TW202231132A - Plasma processing apparatus and plasma generating method - Google Patents
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Abstract
Description
本揭示,係關於電漿處理裝置及電漿生成方法。The present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a plasma generation method.
例如,專利文獻1,係提案一種「將處理容器之內部劃分成上部的天線室與下部的處理室,並具備有複數個經分割之金屬窗」的電漿處理裝置。在複數個經分割之金屬窗,係連接有濾波器。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
For example,
[專利文獻1]日本特開2011-29584號公報[Patent Document 1] Japanese Patent Laid-Open No. 2011-29584
[本發明所欲解決之課題][Problems to be Solved by the Invention]
當在電漿處理裝置內之排氣空間中產生電漿時,則副生成物會沈積於排氣空間的壁面,且在副生成物從壁面脫離而被排出的情況下,其會作為來自真空泵的回跳粒子而對基板上造成影響。而且,因加快構成處理容器內的壁面之材料的消耗而造成微粒增加,同樣會對基板上造成影響。藉由該些,在基板上會產生缺陷(Defect)。When plasma is generated in the exhaust space in the plasma processing apparatus, by-products are deposited on the wall surface of the exhaust space, and when the by-products are detached from the wall surface and discharged, they will be discharged from the vacuum pump as a by-product. The bouncing particles have an impact on the substrate. Furthermore, the increase in particles due to the accelerated consumption of the material constituting the wall surface in the processing container also affects the substrate. Due to these, defects are generated on the substrate.
本揭示,係提供一種可謀求「處理容器內之清洗與抑制零件之消耗」的技術。 [用以解決課題之手段] The present disclosure provides a technique that can achieve "cleaning in the processing container and suppression of the consumption of parts". [means to solve the problem]
根據本揭示之一態樣,提供一種電漿處理裝置,其特徵係,具有:處理容器;金屬窗,將前述處理容器之內部劃分成上部的天線室與下部的處理室,並具有複數個部分窗;電感耦合天線,在前述天線室中,被配置於前述金屬窗的上部,並在前述處理室生成感應耦合電漿;下部電極,在前述處理室內載置基板,施加偏壓電壓用之高頻電力;電容元件,一端與一個或複數個前述部分窗連接,另一端接地;及電阻元件,與前述電容元件並聯,一端與一個或複數個前述部分窗連接,另一端接地。 [發明之效果] According to an aspect of the present disclosure, a plasma processing apparatus is provided, which is characterized by comprising: a processing container; a metal window, which divides the interior of the processing container into an upper antenna chamber and a lower processing chamber, and has a plurality of parts window; an inductively coupled antenna, which is arranged on the upper part of the aforementioned metal window in the aforementioned antenna chamber, and generates inductively coupled plasma in the aforementioned processing chamber; A capacitive element, one end is connected to one or more of the aforementioned partial windows, and the other end is grounded; and a resistive element is connected in parallel with the aforementioned capacitive element, one end is connected to one or more of the aforementioned partial windows, and the other end is grounded. [Effect of invention]
根據一態樣,可謀求處理容器內之清洗與抑制零件之消耗。According to one aspect, cleaning in the processing container and consumption of parts can be suppressed.
以下,參閱圖面,說明關於用以實施本揭示的形態。在各圖中,對相同構成部分,係有時賦予相同符號而省略重複的說明。Hereinafter, referring to the drawings, a description will be given of a form for implementing the present disclosure. In each of the drawings, the same components are sometimes given the same reference numerals and overlapping descriptions are omitted.
[電漿處理裝置] 使用圖1~圖3,說明關於實施形態之電漿處理裝置。圖1,係表示實施形態的電漿處理裝置之一例的剖面示意圖。圖2,係表示實施形態的阻抗調整電路之一例的圖。圖3,係表示被形成於實施形態的金屬窗之複數個部分窗的圖案之一例的圖。 [Plasma processing device] A plasma processing apparatus according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 3 . FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus according to an embodiment. FIG. 2 is a diagram showing an example of an impedance adjustment circuit according to the embodiment. FIG. 3 is a diagram showing an example of a pattern of a plurality of partial windows formed in the metal window of the embodiment.
實施形態之電漿處理裝置,係被使用於在例如FPD(Flat Panel Display)用玻璃基板上形成薄膜電晶體時之金屬膜、ITO膜、氧化膜等的蝕刻,或光阻膜的灰化處理。在此,作為FPD,係例示有例如液晶顯示器(LCD)、電致發光(Electro Luminescence:EL)顯示器、電漿顯示面板(PDP)等。The plasma processing apparatus of the embodiment is used for etching of metal films, ITO films, oxide films, etc., or ashing of photoresist films when forming thin film transistors on glass substrates for FPD (Flat Panel Display), for example. . Here, as an FPD, a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (Electro Luminescence: EL) display, a plasma display panel (PDP), etc. are illustrated, for example.
電漿處理裝置,係具有:角筒形狀之氣密的處理容器1,由導電性材料例如內壁面經陽極氧化處理(耐酸鋁處理)的鋁所構成。該處理容器1,係藉由接地線1a而接地。處理容器1,係藉由與處理容器1絕緣所形成的金屬窗2,劃分成上部的天線室3與下部的處理室4。在本例中,金屬窗2,係構成處理室4的頂壁。金屬窗2,係例如由非磁性體且導電性的金屬所構成。非磁性體且導電性的金屬之例子,係鋁或包含鋁的合金。金屬窗2,係被支撐於處理容器1的側壁。The plasma processing apparatus has an
以連通於氣體流路12的方式,設置有氣體供給管20a。氣體流路12,係分歧成複數個分歧配管(未圖示),並與藉由絕緣物6被分割成複數個之金屬窗2的部分窗(參閱圖3)連接,對各個部分窗供給氣體。各個部分窗,係在內部具有氣體空間(未圖示),並在面朝處理室4之面上具有複數個氣體吐出口,將氣體從複數個氣體吐出孔供給至處理室4內。氣體供給管20a,係從處理容器1之頂棚往其外側貫穿,並被連接於包含有處理氣體供給源及閥系統等的處理氣體供給部20。因此,在電漿處理中,從處理氣體供給部20所供給的處理氣體,係經由氣體供給管20a被吐出至處理室4內。A
在天線室3內,係於金屬窗2上,以面對金屬窗2的方式配置有高頻(RF)天線13。該高頻天線13,係藉由以絕緣構件所構成的間隔件17來與金屬窗2分離。高頻天線13,係構成為螺旋狀之天線,金屬窗2,係在螺旋狀之天線的下部被分割成例如24個部分窗。高頻天線13,係在天線室3中經由絕緣構件之間隔件17被配置於金屬窗2的上部,並在處理室4生成感應耦合電漿之電感耦合天線的一例。Inside the
在電漿處理中,感應電場形成用之例如頻率為1MHz~27MHz的高頻電力從第一高頻電源15經由匹配器14及供電構件16被供給至高頻天線13。本例之高頻天線13,係雖未圖示,但同心狀地由外側環狀天線、中間環狀天線、內側環狀天線所構成,且分別具有被連接於供電構件16的供電部41、42、43。天線線從該些各供電部41、42、43往圓周方向延伸,構成3環狀的高頻天線13。在各天線線之終端,係連接有未圖示的電容器,各天線線,係經由電容器被連接於高頻天線13的側壁3a並接地。藉由像這樣的供給高頻電力之高頻天線13,在處理室4內形成感應電場,藉由該感應電場,使被供給至處理室4內的處理氣體電漿化。In the plasma treatment, high-frequency power having a frequency of, for example, 1 MHz to 27 MHz for forming an induced electric field is supplied from the first high-
在處理室4內之下方,係以夾隔著金屬窗2且與高頻天線13對向的方式,設置有用以載置被處理基板G例如玻璃基板的平台ST。平台ST,係具有下部電極23及絕緣體框24。下部電極23,係由導電性材料例如表面經陽極氧化處理的鋁所構成。載置於下部電極23之被處理基板G,係藉由未圖示的靜電夾具予以吸附保持。Below the inside of the
下部電極23,係被收納於絕緣體框24內,並進一步被支撐於處理室4的底面。又,在處理室4之側壁4a,係設置有用以搬入搬出被處理基板G的搬入搬出口27a及對其進行開關的閘閥27。The
在下部電極23,係藉由被設置於中空之支柱25內的供電線25a,經由匹配器28連接有第二高頻電源29。第二高頻電源29,係在電漿處理中,將偏壓電壓用之高頻電力例如頻率為1MHz~6MHz的高頻電力施加至下部電極23。下部電極23,係將被處理基板G載置於載置面,藉由該偏壓電壓用之高頻電力,在被處理基板G上生成偏壓電壓,並使處理室4內所生成的電漿中之離子有效地被引入被處理基板G。The
而且,為了控制被處理基板G之溫度,在下部電極23內,係設置有由陶瓷加熱器等的加熱手段或冷媒流路等所構成的溫度控制機構與溫度感測器(皆未圖示)。相對於該些機構或構件之配管或配線,係皆通過中空之支柱25被導出至處理容器1外。Furthermore, in order to control the temperature of the substrate G to be processed, the
在平台ST與處理室4的側壁4a之間,係以連續或斷續而呈環狀地包圍平台ST的方式設置擋板32,使氣體從處理室4通過排氣空間。在處理室4之底部,係經由排氣管31連接有包含真空泵等的排氣裝置30。藉由排氣裝置30對擋板32下的排氣空間進行排氣,在電漿處理中,處理室4內被設定、維持於預定的真空氛圍(例如1.33Pa)。Between the stage ST and the
在被載置於下部電極23之被處理基板G的背面側,係形成有微細的冷卻空間(未圖示),設置有用以供給作為一定壓力的熱傳達用氣體之He氣體的He氣體流路45。在He氣體流路45,係連接有He氣體管線46,並經由壓力控制閥47被連接於He源。A fine cooling space (not shown) is formed on the back side of the substrate G to be processed, which is placed on the
在處理室4之側壁4a,係設置有觀察窗33,在觀察窗33,係安裝有VUV光源單元34。VUV光源單元34,係將100~200nm之波長的VUV(Vacuum Ultra Violet:真空紫外)光入射至處理室4內。當所入射之VUV光被照射至處理室4內的氣體分子時,則氣體分子吸收光能量並釋放電子。藉由該電子之釋放,可促進電漿點燃。An
電漿處理裝置之各構成部,係形成為與由電腦所構成之控制部50連接而予以控制的構成。又,在控制部50,係連接有由鍵盤或顯示器等所構成的使用者介面51,該鍵盤,係製程管理者為了管理電漿處理裝置而進行指令的輸入操作等,該顯示器,係將電漿處理裝置的運轉狀況可視化顯示。而且,在控制部50,係連接有記憶部52。在記憶部52,係儲存有用以藉由控制部50之控制來實現在電漿處理裝置所執行的各種處理之控制程式、用以因應處理條件來使電漿處理裝置之各構成部執行處理的程式亦即配方。配方,係亦可被記憶於硬碟或半導體記憶體,抑或亦可在被收容於CD-ROM、DVD等的可攜性之記憶媒體的狀態下,設定於記憶部52的預定位置。而且,亦可從其他裝置例如經由專用線路適當地傳送配方。而且,因應所需,根據來自使用者介面51之指示等,從記憶部52讀出任意的配方,使控制部50執行該配方,藉此,在控制部50之控制下,藉由電漿處理裝置進行所期望的處理。Each component of the plasma processing apparatus is connected to and controlled by a
[阻抗調整電路]
在金屬窗2,係連接有阻抗調整電路18。參閱圖2,說明關於阻抗調整電路18。圖2,係主要表示金屬窗2所具有的24個部分窗中之一個部分窗22a的剖面與連接了部分窗22a的阻抗調整電路18,並簡化圖1之電漿處理裝置的其他構成。
[Impedance adjustment circuit]
An
圖3,係省略阻抗調整電路18之圖示而僅俯視金屬窗2的圖。在圖3之例子中,金屬窗2,係被分割成包含一個部分窗22a的24個部分窗。亦將24個部分窗22a、22b、22c・・・統稱為部分窗22。該些24個部分窗22,係將金屬窗2分割而成的一部分,經由絕緣物6予以載置以構成金屬窗2。在本例中,係當將與下部電極23對向之處理室4的壁面形狀設成為矩形時,則分成該矩形之中心的內周區域5a、包圍內周區域5a的外側之環狀的中間區域5b、包圍中間區域5b的外側之環狀的外周區域5c。內周區域5a,係具有:4個部分窗22,以大致對角線分割矩形狀的內周區域5a而成。又,中間區域5b,係具有:合計8個部分窗22,以將環狀的中間區域5b之各邊進行二等分的方式,於徑方向上分割而成。又,外周區域5c,係具有:合計12個部分窗22,以將環狀的外周區域5c之各邊進行三等分的方式,於徑方向分割而成。另外,在本實施形態中,係雖未圖示,但被配置為內側環狀天線對應於內周區域5a,中間環狀天線對應於中間區域5b,外側環狀天線對應於外周區域5c。FIG. 3 is a diagram showing only the
藉由該構成,金屬窗2所具有的24個部分窗22,係經由絕緣物6予以載置,藉此,與處理容器1絕緣且部分窗22彼此亦相互絕緣。絕緣物6之材料例,係例陶瓷或聚四氟乙烯(PTFE)。With this configuration, the 24
另外,圖3,係被形成於金屬窗2之複數個部分窗22的圖案之一例,部分窗的圖案並不限於此。金屬窗2,係亦可不被分割。亦即,金屬窗3,係亦可具有1個或2個以上的部分窗22。In addition, FIG. 3 is an example of the pattern of the several
返回到圖2,阻抗調整電路18,係針對每個部分窗22一對一地設置。但是,並不限於此,阻抗調整電路18,係亦可對複數個部分窗22設置一個。亦即,複數個部分窗22,係被劃分成1個或複數個區域,並可針對1個或複數個區域分別與阻抗調整電路連接。例如,在圖3之例子中,24個部分窗22,係亦可被劃分成內周區域5a、中間區域5b及外周區域5c該三個區域,並在內周區域5a、中間區域5b及外周區域5c分別各連接一個阻抗調整電路。例如,針對副生成物容易沈積的內周區域5a與難以沈積的中間區域5b及外周區域5c逐個區域地分別調整阻抗,藉此,可均等地清洗金屬窗2整面。又,在針對一個部分窗22設置阻抗調整電路18的情況下,係例如當沈積的狀態在金屬窗2之角部與邊部不同般的情況下,可針對每個部分窗22個別地調整阻抗調整電路18而均等地進行清洗。Returning to FIG. 2 , the
在圖2及圖3之例子中,係對一個部分窗22a、22b、22c・・・各設置一個阻抗調整電路18。亦即,在本例中,係24個阻抗調整電路18相對於24個部分窗22一對一地連接。阻抗調整電路,係具有電容元件60及電阻元件61的R+C並聯電路。在本例中,係針對每個部分窗22連接有一個電容元件60與並聯於該電容元件60的一個電阻元件61。電容元件60,係一端與部分窗22連接,另一端接地。電阻元件61,係與電容元件60並聯,一端與部分窗22連接,另一端接地。In the example of FIG. 2 and FIG. 3 , one
電容元件60,係可變電容元件。但是,電容元件60,係亦可為固定電容元件。藉由將電容元件60設成為可變電容元件的方式,能可變地調整在供給偏壓電壓用之高頻電力時的陽極電極即金屬窗2之阻抗(以下,亦稱為陽極阻抗。),並可更精度良好地進行阻抗調整。另外,在針對複數個區域之每個區域設置阻抗調整電路18的情況下,電容元件60,係亦可針對每個區域而與複數個部分窗22連接。以相同的方式,電阻元件61,係亦可與電容元件60並聯,並與複數個部分窗22連接。The
藉由該構成,在供給偏壓電壓用之高頻電力時,將下部電極23設成為陰極電極,並將金屬窗2設成為與下部電極23對向的對向電極即陽極電極,阻抗調整電路18,係調整陽極阻抗。藉此,可在金屬窗2中,進行「藉由電容元件60之電容,在與電漿之間產生所期望的電位差,藉由電漿之濺鍍來去除附著於金屬窗2的副生成物之沈積物」的清洗。又,在將偏壓電壓用之高頻電力供給至下部電極23時,處理容器1內的各零件雖亦可作為陽極而發揮功能,但藉由使金屬窗2更積極地作為作為陽極而發揮功能,並強化陰極電極亦即與下部電極23之耦合的方式,可抑制因電漿之濺鍍而造成的處理容器1內之零件的消耗。With this configuration, when the high-frequency power for the bias voltage is supplied, the
當金屬窗2之電位差過大時,則不僅去除附著於金屬窗2的副生成物且金屬窗2產生消耗,當電位差過小時,則附著於金屬窗2的副生成物之去除變得不充分。因此,重點在於將電容元件60之電容調整成「可一面去除附著於金屬窗2的副生成物,一面在清洗時抑制金屬窗2及處理容器1內之其他零件的過度消耗」之範圍。藉此,可一面抑制微粒,一面延長各零件的壽命並延長維護週期。When the potential difference between the
[阻抗調整電路:電容元件]
基於以上,發明者們,係藉由實驗導出了適當的電容元件60之電容的範圍,以兼顧藉由清洗金屬窗2來降低微粒且在清洗時抑制金屬窗2等的處理容器1內之零件的消耗。
[Impedance Adjustment Circuit: Capacitive Element]
Based on the above, the inventors have derived, through experiments, an appropriate range of capacitance of the
圖4,係表示實施形態的阻抗調整電路18之電容元件60的電容C與阻抗之一例的圖。圖4之橫軸,係表示電容元件60的電容C[pF],縱軸,係表示金屬窗2的陽極阻抗Z[Ω]。FIG. 4 is a diagram showing an example of the capacitance C and the impedance of the
當金屬窗2之陽極阻抗Z成為0以上時,則恐有成為L性(電感性)而產生共振之虞,且有時因共振而產生異常放電。因此,金屬窗2之陽極阻抗Z,係決定電容元件60之電容的範圍,以確保0以下的C性(電容性)。具體而言,電容元件60,係具有由電容元件60及電阻元件61所致之陽極阻抗Z成為負值的電容值。When the anode impedance Z of the
圖4之區域I,係電容元件60的電容C為0~500pF而陽極阻抗Z為-60Ω以下之區域。在陽極阻抗Z為 -60Ω以下的區域I中,係恐有在擋板32之下側的排氣空間產生放電之虞。亦即,構成排氣空間之處理容器1的零件會被電漿濺鍍而存在有產生微粒的可能性。另一方面,在金屬窗2中,係由於不產生適當的電位差,因此,無法進行沈積物的去除。The region I in FIG. 4 is a region where the capacitance C of the
又,當陽極阻抗Z接近0Ω時,構成排氣空間的處理容器1之零件的消耗雖得到抑制,但加快作為上部電極而發揮功能之金屬窗2的消耗。亦即,在電容C為6000pF以上,係由於無法兼顧抑制所有金屬窗2等的處理容器1內之零件的消耗,因此,不使用該區域與區域I。In addition, when the anode impedance Z is close to 0Ω, the consumption of the parts of the
基於以上,電容元件60之電容C,係控制在區域II之500~2000pF的範圍或區域III之2000~6000pF的範圍為較佳。將電容元件60之電容的範圍控制在區域II或區域III的範圍且調整陽極阻抗Z,藉此,可藉由電漿之濺鍍來有效率地執行金屬窗2的清洗。同時,在清洗時,可抑制金屬窗2、處理容器1之內壁或擋板等、處理容器1內之零件的消耗。Based on the above, the capacitance C of the
在區域III中,係陽極阻抗Z比區域II更接近0。陽極阻抗Z越接近0,金屬窗2與下部電極23之間的耦合(電耦合)越強且金屬窗2的濺鍍力越高。In region III, the anode impedance Z is closer to zero than in region II. The closer the anode impedance Z is to 0, the stronger the coupling (electrical coupling) between the
因此,藉由金屬窗2之副生成物的狀態,針對包含部分窗22或複數個部分窗22之每個區域獨立地調整電容元件60的電容。例如,在某個部分窗22中,係亦可使用區域III之電容元件60的電容之範圍,以增強金屬窗2的濺鍍力並提高自我清潔力。在重視兼顧自我清潔力與零件之消耗的部分窗22或區域,係使用區域II之電容元件60的電容之範圍為更佳。Therefore, the capacitance of the
[阻抗調整電路:電阻元件]
藉由使絕緣性之調溫媒體流通於流路的方式,調整金屬窗2的溫度,該流路,係形成於金屬窗2。在流動有絕緣性之調溫媒體時會產生摩擦帶電,電荷被儲存於金屬窗2而金屬窗2充電。亦存在有電漿中之電子的一部分被儲存於金屬窗2而金屬窗2充電的情形。重點在於使無法控制的電荷不儲存於金屬窗2。當金屬窗2帶電時,則電漿變得不穩定而對被處理基板G的處理造成影響。因此,阻抗調整電路18,係將電阻元件61與電容元件60並聯地連接於金屬窗2。藉此,可將金屬窗2之因無法控制的電荷所造成之充電消除,並可確保電漿的穩定性。
[Impedance Adjustment Circuit: Resistive Element]
The temperature of the
[零件之消耗]
其次,說明關於進行了實驗的結果,該實驗,係關於阻抗調整電路18之有無與零件的消耗。圖5,係表示實施形態的阻抗調整電路18之有無與零件的消耗結果之一例的圖。圖5(a),係在金屬窗2不設置阻抗調整電路18之比較例時的零件之消耗結果的一例。圖5(b),係設置了阻抗調整電路18時的零件之消耗結果的一例。
[Parts consumption]
Next, a description will be given of the results of experiments conducted regarding the presence or absence of the
作為處理容器1內之零件的一例,在圖5(a)及圖5(b),係測定了被處理基板G上、擋板32上、內壁板(側壁4a)、金屬窗2(下面)的消耗量。該結果,在比較例與本實施形態中,被處理基板G上的消耗量不變。對此,關於擋板32上及內壁板(側壁4a),係在設置了本實施形態之阻抗調整電路18的情況下,消耗量比未設置比較例之阻抗調整電路18時更減少。另一方面,金屬窗2之下面的消耗量(副生成物的清洗量)增加。基於以上的結果,當在金屬窗2設置了阻抗調整電路18的情況下,可一面抑制處理容器1內之零件的消耗,一面進行金屬窗2的清洗。藉此,可抑制微粒的產生。另外,金屬窗2之下面的消耗量,係將電容元件60之電容C調整成金屬窗2本身不消耗的程度。As an example of the components in the
圖6~圖8,係表示實施形態的阻抗調整電路18之有無與零件的消耗結果之其他例的圖。在各位置配置小片之樣品並測定消耗量。圖6(b)及(c),係表示圖6(a)所示之處理室4內的製程空間(擋板32上)之1~12的位置中之被處理基板G上及擋板32上的消耗量。N,係表示在無阻抗調整電路18的情況下之各零件的消耗量,M、L,係表示有阻抗調整電路18的情況下(M是電容元件60之電容C為800pF,L是電容元件60之電容C為1900pF)之各零件的消耗量。6 to 8 are diagrams showing other examples of the presence or absence of the
根據本實驗,無論有無阻抗調整電路18,被處理基板G上之消耗量,係大致相同。亦即,已知阻抗調整電路18之有無,係對不會對被處理基板G上的狀態造成影響。另一方面,擋板32上之消耗量,係在有阻抗調整電路18的情況下(M,L),比無阻抗調整電路18的情形(N)更得到抑制。According to this experiment, regardless of the presence or absence of the
圖7(b)及(c),係表示圖7(a)所示之處理室4內的排氣空間(擋板32下)之13~33的位置中之處理室4的側壁4a(內壁)及擋板32下的消耗量。另外,在未表示資料之位置中,係可藉由樣品的破損等來取得資料。Figures 7(b) and (c) show the
根據本實驗,處理室4之內壁(側壁4a)及擋板32下的消耗量,係在有阻抗調整電路18的情況下(M,L),比無阻抗調整電路18的情形(N)更得到抑制。According to this experiment, the consumption amount in the inner wall (
圖8(b)及(c),係表示圖8(a)所示之金屬窗2的下面之49~66的位置中之消耗量。根據本實驗,金屬窗2之下面的消耗量,係在有阻抗調整電路18的情況下(M,L),比無阻抗調整電路18的情形(N)更多。FIGS. 8(b) and (c) show the consumption in the
基於以上的結果,藉由本實施形態之阻抗調整電路18來調整電容元件60的電容,藉此,可一面促進金屬窗2之下面的清洗,一面抑制處理容器1內之零件的消耗。Based on the above results, the capacitance of the
當減小電容元件60的電容C時,則陽極阻抗變高而金屬窗2與下部電極23之間變得難以進行耦合,且金屬窗2的副生成物變得難以去除。另一方面,當減小電容元件60的電容C時,則處理室4之內壁或擋板32等之處理容器1內的零件與下部電極23之間變得容易進行耦合,且內壁或擋板32的消耗量變多。When the capacitance C of the
當增大電容元件60的電容C時,則陽極阻抗變低而變得容易進行金屬窗2與下部電極23之間的耦合,且金屬窗2的副生成物變得容易去除。另一方面,當增大電容元件60的電容C時,則處理室4之內壁或擋板32等之處理容器1內的零件與下部電極23之間變得難以進行耦合,且內壁或擋板32的消耗量變少。When the capacitance C of the
藉此,在圖4所示之電容元件60的電容C較小之區域II與電容C較大之區域III的範圍內調整電容元件60的電容C,藉此,可兼顧金屬窗2之清洗與抑制處理容器1內的零件之消耗。該結果,可減輕微粒的產生。Thereby, the capacitance C of the
圖9,係表示實施形態的阻抗調整電路18之有無與排氣空間的放電結果之一例的圖。排氣空間,係擋板32下方的空間。FIG. 9 is a diagram showing an example of discharge results in the presence or absence of the
圖9(a),係表示在無阻抗調整電路18的情況下之擋板32下方的排氣空間之放電的穩定性,圖9(b),係表示在有阻抗調整電路18的情況下之排氣空間之放電的穩定性。在圖9(a)及圖9(b)中,表示處理室4之壓力、Cl
2氣體及BCl
3氣體之氣體流量、偏壓電壓的高頻電力之功率密度的製程條件。處理室4之壓力,係控制在10mT(1.33Pa)~ 70mT(9.31Pa)。在該製程條件中,以「OK」之斜線來表示未產生放電不穩定的情形,以「NG」之斜線來表示產生了放電不穩定的情形。藉此,表示壓力及功率密度的可使用範圍。但是,氣體種類為一例,並不限於此。例如,在蝕刻鋁等之金屬膜的情況下,係亦可使用Cl
2氣體及BCl
3,在蝕刻SiO
2膜的情況下,係亦可使用CF
4氣體及O
2氣體。
FIG. 9( a ) shows the stability of discharge in the exhaust space under the
實驗之結果,在有圖9(b)所示之阻抗調整電路18的情況下,相較於無圖9(a)所示之阻抗調整電路18的情形,在排氣空間中不產生放電不穩定之製程條件的範圍更廣,且排氣空間中之放電不穩定更得到抑制。藉此,可抑制微粒的產生。As a result of the experiment, in the case of the
圖10,係表示實施形態的阻抗調整電路18之有無與處理完畢之被處理基板G上的缺陷數之一例的圖。缺陷數,係表示在處理完畢之被處理基板G上所產生的斷線等之缺陷的數量。FIG. 10 is a diagram showing an example of the presence or absence of the
圖10(a),係表示在無阻抗調整電路18的情況下之處理完畢之被處理基板G上的缺陷數,圖10(b),係表示在有阻抗調整電路18的情況下之被處理基板G上的缺陷數。藉此,在有圖10(b)之阻抗調整電路18的情況下,相較於無圖10(a)之阻抗調整電路18的情形,更可使缺陷數大幅減少。FIG. 10( a ) shows the number of defects on the processed substrate G without the
[電漿生成方法:電漿點燃]
當增大阻抗調整電路18之電容元件60的電容並將金屬窗2調整成低阻抗時,則有時電漿的點燃會變差。因此,為了促進電漿點燃而使用可變電容元件之電容元件60,在電漿點燃時,係將電容元件60的電容設定為例如區域II之範圍的值,並將金屬窗2調整成高阻抗,以使金屬窗2之電位變高的方式進行控制。在電漿點燃後,亦可將電容元件60的電容增大到例如區域III之範圍的值,且將金屬窗2調整成低阻抗。
[Plasma Generation Method: Plasma Ignition]
When the capacitance of the
具體而言,係針對電容元件60,將第1電容值與比第1電容值小的第2電容值預先記憶於記憶部52。在基板處理時,控制部50,係亦可在參照記憶部52且對高頻天線13供給感應電場形成用之高頻電力時,將電容元件60調整成第2電容值,並在經由預先設定的時間後,亦即在電漿點燃後,將電容元件60調整成第1電容值。Specifically, for the
亦可並非使所有的電容元件60成為可變電容元件,而是僅在24個部分窗22中之特定的部分窗22或特定之區域的部分窗22使用可變電容元件且在其他區域的部分窗22使用固定電容元件。藉此,可降低成本。亦可藉由開關來切換可變電容元件的電路與固定電容元件的電路。It is also possible not to make all the
亦可藉由預先作成點燃配方而記憶於記憶部52,並使用點燃配方控制處理室4內之壓力的方式,促進電漿點燃。圖11,係表示基於點燃配方所執行之實施形態的電漿生成方法之一例的時序圖。圖11之橫軸,係表示時間,且表示來源(感應電場形成用之高頻電力)、偏壓(偏壓電壓用之高頻電力)及壓力的時序圖。步驟1,係表示電漿點燃之前,步驟2,係表示電漿點燃後(製程期間)。Plasma ignition can also be promoted by preparing an ignition recipe in advance and storing it in the
控制部50,係在點燃配方中所設定的步驟1中,將處理室4內之壓力控制在20mT(2.66Pa)。控制部50,係在步驟2之開始時刻t0,開始來源的供給。來源,係在時刻t1穩定化。在時刻t1,開始偏壓的供給。偏壓,係在時刻t2穩定化。在從時刻t1起經過預先設定的時間後之偏壓已穩定化的時刻t2,使處理室4內之壓力下降至10mT(1.33Pa)。The
藉此,於步驟1中,在將處理室4內之壓力設定得較高後,於步驟2中,當偏壓已穩定化時,使處理室4內之壓力下降,藉此,可使電漿點燃變得更加容易。另外,亦可在不施加偏壓的情況下施加來源,且當經過預先設定的時間後之來源已穩定化時,將處理室內之壓力調整成第2壓力值。又,即便在施加來源與偏壓的情況下,亦可在來源穩定之時間點比偏壓穩定之時間點更晚的情況下,於來源穩定的時間點,使處理至4內之壓力下降。Thereby, in
[VUV光]
在電漿點燃時,亦可將VUV光從VUV光源單元34經由圖1所示的觀察窗33照射至處理室4內。藉此,氣體分子吸收VUV光的光能量並釋放電子。藉由該電子之釋放,可促進電漿點燃。
[VUV light]
When the plasma is ignited, the VUV light can also be irradiated into the
圖12,係表示實施形態之VUV光的照射所致之電漿點燃的結果之一例的圖。圖12之〇,係表示施加1kW的感應電場形成用之高頻電力且電漿已點燃的情形。△,係表示施加2kW的感應電場形成用之高頻電力且電漿已點燃的情形。×,係表示電漿未點燃的情形。將處理室4之壓力設定在5mT(0.665Pa)~90mT(11.9Pa)的範圍。在將VUV光照射至電漿空間的情況下(有VUV),與未照射VUV光的情形相比,在氣體種類為O
2氣體、Ar氣體、He氣體所有的氣體中,更可促進電漿點燃。
FIG. 12 is a diagram showing an example of the result of plasma ignition by irradiation of VUV light according to the embodiment. No. 0 of FIG. 12 shows the case where high-frequency power for forming an induced electric field of 1 kW is applied and the plasma is ignited. △ represents the case where the high-frequency power for the formation of the induced electric field of 2 kW was applied and the plasma was ignited. × represents the case where the plasma is not ignited. The pressure of the
根據本實施形態的電漿處理裝置及電漿生成方法,可謀求處理容器內之清洗與抑制零件之消耗。According to the plasma processing apparatus and the plasma generation method of the present embodiment, it is possible to achieve cleaning in the processing container and suppress consumption of parts.
吾人應理解,本次所揭示之實施形態的電漿處理裝置及電漿生成方法,係在所有方面皆為例示而非限制性者。實施形態,係可在不脫離添附之申請專利範圍及其主旨的情況下,以各種形態進行變形及改良。上述複數個實施形態所記載之事項,係亦可在不矛盾的範圍內採用其他構成,又,可在不矛盾的範圍內進行組合。It should be understood that the plasma processing apparatus and the plasma generation method of the embodiments disclosed this time are illustrative and non-restrictive in all respects. The embodiment can be deformed and improved in various forms without departing from the scope and gist of the appended claims. The matters described in the above-mentioned plural embodiments may be adopted in other configurations within the scope of non-contradiction, and may be combined within the scope of non-contradiction.
1:處理容器 2:金屬窗 3:天線室 4:處理室 6:絕緣物 13:高頻天線 15:第一高頻電源 16:供電構件 18:阻抗調整電路 20:處理氣體供給部 23:下部電極 29:第二高頻電源 30:排氣裝置 32:擋板 34:VUV光源單元 60:電容元件 61:電阻元件 G:被處理基板 ST:平台 1: Handling the container 2: Metal Windows 3: Antenna Room 4: Processing room 6: Insulator 13: High frequency antenna 15: The first high frequency power supply 16: Power supply components 18: Impedance adjustment circuit 20: Process gas supply part 23: Lower electrode 29: Second high frequency power supply 30: Exhaust 32: Baffle 34: VUV light source unit 60: Capacitive element 61: Resistive element G: substrate to be processed ST: Platform
[圖1]表示實施形態的電漿處理裝置之一例的剖面示意圖。 [圖2]表示實施形態的阻抗調整電路之一例的圖。 [圖3]表示被形成於實施形態的金屬窗之複數個部分窗的圖案之一例的圖。 [圖4]表示實施形態的阻抗調整電路之電容與陽極阻抗之一例的圖。 [圖5]表示實施形態的阻抗調整電路之有無與零件的消耗結果之一例的圖。 [圖6]表示實施形態的阻抗調整電路之有無與零件的消耗結果之其他例的圖。 [圖7]表示實施形態的阻抗調整電路之有無與零件的消耗結果之其他例的圖。 [圖8]表示實施形態的阻抗調整電路之有無與零件的消耗結果之其他例的圖。 [圖9]表示實施形態的阻抗調整電路之有無與排氣空間的放電結果之一例的圖。 [圖10]表示實施形態的阻抗調整電路之有無與被處理基板上的缺陷數之一例的圖。 [圖11]表示實施形態的電漿生成方法之一例的時序圖。 [圖12]表示實施形態的VUV光所致之電漿點燃的結果之一例的圖。 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a plasma processing apparatus according to an embodiment. [ Fig. 2] Fig. 2 is a diagram showing an example of an impedance adjustment circuit according to the embodiment. [ Fig. 3] Fig. 3 is a diagram showing an example of a pattern of a plurality of partial windows formed in the metal window of the embodiment. [ Fig. 4] Fig. 4 is a diagram showing an example of the capacitance and anode impedance of the impedance adjustment circuit according to the embodiment. [ Fig. 5] Fig. 5 is a diagram showing an example of the presence or absence of an impedance adjustment circuit according to the embodiment and a result of consumption of components. [ Fig. 6] Fig. 6 is a diagram showing another example of the presence or absence of the impedance adjustment circuit according to the embodiment and the consumption result of components. [ Fig. 7] Fig. 7 is a diagram showing another example of the presence or absence of the impedance adjustment circuit according to the embodiment and the consumption results of components. [ Fig. 8] Fig. 8 is a diagram showing another example of the presence or absence of the impedance adjustment circuit according to the embodiment and the consumption result of the components. [ Fig. 9] Fig. 9 is a diagram showing an example of the discharge results in the presence or absence of the impedance adjustment circuit according to the embodiment and the discharge space. [ Fig. 10] Fig. 10 is a diagram showing an example of the presence or absence of an impedance adjustment circuit and the number of defects on a substrate to be processed according to the embodiment. [ Fig. 11] Fig. 11 is a timing chart showing an example of the plasma generation method according to the embodiment. [ Fig. 12] Fig. 12 is a diagram showing an example of the results of plasma ignition by VUV light according to the embodiment.
18:阻抗調整電路 18: Impedance adjustment circuit
22a:部分窗 22a: Partial windows
60:電容元件 60: Capacitive element
61:電阻元件 61: Resistive element
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