JP6454488B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、エッチングやCVDやアッシング、表面改質などのプラズマを用いて被処理物を処理するプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing an object to be processed using plasma such as etching, CVD, ashing, or surface modification.
例えば、半導体素子製造や、液晶、太陽電池といった電気素子の製造にプラズマ処理装置は欠くことのできない重要な製造装置である。プラズマを利用した処理装置としては、具体的にアッシング装置、エッチング装置、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)装置が代表的な製造装置である。他にもプラズマを補助的に用いるPEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition)や、表面改質の目的でもプラズマ処理装置は用いられる。 For example, a plasma processing apparatus is an indispensable manufacturing apparatus that is indispensable for manufacturing semiconductor elements and electrical elements such as liquid crystals and solar cells. As typical processing apparatuses using plasma, ashing apparatuses, etching apparatuses, and PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition) apparatuses are typical manufacturing apparatuses. In addition, the plasma processing apparatus is also used for the purpose of PEALD (Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition), which uses plasma supplementarily, and surface modification.
これらプラズマ処理装置では、気体分子の励起手段としてさまざまな手法が用いられる。
これらの手法の中でも、高密度なプラズマが得られる手段としては大きく2種類が多用されている。一つは、特許文献１に開示された、マイクロ波電界と磁場の共鳴現象を利用したECR（Electron Cyclotron Resonance）放電である。また、他の手段としては、特許文献２に開示された、コイル状の電極にRFを流して真空容器の内側に発生する電磁界を利用するICP(Inductive Coupled Plasma)である。このICPの中でも、特に波長にリンクさせて、一定位置にプラズマを形成できる手段として、特許文献３に開示された、プラズマ生成用螺旋共振装置がある。
In these plasma processing apparatuses, various methods are used as means for exciting gas molecules.
Among these methods, two types are widely used as means for obtaining high-density plasma. One is an ECR (Electron Cyclotron Resonance) discharge using a resonance phenomenon between a microwave electric field and a magnetic field, which is disclosed in Patent Document 1. Another means is ICP (Inductive Coupled Plasma) disclosed in Patent Document 2 that uses an electromagnetic field generated inside a vacuum vessel by flowing RF through a coiled electrode. Among these ICPs, there is a plasma generating spiral resonance device disclosed in Patent Document 3 as a means for forming a plasma at a fixed position by linking to a wavelength.
これらの高密度のプラズマを発生できる装置の取り扱いは、非常に技術的なハードルが高い。発生したプラズマの荷電粒子が、チャンバー壁面まで入射して、壁を損傷したり、不純物を発生させたりする機会が増大する。また、極端な場合はチャージアップの発生で、壁面の表面処理した絶縁保護膜を破壊して、異物を発生させる場合がある。実際にデバイス等を垂直に加工性良くエッチング処理しようとしたり、パターンに沿って着きまわりよく純度が高い膜を形成したり、高密度ラジカルを発生させて高速で表面処理を実施したりするには、生産性（処理速度）を維持して、再現性良く処理するための工夫が必要になる。 Handling these devices capable of generating high density plasma is a very technical hurdle. The opportunity for the generated plasma charged particles to enter the chamber wall surface to damage the wall or generate impurities increases. In an extreme case, the charge-up may break down the insulating protective film subjected to the surface treatment of the wall surface to generate foreign matter. To actually etch a device vertically with good workability, to form a high-purity film that fits along a pattern, or to generate high-density radicals and perform surface treatment at high speed Therefore, it is necessary to devise a technique for maintaining productivity (processing speed) and processing with high reproducibility.
プラズマ処理における反応速度を大きく保ち、プラズマ処理の再現性を得るためには、一般に高密度プラズマを選択し、低処理圧力、大ガス流量下で処理を実施する。これは、材料やチャンバーからのアウトガスや、表面に付着する反応生成物がプラズマ処理の外乱となり、反応を阻害するためである。このため、高速排気と呼ばれるチャンバーの中のガス気体をできるだけ短い時間の間に入れ替えられるように、低圧、大流量の条件が選ばれる。装置のハード条件としては、チャンバーの容積や表面積をできるだけ減らして、表面の材料を選び、温度制御をして、上述した外乱要因を排除する必要がある。 In order to maintain a high reaction rate in plasma processing and to obtain reproducibility of plasma processing, generally high-density plasma is selected and processing is performed under a low processing pressure and a large gas flow rate. This is because the outgas from the material and the chamber and the reaction product adhering to the surface become a disturbance of the plasma treatment and inhibit the reaction. For this reason, the conditions of a low pressure and a large flow rate are selected so that the gas gas in the chamber called high-speed exhaust can be replaced in as short a time as possible. As hardware conditions of the apparatus, it is necessary to reduce the volume and surface area of the chamber as much as possible, select a surface material, control the temperature, and eliminate the above-mentioned disturbance factors.
ところで、特許文献3に開示されたヘリカル型プラズマ源では、円筒形のチャンバーの周囲に印加する高周波の波長を基本とした励起用のコイルを巻きつけるものである。このため、ヘリカル型プラズマ源では、チャンバーの容積や表面積が大きくなるという問題があった。 By the way, in the helical plasma source disclosed in Patent Document 3, an excitation coil based on a wavelength of a high frequency applied around a cylindrical chamber is wound. For this reason, the helical plasma source has a problem that the volume and surface area of the chamber are increased.
チャンバーの円筒径を不用意に拡大して、同様にコイルを巻くと、強いプラズマが形成できるリングが完全に周回できず、チャンバーの片側のみに帯状のプラズマが形成され、リング状のプラズマが形成されない。チャンバー径を大きくして、チャンバー高さも低くして容積と表面積を単に減らすことを狙ってもうまくいかない。また、ある程度の大口径のチャンバーが例えば、450mm用の大型基板の処理に必要となるような場合、特許文献3に開示されたヘリカル型プラズマ源では、上述したプラズマリングが形成できないことから、面内処理の不均一を発生させる課題があった。 If the cylindrical diameter of the chamber is carelessly expanded and a coil is wound in the same manner, a ring that can form strong plasma cannot be completely circulated, and a band-shaped plasma is formed only on one side of the chamber, forming a ring-shaped plasma. Not. Simply trying to reduce the volume and surface area by increasing the chamber diameter and lowering the chamber height will not work. Further, when a chamber having a certain large diameter is required for processing a large substrate for 450 mm, for example, the above-described plasma ring cannot be formed with the helical plasma source disclosed in Patent Document 3, There was a problem of causing non-uniformity in internal processing.
このようなことから、本発明は、プラズマ処理室の周方向のプラズマ制御性を向上できるプラズマ処理装置を提供する。 For this reason, the present invention provides a plasma processing apparatus that can improve plasma controllability in the circumferential direction of the plasma processing chamber.
本発明は、プラズマが生成される円筒形状のプラズマ生成部と、前記プラズマ生成部の外側を巻回するとともに両端が接地されたヘリカルコイルと、前記ヘリカルコイルに高周波電力を供給する高周波電源と、試料が前記プラズマにより処理される処理部とを備えるプラズマ処理装置において、前記ヘリカルコイルは、第一のヘリカルコイルと第二のヘリカルコイルと第三のヘリカルコイルを具備し、前記第一のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相と前記第二のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相の差である第一の位相差、前記第二のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相と前記第三のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相の差である第二の位相差および前記第三のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相と前記第一のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相の差である第三の位相差がそれぞれの所定の値となるように前記第一の位相差、前記第二の位相差および前記第三の位相差を制御する位相制御器をさらに備え、前記第一のヘリカルコイルと前記第二のヘリカルコイルと前記第三のヘリカルコイルは、３本のつる巻き線に沿ってねじ山が作られたねじのように前記プラズマ生成部の外側を巻回し、前記ヘリカルコイルにおける前記プラズマ生成部の中央付近以外に巻回された箇所は、前記ヘリカルコイルにおける前記プラズマ生成部の中央付近に巻回された箇所より前記プラズマ生成部から離れており、前記第二のヘリカルコイルの給電端は、前記第一のヘリカルコイルの給電端に対して時計回りの方向に１２０度回転した位置に配置され、前記第三のヘリカルコイルの給電端は、前記第二のヘリカルコイルの給電端に対して時計回りの方向に１２０度回転した位置に配置されていることを特徴とする。
The present invention comprises a plasma generation section of the cylindrical plasma Ru is produced, and the helical coil having both ends grounded wound outside of the plasma generating unit, and a high frequency power supply for supplying high frequency power to said helical coil, In the plasma processing apparatus including a processing unit in which a sample is processed by the plasma, the helical coil includes a first helical coil, a second helical coil, and a third helical coil, and the first helical coil The first phase difference, which is the difference between the phase of the high frequency power supplied to the second helical coil and the phase of the high frequency power supplied to the second helical coil, and the phase of the high frequency power supplied to the second helical coil The second phase difference, which is the phase difference of the high-frequency power supplied to the three helical coils, and the high-frequency supplied to the third helical coil The first phase difference and the second phase difference so that the third phase difference, which is the difference between the phase of the force and the phase of the high-frequency power supplied to the first helical coil, has a predetermined value. And a phase controller for controlling the third phase difference, wherein the first helical coil, the second helical coil, and the third helical coil are threaded along three helical windings. Winding the outside of the plasma generating unit like a screw made of, and the portion wound around the helical coil other than near the center of the plasma generating unit is near the center of the plasma generating unit in the helical coil The power generation end of the second helical coil is rotated 120 degrees in a clockwise direction with respect to the power supply end of the first helical coil. Is disposed at a position, the feeding end of the third helical coil is characterized in that it is arranged in a position rotated 120 degrees in the clockwise direction with respect to the feeding end of the second helical coil.
本発明により、プラズマ処理室の周方向のプラズマ制御性を向上できる。 According to the present invention, plasma controllability in the circumferential direction of the plasma processing chamber can be improved.
以下、本発明の一実施形態を図面を用いて説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
図１は、本発明に係るヘリコン波型プラズマ処理装置の概略断面図である。プラズマ生成部である放電部１は、絶縁チャンバー１１によって囲われた放電空間で形成されている。放電部１の最上部には、放電部１でプラズマ化させるためのガスを供給するガス供給口５が設けられている。放電部１で生成されたプラズマにより、試料台５２に載置された、試料であるウエハ５１を処理する。 FIG. 1 is a schematic sectional view of a helicon wave type plasma processing apparatus according to the present invention. The discharge part 1 that is a plasma generation part is formed in a discharge space surrounded by an insulating chamber 11. A gas supply port 5 for supplying a gas to be converted into plasma by the discharge unit 1 is provided at the top of the discharge unit 1. The wafer 51, which is a sample, placed on the sample stage 52 is processed by the plasma generated by the discharge unit 1.
また、絶縁チャンバー１１の外側には、ヘリカル型プラズマ源を形成するためのヘリカルコイル８(８ａ)が巻回されている。高周波電源１４(１４ａ)からの高周波電力は、導入端子１５(１５ａ)と銅板１３(１３ａ)を介してヘリカルコイル８(８ａ)の給電端である給電点１２(１２ａ)の位置に供給される。尚、本実施例での高周波電源１４の周波数を２７ＭＨｚとした。 A helical coil 8 (8a) for forming a helical plasma source is wound around the outside of the insulating chamber 11. The high frequency power from the high frequency power supply 14 (14a) is supplied to the position of the feeding point 12 (12a), which is the feeding end of the helical coil 8 (8a), via the introduction terminal 15 (15a) and the copper plate 13 (13a). . Note that the frequency of the high-frequency power source 14 in this embodiment is 27 MHz.
さらに、絶縁チャンバー１１の頂上部に配置された冷却水配管21等とコイル上端アース端９(９ａ)等によりヘリカルコイル８(８ａ)の上端はグランド電位に保たれている。同様に、コイル下端アース端１０(１０a)と、ヘリカルコイル８の冷却水回収リング２２により、コイル下端もグランド電位に保たれている。 Further, the upper end of the helical coil 8 (8a) is kept at the ground potential by the cooling water pipe 21 and the like disposed at the top of the insulating chamber 11 and the coil upper end ground end 9 (9a). Similarly, the coil lower end ground terminal 10 (10a) and the cooling water recovery ring 22 of the helical coil 8 also keep the coil lower end at the ground potential.
このため、絶縁チャンバー１１の中の電界は、コイル上端アース端９とコイル下端アース端１０とヘリカルコイル８の中央の３点がアース電位となる定在波が形成される。このときヘリカルコイル８のコイル上端アース端９とコイル下端アース端１０の接続点間の長さが、印加する高周波の1波長に相当する。このヘリカル型プラズマ源では、この３点のアース位置にプラズマリング１９が形成されるが、このヘリカルコイル８の中央のアース位置に形成されるプラズマリング１９（模式図として、プラズマリング１９を記入）が最も密度が高く、安定なプラズマとして存在できる。 For this reason, the electric field in the insulating chamber 11 forms a standing wave in which three points at the center of the coil upper end ground end 9, the coil lower end ground end 10 and the helical coil 8 are at the ground potential. At this time, the length between the connection points of the coil upper end ground end 9 and the coil lower end ground end 10 of the helical coil 8 corresponds to one wavelength of the applied high frequency. In this helical type plasma source, a plasma ring 19 is formed at these three ground positions. The plasma ring 19 is formed at the center ground position of the helical coil 8 (the plasma ring 19 is shown as a schematic diagram). Can exist as the most dense and stable plasma.
ここで、絶縁チャンバー１１の形状は、半球と円筒を組み合わせたドーム状である。また、従来の円筒型絶縁チャンバーの内部容積は約26リットルであったが、絶縁チャンバー１１の内部容積は約11リットルとなり、半分未満に小さくできた。 Here, the shape of the insulating chamber 11 is a dome shape combining a hemisphere and a cylinder. In addition, the internal volume of the conventional cylindrical insulation chamber was about 26 liters, but the internal volume of the insulation chamber 11 was about 11 liters, which could be reduced to less than half.
さらにこの部分を通過するガスの滞在時間を半減できた。また、従来の円筒型絶縁チャンバーの内部表面積は約0.44m2であったが、絶縁チャンバー１１の内部表面積は約0.24m2となり、概ね半減することができた。このことにより、反応生成物が付着してアウトガスを放出する内部表面積を減らせることができ、再現性の良いプラズマ処理装置とすることができた。 Furthermore, the residence time of the gas passing through this part could be halved. In addition, the internal surface area of the conventional cylindrical insulating chamber was about 0.44 m 2 , but the internal surface area of the insulating chamber 11 was about 0.24 m 2 , which was almost halved. As a result, it was possible to reduce the internal surface area where the reaction product adhered and released the outgas, and a plasma processing apparatus with good reproducibility could be obtained.
また、ヘリカルコイル８は、図２に示すように、ヘリカルコイル８ａ、ヘリカルコイル８ｂおよびヘリカルコイル８ｃの３系統のコイルからなる。また、ヘリカルコイル８ａ、ヘリカルコイル８ｂおよびヘリカルコイル８ｃは、それぞれ、配置箇所が異なるだけで同一のコイルであり、ドーム状の絶縁チャンバー１１の表面を３条ねじの山部（もしくは溝部）と同じような位置関係のように沿って巻かれている。ここで、３条ねじとは、リードがピッチの３倍である「ねじ」のことである。 Further, as shown in FIG. 2, the helical coil 8 includes three systems of a helical coil 8a, a helical coil 8b, and a helical coil 8c. Further, the helical coil 8a, the helical coil 8b, and the helical coil 8c are the same coils except for the arrangement locations, and the surface of the dome-shaped insulating chamber 11 is the same as the thread (or groove) of the triple thread. It is wound along such a positional relationship. Here, the triple thread is a “screw” whose lead is three times the pitch.
さらに、ヘリカルコイル８は、上述したように３系統のコイルからなるため、高周波電源１４もヘリカルコイル８ａ、ヘリカルコイル８ｂおよびヘリカルコイル８ｃにそれぞれ対応した、高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃの３つの高周波電源からなる。同様に導入端子１５もヘリカルコイル８ａ、ヘリカルコイル８ｂおよびヘリカルコイル８ｃにそれぞれ対応した、導入端子１５ａ、導入端子１５ｂおよび導入端子１５ｃの３つの導入端子からなる。さらに銅板１３もヘリカルコイル８ａ、ヘリカルコイル８ｂおよびヘリカルコイル８ｃにそれぞれ対応した、銅板１３ａ、銅板１３ｂおよび銅板１３ｃの３つの銅板からなる。 Further, since the helical coil 8 is composed of three coils as described above, the high-frequency power source 14 also corresponds to the helical coil 8a, the helical coil 8b, and the helical coil 8c, respectively, and the high-frequency power source 14a, the high-frequency power source 14b, and the high-frequency power source 14c. The three high-frequency power supplies. Similarly, the introduction terminal 15 includes three introduction terminals corresponding to the helical coil 8a, the helical coil 8b, and the helical coil 8c, that is, the introduction terminal 15a, the introduction terminal 15b, and the introduction terminal 15c. Further, the copper plate 13 is also composed of three copper plates corresponding to the helical coil 8a, the helical coil 8b, and the helical coil 8c, ie, the copper plate 13a, the copper plate 13b, and the copper plate 13c.
また、図２に示すように導入端子１５ａ、導入端子１５ｂおよび導入端子１５ｃは、それぞれ１２０度の間隔になるように配置されている。高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃのそれぞれと導入端子１５ａ、導入端子１５ｂおよび導入端子１５ｃのそれぞれとの間に高周波回路整合器（図示せず）を設けてもよい。 In addition, as shown in FIG. 2, the introduction terminal 15a, the introduction terminal 15b, and the introduction terminal 15c are arranged at intervals of 120 degrees. A high-frequency circuit matching unit (not shown) may be provided between each of the high-frequency power source 14a, the high-frequency power source 14b, and the high-frequency power source 14c and the introduction terminal 15a, the introduction terminal 15b, and the introduction terminal 15c.
導入端子１５ａ、導入端子１５ｂおよび導入端子１５ｃのそれぞれの近傍に配置された位相検出器（図示せず）からの信号を位相制御器（図示せず）に送られて位相制御器が高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃのそれぞれの位相を制御し、3相高周波を形成している。 A signal from a phase detector (not shown) arranged in the vicinity of each of the introduction terminal 15a, the introduction terminal 15b, and the introduction terminal 15c is sent to a phase controller (not shown), and the phase controller turns the high frequency power supply 14a. The respective phases of the high frequency power source 14b and the high frequency power source 14c are controlled to form a three-phase high frequency.
基本的には高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃのそれぞれの位相の差を120度とするが、高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃのそれぞれの位相の差を120度から若干ずらし、かつ高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃのそれぞれの出力を若干変えることにより、プラズマの位置や面内の均一性を微調性できる。このような制御を行うことにより、３つの帯び状のプラズマベルト１９ａ、１９ｂ、１９ｃを形成することによって絶縁チャンバー１１の周方向の一周に亘ってプラズマリングを形成する。 Basically, the phase difference between the high-frequency power source 14a, the high-frequency power source 14b, and the high-frequency power source 14c is 120 degrees, but the phase difference between the high-frequency power source 14a, the high-frequency power source 14b, and the high-frequency power source 14c is slightly different from 120 degrees. By shifting and slightly changing the outputs of the high-frequency power source 14a, high-frequency power source 14b, and high-frequency power source 14c, the plasma position and in-plane uniformity can be finely adjusted. By performing such control, a plasma ring is formed over one circumference in the circumferential direction of the insulating chamber 11 by forming three band-shaped plasma belts 19a, 19b, 19c.
また、高周波電源１４ａ、高周波電源１４ｂおよび高周波電源１４ｃのそれぞれから供給される高周波電力を例えばパルス変調させることにより、チャンバー内のプラズマ帯を順次励起させて、あたかも絶縁チャンバー１１内に生成されたプラズマの強い位置を旋回させるように制御できる。こうすることで、電子の偏り(回転電場)を発生させて意図的にイオンの方向性を乱すことも可能となる。 In addition, the high-frequency power supplied from each of the high-frequency power source 14a, the high-frequency power source 14b, and the high-frequency power source 14c is pulse-modulated, for example, to sequentially excite the plasma band in the chamber, as if the plasma generated in the insulating chamber 11 It can be controlled to turn a strong position. By doing so, it becomes possible to intentionally disturb the directionality of ions by generating an electron bias (rotating electric field).
次に絶縁チャンバーへのヘリカルコイルの巻き方における他の例を図３ないし５に示す。図３における絶縁チャンバー１１ａへのヘリカルコイルの巻き方は、図３に示すように電流値がピークとなる絶縁チャンバー１１ａの中央付近は、絶縁チャンバー１１ａの壁面近くに配置し、絶縁チャンバー１１ａの中央付近以外は、絶縁チャンバー１１ａの中央付近に配置されたヘリカルコイルより絶縁チャンバー１１ａの壁面から離れて配置された巻き方である。尚、絶縁チャンバー１１ａの形状は円筒状である。また、６１は、単なる水冷コイルであり、高周波電力は印加されていない。 Next, other examples of how the helical coil is wound around the insulating chamber are shown in FIGS. As shown in FIG. 3, the helical coil is wound around the insulating chamber 11a in FIG. 3 in the vicinity of the center of the insulating chamber 11a where the current value reaches a peak, near the wall surface of the insulating chamber 11a. Other than the vicinity, the winding method is arranged so as to be separated from the wall surface of the insulating chamber 11a from the helical coil arranged near the center of the insulating chamber 11a. Note that the shape of the insulating chamber 11a is cylindrical. Reference numeral 61 denotes a simple water-cooling coil, and no high frequency power is applied.
次に図４における絶縁チャンバー１１ｂへのヘリカルコイルの巻き方は、絶縁チャンバー１１ｂは、図４に示すように上部が他の箇所に比べて絶縁チャンバー１１ｂの直径が大きい形状であり、図４に示すような絶縁チャンバー１１ｂの形状の壁に沿って配置された巻き方である。尚、20は石英やアルミナなどの絶縁物の部材である。 Next, in FIG. 4, the helical coil is wound around the insulating chamber 11b. As shown in FIG. 4, the insulating chamber 11b has a shape in which the diameter of the insulating chamber 11b is larger than other portions as shown in FIG. It is the winding method arrange | positioned along the wall of the shape of the insulation chamber 11b as shown. Reference numeral 20 denotes an insulating member such as quartz or alumina.
さらに図５における絶縁チャンバー１１ｃへのヘリカルコイルの巻き方は、図５に示すようにコイル上端アース端子９およびコイル下端アース端子１０付近は、絶縁チャンバー１１ｃの壁より離れて配置され、コイル上端アース端子９およびコイル下端アース端子１０付近以外は、絶縁チャンバー１１ｃの壁に沿って配置された巻き方である。尚、絶縁チャンバー１１ｃの形状は、円筒状であり、ヘリカルコイルの両端は、グランドに囲まれている。また、32はアルミ等の金属の部材である。 Further, in FIG. 5, the helical coil is wound around the insulating chamber 11c, as shown in FIG. 5, the vicinity of the coil upper end ground terminal 9 and the coil lower end ground terminal 10 is arranged away from the wall of the insulating chamber 11c. Except for the vicinity of the terminal 9 and the coil lower end ground terminal 10, the winding method is arranged along the wall of the insulating chamber 11c. The insulating chamber 11c has a cylindrical shape, and both ends of the helical coil are surrounded by the ground. Reference numeral 32 denotes a metal member such as aluminum.
また、図３ないし５に示されたヘリカルコイルも絶縁チャンバーへ３条ねじのように巻かれ、３つの帯び状のプラズマベルト１９ａ、１９ｂ、１９ｃを形成することによって絶縁チャンバーの周方向の一周に亘ってプラズマリングを形成する。 Also, the helical coil shown in FIGS. 3 to 5 is also wound around the insulating chamber like a triple screw, forming three strip-shaped plasma belts 19a, 19b, 19c, thereby forming a round in the circumferential direction of the insulating chamber. A plasma ring is formed throughout.
本発明により、ヘリカル型プラズマ源を用いてプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、大面積で、より高速排気条件下で反応速度を保ち、均一に処理され、外乱要因の受け難い安定した処理が実現できる。 According to the present invention, in a plasma processing apparatus that performs plasma processing using a helical plasma source, a large area, stable reaction speed is maintained under high-speed exhaust conditions, uniform processing, and stable processing that is not susceptible to disturbance factors are realized. it can.
以上、説明した本実施例に係る本発明により、プラズマ処理室の周方向のプラズマ制御性を向上できる。また、本発明は、ヘリカルコイルの巻き方、チャンバー形状の工夫により、放電部の容積や表面積を小さくして、ガスの置換率を向上させるとともに、一方で複数のヘリカルコイルを用いて、大面積のプラズマの周回方向の制御を行うことができる。さらに高周波を順に印加することで、プラズマを旋回させたりすることもできる。 As described above, the present invention according to the present embodiment described above can improve the plasma controllability in the circumferential direction of the plasma processing chamber. Further, the present invention reduces the volume and surface area of the discharge part by improving the helical coil winding method and chamber shape, and improves the gas replacement rate, while using a plurality of helical coils to increase the area. The plasma circulation direction can be controlled. Furthermore, plasma can be swirled by sequentially applying high frequencies.
１ 放電部
３ シールドカバー
４ 天板
５ ガス供給口
６ 絶縁カバー
８ ヘリカルコイル
９ コイル上端アース端子
１０ コイル下端アース端子
１１ 絶縁チャンバー
１２ 給電点
１４ 高周波電源
１５ 導入端子
１９ プラズマリング
２６ 絶縁
３２ ベースフランジ
４３ 底板
４４ 排気口
４５ ウエハ搬送路
４６ コイル冷却パイプ
５１ ウエハ
５２ 試料台
５３ 絶縁カバー
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge part 3 Shield cover 4 Top plate 5 Gas supply port 6 Insulation cover 8 Helical coil 9 Coil upper end ground terminal 10 Coil lower end ground terminal 11 Insulation chamber 12 Feeding point 14 High frequency power supply 15 Introduction terminal 19 Plasma ring 26 Insulation 32 Base flange 43 Bottom plate 44 Exhaust port 45 Wafer transfer path 46 Coil cooling pipe 51 Wafer 52 Sample stage 53 Insulation cover
Claims (4)
前記ヘリカルコイルは、第一のヘリカルコイルと第二のヘリカルコイルと第三のヘリカルコイルを具備し、
前記第一のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相と前記第二のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相の差である第一の位相差、前記第二のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相と前記第三のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相の差である第二の位相差および前記第三のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相と前記第一のヘリカルコイルに供給される高周波電力の位相の差である第三の位相差がそれぞれの所定の値となるように前記第一の位相差、前記第二の位相差および前記第三の位相差を制御する位相制御器をさらに備え、
前記第一のヘリカルコイルと前記第二のヘリカルコイルと前記第三のヘリカルコイルは、３本のつる巻き線に沿ってねじ山が作られたねじのように前記プラズマ生成部の外側を巻回し、
前記ヘリカルコイルにおける前記プラズマ生成部の中央付近以外に巻回された箇所は、前記ヘリカルコイルにおける前記プラズマ生成部の中央付近に巻回された箇所より前記プラズマ生成部から離れており、
前記第二のヘリカルコイルの給電端は、前記第一のヘリカルコイルの給電端に対して時計回りの方向に１２０度回転した位置に配置され、
前記第三のヘリカルコイルの給電端は、前記第二のヘリカルコイルの給電端に対して時計回りの方向に１２０度回転した位置に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma generation unit of the cylindrical plasma Ru is produced, said a helical coil having both ends grounded winding the outer plasma generating portion, wherein the high frequency power source for supplying high frequency power to the helical coil, sample the plasma In a plasma processing apparatus comprising a processing unit processed by
The helical coil comprises a first helical coil, a second helical coil, and a third helical coil,
The first phase difference, which is the difference between the phase of the high frequency power supplied to the first helical coil and the phase of the high frequency power supplied to the second helical coil, and the high frequency supplied to the second helical coil The second phase difference, which is the difference between the phase of power and the phase of the high-frequency power supplied to the third helical coil, and the phase of the high-frequency power supplied to the third helical coil and the first helical coil Phase for controlling the first phase difference, the second phase difference, and the third phase difference so that the third phase difference, which is the phase difference of the supplied high-frequency power, has a predetermined value. A controller,
The first helical coil, the second helical coil, and the third helical coil are wound around the outside of the plasma generating unit like a screw threaded along three helical windings. ,
The location wound around the helical coil other than near the center of the plasma generator is farther from the plasma generator than the location wound around the center of the plasma generator in the helical coil,
The feeding end of the second helical coil is disposed at a position rotated 120 degrees in a clockwise direction with respect to the feeding end of the first helical coil.
The plasma processing apparatus , wherein the power supply end of the third helical coil is disposed at a position rotated 120 degrees in a clockwise direction with respect to the power supply end of the second helical coil .
前記第一の位相差、前記第二の位相差および前記第三の位相差は、全て１２０度であること特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the first phase difference, the second phase difference, and the third phase difference are all 120 degrees.
前記高周波電源は、前記第一のヘリカルコイルと前記第二のヘリカルコイルと前記第三のヘリカルコイルのそれぞれにパルス変調された高周波電力を供給することを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the high-frequency power supply supplies pulse-modulated high-frequency power to each of the first helical coil, the second helical coil, and the third helical coil.
前記高周波電源は、前記第一のヘリカルコイルと前記第二のヘリカルコイルと前記第三のヘリカルコイルのそれぞれにパルス変調された高周波電力を供給することを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2 , wherein
The high frequency power source, a plasma processing apparatus characterized that you supplying high-frequency power that is pulse-modulated in each of said the first helical coil and the second helical coil a third helical coil.
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