JPH09275093A - Plasma processor - Google Patents
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- JPH09275093A JPH09275093A JP8007596A JP8007596A JPH09275093A JP H09275093 A JPH09275093 A JP H09275093A JP 8007596 A JP8007596 A JP 8007596A JP 8007596 A JP8007596 A JP 8007596A JP H09275093 A JPH09275093 A JP H09275093A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明はプラズマ処理装
置、特にドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、
スパッタリング装置、表面改質装置などに関するもので
ある。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, particularly a dry etching apparatus, a plasma CVD apparatus,
The present invention relates to a sputtering device, a surface modification device, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、プラズマを用いて基板を処理する
装置（以下、プラズマ処理装置と称する場合がある。）
としてドライエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、ス
パッタリング装置、表面改質装置などが知られている。
例えば、ドライエッチング装置としてプラズマエッチン
グ（ＰＥ）装置、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）装
置、反応性イオンビームエッチング（ＲＩＢＥ）装置な
どがある。2. Description of the Related Art Conventionally, an apparatus for processing a substrate by using plasma (hereinafter sometimes referred to as a plasma processing apparatus).
Known as such are a dry etching apparatus, a plasma CVD apparatus, a sputtering apparatus, and a surface reforming apparatus.
For example, a dry etching apparatus includes a plasma etching (PE) apparatus, a reactive ion etching (RIE) apparatus, a reactive ion beam etching (RIBE) apparatus, and the like.
【０００３】いずれの装置においても、基板を処理する
ために、プロセスガスを用いる。ここでプロセスガスと
は、基板を処理する際に、装置内に導入するガスのこと
である。プロセスガスの導入方法は数多くあり、１つの
ガス吹出孔からガスを導入する方法や、シャワーヘッド
と呼ばれる多数のガス吹出孔を有するガス吹出板からガ
スを導入する方法などがある。例えば、平行平板型のＲ
ＩＥ装置では、基板に対向して設置されたガス吹出板か
らガスを導入する方法がしばしば採用されている。In both devices, a process gas is used to process the substrate. Here, the process gas is a gas introduced into the apparatus when the substrate is processed. There are many methods of introducing the process gas, and there are a method of introducing the gas from one gas outlet and a method of introducing the gas from a gas outlet plate having many gas outlets called a shower head. For example, parallel plate type R
In the IE apparatus, a method of introducing gas from a gas blowing plate that is installed so as to face the substrate is often adopted.
【０００４】以下、プラズマ処理装置の代表例である平
行平板型のＲＩＥ装置の構成及びその動作について説明
する。The structure and operation of a parallel plate type RIE apparatus, which is a typical example of a plasma processing apparatus, will be described below.
【０００５】図３は、従来のＲＩＥ装置２００を用い
て、基板１０をエッチングする状態を概略的に示す断面
図（ただし切り口の図）である。図３に示すように、従
来のＲＩＥ装置２００は、真空容器１２、基板支持電極
１４、ガス導入機構１６、高周波電源１８及びガス供給
系２０から主として構成される。ガス導入機構１６は、
ガス吹出板２２及びガス吹出板２２を保持する対向電極
２４から構成される。ガス吹出板２２は対向電極２４か
ら取り外すことが可能であり、ガス吹出板２２には、直
径０．３ｍｍ〜３ｍｍのガス吹出孔が多数設けられてい
る。高周波電源１８は基板支持電極１４と接続し、ガス
供給系２０はガス導入路２６及びガス供給弁２８を介し
て対向電極２４と接続する。なお、真空容器１２の内部
を減圧状態に保持するための排気装置、高周波電源１８
の整合をとる整合器、真空容器１２、基板支持電極１
４、及び対向電極２４の温度コントロールを行なう温度
調節機構、基板１０を真空容器１２に搬送する基板搬送
機構は図示していない。FIG. 3 is a cross-sectional view (however, a sectional view) schematically showing a state where the substrate 10 is etched by using the conventional RIE apparatus 200. As shown in FIG. 3, the conventional RIE device 200 mainly includes a vacuum container 12, a substrate supporting electrode 14, a gas introduction mechanism 16, a high frequency power supply 18, and a gas supply system 20. The gas introduction mechanism 16 is
It is composed of a gas blowing plate 22 and a counter electrode 24 holding the gas blowing plate 22. The gas outlet plate 22 can be removed from the counter electrode 24, and the gas outlet plate 22 is provided with a large number of gas outlet holes having a diameter of 0.3 mm to 3 mm. The high frequency power source 18 is connected to the substrate supporting electrode 14, and the gas supply system 20 is connected to the counter electrode 24 via the gas introduction passage 26 and the gas supply valve 28. It should be noted that the high-frequency power source 18 and an exhaust device for keeping the inside of the vacuum container 12 in a reduced pressure state.
Matching device for matching the vacuum chamber 12, the vacuum container 12, and the substrate supporting electrode 1
4, a temperature control mechanism for controlling the temperature of the counter electrode 24, and a substrate transfer mechanism for transferring the substrate 10 to the vacuum container 12 are not shown.
【０００６】図４は、図３中のＢ部分（破線で囲んだ部
分）の拡大図である。図４に示すように、ガス吹出板２
２の対向電極側表面２２ａ及び対向電極２４のガス吹出
板側表面２４ａ間の間隔がｄとなるように、ガス吹出板
２２は対向電極２４に保持されている。以後、対向電極
側表面２２ａ及びガス吹出板側表面２４ａ間の間隔がｄ
となるように、ガス吹出板２２を対向電極２４に保持す
ることによりガス吹出板２２及び対向電極２４間に形成
される空間を、ガス導入機構１６の内部空間１６ｘと称
する。ガス吹出板２２に設けられている多数のガス吹出
孔２２ｘ（図４中には、３つのガス吹出孔２２ｘ１〜２
２ｘ３が示されている。）は、対向電極側表面２２ａか
らガス吹出板２２の内部に向かって対向電極側表面２２
ａに垂直に設けられた直径Ｗ1 の大径部分、及び真空容
器側表面２２ｂからガス吹出板２２の内部に向かって真
空容器側表面２２ｂに垂直に設けられた直径Ｗ2 の小径
部分から構成される。ただし、各ガス吹出孔２２ｘの大
径部分の中心軸及び小径部分の中心軸は一致している。
このため、ガス吹出孔２２ｘの一方の開口端から他方の
開口端を見通すことができる。なお、このように、各ガ
ス吹出孔２２ｘを直径Ｗ1 の大径部分及び直径Ｗ2 の小
径部分から構成するのは、各ガス吹出孔を直径Ｗ2 が１
ｍｍより小さい小径部分のみから構成した場合、通常５
ｍｍ〜２０ｍｍの厚さのガス吹出板２２に、ガス吹出孔
を形成することが困難となるからである。FIG. 4 is an enlarged view of a portion B (a portion surrounded by a broken line) in FIG. As shown in FIG. 4, the gas blowing plate 2
The gas blowing plate 22 is held by the counter electrode 24 such that the distance between the two counter electrode side surfaces 22a and the gas blowing plate side surface 24a of the counter electrode 24 is d. Thereafter, the distance between the counter electrode side surface 22a and the gas blowing plate side surface 24a is d.
As described above, the space formed between the gas blowing plate 22 and the counter electrode 24 by holding the gas blowing plate 22 on the counter electrode 24 is referred to as an internal space 16x of the gas introduction mechanism 16. A large number of gas outlets 22x provided in the gas outlet plate 22 (in FIG. 4, three gas outlets 22x1-2
2x3 is shown. ) Indicates the counter electrode side surface 22a from the counter electrode side surface 22a toward the inside of the gas blowing plate 22.
a large-diameter portion having a diameter W 1 provided perpendicularly to a, and a small-diameter portion having a diameter W 2 provided perpendicularly to the vacuum container-side surface 22 b from the vacuum container-side surface 22 b toward the inside of the gas blowing plate 22. To be done. However, the central axis of the large-diameter portion and the central axis of the small-diameter portion of each gas ejection hole 22x coincide.
Therefore, it is possible to see the other opening end from one opening end of the gas blowout hole 22x. In this way, to configure each gas outlet hole 22x from the large diameter portion and a small diameter portion having a diameter W 2 of diameter W 1 is each gas blowout hole diameter W 2 1
When composed of only a small diameter part smaller than mm, it is usually 5
This is because it is difficult to form the gas outlet holes in the gas outlet plate 22 having a thickness of mm to 20 mm.
【０００７】このような従来のＲＩＥ装置２００を用い
て、基板１０を処理する場合、先ず、基板１０を基板支
持電極１４上に配置し、真空容器１２の内部を減圧にす
る。図３中には、排気装置に接続する２つの排気口３０
からガスが排気される様子を矢印で示している。その
後、ガス供給系２０から供給されるプロセスガスは、ガ
ス導入路２６及びガス供給弁２８を介して、図４に示す
ように対向電極２４に設けられているガス導入口２４ｘ
から内部空間１６ｘに導入された後、ガス吹出板２２に
設けられた各ガス吹出孔２２ｘから真空容器１２の内部
に導入される。その場合、ガス供給弁２８によりプロセ
スガスの流量を調節することにより、真空容器１０は、
通常１０-2Ｐａ〜１０-3Ｐａの所定の圧力に保持され
る。図３中には、ガス吹出板２２に設けられた多数のガ
ス吹出孔からプロセスガスが真空容器１２の内部に導入
される様子が矢印で示され、図４中には、ガス供給系２
０から供給されたプロセスガスが、ガス導入口２４ｘ、
内部空間１６ｘ、及びガス吹出孔２２ｘ１〜２２ｘ２を
通って真空容器１２の内部に導入される様子が矢印で示
されている。また、基板支持電極１４には高周波を印加
する。この時、基板支持電極１４及び対向電極２４間に
プラズマＺが生成する。このため、基板１０が処理され
る。When the substrate 10 is processed using the conventional RIE apparatus 200 as described above, first, the substrate 10 is placed on the substrate supporting electrode 14 and the inside of the vacuum container 12 is decompressed. In FIG. 3, two exhaust ports 30 connected to the exhaust device are shown.
The arrows show how the gas is exhausted from. After that, the process gas supplied from the gas supply system 20 passes through the gas introduction passage 26 and the gas supply valve 28, and the gas introduction port 24x provided in the counter electrode 24 as shown in FIG.
After being introduced into the internal space 16x from the above, the gas is introduced into the inside of the vacuum container 12 through the respective gas outlets 22x provided in the gas outlet plate 22. In that case, by adjusting the flow rate of the process gas with the gas supply valve 28, the vacuum container 10 is
Usually, it is maintained at a predetermined pressure of 10 -2 Pa to 10 -3 Pa. In FIG. 3, a state in which the process gas is introduced into the vacuum container 12 through a large number of gas blowout holes provided in the gas blowout plate 22 is shown by an arrow, and in FIG. 4, the gas supply system 2 is shown.
The process gas supplied from 0 is the gas inlet 24x,
The state of being introduced into the vacuum container 12 through the internal space 16x and the gas outlets 22x1 to 22x2 is shown by an arrow. Further, a high frequency is applied to the substrate supporting electrode 14. At this time, plasma Z is generated between the substrate supporting electrode 14 and the counter electrode 24. Therefore, the substrate 10 is processed.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＲＩＥ装置２００では、基板支持電極１４及び対向電極
２４間に生成したプラズマＺ中の中性粒子や荷電粒子、
荷電粒子の中でも特に高速の電子の一部は、ガス吹出孔
２２ｘを通ってガス導入機構１６の内部空間１６ｘに入
り込む。そして、ガス導入機構１６の内部空間１６ｘで
放電して、その結果として副生成物がガス導入機構１６
の内部空間１６ｘに付着するという問題が生じた。特
に、プロセスガスとして、塩素系ガスやフッ素系ガスに
代表されるハロゲン系ガスを用いた場合、ガス導入機構
１６の内部空間１６ｘでの放電によって、放電が生じた
部分が局所的に腐食されたり、基板１０に悪影響を与え
るパーティクルの発生を増加させるという問題が生じ
た。この問題は、さらにガス導入機構１６の寿命を短く
し、部品のコストとメンテナンスサイクルの増加をもた
らしていた。図４中には、基板支持電極１４及び対向電
極２４間に生成したプラズマ中の中性粒子や荷電粒子
が、ガス吹出孔２２ｘ３を通って内部空間１６ｘに入り
込む様子が破線で示されている。However, in the conventional RIE apparatus 200, neutral particles and charged particles in the plasma Z generated between the substrate supporting electrode 14 and the counter electrode 24,
Among charged particles, some of the electrons at particularly high speed enter the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16 through the gas outlets 22x. Then, the gas is introduced into the internal space 16x of the gas introducing mechanism 16, and as a result, by-products are generated in the gas introducing mechanism 16
There was a problem that it adhered to the internal space 16x of the. In particular, when a halogen-based gas typified by chlorine-based gas or fluorine-based gas is used as the process gas, discharge in the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16 locally corrodes the part where the discharge occurs. However, there is a problem in that the number of particles that adversely affect the substrate 10 is increased. This problem further shortens the life of the gas introduction mechanism 16, resulting in an increase in the cost of parts and a maintenance cycle. In FIG. 4, the broken lines show how neutral particles and charged particles in the plasma generated between the substrate supporting electrode 14 and the counter electrode 24 enter the internal space 16x through the gas outlets 22x3.
【０００９】以下、プラズマＸ中の電子がガス吹出孔２
２ｘを通ってガス導入機構１６の内部空間１６ｘに入り
込む理由について説明する。Hereinafter, the electrons in the plasma X are discharged from the gas outlet 2
The reason for entering the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16 through 2x will be described.
【００１０】一般に、プラズマ中の電子はデバイ長より
も大きな径の孔に入り込むことができ、そしてデバイ長
λ（ｃｍ）は電子密度Ｎｅ（ｃｍ-3）及び電子温度Ｔｅ
（Ｋ）から下記の（１）式を用いて計算することができ
る。Generally, the electrons in the plasma can enter holes having a diameter larger than the Debye length, and the Debye length λ (cm) is the electron density Ne (cm -3 ) and the electron temperature Te.
It can be calculated from (K) using the following equation (1).
【００１１】[0011]
【数１】 [Equation 1]
【００１２】通常、プラズマ処理装置では、プラズマ中
の電子密度は１０9 ｃｍ-3〜１０12ｃｍ-3程度であり、
電子温度は１０4 Ｋ〜１０5 Ｋ程度であることから、上
記の（１）式にこれらの値を代入すると、デバイ長は
６．９×１０-3ｍｍ〜６．９×１０-1ｍｍと見積もられ
る。特に、近年必要性が高まっている高密度プラズマを
用いたプラズマ処理装置では、多くの場合、デバイ長は
１×１０-1ｍｍより小さく見積もられる。従って、従来
のＲＩＥ装置２００では、ガス吹出板２２に設けられて
いるガス吹出孔２２ｘの径はデバイ長より大きい。Usually, in the plasma processing apparatus, the electron density in plasma is about 10 9 cm -3 to 10 12 cm -3 ,
Since the electron temperature is about 10 4 K to 10 5 K, the Debye length is 6.9 × 10 −3 mm to 6.9 × 10 −1 mm when these values are substituted into the above formula (1). It is estimated that In particular, in a plasma processing apparatus using high-density plasma, which has been increasingly required in recent years, the Debye length is often estimated to be less than 1 × 10 -1 mm. Therefore, in the conventional RIE device 200, the diameter of the gas blowing hole 22x provided in the gas blowing plate 22 is larger than the Debye length.
【００１３】また、プラズマ中の電子やイオンの平均自
由行程Ｌ（ｃｍ）は放電空間の圧力Ｐ（Ｔｏｒｒ）から
下記の（２）式を用いて計算することができる。The mean free path L (cm) of electrons or ions in plasma can be calculated from the pressure P (Torr) in the discharge space using the following equation (2).
【００１４】 Ｌ＝１０-2／Ｐ ・・・・・・・・・・（２） 真空容器内の圧力は近年低圧化の傾向にあり、例えばＲ
ＩＥ装置では、真空容器内の圧力が１００ｍＴｏｒｒ以
下の場合が多く、他のプラズマ処理装置では真空容器内
の圧力はさらに低くなる。通常、コンダクタンスの小さ
いガス導入機構内の圧力は真空容器内の圧力より高くな
る。このことから、真空容器内の圧力が１０ｍＴｏｒｒ
であるとすると、プラズマ中の電子やイオンのガス導入
機構内での平均自由行程は、数ｍｍ〜１０ｍｍ程度であ
ると見積もられる。従って、従来のＲＩＥ装置２００で
は、ガス吹出板２２に設けられているガス吹出孔２２ｘ
の長さ、すなわちガス吹出板２２の厚さは、プラズマ中
の電子やイオンのガス導入機構内での平均自由行程と同
程度である。L = 10 −2 / P (2) The pressure inside the vacuum container has been decreasing in recent years.
In the IE apparatus, the pressure in the vacuum vessel is often 100 mTorr or less, and in other plasma processing apparatuses, the pressure in the vacuum vessel becomes even lower. Usually, the pressure in the gas introducing mechanism having a small conductance is higher than the pressure in the vacuum container. From this, the pressure in the vacuum container is 10 mTorr
Then, the mean free path of the electrons and ions in the plasma in the gas introduction mechanism is estimated to be several mm to 10 mm. Therefore, in the conventional RIE device 200, the gas blowing holes 22x provided in the gas blowing plate 22 are provided.
, That is, the thickness of the gas blowing plate 22 is approximately the same as the mean free path of electrons and ions in the plasma in the gas introduction mechanism.
【００１５】以上のように、従来のＲＩＥ装置２００で
は、ガス吹出板２２に設けられているガス吹出孔２２ｘ
の径はデバイ長より大きく、かつガス吹出孔２２ｘの長
さは、プラズマ中の電子やイオンのガス導入機構内での
平均自由行程と同程度であることからプラズマ中の電子
がガス吹出孔２２ｘを通ってガス導入機構１６の内部空
間１６ｘに入り込むことができる。As described above, in the conventional RIE device 200, the gas blowout holes 22x provided in the gas blowout plate 22 are provided.
Is larger than the Debye length, and the length of the gas outlet 22x is about the same as the mean free path of the electrons and ions in the plasma in the gas introduction mechanism. Through which the gas can be introduced into the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16.
【００１６】従って、以上の問題点を解決したプラズマ
処理装置の出現が望まれていた。Therefore, the advent of a plasma processing apparatus that solves the above problems has been desired.
【００１７】[0017]
【課題を解決するための手段】このため、この発明のプ
ラズマ処理装置によれば、内部を減圧状態に保持できる
真空容器と、１または２以上のガス吹出孔を有するガス
吹出板及び該ガス吹出板を保持する保持部から構成され
るガス導入機構とを具え、保持部に設けられているガス
導入口を通して、ガス吹出板及び保持部間に形成される
ガス導入機構の内部空間にプロセスガスを導入した後、
さらにガス吹出孔を通して、真空容器の内部にプロセス
ガスを導入するプラズマ処理装置において、ガス吹出孔
は、該ガス吹出孔の一方の開口端から他方の開口端を見
通せない構造として成ることを特徴とする。Therefore, according to the plasma processing apparatus of the present invention, a vacuum container capable of maintaining a depressurized state inside, a gas blowout plate having one or more gas blowout holes, and the gas blowout. A gas introduction mechanism composed of a holding portion for holding the plate, and through the gas introduction port provided in the holding portion, the process gas is introduced into the internal space of the gas introduction mechanism formed between the gas blowing plate and the holding portion. After introducing
Further, in the plasma processing apparatus for introducing the process gas into the vacuum container through the gas outlet, the gas outlet has a structure in which one opening end of the gas outlet cannot see the other opening end. To do.
【００１８】このように、ガス吹出孔を該ガス吹出孔の
一方の開口端から他方の開口端を見通せない構造とした
場合、基板支持電極及び対向電極間に生成したプラズマ
中の荷電粒子が、ガス吹出孔を通ってガス導入機構の内
部空間に入り込むことは困難となる。従って、ガス導入
機構の内部空間において、プロセスガスのイオン化を生
じることがなくなり、ガス導入機構の内部空間での放電
が抑制される。As described above, in the case where the gas outlet has a structure in which one opening end of the gas outlet cannot be seen from the other opening end, charged particles in the plasma generated between the substrate supporting electrode and the counter electrode are It becomes difficult to enter the internal space of the gas introduction mechanism through the gas outlet. Therefore, the process gas is not ionized in the internal space of the gas introduction mechanism, and the discharge in the internal space of the gas introduction mechanism is suppressed.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この出願の
発明の実施の形態について説明する。以下の説明に用い
る各図において、各構成成分は、この発明を理解できる
程度に、その形状、大きさ、及び配置関係を概略的に示
してあるにすぎない。また、説明に用いる各図において
同様な構成成分については同一の番号を付し、その重複
する説明を省略することもある。なお、以下の説明中で
挙げる数値的条件は、これら発明の範囲内の好適例にす
ぎない。従って、この出願に係る発明は、これら条件に
のみ限定されるものではないことは理解されたい。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the invention of the present application will be described below with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, the respective constituent components are only schematically shown in the shape, size, and positional relationship to the extent that the present invention can be understood. In each of the drawings used for description, the same components are denoted by the same reference numerals, and overlapping description may be omitted. The numerical conditions given in the following description are only suitable examples within the scope of these inventions. Therefore, it should be understood that the invention according to this application is not limited to these conditions.
【００２０】図１は、この実施の形態のＲＩＥ装置１０
０を用いて、基板１０をエッチングする状態を概略的に
示す断面図（ただし切り口の図）である。FIG. 1 shows an RIE device 10 of this embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view (however, a cut view) schematically showing a state in which the substrate 10 is etched using 0.
【００２１】図１に示すように、この実施の形態のＲＩ
Ｅ装置１００は、真空容器１２、基板支持電極１４、ガ
ス導入機構１６、高周波電源１８及びガス供給系２０か
ら主として構成される。ガス導入機構１６は、ガス吹出
板２２及びガス吹出板２２を保持する保持部として機能
する対向電極２４から構成される。ガス吹出板２２は対
向電極２４から取り外すことが可能であり、ガス吹出板
２２にはガス吹出孔が多数設けられている。高周波電源
１８は基板支持電極１４と接続し、ガス供給系２０はガ
ス導入路２６及びガス供給弁２８を介して対向電極２４
と接続する。なお、真空容器１２の内部を減圧状態に保
持するための排気装置、高周波電源１８の整合をとる整
合器、真空容器１２、基板支持電極１４、及び対向電極
２４の温度コントロールを行なう温度調節機構、基板１
０を真空容器１２に搬送する基板搬送機構は図示してい
ない。As shown in FIG. 1, the RI of this embodiment is
The E device 100 mainly includes a vacuum container 12, a substrate support electrode 14, a gas introduction mechanism 16, a high frequency power supply 18, and a gas supply system 20. The gas introduction mechanism 16 includes a gas blowing plate 22 and a counter electrode 24 that functions as a holding unit that holds the gas blowing plate 22. The gas blowing plate 22 can be removed from the counter electrode 24, and the gas blowing plate 22 is provided with a large number of gas blowing holes. The high frequency power source 18 is connected to the substrate supporting electrode 14, and the gas supply system 20 is provided with a counter electrode 24 via a gas introduction path 26 and a gas supply valve 28.
Connect with. An exhaust device for keeping the inside of the vacuum container 12 in a decompressed state, a matching device for matching the high frequency power source 18, a temperature adjusting mechanism for controlling the temperature of the vacuum container 12, the substrate supporting electrode 14, and the counter electrode 24 Board 1
A substrate transfer mechanism for transferring 0 to the vacuum container 12 is not shown.
【００２２】このように、この実施の形態のＲＩＥ装置
１００の基本構成は、従来のＲＩＥ装置２００の基本構
成と実質的に同じである。ただし、この発明のポイント
である、ガス吹出板２２の構成、ガス吹出板２２に設け
られているガス吹出孔の構成は、以下に説明するよう
な、従来のＲＩＥ装置との相違点を有する。As described above, the basic configuration of the RIE apparatus 100 of this embodiment is substantially the same as the basic configuration of the conventional RIE apparatus 200. However, the configuration of the gas blowout plate 22 and the configuration of the gas blowout holes provided in the gas blowout plate 22, which are the points of the present invention, are different from the conventional RIE apparatus as described below.
【００２３】図２は、図１中のＡ部分の拡大図である。
図２に示すように、ガス吹出板２２の対向電極側表面２
２ａ及び対向電極２４のガス吹出板側表面２４ａ間の間
隔がｄとなるように、ガス吹出板２２は対向電極２４に
保持されている。この実施の形態のＲＩＥ装置１００に
用いるガス吹出板２２は、ガス吹出板２２の対向電極側
表面２２ａからガス吹出板２２の内部に向かって対向電
極側表面２２ａに垂直にガス吹出板２２の厚さより短い
深さＤ1 で設けられた直径Ｗ3 のネジ孔３２に、ネジ孔
３２の深さより短い長さＤ2 のネジ３４を具えるもので
ある。そして、ネジ３４には直径Ｗ1 の孔が、対向電極
側表面２２ａに垂直となるように設けられ、さらに、ガ
ス吹出板２２の真空容器側表面２２ｂから内部に向かっ
てネジ孔３２の底部まで、直径Ｗ2 の孔が真空容器側表
面２２ｂに垂直に設けられている。FIG. 2 is an enlarged view of a portion A in FIG.
As shown in FIG. 2, the counter electrode side surface 2 of the gas blowing plate 22.
The gas outlet plate 22 is held by the counter electrode 24 so that the distance between the gas outlet plate side surface 24a of the counter electrode 2a and the gas outlet plate 2a is d. The gas blowout plate 22 used in the RIE device 100 of this embodiment has a thickness of the gas blowout plate 22 that is perpendicular to the counter electrode side surface 22a from the counter electrode side surface 22a of the gas blowout plate 22 toward the inside of the gas blowout plate 22. The screw hole 32 having a diameter W 3 and having a depth D 1 shorter than the depth is provided with a screw 34 having a length D 2 shorter than the depth of the screw hole 32. Then, a hole having a diameter W 1 is provided in the screw 34 so as to be perpendicular to the counter electrode side surface 22a, and further, from the vacuum container side surface 22b of the gas blowing plate 22 toward the inside to the bottom of the screw hole 32. , A hole having a diameter W 2 is provided perpendicularly to the vacuum container side surface 22b.
【００２４】このようにしてガス吹出板２２を構成した
場合、ガス吹出孔２２ｘ（図２中には、３つのガス吹出
孔２２ｘ１〜２２ｘ３が示されている。）は、直径Ｗ1
の第１のガス吹出孔部分２２ｘａと、直径Ｗ2 の第２の
ガス吹出孔部分２２ｘｂと、直径Ｗ3 の第３のガス吹出
孔部分２２ｘｃとから構成される。第３のガス吹出孔部
分２２ｘｃは、ネジ３４の長さがネジ孔３２の深さより
短いためネジ孔３２に生じる空間部分であり、第１のガ
ス吹出孔部分２２ｘａ及び第２のガス吹出孔部分２２ｘ
ｂを連結する。When the gas blowout plate 22 is constructed in this manner, the gas blowout hole 22x (three gas blowout holes 22x1 to 22x3 are shown in FIG. 2) has a diameter W 1.
Composed of a first gas outlet hole portion 22XA, a second gas outlet hole part 22xb diameter W 2, a third gas outlet hole portion 22xc diameter W 3. The third gas outlet hole portion 22xc is a space portion generated in the screw hole 32 because the length of the screw 34 is shorter than the depth of the screw hole 32, and the first gas outlet hole portion 22xa and the second gas outlet hole portion 22xc. 22x
Connect b.
【００２５】また、ガス吹出孔２２ｘの一方の開口端か
ら他方の開口端を見通すことができないようにするため
に、この実施の形態では、直径Ｗ2 の第２のガス吹出孔
部分２２ｘｂの中心軸及び直径Ｗ3 の第３のガス吹出孔
部分２２ｘｃの中心軸が一致し、かつ直径Ｗ1 の第１の
ガス吹出孔部分２２ｘａの中心軸が第３のガス吹出孔部
分２２ｘｃの中心軸から偏心するように、第１のガス吹
出孔部分２２ｘａ及び第２のガス吹出孔部分２２ｘｂを
設けている。具体的には、図２において、の部分と
の部分とを結ぶ直線よりも、の部分が左側となるよう
に、第１のガス吹出孔部分２２ｘａ及び第２のガス吹出
孔部分２２ｘｂを設けている。Further, in order to make it impossible to see the other opening end from one opening end of the gas blowing hole 22x, in this embodiment, the center of the second gas blowing hole portion 22xb having the diameter W 2 is formed. The axis and the central axis of the third gas outlet hole portion 22xc having the diameter W 3 coincide with each other, and the central axis of the first gas outlet hole portion 22xa having the diameter W 1 is different from the central axis of the third gas outlet hole portion 22xc. The first gas outlet hole portion 22xa and the second gas outlet hole portion 22xb are provided so as to be eccentric. Specifically, in FIG. 2, the first gas outlet hole portion 22xa and the second gas outlet hole portion 22xb are provided so that the portion is on the left side of the straight line connecting the portion and the portion. There is.
【００２６】このように、ガス吹出板２２及びガス吹出
板２２に設けられているガス吹出孔２２ｘを構成するた
めには、０．２ｍｍ≦Ｗ2 ≦３ｍｍ、０．５ｍｍ≦Ｗ3
≦３０ｍｍであり、かつＷ2 ＜Ｗ1 ＜Ｗ3 であることが
好ましい。なお、通常、ガス吹出板２２の厚さは５ｍｍ
〜２０ｍｍ程度である。As described above, in order to configure the gas blowing plate 22 and the gas blowing holes 22x provided in the gas blowing plate 22, 0.2 mm≤W 2 ≤3 mm, 0.5 mm≤W 3
It is preferable that ≦ 30 mm and W 2 <W 1 <W 3 . In addition, the thickness of the gas blowing plate 22 is usually 5 mm.
It is about 20 mm.
【００２７】このようなこの実施の形態のＲＩＥ装置１
００を用いて、基板１０を処理する場合、先ず、基板１
０を基板支持電極１４上に配置し、真空容器１２の内部
を減圧にする。図１中には、排気装置に接続する２つの
排気口３０からガスが排気される様子を矢印で示してい
る。その後、ガス供給系２０から供給されるプロセスガ
スは、ガス導入路２６及びガス供給弁２８を介して、図
２に示すように対向電極２４に設けられているガス導入
口２４ｘから内部空間１６ｘに導入された後、ガス吹出
板２２に設けられた各ガス吹出孔２２ｘから真空容器１
２の内部に導入される。その場合、ガス供給弁２８によ
りプロセスガスの流量を調節することにより、真空容器
１０は、通常１０-2Ｐａ〜１０-3Ｐａの所定の圧力に保
持される。The RIE apparatus 1 of this embodiment as described above
When the substrate 10 is processed using 00, first, the substrate 1
0 is placed on the substrate supporting electrode 14, and the inside of the vacuum container 12 is depressurized. In FIG. 1, arrows show how the gas is exhausted from the two exhaust ports 30 connected to the exhaust device. After that, the process gas supplied from the gas supply system 20 passes through the gas introduction passage 26 and the gas supply valve 28 to the internal space 16x from the gas introduction port 24x provided in the counter electrode 24 as shown in FIG. After being introduced, each of the gas blowout holes 22x provided in the gas blowout plate 22 is passed through the vacuum container 1
2 is introduced inside. In that case, the vacuum container 10 is normally maintained at a predetermined pressure of 10 −2 Pa to 10 −3 Pa by adjusting the flow rate of the process gas by the gas supply valve 28.
【００２８】なお、図１中には、ガス吹出板２２に設け
られた多数のガス吹出孔からプロセスガスが真空容器１
２の内部に導入される様子が矢印で示され、図２中に
は、ガス供給系２０から供給されたプロセスガスが、ガ
ス導入口２４ｘ、内部空間１６ｘ、及びガス吹出孔２２
ｘ１〜２２ｘ２を通って真空容器１２の内部に導入され
る様子が矢印で示されている。In FIG. 1, the process gas is supplied to the vacuum container 1 through a large number of gas outlet holes provided in the gas outlet plate 22.
2 is indicated by an arrow, and in FIG. 2, the process gas supplied from the gas supply system 20 has a gas inlet 24x, an internal space 16x, and a gas outlet 22.
The state of being introduced into the vacuum container 12 through x1 to 22x2 is indicated by an arrow.
【００２９】また、基板支持電極１４には高周波を印加
する。この時、基板支持電極１４及び対向電極２４間に
プラズマＺが生成する。このため、基板１０が処理され
る。A high frequency is applied to the substrate supporting electrode 14. At this time, plasma Z is generated between the substrate supporting electrode 14 and the counter electrode 24. Therefore, the substrate 10 is processed.
【００３０】この場合、基板支持電極１４及び対向電極
２４間に生成したプラズマＺ中の荷電粒子は、デバイ長
と同程度か、それより大きな直径Ｗ2 の第２のガス吹出
孔部分２２ｘｂに入り込む。荷電粒子の中でも特に高速
の電子の一部は、第２のガス吹出孔部分２２ｘｂを通っ
て第３のガス吹出孔部分２２ｘｃに入り込む。図２中に
は、基板支持電極１４及び対向電極２４間に生成したプ
ラズマＺ中の荷電粒子がガス吹出孔２２ｘ３の第２のガ
ス吹出孔部分２２ｘｂ３及び第３のガス吹出孔部分２２
ｘｃ３に入り込む様子が破線で示されている。In this case, the charged particles in the plasma Z generated between the substrate supporting electrode 14 and the counter electrode 24 enter the second gas outlet hole portion 22xb having a diameter W 2 which is about the same as or larger than the Debye length. . Among charged particles, a part of particularly high-speed electrons passes through the second gas outlet hole portion 22xb and enters the third gas outlet hole portion 22xc. In FIG. 2, the charged particles in the plasma Z generated between the substrate supporting electrode 14 and the counter electrode 24 show the second gas outlet hole portion 22xb3 and the third gas outlet hole portion 22 of the gas outlet hole 22x3.
The state of entering xc3 is shown by a broken line.
【００３１】上述したように、この実施の形態では、直
径Ｗ2 の第２のガス吹出孔部分２２ｘｂの中心軸及び直
径Ｗ3 の第３のガス吹出孔部分２２ｘｃの中心軸が一致
し、かつ直径Ｗ1 の第１のガス吹出孔部分２２ｘａの中
心軸が第３のガス吹出孔部分２２ｘｃの中心軸から偏心
するように、第１のガス吹出孔部分２２ｘａ及び第２の
ガス吹出孔部分２２ｘｂが設けられているため、第３の
ガス吹出孔部分２２ｘｃに入り込んだ荷電粒子は、ネジ
３４の底部や、ネジ孔３２の側壁に衝突する。このた
め、電荷を帯びたまま、さらに第１のガス吹出孔部分２
２ｘａを通ってガス導入機構１６の内部空間１６ｘに入
り込むことは困難となる。従って、ガス導入機構１６の
内部空間１６ｘにおいて、プロセスガスのイオン化が生
じることはなくなり、従来のＲＩＥ装置で生じていたガ
ス導入機構１６の内部空間１６ｘでの放電を抑制でき、
ガス導入機構１６の内部空間１６ｘに副生成物が付着す
ることもなくなる。さらに、基板１０に悪影響を与える
パーティクルの発生を抑制し、かつガス導入機構１６の
寿命を延ばすことが可能になる。As described above, in this embodiment, the central axis of the second gas outlet hole portion 22xb having the diameter W 2 and the central axis of the third gas outlet hole portion 22xc having the diameter W 3 coincide with each other, and The first gas outlet hole portion 22xa and the second gas outlet hole portion 22xb are arranged so that the center axis of the first gas outlet hole portion 22xa having the diameter W 1 is eccentric from the center axis of the third gas outlet hole portion 22xc. Is provided, the charged particles that have entered the third gas outlet hole portion 22xc collide with the bottom portion of the screw 34 and the side wall of the screw hole 32. For this reason, the first gas outlet hole portion 2 is further charged while being charged.
It becomes difficult to enter the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16 through 2xa. Therefore, ionization of the process gas does not occur in the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16, and the discharge in the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16 that occurs in the conventional RIE device can be suppressed.
By-products do not adhere to the internal space 16x of the gas introduction mechanism 16. Furthermore, it is possible to suppress the generation of particles that adversely affect the substrate 10 and extend the life of the gas introduction mechanism 16.
【００３２】この発明は、上述した実施の形態に限定さ
れるものではないことは明らかである。例えば、上述の
実施の形態では、ガス吹出孔２２ｘの一方の開口端から
他方の開口端を見通すことができないようにするため
に、直径Ｗ2 の第２のガス吹出孔部分２２ｘｂの中心軸
及び直径Ｗ3 の第３のガス吹出孔部分２２ｘｃの中心軸
が一致し、かつ直径Ｗ1 の第１のガス吹出孔部分２２ｘ
ａの中心軸が第３のガス吹出孔部分２２ｘｃの中心軸か
ら偏心するように、第１のガス吹出孔部分２２ｘａ及び
第２のガス吹出孔部分２２ｘｂを設ける場合について説
明したが、直径Ｗ1 の第１のガス吹出孔部分２２ｘａの
中心軸及び直径Ｗ3 の第３のガス吹出孔部分２２ｘｃの
中心軸が一致し、かつ直径Ｗ2 の第２のガス吹出孔部分
２２ｘｂの中心軸が第３のガス吹出孔部分２２ｘｃの中
心軸から偏心するように、第１のガス吹出孔部分２２ｘ
ａ及び第２のガス吹出孔部分２２ｘｂを設けることによ
って、ガス吹出孔２２ｘの一方の開口端から他方の開口
端を見通すことができないようにする場合であっても良
い。It is obvious that the present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the central axis of the second gas outlet hole portion 22xb having the diameter W 2 and the central axis of the second gas outlet hole 22xb having the diameter W 2 cannot be seen from one opening end of the gas outlet hole 22x to the other end. The central axes of the third gas outlet hole portions 22xc having a diameter W 3 coincide with each other, and the first gas outlet hole portions 22x having a diameter W 1 are provided.
As a central axis of the eccentrically from the central axis of the third gas outlet hole portion 22Xc, it has been described the case of providing a first gas outlet hole portion 22xa and a second gas outlet hole portion 22Xb, a diameter W 1 Of the first gas outlet hole portion 22xa and the center axis of the third gas outlet hole portion 22xc of diameter W 3 coincide with each other, and the center axis of the second gas outlet hole portion 22xb of diameter W 2 corresponds to the first axis. The first gas outlet hole portion 22x is eccentric to the center axis of the third gas outlet hole portion 22xc.
It is also possible to provide a and the second gas outlet hole portion 22xb so that the other end of the gas outlet hole 22x cannot be seen through.
【００３３】[0033]
【発明の効果】上述した説明から明らかなように、この
発明のプラズマ処理装置によれば、ガス吹出孔は、該ガ
ス吹出孔の一方の開口端から他方の開口端を見通せない
構造として成ることを特徴とする。As is apparent from the above description, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the gas blowing hole has a structure in which one opening end of the gas blowing hole cannot see through the other opening end. Is characterized by.
【００３４】このように、ガス吹出孔を該ガス吹出孔の
一方の開口端から他方の開口端を見通せない構造とした
ため、基板支持電極及び対向電極間に生成したプラズマ
中の荷電粒子が、ガス吹出孔を通ってガス導入機構の内
部空間に入り込むことは困難となる。従って、ガス導入
機構の内部空間において、プロセスガスのイオン化が生
じることがなくなり、ガス導入機構の内部空間での放電
が抑制され、ガス導入機構の内部空間に副生成物が付着
することもなくなる。さらに、基板に悪影響を与えるパ
ーティクルの発生を抑制し、かつガス導入機構の寿命を
延ばすことが可能になる。As described above, since the gas outlet is structured such that one opening end of the gas outlet cannot be seen through the other opening end, charged particles in the plasma generated between the substrate supporting electrode and the counter electrode are It becomes difficult to enter the internal space of the gas introduction mechanism through the blowout hole. Therefore, ionization of the process gas does not occur in the internal space of the gas introduction mechanism, discharge in the internal space of the gas introduction mechanism is suppressed, and byproducts do not adhere to the internal space of the gas introduction mechanism. Further, it is possible to suppress the generation of particles that adversely affect the substrate and extend the life of the gas introduction mechanism.
【図１】実施の形態のＲＩＥ装置を用いて基板をエッチ
ングする状態を概略的に示す断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a state in which a substrate is etched using the RIE device according to the embodiment.
【図２】図１の部分拡大図である。FIG. 2 is a partially enlarged view of FIG.
【図３】従来のＲＩＥ装置を用いて基板をエッチングす
る状態を概略的に示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a state of etching a substrate using a conventional RIE device.
【図４】図３の部分拡大図である。FIG. 4 is a partially enlarged view of FIG. 3;
１０：基板 １２：真空容器 １４：基板支持電極 １６：ガス導入機構 １８：高周波電源 ２０：ガス供給系 ２２：ガス吹出板 ２２ａ：対向電極側表面 ２２ｂ：真空容器側表面 ２２ｘ、２２ｘ１〜２２ｘ３：ガス吹出孔 ２２ｘａ：第１のガス吹出孔部分 ２２ｘｂ：第２のガス吹出孔部分 ２２ｘｃ：第３のガス吹出孔部分 ２４：対向電極 ２４ａ：ガス吹出板側表面 ２４ｘ：ガス導入口 ２６：ガス導入路 ２８：ガス供給弁 ３０：排気口 ３２：ネジ孔 ３４：ネジ １００：実施の形態のＲＩＥ装置 10: Substrate 12: Vacuum container 14: Substrate supporting electrode 16: Gas introduction mechanism 18: High frequency power supply 20: Gas supply system 22: Gas blowout plate 22a: Counter electrode side surface 22b: Vacuum container side surface 22x, 22x1 to 22x3: Gas Blow-out hole 22xa: First gas blow-out hole portion 22xb: Second gas blow-out hole portion 22xc: Third gas blow-out hole portion 24: Counter electrode 24a: Gas blow-out plate side surface 24x: Gas introduction port 26: Gas introduction path 28: Gas Supply Valve 30: Exhaust Port 32: Screw Hole 34: Screw 100: RIE Device of Embodiment
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｈ０１Ｌ 21/203 Ｓ 21/205 21/205 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Office reference number FI Technical display location H01L 21/203 H01L 21/203 S 21/205 21/205
Claims (3)
と、１または２以上のガス吹出孔を有するガス吹出板及
び該ガス吹出板を保持する保持部から構成されるガス導
入機構とを具え、 前記保持部に設けられているガス導入口を通して、前記
ガス吹出板及び前記保持部間に形成される前記ガス導入
機構の内部空間にプロセスガスを導入した後、さらに前
記ガス吹出孔を通して、前記真空容器の内部にプロセス
ガスを導入するプラズマ処理装置において、 前記ガス吹出孔は、該ガス吹出孔の一方の開口端から他
方の開口端を見通せない構造として成ることを特徴とす
るプラズマ処理装置。1. A gas container having a vacuum container capable of holding a depressurized state, a gas introducing plate having one or more gas blowing holes, and a holding portion holding the gas blowing plate. After the process gas is introduced into the internal space of the gas introduction mechanism formed between the gas blowing plate and the holding portion through the gas introduction port provided in the holding portion, the vacuum is further passed through the gas blowing hole. A plasma processing apparatus for introducing a process gas into a container, wherein the gas blowing hole has a structure in which one opening end of the gas blowing hole cannot see through the other opening end.
いて、 前記ガス吹出孔を、前記ガス吹出板の保持部側表面から
内部に向かって設けられている第１のガス吹出孔部分
と、前記ガス吹出板の真空容器側表面から内部に向かっ
て設けられている第２のガス吹出孔部分と、該第１のガ
ス吹出孔部分及び該第２のガス吹出孔部分を連結する第
３のガス吹出孔部分とから構成して成るものとすること
を特徴とするプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas blowout hole includes a first gas blowout hole portion provided inward from a holding portion side surface of the gas blowout plate, and A second gas outlet hole portion provided from the surface of the gas outlet plate toward the inside of the vacuum container, and a third gas connecting the first gas outlet hole portion and the second gas outlet hole portion. A plasma processing apparatus comprising a blow-out hole portion.
いて、 前記ガス吹出板を、該ガス吹出板の前記保持部側表面か
ら該ガス吹出板の内部に向かって該ガス吹出板の厚さよ
り短い深さに設けられたネジ孔に該ネジ孔の深さより短
い長さのネジを具えるものとし、 前記ガス吹出孔を、前記ネジに設けられている第１のガ
ス吹出孔部分と、前記ガス吹出板の真空容器側の表面か
ら内部に向かって前記ネジ孔の底部まで設けられている
第２のガス吹出孔部分と、前記ネジの長さが前記ネジ孔
の深さより短いため前記ネジ孔に生じる空間部分として
の第３のガス吹出孔部分とから構成して成るものとする
ことを特徴とするプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas blowing plate is shorter than a thickness of the gas blowing plate from a surface of the gas blowing plate on the side of the holding portion toward the inside of the gas blowing plate. The screw hole provided at the depth is provided with a screw having a length shorter than the depth of the screw hole, and the gas blow-out hole includes a first gas blow-out hole portion provided on the screw and the gas. A second gas blowout hole portion that is provided from the surface of the blowout plate toward the vacuum container toward the inside to the bottom of the screwhole, and the length of the screw is shorter than the depth of the screwhole. A plasma processing apparatus comprising a third gas outlet hole portion as a generated space portion.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08007596A JP3683332B2 (en) | 1996-04-02 | 1996-04-02 | Plasma processing equipment |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09275093A true JPH09275093A (en) | 1997-10-21 |
| JP3683332B2 JP3683332B2 (en) | 2005-08-17 |
Family
ID=13708101
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3683332B2 (en) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6864640B2 (en) | 2000-08-04 | 2005-03-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Plasma processing method and apparatus thereof |
| US8083891B2 (en) | 2003-04-25 | 2011-12-27 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and the upper electrode unit |
| JP2012054266A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Kyocera Corp | Gas nozzle and method of manufacturing the same |
| US8858712B2 (en) | 2009-07-30 | 2014-10-14 | Tokyo Electron Limited | Electrode for use in plasma processing apparatus and plasma processing apparatus |
-
1996
- 1996-04-02 JP JP08007596A patent/JP3683332B2/en not_active Expired - Lifetime
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| JP2012054266A (en) * | 2010-08-31 | 2012-03-15 | Kyocera Corp | Gas nozzle and method of manufacturing the same |
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| JP3683332B2 (en) | 2005-08-17 |
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