KR20110065252A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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KR20110065252A
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유사쿠 삿카
겐 요시오카
료지 니시오
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가부시키가이샤 히다치 하이테크놀로지즈
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    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma

Abstract

PURPOSE: A plasma processing apparatus is provided to suppress the consumption of the inner wall of a bell-jar by eliminating materials sticked to the inner wall of the bell-jar. CONSTITUTION: An insulating material-based bell-jar(12) forms the upper side of a vacuum container(2) and surrounds a processing chamber. A coil-shaped antenna is wound around the outer circumference of the bell-jar and supplies high frequency power in order to generate plasma(6). Conductive faraday shields are dually arranged between the antenna and the bell-jar. Each conductive Faraday shield includes a plurality of slits.

Description

플라즈마처리장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}Plasma Processing Equipment {PLASMA PROCESSING APPARATUS}

본 발명은 플라즈마처리장치에 관한 것으로, 특히, 처리 용기의 바깥 둘레에 감긴 코일형상의 안테나에 고주파를 공급하여 처리실 내에 형성한 플라즈마를 사용하여 시료를 에칭 등 처리하는 플라즈마처리장치에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly, to a plasma processing apparatus for processing a sample by etching a plasma formed in a processing chamber by supplying a high frequency to a coil-shaped antenna wound around the outer periphery of the processing vessel.

상기와 같은 에칭장치에서는, 일반적으로, 에칭 대상인 반도체 웨이퍼 등 기판형상의 시료의 표면에 배치된 막을 구성하는 재료나 처리 가스의 종류에 따라, 지금부터 형성되는 반응 생성물이 처리 용기의 내부에 배치된 처리실의 내벽면에 부착된다. 이와 같은 부착물이 상기 내벽면의 표면에 퇴적한 양이 커지면 벽면 상으로부터 벗겨지거나 해리되어 시료의 표면에 재부착되어 이것을 오염하는 이물의 원인이 되는 것이 알려져 있다.In the etching apparatus as described above, in general, the reaction product to be formed is arranged inside the processing vessel according to the type of material or processing gas constituting the film disposed on the surface of the substrate-like sample such as the semiconductor wafer to be etched. It is attached to the inner wall surface of the processing chamber. It is known that when the amount of such deposit deposited on the surface of the inner wall becomes large, it is peeled off or dissociated from the wall and reattached to the surface of the sample, causing foreign matter to contaminate it.

또, 이와 같은 생성물의 퇴적은, 예를 들면 Al2O3를 Cl2로 에칭하는 경우나 SiO2를 CF 등으로 에칭하는 경우에 처리의 안정성을 저하시키는 것이 알려져 있다. 그래서, 종래부터, 처리실 내벽면 상에 대한 생성물의 부착을 저감하는 구성을 구비한 기술이 알려져 있었다. In addition, it is known that deposition of such a product lowers the stability of the process when etching Al 2 O 3 with Cl 2 or etching SiO 2 with CF or the like. Therefore, conventionally, the technique provided with the structure which reduces adhesion of the product with respect to the inner wall surface of a process chamber was known.

예를 들면, 진공용기의 외부에서 주위를 감도록 배치된 코일형상의 안테나와 플라즈마의 사이에 패러데이 실드를 설치하고, 이것에 고주파 전력을 공급함으로써, 진공용기 내벽의 디포지션을 억제, 또는 제거할 수 있는 것이 알려져 있다. 이와 같은 종래기술의 예로서는, 일본국 특개2000-323298호 공보(특허문헌 1)에 개시된 것이 알려져 있다. 이 특허문헌 1에서는, 코일형상의 안테나에 공급되는 고주파 전력에 의해 절연체제의 처리 용기의 안쪽에 유도전계 또는 자장에 의한 플라즈마가 형성되나, 이 플라즈마를 구성하는 하전입자를 패러데이 실드에 공급된 전력에 의해 처리 용기 내벽면 상에 유지되는 소정 크기의 전위와의 전위차에 의해 인입하여 내벽면의 생성물과 충돌시켜 이것을 제거하는 것이 개시되어 있다. For example, by installing a Faraday shield between a coil antenna and a plasma arranged around the outside of the vacuum vessel and supplying high frequency power, it is possible to suppress or eliminate the deposition of the inner wall of the vacuum vessel. It is known that it can. As an example of such a prior art, what is disclosed by Unexamined-Japanese-Patent No. 2000-323298 (patent document 1) is known. In Patent Literature 1, plasma generated by an induction field or a magnetic field is formed inside a processing container made of an insulator by high frequency power supplied to a coil-shaped antenna, but electric power supplied to the Faraday shield with charged particles constituting the plasma. By the potential difference with the potential of the predetermined magnitude | size hold | maintained on the process container inner wall surface, it collides with the product of an inner wall surface, and it removes this.

또한, 이와 같은 패러데이 실드를 구성하는 하나의 방법으로서, 처리 용기의 외벽면 상에 특정한 금속의 피막을 배치하여 이것을 패러데이 실드로서 기능시키는 것이 알려져 있다. 예를 들면, 일본국 특개2004-235545호 공보(특허문헌 2)에는, 절연체제의 처리 용기의 외벽면 상에 텅스텐의 피막을 용사하여 형성하는 기술이 개시되어 있다. Moreover, as one method of constructing such a Faraday shield, it is known to arrange | position a specific metal film on the outer wall surface of a process container, and to make it function as a Faraday shield. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 2004-235545 (Patent Document 2) discloses a technique of thermally spraying a tungsten film on an outer wall surface of an insulator processing container.

[특허문헌 1][Patent Document 1]

일본국 특개2000-323298호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-323298

[특허문헌 2][Patent Document 2]

일본국 특개2004-235545호 공보Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-235545

상기한 종래기술에서는, 다음과 같은 점에 대하여 고려가 불충분하였기 때문에 문제가 생기고 있었다. In the above-described prior art, problems have arisen because consideration is insufficient for the following points.

즉, 특허문헌 2에 개시된 바와 같이, 진공용기 외면에 피막을 형성하는 것에서는, 피막의 패러데이 실드와 진공용기 사이의 외벽면과의 사이의 간극이 없어지고, 이것에 의해 패러데이 실드와 플라즈마 사이의 정전 용량을 가능한 한 작게 할 수 있다. 그리고, 이 때문에 종래의 것에 비하여 디포지션을 억제, 또는 제거하는 효과를 향상시킬 수 있는 한편으로, 형성되는 패러데이 실드의 면 방향에 대한 형상은, 판형상의 부재에 의해 구성되어 있던 종래의 것과 마찬가지로, 세로방향(상하방향)으로 연장되는 슬릿을 가지는 형상이기 때문에, 이 슬릿부의 바로 밑(슬릿 의 내부 공간에 대응하는 처리 용기 안쪽)의 내벽면에는, 패러데이 실드에 공급되는 전력에 의해 형성되는 정전계는 작용하지 않는다.That is, as disclosed in Patent Literature 2, in forming a coating on the outer surface of the vacuum vessel, the gap between the Faraday shield of the coating and the outer wall surface between the vacuum vessel is eliminated, whereby the gap between the Faraday shield and the plasma is eliminated. The capacitance can be made as small as possible. For this reason, compared with the conventional one, the effect of suppressing or removing the deposition can be improved, while the shape of the Faraday shield to be formed in the plane direction is the same as the conventional one constituted by the plate-shaped member. Since it is a shape having a slit extending in the longitudinal direction (up and down direction), an electrostatic field formed by the electric power supplied to the Faraday shield on the inner wall surface immediately below this slit portion (inside the processing container corresponding to the inner space of the slit). Does not work.

즉, 이 슬릿부에는 하전입자가 진공용기 내벽면에 인입되지 않거나, 좌우의 비슬릿부(판형상 또는 막형상 부재에 바깥 둘레측이 덮여져 있는 내벽면)와 비교하여 하전입자의 인입량이 크게 감소하는, 바꿔 말하면 이온 스퍼터링이 작아진다. 이 때문에, 슬릿부와 비슬릿부에 대응하는 진공용기 내벽면의 각각의 표면에서의 생성물의 부착량, 퇴적량에 큰 차이가 생겨 부착물을 균일하게 제거하는 것은 곤란하게 되어 있었다. 이것은, 시료의 둘레방향(원통 또는 원뿔(대)형상을 가지는 처리 용기의 둘레방향)에 대하여 처리가 불균일, 불안정해지는 것으로, 상기 패러데이 실드의 구성에 의해 균일한 처리의 실현을 손상한다는 문제가 생기고 있었다.That is, in this slit portion, charged particles are not introduced into the inner wall of the vacuum vessel, or the amount of charged particles is greatly increased as compared with the left and right non-slit portions (inner wall surface whose outer circumference is covered by a plate-like or membrane-like member). Decreasing, in other words, ion sputtering becomes small. For this reason, a large difference occurs in the deposition amount and deposition amount of the product on the respective surfaces of the inner wall of the vacuum vessel corresponding to the slit portion and the non-slit portion, making it difficult to remove the deposits uniformly. This causes the process to be uneven or unstable with respect to the circumferential direction of the sample (circumferential direction of the processing container having a cylindrical or cone shape), which causes the problem of impairing the realization of uniform processing due to the configuration of the Faraday shield. there was.

본 발명의 목적은, 더욱 균일한 처리를 실현할 수 있는 플라즈마처리장치를 제공하는 것에 있다. 또, 본 발명의 목적은, 이물의 발생을 억제하여 수율을 향상시킨 플라즈마처리장치를 제공하는 것에 있다. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can realize more uniform processing. Moreover, the objective of this invention is providing the plasma processing apparatus which suppressed generation | occurrence | production of a foreign material and improved the yield.

상기 과제는, 진공용기 내부의 처리실에 배치된 시료대 상에 탑재된 웨이퍼를 이 처리실 내에서 형성을 한 플라즈마를 사용하여 처리하는 플라즈마처리장치로서, 상기 진공용기의 상부를 구성하여 상기 처리실을 둘러싸는 유전체성의 벨자와, 이 벨자의 바깥 둘레에 감겨 배치되어 상기 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전력이 공급되는 코일형상의 안테나와, 이 안테나와 상기 벨자의 사이에서 안쪽과 바깥쪽에서 간극을 두고 2중으로 배치되어 각각이 복수의 슬릿을 가지고 소정의 전위가 되는 도전체제의 패러데이 실드를 구비하고, 상기 바깥쪽의 패러데이 실드와 상기안쪽 패러데이 실드가 각각의 슬릿이 엇갈리게 덮는 위치에 배치된 플라즈마처리장치에 의해 달성된다.The above object is a plasma processing apparatus for processing a wafer mounted on a sample table disposed in a processing chamber inside a vacuum chamber by using plasma formed in the processing chamber, and forming an upper portion of the vacuum chamber to surround the processing chamber. Is a dielectric bellows, a coil-shaped antenna wound around the outer periphery of the bell and supplied with a high frequency power to form the plasma, and double disposed with a gap between the antenna and the bell between the inner and the outer. And having a conductive Faraday shield each having a plurality of slits to a predetermined potential, wherein the outer Faraday shield and the inner Faraday shield are disposed in a position where each of the slits is alternately covered. do.

또한, 상기 패러데이 실드가 상기 벨자의 바깥 둘레 벽면 상에 배치된 복수의 막층으로 구성됨으로써 달성된다. Further, the Faraday shield is achieved by being composed of a plurality of membrane layers disposed on the outer circumferential wall surface of the bell jar.

또한, 상기 패러데이 실드에 고주파 전력이 공급됨으로써 달성된다.It is also achieved by supplying high frequency power to the Faraday shield.

또한, 상기 바깥쪽의 패러데이 실드의 상기 인접하는 슬릿 사이의 부재가 상기 안쪽 패러데이 실드의 슬릿의 상기 웨이퍼의 둘레방향의 간극의 전체를 덮어 배치됨으로써 달성된다.Further, the member between the adjacent slits of the outer Faraday shield is achieved by covering the entirety of the gap in the circumferential direction of the wafer of the slits of the inner Faraday shield.

또한, 상기 안쪽 및 바깥쪽 패러데이 실드의 사이에 절연체제(製)의 막이 배치됨으로써 달성된다. It is also achieved by arranging an insulating film between the inner and outer Faraday shields.

또한, 상기 안쪽 또는 바깥쪽 패러데이 실드가 용사에 의해 형성됨으로써 달성된다. The inner or outer Faraday shield is also achieved by forming by thermal spraying.

도 1은 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마처리장치의 구성의 개략을 설명하는 도,
도 2는 전형적인 종래 기술의 패러데이 실드의 구성을 모식적으로 나타내는 사시도,
도 3은 도 1에 나타내는 실시예 상부의 구성의 개략을 확대하여 나타내는 도,
도 4는 도 3에 나타내는 패러데이 실드와 벨자(12)의 횡단면을 모식적으로 나타내는 확대도,
도 5는 종래기술에 관한 패러데이 실드를 사용한 플라즈마처리장치에서의 처리 용기 및 그 내부의 정전계 또는 자계의 분포를 모식적으로 나타내는 도,
도 6은 도 1에 나타내는 실시예에서의 처리 용기 및 그 내부의 정전계 또는 자계의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다. 1 is a view for explaining an outline of a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view schematically showing the configuration of a typical prior art Faraday shield;
3 is an enlarged view of an outline of the configuration of the upper portion of the embodiment shown in FIG. 1;
FIG. 4 is an enlarged view schematically showing a cross section of the Faraday shield and Belza 12 shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a diagram schematically showing a processing vessel and a distribution of an electrostatic field or a magnetic field therein in a plasma processing apparatus using a Faraday shield according to the prior art; FIG.
It is a figure which shows typically the process container in the Example shown in FIG. 1, and the distribution of the electrostatic field or magnetic field inside it.

이하, 도면을 이용하여 본 발명에 관한 플라즈마처리장치의 실시형태를 설명한다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention is described using drawing.

(실시예 1)(Example 1)

도 1은, 본 발명의 실시예에 관한 플라즈마처리장치의 구성의 개략을 설명하는 도면이다. 본 실시예의 플라즈마처리장치(100)에서는, 진공처리실을 둘러싸서 구성하는 진공용기(2)를 가지는 용기와 이 용기 외부에 배치되어 진공처리실 내에 공급되는 전계 또는 자계를 공급하는 전파원 또는 자장원과 용기 내부를 배기하여 감압하는 배기수단을 구비하고 있다.1 is a diagram for explaining an outline of a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, a radio wave source or magnetic field source for supplying an electric field or a magnetic field disposed outside the container and supplied to the vacuum processing chamber with a container having a vacuum container 2 configured to surround the vacuum processing chamber; Exhaust means for evacuating the inside of the container to depressurize it is provided.

용기는, 원통형상의 진공용기(2)와 이 윗쪽에 배치되어 진공용기(2)와 연결되어 내부의 원통형상의 공간을 폐쇄하는 절연재료(예를 들면, 석영, 세라믹 등의 비도전성 재료)제의 벨자(12)을 구비하고 있다. 이 벨자(12)는 종단면이 대형상(臺形狀)을 가지고 있고, 횡단면의 원형 중심을 지나는 상하방향의 중심축 주위에 축 대칭 형상을 구비한 원뿔대 형상을 가지고 있다. 이들의 내부에 배치된 공간인 진공처리실은, 진공용기(2)와 벨자(12)의 내벽면에 의해 둘러 싸여 구성되고, 이들의 연결은 플라즈마처리장치(100)의 외부의 대기압 분위기에 대하여 기밀하게 내부를 밀봉 가능하게 되어 있다.The container is made of a cylindrical vacuum container 2 and an insulating material (for example, non-conductive material such as quartz, ceramic, etc.) disposed above and connected to the vacuum container 2 to close the cylindrical space therein. The bell jar 12 is provided. The bell jar 12 has a large vertical cross section, and has a truncated conical shape with an axial symmetrical shape about a central axis in the vertical direction passing through the circular center of the cross section. The vacuum processing chambers, which are spaces disposed therein, are surrounded by the inner wall surfaces of the vacuum vessel 2 and the bell jar 12, and their connection is airtight with respect to the atmospheric pressure atmosphere outside the plasma processing apparatus 100. It is possible to seal the inside.

용기 내부의 공간인 진공처리실 내부에는, 벨자(12)의 정점부의 평면부분의 내벽면에 대하여 평행이 되도록, 기판형상의 시료(13)를 탑재하기 위한 탑재대(5)를 구비하고 있다. 탑재대(5) 윗쪽의 진공처리실 내의 공간은, 뒤에서 설명하는 바와 같이, 소정의 진공도까지 감압되어 플라즈마(6)가 형성되고 이것을 사용하여 시료(13)가 처리되는 영역으로 되어 있다. 또, 탑재대(5)는 이것을 포함하는 원통형상을 가지는 시료 유지부(9)의 상부를 구성하고 있다. 시료 유지부(9)의 바깥 둘레와 진공용기(2)의 원통형 내벽과의 사이의 공간은, 진공처리실을 구성하는 공간으로서, 시료(13) 윗쪽에서 형성된 플라즈마(6), 공급된 처리 가스나 시료(13)의 처리에 따라 생성된 생성물 등의 입자를 함유하는 가스가 아래쪽으로 흘러 배기되는 통로로 되어 있다.The inside of the vacuum processing chamber, which is a space inside the container, is provided with a mounting table 5 for mounting a substrate-shaped sample 13 so as to be parallel to the inner wall surface of the planar portion of the apex portion of the bell jar 12. As described later, the space in the vacuum chamber above the mounting table 5 is a region in which the plasma 13 is formed by depressurizing to a predetermined degree of vacuum, and the sample 13 is processed using this. Moreover, the mounting table 5 comprises the upper part of the sample holding part 9 which has a cylindrical shape containing this. The space between the outer periphery of the sample holding part 9 and the cylindrical inner wall of the vacuum vessel 2 is a space constituting the vacuum processing chamber, and the plasma 6 formed above the sample 13 and the supplied processing gas and A gas containing particles such as a product generated by the treatment of the sample 13 flows downward to exhaust the gas.

벨자(12)의 경사면의 외벽면 바깥 둘레에는, 코일형상의 안테나(1)가 그 외벽을 따라 복수회 감겨져 배치되어 있다. 본 실시예의 안테나(1)는 복수 높이의 위치로 나뉘어져 상부 안테나(1a) 및 하부 안테나(1b)가 배치되어 있다. 또한 벨자(12)의 상기 경사면의 외벽면의 바깥쪽에는 이것을 따라 막형상의 패러데이 실드(8)가 경사면을 덮도록 배치되어 있다.A coil-shaped antenna 1 is wound around the outer wall of the inclined surface of the bell jar 12 and disposed a plurality of times. The antenna 1 of this embodiment is divided into positions of plural heights, and the upper antenna 1a and the lower antenna 1b are arranged. In addition, a film-shaped Faraday shield 8 is disposed outside the outer wall of the inclined surface of the bell jar 12 so as to cover the inclined surface.

본 실시예의 벨자(12)는, 진공용기(2) 윗쪽에 설치되어 기밀하게 연결된 상태에서, 그 하단이 탑재대(5) 상면의 시료 탑재면보다 윗쪽에 위치하고, 원형의 하단부가 탑재된 시료(13)의 윗쪽에서 이것을 원주방향으로 둘러싸도록 배치되어 있다. 벨자(12)의 바깥 둘레측에서 이것을 덮어 배치되는 패러데이 실드(8) 및 이 바깥쪽에서 감겨져 배치되는 코일형상의 안테나(1)는, 탑재대(5) 또는 탑재된 시료(13) 윗쪽의 플라즈마(6)가 형성되는 진공처리실의 바깥 둘레측에서 이것을 둘러싸서 배치되어 있다.In the state in which the bell jar 12 of the present embodiment is installed above the vacuum vessel 2 and is hermetically connected, the lower end thereof is located above the sample mounting surface of the upper surface of the mounting table 5, and the circular lower end of the sample 13 is mounted. It is arranged so as to surround this in the circumferential direction from above. The Faraday shield 8 which covers this on the outer circumferential side of the bell jar 12 and the coil-shaped antenna 1 which is wound around the outer surface of the bell jar 12 are mounted on the mounting table 5 or the plasma above the mounted sample 13. It is arrange | positioned surrounding this in the outer peripheral side of the vacuum processing chamber in which 6) is formed.

본 실시예의 패러데이 실드(8)는, 벨자(12)의 경사면 및 정점부의 평면부를 포함하여 그 외벽면을 덮어 배치되어 있다. 정합기(매칭박스)(3)를 개재하여 고주파 전원(제 1 고주파 전원)(10)에 직렬로 접속되어 있고, 시료(13)의 처리 중에 전체가 소정의 전위를 가지고, 유전체로서 특정한 전위를 가지는 플라즈마(6)와 정전 용량적으로 결합한다. 상기 상부 안테나(1a)와 하부 안테나(1b) 및 패러데이 실드(8)는, 또, 패러데이 실드(8)와 어스 사이에 병렬로 임피던스의 크기가 가변 가능한 직렬 공진 회로[가변 콘덴서(VC3) 및 리액터(L2)]가 접속되어 있다. The Faraday shield 8 of this embodiment covers the outer wall surface, including the inclined surface of the bell jar 12 and the planar portion of the apex. It is connected in series to the high frequency power supply (first high frequency power supply) 10 via a matching box (matching box) 3, and the whole has a predetermined potential during the processing of the sample 13, The branches are capacitively coupled with the plasma 6. The upper antenna 1a, the lower antenna 1b, and the Faraday shield 8 further include a series resonant circuit (variable capacitor VC3 and a reactor) in which the magnitude of the impedance is variable in parallel between the Faraday shield 8 and the earth. (L2)] is connected.

직렬 공진 회로를 포함하는 정합기(3)에 의해 패러데이 실드(8)의 전위는 소기의 것이 되도록 조절된다. 특히, 본 실시예의 패러데이 실드(8)의 전위는, 접지전위뿐만 아니라 음양의 임의의 값으로 조절 가능하고, 이 값은 예를 들면 진공처리실 내의 플라즈마 중의 하전입자를 패러데이 실드(8)의 방향으로 인입하여 벨자(12)의 표면에 충돌시키는 것으로 설정 가능하다. 이 하전입자의 충돌에 의해 부착된 생성물이 물리적, 화학적으로 진공처리실 내의 공간으로 다시 유리되어 부착물의 저감이 가능해진다.By the matcher 3 including the series resonant circuit, the potential of the Faraday shield 8 is adjusted to be desired. In particular, the potential of the Faraday shield 8 of the present embodiment can be adjusted to any value of negative and positive as well as the ground potential, and this value is, for example, the charged particles in the plasma in the vacuum chamber in the direction of the Faraday shield 8. It can set by pulling in and making it collide with the surface of the bell jar 12. The product adhered by the collision of the charged particles is physically and chemically released back into the space in the vacuum processing chamber to reduce the deposit.

진공용기(2)와 진공처리실 내에 공급되는 처리가스의 가스원(4)과의 사이를 연결하는 가스 공급관(4a)이 진공용기(2)의 상단부에 연결되어 있다. 이 가스 공급관(4a) 내부를 통류하는 가스원(4)으로부터의 처리가스가 진공처리실에 면한 개구부로부터 내부로 공급된다. 또, 진공처리실 내의 가스는 진공용기(2) 아래쪽에서 이것과 연결되어 배치된 배기장치(7)의 동작에 의해 이것에 연통한 진공처리실 하부의 개구로부터 배기되어, 진공처리실 내부가 소정의 압력으로 감압된다.A gas supply pipe 4a connecting between the vacuum vessel 2 and the gas source 4 of the processing gas supplied into the vacuum processing chamber is connected to the upper end of the vacuum vessel 2. The processing gas from the gas source 4 flowing through the gas supply pipe 4a is supplied into the interior from the opening facing the vacuum processing chamber. In addition, the gas in the vacuum chamber is exhausted from the opening in the lower portion of the vacuum chamber in communication with this by the operation of the exhaust device 7 arranged in connection with the lower portion of the vacuum chamber 2 so that the interior of the vacuum chamber is at a predetermined pressure. Decompression

배기장치(7)는 터보분자 펌프 등 본 발명의 기술분야에서 일반적으로 사용되는 배기 펌프를 구비하고, 이것과 진공처리실 내부를 연통하는 개구는 진공용기(2)하부의 탑재대(5)의 중심축으로부터 설계상 정해진 수평방향의 거리만큼 떨어져 설치되어 있다. 이 개구와 배기 펌프의 입구와의 사이를 연통하는 통로 상에는 수평방향으로 배치된 축 주위로 회전하여 통로의 개방된 면적을 증감하는 복수의 배기밸브가 배치되고, 이들을 회전시켜 통로 유로의 면적을 조절하여 배기량 속도를 조절함으로써 압력의 조절이 행하여진다.The exhaust device 7 includes an exhaust pump generally used in the technical field of the present invention, such as a turbomolecular pump, and the opening communicating with the inside of the vacuum processing chamber is the center of the mounting table 5 under the vacuum container 2. It is installed away from the shaft by a horizontal distance determined by design. On the passage communicating between the opening and the inlet of the exhaust pump, a plurality of exhaust valves are arranged which rotate about the axis arranged in the horizontal direction to increase or decrease the open area of the passage, and rotate them to adjust the area of the passage passage. The pressure is adjusted by adjusting the displacement rate.

가스 공급관(4a)을 거쳐 진공처리실 내에 공급된 처리 가스를 상기 상부 안테나(1a) 및 하부 안테나(1b)에 공급된 전력에 의해 발생하는 전계 또는 자계의 작용에 의해 플라즈마화한다. 탑재대(5) 내부에 배치된 전극에는 기판 바이어스 전원(제 2 고주파 전원)(11)이 접속되어 있고, 이 기판 바이어스 전원(11)으로부터 전극에 공급된 전력에 의해 탑재대(5) 및 이것에 탑재된 시료(13) 윗쪽에 바이어스 전위가 형성된다. 이 바이어스 전위와 플라즈마(6) 전위와의 전위차에 따라 플라즈마(6) 중에 존재하는 이온 등 하전입자를 시료(13) 상으로 인입하여 소망하는 시료(13)의 처리를 고속으로 실시할 수 있다.The processing gas supplied into the vacuum processing chamber via the gas supply pipe 4a is converted into plasma by the action of an electric field or a magnetic field generated by the electric power supplied to the upper antenna 1a and the lower antenna 1b. The substrate bias power supply (second high frequency power supply) 11 is connected to the electrode arrange | positioned inside the mounting table 5, The mounting table 5 and this by the electric power supplied from this board | substrate bias power supply 11 to the electrode. A bias potential is formed above the sample 13 mounted in the. Depending on the potential difference between the bias potential and the plasma 6 potential, charged particles such as ions present in the plasma 6 are introduced onto the sample 13 to process the desired sample 13 at high speed.

또한, 고주파 전원(10)으로부터 공급되는 전력은, 주파수로서 예를 들면 13.56 MHz나 더욱 주파수가 높은 VHF 대 등의 고주파의 전력을 사용한다. 이와 같은 고주파의 전력을 안테나(1) 또는 패러데이 실드(8)에 공급함으로써, 진공처리실 내에 플라즈마(6)를 생성하기 위한 유도전계 또는 자계를 형성한다. 이 때, 정합기(매칭박스)(3)를 사용하여, 안테나(1)의 임피던스를 고주파 전원(10)의 출력 임피던스에 일치시켜, 전력의 반사를 억제하도록 조절할 수 있다. 본 실시예에서는, 정합기(3)로서, 예를 들면 도면에 나타내는 바와 같이 가변 용량 콘덴서(VC1, VC2)를 역 L자형으로 접속한 것을 사용한다.The power supplied from the high frequency power supply 10 uses a high frequency power such as 13.56 MHz or a higher VHF band as the frequency. By supplying such high frequency power to the antenna 1 or the Faraday shield 8, an induction field or a magnetic field for generating the plasma 6 is formed in the vacuum processing chamber. At this time, by using the matching box (matching box) 3, the impedance of the antenna 1 can be adjusted to match the output impedance of the high frequency power supply 10, so that the reflection of power can be suppressed. In the present embodiment, as the matcher 3, for example, as shown in the figure, those in which the variable capacitors VC1 and VC2 are connected in an inverted L shape are used.

이와 같은 실시예에서는, 진공용기(2)의 바깥쪽 측벽에 연결되어 그 내부가 감압된 용기 내의 반송실을(도시 생략한 진공용 로봇 아암에 유지되어) 반송되어 온 반도체 웨이퍼 등의 시료(13)가 진공처리실 내의 탑재대(5) 상에서 복수의 핀 위로 수수된 후 탑재대(5)의 원형의 상면에 탑재되어 흡착 유지된다. 시료(13) 이면과 탑재대(5) 사이로 열전달 가스가 공급된 상태에서, 시료(13) 윗쪽의 진공처리실 내로 공급된 처리가스의 입자가 안테나(1)로부터 공급된 유도전계 또는 자계에 의해 해리되어, 유도결합에 의한 플라즈마, 소위 유도형의 플라즈마(6)가 형성됨 과 동시에, 탑재대(5) 내의 전극에 공급된 전력에 의해 시료(13) 윗쪽에 기판 바이어스를 형성하여 그 처리가 실시된다.In such an embodiment, a sample 13 such as a semiconductor wafer, which is connected to an outer side wall of the vacuum container 2 and transported in a container (retained by a vacuum robot arm not shown), which has been decompressed inside thereof (13) ) Is received on a plurality of pins on the mounting table 5 in the vacuum processing chamber, and then mounted on the circular upper surface of the mounting table 5 and held thereon. In the state where the heat transfer gas is supplied between the back surface of the sample 13 and the mounting table 5, particles of the processing gas supplied into the vacuum processing chamber above the sample 13 are dissociated by an induction electric field or a magnetic field supplied from the antenna 1. In addition, a plasma by inductive coupling, a so-called inductive plasma 6, is formed, and at the same time, a substrate bias is formed above the sample 13 by the electric power supplied to the electrode in the mounting table 5, and the processing is performed. .

처리가 개시되어 시료(13)의 소정의 처리가 종료된 것이 검출된 후, 흡착을 해제하여 상기한 반입 순서를 반대로 하여 시료(13)가 반출된다.After the process is started and it is detected that the predetermined process of the sample 13 is completed, the adsorption is released and the sample 13 is carried out in reverse.

본 실시예에서는, 플라즈마(6)를 생성함에 있어서 패러데이 실드(8)는 중요한 효과를 발휘한다. 패러데이 실드(8)가 없는 경우, 안테나(1)에 공급된 고주파의 전력에 의해 전압이 인가된 안테나(1) 코일의 각 부는 임의로 정해지는 전위를 가지고, 이 때문에 안테나(1) 코일 및 진공처리실 내에서 전위를 가지는 플라즈마(6)와의 사이에서의 정전적 결합이 생기고, 이것에 의해 경사면부의 바깥 둘레에 감긴 안테나(1) 근방의 벨자(12) 내벽면이 국소적으로 플라즈마(6)로부터의 하전입자의 충돌에 의해 깎이게 되어 진공처리실의 내벽면이 불균일하게 소모된다.In this embodiment, the Faraday shield 8 has an important effect in generating the plasma 6. In the absence of the Faraday shield 8, each part of the coil of the antenna 1 to which the voltage is applied by the high frequency power supplied to the antenna 1 has a potential which is arbitrarily determined, and therefore the coil of the antenna 1 and the vacuum processing chamber The electrostatic coupling between the plasma 6 and the electric potential within it occurs, whereby the inner wall surface of the bell 12 in the vicinity of the antenna 1 wound around the outer periphery of the inclined surface portion locally from the plasma 6. The inner wall surface of the vacuum processing chamber is unevenly consumed by being cut by the collision of charged particles.

또한, 이와 같은 벽면 상태의 변화에 의해, 안테나(1)와 벨자(12) 내 플라즈마(6)와의 결합상태가 변화되어, 시료(13) 표면에서의 에칭의 특성, 예를 들면 속도나 그 균일성, 처리의 수직성 등이 변동한다는 악영향을 받는다. 이와 같은 문제를 저감하기 위하여 플라즈마(6)와 패러데이 실드(8)가 설치되고, 벨자(12)의 내벽면과 플라즈마 사이의 전위차를 저감하도록 패러데이 실드(8)에 소정의 전위를 준다. 또한, 본 발명과 같이, 패러데이 실드(8)에 공급하여 이것에 형성하는 전위를, 플라즈마(6)로부터의 하전입자의 충돌에 의해 벨자(12) 내벽면에 부착하여 퇴적되는 부착물이 제거되도록 조절함으로써, 벨자(12) 내벽면의 소모를 억제하면서 처리의 균일성이나 경시(經時)의 변화를 억제하여 수율을 향상할 수 있다.In addition, due to such a change in the state of the wall surface, the coupling state between the antenna 1 and the plasma 6 in the bell jar 12 is changed, and the characteristics of etching on the surface of the sample 13, for example, the speed and the uniformity thereof, are changed. It is adversely affected by fluctuations in gender and verticality of treatment. In order to reduce such a problem, a plasma 6 and a Faraday shield 8 are provided, and a predetermined potential is given to the Faraday shield 8 so as to reduce the potential difference between the inner wall surface of the bell jar 12 and the plasma. In addition, as in the present invention, the potential supplied to the Faraday shield 8 and formed thereon is adjusted to remove deposits attached to the inner wall of the bell jar 12 by collision of charged particles from the plasma 6. Thereby, the yield of the bell jar 12 can be improved by suppressing the change of the uniformity of the process and the aging over time, while suppressing the consumption of the inner wall surface.

도 2는, 종래기술에 의한 패러데이 실드의 구성에 대하여 모식적으로 나타내는 사시도이다. 이 도면에서, 도면 상 윗쪽이 벨자(12)의 윗쪽이며, 금속 등 도전체제의 패러데이 실드(8)는 벨자(12)의 상면 및 경사면을 덮도록 소정의 간극을 개재하여 이것에 씌워진다. 그리고, 패러데이 실드(8)의 경사면을 덮는 부분에는, 이 패러데이 실드(8)의 바깥 둘레측에서 절연되어 배치되어 있는 안테나(1) 코일의 감김방향을 가로지르도록 상하방향으로 연장되는 복수의 슬릿이 원형의 상면 중심의 축 주위에 방사상으로 배치되어 있다. 이들 슬릿은 안테나(1)에 의해 형성되는 전계 또는 자계를 모두 차폐하는 것은 아니고 플라즈마(6)의 점화를 용이하게 하기 위하여 일부를 진공처리실 내부로 도입할 목적으로 배치되어 있다. FIG. 2: is a perspective view which shows typically the structure of the Faraday shield by a prior art. In this figure, the upper part of the figure is the upper side of the bell jar 12, and the Faraday shield 8 made of a conductor such as a metal is covered with this through a predetermined gap so as to cover the upper surface and the inclined surface of the bell jar 12. In the portion covering the inclined surface of the Faraday shield 8, a plurality of slits extending in the vertical direction so as to cross the winding direction of the coil of the antenna 1 which is insulated from the outer circumferential side of the Faraday shield 8. It is arrange | positioned radially around the axis of the center of this circular upper surface. These slits do not shield all of the electric fields or magnetic fields formed by the antenna 1, but are arranged for the purpose of introducing a part of the slits into the vacuum processing chamber to facilitate ignition of the plasma 6.

이와 같은 종래기술에 관한 패러데이 실드(8)를 사용한 처리장치에서는, 이하에 나타내는 바와 같이, 슬릿부 바로 밑의 벨자(12) 내벽면과 패러데이 실드(8)의 슬릿 사이의 부재와의 사이에서 부착물의 양에 차이가 크게 생긴다. 즉, 슬릿의 바로 안쪽의 벨자(12) 내벽면 상에서는 부착물의 양이 크고, 슬릿 사이의 바로 안쪽에서는 양이 적어져, 진공처리실 내벽면 상의 부착물의 양이 시료(13) 또는 진공처리실의 원통형상의 둘레방향에 대하여 불균일해지고, 나아가서는 시료(13)의 처리가 둘레방향으로 불균일해진다.In the processing apparatus using the Faraday shield 8 which concerns on such a prior art, as shown below, a deposit | attachment between the inside of the bell wall 12 just under a slit part, and the member between the slit of the Faraday shield 8 There is a big difference in the amount of. That is, the amount of deposits is large on the inner wall surface of the bell jar 12 just inside the slit, and the amount is small on the inner side between the slits, so that the amount of deposits on the inner wall surface of the vacuum chamber is in the cylindrical form of the sample 13 or the vacuum chamber. It becomes nonuniform with respect to a circumferential direction, and also the process of the sample 13 becomes nonuniform in a circumferential direction.

도 3은, 도 1에 나타내는 실시예의 주요부를 확대한 것을 나타내는 종단면도이다. 본 도면에 나타내는 바와 같이, 벨자(12)는 절연재료(예를 들면, 석영, 산화알루미늄과 같은 세라믹 등의 비도전성 재료)제로 종단면이 사다리꼴 형상을 하고 있고, 벨자(12) 경사부의 바깥 둘레에 감기도록 상기 안테나(1)[상부 안테나(1a), 하부 안테나(1b)]가 배치되어 있다. 이들 상부 안테나(1a) 및 하부 안테나(1b)와 벨자(12)의 바깥 둘레 벽면과의 사이에 패러데이 실드(8)가 위치하고 있다. 3 is a longitudinal cross-sectional view showing an enlarged view of main parts of the embodiment shown in FIG. 1. As shown in the figure, the bell jar 12 is made of an insulating material (for example, a non-conductive material such as a ceramic such as quartz or aluminum oxide) and has a trapezoidal longitudinal cross-section, and is formed on the outer circumference of the inclined portion of the bell jar 12. The antenna 1 (upper antenna 1a, lower antenna 1b) is disposed to be wound. The Faraday shield 8 is located between these upper and lower antennas 1a and 1b and the outer circumferential wall surface of the bell jar 12.

가스링(14)은, 벨자(12)의 원형상 하단의 아래쪽에 배치된 링형상의 부재로서, 진공처리실의 바깥 둘레측을 둘러싸서 배치된다. 이 가스링(14)은, 상기 공급되는 처리 가스가 진공처리실 내로 도입되는 적어도 하나의 개구가 진공처리실에 면한 부분에 배치된 부재이다. 가스링(14)의 내부에는, 가스 공급관(4a)으로부터 공급된 처리 가스(예를 들면 Cl2, BC13, C4F8, C5F8, CO, CF4 등의 불화탄소)가 통류하는 도시 생략한 가스 통로가 배치되어 있다. 이 가스 통로를 통과한 처리 가스는, 가스링(14)의 진공처리실 안쪽에 면해 설치되어 있는 가스 분출구(16)로부터 진공처리실 내로 유출된다. The gas ring 14 is a ring-shaped member disposed below the circular lower end of the bell jar 12 and is disposed to surround the outer circumferential side of the vacuum processing chamber. The gas ring 14 is a member in which at least one opening through which the supplied processing gas is introduced into the vacuum processing chamber faces the vacuum processing chamber. Inside the gas ring 14, a processing gas supplied from the gas supply pipe 4a (for example, Cl 2 , BC1 3 , C 4 F 8 , C 5 F 8 , CO, CF 4 A gas passage (not shown) through which carbon fluoride (such as) flows through is disposed. The processing gas which has passed through this gas passage flows out into the vacuum processing chamber from the gas jet port 16 which faces the inside of the vacuum processing chamber of the gas ring 14.

본 실시예에서는, 가스링(14)의 진공처리실에 면한 내벽면의 안쪽에는, 간극을 개재하여 이것을 덮는 링형상의 방착판(15)이 배치되고, 가스링(14) 특히 가스분출구(16)의 표면에 생성물 등 부착물이 퇴적하는 것을 억제하고 있다. 가스 분출구(16)로부터 진공처리실 내로 도입된 처리가스는, 방착판(15) 상에 형성되어 있는 분출 개구(15a)를 통과하여 시료(13) 윗쪽의 공간으로 유입, 확산된다. 또한, 방착판(15)은 그 상단부가 본 실시예는 벨자(12)의 하단에서 그 하면과 가스링(14) 상단면과의 사이에 끼워져 배치되어 있으나, 상단부를 벨자(12)의 하단부의 내벽면을 덮도록 연장시켜 배치되어 있어도 된다.In this embodiment, a ring-shaped anti-glare plate 15 is disposed inside the inner wall face of the gas ring 14 facing the vacuum processing chamber via a gap, and the gas ring 14, in particular, the gas ejection port 16. It is suppressed that deposits, such as a product, accumulate on the surface of this. The processing gas introduced into the vacuum processing chamber from the gas ejection port 16 passes through the ejection opening 15a formed on the adhesion plate 15 and flows into the space above the sample 13. In addition, the upper end portion of the anti-glare plate 15 is disposed between the lower surface of the bell jar 12 and the upper surface of the gas ring 14 at the lower end of the bell jar 12, but the upper end of the bell jar 12 is disposed. The inner wall surface may be extended to be disposed.

본 실시예에서는, 패러데이 실드(8)는 벨자(12) 바깥 둘레 벽면을 덮는 도전성 박막(17)에 의해 구성되어 있다. 특히, 도 3에 나타내는 바와 같이 복수의 막층으로 구성되어 있고, 아래쪽 막인 도전성 박막(17a) 및 윗쪽 막인 도전성 박막(17b)(예를 들면 W)과 이들의 층간 및 벨자(12)와의 사이를 절연하는 예를 들면 Al2O3제의 절연재층(18)이 배치되어 있다. 절연재층(18)도 복수의 도전성 박막(17a, 17b)을 절연하기 위하여 복수의 층으로 구성되어 있고, 아래쪽의 절연재층(18a) 및 윗쪽의 절연재층(18b)이 도전성 박막(17a, 17b)과 교대로 적층되어 배치되어 있다.In the present embodiment, the Faraday shield 8 is composed of a conductive thin film 17 covering the outer peripheral wall surface of the bell jar 12. In particular, as shown in Fig. 3, the film is composed of a plurality of film layers, and is insulated between the conductive thin film 17a serving as the lower film and the conductive thin film 17b serving as the upper film (for example, W), and between the layers and the bell jar 12. For example, an insulating material layer 18 made of Al 2 O 3 is disposed. The insulating material layer 18 is also composed of a plurality of layers to insulate the plurality of conductive thin films 17a and 17b, and the lower insulating material layer 18a and the upper insulating material layer 18b are the conductive thin films 17a and 17b. They are alternately stacked and arranged.

이들 막층은, 벨자(12)의 바깥쪽 표면 상에 특정한 제막(製膜)의 방법에 의해 형성된다. 특히, 본 실시예에서는 용사에 의해 배치되어 있다. 패러데이 실드(8) 및 절연재층(18)을 용사에 의해 박막으로서 형성한 것에 의하여, 그 두께를 둘레방향 및 상하의 방향에 대하여 정밀도 좋게 구성할 수 있다. 이 때문에, 패러데이 실드(8)와 플라즈마(6) 사이의 거리를 정밀도 좋게 관리할 수 있고, 벨자(12) 내벽면의 부착물의 양의 균일성이 향상하여, 벨자(12) 내벽면에 대한 디포지션 제거가 균일화된다.These film layers are formed on the outer surface of the bell jar 12 by a specific film forming method. In particular, in the present embodiment, they are arranged by thermal spraying. By forming the Faraday shield 8 and the insulating material layer 18 as a thin film by thermal spraying, the thickness can be comprised accurately with respect to the circumferential direction and the up-down direction. For this reason, the distance between the Faraday shield 8 and the plasma 6 can be managed precisely, and the uniformity of the amount of deposits on the inner wall of the bell jar 12 is improved, so that the distance to the inner wall of the bell jar 12 can be improved. Position removal is uniform.

또한, 패러데이 실드(8)가 소정의 거리를 두고 배치된 복수의 막층으로서 구성됨으로써, 패러데이 실드(8)에 인가되는 전압(Faraday Shield Voltage ; FSV)을 낮은 전압으로 퇴적물을 제거하는 것이 가능해진다. 이에 의하여, 슬릿을 가진 패러데이 실드(8)에 의한 벨자 내벽면의 소모를 완화할 수 있다. 또한, 패러데이 실드의 벨자 내벽면 클리닝 원리와 FSV를 최적화하는 방법에 대해서는, 상기 특허문헌 4에 상세하게 기재되어 있다.In addition, since the Faraday shield 8 is constituted as a plurality of film layers arranged at a predetermined distance, it is possible to remove deposits at a low voltage using a Faraday Shield Voltage (FSV) applied to the Faraday shield 8. Thereby, consumption of the bell jar inner wall surface by the Faraday shield 8 which has a slit can be alleviated. In addition, Patent Document 4 describes the principle of the Belza inner wall cleaning principle and the FSV of the Faraday shield.

도 4는, 도 1에 나타내는 실시예에 관한 패러데이 실드 및 진공용기의 구성의 개략을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 본 도면과 같이, 본 실시예에서는 패러데이 실드(8)를 구성하는 복수층의 도전성 박막(17a, 17b)은 절연재층(18a, 18b)을 사이에 두고 교대로 배치되어 패러데이 실드(8)의 슬릿부를 3차원적으로 구성하고 있다.4 is a cross-sectional view schematically showing the outline of the configuration of a Faraday shield and a vacuum container according to the embodiment shown in FIG. 1. As shown in the figure, in the present embodiment, the plurality of conductive thin films 17a and 17b constituting the Faraday shield 8 are alternately arranged with the insulating material layers 18a and 18b interposed therebetween, so that the slits of the Faraday shield 8 are provided. We are building wealth in three dimensions.

즉, 벨자(12) 바깥 둘레 표면으로부터 윗쪽(바깥쪽)으로 순서대로 텅스텐제의 도전성 박막(17a), 알루미나제의 박막인 절연재층(18a), 마찬가지로 텅스텐제의 도전성 박막(17b), 알루미나제의 절연재층(18b)이 설치되어 있다. 윗쪽의 도전성박막(17b) 및 아래쪽의 도전성 박막(17a)은, 각각 벨자(12)의 경사면부 및 정점부의 전체를 덮어 배치되어 있음과 동시에, 안테나(1)가 감긴 방향(본 실시예에서는 좌우방향)을 가로지르는 방향으로, 즉 상하방향으로 연장되는 복수의 슬릿부를 가지고 있다.That is, the tungsten conductive thin film 17a in order from the outer peripheral surface of the bell jar 12 to the upper side (outer side), the insulating material layer 18a which is a thin film made of alumina, and the conductive thin film 17b made of tungsten and similarly made of alumina Of insulating material layer 18b is provided. The upper conductive thin film 17b and the lower conductive thin film 17a cover the entire inclined surface portion and the vertex portion of the bell jar 12, respectively, and the direction in which the antenna 1 is wound (left and right in this embodiment). Direction), that is, a plurality of slits extending in the vertical direction.

이들 슬릿부는, 패러데이 실드(8)에 안테나(1) 또는 플라즈마(6)의 유도전계 또는 자계에 의해 생기되는 역기전류가 상기 전계 또는 자계의 형성을 방해하는 방향으로 흐르는 것을 억제하기 위하여 배치되고, 상기 전계 또는 자계가 미치는 범위에서 가능한 한 넓은 범위에서 많은 부분에 배치되어 있다. 즉, 도 2의 구성을 구비하고 있다.These slit portions are arranged in the Faraday shield 8 so as to suppress the counter-current generated by the induction or magnetic field of the antenna 1 or the plasma 6 in a direction that prevents the formation of the electric or magnetic field, It is arrange | positioned in many parts in the range as wide as possible in the range which the said electric field or magnetic field exerts. That is, the structure of FIG. 2 is provided.

또, 윗쪽의 도전성 박막(17b)의 슬릿 사이의 막부는 아래쪽의 도전성 박막(17a)을 슬릿부의 바깥쪽(윗쪽)을 덮도록 배치되어 있다. 즉, 도전성 박막(17a, 17b)은 상하에서 각 슬릿부가 한쪽의 슬릿부를 다른쪽 슬릿 사이의 부재가 서로 덮는 구성을 구비하고 있다. 바꿔 말하면, 다중으로 배치된 패러데이 실드(8)의 도전성 박막(17a, 17b)은 그 복수의 슬릿부 또는 슬릿 사이의 부재의 부분이 엇갈리도록 배치되어 있다.Moreover, the membrane part between the slits of the upper conductive thin film 17b is arrange | positioned so that the lower conductive thin film 17a may cover the outer side (upper part) of a slit part. In other words, the conductive thin films 17a and 17b have a structure in which each slit portion covers one slit portion with a member between the other slits up and down. In other words, the conductive thin films 17a and 17b of the Faraday shield 8 arranged in multiple are arranged so that the plurality of slits or parts of the members between the slits are staggered.

도전성 박막(17a, 17b)의 슬릿 사이의 막부의 좌우방향의 끝부의 상대 위치는, 도 4에 나타내는 바와 같이, 바깥쪽 방향(상기 방사상의 방향)에 대하여 본 경우에 간극이 비어도 되고, 끝부로부터 안쪽으로 들어가 막부가 겹쳐 오버랩되어 있어도 된다. 본 실시예에서는, 슬릿 사이의 막부끼리의 끝점이 직선 상의 위치에 겹쳐 있거나, 작용·효과가 현저하게 손상되지 않을 정도로 겹쳐 있다.As shown in FIG. 4, the relative position of the edge part of the membrane part between the slits of the electroconductive thin films 17a and 17b may be empty, when it sees with respect to an outer direction (the said radial direction), and an edge part It may enter inward and overlap the membrane parts. In this embodiment, the end points of the membrane portions between the slits overlap at positions on a straight line, or overlap so that the action and effect are not significantly impaired.

한편, 본 도면에 나타내는 α와 같이 상하의 도전성 박막(17a, 17b)의 슬릿 사이의 막부의 끝점끼리에 간극이 크게 비면, 이 간극 부분(α)의 바로 안쪽의 벨자(12) 내벽면 상에는 그 주위와 비교하여 크게 생성물이 퇴적되게 된다. 또, β와 같이 텅스텐 박막을 크게 오버랩한 경우, 오버랩한 영역이 클수록, 도전성 박막(17a, 17b)의 사이에서 부유 용량을 개재하여 주회 전류가 발생하기 쉬워진다. 이 때, 안테나(1)로부터 발생되는 유도자장이 주회 전류에 의해 상쇄되어 형성되는 플라즈마(6)의 밀도나 분포를 소기의 것으로 하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문에, 사양을 실현하기 위하여 오버랩의 양을 적절한 것으로 하는 것이 바람직하다. On the other hand, if the gap is large between the end points of the membrane portions between the slits of the upper and lower conductive thin films 17a and 17b as shown in the figure, the surroundings are formed on the inner wall surface of the bell jar 12 immediately inside the gap portion α. Compared with, the product is greatly deposited. In the case where the tungsten thin film is largely overlapped as in β, the larger the overlapped region, the more easily the circulating current is generated through the stray capacitance between the conductive thin films 17a and 17b. At this time, since it may be difficult to make the density and distribution of the plasma 6 formed by canceling the induced magnetic field generated from the antenna 1 by the turning current, the amount of overlap in order to realize the specification. It is desirable to make it appropriate.

본 실시예의 패러데이 실드(8)의 막층 구조를 실현하는 각 막의 두께는, 도전성 박막(17a, 17b)은 각각 100 ㎛, 절연재층(18a, 18b)은 각각 150 ㎛가 되도록 형성된다. 본 발명에서, 이들 두께의 값은, 본 실시예의 값에 한정되는 것은 아니고, 도전성 박막(17a, 17b) 전체에 주회 전류가 발생하지 않는 적절한 막 두께로 설정된다. 또한, 이들 슬릿의 폭, 슬릿 간 막부의 폭에 대해서도, 공급되는 전력의 크기, 주파수, 벨자(12)의 재료, 두께 등 사양에 따라 적절하게 선택된다.The thickness of each film for realizing the film layer structure of the Faraday shield 8 of the present embodiment is formed such that the conductive thin films 17a and 17b are 100 m, respectively, and the insulating layers 18a and 18b are 150 m, respectively. In the present invention, the values of these thicknesses are not limited to the values of the present embodiment, but are set to appropriate film thicknesses in which no circumferential current occurs in the entire conductive thin films 17a and 17b. In addition, the width of these slits and the width of the inter-slit membrane portion are appropriately selected depending on the size of the power to be supplied, the frequency, the material of the bell jar 12, the thickness, and the like.

또, 본 실시예에서는, 아래쪽의 막층과 함께 절연재층(18b)이 벨자(12)의 정점부 및 경사면부의 전체를 덮어 배치되어 벨자(12)를 피복하고, 도전체 박막(17a, 17b)은 그 바깥쪽의 외기에 노출되지 않게 되어 있다. 이 때문에, 벨자(12)를 플라즈마처리장치(100) 본체로부터 떼어내어 이것을 세정할 때에, 도전성 박막(17a, 17b)이 대기나 세정용 재료에 닿아 부식하는 것이 저감되어, 처리도 용이해지고 세정의 효율이 향상한다.In addition, in the present embodiment, the insulating material layer 18b is disposed to cover the entire apex portion and the inclined surface portion of the bell jar 12 together with the lower film layer to cover the bell jar 12, and the conductive thin films 17a and 17b are The outside air is not exposed. Therefore, when the bell jar 12 is removed from the main body of the plasma processing apparatus 100 and cleaned, the conductive thin films 17a and 17b come into contact with the air or the cleaning material, and corrosion is reduced. The efficiency is improved.

다음에, 본 실시예의 정전계 또는 자계의 작용에 대하여, 도 5 및 도 6을 이용하여 설명한다. 도 5는, 종래기술에 관한 패러데이 실드를 사용한 플라즈마처리장치에서의 처리 용기 및 그 내부의 정전계 또는 자계의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6은, 도 1에 나타내는 실시예에서의 처리 용기 및 그 내부의 정전계 또는 자계의 분포를 모식적으로 나타내는 도면이다. 이들 도면에서 굵은 실선으로 나타내는 등고선은, 패러데이 실드(8) 또는 도전성 박막(17a, 17b)으로부터 공급되는 정전계 또는 자계의 등강도를 연결하는 것으로, 이 등고선이 더욱 평탄할수록, 플라즈마(6) 중의 하전입자를 인입하는 작용의 크기가 더욱 평탄해지는 즉, 하전입자의 벨자(12)의 내벽면에 대한 충돌의 정도가 더욱 균일해지게 된다.Next, the action of the electrostatic field or the magnetic field of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5 and 6. FIG. 5 is a diagram schematically showing a processing vessel and a distribution of an electrostatic field or a magnetic field therein in a plasma processing apparatus using a Faraday shield according to the prior art. FIG. 6 is a diagram schematically showing the distribution of the processing container and the electrostatic or magnetic field therein in the embodiment shown in FIG. 1. The contour lines represented by thick solid lines in these figures connect the intensity of the electrostatic field or the magnetic field supplied from the Faraday shield 8 or the conductive thin films 17a and 17b, and the more flat the contour line is, the more in the plasma 6. The magnitude of the action of introducing the charged particles becomes more flat, that is, the degree of collision with the inner wall of the bell jar 12 of the charged particles becomes more uniform.

종래기술에 관한 도 5에 나타내는 패러데이 실드(8)의 구성에서는, 공급되는 전력에 의해 지금부터 발생하는 정전계(20)는, 상기와 같이, 슬릿부에서 정전계(20)의 강도가 저하하는 부분이 생겨 그 등고선에 불균일한 부분이 생기기 때문에, 플라즈마(6)에 대하여 벨자(12)의 내벽면 상에서 불균일한 상태로 정전계(20)가 도달한다. 이 때문에, 벨자 내벽면 상에 도달하는 이온의 밀도, 양 나아가서는 부착량이 면 상에서의 둘레방향에 대하여 불균일함이 현저해졌다.In the structure of the Faraday shield 8 shown in FIG. 5 which concerns on a prior art, the electrostatic field 20 which generate | occur | produces now by the electric power supplied is that the intensity | strength of the electrostatic field 20 falls in a slit part as mentioned above. Since a portion is formed and a non-uniform portion occurs in the contour line, the electrostatic field 20 reaches in a non-uniform state on the inner wall surface of the bell jar 12 with respect to the plasma 6. For this reason, the density of the ions reaching the Belza inner wall surface, and the amount of adhesion, and also the amount of deposition became remarkable in the circumferential direction on the surface.

한편, 본 실시예에서는, 도 6에 나타내는 바와 같이, 패러데이 실드(8)를 구성하는 다중층의 도전성 박막(17a, 17b)의 각 슬릿은 절연재층(18a)을 사이에 두고 엇갈리게 배치되어 있다. 이 구성에서, 절연재층(18a)의 아래쪽 막인 도전성 박막(17a)의 슬릿부 및 그 상부에는 윗쪽의 도전성 박막(17b)의 슬릿 사이의 막부로부터 정전계 또는 자계가 공급되게 되고, 이 전계 또는 자계에 의하여 상기 슬릿부[아래쪽 도전성 박막(17a)의 막부 끝부끼리의 사이]에서의 도전성 박막(17a)의 정전계 또는 자계의 강도는 증가되고, 도전성 박막(17b)으로부터 발생하는 정전계 또는 자계(21)와 결합을 일으키고, 아래쪽 도전성 박막(17a)의 슬릿부에서의 정전계 또는 자계(21)의 저하가 억제되어 벨자(12)의 안쪽 벽면에 도달한 정전계 또는 자계(21)가 더욱 평탄한 상태에서 플라즈마(6)와 면할 수 있다. 그 때문에, 종래의 기술에 비하여 균일성 좋게 퇴적물을 제거하는 것이 가능해진다.In addition, in this embodiment, as shown in FIG. 6, each slit of the multilayer electroconductive thin films 17a and 17b which comprise the Faraday shield 8 is mutually arrange | positioned across the insulating material layer 18a. In this configuration, an electrostatic field or a magnetic field is supplied to the slit portion of the conductive thin film 17a, which is the lower film of the insulating material layer 18a, and the upper portion thereof from the film portion between the slits of the upper conductive thin film 17b. As a result, the strength of the electrostatic field or magnetic field of the conductive thin film 17a in the slit portion (between the end portions of the film portions of the lower conductive thin film 17a) is increased, and the electrostatic field or magnetic field generated from the conductive thin film 17b ( 21 and the lowering of the electrostatic field or the magnetic field 21 in the slit portion of the lower conductive thin film 17a is suppressed so that the electrostatic field or the magnetic field 21 reaching the inner wall surface of the bell jar 12 is more flat. It can face the plasma 6 in a state. Therefore, it becomes possible to remove a deposit more uniformly compared with the conventional technique.

한편, 상하의 도전성 박막(17a, 17b)의 슬릿끼리가 서로 막부로 덮여지게 되나, 안테나(1)로부터의 유도전장 또는 자장은 상하방향으로 적층된 도전성 박막(17a, 17b)의 사이에 배치된 절연재층(18a, 18b)을 통하여, 도전성 박막(17a)의 슬릿부로부터 벨자(12)를 개재하여, 진공처리실 내부에 전계, 자계를 형성할 수 있다. 이 때문에, 플라즈마(6)를 착화하여 유지하는 데 필요한 전계, 자계는, 종래 기술과 비교하여 본 실시예의 구성의 패러데이 실드(8)는 현저하게 손상되는 것이 억제되어 있다.On the other hand, the slits of the upper and lower conductive thin films 17a and 17b are covered with each other by the membrane part, but the induction electric field or the magnetic field from the antenna 1 is disposed between the conductive thin films 17a and 17b stacked in the vertical direction. Through the layers 18a and 18b, an electric field and a magnetic field can be formed inside the vacuum processing chamber via the bell jar 12 from the slit portion of the conductive thin film 17a. For this reason, it is suppressed that the electric field and magnetic field required for ignition and hold | maintain the plasma 6 are not damaged remarkably as far as the Faraday shield 8 of the structure of a present Example compared with the prior art.

이상과 같이, 본 실시예에 의하면, 패러데이 실드(8)에 바깥 둘레 벽면이 덮여진 진공처리실의 안쪽 벽면의 부착물의 양 또는 소모량이 시료(13) 또는 진공처리실의 둘레방향에 대하여 균등화되어, 신뢰성과 수명을 향상시킨 플라즈마처리장치를 실현할 수 있다. 또, 둘레방향에 대한 시료의 처리가 균등화되고, 또는 이물의 발생이 억제되고 이물의 분포가 균등화되어, 처리의 효율, 수율이 향상된다.As described above, according to this embodiment, the amount or consumption of deposits on the inner wall surface of the vacuum processing chamber in which the outer circumferential wall surface is covered by the Faraday shield 8 is equalized with respect to the sample 13 or the circumferential direction of the vacuum processing chamber, thereby providing reliability. It is possible to realize the plasma processing apparatus with improved lifespan. Further, the treatment of the sample in the circumferential direction is equalized, or the generation of foreign matter is suppressed and the distribution of the foreign matter is equalized, thereby improving the efficiency and yield of the treatment.

상기한 본 발명의 구성은, 본 실시예에 한정되는 것은 아니고, 부착 및 처리의 균등화, 또는 신뢰성과 효율 향상의 작용·효과를 손상하지 않는 범위에서 요구되는 사양에 따라 적절한 것을 선택할 수 있다. 예를 들면, 본 실시예에서는 고주파 전력을 패러데이 실드(8)에 공급하여 바이어스 전위를 벨자(12)의 내벽면 상에 형성하여 하전입자를 인입하고 있으나, 종래 기술과 같이 접지전위로 하여도 되고, 부착물을 적절하게 부착시켜 균등한 양으로 유지시키는 전위가 되도록 공급 전력을 조절하여도 된다. The above-described configuration of the present invention is not limited to the present embodiment, and an appropriate one can be selected according to the specifications required within a range that does not impair the adhesion and processing, or the effects and effects of reliability and efficiency improvement. For example, in this embodiment, high frequency power is supplied to the Faraday shield 8 to form a bias potential on the inner wall surface of the bell jar 12 to introduce charged particles, but may be a ground potential as in the prior art. In this case, the supply power may be adjusted so as to have a potential to properly adhere the deposits and maintain the same amount.

1 : 안테나 2 : 진공용기
3 : 정합기 4 : 가스원
5 : 탑재대 6 : 플라즈마
7 : 배기장치 8 : 패러데이 실드
9 : 시료 유지부 10 : 고주파 전원
11 : 기판 바이어스 전원 12 : 벨자
13 : 시료 14 : 가스링
15 : 방착판 16 : 가스 분출구
17 : 도전성 박막 18 : 절연재층 1: antenna 2: vacuum container
3: matcher 4: gas source
5: mount 6: plasma
7: exhaust device 8: Faraday shield
9 sample holding unit 10 high frequency power supply
11 substrate bias power supply 12
13 sample 14 gas ring
15: barrier plate 16: gas outlet
17: conductive thin film 18: insulating material layer

Claims (7)

진공용기 내부의 처리실에 배치된 시료대 상에 탑재된 웨이퍼를 이 처리실 내에서 형성한 플라즈마를 사용하여 처리하는 플라즈마처리장치에 있어서,
상기 진공용기의 상부를 구성하여 상기 처리실을 둘러싸는 절연체제의 벨자와, 이 벨자의 바깥 둘레에 감겨 배치되어 상기 플라즈마를 형성하기 위한 고주파 전력이 공급되는 코일형상의 안테나와, 이 안테나와 상기 벨자와의 사이에서 안쪽과 바깥쪽에서 간극을 두고 2중으로 배치되어 각각이 복수의 슬릿을 가지고 소정의 전위가 되는 도전체제의 패러데이 실드를 구비하고,
상기 바깥쪽의 패러데이 실드와 상기 안쪽 패러데이 실드가 각각의 슬릿이 엇갈리게 덮는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.A plasma processing apparatus for processing a wafer mounted on a sample table disposed in a processing chamber inside a vacuum chamber by using a plasma formed in the processing chamber.
An insulator bell which forms an upper portion of the vacuum chamber and surrounds the processing chamber, a coil-shaped antenna wound around the outer periphery of the bell and supplied with high frequency power to form the plasma, the antenna and the bell jar It is provided with the Faraday shield of the conductor system which is arrange | positioned in the double space | interval from inside and outside, and becomes a predetermined electric potential, respectively with several slits,
And the outer Faraday shield and the inner Faraday shield are disposed at positions in which the slits cover each other. 제 1항에 있어서,
상기 패러데이 실드가 상기 벨자의 바깥 둘레 벽면 상에 배치된 복수의 막층으로 구성된 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.The method of claim 1,
And the Faraday shield is composed of a plurality of film layers disposed on the outer circumferential wall of the bell jar. 안쪽이 감압되는 처리 용기 내부에 배치된 처리실 내에 배치되어 그 상면에 원형의 웨이퍼가 탑재되는 시료대와, 이 시료대의 윗쪽에서 상기 처리 용기의 상부를 구성하여 상기 시료대의 바깥 둘레를 둘러싸는 절연체제의 벨자와, 이 벨자의 외벽면의 바깥쪽에서 상기 시료대를 둘러싸서 감긴 코일형상의 안테나와, 이 안테나에 고주파 전력을 공급하는 전원과, 상기 벨자와 상기 안테나의 사이에 배치되어 소정의 전위가 되는 막형상의 패러데이 실드와, 상기 처리 용기 아래쪽에 연결되어 상기 처리실과 연통하여 배치된 배기수단을 구비하고,
상기 패러데이 실드가 간극을 두고 2중으로 배치되어 각각이 복수의 슬릿을 가진 안쪽 및 바깥쪽 패러데이 실드를 가지고, 이들 안쪽 및 바깥쪽 패러데이 실드의 상기 복수의 슬릿 사이의 부재가 다른쪽 슬릿을 엇갈리게 덮는 위치에 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.An insulator arranged in a processing chamber disposed inside the processing chamber in which the inside is decompressed and having a circular wafer mounted on its upper surface; A bell shaped antenna, a coil-shaped antenna wound around the specimen stage outside the outer wall surface of the bell jar, a power supply for supplying high frequency power to the antenna, and a predetermined potential disposed between the bell jar and the antenna. A film-shaped Faraday shield, and exhaust means connected to a lower side of the processing container and disposed in communication with the processing chamber,
Wherein the Faraday shield is double-spaced with a gap, each having an inner and outer Faraday shield with a plurality of slits, and a member between the plurality of slits of the inner and outer Faraday shield staggering the other slits Plasma processing apparatus, characterized in that disposed in. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 패러데이 실드에 고주파 전력이 공급되는 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
Plasma processing apparatus characterized in that the high frequency power is supplied to the Faraday shield. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 바깥쪽 패러데이 실드의 인접하는 슬릿 사이의 부재가 상기 안쪽 패러데이 실드의 슬릿의 상기 웨이퍼의 둘레방향의 간극의 전체를 덮어 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.The method according to any one of claims 1 to 4,
And a member between adjacent slits of the outer Faraday shield covers the entirety of the gap in the circumferential direction of the wafer of the slit of the inner Faraday shield. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안쪽 및 바깥쪽의 패러데이 실드의 사이에 절연체제의 막이 배치된 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치. The method according to any one of claims 1 to 5,
And an insulating film is disposed between the inner and outer Faraday shields. 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안쪽 또는 바깥쪽의 패러데이 실드가 용사에 의해 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마처리장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
The inner or outer Faraday shield is formed by the spraying plasma processing apparatus.
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