120及び基板Wのうち少なくとも1つをターゲット温度に調節するように構成される他の温調モジュールを含んでもよい。他の温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。一実施形態において、1又は複数のヒータが静電チャック112のセラミック部材112a内に配置される。また、基板支持部11は、基板Wの裏面と中央領域110aとの間の間隙、又はリングアセンブリ120の裏面と環状領域110bとの間の間隙に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。 Note that the substrate supporter 11 may include another temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck 112, the ring assembly 120, and the substrate W to the target temperature. Other temperature control modules may include heaters, heat transfer media, or combinations thereof. In one embodiment, one or more heaters are positioned within the ceramic member 112 a of the electrostatic chuck 112 . The substrate support 11 is also configured to supply a heat transfer gas to the gap between the back surface of the substrate W and the central region 110a or the gap between the back surface of the ring assembly 120 and the annular region 110b. A hot gas supply may be included.

シャワーヘッド13は、ガス供給部30からの少なくとも1つの処理ガスをプラズマ処理空間10s内に導入するように構成される。シャワーヘッド13は、少なくとも1つのガス供給口13a、少なくとも1つのガス拡散室13b、及び複数のガス導入口13cを有する。ガス供給口13aに供給された処理ガスは、ガス拡散室13bを通過して複数のガス導入口13cからプラズマ処理空間10s内に導入される。また、シャワーヘッド13は、少なくとも1つの上部電極を含む。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド13に加えて、側壁10aに形成された1又は複数の開口部に取り付けられる1又は複数のサイドガス注入部(SGI:Side Gas Injector)を含んでもよい。 The showerhead 13 is configured to introduce at least one process gas from the gas supply 30 into the plasma processing space 10s. The showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas introduction ports 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c. Showerhead 13 also includes at least one upper electrode. In addition to the showerhead 13, the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injectors) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.

温度制御部20は、少なくとも1つのチラーユニット21、第1のチラー配管22及び第2のチラー配管23を含む。チラーユニット21は、少なくとも1つの温度制御器21a、少なくとも1つの流量制御器21b及び少なくとも1つのセンサ群21cを含んでもよい。各温度制御器21aは、例えば冷媒流路130との間で循環する冷媒の温度制御を行うためのタンクや熱交換器を含んでもよい。各流量制御器21bは、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。各センサ群21cは、例えば温度センサ、圧力センサ又は流量センサ等を含み得る。一実施形態においてチラーユニット21は、図2に示したようにプラズマ処理チャンバ10の外部に配置される。 The temperature control section 20 includes at least one chiller unit 21 , first chiller piping 22 and second chiller piping 23 . The chiller unit 21 may include at least one temperature controller 21a, at least one flow controller 21b and at least one sensor group 21c. Each temperature controller 21 a may include, for example, a tank or a heat exchanger for controlling the temperature of the refrigerant circulating between the refrigerant flow paths 130 . Each flow controller 21b may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. Each sensor group 21c can include, for example, a temperature sensor, a pressure sensor, or a flow sensor. In one embodiment, chiller unit 21 is located external to plasma processing chamber 10 as shown in FIG.

第1のチラー配管22は、チラーユニット21の出口と導電性ベースプレート14の下面に形成された第1の開口14aとを接続する。換言すれば、第1のチラー配管22はチラーユニット21の出口と冷媒流路130の入口側に接続された第1の絶縁配管131とを接続する。一実施形態において、第1のチラー配管22は導電性ベースプレート14と電気的に接触する。一実施形態において、第1のチラー配管22はステンレス材料で形成され得る。すなわち第1のチラー配管22は、本開示の技術に係る「第1のステンレス配管」を構成し得る。
第2のチラー配管23は、チラーユニット21の入口と導電性ベースプレート14の下面に形成された第2の開口14bとを接続する。換言すれば、第2のチラー配管23はチラーユニット21の入口と冷媒流路130の出口側に接続された第2の絶縁配管132とを接続する。一実施形態において、第2のチラー配管23は導電性ベースプレート14と電気的に接触する。一実施形態において、第2のチラー配管23はステンレス材料で形成され得る。すなわち第2のチラー配管23は、本開示の技術に係る「第2のステンレス配管」を構成し得る。
そして、温度制御部20は、チラーユニット21で温度が調整された冷媒を、第1のチラー配管22、第1の絶縁配管131、冷媒流路130、第2の絶縁配管132及び第2のチラー配管23をこの順に通流させて静電チャック112、リングアセンブリ120及び基板Wのうち少なくとも1つの温度を調整する。
A first chiller pipe 22 connects the outlet of the chiller unit 21 and a first opening 14 a formed in the lower surface of the conductive base plate 14 . In other words, the first chiller pipe 22 connects the outlet of the chiller unit 21 and the first insulating pipe 131 connected to the inlet side of the refrigerant channel 130 . In one embodiment, first chiller piping 22 is in electrical contact with conductive baseplate 14 . In one embodiment, first chiller piping 22 may be formed of a stainless material. That is, the first chiller pipe 22 can constitute the "first stainless steel pipe" according to the technology of the present disclosure.
A second chiller pipe 23 connects the inlet of the chiller unit 21 and a second opening 14 b formed in the lower surface of the conductive base plate 14 . In other words, the second chiller pipe 23 connects the inlet of the chiller unit 21 and the second insulating pipe 132 connected to the outlet side of the refrigerant channel 130 . In one embodiment, second chiller piping 23 is in electrical contact with conductive baseplate 14 . In one embodiment, the second chiller piping 23 may be made of stainless material. That is, the second chiller pipe 23 can constitute the "second stainless steel pipe" according to the technology of the present disclosure.
Then, the temperature control unit 20 distributes the refrigerant whose temperature has been adjusted by the chiller unit 21 to the first chiller pipe 22, the first insulating pipe 131, the refrigerant flow path 130, the second insulating pipe 132, and the second chiller. The temperature of at least one of the electrostatic chuck 112, the ring assembly 120 and the substrate W is adjusted by circulating the pipe 23 in this order.

また、第1のチラー配管22と第1の絶縁配管131との間には、図3に示すように、第1の導電性スペーサ24が配置されている。第1の導電性スペーサ24は、一例において1.5mm以上5mm以下の厚み、好ましくは2.0mm以上5mm以下の厚みを有する。
また図4に示すように、第1の導電性スペーサ24には、当該第1の導電性スペーサ24を厚み方向(縦方向)に貫通する1又は複数の貫通孔24aが形成されている。一例において、貫通孔24aは、その各々の径がφ3mm未満の大きさで形成されることが望ましい。また、第1の導電性スペーサ24に形成される貫通孔24aは、一例において平面視で80%以下、好ましくは30%以上80%以下の開口率を有することが望ましい。
これにより第1の導電性スペーサ24は、第1のチラー配管22から第1の絶縁配管131に対してチラーユニット21からの冷媒を、貫通孔24aを介して通流させる一方で、プラズマ処理チャンバ10から第1のチラー配管22への高出力電力(RF電力やDCパルス信号)の伝達(侵入)を阻止、ないし減衰させる。
なお、本開示に係る技術において後述の電源40から出力される「高出力」の電力とは、一例として、DCパルス信号で9.5kV以上、好ましくは7kV以上の出力を言い、RF信号で8.5kW以上、好ましくは7kW以上の出力を言うものとする。
A first conductive spacer 24 is arranged between the first chiller pipe 22 and the first insulating pipe 131, as shown in FIG. In one example, the first conductive spacer 24 has a thickness of 1.5 mm or more and 5 mm or less, preferably 2.0 mm or more and 5 mm or less.
Further, as shown in FIG. 4, the first conductive spacer 24 is formed with one or a plurality of through holes 24a passing through the first conductive spacer 24 in the thickness direction (longitudinal direction). In one example, it is desirable that the through-holes 24a each have a diameter of less than φ3 mm. Further, the through holes 24a formed in the first conductive spacers 24 preferably have an aperture ratio of 80% or less, preferably 30% or more and 80% or less in a plan view, for example.
As a result, the first conductive spacer 24 causes the coolant from the chiller unit 21 to flow from the first chiller pipe 22 to the first insulating pipe 131 through the through hole 24a, while at the same time allowing the plasma processing chamber to flow. It blocks or attenuates the transmission (intrusion) of high output power (RF power or DC pulse signal) from 10 to the first chiller pipe 22 .
In the technology according to the present disclosure, the “high output” power output from the power supply 40 described later is, for example, a DC pulse signal of 9.5 kV or more, preferably 7 kV or more, and an RF signal of 8 kV or more. .5 kW or more, preferably 7 kW or more.

なお、上記第1の導電性スペーサ24の構成は一例であって、プラズマ処理チャンバ10側から第1のチラー配管22への電気的ノイズ成分の侵入を阻止、ないし減衰できれば、第1の導電性スペーサ24の構成はこれに限定されない。
例えば、第1の導電性スペーサ24の厚みは、少なくともプラズマ処理に供される高出力電力の波長よりも大きな厚みを備えていることが望ましい。また貫通孔24aは、少なくともプラズマ処理に供される高出力電力の波長よりも小さいことが望ましい。
また、第1の導電性スペーサ24に形成される貫通孔24aの孔形状もパンチング孔には限られず、任意の形状であってもよい。例えば、第1の導電性スペーサ24は、図4に示すようにメッシュ部分を有し、当該メッシュ部分の矩形形状孔が貫通孔24aを構成していてもよい。この場合、各々のメッシュ部分の対角長(図4の長さL)が、3mm未満であることが望ましい。またこの場合、第1の導電性スペーサ24に形成されるメッシュ部分は、一例において平面視で60%以下、好ましくは30%以上60%以下の開口率を有することが望ましい。
Note that the configuration of the first conductive spacer 24 is only an example, and if it can block or attenuate the entry of electrical noise components from the plasma processing chamber 10 side to the first chiller pipe 22, the first conductive spacer 24 can be used. The configuration of the spacer 24 is not limited to this.
For example, the thickness of the first conductive spacers 24 is preferably at least greater than the wavelength of the high output power to be subjected to plasma processing. Moreover, it is desirable that the through hole 24a is at least smaller than the wavelength of the high output power used for plasma processing.
Further, the hole shape of the through hole 24a formed in the first conductive spacer 24 is not limited to the punching hole, and may be any shape. For example, the first conductive spacer 24 may have a mesh portion as shown in FIG. 4, and a rectangular hole in the mesh portion may constitute the through hole 24a. In this case, it is desirable that the diagonal length (length L in FIG. 4) of each mesh portion is less than 3 mm. In this case, it is desirable that the mesh portion formed in the first conductive spacer 24 has an aperture ratio of 60% or less, preferably 30% or more and 60% or less in plan view, for example.

また、第2のチラー配管23と第2の絶縁配管132との間には、第2の導電性スペーサ25が配置されている。一実施形態において、第2の導電性スペーサ25は、図3及び図4に示したように第1の導電性スペーサ24と同様の構成を備え得る。すなわち第2の導電性スペーサ25は、プラズマ処理チャンバ10側から第1のチラー配管22へのノイズ成分の侵入を阻止、ないし減衰できれば任意の構成を備え得る。 A second conductive spacer 25 is arranged between the second chiller pipe 23 and the second insulating pipe 132 . In one embodiment, the second conductive spacers 25 may have a configuration similar to the first conductive spacers 24 as shown in FIGS. That is, the second conductive spacer 25 may have any configuration as long as it can block or attenuate noise components from entering the first chiller pipe 22 from the plasma processing chamber 10 side.

なお、図2及び図3に示した例においてはプラズマ処理チャンバ10(導電性ベースプレート14)、第1及び第2のチラー配管22、23及び第1及び第2の導電性スペーサ24、25をそれぞれ独立して構成した。
しかしながら第1及び第2の導電性スペーサ24、25の構成はこれに限定されず、例えば図5に示すように、第1及び第2の導電性スペーサ24、25は、それぞれ導電性ベースプレート14と一体に構成されてもよい。
または、図示は省略するが、第1及び第2の導電性スペーサ24、25は、第1及び第2のチラー配管22、23とそれぞれ一体に構成されてもよい。
2 and 3, plasma processing chamber 10 (conductive base plate 14), first and second chiller pipes 22, 23, and first and second conductive spacers 24, 25, respectively. configured independently.
However, the configuration of the first and second conductive spacers 24, 25 is not limited to this. For example, as shown in FIG. It may be configured integrally.
Alternatively, although not shown, the first and second conductive spacers 24, 25 may be configured integrally with the first and second chiller pipes 22, 23, respectively.

図2の説明に戻る。
ガス供給部30は、少なくとも1つのガスソース31及び少なくとも1つの流量制御器32を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部30は、少なくとも1つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース31からそれぞれに対応の流量制御器32を介してシャワーヘッド13に供給するように構成される。各流量制御器32は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部30は、少なくとも1つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも1つの流量変調デバイスを含んでもよい。
Returning to the description of FIG.
Gas supply 30 may include at least one gas source 31 and at least one flow controller 32 . In one embodiment, gas supply 30 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 31 through respective flow controllers 32 to showerhead 13 . Each flow controller 32 may include, for example, a mass flow controller or a pressure-controlled flow controller. Additionally, gas supply 30 may include at least one flow modulation device for modulating or pulsing the flow rate of at least one process gas.

電源40は、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ10に結合されるRF電源41を含む。RF電源41は、少なくとも1つのRF信号(RF電力)を少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間10sに供給された少なくとも1つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、RF電源41は、プラズマ生成部12の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスRF信号を少なくとも1つの下部電極に供給することにより、基板Wにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Wに引き込むことができる。 Power supply 40 includes an RF power supply 41 coupled to plasma processing chamber 10 through at least one impedance match circuit. RF power supply 41 is configured to supply at least one RF signal (RF power) to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode. Thereby, plasma is formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Therefore, the RF power supply 41 can function as at least part of the plasma generator 12 . Also, by supplying a bias RF signal to at least one lower electrode, a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W. FIG.

一実施形態において、RF電源41は、第1のRF生成部41a及び第2のRF生成部41bを含む。第1のRF生成部41aは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に結合され、プラズマ生成用のソースRF信号(ソースRF電力)を生成するように構成される。一実施形態において、ソースRF信号は、10MHz~150MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第1のRF生成部41aは、異なる周波数を有する複数のソースRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のソースRF信号は、少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に供給される。 In one embodiment, the RF power supply 41 includes a first RF generator 41a and a second RF generator 41b. The first RF generator 41a is coupled to at least one lower electrode and/or at least one upper electrode via at least one impedance matching circuit to generate a source RF signal (source RF power) for plasma generation. configured as In one embodiment, the source RF signal has a frequency within the range of 10 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generator 41a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. One or more source RF signals generated are provided to at least one bottom electrode and/or at least one top electrode.

第2のRF生成部41bは、少なくとも1つのインピーダンス整合回路を介して少なくとも1つの下部電極に結合され、バイアスRF信号(バイアスRF電力)を生成するように構成される。バイアスRF信号の周波数は、ソースRF信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスRF信号は、ソースRF信号の周波数よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスRF信号は、100kHz~60MHzの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第2のRF生成部41bは、異なる周波数を有する複数のバイアスRF信号を生成するように構成されてもよい。生成された1又は複数のバイアスRF信号は、少なくとも1つの下部電極に供給される。また、種々の実施形態において、ソースRF信号及びバイアスRF信号のうち少なくとも1つがパルス化されてもよい。 A second RF generator 41b is coupled to the at least one lower electrode via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power). The frequency of the bias RF signal may be the same as or different from the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency lower than the frequency of the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency within the range of 100 kHz to 60 MHz. In one embodiment, the second RF generator 41b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. One or more bias RF signals generated are provided to at least one bottom electrode. Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.

また、電源40は、プラズマ処理チャンバ10に結合されるDC電源42を含んでもよい。DC電源42は、第1のDC生成部42a及び第2のDC生成部42bを含む。一実施形態において、第1のDC生成部42aは、少なくとも1つの下部電極に接続され、第1のDC信号を生成するように構成される。生成された第1のDC信号は、少なくとも1つの下部電極に印加される。一実施形態において、第2のDC生成部42bは、少なくとも1つの上部電極に接続され、第2のDC信号を生成するように構成される。生成された第2のDC信号は、少なくとも1つの上部電極に印加される。 Power supply 40 may also include a DC power supply 42 coupled to plasma processing chamber 10 . The DC power supply 42 includes a first DC generator 42a and a second DC generator 42b. In one embodiment, the first DC generator 42a is connected to the at least one bottom electrode and configured to generate a first DC signal. The generated first DC signal is applied to at least one bottom electrode. In one embodiment, the second DC generator 42b is connected to the at least one top electrode and configured to generate a second DC signal. The generated second DC signal is applied to at least one top electrode.

種々の実施形態において、第1及び第2のDC信号がパルス化されてもよい。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも1つの下部電極及び/又は少なくとも1つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、DC信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第1のDC生成部42aと少なくとも1つの下部電極との間に接続される。従って、第1のDC生成部42a及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第2のDC生成部42b及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも1つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、1周期内に1又は複数の正極性電圧パルスと1又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。なお、第1及び第2のDC生成部42a,42bは、RF電源41に加えて設けられてもよく、第1のDC生成部42aが第2のRF生成部41bに代えて設けられてもよい。 In various embodiments, the first and second DC signals may be pulsed. In this case, a sequence of voltage pulses is applied to at least one bottom electrode and/or at least one top electrode. The voltage pulses may have rectangular, trapezoidal, triangular, or combinations thereof pulse waveforms. In one embodiment, a waveform generator for generating a sequence of voltage pulses from a DC signal is connected between the first DC generator 42a and the at least one bottom electrode. Therefore, the first DC generator 42a and the waveform generator constitute a voltage pulse generator. When the second DC generator 42b and the waveform generator constitute a voltage pulse generator, the voltage pulse generator is connected to at least one upper electrode. The voltage pulse may have a positive polarity or a negative polarity. Also, the sequence of voltage pulses may include one or more positive voltage pulses and one or more negative voltage pulses in one cycle. The first and second DC generators 42a and 42b may be provided in addition to the RF power supply 41, or the first DC generator 42a may be provided instead of the second RF generator 41b. good.

排気システム50は、例えばプラズマ処理チャンバ10の底部に設けられたガス排出口10eに接続され得る。排気システム50は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間10sの内部圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。 The exhaust system 50 may be connected to a gas outlet 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example. Exhaust system 50 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The internal pressure of the plasma processing space 10s is adjusted by the pressure regulating valve. Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof.

以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。 While various exemplary embodiments have been described above, various additions, omissions, substitutions, and modifications may be made without being limited to the exemplary embodiments described above. Also, elements from different embodiments can be combined to form other embodiments.

<プラズマ処理装置による基板の処理方法>
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置1における基板Wの処理方法の一例について説明する。なお、プラズマ処理装置1においては、基板Wに対して、エッチング処理、成膜処理、拡散処理などの各種プラズマ処理が行われる。
<Substrate processing method by plasma processing apparatus>
Next, an example of a method for processing the substrate W in the plasma processing apparatus 1 configured as described above will be described. In the plasma processing apparatus 1, the substrate W is subjected to various plasma processing such as etching processing, film forming processing, and diffusion processing.

先ず、プラズマ処理チャンバ10の内部に基板Wが搬入され、基板支持部11の静電チャック112上に基板Wが載置される。次に、静電チャック112の静電電極112bに電圧が印加され、これにより、静電力によって基板Wが静電チャック112に吸着保持される。 First, the substrate W is loaded into the plasma processing chamber 10 and placed on the electrostatic chuck 112 of the substrate supporter 11 . Next, a voltage is applied to the electrostatic electrode 112b of the electrostatic chuck 112, whereby the substrate W is attracted and held by the electrostatic chuck 112 by electrostatic force.

静電チャック112に基板Wが吸着保持されると、次に、プラズマ処理チャンバ10の内部が所定の真空度まで減圧される。次に、ガス供給部30からシャワーヘッド13を介してプラズマ処理空間10sに処理ガスが供給される。また、電源40からプラズマ生成用の電力が下部電極に供給され、これにより、処理ガスを励起させて、プラズマを生成する。この際、電源40からバイアス用の電力が供給されてもよい。そして、プラズマ処理空間10sにおいて、生成されたプラズマの作用によって、基板Wにプラズマ処理が施される。 After the substrate W is adsorbed and held by the electrostatic chuck 112, the inside of the plasma processing chamber 10 is then decompressed to a predetermined degree of vacuum. Next, the processing gas is supplied to the plasma processing space 10 s from the gas supply unit 30 through the shower head 13 . Further, power for plasma generation is supplied from the power supply 40 to the lower electrode, thereby exciting the processing gas and generating plasma. At this time, bias power may be supplied from the power supply 40 . Then, in the plasma processing space 10s, the substrate W is plasma-processed by the action of the generated plasma.

基板Wに所望のプラズマ処理結果が得られると、プラズマ処理装置1におけるプラズマ処理を終了する。プラズマ処理を終了する際には、電源40からのプラズマ生成用の電力の供給及びガス供給部30からの処理ガスの供給が停止される。プラズマ処理中にバイアス用の電力を供給していた場合には、当該バイアス用の電力の供給も停止される。 When the desired plasma processing result is obtained for the substrate W, the plasma processing in the plasma processing apparatus 1 is terminated. When the plasma processing ends, the power supply for plasma generation from the power source 40 and the processing gas supply from the gas supply unit 30 are stopped. If bias power is being supplied during plasma processing, the bias power supply is also stopped.

次いで、静電チャック112による基板Wの吸着保持が停止され、プラズマ処理後の基板W、及び静電チャック112の除電が行われる。その後、基板Wを静電チャック112から脱着し、プラズマ処理装置1から基板Wを搬出する。こうして一連のプラズマ処理が終了する。 Next, the adsorption and holding of the substrate W by the electrostatic chuck 112 is stopped, and the substrate W after plasma processing and the electrostatic chuck 112 are discharged. Thereafter, the substrate W is detached from the electrostatic chuck 112 and unloaded from the plasma processing apparatus 1 . Thus, a series of plasma processing is completed.

<効果等>
ここで、上述したように、絶縁配管(第1及び第2の絶縁配管131、132)とチラー配管(第1及び第2のチラー配管22、23)との間にスペーサ(第1及び第2の導電性スペーサ24、25)がそれぞれ配置されていない従来のプラズマ処理システムでは、プラズマ処理に際して電源40から出力される高出力電力(RF信号やDC信号)が、チラー配管を介してチラーユニットに電気的なノイズ成分として伝達するおそれがあった。このようにチラーユニットに高周波電力がノイズ成分として侵入した場合、図6に示すように、電源40から出力される高出力電力と連動してセンサ群21cによる測定結果(例えば温度、圧力や流量の測定結果)がハンチングし、その結果、基板Wに所望の処理結果を得られなくなるおそれがある。
<Effects, etc.>
Here, as described above, spacers (first and second In the conventional plasma processing system in which the conductive spacers 24, 25) are not arranged, the high output power (RF signal or DC signal) output from the power supply 40 during plasma processing is transmitted to the chiller unit through the chiller piping. There was a risk of transmission as an electrical noise component. When high-frequency power enters the chiller unit as a noise component in this way, as shown in FIG. As a result, the desired processing result for the substrate W may not be obtained.

この点、本実施形態に係るプラズマ処理装置1によれば、図2に示したように、第1の絶縁配管131及び第2の絶縁配管132(プラズマ処理チャンバ10)と第1及び第2のチラー配管22、23の間に、第1及び第2の導電性スペーサ24、25をそれぞれ配置する。また第1及び第2の導電性スペーサ24、25には、所望の形状、大きさ、及び、好ましくは30%以上80%以下の開口率で貫通孔24a、25aが形成されている。
プラズマ処理チャンバ10からの高出力電圧は、一例としてチラー配管の内周面を伝達してチラーユニット21へと到達するが、上記実施形態で示したように冷媒の通流経路である第1の絶縁配管131及び第2の絶縁配管132と第1及び第2のチラー配管22、23の間に第1及び第2の導電性スペーサ24、25を配置することで、適切にチラー配管を介したノイズ成分の伝達を抑制できる。
なお、チラー配管への侵入が抑制された高出力電力のノイズ成分は、一例として接地されたプラズマ処理チャンバ10からグランドへと逃がされる。
In this respect, according to the plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment, as shown in FIG. First and second conductive spacers 24, 25 are positioned between the chiller pipes 22, 23, respectively. Through-holes 24a and 25a are formed in the first and second conductive spacers 24 and 25 with a desired shape, size, and preferably an aperture ratio of 30% or more and 80% or less.
As an example, the high output voltage from the plasma processing chamber 10 reaches the chiller unit 21 through the inner peripheral surface of the chiller piping. By placing the first and second conductive spacers 24, 25 between the insulating pipes 131, 132 and the first and second chiller pipes 22, 23, the Transmission of noise components can be suppressed.
It should be noted that the noise component of the high output power whose intrusion into the chiller piping is suppressed is released to the ground from the grounded plasma processing chamber 10 as an example.

図7は、第1及び第2の導電性スペーサ24、25が配置された上記実施形態に係るプラズマ処理装置1における、電源40から出力される高出力電力とセンサ群21cによる測定結果の経時変化を示すグラフである。図6と比較してわかるように、本実施形態に係るプラズマ処理装置1では、電源40から出力される高出力電力に起因するセンサ群21cの測定結果のハンチングを抑制できた。具体的には、図6に示した従来のプラズマ処理装置での高周波電力のノイズ成分によるセンサ群21cの測定結果の歪み(磁歪波形歪)が40%程度であったのに対し、図7に示した本願に係るプラズマ処理装置1での磁歪波形歪は10%未満であった。
このように、上記実施形態に係るプラズマ処理装置1においては、第1の絶縁配管131及び第2の絶縁配管132(プラズマ処理チャンバ10)と第1及び第2のチラー配管22、23の間に第1及び第2の導電性スペーサ24、25を配置することで、電源40から高出力の電力を供給する場合であっても、適切にチラーユニット21に対するノイズ成分の侵入を抑制できた。
FIG. 7 shows temporal changes in the high output power output from the power supply 40 and the measurement results by the sensor group 21c in the plasma processing apparatus 1 according to the above embodiment in which the first and second conductive spacers 24 and 25 are arranged. is a graph showing As can be seen from comparison with FIG. 6, in the plasma processing apparatus 1 according to this embodiment, hunting in the measurement results of the sensor group 21c due to the high output power output from the power source 40 could be suppressed. Specifically, the distortion (magnetostriction waveform distortion) of the measurement result of the sensor group 21c due to the noise component of the high-frequency power in the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. The magnetostrictive waveform distortion in the shown plasma processing apparatus 1 according to the present application was less than 10%.
Thus, in the plasma processing apparatus 1 according to the above embodiment, between the first insulating pipe 131 and the second insulating pipe 132 (plasma processing chamber 10) and the first and second chiller pipes 22 and 23, By arranging the first and second conductive spacers 24 and 25, even when high-output power was supplied from the power source 40, the entry of noise components into the chiller unit 21 could be appropriately suppressed.

なお、従来のプラズマ処理装置においては、プラズマ処理に際してのプラズマ処理チャンバからチラーユニットへの熱伝達を抑制するため、図8に示すように、導電性ベースプレート140(導電性配管210)とチラー配管220との間にインシュレータInが配置される場合がある。インシュレータInは、一例としてレジンで形成される。しかしながら、このようにインシュレータInが配置されていた場合、電源から出力された高出力電力(RF信号やDC信号)は、チラー配管220の外側空間に漏れ出てチラーユニットへと到達する場合があった(放射ノイズ)。 In the conventional plasma processing apparatus, in order to suppress heat transfer from the plasma processing chamber to the chiller unit during plasma processing, as shown in FIG. In some cases, an insulator In is arranged between the . The insulator In is made of resin, for example. However, when the insulator In is arranged in this way, the high output power (RF signal or DC signal) output from the power supply may leak to the outer space of the chiller pipe 220 and reach the chiller unit. (radiated noise).

この点、上記実施形態に係るプラズマ処理装置1においては、インシュレータを配置することなく、導電性ベースプレート14と第1及び第2のチラー配管22、23を電気的に接触させる。換言すれば、従来、導電性ベースプレート14と第1及び第2のチラー配管22、23の間に配置されていたインシュレータInを金属材料により構成している。
これにより、電源40から出力された高出力電力を、従来のインシュレータInの設置部分において漏出させることなく(放射ノイズを発生させることなく)、更に適切にグランドへと逃がすことができる。
In this regard, in the plasma processing apparatus 1 according to the above embodiment, the conductive base plate 14 and the first and second chiller pipes 22 and 23 are brought into electrical contact without arranging an insulator. In other words, the insulator In, which has conventionally been arranged between the conductive base plate 14 and the first and second chiller pipes 22 and 23, is made of a metal material.
As a result, the high output power output from the power supply 40 can be more appropriately released to the ground without leaking (without generating radiation noise) at the portion where the conventional insulator In is installed.

また、本発明者らが鋭意検討を行ったところ、上記実施形態のように熱伝達を抑制するためのインシュレータInを省略し、導電性スペーサで導電性ベースプレート140とチラー配管を接続した場合であっても、チラーユニットに対する熱影響を適切に抑制できることがわかった。かかる観点からも、導電性ベースプレート140(第1及び第2の絶縁配管131、132)と第1及び第2のチラー配管22、23との間には、導電性のスペーサが設けられることが望ましい。 In addition, as a result of extensive studies by the present inventors, it was found that the insulator In for suppressing heat transfer was omitted as in the above embodiment, and the conductive base plate 140 and the chiller pipe were connected by a conductive spacer. However, it was found that the thermal effect on the chiller unit could be appropriately suppressed. From this point of view as well, it is desirable to provide conductive spacers between the conductive base plate 140 (first and second insulating pipes 131, 132) and the first and second chiller pipes 22, 23. .

今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The embodiments described above may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.

1 プラズマ処理装置
10 プラズマ処理チャンバ
11 基板支持部
14 導電性ベースプレート
21 チラーユニット
22 第1のチラー配管
23 第2のチラー配管
24 第1の導電性スペーサ
24a 貫通孔
25 第2の導電性スペーサ
25a 貫通孔
42 DC電源
130 冷媒流路
131 第1の絶縁配管
132 第2の絶縁配管
Reference Signs List 1 plasma processing apparatus 10 plasma processing chamber 11 substrate support 14 conductive base plate 21 chiller unit 22 first chiller pipe 23 second chiller pipe 24 first conductive spacer 24a through-hole 25 second conductive spacer 25a through-hole hole 42 DC power supply 130 refrigerant channel 131 first insulating pipe 132 second insulating pipe

Claims (14)

導電性ベースプレートを有するプラズマ処理チャンバであり、前記導電性ベースプレートは、第1の開口及び第2の開口を有し、グランド電位に結合される、プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、冷媒流路を有する基板支持部と、
前記基板支持部に結合され、DC信号を生成するように構成されるDC生成部と、
前記基板支持部から前記第1の開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、前記冷媒流路の入口に流体接続される第1の絶縁配管と、
前記基板支持部から前記第2の開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、前記冷媒流路の出口に流体接続される第2の絶縁配管と、
前記プラズマ処理チャンバの外部に配置されるチラーユニットと、
前記チラーユニットの出口と前記第1の絶縁配管とを流体接続する第1のステンレス配管と、
前記チラーユニットの入口と前記第2の絶縁配管とを流体接続する第2のステンレス配管と、
前記第1の絶縁配管と前記第1のステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する第1の導電性スペーサと、
前記第2の絶縁配管と前記第2のステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する第2の導電性スペーサと、を備えるプラズマ処理装置。
A plasma processing chamber having a conductive baseplate, the conductive baseplate having a first opening and a second opening and coupled to a ground potential;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber and having a coolant channel;
a DC generator coupled to the substrate support and configured to generate a DC signal;
a first insulating pipe extending from the substrate supporting portion to the lower surface of the conductive base plate through the first opening and fluidly connected to an inlet of the coolant channel;
a second insulating pipe extending from the substrate supporting portion to the lower surface of the conductive base plate through the second opening and fluidly connected to an outlet of the coolant channel;
a chiller unit located outside the plasma processing chamber;
a first stainless steel pipe that fluidly connects the outlet of the chiller unit and the first insulating pipe;
a second stainless steel pipe that fluidly connects the inlet of the chiller unit and the second insulating pipe;
a first conductive spacer disposed across the cross section between the first insulating pipe and the first stainless steel pipe and having an aperture ratio of 30% to 80%;
a second conductive spacer disposed across the cross section between the second insulating pipe and the second stainless pipe and having an aperture ratio of 30% to 80%.
前記第1のステンレス配管は、前記第1の導電性スペーサを介して前記導電性ベースプレートと電気的に接続され、前記第2のステンレス配管は、前記第2の導電性スペーサを介して前記導電性ベースプレートと電気的に接続される、請求項1に記載のプラズマ処理装置。 The first stainless steel pipe is electrically connected to the conductive base plate via the first conductive spacer, and the second stainless steel pipe is electrically connected to the conductive base plate via the second conductive spacer. 2. The plasma processing apparatus of claim 1, electrically connected with the base plate. 前記基板支持部は、
前記冷媒流路を有する導電性基台と、
前記導電性基台の上に配置される静電チャックと、を含む、
請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
The substrate support part
a conductive base having the coolant channel;
an electrostatic chuck positioned on the conductive base;
The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記静電チャック内に配置される静電電極と、
前記静電チャック内において、前記静電電極の下方に配置されるバイアス電極と、を更に備え、
前記DC生成部は、前記バイアス電極に結合される、請求項3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
an electrostatic electrode disposed within the electrostatic chuck;
a bias electrode disposed below the electrostatic electrode within the electrostatic chuck;
4. The plasma processing apparatus of claim 3, wherein said DC generator is coupled to said bias electrode.
前記第1の導電性スペーサは、前記導電性ベースプレートと一体化される、請求項1~4のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein said first conductive spacer is integrated with said conductive base plate. 前記第2の導電性スペーサは、前記導電性ベースプレートと一体化される、請求項1~5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein said second conductive spacer is integrated with said conductive base plate. 前記DC信号が7kV以上の電圧を有する、請求項1~6のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus of any one of claims 1-6, wherein the DC signal has a voltage of 7 kV or higher. 前記第1の導電性スペーサ、及び/又は、前記第2の導電性スペーサは、30%~60%の開口率を実現するよう複数の貫通孔を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 8. The first conductive spacer and/or the second conductive spacer has a plurality of through-holes to realize an aperture ratio of 30% to 60%, according to any one of claims 1 to 7. 3. The plasma processing apparatus according to . 前記第1の導電性スペーサ、及び/又は、前記第2の導電性スペーサは、30%~80%の開口率を有するメッシュ部分を有する、請求項1~7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 The plasma according to any one of claims 1 to 7, wherein said first conductive spacer and/or said second conductive spacer has a mesh portion with an aperture ratio of 30% to 80%. processing equipment. 前記プラズマ処理チャンバに結合され、RF信号を生成するように構成されるRF生成部、を更に有する、請求項1~9のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 10. The plasma processing apparatus of any one of claims 1-9, further comprising an RF generator coupled to the plasma processing chamber and configured to generate an RF signal. 導電性ベースプレートを有するプラズマ処理チャンバであり、前記導電性ベースプレートは、第1の開口及び第2の開口を有し、グランド電位に結合される、プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、冷媒流路を有する基板支持部と、
前記プラズマ処理チャンバに結合され、RF信号を生成するように構成されるRF生成部と、
前記基板支持部から前記第1の開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、前記冷媒流路の入口に流体接続される第1の絶縁配管と、
前記基板支持部から前記第2の開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、、前記冷媒流路の出口に流体接続される第2の絶縁配管と、
前記プラズマ処理チャンバの外部に配置されるチラーユニットと、前記チラーユニットの出口と前記第1の絶縁配管とを流体接続する第1のステンレス配管と、
前記チラーユニットの入口と前記第2の絶縁配管とを流体接続する第2のステンレス配管と、
前記第1の絶縁配管と前記第1のステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する第1の導電性スペーサと、
前記第2の絶縁配管と前記第2のステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する第2の導電性スペーサと、を備える、プラズマ処理装置。
A plasma processing chamber having a conductive baseplate, the conductive baseplate having a first opening and a second opening and coupled to a ground potential;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber and having a coolant channel;
an RF generator coupled to the plasma processing chamber and configured to generate an RF signal;
a first insulating pipe extending from the substrate supporting portion to the lower surface of the conductive base plate through the first opening and fluidly connected to an inlet of the coolant channel;
a second insulating pipe extending from the substrate supporting portion to the lower surface of the conductive base plate through the second opening and fluidly connected to an outlet of the coolant channel;
a chiller unit disposed outside the plasma processing chamber; a first stainless steel pipe fluidly connecting an outlet of the chiller unit and the first insulating pipe;
a second stainless steel pipe that fluidly connects the inlet of the chiller unit and the second insulating pipe;
a first conductive spacer disposed across the cross section between the first insulating pipe and the first stainless steel pipe and having an aperture ratio of 30% to 80%;
a second conductive spacer disposed across the cross section between the second insulating pipe and the second stainless steel pipe and having an aperture ratio of 30% to 80%.
導電性ベースプレートを有するプラズマ処理チャンバであり、前記導電性ベースプレートは、開口を有し、グランド電位に結合される、プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に配置され、冷媒流路を有する基板支持部と、
前記基板支持部から前記開口を介して前記導電性ベースプレートの下面まで延在し、前記冷媒流路に流体接続される絶縁配管と、
前記プラズマ処理チャンバの外部に配置されるチラーユニットと、
前記チラーユニットと前記絶縁配管とを流体接続するステンレス配管と、
前記絶縁配管と前記ステンレス配管との間において断面に渡って配置され、30%~80%の開口率を有する導電性スペーサと、を備えるプラズマ処理装置。
A plasma processing chamber having a conductive baseplate, the conductive baseplate having an opening and coupled to a ground potential;
a substrate support disposed within the plasma processing chamber and having a coolant channel;
an insulating pipe extending from the substrate supporting portion to the lower surface of the conductive base plate through the opening and fluidly connected to the coolant channel;
a chiller unit located outside the plasma processing chamber;
a stainless steel pipe that fluidly connects the chiller unit and the insulating pipe;
A plasma processing apparatus comprising: a conductive spacer disposed across a cross section between the insulating pipe and the stainless pipe and having an aperture ratio of 30% to 80%.
前記ステンレス配管は、前記導電性スペーサを介して前記導電性ベースプレートと電気的に接続される、請求項12に記載のプラズマ処理装置。 13. The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein said stainless steel pipe is electrically connected to said conductive base plate via said conductive spacer. 前記基板支持部は、
前記冷媒流路を有する導電性基台と、
前記導電性基台の上に配置される静電チャックと、を含む、請求項12又は13に記載のプラズマ処理装置。
The substrate support part
a conductive base having the coolant channel;
14. The plasma processing apparatus according to claim 12 or 13, comprising an electrostatic chuck arranged on said conductive base.
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