JP5798140B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、プラズマ処理装置に関する。 Embodiments described herein relate generally to a plasma processing apparatus.
従来、半導体製造プロセスでは、半導体製造装置であるプラズマ処理装置を用いて、RIE(Reactive Ion Etching)等により被処理基板のエッチングが行われている。プラズマ処理装置には、被処理基板に対向するように、シリコンにより形成された上部電極が設けられている。 Conventionally, in a semiconductor manufacturing process, a substrate to be processed is etched by RIE (Reactive Ion Etching) or the like using a plasma processing apparatus which is a semiconductor manufacturing apparatus. The plasma processing apparatus is provided with an upper electrode made of silicon so as to face the substrate to be processed.
本発明が解決しようとする課題は、上部電極のエッチングを抑制するプラズマ処理装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a plasma processing apparatus that suppresses etching of the upper electrode.
実施形態に係る被処理基板を処理するプラズマ処理装置には、被処理基板を載置する基板載置部が設けられる。前記基板載置部に対向するように配置された上部電極が設けられる。前記上部電極の前記基板載置部に対向する面のうち外縁部が鏡面である。 The plasma processing apparatus for processing a substrate to be processed according to the embodiment is provided with a substrate mounting portion for mounting the substrate to be processed. An upper electrode is provided so as to face the substrate mounting portion. An outer edge portion of the surface of the upper electrode facing the substrate mounting portion is a mirror surface.
上部電極と被処理基板との間にプラズマを発生させるプラズマ処理装置においては、プラズマ化したエッチングガスにより上部電極の表面がエッチングされてしまうことがあった。特に、表面の粗さが大きい上部電極を用いた場合には、表面が荒れている部分に電界集中が発生し、その部分が大きくエッチングされることがあった。また、プラズマ化したエッチングガスが上部電極と上部電極上の支持部との間に回り込み、上部電極の裏面をエッチングすることもあった。これらの上部電極のエッチングにより、上部電極の材料である、例えばシリコンのダストがプラズマ処理装置のチャンバ内に発生し、被処理基板に付着するという問題があった。 In a plasma processing apparatus that generates plasma between an upper electrode and a substrate to be processed, the surface of the upper electrode may be etched by plasmaized etching gas. In particular, when an upper electrode having a large surface roughness is used, electric field concentration occurs in a portion where the surface is rough, and the portion may be etched greatly. In addition, the plasma-ized etching gas may circulate between the upper electrode and the support portion on the upper electrode to etch the back surface of the upper electrode. Due to the etching of the upper electrode, there is a problem that, for example, silicon dust, which is a material of the upper electrode, is generated in the chamber of the plasma processing apparatus and adheres to the substrate to be processed.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、これらの実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下の実施形態で用いられる膜の断面図は模式的なものであり、層の厚みと幅との関係や各層の厚みの比率などは現実のものとは異なる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to these embodiments. In addition, the cross-sectional views of the films used in the following embodiments are schematic, and the relationship between the thickness and width of the layers, the ratio of the thicknesses of the layers, and the like are different from the actual ones.
図1は、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を模式的に示す断面図である。ここでは、プラズマ処理装置10として、RIE装置を例示している。プラズマ処理装置10は、気密に構成されたたとえばアルミニウム製のチャンバ11を有している。このチャンバ11は接地されている。
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing an example of the configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. Here, an RIE apparatus is illustrated as the
チャンバ11内には、処理対象としての被処理基板Wを水平に支持するとともに、下部電極として機能する支持テーブル21が設けられている。支持テーブル21の表面上には、図示しないが被処理基板Wを静電吸着する静電チャック機構など保持機構が設けられている。支持テーブル21の側面および底面の周縁部を覆うように絶縁リング22が設けられており、絶縁リング22で覆われた支持テーブル21の上方の外周には、エッジリング23が設けられている。このエッジリング23は、被処理基板Wのエッチング時に、電界が被処理基板Wの周縁部で鉛直方向(被処理基板面に垂直な方向)に対して偏向しないように電界を調整するために設けられる部材である。
In the
また、支持テーブル21は、チャンバ11内の中央付近に位置するように、チャンバ11に支持される支持部(図示なし)により固定されている。支持テーブル21は、の周縁部には、絶縁リング22が設けられている。また、支持テーブル21には、高周波電力を供給する給電線31が接続されており、この給電線31にブロッキングコンデンサ32、整合器33および高周波電源34が接続されている。高周波電源34からは所定の周波数の高周波電力が支持テーブル21に供給される。
The support table 21 is fixed by a support portion (not shown) supported by the
下部電極として機能する支持テーブル21に対向するように、支持テーブル21の上部に上部電極42が設けられている。上部電極42は支持テーブル21と平行に対向するように、支持テーブル21から所定の距離を隔てたチャンバ11の上部付近の部材41に固定される。このような構造によって、上部電極42と支持テーブル21とは、一対の平行平板電極を構成している。また、上部電極42の内縁部には、上部電極42の板の厚さ方向を貫通する複数のガス供給路が設けられている。上部電極42は、例えば円形状を有している。上部電極42は、例えばシリコンにより形成された電極である。
An
チャンバ11の上部付近には、プラズマ処理時に使用される処理ガスが供給されるガス供給口12が設けられており、ガス供給口12には配管を通じて図示しないガス供給装置が接続されている。
Near the upper portion of the
支持テーブル21の下部にはガス排気口13が設けられており、ガス排気口13には配管を通じて図示しない真空ポンプが接続されている。
A
チャンバ11内の支持テーブル21と、上部電極42との間の領域は、プラズマ処理室51となり、支持テーブル21と、チャンバ11の底面との間の下部の領域はガス排気室52となる。
A region between the support table 21 and the
このように構成されたプラズマ処理装置10での処理の概要について説明する。まず、支持テーブル21上に処理対象である被処理基板Wが載置され、たとえば静電チャック機構によって固定される。ついで、ガス排気口13に接続される図示しない真空ポンプでチャンバ11内が真空引きされる。
An outline of processing in the
その後、チャンバ11内が所定の圧力に達すると、図示しないガス供給装置からガス供給室62に処理ガスが供給され、上部電極42のガス供給路を介してプラズマ処理室51に供給される。プラズマ処理室51内の圧力が所定の圧力に達すると、上部電極42(上部電極)を接地した状態で、支持テーブル21(下部電極)に高周波電圧を印加して、プラズマ処理室51内にプラズマを生成させる。ここで、下部電極には高周波電圧が印加されているので、プラズマと被処理基板との間に電位勾配が生じ、プラズマガス中のイオンが支持テーブル21へと加速されることになり、エッチング処理が行われる。
Thereafter, when the inside of the
図2は、本発明の実施形態に係る上部電極42を示す断面図である。上部電極42の外縁部には、例えばテーパー面である側面と、被処理基板Wに面する側の主面を有する凸部42aが設けられる。この凸部42aの側面および主面は、鏡面となるように研磨処理されており、表面の粗さの平均は、100nm以下である。これにより、プラズマ処理装置10のチャンバ11内において、プラズマ処理をする際に、上部電極42表面に電界集中することを避けることができ、上部電極42が過度にエッチングされ、チャンバ11内にダストとして飛散することを抑制することができる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the
さらに、上部電極42の裏面、すなわち被処理基板52と対抗する面の反対側の面の外縁部が、鏡面となるように研磨されていてもよい。鏡面となるように研磨された上部電極42の裏面の粗さの平均は、100nm以下である。上部電極42上には、板の厚さ方向を貫通する複数のガス供給路が形成された部材41が設けられる。部材41と、上部電極42は、例えば全面において密着する構造となっている。一般に、上部電極42の裏面は粗く、プラズマ処理時にエッチングガスによってエッチングされていた。本実施形態のように、上部電極42の裏面が研磨されている場合には、上部電極42の外縁部において、部材41と上部電極42との密着性が向上し、プラズマ処理中に上部電極42と部材41との間にプラズマ化したガスが侵入されることを抑制することができる。これにより、上部電極42がエッチングガスによるエッチングが抑制され、チャンバ11内にダストが飛散することを抑制することができる。特に、上部電極42の裏面のうち、外縁部42bのみを研磨し、鏡面処理をしてもよい。これにより、上部電極42と部材41との密着性を良くし、上部電極42の外側から上部電極42と部材41との間に流入するガスを抑制することができる。
Furthermore, the back surface of the
以上に述べた本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、上部電極の外縁部の表面が鏡面処理されている。これにより、表面が荒れている部分に電界集中が発生し、その部分がエッチングされ、チャンバ内に上部電極からダストが飛散することを抑制することができる。なお、上部電極42の外縁部は、凸部42aが設けられなくてもよい。
According to the plasma processing apparatus according to the present embodiment described above, the surface of the outer edge portion of the upper electrode is mirror-finished. As a result, electric field concentration occurs in a portion having a rough surface, the portion is etched, and dust can be prevented from scattering from the upper electrode into the chamber. The outer edge portion of the
さらに、本実施形態によれば、上部電極の裏面が鏡面処理されている。これにより、上部電極の裏面と、上部電極の上部にある部材とが密着性良く接合され、プラズマ処理時に、エッチングガスが上部電極と部材との間に流入されることを抑制することができる。すなわち、上部電極のエッチングを抑制し、チャンバ内にダストが飛散することを抑制することができる。 Furthermore, according to this embodiment, the back surface of the upper electrode is mirror-finished. Thereby, the back surface of the upper electrode and the member above the upper electrode are joined with good adhesion, and it is possible to prevent the etching gas from flowing between the upper electrode and the member during the plasma processing. That is, it is possible to suppress etching of the upper electrode and suppress dust from being scattered in the chamber.
なお、本発明は、上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.
本発明の実施形態を説明したが、この実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。この実施形態は、その他のさまざまな形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。この実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 Although the embodiment of the present invention has been described, this embodiment is presented as an example and is not intended to limit the scope of the invention. This embodiment can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. This embodiment and its modifications are included in the scope of the present invention and the gist thereof, and are also included in the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
10…プラズマ処理装置
11…チャンバ
12…ガス供給口
13…ガス排気口
21…支持テーブル
22…絶縁リング
23…エッジリング
31…給電線
32…ブロッキングコンデンサ
33…整合器
34…高周波電源
41…部材
42…上部電極
51…プラズマ処理室
52…ガス排気室
W…被処理基板
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記基板載置部に対向するように配置された上部電極と、
を備え、前記被処理基板を処理するプラズマ処理装置であって、
前記上部電極の前記基板載置部に対向する面のうち外縁部が鏡面であり、前記上部電極
の裏面のうち外縁部のみが鏡面であることを特徴とするプラズマ処理装置。 A substrate placement unit for placing a substrate to be processed;
An upper electrode disposed to face the substrate mounting portion;
A plasma processing apparatus for processing the substrate to be processed,
An outer edge portion of the surface of the upper electrode facing the substrate mounting portion is a mirror surface, and the upper electrode
The plasma processing apparatus characterized in that only the outer edge portion of the back surface is a mirror surface .
形成されることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an outer edge portion of a surface of the upper electrode facing the substrate mounting portion is formed of a convex portion having a side surface and a main surface.
記載のプラズマ処理装置。 The mirror surface is plasma processing apparatus according to claim 1 or claim 2 roughness of the surface is equal to or is less than 100 nm.
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