JP4124383B2

JP4124383B2 - Shower plate for microwave excited plasma device and microwave excited plasma device

Info

Publication number: JP4124383B2
Application number: JP09797898A
Authority: JP
Inventors: 忠弘大見; 雄久新田; 昌樹平山; 明雄森井
Original assignee: Foundation for Advancement of International Science
Current assignee: Foundation for Advancement of International Science
Priority date: 1998-04-09
Filing date: 1998-04-09
Publication date: 2008-07-23
Anticipated expiration: 2018-04-09
Also published as: JPH11297672A

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、シャワープレート、シャワープレートの周辺構造及びプロセス装置に係る。より詳細には、大型基板上への均一なプロセスガス供給が可能なシャワープレート、シャワープレート周辺構造及びそれを用いたプロセス装置に関する。
【０００２】
【関連する技術】
従来、シャワープレート、その周辺構造については以下のような技術が知られている。
（１）直径０．１μｍ程度の多数の小さな孔（吹出口）１０４を垂直または斜めにあけたシャワープレート（図１）をウェーハ直上に設けて、そのシャワープレート１０２からガスをプロセス空間に供給する技術。
（２）シャワープレート１０２にあけた孔（吹出口）１０４にガスを送るのに、シャワープレート１０２の上に１ｍｍ程度のギャップ１０３を空けて隙間板１０１を置き、シャワープレート１０２と隙間板１０１との間のギャップ１０３に側面からガスを流し込む技術。
（３）マイクロ波プラズマプロセス装置の場合、マイクロ波の吸収の少ないセラミックス等の材料を用いた直径０．５ｍｍ程度の多数の孔をあけ、（２）の技術を用いたシャワープレートをマイクロ波導入部に設ける技術。
【０００３】
しかし、上記従来技術には、次のような問題がある。
１．（１）の技術では、小さい穴加工が可能なＳｉやＡｌなどに材料が限定され、マイクロ波を透過するセラミックスなどには加工ができなかった。例えばアルミナの板に０．１μｍの孔１０４をあける場合、その深さの限界は０．２μｍ程度である。また小さな孔の場合、真っ直ぐにかつ孔１０４の内面を鏡面仕上げしてあけることが技術的に困難であった。
【０００４】
２．（１）の技術では、各孔１０４から等しくガスが吹き出すように各孔１０４にガスを送るギャップ１０３とプロセス室との間の圧力差を大きくする必要があるが、そのために孔１０４から勢いよくガスが噴き出して孔１０４の配列パターンの不均一を生じることがあった。
【０００５】
３．（２）の技術では、プロセスガス流量を減らした場合等に、側面のガスを流し込む場所に近い孔１０４からより多くのガスが吹き出すために、プロセス空間にガスの不均一が生じていた。この傾向は処理するウェーハが２００ｍｍ、３００ｍｍと大口径化するに従い顕著になっている。
【０００６】
４．（３）の技術では、マイクロ波励起のプラズマがプロセス空間ではなく、シャワープレート１０２とその上に載せる隙間板１０１との間のガスを広げる空間に着火することがあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、材料に関わりなく吹出口の形成が容易なシャワープレートを提供することを目的とする。
【０００８】
マイクロ波励起プラズマ装置に用いた場合、シャワープレートとその上に載せる隙間板とのギャップにおいてプラズマが着火するのを防ぐことが可能なシャワープレートを提供することを目的とする。
【０００９】
また、吹出口の配列パターンの不均一のないシャワープレートの周辺構造を提供することを目的とする。
【００１０】
また、ガス流量を減らした場合にもガスの吹き出し量のチャンバーの中心軸に対し軸対称性が保つことができるシャワープレート周辺構造を提供することを目的とする。
【００１１】
本発明のマイクロ波励起プラズマ装置用のシャワープレートは、プレートに複数の吹出口を有するマイクロ波励起プラズマ装置用のシャワープレートにおいて、該吹出口は、該プレートに開けられた孔と、該孔に挿入された該孔よりも小さな径を有する円柱との間に形成される空間により形成されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明では、吹出口は、プレートに開けた孔自体により構成されるのではなく、孔と孔に挿入された円柱との間に形成される空間により構成される。従来は孔の径は０．１μｍ程度であったが、本発明では、ｍｍのオーダーで孔を開ければよいため、孔開け加工の困難なセラミックス（誘電体材料）などであっても容易に加工することが可能である。従って、誘電体材料によりシャワープレートを製造することが可能となり、誘電体材料からなるシャワープレートをマイクロ波励起プラズマ装置に用いれば、シャワープレートとその上に載せる隙間板とのギャップにおいてプラズマが着火するのを防ぐことが可能となる。
【００１３】
なお、吹出口をテーパー状にすればガスの吹出をより均一にすることができる。
【００１４】
本発明のシャワープレートは、プレートに複数の吹出口を有するシャワープレートと、
該シャワープレートの上方に、シャワープレートとの間でギャップを形成して配置された隙間板と、
該ギャップ内にプロセスガスを導入するためのガス導入路と、
を有するシャワープレート周辺構造において、
該シャワープレートの側面に開口する入口と、シャワープレート中央部において該ギャップ側に開口する出口と、該入口と該出口とに連通し、該シャワープレート内部に形成された通路とにより該ガス導入路が構成されていることを特徴とする。
【００１６】
【実施例】
以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。なお、本発明範囲は以下の実施例に限定されるものではない。
【００１７】
（実施例１）
図２に本実施例を示す。
本実施例のシャワープレートは、吹出口２０７は、プレート２０２に開けられた孔と、孔に挿入された孔よりも小さな径を有する円柱２０４との間に形成される空間により形成されている。
【００１８】
以下本実施例をより詳細に説明する。
図２に示す２００ｍｍウェーハプロセス用のシャワープレートを作製した。直径３５０ｍｍ、厚さ２０ｍｍのシャワープレート２０２の中央直径２００ｍｍの範囲に、２０ｍｍ間隔で孔加工した。直径２．１ｍｍの孔をあけ、孔の上部は雌ネジ２０６を挿入するため２ｍｍの深さで直径６ｍｍに広げた。
【００１９】
一方、円柱２０４は直径２．０ｍｍとし、その先端には雄ネジ２０５を形成した。
【００２０】
円柱２０４を孔に挿入し、雌ネジ２０６で固定した。なお、雌ネジ２０６には切り欠き２０８が入れてあり、この切欠２０８をガスの通り道とした。
【００２１】
このシャワープレート２０２の上に１ｍｍのギャップ２０３を空けて板２０１を置き、シャワープレート側面から導入したガスがこの１ｍｍのギャップ２０３を広がり各吹出口２０７にガスが供給されるようにした。
【００２２】
シャワープレート２０２、円柱２０４、雌ネジ２０６、および上に載せる隙間板２０１にはアルミニウムを用いた。
【００２３】
図５に示す測定系を用いてシャワープレートの各吹出口のコンダクタンスを測定した。各吹出口の入口及び出口にガスラインを固定し、流量コントローラー５０４で一定量の空気を流し、真空ポンプ５０７で排気した。排気速度はコンダクタンスバルブ５０６で調整した。
【００２４】
２つの圧力計５０５の指示する圧力の平均値を横軸に、そのときの流量及び排気速度から計算される孔のコンダクタンスを横軸にとったデータを図６に示す。図には比較のため、直径０．５ｍｍの孔のデータも載せた。設計寸法から計算されるコンダクタンスにほぼ等しいコンダクタンスが得られていることが確認された。エッチングプロセスでの典型的なチャンバー圧力２０ｍＴｏｒｒでのコンダクタンスの吹出口間のばらつきは、従来の孔で１０％あるのに対し、本発明の構造では５％とばらつきが小さくなっていることが確認された。
【００２５】
上記実施例では、孔にそれより小さな円柱を挿入したが、ほぼ同じ直径の円筒の一部分を削るか、溝を作ってギャップを設けても良い。また孔側の一部分に溝を設けても良い。ギャップを０．１ｍｍとしたが、これはプロセス圧力、流量等のプロセス条件に応じて必要なコンダクタンスになるよう設計すれば良い。材料はアルミニウムを用いたがこれに限る必要は無く、銅、ステンレス鋼、Ｓｉやアルミナ、窒化アルミニウム等のセラミックスを用いても良い。
【００２６】
（実施例２）
本例では、実施例１の加工に加えて、図３に示すように、吹出口のガス吹き出し口側に４５度のテーパー構造を持たせた。すなわちシャワープレート側はガス吹き出し口側５ｍｍを円錐状に広げ、挿入する円柱は下側５ｍｍに円錐を付けた形にした。テーパー部の隙間は０．５ｍｍと大き目にし、吹出口３０７のコンダクタンスは円柱３０４部の隙間０．５ｍｍで絞るようにした。
【００２７】
このシャワープレートを図７に示す、２００ｍｍウェーハ対応のダイポールリングマグネットを用いた高周波励起平行平板型マグネトロンエッチング装置に取り付けて、５０００ｓｃｃｍのアルゴン、四塩化フッ素混合ガスを流し、１３．５６ＭＨｚ、１０００Ｗの高周波電力をウェーハステージに投入して、２００ｍｍ口径のシリコン酸化膜付きのウェーハ７０４のエッチングを行った。ガスは配管７０２を通してシャワープレート側面から導入した。
【００２８】
高周波電源７０９はブロッキングコンデンサー７０８を介してウェーハステージに接続した。チャンバー壁７０６の外側にはチャンバーを取り囲むようにダイポールリングマグネット７０５を設置した。シャワープレートとウェーハの距離が２０ｍｍの場合、図１に示す従来のシャワープレートでは、孔の配列パターンにエッチング速度分布が生じたが、本発明の図３に示すシャワープレートを用いた場合はこうした分布は観察されなかった。
【００２９】
（実施例３）
図４に本実施例を示す。
本実施例のシャワープレート周辺構造は、プレートに複数の吹出口（図示せず）を有するシャワープレート４０２と、
シャワープレート４０２の上方に、シャワープレート４０２との間でギャップ４０３を形成して配置された隙間板４０１と、
ギャップ４０３内にプロセスガスを導入するためのガス導入路と、
を有するシャワープレート周辺構造において、
シャワープレート４０２の側面に開口する入口４０５と、シャワープレート中央部においてギャップ４０３側に開口する出口４０６と、入口４０５と出口４０６とに連通し、シャワープレート４０２内部に形成された通路４０４とによりガス導入路が構成されている。
【００３０】
以下本実施例をより詳細に説明する。
本例では、実施例２の加工に加えて、シャワープレート４０２の各吹出口（図示せず）にガスを送るシャワープレート４０２とその上の隙間板４０１板とのギャップ４０３へのガス供給において、図４に示すようにシャワープレート４０２の側面から中央部に通じる直径３ｍｍの通路４０４をあけて、シャワープレート４０２の中央からギャップ４０３にガスが供給されるようにした。
【００３１】
このシャワープレートを図７の２００ｍｍウェーハ対応のダイポールリングマグネットを用いた高周波励起平行平板型マグネトロンエッチング装置に取り付けて、実施例２に示したのと同じエッチングプロセスを行った。プロセスガス流量を１００ｓｃｃｍに減らした場合、実施例２のシャワープレーとではガス供給口側からガスが多く吹き出し、その部分のエッチング速度が高くなった。本例のシャワープレートでは、出口４０６のある中央部がエッチング速度が高くなったが、分布は点対称であり、中央部と周囲部とのエッチング速度の差は、実施例２のシャワープレート４０２での出口４０６側とその反対側との差と比べて小さくなっていることが確認された。
【００３２】
（実施例４）
本例では、実施例３に加え、さらに図８に示すようにシャワープレートの上部に突起８０１を吹出口８０３のない部分に設けて、シャワープレートの上に板８０４を載せた時にこの突起が隙間板８０４に当たるためギャップの高さが面内で均一になるようにした。
【００３３】
さらにこのシャワープレートをマイクロ波プラズマに用いる場合に、そのスペーサーの表面でプラズマが損失するためギャップでのプラズマ着火が起こりにくいようにした。シャワープレートとその吹出口、およびシャワープレートの上に載せる隙間板８０４は、マイクロ波をよく透過するアルミナを用いた。シャワープレート上部の突起は１ｍｍ角、高さ１ｍｍとした。
【００３４】
このシャワープレートを図９に示すラジアルラインスロットアンテナを用いた２．４５ＧＨｚマイクロ波励起プラズマ装置のマイクロ波導入部に設置し、マイクロ波を投入した時にシャワープレートのギャップにプラズマが着火するかどうか調べた。マイクロ波は同軸同波管９０６を通ってラジアルラインスロットアンテナ９０５に供給され、マイクロ波はこのアンテナ９０５から平面波としてチャンバーに供給される。プラズマ９０３はシャワープレート９０１とウェーハ９０４の間のプロセス空間に発生する。
【００３５】
図１０に、ギャップ内でプラズマが着火する最小マイクロ波電力のギャップ圧力依存性を示す。本例のシャワープレート上部に突起を設けて、上に載せる隙間板８０４とのスぺーサーとした場合、スペーサーが無い時と比べてギャップ内でプラズマが着火する電力が大きくなっていることから、本例の構造がギャップ内でプラズマを着火しにくくする効果が確認された。
【００３６】
上記実施例ではアルミナを用いたが必ずしもアルミナを用いる必要はなく、例えば窒化アルミニウムや窒化シリコンを用いても良い。また突起はシャワープレートに載せる板に付けてもよいし、スぺーサーを置いてもよい。また形状は正方形を碁盤の目状に並べたものに限らず、螺旋状や同心円と放射線の組み合わせなどの形状で溝を掘っても構わない。
【００３７】
【発明の効果】
本発明によれば次の諸々の効果が達成される。
材料に関わりなく吹出口の形成が容易である。
【００３８】
マイクロ波励起プラズマ装置に用いた場合、シャワープレートとその上に載せる隙間板とのギャップにおいてプラズマが着火するのを防ぐことが可能である。
吹出口の配列パターンの不均一を無くすことができる。
【００３９】
ガス流量を減らした場合にもガスの吹き出し量のチャンバーの中心軸に対し軸対称性が保つことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の真っ直ぐな孔のガス吹き出し口を有するシャワープレートの断面図である。
【図２】実施例１に係る、大き目の孔に円柱を挿入したガス吹き出し部を有するシャワープレートの断面図である。
【図３】実施例２に係る、大き目の孔に円柱を挿入したガス吹き出し部で吹き出し先端がテーパー状に広がった構造を有するシャワープレートの断面図である。
【図４】実施例３に係る、シャワープレート側面から中央上部に通じる孔をあけることにより、シャワープレートの各孔にガスを送るギャップへガスを導入する部分をシャワープレートの中央に有するシャワープレートの断面図である。
【図５】実施例１に係る、シャワープレートの各孔のコンダクタンスの測定系の概念図である。
【図６】実施例１に係る、シャワープレートの孔のコンダクタンスの設計値と実測値の一例を示すグラフである。
【図７】実施例１から３に係る、図１から３を取り付けることが可能な、ダイポールリングマグネットを用いた高周波励起平行平板型マグネトロンエッチング装置の概念図である。
【図８】実施例４に係る、シャワープレートの各孔にガスを送るギャップ部分を、シャワープレートの上部に縦横の溝を設けて、その上に別の板を載せることによって形成したシャワープレートである。
【図９】実施例４に係る、図８の構造を有するシャワープレートを取り付けたラジアルラインスロットアンテナを用いたマイクロ波励起プラズマ装置の概念図である。
【図１０】実施例４に係る、図９のプラズマ装置を用いて測定した、ギャップ内でのプラズマ着火が起こる最小マイクロ波電力の圧力依存性を示すデータである。
【符号の説明】
１０１、２０１、４０１隙間板、
１０２、２０２、４０２シャワープレート、
１０３、２０３、４０３ギャップ、
１０４、２０７、３０７吹出口、
２０４、３０４円柱、
２０５雄ネジ、
２０６雌ネジ、
２０８切欠、
４０４通路、
４０５入口、
４０６出口、
５０４流量コントローラー、
５０５圧力計、
５０６コンダクタンスバルブ、
５０７真空ポンプ、
７０４ウェーハ、
７０２配管、
７０５ダイポールリングマグネット、
７０６チャンバー壁、
７０８ブロッキングコンデンサー、
７０９高周波電源、
８０１突起、
８０３吹出口、
８０４隙間板、
９０１シャワープレート、
９０３プラズマ、
９０４ウェーハ、
９０５ラジアルラインスロットアンテナ、
９０６同軸同波管。[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to a shower plate, a peripheral structure of the shower plate, and a process apparatus. More specifically, the present invention relates to a shower plate capable of supplying a uniform process gas onto a large substrate, a shower plate peripheral structure, and a process apparatus using the shower plate.
[0002]
[Related technologies]
Conventionally, the following techniques are known for the shower plate and its peripheral structure.
(1) A shower plate (FIG. 1) in which a large number of small holes (air outlets) 104 having a diameter of about 0.1 μm are formed vertically or obliquely is provided immediately above the wafer, and gas is supplied from the shower plate 102 to the process space. Technology.
(2) In order to send gas to the hole (blower) 104 formed in the shower plate 102, a gap plate 101 is placed on the shower plate 102 with a gap 103 of about 1 mm, and the shower plate 102 and the gap plate 101 A technique of flowing gas into the gap 103 between the sides.
(3) In the case of a microwave plasma process apparatus, a large number of holes with a diameter of about 0.5 mm are made using a material such as ceramics that absorbs little microwave, and a shower plate using the technique of (2) is introduced into the microwave. Technology provided in the department.
[0003]
However, the above prior art has the following problems.
1. In the technique (1), the material is limited to Si, Al, and the like that can process a small hole, and processing cannot be performed on ceramics that transmit microwaves. For example, when a 0.1 μm hole 104 is made in an alumina plate, the depth limit is about 0.2 μm. In the case of a small hole, it was technically difficult to open the hole 104 straight and with a mirror finish on the inner surface.
[0004]
2. In the technique (1), it is necessary to increase the pressure difference between the gap 103 for sending the gas to each hole 104 and the process chamber so that the gas is blown out equally from each hole 104. In some cases, the gas was ejected and the arrangement pattern of the holes 104 was not uniform.
[0005]
3. In the technique (2), when the flow rate of the process gas is reduced, more gas is blown out from the hole 104 close to the place where the side gas is introduced, so that gas non-uniformity occurs in the process space. This tendency becomes more prominent as the wafer to be processed has a large diameter of 200 mm and 300 mm.
[0006]
4). In the technique (3), the microwave-excited plasma may ignite not in the process space but in the space where the gas between the shower plate 102 and the gap plate 101 placed thereon is spread.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
An object of this invention is to provide the shower plate with which formation of a blower outlet is easy regardless of material.
[0008]
An object of the present invention is to provide a shower plate capable of preventing plasma from being ignited in a gap between a shower plate and a gap plate placed thereon when used in a microwave excitation plasma apparatus.
[0009]
It is another object of the present invention to provide a peripheral structure of a shower plate without unevenness in the arrangement pattern of the air outlets.
[0010]
It is another object of the present invention to provide a shower plate peripheral structure that can maintain axial symmetry with respect to the central axis of the chamber of the gas blowing amount even when the gas flow rate is reduced.
[0011]
The shower plate for a microwave-excited plasma device according to the present invention is a shower plate for a microwave-excited plasma device having a plurality of air outlets on the plate, and the air outlet has holes formed in the plate and holes formed in the holes. It is characterized by being formed by a space formed between a cylinder having a smaller diameter than the inserted hole.
[0012]
In the present invention, the air outlet is not formed by the hole itself formed in the plate, but is formed by a space formed between the hole and the cylinder inserted into the hole. Conventionally, the diameter of the hole was about 0.1 μm. However, in the present invention, since it is only necessary to make a hole in the order of mm, even a ceramic (dielectric material) that is difficult to drill is easily processed. Is possible. Therefore, it becomes possible to manufacture a shower plate with a dielectric material, and if a shower plate made of a dielectric material is used in a microwave-excited plasma apparatus, plasma is ignited in the gap between the shower plate and a gap plate placed thereon. Can be prevented.
[0013]
If the outlet is tapered, the gas can be blown out more uniformly.
[0014]
The shower plate of the present invention is a shower plate having a plurality of outlets on the plate,
A gap plate disposed above the shower plate so as to form a gap with the shower plate;
A gas introduction path for introducing process gas into the gap;
In the peripheral structure of the shower plate having
The gas introduction path includes an inlet opening on a side surface of the shower plate, an outlet opening on the gap side in the center of the shower plate, and a passage formed in the shower plate and communicating with the inlet and the outlet. Is configured.
[0016]
【Example】
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The scope of the present invention is not limited to the following examples.
[0017]
(Example 1)
FIG. 2 shows this embodiment.
In the shower plate of this embodiment, the air outlet 207 is formed by a space formed between a hole opened in the plate 202 and a column 204 having a smaller diameter than the hole inserted into the hole.
[0018]
Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.
A shower plate for a 200 mm wafer process shown in FIG. 2 was produced. Holes were drilled at intervals of 20 mm in the range of the central diameter of the shower plate 202 having a diameter of 350 mm and a thickness of 20 mm. A hole with a diameter of 2.1 mm was opened, and the upper part of the hole was expanded to a diameter of 6 mm with a depth of 2 mm in order to insert the female screw 206.
[0019]
On the other hand, the cylinder 204 had a diameter of 2.0 mm, and a male screw 205 was formed at the tip.
[0020]
The cylinder 204 was inserted into the hole and fixed with a female screw 206. The female screw 206 is provided with a notch 208, which is used as a gas passage.
[0021]
The plate 201 was placed on the shower plate 202 with a gap 203 of 1 mm, and the gas introduced from the side of the shower plate spread over the 1 mm gap 203 so that the gas was supplied to each outlet 207.
[0022]
Aluminum was used for the shower plate 202, the cylinder 204, the female screw 206, and the gap plate 201 placed thereon.
[0023]
The conductance of each outlet of the shower plate was measured using the measurement system shown in FIG. A gas line was fixed to the inlet and outlet of each outlet, a fixed amount of air was flowed by the flow rate controller 504, and exhausted by the vacuum pump 507. The exhaust speed was adjusted with a conductance valve 506.
[0024]
FIG. 6 shows data in which the horizontal axis represents the average value of the pressures indicated by the two pressure gauges 505 and the horizontal axis represents the conductance of the holes calculated from the flow rate and the exhaust velocity at that time. For comparison, data of a hole having a diameter of 0.5 mm is also shown in the figure. It was confirmed that a conductance approximately equal to the conductance calculated from the design dimensions was obtained. It has been confirmed that the variation in the conductance at the typical chamber pressure of 20 mTorr in the etching process is 10% in the conventional hole, but the variation is as small as 5% in the structure of the present invention. It was.
[0025]
In the above embodiment, a smaller column is inserted into the hole. However, a gap may be provided by cutting a part of a cylinder having substantially the same diameter or by forming a groove. A groove may be provided in a part of the hole side. Although the gap is set to 0.1 mm, this may be designed so as to have a necessary conductance according to process conditions such as process pressure and flow rate. The material used is aluminum, but the material is not limited to this, and ceramics such as copper, stainless steel, Si, alumina, and aluminum nitride may be used.
[0026]
(Example 2)
In this example, in addition to the processing of Example 1, as shown in FIG. 3, a taper structure of 45 degrees was provided on the gas outlet side of the outlet. That is, on the shower plate side, the gas outlet side 5 mm was widened in a conical shape, and the cylinder to be inserted was shaped so that a cone was added to the lower 5 mm. The gap between the tapered portions was set to a large 0.5 mm, and the conductance of the air outlet 307 was narrowed down with a gap of 0.5 mm between the cylindrical portions 304.
[0027]
This shower plate is attached to a high frequency excitation parallel plate type magnetron etching apparatus using a dipole ring magnet corresponding to a 200 mm wafer as shown in FIG. Electric power was supplied to the wafer stage to etch the wafer 704 with a 200 mm diameter silicon oxide film. Gas was introduced from the side of the shower plate through the pipe 702.
[0028]
A high frequency power source 709 was connected to the wafer stage via a blocking capacitor 708. A dipole ring magnet 705 is installed outside the chamber wall 706 so as to surround the chamber. When the distance between the shower plate and the wafer is 20 mm, the conventional shower plate shown in FIG. 1 has an etching rate distribution in the hole arrangement pattern. However, when the shower plate shown in FIG. Was not observed.
[0029]
(Example 3)
FIG. 4 shows this embodiment.
The peripheral structure of the shower plate according to the present embodiment includes a shower plate 402 having a plurality of air outlets (not shown) on the plate,
A gap plate 401 disposed above the shower plate 402 so as to form a gap 403 with the shower plate 402;
A gas introduction path for introducing process gas into the gap 403;
In the peripheral structure of the shower plate having
Gas is generated by an inlet 405 that opens to the side surface of the shower plate 402, an outlet 406 that opens toward the gap 403 in the center of the shower plate, and a passage 404 that is communicated with the inlet 405 and the outlet 406 and formed in the shower plate 402. An introduction path is configured.
[0030]
Hereinafter, this embodiment will be described in more detail.
In this example, in addition to the processing of Example 2, in the gas supply to the gap 403 between the shower plate 402 that sends gas to each outlet (not shown) of the shower plate 402 and the gap plate 401 plate thereon, As shown in FIG. 4, a passage 404 having a diameter of 3 mm leading from the side surface of the shower plate 402 to the center portion was opened, and gas was supplied from the center of the shower plate 402 to the gap 403.
[0031]
This shower plate was attached to the high frequency excitation parallel plate type magnetron etching apparatus using the dipole ring magnet corresponding to the 200 mm wafer of FIG. 7, and the same etching process as shown in Example 2 was performed. When the process gas flow rate was reduced to 100 sccm, a large amount of gas was blown out from the gas supply port side in the shower play of Example 2, and the etching rate at that portion increased. In the shower plate of this example, the etching rate was high in the central part where the outlet 406 is located, but the distribution is point-symmetric, and the difference in etching rate between the central part and the peripheral part is the same as that in the shower plate 402 of Example 2. It was confirmed that the difference was smaller than the difference between the outlet 406 side and the opposite side.
[0032]
Example 4
In this example, in addition to the third embodiment, as shown in FIG. 8, a protrusion 801 is provided on the upper portion of the shower plate in a portion where the air outlet 803 is not provided, and when the plate 804 is placed on the shower plate, this protrusion becomes a gap. In order to hit the plate 804, the height of the gap was made uniform in the plane.
[0033]
Furthermore, when this shower plate is used for microwave plasma, plasma is lost on the surface of the spacer, so that plasma ignition in the gap is less likely to occur. The shower plate, its outlet, and the gap plate 804 placed on the shower plate were made of alumina that penetrates microwaves well. The projection on the top of the shower plate was 1 mm square and 1 mm high.
[0034]
This shower plate is installed in the microwave introduction part of the 2.45 GHz microwave-excited plasma device using the radial line slot antenna shown in FIG. 9, and it is examined whether plasma is ignited in the gap of the shower plate when the microwave is turned on. It was. Microwaves are supplied to the radial line slot antenna 905 through the coaxial waveguide 906, and the microwaves are supplied from the antenna 905 to the chamber as a plane wave. The plasma 903 is generated in the process space between the shower plate 901 and the wafer 904.
[0035]
FIG. 10 shows the gap pressure dependence of the minimum microwave power at which plasma is ignited in the gap. When a projection is provided on the upper part of the shower plate of this example and a spacer is placed with the gap plate 804 to be placed thereon, since the power for igniting plasma in the gap is larger than when there is no spacer, It was confirmed that the structure of this example makes it difficult to ignite plasma in the gap.
[0036]
In the above embodiment, alumina is used, but it is not always necessary to use alumina. For example, aluminum nitride or silicon nitride may be used. The protrusions may be attached to a plate placed on the shower plate, or a spacer may be placed. Further, the shape is not limited to the shape in which squares are arranged in a grid pattern, and the groove may be dug in a spiral shape or a combination of concentric circles and radiation.
[0037]
【The invention's effect】
According to the present invention, the following various effects are achieved.
The air outlet can be easily formed regardless of the material.
[0038]
When used in a microwave-excited plasma apparatus, it is possible to prevent plasma from being ignited in the gap between the shower plate and the gap plate placed thereon.
The non-uniformity of the arrangement pattern of the air outlets can be eliminated.
[0039]
Even when the gas flow rate is reduced, the axial symmetry can be maintained with respect to the central axis of the chamber for the amount of gas blown out.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view of a conventional shower plate having a straight hole gas outlet.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a shower plate having a gas blowing portion in which a cylinder is inserted into a large hole according to the first embodiment.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a shower plate having a structure in which a blowout tip is tapered in a gas blowout portion in which a cylinder is inserted into a large hole according to a second embodiment.
4 shows a third embodiment of the shower plate having a portion for introducing gas into a gap for sending gas to each hole of the shower plate at the center of the shower plate by making a hole communicating from the side surface of the shower plate to the upper center portion according to the third embodiment. It is sectional drawing.
5 is a conceptual diagram of a conductance measurement system for each hole of a shower plate according to Embodiment 1. FIG.
6 is a graph showing an example of design values and actual measurement values of the conductance of a shower plate hole according to Example 1. FIG.
7 is a conceptual diagram of a high-frequency excited parallel plate type magnetron etching apparatus using a dipole ring magnet to which FIGS. 1 to 3 can be attached according to Embodiments 1 to 3. FIG.
8 is a shower plate formed by placing a vertical plate and a horizontal groove on the upper portion of the shower plate and placing another plate thereon on the gap portion for sending gas to each hole of the shower plate according to Embodiment 4. FIG. is there.
9 is a conceptual diagram of a microwave excitation plasma apparatus using a radial line slot antenna to which a shower plate having the structure of FIG.
10 is data showing the pressure dependence of the minimum microwave power at which plasma ignition occurs in the gap, measured using the plasma apparatus of FIG. 9 according to Example 4. FIG.
[Explanation of symbols]
101, 201, 401 Gap plate,
102, 202, 402 shower plate,
103, 203, 403 gap,
104, 207, 307 outlets,
204, 304 cylinder,
205 male thread,
206 female thread,
208 notches,
404 aisle,
405 entrance,
406 Exit,
504 flow controller,
505 pressure gauge,
506 conductance valve,
507 vacuum pump,
704 wafers,
702 piping,
705 Dipole ring magnet,
706 chamber wall,
708 blocking capacitors,
709 high frequency power supply,
801 protrusion,
803 air outlet,
804 gap plate,
901 shower plate,
903 plasma,
904 wafers,
905 radial line slot antenna,
906 Coaxial coaxial tube.

Claims

In a shower plate for a microwave-excited plasma apparatus having a plurality of air outlets on a plate, the air outlet comprises a hole opened in the plate and a cylinder having a smaller diameter than the hole inserted into the hole. A shower plate for a microwave-excited plasma apparatus , characterized by being formed by a space formed between them.

The shower plate for a microwave-excited plasma device according to claim 1, wherein the air outlet is tapered.

The shower plate for a microwave-excited plasma device according to claim 1 or 2, wherein the shower plate is made of a dielectric material.

A gas introduction path is formed which includes an inlet opening on a side surface, an outlet opening on the upper surface side in a central portion, and a passage formed in the passage through the inlet and the outlet. The shower plate for microwave excitation plasma apparatuses of any one of Claims 1 thru | or 3 .

A microwave-excited plasma apparatus using the shower plate according to any one of claims 1 to 4 .