JP4707588B2 - プラズマ処理装置及びそれに用いられる電極 - Google Patents
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Description
先ず,本発明の第1実施形態にかかるプラズマ処理装置について図面を参照しながら説明する。図1は,本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図1に示すプラズマ処理装置100は処理室内に1系統でガスを導入するための上部電極を備える平行平板型のプラズマエッチング装置である。
ここで,上部電極300の具体的構成例について図面を参照しながら詳細に説明する。図2は,本実施形態にかかる上部電極300の内側上部電極302の構成例を示す模式図である。
次に,以上のような上部電極300を備えたプラズマ処理装置100の動作について,ウエハWに形成された酸化膜をエッチングする場合を例にとって説明する。まず,ウエハWは,図示しないゲートバルブが開放された後,図示しないロードロック室から処理室110内へと搬入され,静電チャック118上に載置される。そして,直流電源122から直流電圧が印加されることによって,ウエハWが静電チャック118上に静電吸着される。次いで,ゲートバルブが閉じられ,排気装置178によって,処理室110内が所定の真空度まで真空引きされる。
ここで,電極板裏面側に設けられる空洞部330の形状と電極直下における電界強度分布との関係についての実験を行った結果を説明する。ここでは,空洞部330が直径の異なる3つの円板状空洞部を積み重ねた形状(3段空洞部)の場合(図2,図3)と,空洞部330が1つの円板状空洞部(1段空洞部)からなる形状の場合(図6,図7)と,空洞部を設けない場合(図4)とを比較しながら説明する。
ここで,上部電極300に形成される空洞部330の段数と電極直下における電界強度分布との関係についての実験を行った結果を説明する。ここでは,図11に示す1段空洞部の場合と,図12に示す2段空洞部の場合と,図13に示す3段空洞部の場合とを比較しながら説明する。
なお,本実施形態にかかる空洞部330の1段目の直径は,ウエハ(例えば300mm)の直径よりも小さくてもよく,またウエハの直径程度又はそれ以上に大きくしてもよい。この点,1段だけの空洞部ではその直径をウエハの直径よりも大きくとると,中心部の電界はプラス方向へ移行し,周縁部の電界はマイナス方向へ移行する傾向にあり,かえって電界の均一性が低下してしまう。例えば電界分布曲線は,直径240mmの場合は図8に示すy12のようになるが,直径310mmの場合は図14に示すy21のようになり,電界分布の均一性が低下している。
次に,本発明の第2実施形態にかかるプラズマ処理装置について図面を参照しながら説明する。図15は,本実施形態にかかるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図15に示すプラズマ処理装置101は処理室内に2系統でガスを導入するための上部電極を備える平行平板型のプラズマエッチング装置である。
ここで,上述したガス供給装置201の各部の具体的な構成例について説明する。図16は,ガス供給装置201の具体的な構成例を示すブロック図である。処理ガス供給手段210は例えば図16に示すように複数(例えば3つ)のガス供給源212a,212b,212cが収容されたガスボックスにより構成される。各ガス供給源212a〜212cの配管は,これらからの各ガスが合流する処理ガス供給配管202に接続される。各ガス供給源212a〜212cの配管にはそれぞれ,各ガスの流量を調整するためのマスフローコントローラ214a〜214cが設けられている。このような処理ガス供給手段210によれば,各ガス供給源212a〜212cからのガスは所定の流量比で混合されて,処理ガス供給配管202に流れ出て,第1,第2分岐配管204,206に分流される。
ここで,上部電極301の具体的構成例について図面を参照しながら詳細に説明する。図17は,本実施形態にかかる上部電極301の内側上部電極302の構成例を示す模式図である。ここでは電極支持体320における電極板310との接合面に多段空洞部例えば3段空洞部を形成した上部電極を例に挙げて説明する。
エチレン(PTFE),ベスペル(登録商標)などのポリイミド等の樹脂で構成する。
110 処理室
111 接地導体
112 絶縁板
114 サセプタ支持台
116 サセプタ
118 静電チャック
120 電極
122 直流電源
124 フォーカスリング
126 内壁部材
128 冷媒室
130 電極板
130a,130b 配管
132 ガス供給ライン
146 整合器
148 給電棒(上部給電棒)
150 コネクタ
152 給電筒
156 絶縁部材
170 給電棒(下部給電棒)
172 可変コンデンサ
174 排気口
176 排気管
178 排気装置
180 整合器
184 ローパスフィルタ(LPF)
186 ハイパスフィルタ(HPF)
200,201 ガス供給装置
202 処理ガス供給配管
204 処理ガス用第1分岐配管
206 処理ガス用第2分岐配管
208 付加ガス供給配管
210 処理ガス供給手段
212a,212b,212c ガス供給源
214a〜214c マスフローコントローラ
220 付加ガス供給手段
222a,222b ガス供給源
224a,224b マスフローコントローラ
230 分流量調整手段
232,234 圧力調整部
232a,234a 圧力センサ
232b,234b バルブ
234 圧力調整部
240 圧力コントローラ
254 付加ガス用第1分岐配管
256 付加ガス用第2分岐配管
264,266 開閉バルブ
300,301 上部電極
302 内側上部電極
304 外側上部電極
306 誘電体
308 絶縁性遮蔽部材
310 電極板
312 ガス噴出孔
320 電極支持体
322 バッファ室
323 バッファ室用環状隔壁部材
324 上部部材
326 クーリングプレート
330 空洞部
332 第1円板状空洞部
334 第2円板状空洞部
336 第3円板状空洞部
340 空洞部用環状隔壁部材
342 隔壁
344 樹脂リング
346 Oリング
348 隔壁
350,360 ガス導入部
352,362 バッファ室
400 制御部
Claims (17)
- 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第2電極に支持された被処理基板上に処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の前記第1電極として用いられる電極であって,
前記第2電極に対向する電極板と,
前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,
前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の誘電体部と,を備え,
前記誘電体部は,その周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなる形状であると共に,直径の異なる円板状誘電体部を複数段積み重ねた形状であり,且つ前記円板状誘電体部の直径は前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする電極。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第2電極に支持された被処理基板上に処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の前記第1電極として用いられる電極であって,
前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられる誘電体部とを有し,
前記誘電体部は,前記誘電体部の周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなるように,直径の異なる第1,第2,第3円板状誘電体部を前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて積み重ねた形状であることを特徴とする電極。 - 前記第1円板状誘電体部の直径は前記被処理基板の直径の80%〜120%であり,前記第2円板状誘電体部の直径は前記被処理基板の直径の60%〜80%であり,前記第3円板状誘電体部の直径は前記被処理基板の直径の40%〜60%であることを特徴とする請求項2に記載の電極。
- 前記被処理基板に向けてガスを供給する複数のガス噴出孔が設けられ,
前記円板状誘電体部のうち最も大きな直径は,少なくとも前記ガス噴出孔が形成される範囲よりも大きいことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の電極。 - 前記誘電体部は,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられた空洞部により構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電極。
- 前記誘電体部は,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられる空洞部に誘電体部材を埋め込んで構成したことを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の電極。
- 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第1電極を複数のガス導入部に分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,前記第2電極に支持された被処理基板上に向けて前記各ガス導入部からそれぞれ処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の前記第1電極として用いられる電極であって,
前記第2電極に対向する電極板と,
前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,
前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の空洞部と,
前記ガス導入部ごとに前記空洞部を区画する隔壁部材と,を備え,
前記空洞部は,その周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなる形状であると共に,直径の異なる円板状空洞部を複数段積み重ねた形状であり,且つ前記円板状空洞部の直径は前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて徐々に小さくなるようにしたことを特徴とする電極。 - 前記隔壁部材は,絶縁体で構成されることを特徴とする請求項7に記載の電極。
- 前記隔壁部材は,断面略V字形状のテーパ面を側面とする樹脂リングで構成されることを特徴とする請求項7に記載の電極。
- 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第1電極を複数のガス導入部に分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,前記第2電極に支持された被処理基板上に向けて前記各ガス導入部からそれぞれ処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置の前記第1電極として用いられる電極であって,
前記第2電極に対向する電極板と,
前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,
前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の空洞部と,
前記ガス導入部ごとに前記空洞部を区画する隔壁部材と,を備え,
前記隔壁部材は,セラミックス系材料を溶射して形成したものであることを特徴とする電極。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第2電極に支持された被処理基板上に処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記第1電極は,前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の誘電体部と,を備え,
前記誘電体部は,その周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなる形状であると共に,直径の異なる円板状誘電体部を複数段積み重ねた形状であり,且つ前記円板状誘電体部の直径は前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて徐々に小さくなるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第2電極に支持された被処理基板上に処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記第1電極は,前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられる誘電体部とを有し,
前記誘電体部は,前記誘電体部の周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなるように,直径の異なる第1,第2,第3円板状誘電体部を前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて積み重ねた形状であることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第1電極を複数のガス導入部に分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,前記第2電極に支持された被処理基板上に向けて前記各ガス導入部からそれぞれ処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記第1電極は,前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の空洞部と,前記ガス導入部ごとに前記空洞部を区画する隔壁部材と,を備え,
前記空洞部は,その周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなる形状であると共に,直径の異なる円板状空洞部を複数段積み重ねた形状であり,且つ前記円板状空洞部の直径は前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて徐々に小さくなるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第1電極を複数のガス導入部に分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,前記第2電極に支持された被処理基板上に向けて前記各ガス導入部からそれぞれ処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記第1電極は,前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の空洞部と,前記ガス導入部ごとに前記空洞部を区画する隔壁部材と,を備え,
前記隔壁部材は,セラミックス系材料を溶射して形成したものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記第1電極を第1,第2ガス導入部の2つに分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,
前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,
前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給流路と,
前記処理ガス供給流路から分岐して前記第1,第2ガス導入部にそれぞれ接続する第1,第2分岐流路と,
前記処理ガス供給流路から前記第1,第2分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記第1,第2分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,
所定の付加ガスを供給する付加ガス供給手段と,
前記付加ガス供給手段からの付加ガスを前記分流量調整手段より下流側で前記第1分岐流路又は前記第2分岐流路に合流させる付加ガス供給流路と,
を備えたことを特徴とする請求項13又は14に記載のプラズマ処理装置。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第1電極を複数のガス導入部に分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,前記第2電極に支持された被処理基板上に向けて前記各ガス導入部からそれぞれ処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,
前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給路と,
前記処理ガス供給流路から分岐して前記第1,第2ガス導入部にそれぞれ接続する処理ガス用第1,第2分岐流路と,
前記処理ガス供給路から前記各処理ガス用第1,第2分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記各処理ガス用第1,第2分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,
所定の付加ガスを供給する付加ガス供給手段と,
前記付加ガス供給手段からの付加ガスを流す付加ガス供給路と,
前記付加ガス供給路から分岐して前記分流量調整手段より下流側で前記処理ガス用第1分岐流路に接続される付加ガス用第1分岐流路と,
前記付加ガス供給路から分岐して前記分流量調整手段より下流側で前記処理ガス用第2分岐流路に接続される付加ガス用第2分岐流路と,
前記付加ガス用第1分岐流路と前記付加ガス用第2分岐流路のうち,前記付加ガス供給路からの付加ガスを流す流路を切換えるための流路切換手段とを備え,
前記第1電極は,前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の空洞部と,前記ガス導入部ごとに前記空洞部を区画する隔壁部材とを備え,
前記空洞部は,その周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなる形状であると共に,直径の異なる円板状空洞部を複数段積み重ねた形状であり,且つ前記円板状空洞部の直径は前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて徐々に小さくなるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 処理室内に第1電極と第2電極を対向して配設し,前記第1電極を複数のガス導入部に分けて各ガス導入部に複数のガス噴出孔を形成し,前記第2電極に支持された被処理基板上に向けて前記各ガス導入部からそれぞれ処理ガスを導入しつつ前記電極の一方又は両方に高周波電力を供給してプラズマを生成することにより,前記被処理基板に所定のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって,
前記被処理基板を処理する処理ガスを供給する処理ガス供給手段と,
前記処理ガス供給手段からの処理ガスを流す処理ガス供給流路と,
前記処理ガス供給流路から分岐して前記複数のガス導入部にそれぞれ接続する複数の分岐流路と,
前記処理ガス供給流路から前記各分岐流路に分流される処理ガスの分流量を前記各分岐流路内の圧力に基づいて調整する分流量調整手段と,
所定の付加ガスを供給する複数の付加ガス供給手段と,
前記各付加ガス供給手段からの付加ガスを前記分流量調整手段より下流側で前記各分岐流路に合流させる付加ガス供給流路とを備え,
前記第1電極は,前記第2電極に対向する電極板と,前記電極板の前記第2電極側とは反対側の面に接合して前記電極板を支持する支持体と,前記支持体における前記電極板との接合面に設けられ,中心部と周縁部とで高さが異なる形状の空洞部と,前記ガス導入部ごとに前記空洞部を区画する隔壁部材とを備え,
前記空洞部は,その周縁部から中心部へ向けて高さが徐々に高くなる形状であると共に,直径の異なる円板状空洞部を複数段積み重ねた形状であり,且つ前記円板状空洞部の直径は前記支持体の前記電極板側からその反対側へ向けて徐々に小さくなるようにしたことを特徴とするプラズマ処理装置。
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