KR20060103107A - Plasma treatment system - Google Patents
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Abstract
플라즈마 처리 장치의 처리실내의 플라즈마 밀도가 국소적으로 높은 부위에 칸막이 부재를 삽입하여 플라즈마의 활성을 억제하여, 플라즈마를 균일화시킨다. 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 처리실(3)내의 플라즈마 밀도가 국소적으로 높은 부위에 플라즈마의 활성을 억제하는 칸막이 부재(11)를 설치하고, 피처리 기판(G)에 대한 플라즈마 에칭 속도를 균일화한 것을 특징으로 한다.A partition member is inserted into a region where the plasma density in the processing chamber of the plasma processing apparatus is locally high to suppress the activity of the plasma, thereby making the plasma uniform. In the plasma processing apparatus 1, the partition member 11 which suppresses plasma activity is provided in the site where the plasma density in the processing chamber 3 is locally high, and the plasma etching rate with respect to the to-be-processed substrate G is adjusted. It is characterized by being uniform.
Description
도 1은 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 개략도(종단면도)로서, 처리실내에 피처리 기판에 근접하여 칸막이 부재를 배치한 실시예를 도시하는 도면, BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a schematic view (vertical section view) of a plasma processing apparatus of the present invention, showing an embodiment in which a partition member is disposed in a processing chamber in proximity to a substrate to be processed;
도 2는 도 1에 도시한 본 발명의 플라즈마 처리 장치를 평면에서 본 횡단면도,FIG. 2 is a cross sectional plan view of the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIG. 1;
도 3a 내지 도 3d는 도 1에 도시한 본 발명의 플라즈마 처리 장치의 화살표(A) 부분의 확대 종단면도로서, 처리실내에 피처리 기판에 근접하여 칸막이 부재를 배치한 각 실시예를 도시하는 도면,3A to 3D are enlarged longitudinal cross-sectional views of an arrow A portion of the plasma processing apparatus of the present invention shown in FIG. 1, showing respective embodiments in which a partition member is disposed in the processing chamber in proximity to the substrate to be processed. ,
도 3a는 처리실내에, 피처리 기판에 근접하여, 박스형 단면의 칸막이 부재를 배치한 실시예를 도시한 도면,3A is a view showing an embodiment in which a partition member having a box-shaped cross section is disposed in a processing chamber in proximity to a substrate to be processed;
도 3b는 경사면 형상의 칸막이 부재를 배치한 실시예를 도시한 도면, 3B is a view showing an embodiment in which a partition member having an inclined surface shape is disposed;
도 3c는 직립의 벽형상의 칸막이 부재를 배치한 실시예를 도시한 도면,3C is a view showing an embodiment in which a wall partition member of an upright position is arranged;
도 3d는 L자 형상의 칸막이 부재를 배치한 실시예를 도시한 도면,3D is a view showing an embodiment in which an L-shaped partition member is disposed;
도 4는 본 발명의 플라즈마 처리 장치(칸막이 부재 있음)와 종래의 플라즈마 처리 장치(칸막이 부재 없음)에 있어서의 피처리 기판 중심으로부터 피처리 기판 단부에 걸친 플라즈마 전자밀도의 변화(저하) 및 칸막이 부재의 배치 위치를 도시 한 도면,Fig. 4 shows the change (decrease) in the plasma electron density from the center of the substrate to the substrate to be processed and the partition member in the plasma processing apparatus (with the partition member) of the present invention and the conventional plasma processing apparatus (without the partition member). Drawing showing the placement position of,
도 5는 도 4에 도시한 플라즈마 전자 밀도의 변화를 측정하는데 이용한 측정법을 도시한 도면,FIG. 5 is a view showing a measurement method used to measure a change in plasma electron density shown in FIG. 4;
도 6은 종래의 칸막이 부재를 배치하지 않는 플라즈마 처리 장치의 종단면도.6 is a longitudinal sectional view of a plasma processing apparatus in which no conventional partition member is disposed;
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명Explanation of symbols for the main parts of the drawings
1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 처리 용기1: plasma processing apparatus 2: processing vessel
3 : 처리실 4 : 하부 전극3: process chamber 4: lower electrode
5 : 상부 전극 11(11a 내지 11d) : 칸막이 부재5: upper electrode 11 (11a to 11d): partition member
13b : 배플판 14 : 게이트 밸브13b: baffle plate 14: gate valve
15 : 프로브 16: 네트워크 분석기15: Probe 16: Network Analyzer
17 : 절연관 G : 피처리 기판(유리 기판)17: insulated tube G: substrate to be processed (glass substrate)
본 발명은 피처리 기판에 대하여 에칭 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing an etching process on a substrate to be processed.
반도체 디바이스나 평판 디스플레이(FPD) 등의 제조공정에서는 반도체 웨이퍼나 유리 기판(LCD 기판) 등의 피처리 기판에 에칭 처리를 실시하기 위해서, 플라 즈마 에칭 장치 등의 플라즈마 처리 장치가 이용되고 있다.In manufacturing processes, such as a semiconductor device and a flat panel display (FPD), plasma processing apparatuses, such as a plasma etching apparatus, are used in order to etch a to-be-processed substrate, such as a semiconductor wafer and a glass substrate (LCD substrate).
이러한 종류의 플라즈마 처리 장치에서는 도 6에 도시하는 바와 같이, 처리 장치(101)는 LCD 유리 기판의 소정의 처리를 실행하는 장치이고, 여기서는 용량 결합형 평행 평판 플라즈마 에칭 장치를 예로 하여 구성되어 있다.In this kind of plasma processing apparatus, as shown in FIG. 6, the
이러한 플라즈마 에칭 장치(101)는 예를 들어, 알루미늄으로 이루어진 박스 형상으로 성형된 처리실(102)을 갖고 있다. 이 처리실(102)내의 바닥부에는 절연재로 이루어지는 각기둥 형상의 절연판(103)이 배치되어 있고, 또한 이 절연판(103)상에는 피처리 기판인 LCD 유리 기판(G)을 탑재하기 위한 서셉터(104)가 배치되어 있다. 또한, 서셉터(104)의 기재(104a)의 외주 및 상면의 층(105) 및 유전성 재료막(106)이 배치되지 않는 주연에는 절연 부재(108)가 배치되어 있다.This
또한, 서셉터(104)에는 고주파 전력을 공급하기 위한 급전선(123)이 접속되어 있고, 이 급전선(123)에는 정합기(124) 및 고주파 전원(125)이 접속되어 있다.A
또한, 서셉터(104)의 상방에는 이 서셉터(104)와 평행하게 대향하여 상부 전극으로서 기능하는 샤워 헤드(111)가 배치되어 있다. 샤워 헤드(111)는 처리실(102)의 상부에 지지되어 있고, 내부에 내부 공간(112)을 갖는 동시에, 서셉터(104)와의 대향면에 처리 가스를 토출하는 복수의 토출 구멍(113)이 형성되어 있다. 이 샤워 헤드(111)는 접지되어 있고, 서셉터(104)와 함께 한쌍의 평행 평판 전극을 구성하고 있다.Moreover, above the
샤워 헤드(111)의 상면에는 가스 도입구(114)가 배치되고, 이 가스 도입구(114)에는 처리 가스 공급관(115)이 접속되어 있으며, 이 처리 가스 공급관(115)에 는 밸브(116) 및 질량 유량계(mass flow controller : MFC)(117)를 거쳐서, 처리 가스 공급원(113)이 접속되어 있다.A
또한, 처리실(102)의 측벽 바닥부에는 배기관(119)이 접속되어 있고, 이 배기관(119)에는 배기 장치(120)가 접속되어 있으며, 배기 장치(120)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 구비하고 있고, 이로써 처리실(102)내를 소정의 감압 분위기까지 진공 흡인 가능하도록 구성되어 있다. 또한, 처리실(102)의 측벽에는 기판 반입 출구(121)와, 이 기판 반입 출구(121)를 개폐하는 게이트 밸브(122)가 배치되어 있고, 이 게이트 밸브(122)를 개방한 상태에서 기판(G)이 인접하는 로드록실 사이에서 반송되도록 되어 있다.In addition, an
이와 같이 구성되는 플라즈마 에칭 장치(101)에서는, 우선 피처리체인 기판(G)은 게이트 밸브(122)가 개방된 후, 로드록실로부터 기판 반입 출구(121)를 거쳐서 처리실(102)내로 반입되고, 서셉터(104)상에 형성된 유전성 재료막(106)의 볼록부(107)상에 탑재된다. 그 후, 게이트 밸브(122)가 폐쇄되고, 배기 장치(120)에 의해 처리실(102)내가 소정의 진공도까지 진공 흡인된다.In the
그 후, 밸브(116)가 개방되어서 처리 가스 공급원(118)으로부터 처리 가스가 질량 유량계(117)에 의해 그 유량이 조정되면서, 처리 가스 공급관(115), 가스 도입구(114)를 통해 샤워 헤드(111)의 내부 공간(112)으로 도입되고, 또한 토출 구멍(113)을 통해 기판(G)에 대하여 균일하게 토출되어 처리실(102)내의 압력이 소정의 값으로 유지된다.Thereafter, the
이 상태에서 고주파 전원(125)으로부터 정합기(124)를 거쳐서 고주파 전력이 서셉터(104)에 인가되고, 이로써 하부 전극으로서의 서셉터(104)와 상부 전극으로서의 샤워 헤드(111)의 사이에 고주파 전계가 생기고, 처리 가스가 분해하여 플라즈마화하며, 이로써 기판(G)에 에칭 처리가 실시된다(일본 특허 공개 제 2002-313898 호 공보 참조).In this state, a high frequency power is applied to the
그러나, 종래의 이러한 플라즈마 처리 장치에서는, 피처리 기판의 대형화에 따라 플라즈마 처리 장치의 처리실의 면적이 커지면, 처리실내의 플라즈마의 균일성에 불균형이 생긴다. 그 때문에, 피처리 기판에 대하여 생성 플라즈마에 의해 균일한 플라즈마 처리를 실행할 수 없다. However, in such a conventional plasma processing apparatus, as the area of the processing chamber of the plasma processing apparatus increases with the increase in size of the substrate to be processed, an unbalance occurs in the uniformity of the plasma in the processing chamber. Therefore, a uniform plasma process cannot be performed with the generated plasma with respect to a to-be-processed substrate.
본 발명이 해결하고자 하는 문제점은 플라즈마 처리 장치의 처리실의 플라즈마의 불균일성이다. The problem to be solved by the present invention is the non-uniformity of the plasma of the processing chamber of the plasma processing apparatus.
본 발명은 처리실내의 플라즈마 밀도가 국소적으로 높은 부위에 칸막이 부재를 삽입하고, 이온, 전자가 상기 부재에 충돌함으로써 플라즈마를 실활(失活)시키고, 피처리 기판 전체면에 걸쳐서 플라즈마를 균일화한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치이다.According to the present invention, a partition member is inserted into a region having a high plasma density in a processing chamber, ions and electrons collide with the member to deactivate the plasma, and uniformize the plasma over the entire surface of the substrate to be treated. It is a plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
본 발명의 플라즈마 처리 장치에 의하면, 매우 간단한 구조의 칸막이 부재를 피처리 기판과 처리 용기의 내벽면 사이의 플라즈마 밀도가 국소적으로 높은 부위에 삽입하여, 플라즈마를 실활시키고, 플라즈마를 균일하게 함으로써 에칭 속도의 균일성을 달성할 수 있다.According to the plasma processing apparatus of the present invention, a partition member having a very simple structure is inserted into a region where the plasma density between the substrate to be processed and the inner wall surface of the processing container is locally high, thereby inactivating the plasma and making the plasma uniform, thereby etching. Uniformity of speed can be achieved.
플라즈마plasma 처리 장치의 구성 Configuration of the processing unit
첨부한 도 1에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)는 도전성의 기밀하게 유지된 처리 용기(2)(처리 용기의 내측 치수에서 폭 방향:2,890㎜, 길이 방향:3,100㎜, 높이 600㎜)로 이루어지고, 이 처리 용기(2)내에 처리실(3)이 형성되어 있다. 그리고, 이 처리실(3)내에는 게이트 밸브(14)로부터 반입·반출되는 유리 기판 등의 평면에서 보아 장방형 형상의 피처리 기판(G)(예컨대, 외형 1,870㎜ㅧ2,200㎜의 유리 기판)을 탑재하는 탑재대를 겸한 도전성의 하부 전극(4)이 설치되어 있다. 이 하부 전극(4)은 13.56㎒용 정합 회로(7)와 3.2㎒용 정합 회로(8)를 거쳐서 13.56㎒의 고주파 전원부와 3.2㎒의 고주파 전원부에 각각 접속되어 있다. 또한, 하부 전극(4)의 기판 탑재면에 대향하는 위치에는, 상부 전극(5)이 하부 전극(4)과 평행하게 배치되고, 임피던스 조정 회로(9, 10)[13.56㎒용의 임피던스 조정 회로(9)와 3.2㎒용의 임피던스 조정 회로(10)]에 접속되어 있다. 또한, 그 밖의 구성은 종래의 평행 평판형 플라즈마 에칭 장치와 거의 동일한 구성이다.As shown in FIG. 1, the
이와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)를 구성함으로써, 상부 전극(5) 및 하부 전극(4) 사이에 고주파 전력을 중첩적으로 인가하여 플라즈마를 발생시켜서 피처리 기판(G)을 처리함에 있어서, 상부 전극(5)과 처리 용기(2) 사이에 용량 성분을 포함하는 임피던스 조정 회로(9)(13.56㎒용)와 임피던스 조정 회로(10)(3.2㎒용)를 설치함으로써, 하부 전극(4)으로부터의 플라즈마 및 상부 전극(5) 및 처리 용기(2)의 벽부를 거쳐 리턴용 도전로에 도달할 때까지의 임피던스값을 상부 전극(5)으로부터의 플라즈마 및 처리 용기(2)의 벽부를 거쳐서 리턴용 도전로에 도달할 때까지의 임피던스값보다 작게 할 수 있다. 이 때문에, 하부 전극(4)과 처리 용기(2)의 벽부 사이에서 플라즈마가 발생하는 것을 억제하고, 처리실(3)내에 균일성이 높은 플라즈마를 발생시켜서 피처리 기판(G)에 대하여 면내 균일성이 높은 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.In this way, by configuring the
그러나, 상술한 바와 같이, 피처리 기판(G)의 대형화에 따라 처리실(3)의 면적이 커지면, 여전히 플라즈마 처리 장치의 처리실내의 플라즈마의 균일성에 불균형이 생긴다.However, as described above, if the area of the
칸막이 부재의 형태Shape of the partition member
따라서, 본 발명의 플라즈마 처리 장치(1)에서는 처리실(3)내의 플라즈마 밀도(에칭 속도)가 높은 곳에 플라즈마와의 접촉 면적을 가능한 한 크게 한 칸막이 부재(11)(11a, 11b, 11c, 11d)를 배치하여[또는, 처리 용기(2)의 내벽면(2a)에 볼록 형상부를 일체로 형성하여] 처리실(3)내의 플라즈마를 균일화한다.Therefore, in the
예를 들어, 유리 기판(FPD)의 플라즈마 에칭 장치(1)에 있어서, 피처리 기판(G)의 긴 변 중앙에서만 에칭 속도가 높을 경우에는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 긴 변(a)의 중앙에 대향하는 처리 용기(2)의 내벽면(2a)에 칸막이 부재(11)를 배치한다.For example, in the
즉, 유리 기판과 같은 대략 장방형의 피처리 기판을 처리하는 플라즈마 에칭 장치(1)의 내벽면(2a)은 거의 피처리 기판(G)의 긴 변(a) 및 짧은 변(b)에 평행한 평탄한 면으로 되어 있다.That is, the
따라서, 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 처리 용기(2)의 내벽면(2a)과 하부 전극(4)의 사이에 배플판(baffle plate)(5)을 하부 전극(4)의 긴 변 및 짧은 변에 각각 평행하게 되도록 장착하고, 이 배플판(5)과 내벽면(2a)에 접하도록, 피처리 기판(G)에 가능한 한 근접하여 칸막이 부재(11)(예컨대, 높이 약 150㎜ 이상)를 배치한다. 즉, 도 1과 도 2의 실시예에서는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피처리 기판(G)의 긴 변(a)과 짧은 변(b)의 거의 중앙부에 대향하여 평면에서 보아 장방형 형상이고, 소정 높이의 칸막이 부재(11)를 배치한다. 칸막이 부재(11)의 배플판(5)으로의 장착은 별도 다리를 장착하여서 실행하거나, 또는 다른 일정한 장착 방법에 따를 수도 있다.Therefore, as shown in FIGS. 1 and 2, a
도 3a에 도시하는 실시예에서는, 칸막이 부재(11a)는 소정의 길이를 갖는 중공의 박스형 부재 또는 중실 박스형 부재로 한다.In the embodiment shown in FIG. 3A, the
또한, 칸막이 부재의 구성 재료는 금속 등의 도체(예를 들어, 5㎜ 두께의 강판) 또는 절연물이어도 무방하다. 요컨대, 본 발명의 플라즈마 처리 장치에서는, 플라즈마 에칭 처리의 균일성을 확보하기 위해서, 플라즈마 밀도가 높은 곳에 칸막이 부재(11a)를 삽입하고, 이온 및 전자가 상기 부재(11a)에 충돌하여 플라즈마의 활성을 억제시키면 된다. 피처리 기판(G)과 처리 용기(2)의 내벽면(2a) 사이에 선택적으로 칸막이 부재를 삽입하고, 에칭 속도의 균일성을 향상시켜서, 균일한 플라즈마 처리를 가능하게 한다.In addition, the constituent material of the partition member may be a conductor such as a metal (for example, a steel plate having a thickness of 5 mm) or an insulator. In other words, in the plasma processing apparatus of the present invention, in order to ensure uniformity of the plasma etching process, the
또한, 도 1과 도 2의 실시예에서는, 피처리 기판(G)의 긴 변(a)과 짧은 변 (b)의 거의 중앙에 대향하는 위치에 각각 칸막이 부재(11)를 배치했지만, 피처리 기판(G)의 네 코너의 플라즈마의 에칭 속도가 높은 경우에는, 상기 네 코너에 평면에서 보아 삼각형상 또는 판형상으로서 소정 높이의 칸막이 부재를 각각 배치하도록 한다[도 2에 해칭으로 도시하는 「삼각형상의 칸막이 부재(11)」 참조].In addition, in the Example of FIG. 1 and FIG. 2, although the
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 피처리 기판(G)의 반입·반출구인 게이트 밸브에 대향하여 칸막이 부재(11a)를 배치하는 경우에는 피처리 기판(G)을 탑재하는 하부 전극(4)을 승강시켜서 피처리 기판(G)의 게이트 밸브(14)로부터의 처리실(3)로의 반입·반출의 방해가 되지 않도록 한다. 또한, 칸막이 부재(11) 자체를 승강시켜서 피처리 기판(G)의 반입·반출시에는 상기 기판 반입·반출에 간섭하지 않도록, 처리실(3)내에 존재하지 않고, 처리시에만 처리실(3)내로 현출(現出)하도록 할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 2, when the
또한, 동일한 처리실내에서 여러 종류의 프로세스를 실행하는 경우에는, 플라즈마 실활 플레이트로서 기능하는 칸막이 부재를 선택적으로 동작시켜서, 동일한 처리실내에서 각 프로세스 조건에 적합한 플라즈마를 생성할 수 있는 구조로 한다.In addition, when several kinds of processes are performed in the same process chamber, the partition member which functions as a plasma deactivation plate is selectively operated, and it is set as the structure which can generate the plasma suitable for each process condition in the same process chamber.
또한, 처리실내에서의 프로세스 조건·종류에 따라 칸막이 부재의 형상을 상이하게 하고, 또한 그것들의 각각의 배치 장소를 다르게 할 수도 있다. In addition, the shape of a partition member may be changed according to the process conditions and types in a process chamber, and each arrangement place thereof may also be changed.
또한, 도 3b에 도시하는 바와 같이, 처리실(2)의 내벽면(2a)과 하부 전극(4)의 외측 가장자리에 기대어 세우도록 경사면 형상의 칸막이 부재(11b)를 배치할 수도 있다. 이 경우에는, 피처리 기판(G)으로부터 이격된 부위만큼 플라즈마의 실활율이 저하한다.In addition, as shown in FIG. 3B, the
또한, 도 3c에 도시하는 바와 같이, 프로세스의 에칭 속도를 균일화하기 위해서, 직립한 판형상의 칸막이 부재(11b)를 가능한 한 피처리 기판(G)에 근접시켜서 배플판(5)에 장착할 수도 있다. In addition, as shown in FIG. 3C, in order to make the etching speed of the process uniform, the upright plate-shaped
또한, 도 3d에 도시하는 바와 같이, 처리실(2)의 내벽면(2a)에 단면이 L자 형상인 칸막이 부재(11a)를 배치하여 플라즈마와 접촉시켜 플라즈마 에칭 속도를 균일화할 수도 있다.In addition, as shown in FIG. 3D, the
플라즈마plasma 균일화의 실증(實證) Demonstration of equalization
본 발명의 플라즈마 처리 장치에서는, 처리실내의 플라즈마 밀도가 국소적으로 높기 때문에, 국소적으로 에칭 속도가 높아지는 부위에 선택적으로 칸막이 부재를 삽입하여 플라즈마와 접촉시켜서 실활시켜 플라즈마 밀도를 균일화하고, 에칭 속도의 균일성을 향상시킬 수 있다.In the plasma processing apparatus of the present invention, since the plasma density in the processing chamber is locally high, a partition member is selectively inserted into a portion where the etching rate is locally increased, and brought into contact with the plasma to inactivate the plasma, thereby uniformizing the plasma density. The uniformity of can be improved.
(i) 플라즈마 측정에 의한 플라즈마 균일화 효과의 실증 (i) Demonstration of plasma uniformity effect by plasma measurement
우선, 도 4(칸막이 부재의 플라즈마 균일화 효과)에 도시하는 바와 같이, 본 발명의 플라즈마 처리 장치와 같이, 칸막이 부재를 처리실내에 피처리 기판에 근접하여 배치한 것과, 종래 장치와 같이 칸막이 부재를 배치하지 않는 것의 플라즈마의 전자 밀도의 차를 PAP(Plasma Absorption Probe)에 의해 측정했다.First, as shown in FIG. 4 (plasma equalization effect of the partition member), the partition member is disposed in the processing chamber in close proximity to the substrate to be processed, as in the plasma processing apparatus of the present invention, and the partition member is disposed as in the conventional apparatus. The difference of the electron density of the plasma of not placing was measured by PAP (Plasma Absorption Probe).
즉, PAP에 의한 본 발명의 효과의 확인 방법에서는, 도 5에 도시하는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치의 처리 용기(2)의 양벽부에 절연관(17)을 관통시키고, O링으로 절연관(17)을 양단 지지 및 진공 밀봉하며, 동축 프로브(15)를 절연관(17)에 삽입하고, 동축 프로브(15)만을 슬라이딩시켜서 네트워크 분석기(16)로부터 동 축 프로브(15)에 전자파 신호를 주파수 소인(scan)하면서 인가하여, 하부 전극(4)의 바로 위 60㎜로부터 플라즈마의 전자 밀도를 측정했다. 여기서는, 처리 가스 SF6/N2, RF 전원 15,000W, 바이어스 전원 7,000W, 정전척 흡착 전압 3.0㎸, 배압(back pressure) 압력 3.0Torr, 70mTorr의 분위기 하에서의 처리실(3)내의 플라즈마의 전자 밀도를 측정했다.That is, in the confirmation method of the effect of this invention by PAP, as shown in FIG. 5, the
PAP에 의하면, 어느 주파수 신호가 플라즈마 전자 진동수(fp)와 일치하면, 그 전자파는 플라즈마에 흡수된다. 이 특성을 이용하여, 전자 밀도(Ne)가 수학식 1로부터 구해진다.According to the PAP, when a frequency signal coincides with the plasma electron frequency fp, the electromagnetic wave is absorbed by the plasma. Using this property, the electron density Ne is obtained from the equation (1).
[수학식 1][Equation 1]
me = 전자의 중량 e = 전자m e = weight of electron e = electron
ε0 = 진공의 유전율 εr = 유전율ε 0 = dielectric constant of vacuum ε r = dielectric constant
fp = 플라즈마 전자 진동수f p = plasma electron frequency
종래의 칸막이 부재를 배치하지 않는 플라즈마 처리 장치에서는 도 4로부터 명백한 바와 같이, 플라즈마의 전자 밀도(Ne[m-3])는 종래의 칸막이 부재가 없는 것과 비교하여, 칸막이 부재의 배치 범위에서 대폭 저하하고, 이에 수반하여 플라즈마가 대폭적으로 균일화되었다. 또한, 본 실험에서의 칸막이 부재의 배치 범위는 도 4에 도시하는 바와 같이, 피처리 기판의 중심으로부터 약 600㎜까지의 위치이고, 또한 도 4에 도시하는 바와 같이, 처리실(2)의 내벽으로부터 피처리 기판(G)의 단부까지의 거리(Lp)의 1/2(도 4에서는 ◆로 나타냄), 1/3(도 4에서는 ■로 나타냄)인 것을 나타낸다. 또한, 폭이 영(zero)이란, 칸막이 부재를 내벽에 접촉시켜서 배치한 경우를 나타낸다(도 4에서는 ×로 나타냄).As is apparent from FIG. 4 in the plasma processing apparatus which does not arrange the conventional partition member, the electron density Ne [m- 3 ] of plasma falls significantly in the range of arrangement | positioning of a partition member compared with the absence of the conventional partition member. In connection with this, the plasma was substantially uniform. In addition, the arrangement | positioning range of the partition member in this experiment is a position from the center of a to-be-processed board | substrate to about 600 mm, as shown in FIG. 4, and, as shown in FIG. 4, from the inner wall of the
(ii) 에칭 프로세스로부터의 플라즈마 균일화 효과의 실증(ii) Demonstration of Plasma Uniformity Effect from Etching Process
ⓐ 피처리 기판의 긴 변에 대향하는 위치에 칸막이 부재를 배치한 경우Ⓐ In the case where the partition member is disposed at the position opposite to the long side of the substrate to be processed
도 2에 도시하는 피처리 기판(G)의 긴 변(a)에 대향하는 위치에 칸막이 부재(11)를 배치함으로써, 칸막이 부재가 없는 종래의 것과, 칸막이 부재에 의한 에칭 속도의 감소, 즉 플라즈마의 균일성을 비교했다.By arranging the
[표 1]TABLE 1
(a) 게이트측 에칭 깊이(a) Gate side etching depth
(b)게이트측 에칭 깊이(b) Gate side etching depth
(c) 게이트 측 에칭 깊이(c) Gate side etch depth
표 1에서는, 표 1(a)는 칸막이 부재를 배치하지 않을 경우의 피처리 기판의 긴 변 방향(횡축)과 짧은 변 방향(종축)의 소정의 각 위치에서의 에칭 깊이를 나타내고, 표 1(b)는 박스형의 칸막이 부재(도 3a 참조)를 배치하고, 그 길이가 전극 치수의 1/2, 폭(Wp)이 배플판 폭(Wb)의 2/3인 것의[여기서는 내벽과 기판 단부의 거리(Lp)의 2/3의 두께의 것이 내벽으로부터 배치되어 있음] 에칭 깊이를 나타내고, 또한 표 1(c)는 경사면 형상의 칸막이 부재(도 3b의 도면 부호 11a 참조)를 배치하고, 그 길이(Lp)가 전극 치수의 1/4, 폭(Wp)이 배플판의 폭과 동일한 것의[여 기서는 내벽과 기판 단부의 거리(Lp)와 동일한 두께의 것이 내벽으로부터 배치되어 있음. 즉, 이 실시예에서는, 내벽과 기판 단부 사이가 칸막이 부재에 의해 매몰되어 있음] 에칭 깊이를 나타내고 있다(모두 짧은 변측에는 칸막이 부재를 배치하지 않음).In Table 1, Table 1 (a) shows the etching depth in predetermined each position of the long side direction (horizontal axis) and short side direction (vertical axis) of a to-be-processed substrate, when a partition member is not arrange | positioned, Table 1 ( b) is provided with a box-shaped partition member (see FIG. 3A), the length of which is 1/2 of the electrode dimension and the width Wp of 2/3 of the baffle plate width Wb [herein the inner wall and substrate end of The thickness of 2/3 of the distance Lp is arranged from the inner wall. The etching depth is shown. In addition, Table 1 (c) arranges the partition member having an inclined surface shape (see
표 1(a)로부터 알 수 있는 바와 같이, 칸막이 부재를 배치하지 않는 것에서는, 피처리 기판의 긴 변 및 짧은 변의 중앙부의 에칭 깊이가 깊고(2564, 2372) 에칭 깊이에 불균일이 발생한다.As can be seen from Table 1 (a), when the partition member is not disposed, the etching depths of the center portions of the long side and the short side of the substrate to be processed are deep (2564, 2372), and unevenness occurs in the etching depth.
이에 대하여, 표 1(b)에 나타내는 박스형의 칸막이 부재를 배치한 것에서는, 칸막이 부재를 배치함으로써 긴 변부에서는 에칭 속도의 억제 효과가 충분히 인정되었다(2564→2291, 2779→2266로 감소).On the other hand, in the case where the box-shaped partition member shown in Table 1 (b) is arranged, the effect of suppressing the etching rate is sufficiently recognized in the long side portion by disposing the partition member (2564 → 2291, 2779 → 2266).
또한, 표 1(c)에 나타내는 경사면 형상의 칸막이 부재(도 3b의 도면 부호 11b 참조)를 배치한 것에서는, 상기 박스형 칸막이 부재를 배치한 것과 마찬가지로 긴 변 중앙부에서 에칭 속도의 억제 효과가 충분히 인정되었다(2564→2351, 2779→2383).In addition, when arranging the inclined partition member (refer to reference numeral 11b in FIG. 3B) shown in Table 1 (c), the effect of suppressing the etching rate is sufficiently recognized in the long side center portion similarly to the arrangement of the box-shaped partition member. (2564 → 2351, 2779 → 2383).
ⓑ 처리실의 4개의 코너에 칸막이 부재를 배치한 경우Ⓑ When partition members are arranged at four corners of the treatment chamber
다음에, 도 2에 해칭으로 도시하는 삼각형상의 칸막이 부재를 처리실의 4개의 코너에 배치함으로써, 칸막이 부재가 없는 종래의 것과 비교한 에칭 깊이의 감소, 즉 칸막이 부재에 의한 에칭 속도(플라즈마)의 균일성의 비교를 했다.Next, by arranging the triangular partition members shown by hatching in FIG. 2 at four corners of the processing chamber, the etching depth is reduced compared to the conventional one without the partition members, that is, the uniformity of the etching rate (plasma) by the partition members. I made a gender comparison.
[표 2]TABLE 2
(a) 게이트측 에칭 깊이(a) Gate side etching depth
(b) 게이트측 에칭 깊이(b) Gate side etch depth
(c) 게이트측 에칭 깊이(c) Gate side etching depth
표 2에서는, 표 2(a)는 칸막이 부재를 배치하지 않을 경우의 피처리 기판의 긴 변 방향(횡축)과 짧은 변 방향(종축)의 소정 개소에서의 에칭 깊이를 나타내고, 표 2(b)는 처리실 내측 코너로부터 피처리 기판의 코너까지의 거리(도 2에 도시하는 Wt)의 2/3 위치에 박스형의 칸막이 부재(도 3a 참조)를 처리실 내측의 4개의 코너에 배치한 에칭 깊이를 나타내며, 또한 표 2(c)는 처리실 내측의 코너로부터 기판의 4개의 코너에 밀접하여(기판의 네코너에 접근시켜서) 칸막이 부재를 배치한 에칭 깊이를 나타내고 있다.In Table 2, Table 2 (a) shows the etching depth in predetermined location of the long side direction (horizontal axis) and short side direction (vertical axis) of a to-be-processed substrate, when a partition member is not arrange | positioned, Table 2 (b) Denotes an etching depth in which a box-shaped partition member (see FIG. 3A) is disposed at four corners inside the processing chamber at a
표 2(b)로부터 알 수 있는 바와 같이, 4개의 코너부에 칸막이 부재를 배치함으로써, 처리실의 4개의 코너부에서의 에칭 속도가 억제된 것을 알 수 있다(2759→2476, 2868→2582, 2724→2472, 2753→2491로 각각 억제됨).As can be seen from Table 2 (b), by arranging the partition members at the four corner portions, it can be seen that the etching rates at the four corner portions of the processing chamber are suppressed (2759 → 2476, 2868 → 2582, 2724). → 2472, 2753 → 2491, respectively).
또한, 표 2(c)와 같이 피처리 기판으로부터 보다 가까운 위치에 칸막이 부재를 더욱 근접시킴으로써 4개의 코너부에서의 에칭 속도가 보다 효과적으로 억제되었다.In addition, as shown in Table 2 (c), by bringing the partition member closer to the position closer to the processing target substrate, the etching rates at the four corner portions were more effectively suppressed.
본 발명의 플라즈마 처리 장치는 플라즈마 에칭 장치에 한정되지 않고, 플라즈마 CVD나 그 밖의 플라즈마 장치에 있어서, 국소적으로 플라즈마 밀도가 높아지는 것을 방지하여, 플라즈마의 균일성을 향상시키는 것이 불가결한 각종 처리 장치에 적용할 수 있다.The plasma processing apparatus of the present invention is not limited to the plasma etching apparatus, and in various types of processing apparatuses in plasma CVD or other plasma apparatuses, it is essential to prevent the plasma density from increasing locally and improve the uniformity of the plasma. Applicable
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