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JP5878771B2 - Inductively coupled plasma processing method and inductively coupled plasma processing apparatus - Google Patents

Inductively coupled plasma processing method and inductively coupled plasma processing apparatus Download PDF

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JP5878771B2 JP2012024311A JP2012024311A JP5878771B2 JP 5878771 B2 JP5878771 B2 JP 5878771B2 JP 2012024311 A JP2012024311 A JP 2012024311A JP 2012024311 A JP2012024311 A JP 2012024311A JP 5878771 B2 JP5878771 B2 JP 5878771B2
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Description

本発明は、フラットパネルディスプレイ(FPD)製造用のガラス基板等の被処理基板に誘導結合プラズマ処理を施す誘導結合プラズマ処理方法および誘導結合プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to an inductively coupled plasma processing method and an inductively coupled plasma processing apparatus for performing inductively coupled plasma processing on a target substrate such as a glass substrate for manufacturing a flat panel display (FPD).

液晶表示装置(LCD)等のフラットパネルディスプレイ(FPD)製造工程においては、ガラス製の基板にプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在し、このようなプラズマ処理を行うためにプラズマエッチング装置やプラズマCVD装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。プラズマ処理装置としては従来、容量結合プラズマ処理装置が多用されていたが、近時、高真空度で高密度のプラズマを得ることができるという大きな利点を有する誘導結合プラズマ(Inductively Coupled Plasma:ICP)処理装置が注目されている。   In a flat panel display (FPD) manufacturing process such as a liquid crystal display device (LCD), there is a process of performing plasma processing such as plasma etching or film formation on a glass substrate. In order to perform such plasma processing Various plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD apparatus are used. Conventionally, a capacitively coupled plasma processing apparatus has been widely used as a plasma processing apparatus. Recently, however, an inductively coupled plasma (ICP) has a great advantage that a high-density plasma can be obtained at a high vacuum level. Processing devices are attracting attention.

誘導結合プラズマ処理装置は、被処理基板を収容する処理容器の天壁を構成する誘電体窓の上側に高周波アンテナを配置し、処理容器内に処理ガスを供給するとともにこの高周波アンテナに高周波電力を供給することにより、誘電体窓を介して処理容器内に誘導電界を形成し、この誘導電界によって誘導結合プラズマを生じさせ、この誘導結合プラズマによって被処理基板に所定のプラズマ処理を施すものである。高周波アンテナとしては、渦巻き状をなす環状アンテナが多用されている。   In an inductively coupled plasma processing apparatus, a high frequency antenna is disposed above a dielectric window that forms the top wall of a processing container that accommodates a substrate to be processed, and a processing gas is supplied into the processing container and high frequency power is supplied to the high frequency antenna. By supplying, an inductive electric field is formed in the processing container through the dielectric window, inductively coupled plasma is generated by the inductive electric field, and a predetermined plasma process is performed on the substrate to be processed by the inductively coupled plasma. . As a high-frequency antenna, a spiral antenna having a spiral shape is often used.

平面環状アンテナを用いた誘導結合プラズマ処理装置では、処理容器内の平面アンテナ直下の空間にプラズマが生成されるが、その際に、アンテナ直下の各位置での誘導電界の電界強度に応じて高プラズマ密度領域と低プラズマ密度領域の分布を持つことから、平面環状アンテナのパターン形状がプラズマ密度分布を決める重要なファクターとなっており、平面環状アンテナの疎密を調整することにより、誘導電界を均一化し、均一なプラズマを生成している。   In an inductively coupled plasma processing apparatus using a planar annular antenna, plasma is generated in a space immediately below the planar antenna in the processing container. At that time, the plasma is generated in accordance with the electric field strength of the induction electric field at each position immediately below the antenna. Due to the distribution of the plasma density region and the low plasma density region, the pattern shape of the planar annular antenna is an important factor that determines the plasma density distribution. By adjusting the density of the planar annular antenna, the induction electric field is made uniform. And uniform plasma is generated.

そのため、径方向に間隔をおいて内側部分と外側部分の2つの環状アンテナを有するアンテナユニットを設け、これらのインピーダンスを調整してこれら2つの環状アンテナ部の電流値を独立して制御し、それぞれの環状アンテナ部により発生するプラズマが拡散により形成する密度分布の重ね合わさり方を制御することにより、誘導結合プラズマの全体としての密度分布を制御する技術が提案されている(特許文献1)。   Therefore, an antenna unit having two annular antennas of an inner part and an outer part with an interval in the radial direction is provided, and the impedance values are adjusted to independently control the current values of these two annular antenna parts, There has been proposed a technique for controlling the density distribution of the inductively coupled plasma as a whole by controlling how the density distribution formed by diffusion of the plasma generated by the annular antenna portion is superimposed (Patent Document 1).

特開2007−311182号公報JP 2007-31182 A

ところで、このような内側部分と外側部分の2つの環状アンテナを有するアンテナユニットを用いた誘導結合プラズマ処理であっても、100mTorr以上の高圧力条件で行う場合、プラズマが拡散し難くなるため、上記2つの環状アンテナの配置に依存しないプラズマを維持しやすい位置に局所的に集中して生成しやすくなり、アンテナ電流の調整によっても、基板全体に対して所望の密度分布のプラズマを維持することが困難であり、所望の処理分布、典型的には均一な処理分布が得られない場合がある。   By the way, even if the inductively coupled plasma process using the antenna unit having two annular antennas of the inner part and the outer part is performed under a high pressure condition of 100 mTorr or more, the plasma is difficult to diffuse. Plasma that does not depend on the arrangement of the two annular antennas can be generated in a concentrated manner at a position where it is easy to maintain, and plasma with a desired density distribution can be maintained over the entire substrate by adjusting the antenna current. In some cases, a desired processing distribution, typically a uniform processing distribution, may not be obtained.

また、このような高圧力条件でなくとも、2つの環状アンテナ部の電流値を独立して制御してもそれぞれのアンテナによって生成されたプラズマが互いに影響しあって所望のプラズマ密度分布を得難い場合がある。このような問題は、特許文献1のような2つの環状アンテナを有する場合に限らず、複数の渦巻き状アンテナを有する場合の全般に生じるものである。   In addition, even if the high pressure conditions are not used, it is difficult to obtain a desired plasma density distribution because the plasma generated by each antenna affects each other even if the current values of the two annular antenna parts are controlled independently. There is. Such a problem occurs not only in the case of having two annular antennas as in Patent Document 1, but generally in the case of having a plurality of spiral antennas.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、複数の渦巻き状をなすアンテナを用いて誘導結合プラズマ処理を行う場合に、所望の処理分布で誘導結合プラズマ処理を行うことができる誘導結合プラズマ処理方法および誘導結合プラズマ処理装置を提供することを課題とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and inductive coupling capable of performing inductively coupled plasma processing with a desired processing distribution when performing inductively coupled plasma processing using a plurality of spiral antennas. It is an object of the present invention to provide a plasma processing method and an inductively coupled plasma processing apparatus.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法を提供する。 In order to solve the above-described problem, in a first aspect of the present invention, a processing chamber that accommodates a substrate and performs plasma processing, a mounting table on which the substrate is mounted in the processing chamber, and a processing gas in the processing chamber A processing gas supply system to supply; an exhaust system for exhausting the processing chamber; an antenna unit having a high-frequency antenna for generating inductively coupled plasma, which is disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber; A high-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-frequency antenna, wherein the high-frequency antenna includes at least a spiral outer antenna that is supplied with the high-frequency power to form an outer induction electric field, and an inner side of the outer antenna. provided concentrically, it possesses an inner antenna forming a spiral which is the high-frequency power to form a supplied inside the induction field, the high frequency power supply means, a high frequency electric The antenna unit has a feeding path from the high-frequency power source through the matching box to the inner antenna and the outer antenna, and includes the antennas and the feeding paths. An inductively coupled plasma processing apparatus, further comprising an impedance adjusting means for adjusting an impedance value of at least one of the inner antenna circuit and the outer antenna circuit, thereby adjusting a current value of each antenna. An inductively coupled plasma processing method for performing inductively coupled plasma processing on a substrate using the impedance adjusting means, adjusting the current value of each antenna by the impedance adjusting means, and adjusting the current flowing through each of the inner antenna and the outer antenna. In comparison, a relatively large voltage is applied to the inner antenna. A first process in which a local plasma is generated by the inner induction electric field formed in a portion corresponding to the inner antenna by flowing a current of a value, and a current having a relatively large current value in the outer antenna And periodically performing a second process in which local plasma is generated by the outer induced electric field formed in a portion corresponding to the outer antenna and the process is performed at different times. The inductively coupled plasma processing method is characterized in that a desired processing distribution is obtained for a substrate.

上記第1の観点において、前記第1の処理は、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第1の電流値とし、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に小さい値である第2の電流値として行われ、前記第2の処理は、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第3の電流値とし、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に小さい値である第4の電流値として行われるものとすることができる。 The Te first aspect odor, before Symbol first process, the first current value for generating said local plasma is relatively large value the current value of the inner current flowing through the inner antenna, performed by the second current value is a relatively small value the current value of the outer current flowing through the outer antenna, the second process is relatively current value of the outer current flowing through the outer antenna The third current value for generating the local plasma having a large value is used , and the current value of the inner current flowing through the inner antenna is set as a fourth current value that is a relatively small value. It is Ru can.

本発明の第2の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにし、その際に、前記内側アンテナに供給される内側電流および前記外側アンテナに供給される外側電流の電流値を独立に変化可能とし、前記内側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第1の電流値と前記第1の電流値よりも小さい第4の電流値との間で所定の周期で変化させ、前記外側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第3の電流値と前記第3の電流値よりも小さい第2の電流値との間で前記所定の周期でかつ前記内側電流とは異なる位相で変化させることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法を提供する。
この場合に、前記内側電流と前記外側電流との間の位相差は半周期とすることができる。また、前記内側電流と前記外側電流はパルス状に供給することができる。
In a second aspect of the present invention, a processing chamber that accommodates a substrate and performs plasma processing, a mounting table on which the substrate is mounted in the processing chamber, and a processing gas supply system that supplies a processing gas into the processing chamber; , An exhaust system for exhausting the processing chamber, an antenna unit disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber and having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, and supplying high frequency power to the high frequency antenna A high-frequency power supply means, and the high-frequency antenna is provided at least concentrically inside the outer antenna and a spiral outer antenna that is supplied with high-frequency power to form an outer induction electric field. A spiral inner antenna that is supplied with electric power to form an inner induction electric field, and a current having a relatively large current value is caused to flow through the inner antenna. A first process for generating a local plasma by the inner induction electric field formed in a portion corresponding to the antenna and performing a process, and a current having a relatively large current value is supplied to the outer antenna to correspond to the outer antenna. The second process in which the local plasma is generated by the external induced electric field formed in the portion to be processed is periodically performed at different times, and the desired process is performed on the substrate at the end of the process. In this case, the current value of the inner current supplied to the inner antenna and the current value of the outer current supplied to the outer antenna can be changed independently, and the current value of the inner current is changed to the local current. And changing the current value of the outer current in a predetermined cycle between a first current value for generating a static plasma and a fourth current value smaller than the first current value. Induction, characterized in that to vary in different phases the predetermined period at and said inner current and between the third current value for generating the said second current value smaller than the third current value A coupled plasma processing method is provided.
In this case, the phase difference between the inner current and the outer current can be a half cycle. Further, the inner current and the outer current can be supplied in a pulse shape.

前記第2の電流値および前記第4の電流値は、それぞれ前記外側アンテナおよび前記内側アンテナが誘導結合プラズマを発生させない程度に小さい値または0とすることができる。   The second current value and the fourth current value may be small values or zero so that the outer antenna and the inner antenna do not generate inductively coupled plasma, respectively.

前記第1の処理の期間および前記第2の処理の期間は、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定することができる。この場合に、前記第1の処理の期間および前記第2の処理の期間を同じに設定することができる。   The period of the first process and the period of the second process can be appropriately set according to the contents of the process and the process distribution to be obtained. In this case, the period of the first process and the period of the second process can be set to be the same.

前記第1の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第2の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とは、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定することができる。この場合に、前記第1の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第2の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とを同じに設定することができる。   The current value for generating the local plasma in the first process and the current value for generating the local plasma in the second process depend on the content of the process and the processing distribution to be obtained. It can be set accordingly. In this case, the current value for generating local plasma in the first process and the current value for generating local plasma in the second process can be set to be the same.

本発明の第の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法を提供する。 In a third aspect of the present invention, a processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing, a mounting table on which the substrate is mounted in the processing chamber, a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber, , An exhaust system for exhausting the processing chamber, an antenna unit disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber and having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, and supplying high frequency power to the high frequency antenna high frequency power supply and means, the high frequency antenna which is to have a plurality of antennas forming a spiral to form an induced electric field is a high frequency power is supplied, the high-frequency power supply means includes a high frequency power source and matching unit The antenna unit has a feeding path from the high-frequency power source to the plurality of antennas through a matching unit, and includes a plurality of antennas and the feeding paths. The antenna circuit is formed, the substrate using at least one of the impedance adjusting, have been the inductively coupled plasma processing apparatus further comprises an impedance adjusting means for adjusting the current value of each antenna of the plurality of antenna circuit An inductively coupled plasma processing method for performing inductively coupled plasma processing, wherein the impedance adjustment unit adjusts the current value of each antenna, and is a part of the plurality of antennas and relatively large to at least one antenna The process of generating a local plasma by the induced electric field formed in the portion corresponding to the antenna by passing a current of the current value is periodically performed multiple times for different antennas at different times. An invitation characterized by obtaining a desired processing distribution for the substrate at the end of processing. It provides a binding plasma processing method.

本発明の第の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。 In a fourth aspect of the present invention, a processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing, a mounting table on which the substrate is mounted in the processing chamber, and a processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber, , An exhaust system for exhausting the processing chamber, an antenna unit disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber and having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, and supplying high frequency power to the high frequency antenna A high-frequency power supply means, and the high-frequency antenna is provided at least concentrically inside the outer antenna and a spiral outer antenna that is supplied with high-frequency power to form an outer induction electric field. possess an inner antenna forming a spiral which power to form a supplied inside the induction field, the high frequency power supply means, and a high frequency power source and the matching circuit, wherein The antenna unit has a feeding path from the high-frequency power source to the inner antenna and the outer antenna through a matching unit, and an inner antenna circuit and an outer antenna circuit including the antennas and the feeding paths are formed. An inductively coupled plasma processing apparatus further comprising an impedance adjusting means for adjusting an impedance of at least one of the inner antenna circuit and the outer antenna circuit, thereby adjusting a current value of each antenna , and further comprising the impedance adjusting means The current value of each antenna is adjusted by the above , and in the comparison of the currents flowing through the inner antenna and the outer antenna, a portion corresponding to the inner antenna by flowing a relatively large current value through the inner antenna Locally generated by the inner induced electric field formed in A local plasma is generated by a first process in which plasma is generated and a process having a relatively large current value is caused to flow through the outer antenna and the outer induced electric field formed in a portion corresponding to the outer antenna. And a second processing for performing the processing periodically at different times, and a control unit that controls to obtain a desired processing distribution for the substrate at the end of the processing. An inductively coupled plasma processing apparatus is provided.

本発明の第の観点では、基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、前記処理室内で基板が載置される載置台と、前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、前記処理室内を排気する排気系と、前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段とを具備し、前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置を提供する。 In a fifth aspect of the present invention, a processing chamber that accommodates a substrate and performs plasma processing, a mounting table on which the substrate is mounted, and a processing gas supply system that supplies a processing gas into the processing chamber; , An exhaust system for exhausting the processing chamber, an antenna unit disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber and having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, and supplying high frequency power to the high frequency antenna high frequency power supply and means, the high frequency antenna which is to have a plurality of antennas forming a spiral to form an induced electric field is a high frequency power is supplied, the high-frequency power supply means includes a high frequency power source and matching unit The antenna unit has a feeding path from the high-frequency power source to the plurality of antennas through a matching unit, and includes a plurality of antennas and the feeding paths. The antenna circuit is formed, and adjusting at least one impedance of the plurality of antenna circuit, a inductively coupled plasma processing apparatus further comprises an impedance adjusting means for adjusting the current value of each of the antenna has, further wherein The current value of each antenna is adjusted by an impedance adjusting means, and a current having a relatively large current value is passed through at least one antenna, and is formed in a portion corresponding to the antenna. The processing performed by generating a local plasma by the induced electric field is periodically performed a plurality of times for different antennas at different times , and a desired processing distribution is obtained for the substrate at the end of the processing. An inductively coupled plasma processing apparatus is provided, which includes a control unit that controls as described above.

本発明によれば、内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して内側アンテナに対応する部分に形成した内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して外側アンテナに対応する部分に形成した外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにするので、高圧条件等の基板全体に所望の誘導結合プラズマが生成され難い場合であっても、所望の処理分布を得ることができる。   According to the present invention, a first process for generating a local plasma by an inner induction electric field formed in a portion corresponding to the inner antenna by flowing a current having a relatively large current value to the inner antenna, The second process, in which a process is performed by generating a local plasma by an outer induced electric field formed in a portion corresponding to the outer antenna by flowing a current having a relatively large current value to the outer antenna, is made different in time. Since the desired processing distribution is obtained for the substrate at the end of the processing, the desired processing distribution can be obtained even when the desired inductively coupled plasma is difficult to be generated on the entire substrate under high pressure conditions or the like. Can be obtained.

本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the inductively coupled plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の誘導結合プラズマ処理装置に用いられる誘導結合プラズマ用アンテナユニットの高周波アンテナの一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of the high frequency antenna of the antenna unit for inductively coupled plasma used for the inductively coupled plasma processing apparatus of FIG. 図1の誘導結合プラズマ処理装置に用いられる高周波アンテナの給電回路を示す図である。It is a figure which shows the electric power feeding circuit of the high frequency antenna used for the inductively coupled plasma processing apparatus of FIG. 可変コンデンサによるインピーダンス調整により、外側アンテナ回路の電流Ioutと内側アンテナ回路の電流Iinとを自在に変化させ得ることを模式的に示す図である。The impedance adjustment by the variable capacitor is a diagram schematically showing that may freely alter the current I in the current I out and the inner antenna circuitry outside the antenna circuit. 本発明の一実施形態により内側アンテナ直下および外側アンテナ直下に時間的に異ならせて局所的プラズマを生成して誘導結合プラズマ処理を行った場合のプラズマの状態とエッチングレート(E/R)との関係(a)と、処理結果(b)を示す図である。According to an embodiment of the present invention, the plasma state and the etching rate (E / R) when inductively coupled plasma processing is performed by generating a local plasma directly under the inner antenna and immediately under the outer antenna. It is a figure which shows a relationship (a) and a process result (b). 内側アンテナの電流値および外側アンテナの電流値を周期的に変化させた例を示す図である。It is a figure which shows the example which changed the electric current value of the inner side antenna, and the electric current value of the outer side antenna periodically. 電流変化をパルス状にした際の波形の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the waveform at the time of making a current change into a pulse form. 高周波アンテナの他の例である三環状アンテナを示す平面図である。It is a top view which shows the tricyclic antenna which is another example of a high frequency antenna. 高周波アンテナに用いる他のアンテナ例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of an antenna used for a high frequency antenna. 図9のアンテナに用いられる第1部分を示す平面図である。It is a top view which shows the 1st part used for the antenna of FIG. 図9のアンテナに用いられる第2部分を示す平面図である。It is a top view which shows the 2nd part used for the antenna of FIG. 高周波アンテナに用いるアンテナのさらに他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the further another example of the antenna used for a high frequency antenna. 高周波アンテナのさらに他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of a high frequency antenna.

以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。図1は本発明の一実施形態に係る誘導結合プラズマ処理装置を示す断面図、図2はこの誘導結合プラズマ処理装置に用いられるアンテナユニットを示す平面図である。この装置は、例えばFPD用ガラス基板上に薄膜トランジスターを形成する際のメタル膜、ITO膜、酸化膜等のエッチングや、レジスト膜のアッシング処理に用いられる。FPDとしては、液晶ディスプレイ(LCD)、エレクトロルミネセンス(Electro Luminescence;EL)ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル(PDP)等が例示される。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a sectional view showing an inductively coupled plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a plan view showing an antenna unit used in the inductively coupled plasma processing apparatus. This apparatus is used, for example, for etching a metal film, an ITO film, an oxide film, or the like when forming a thin film transistor on an FPD glass substrate, or for ashing a resist film. Examples of the FPD include a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like.

このプラズマ処理装置は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器1を有する。この本体容器1は分解可能に組み立てられており、接地線1aにより電気的に接地されている。本体容器1は、誘電体壁2により上下にアンテナ室3および処理室4に区画されている。したがって、誘電体壁2は処理室4の天井壁を構成し、後述の高周波アンテナにより形成される誘導電界を透過する誘電体窓として機能する。誘電体壁2は、Al23等のセラミックス、石英等で構成されている。 This plasma processing apparatus has a rectangular tube-shaped airtight main body container 1 made of a conductive material, for example, aluminum whose inner wall surface is anodized. The main body container 1 is assembled so as to be disassembled, and is electrically grounded by a ground wire 1a. The main body container 1 is divided into an antenna chamber 3 and a processing chamber 4 by a dielectric wall 2 in the vertical direction. Therefore, the dielectric wall 2 forms a ceiling wall of the processing chamber 4 and functions as a dielectric window that transmits an induction electric field formed by a high-frequency antenna described later. The dielectric wall 2 is made of ceramics such as Al 2 O 3 , quartz, or the like.

誘電体壁2の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体11が嵌め込まれている。シャワー筐体11は例えば十字状に設けられており、誘電体壁2を下から支持する梁としての機能を有する。なお、上記誘電体壁2を支持するシャワー筐体11は、複数本のサスペンダ(図示せず)により本体容器1の天井に吊された状態となっている。   A shower casing 11 for supplying a processing gas is fitted into the lower portion of the dielectric wall 2. The shower casing 11 is provided in a cross shape, for example, and has a function as a beam for supporting the dielectric wall 2 from below. The shower housing 11 that supports the dielectric wall 2 is suspended from the ceiling of the main body container 1 by a plurality of suspenders (not shown).

このシャワー筐体11は導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないようにその内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。このシャワー筐体11は電気的に接地されている。   This shower casing 11 is made of a conductive material, preferably a metal, for example, aluminum whose inner surface or outer surface is anodized so as not to generate contaminants. This shower casing 11 is electrically grounded.

このシャワー筐体11には水平に伸びるガス流路12が形成されており、このガス流路12には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔12aが連通している。一方、誘電体壁2の上面中央には、このガス流路12に連通するようにガス供給管20aが設けられている。ガス供給管20aは、本体容器1の天井からその外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系20に接続されている。したがって、プラズマ処理においては、処理ガス供給系20から供給された処理ガスがガス供給管20aを介してシャワー筐体11内に供給され、その下面のガス吐出孔12aから処理室4内へ吐出される。   The shower casing 11 is formed with a gas channel 12 extending horizontally, and a plurality of gas discharge holes 12 a extending downward are communicated with the gas channel 12. On the other hand, a gas supply pipe 20 a is provided at the center of the upper surface of the dielectric wall 2 so as to communicate with the gas flow path 12. The gas supply pipe 20a penetrates from the ceiling of the main body container 1 to the outside and is connected to a processing gas supply system 20 including a processing gas supply source and a valve system. Therefore, in the plasma processing, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20 is supplied into the shower housing 11 through the gas supply pipe 20a and discharged into the processing chamber 4 from the gas discharge hole 12a on the lower surface thereof. The

本体容器1におけるアンテナ室3の側壁3aと処理室4の側壁4aとの間には内側に突出する支持棚5が設けられており、この支持棚5の上に誘電体壁2が載置される。   A support shelf 5 protruding inward is provided between the side wall 3 a of the antenna chamber 3 and the side wall 4 a of the processing chamber 4 in the main body container 1, and the dielectric wall 2 is placed on the support shelf 5. The

アンテナ室3内には、高周波(RF)アンテナ13を含むアンテナユニット50が配設されている。高周波アンテナ13は整合器14を介して高周波電源15に接続されている。また、高周波アンテナ13は絶縁部材からなるスペーサ17により誘電体壁2から離間している。そして、高周波アンテナ13に、高周波電源15から例えば周波数が13.56MHzの高周波電力が供給されることにより、処理室4内に誘導電界が形成され、この誘導電界によりシャワー筐体11から供給された処理ガスがプラズマ化される。なお、アンテナユニット50については後述する。   An antenna unit 50 including a radio frequency (RF) antenna 13 is disposed in the antenna chamber 3. The high frequency antenna 13 is connected to a high frequency power supply 15 through a matching unit 14. The high frequency antenna 13 is separated from the dielectric wall 2 by a spacer 17 made of an insulating member. Then, a high frequency power having a frequency of 13.56 MHz, for example, is supplied to the high frequency antenna 13 from the high frequency power supply 15, whereby an induction electric field is formed in the processing chamber 4, and the induction electric field is supplied from the shower casing 11. The processing gas is turned into plasma. The antenna unit 50 will be described later.

処理室4内の下方には、誘電体壁2を挟んで高周波アンテナ13と対向するように、矩形状のFPD用ガラス基板(以下単に基板と記す)Gを載置するための載置台23が設けられている。載置台23は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。載置台23に載置された基板Gは、静電チャック(図示せず)により吸着保持される。   Below the inside of the processing chamber 4, there is a mounting table 23 for mounting a rectangular FPD glass substrate (hereinafter simply referred to as a substrate) G so as to face the high-frequency antenna 13 with the dielectric wall 2 interposed therebetween. Is provided. The mounting table 23 is made of a conductive material, for example, aluminum whose surface is anodized. The substrate G mounted on the mounting table 23 is attracted and held by an electrostatic chuck (not shown).

載置台23は絶縁体枠24内に収納され、さらに、中空の支柱25に支持される。支柱25は本体容器1の底部を気密状態を維持しつつ貫通し、本体容器1外に配設された昇降機構(図示せず)に支持され、基板Gの搬入出時に昇降機構により載置台23が上下方向に駆動される。なお、載置台23を収納する絶縁体枠24と本体容器1の底部との間には、支柱25を気密に包囲するベローズ26が配設されており、これにより、載置台23の上下動によっても処理容器4内の気密性が保証される。また処理室4の側壁4aには、基板Gを搬入出するための搬入出口27aおよびそれを開閉するゲートバルブ27が設けられている。   The mounting table 23 is housed in an insulator frame 24 and is supported by a hollow column 25. The support column 25 penetrates the bottom of the main body container 1 while maintaining an airtight state, is supported by an elevating mechanism (not shown) disposed outside the main body container 1, and the loading table 23 is moved by the elevating mechanism when the substrate G is loaded / unloaded. Is driven in the vertical direction. A bellows 26 that hermetically surrounds the support column 25 is disposed between the insulator frame 24 that houses the mounting table 23 and the bottom of the main body container 1. In addition, airtightness in the processing container 4 is guaranteed. Further, on the side wall 4a of the processing chamber 4, a loading / unloading port 27a for loading / unloading the substrate G and a gate valve 27 for opening / closing the loading / unloading port 27a are provided.

載置台23には、中空の支柱25内に設けられた給電線25aにより、整合器28を介して高周波電源29が接続されている。この高周波電源29は、プラズマ処理中に、バイアス用の高周波電力、例えば周波数が3.2MHzの高周波電力を載置台23に印加する。このバイアス用の高周波電力により、セルフバイアスが形成され、処理室4内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Gに引き込まれる。   A high frequency power source 29 is connected to the mounting table 23 via a matching unit 28 by a power supply line 25 a provided in the hollow support column 25. The high frequency power supply 29 applies high frequency power for bias, for example, high frequency power having a frequency of 3.2 MHz to the mounting table 23 during plasma processing. A self-bias is formed by the high-frequency power for bias, and ions in the plasma generated in the processing chamber 4 are effectively drawn into the substrate G.

さらに、載置台23内には、基板Gの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている(いずれも図示せず)。これらの機構や部材に対する配管や配線は、いずれも中空の支柱25を通して本体容器1外に導出される。   Further, in the mounting table 23, a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a refrigerant flow path, and the like, and a temperature sensor are provided in order to control the temperature of the substrate G (both not shown). ). Piping and wiring for these mechanisms and members are all led out of the main body container 1 through the hollow support column 25.

処理室4の底部には、排気管31を介して真空ポンプ等を含む排気装置30が接続される。この排気装置30により、処理室4が排気され、プラズマ処理中、処理室4内が所定の真空雰囲気(例えば1.33Pa)に設定、維持される。   An exhaust device 30 including a vacuum pump and the like is connected to the bottom of the processing chamber 4 through an exhaust pipe 31. The exhaust chamber 30 exhausts the processing chamber 4, and the inside of the processing chamber 4 is set and maintained in a predetermined vacuum atmosphere (for example, 1.33 Pa) during the plasma processing.

載置台23に載置された基板Gの裏面側、すなわち載置台23の基板Gを載置する面と基板Gの裏面との間には冷却空間(図示せず)が形成されており、一定の圧力の熱伝達用ガスとしてHeガスを供給するためのHeガス流路41が設けられている。このように基板Gの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Gの温度上昇や温度変化を回避することができるようになっている。   A cooling space (not shown) is formed between the back surface side of the substrate G placed on the mounting table 23, that is, between the surface of the mounting table 23 on which the substrate G is placed and the back surface of the substrate G. A He gas flow path 41 is provided for supplying He gas as a heat transfer gas at a certain pressure. By supplying the heat transfer gas to the back side of the substrate G in this way, it is possible to avoid a temperature rise or temperature change of the substrate G under vacuum.

このプラズマ処理装置の各構成部は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなる制御部100に接続されて制御される構成となっている。また、制御部100には、オペレータによるプラズマ処理装置を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等からなるユーザーインターフェース101が接続されている。さらに、制御部100には、プラズマ処理装置で実行される各種処理を制御部100の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納された記憶部102が接続されている。処理レシピは記憶部102の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース101からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部102から呼び出して制御部100に実行させることで、制御部100の制御下で、プラズマ処理装置での所望の処理が行われる。   Each component of the plasma processing apparatus is connected to and controlled by a control unit 100 including a microprocessor (computer). Connected to the control unit 100 is a user interface 101 including a keyboard for performing an input operation such as command input for managing the plasma processing apparatus by an operator, a display for visualizing and displaying the operating status of the plasma processing apparatus, and the like. Has been. Further, the control unit 100 causes each component of the plasma processing apparatus to execute processing according to a control program for realizing various processings executed by the plasma processing apparatus under the control of the control unit 100 and processing conditions. A storage unit 102 that stores a program for processing, that is, a processing recipe, is connected. The processing recipe is stored in a storage medium in the storage unit 102. The storage medium may be a hard disk or semiconductor memory built in the computer, or may be portable such as a CDROM, DVD, or flash memory. Moreover, you may make it transmit a recipe suitably from another apparatus via a dedicated line, for example. Then, if desired, an arbitrary processing recipe is called from the storage unit 102 by an instruction from the user interface 101 and is executed by the control unit 100, so that the desired processing in the plasma processing apparatus is performed under the control of the control unit 100. Is performed.

次に、上記アンテナユニット50について詳細に説明する。
アンテナユニット50は、上述したように高周波アンテナ13を有しており、さらに、整合器14を経た高周波電力を高周波アンテナ13に給電する給電部51を有する。
Next, the antenna unit 50 will be described in detail.
The antenna unit 50 includes the high-frequency antenna 13 as described above, and further includes a power feeding unit 51 that feeds the high-frequency power that has passed through the matching unit 14 to the high-frequency antenna 13.

図2に示すように、高周波アンテナ13は、平面形状をなし輪郭が矩形状(長方形状)をなしており、その配置領域が矩形基板Gに対応している。   As shown in FIG. 2, the high-frequency antenna 13 has a planar shape and has a rectangular outline (rectangular shape), and its arrangement area corresponds to the rectangular substrate G.

高周波アンテナ13は、外側部分を構成する外側アンテナ13aと、内側部分を構成する内側アンテナ13bとを有している。外側アンテナ13aおよび内側アンテナ13bは、いずれも輪郭が矩形状をなす平面型のものである。そして、これら外側アンテナ13aおよび内側アンテナ13bは同心状に配置されている。   The high-frequency antenna 13 has an outer antenna 13a that forms an outer portion and an inner antenna 13b that forms an inner portion. The outer antenna 13a and the inner antenna 13b are both planar type whose outlines are rectangular. The outer antenna 13a and the inner antenna 13b are arranged concentrically.

外側部分を構成する外側アンテナ13aは、図2に示すように導電性材料、例えば銅などからなる4本のアンテナ線61,62,63,64を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重(四重)アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線61,62,63,64は90°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が3、辺の中央部の巻数が2となっている。   As shown in FIG. 2, the outer antenna 13a constituting the outer portion is wound around four antenna wires 61, 62, 63, 64 made of a conductive material, such as copper, so that the whole is spiral. Multiple (quadruple) antennas are configured. Specifically, the antenna wires 61, 62, 63, and 64 are wound by shifting the position by 90 °, the antenna wire is arranged in a substantially frame shape, and the number of turns at the corner where the plasma tends to be weakened. The number of turns is larger than the number of turns at the center of the side. In the illustrated example, the number of turns at the corner is 3, and the number of turns at the center of the side is 2.

内側部分を構成する内側アンテナ13bは、図2に示すように導電性材料、例えば銅などからなる4本のアンテナ線71,72,73,74を巻回して全体が渦巻状となるようにした多重(四重)アンテナを構成している。具体的には、アンテナ線71,72,73,74は90°ずつ位置をずらして巻回され、アンテナ線の配置領域が略額縁状をなし、プラズマが弱くなる傾向にある角部の巻数を辺の中央部の巻数よりも多くなるようにしている。図示の例では角部の巻数が3、辺の中央部の巻数が2となっている。   As shown in FIG. 2, the inner antenna 13b constituting the inner portion is wound around four antenna wires 71, 72, 73, 74 made of a conductive material, such as copper, so that the entire antenna becomes a spiral shape. Multiple (quadruple) antennas are configured. Specifically, the antenna wires 71, 72, 73, and 74 are wound by shifting the position by 90 °, the antenna wire is arranged in a substantially frame shape, and the number of turns at the corner where the plasma tends to be weakened. The number of turns is larger than the number of turns at the center of the side. In the illustrated example, the number of turns at the corner is 3, and the number of turns at the center of the side is 2.

外側アンテナ13aのアンテナ線61,62,63,64へは、中央の4つの端子22aおよび給電線69を介して給電されるようになっている。また、内側アンテナ13bのアンテナ線71,72,73,74へは、中央に配置された4つの端子22bおよび給電線79を介して給電されるようになっている。   Power is supplied to the antenna wires 61, 62, 63, 64 of the outer antenna 13a through the four terminals 22a at the center and the feeder wire 69. In addition, power is supplied to the antenna lines 71, 72, 73, and 74 of the inner antenna 13b through four terminals 22b and a power supply line 79 arranged in the center.

アンテナ室3の中央部付近には、外側アンテナ13aに給電する4本の第1の給電部材16aおよび内側アンテナ13bに給電する4本の第2の給電部材16b(図1ではいずれも1本のみ図示)が設けられており、各第1給電部材16aの下端は外側アンテナ13aの端子22aに接続され、各第2給電部材16bの下端は内側アンテナ13bの端子22bに接続されている。4本の第1の給電部材16aは、給電線19aに接続されており、また4本の第2の給電部材16bは、給電線19bに接続されていて、これら給電線19a,19bは整合器14から延びる給電線19から分岐している。給電線19,19a,19b、給電部材16a,16b、端子22a,22b、給電線69,79は、アンテナユニット50の給電部51を構成している。   Near the central portion of the antenna chamber 3, four first power supply members 16a that supply power to the outer antenna 13a and four second power supply members 16b that supply power to the inner antenna 13b (only one in FIG. 1). The lower end of each first feeding member 16a is connected to the terminal 22a of the outer antenna 13a, and the lower end of each second feeding member 16b is connected to the terminal 22b of the inner antenna 13b. The four first power supply members 16a are connected to the power supply line 19a, and the four second power supply members 16b are connected to the power supply line 19b, and these power supply lines 19a and 19b are matched devices. The power supply line 19 extends from the power supply line 19. The power supply lines 19, 19 a, 19 b, the power supply members 16 a, 16 b, the terminals 22 a, 22 b, and the power supply lines 69, 79 constitute a power supply unit 51 of the antenna unit 50.

給電線19aには可変コンデンサ21が介装され、給電線19bには可変コンデンサが介装されていない。そして、4本の第1の給電部材16a、給電線19a、可変コンデンサ21、および外側アンテナ13aによって外側アンテナ回路が構成され、4本の第2の給電部材16b、給電線19b、および内側アンテナ13bによって内側アンテナ回路が構成される。   A variable capacitor 21 is interposed in the power supply line 19a, and no variable capacitor is interposed in the power supply line 19b. The four first power supply members 16a, the power supply line 19a, the variable capacitor 21, and the outer antenna 13a constitute an outer antenna circuit, and the four second power supply members 16b, the power supply line 19b, and the inner antenna 13b. Constitutes the inner antenna circuit.

後述するように、可変コンデンサ21の容量を調節することにより、外側アンテナ回路のインピーダンスが制御され、これにより外側アンテナ回路および内側アンテナ回路に流れる電流の大小関係を調整することができる。可変コンデンサ21は外側アンテナ回路の電流制御部として機能する。   As will be described later, by adjusting the capacitance of the variable capacitor 21, the impedance of the outer antenna circuit is controlled, whereby the magnitude relationship between the currents flowing through the outer antenna circuit and the inner antenna circuit can be adjusted. The variable capacitor 21 functions as a current control unit for the outer antenna circuit.

高周波アンテナ13のインピーダンス制御について図3を参照して説明する。図3は、高周波アンテナ13の給電回路を示す図である。この図に示すように、高周波電源15からの高周波電力は整合器14を経て外側アンテナ回路91aと内側アンテナ回路91bに供給される。ここで、外側アンテナ回路91aは、外側アンテナ13aと可変コンデンサ21で構成されているから、外側アンテナ回路91aのインピーダンスZoutは、可変コンデンサ21のポジションを調節してその容量を変化させることにより変化させることができる。一方、内側アンテナ回路91bは内側アンテナ13bのみからなり、そのインピーダンスZinは固定である。このとき、外側アンテナ回路91aの電流Ioutと内側アンテナ回路91bの電流IinはZoutとZinの比率に応じて変化するので、インピーダンスZoutの変化に対応して電流Ioutと電流Iinを変化させることができる。すなわち、外側アンテナ13aに可変コンデンサ21を接続して、外側アンテナ回路91aのインピーダンス調節を可能にしたので、図4に模式的に示すように、外側アンテナ回路91aの電流Ioutと内側アンテナ回路91bの電流Iinとを自在に変化させることができる。そして、このように外側アンテナ13aに流れる電流と内側アンテナ13bに流れる電流を制御することによって、外側アンテナ13aに対応した位置に形成される外側誘導電界と内側アンテナ13bに対応した位置に形成される内側誘導電界を制御することができ、これにより、誘導電界により生成されるプラズマ密度分布を制御することができる。なお、内側アンテナ回路91bにもコンデンサを設けて電流の制御性をより高めるようにしてもよい。 The impedance control of the high frequency antenna 13 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram illustrating a power feeding circuit of the high-frequency antenna 13. As shown in this figure, the high frequency power from the high frequency power supply 15 is supplied to the outer antenna circuit 91a and the inner antenna circuit 91b through the matching unit 14. Here, the outer antenna circuit 91a, because they consist of outer antenna 13a and the variable capacitor 21, the impedance Z out of the outer antenna circuit 91a, varied by varying the capacity by adjusting the position of the variable capacitor 21 Can be made. On the other hand, the inner antenna circuit 91b comprises only the inner antenna 13b, and its impedance Z in is fixed. At this time, since the current I in the current I out and the inner antenna circuit 91b of the outer antenna circuit 91a changes according to the ratio of Z out and Z in, current in response to a change in the impedance Z out I out and the current I in can be changed. That is, since the variable capacitor 21 is connected to the outer antenna 13a to allow the impedance adjustment of the outer antenna circuit 91a, the current I out of the outer antenna circuit 91a and the inner antenna circuit 91b are schematically shown in FIG. Current I in can be freely changed. By controlling the current flowing through the outer antenna 13a and the current flowing through the inner antenna 13b in this way, the outer induction electric field formed at a position corresponding to the outer antenna 13a and the position corresponding to the inner antenna 13b are formed. The inner induced electric field can be controlled, and thereby the plasma density distribution generated by the induced electric field can be controlled. Note that a capacitor may also be provided in the inner antenna circuit 91b to further improve the current controllability.

次に、以上のように構成される誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板Gに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチング処理またはプラズマアッシング処理を施す際の処理動作について説明する。以下の処理動作は制御部100の制御のもとに行われる。   Next, a processing operation when performing plasma processing, for example, plasma etching processing or plasma ashing processing, on the substrate G using the inductively coupled plasma processing apparatus configured as described above will be described. The following processing operations are performed under the control of the control unit 100.

まず、ゲートバルブ27を開にした状態で搬入出口27aから搬送機構(図示せず)により基板Gを処理室4内に搬入し、載置台23の載置面に載置した後、静電チャック(図示せず)により基板Gを載置台23上に固定する。次に、処理室4内に処理ガス供給系20から供給される処理ガスをシャワー筐体11のガス吐出孔12aから処理室4内に吐出させるとともに、排気装置30により排気管31を介して処理室4内を真空排気することにより、処理室内を所定の真空雰囲気に維持する。   First, the substrate G is loaded into the processing chamber 4 from the loading / unloading port 27a with the gate valve 27 opened, and is loaded on the loading surface of the loading table 23. The substrate G is fixed on the mounting table 23 (not shown). Next, the processing gas supplied from the processing gas supply system 20 into the processing chamber 4 is discharged into the processing chamber 4 from the gas discharge holes 12 a of the shower housing 11 and processed by the exhaust device 30 through the exhaust pipe 31. By evacuating the chamber 4, the processing chamber is maintained in a predetermined vacuum atmosphere.

また、このとき基板Gの裏面側の冷却空間には、基板Gの温度上昇や温度変化を回避するために、Heガス流路41を介して、熱伝達用ガスとしてHeガスを供給する。   At this time, He gas is supplied to the cooling space on the back side of the substrate G as a heat transfer gas via the He gas flow path 41 in order to avoid a temperature rise or temperature change of the substrate G.

次いで、高周波電源15から例えば13.56MHzの高周波を高周波アンテナ13に印加し、これにより誘電体壁2を介して処理室4内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室4内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Gに対してプラズマ処理としてプラズマエッチング処理またはプラズマアッシング処理が行われる。   Next, a high frequency of 13.56 MHz, for example, is applied from the high frequency power supply 15 to the high frequency antenna 13, thereby forming a uniform induction electric field in the processing chamber 4 via the dielectric wall 2. Due to the induction electric field formed in this manner, the processing gas is turned into plasma in the processing chamber 4 to generate high-density inductively coupled plasma. With this plasma, a plasma etching process or a plasma ashing process is performed on the substrate G as a plasma process.

この場合に、高周波アンテナ13は、上述のように、外側部分を構成する外側アンテナ13aと、内側部分を構成する内側アンテナ13bとが同心的に間隔をおいて配置されて構成されており、外側部分を構成する外側アンテナ13aに可変コンデンサ21を接続して、外側アンテナ回路91aのインピーダンス調整を可能にしたので、外側アンテナ回路91aの電流Ioutと内側アンテナ回路91bの電流Iinとを自在に変化させることができる。 In this case, as described above, the high-frequency antenna 13 is configured such that the outer antenna 13a constituting the outer portion and the inner antenna 13b constituting the inner portion are arranged concentrically at intervals. and connecting a variable capacitor 21 to the outside antenna 13a constituting a part, since to allow an impedance adjustment of the outer antenna circuit 91a, and a current I in the current I out and the inner antenna circuit 91b of the outer antenna circuit 91a freely Can be changed.

誘導結合プラズマは、高周波アンテナ13直下の空間でプラズマを生成させるが、その際の各位置でのプラズマ密度は、各位置での電界強度に対応するため、従来は、可変コンデンサ21のポジションを調節することにより、外側アンテナ13aに流れる電流と、内側アンテナ13bに流れる電流とを制御して電界強度分布を制御することによりプラズマ密度分布を制御していた。   Inductively coupled plasma generates plasma in a space immediately below the high-frequency antenna 13, and since the plasma density at each position corresponds to the electric field strength at each position, the position of the variable capacitor 21 has been conventionally adjusted. Thus, the plasma density distribution is controlled by controlling the electric current intensity distribution by controlling the current flowing through the outer antenna 13a and the current flowing through the inner antenna 13b.

しかし、このような誘導結合プラズマ処理を100mTorr以上の高圧力条件で行う場合、プラズマが拡散し難くなるため、アンテナ13の配置に関わらずプラズマを維持しやすい位置に局所的に集中して生成しやすくなり、アンテナ電流の調整によっても、基板全体に対して所望の密度分布のプラズマを維持することが困難であり、所望の処理分布、典型的には均一な処理分布が得られない場合がある。   However, when such an inductively coupled plasma process is performed under a high pressure condition of 100 mTorr or more, the plasma is difficult to diffuse, so that the plasma is locally concentrated at a position where the plasma is easily maintained regardless of the arrangement of the antenna 13. It is easy to maintain the plasma with a desired density distribution over the entire substrate even by adjusting the antenna current, and a desired processing distribution, typically a uniform processing distribution, may not be obtained. .

そこで、本実施形態では、図4に示すような、可変コンデンサ21による電流制御機能を利用して、内側アンテナ13bに流れる電流Iinの値と外側アンテナ13aに流れる電流Ioutの値の大小関係において、電流Iinを相対的に大きい第1の電流値とし、電流Ioutの値を相対的に小さい第2の電流値として、内側アンテナ13b直下に局所的なプラズマ(内プラズマ)を生成して処理を行う第1の処理と、外側アンテナ13aに流れる電流Ioutの値と内側アンテナ13bに流れる電流Iinの値の他の大小関係において、電流Ioutを相対的に大きい第3の電流値とし、電流Iinの値を相対的に小さい第4の電流値として、外側アンテナ13a直下に局所的なプラズマ(外プラズマ)を生成して処理を行う第2の処理とを、時間的に異ならせて実施することにより、外側アンテナ13aによるプラズマと内側アンテナ13bによるプラズマが互いに影響しあって意図しない箇所にプラズマが集中することを防ぐので、処理終了時点で所望の処理分布、典型的には均一な処理分布が得られるようにする。 Therefore, in the present embodiment, the magnitude relationship between the value of the current I in flowing through the inner antenna 13b and the value of the current I out flowing through the outer antenna 13a using the current control function by the variable capacitor 21 as shown in FIG. , The current I in is set to a relatively large first current value, and the current I out is set to a relatively small second current value to generate local plasma (inside plasma) immediately below the inner antenna 13b. a first processing for processing Te, in other magnitude relationship between the value of the current I in flowing through the value of the current I out flowing through the outer antenna 13a and the inner antenna 13b, a relatively large third current electric current I out a value, a fourth current value the value of the current I in a relatively small, second performs processing immediately under outer antenna 13a generates a local plasma (outer plasma) 2 By performing the processing differently in time, it is possible to prevent the plasma from the outer antenna 13a and the plasma from the inner antenna 13b from affecting each other and concentrating the plasma at an unintended location. Process distribution, typically a uniform process distribution.

すなわち、高圧条件における誘導結合プラズマ処理において、通常供給する電力では基板G全体で均一に、あるいは意図した分布でプラズマを維持することが困難である場合でも、このように局所的なプラズマは維持可能であり、内側の局所的なプラズマと外側の局所的なプラズマを時間的に異ならせて生成することにより、処理が終了した時点で所望の処理分布を得ることが可能となる。   In other words, in inductively coupled plasma processing under high pressure conditions, even if it is difficult to maintain the plasma uniformly over the entire substrate G or with the intended distribution with the normal power supply, local plasma can be maintained in this way. By generating the inner local plasma and the outer local plasma by temporally differing, it is possible to obtain a desired processing distribution when the processing is completed.

例えば、図5(a)に示すように、処理の前半を内側の内側アンテナ13b直下にのみ局所的なプラズマ(内プラズマ)を生成してエッチング処理を行う第1の処理とし、処理の後半を外側アンテナ13a直下にのみ局所的なプラズマ(外プラズマ)を生成してエッチング処理を行う第2の処理として、結果として図5(b)のように基板の面内で均一なエッチングレート(E/R)が得られるようにする。   For example, as shown in FIG. 5A, the first half of the process is a first process in which a local plasma (inner plasma) is generated only directly under the inner antenna 13b and an etching process is performed. As a second process in which local plasma (external plasma) is generated only under the outer antenna 13a and etching is performed, as a result, a uniform etching rate (E / E) in the plane of the substrate as shown in FIG. 5B. R) is obtained.

ただし、このように局所的な内プラズマと外プラズマを処理の前後半に分けて生成して処理を行う場合には、プラズマ生成部近傍と非プラズマ生成部近傍とで温度差が生じ、この温度差による処理室4内の部材や基板Gへの影響が懸念されることがある。このような場合には、内プラズマによる第1の処理と外プラズマによる第2の処理とを短時間で交互に切り替えるようにすることで、上記効果を維持しつつ、このような温度差の影響を抑制することができる。典型的には、図6に示すように、コンデンサ21のポジション変更により、内側アンテナ13bの電流値を相対的に大きい第1の電流値と相対的に小さい第4の電流値との間で周期的に変化させ、同時に外側アンテナ13aの電流値を相対的に小さい第2の電流値と相対的に大きい第3の電流値との間で周期的に変化させる。このとき、コンデンサ21のポジション変化により内側アンテナ13bおよび外側アンテナ13aの電流値を変化させているので、内側アンテナ13bと外側アンテナ13aの電流値変化の周期は同じであり、位相が半周期ずれたものとなる。   However, when the local inner plasma and the outer plasma are generated separately in the first and second half of the process, the temperature difference occurs between the plasma generation unit and the non-plasma generation unit. There is a concern that the difference may affect the members in the processing chamber 4 and the substrate G. In such a case, the effect of such a temperature difference is maintained while maintaining the above effect by alternately switching the first process using the inner plasma and the second process using the outer plasma in a short time. Can be suppressed. Typically, as shown in FIG. 6, by changing the position of the capacitor 21, the current value of the inner antenna 13b is cycled between a relatively large first current value and a relatively small fourth current value. At the same time, the current value of the outer antenna 13a is periodically changed between a relatively small second current value and a relatively large third current value. At this time, since the current values of the inner antenna 13b and the outer antenna 13a are changed by changing the position of the capacitor 21, the period of the current value change of the inner antenna 13b and the outer antenna 13a is the same, and the phase is shifted by a half cycle. It will be a thing.

なお、第1の処理の期間と第2の処理の期間は、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定すればよく、これら期間が同じでも、いずれかが長くてもよい。これらの処理期間を同じにすることにより、均一な処理分布を得やすくなる。また、局所的プラズマを生成するための第1の電流値および第3の電流値も、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定すればよく、これら値が同じでも、いずれかが大きくてもよい。これらの値を同じにすることにより、均一な処理分布を得やすくなる。   Note that the period of the first process and the period of the second process may be set as appropriate according to the contents of the process and the process distribution to be obtained, and these periods may be the same or either may be longer. By making these processing periods the same, it becomes easy to obtain a uniform processing distribution. In addition, the first current value and the third current value for generating the local plasma may be appropriately set according to the contents of the process and the process distribution to be obtained. May be large. By making these values the same, it becomes easy to obtain a uniform processing distribution.

本実施形態では、コンデンサ21のポジション調整により内側アンテナ13bと外側アンテナ13aの電流値を制御しているため、内側アンテナ13bと外側アンテナ13aの電流値を独立に変化させることはできないが、内側アンテナ13bと外側アンテナ13aに別個の高周波電源を接続する等により、電流値を独立して変化させるようにすることもできる。この場合には、内側アンテナ13bと外側アンテナ13aとで、電流を変化させる周期は同じであるが、内側アンテナ13bと外側アンテナ13aの電流値変化の位相差は半周期であっても半周期以外であってもよい。   In this embodiment, since the current values of the inner antenna 13b and the outer antenna 13a are controlled by adjusting the position of the capacitor 21, the current values of the inner antenna 13b and the outer antenna 13a cannot be changed independently. It is also possible to change the current value independently by connecting separate high frequency power supplies to 13b and the outer antenna 13a. In this case, the period for changing the current is the same between the inner antenna 13b and the outer antenna 13a, but the phase difference of the current value change between the inner antenna 13b and the outer antenna 13a is not a half period even if it is a half period. It may be.

また、周期的に電流値を変化させる際に、パルスジェネレータ等を用いて電流変化をパルス状にしてもよく、その場合の波形は特に限定されず、図7の(a)に示す矩形波や(b)に示す三角波のような直線的な波形であっても、(c)に示す正弦波のような曲線的な波形であってもよい。いずれの場合であっても、電流値の最大値が第1の電流値、第3の電流値であり、電流値の最小値が第4の電流値、第2の電流値とすることができる。   Further, when the current value is periodically changed, the current change may be pulsed by using a pulse generator or the like, and the waveform in that case is not particularly limited, and a rectangular wave shown in FIG. It may be a linear waveform such as a triangular wave shown in (b) or a curved waveform like a sine wave shown in (c). In any case, the maximum current value can be the first current value and the third current value, and the minimum current value can be the fourth current value and the second current value. .

さらに、局所的プラズマを生成するための、相対的に大きい第1の電流と第3の電流の値が同じであっても、いずれかが大きくてもよい。また、相対的に小さい第4の電流値と第2の電流値は0であっても、所定の値を有していてもよい。局所的プラズマを内側アンテナ13bの直下、外側アンテナ13aの直下にのみ生成しようとする場合には、第4の電流値および第2の電流値は、誘導結合プラズマを発生させない程度に小さい値である必要がある。   Furthermore, the values of the relatively large first current and the third current for generating the local plasma may be the same or either one may be large. The relatively small fourth current value and second current value may be 0 or may have predetermined values. When the local plasma is to be generated only directly below the inner antenna 13b and directly below the outer antenna 13a, the fourth current value and the second current value are small enough not to generate inductively coupled plasma. There is a need.

なお、外側アンテナ13aおよび内側アンテナ13bについて、4本のアンテナ線を90°ずつずらして巻回して全体が渦巻状になるようにした四重アンテナとしたが、アンテナ線の数は4本に限るものではなく、任意の数の多重アンテナであってよく、また、ずらす角度も90°に限るものではない。   The outer antenna 13a and the inner antenna 13b are quadruple antennas in which the four antenna wires are wound by shifting 90 ° at a time so that the whole is spiral, but the number of antenna wires is limited to four. It may be an arbitrary number of multiple antennas, and the angle to be shifted is not limited to 90 °.

次に、高周波アンテナの構造の他の例について説明する。
上記例では、外側アンテナ13aと内側アンテナ13bとの2つの環状アンテナを同心状に設けて高周波アンテナを構成した場合を示したが、3つ以上の環状アンテナを同心状に配置した構造であってもよい。
Next, another example of the structure of the high frequency antenna will be described.
In the above example, a case where a high frequency antenna is configured by providing two annular antennas of the outer antenna 13a and the inner antenna 13b concentrically is shown, but a structure in which three or more annular antennas are concentrically arranged. Also good.

図8は3つの環状アンテナを配置した三環状の高周波アンテナを示す。ここでは、最も外側に配置された最外側アンテナ113a、最も内側に配置された最内側アンテナ113c、これらの中間に配置された中間アンテナ113bを同心状に設けた高周波アンテナ113を示している。図8では便宜上、各アンテナの詳細な構造を省略しているが、上記外側アンテナ13aおよび内側アンテナ13bと同様の構造のものを用いることができる。   FIG. 8 shows a tricyclic high-frequency antenna in which three annular antennas are arranged. Here, the outermost antenna 113a arranged on the outermost side, the innermost antenna 113c arranged on the innermost side, and the high-frequency antenna 113 provided concentrically with the intermediate antenna 113b arranged between these are shown. In FIG. 8, the detailed structure of each antenna is omitted for convenience, but the same structure as the outer antenna 13a and the inner antenna 13b can be used.

3以上の環状アンテナを設けた場合に、上記2つの環状アンテナを設けた高周波アンテナの場合と同様、一つの高周波電源から分岐して各環状アンテナに高周波電力を供給するようにし、環状アンテナへの給電線に可変コンデンサを設けることにより各アンテナの電流を制御することができる。そして、少なくとも一つのアンテナへの給電線に可変コンデンサを設けることにより、電流制御を行うことができる。上記2つの環状アンテナを設けた高周波アンテナの場合と同等の、環状アンテナごとに異なる比で電流制御を行う場合には、環状アンテナの数をnとするとn−1の環状アンテナの給電線にコンデンサを設ければよい。もちろん、各アンテナに別個の高周波電源を接続してこれらの電流値を独立して制御してもよい。   When three or more annular antennas are provided, as in the case of the high-frequency antenna provided with the two annular antennas, a high-frequency power is branched from one high-frequency power source and supplied to each annular antenna. By providing a variable capacitor on the feed line, the current of each antenna can be controlled. And current control can be performed by providing a variable capacitor in the feed line to at least one antenna. When current control is performed at a different ratio for each annular antenna, which is equivalent to the case of the high frequency antenna provided with the two annular antennas, a capacitor is connected to the feeding line of the n-1 annular antenna, where n is the number of annular antennas. May be provided. Of course, a separate high frequency power source may be connected to each antenna to control these current values independently.

この場合に、各アンテナに対応する局所的なプラズマを全て時間的に異ならせて生成してもよいし、2つ以上の局所的なプラズマを同じ時間的タイミングで生成するようにしてもよい。また、上述のように電流の値を短時間で周期的に変化させるようにしてもよく、電流変化をパルス状にしてもよい。   In this case, all the local plasmas corresponding to the respective antennas may be generated while being different in time, or two or more local plasmas may be generated at the same time timing. Further, as described above, the current value may be periodically changed in a short time, and the current change may be pulsed.

次に、各アンテナの構造の他の例について説明する。
上記例では、各アンテナ(外側アンテナ13a、内側アンテナ13b、最外側アンテナ113a、中間アンテナ113b、最内側アンテナ113c等)を環状に構成して一体的に高周波電力が供給されるようにしたが、各アンテナをそれぞれ基板の互いに異なる部分に対応する複数の領域を有するものとし、これら複数の領域に独立して高周波電力が供給されるようにしてもよい。これにより、よりきめの細かいプラズマ分布制御を行うことができる。例えば、矩形基板に対応する矩形状平面を構成し、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第1部分および第2部分を有し、第1部分は複数のアンテナ線が、矩形状平面の4つの角部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において4つの角部を結合するように設けられ、第2部分は複数のアンテナ線が、矩形状平面の4つの辺の中央部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において4つの辺の中央部を結合するように設けられて、第1部分と第2部分にそれぞれ独立して高周波電力が供給されるようにすることができる。
Next, another example of the structure of each antenna will be described.
In the above example, each antenna (outer antenna 13a, inner antenna 13b, outermost antenna 113a, intermediate antenna 113b, innermost antenna 113c, etc.) is configured in an annular shape so that high-frequency power is supplied integrally. Each antenna may have a plurality of regions corresponding to different portions of the substrate, and high frequency power may be supplied independently to the plurality of regions. Thereby, finer plasma distribution control can be performed. For example, a rectangular plane corresponding to the rectangular substrate is formed, and a first portion and a second portion are formed by winding a plurality of antenna wires in a spiral shape. The first portion includes a plurality of antenna lines and a rectangular plane. Are formed so as to connect the four corners at positions different from the rectangular plane, and the second portion includes a plurality of antenna lines, and the central portion of the four sides of the rectangular plane. And the center part of the four sides is provided at a position different from the rectangular plane so that the first part and the second part are independently supplied with the high-frequency power. Can do.

具体的な構成を図9〜11を参照して説明する。
例えば、外側アンテナ13aが、図9に示すように、プラズマ生成に寄与する誘導電界を形成する誘電体壁2に面した部分が全体として矩形基板Gに対応する矩形状(額縁状)平面を構成し、かつ、複数のアンテナ線を渦巻状に巻回してなる第1部分213aと第2部分213bとを有している。第1部分213aのアンテナ線は、矩形状平面の4つの角部を形成し、矩形状平面とは異なる位置において、4つの角部を結合するように設けられている。また、第2部分213bのアンテナ線は、矩形状平面の4つの辺の中央部を形成するとともに、矩形状平面とは異なる位置において、これら4つの辺の中央部を結合するように設けられている。第1部分213aへの給電は、4つの端子222aおよび給電線269を介して行われ、第2部分213bへの給電は、4つの端子222bおよび給電線279を介して行われ、これら端子222a、222bにはそれぞれ独立して高周波電力が供給される。
A specific configuration will be described with reference to FIGS.
For example, as shown in FIG. 9, the outer antenna 13a forms a rectangular (frame-like) plane corresponding to the rectangular substrate G as a whole, the portion facing the dielectric wall 2 that forms the induction electric field contributing to plasma generation. In addition, a first portion 213a and a second portion 213b are formed by winding a plurality of antenna wires in a spiral shape. The antenna line of the first portion 213a forms four corners of a rectangular plane, and is provided to connect the four corners at a position different from the rectangular plane. The antenna line of the second portion 213b forms a central portion of the four sides of the rectangular plane, and is provided so as to connect the central portions of these four sides at a position different from the rectangular plane. Yes. The power supply to the first part 213a is performed via the four terminals 222a and the power supply line 269, and the power supply to the second part 213b is performed via the four terminals 222b and the power supply line 279. Each high frequency power is supplied to 222b independently.

図10に示すように、第1部分213aは、4本のアンテナ線261,262,263,264を90°ずつ位置をずらして巻回した四重アンテナを構成し、誘電体壁2に面した矩形状平面の4つの角部を形成する部分は平面部261a、262a、263a、264aとなっており、これら平面部261a、262a、263a、264aの間の部分は、矩形状平面とは異なる位置になるように上方のプラズマの生成に寄与しない位置に退避した状態の立体部261b、262b、263b、264bとなっている。図11に示すように、第2部分213bも、4本のアンテナ線271,272,273,274を90°ずつ位置をずらして巻回した四重アンテナを構成し、誘電体壁2に面した上記矩形状平面の4つの辺の中央部を形成する部分は平面部271a、272a、273a、274aとなっており、これら平面部271a、272a、273a、274aの間の部分は、矩形状平面とは異なる位置になるように上方のプラズマの生成に寄与しない位置に退避した状態の立体部271b、272b、273b、274bとなっている。   As shown in FIG. 10, the first portion 213 a constitutes a quadruple antenna in which four antenna wires 261, 262, 263, and 264 are wound at 90 ° positions and faces the dielectric wall 2. The portions forming the four corners of the rectangular plane are plane portions 261a, 262a, 263a, 264a, and the portions between these plane portions 261a, 262a, 263a, 264a are positions different from the rectangular plane. The three-dimensional parts 261b, 262b, 263b, and 264b are retracted to positions that do not contribute to the generation of the upper plasma. As shown in FIG. 11, the second portion 213 b also constitutes a quadruple antenna in which the four antenna wires 271, 272, 273, 274 are wound at 90 ° positions and face the dielectric wall 2. The portions forming the central portions of the four sides of the rectangular plane are plane portions 271a, 272a, 273a, 274a, and the portion between these plane portions 271a, 272a, 273a, 274a is the rectangular plane. Are three-dimensional portions 271b, 272b, 273b, and 274b that are retracted to positions that do not contribute to the generation of the upper plasma so as to be in different positions.

このような構成により、上記実施形態と同様の4本のアンテナ線を一定の方向に巻回した比較的簡易な多重アンテナの構成をとりながら、角部と辺中央部との独立したプラズマ分布制御を実現することができる。   With such a configuration, independent plasma distribution control at the corner and the side center is achieved while adopting a relatively simple multiple antenna configuration in which the four antenna wires are wound in a fixed direction as in the above embodiment. Can be realized.

また、角部に対応する局所的なプラズマと辺中央部に対応する局所的なプラズマを時間を異ならせて生成し、所望の処理分布を形成してもよい。   Alternatively, the local plasma corresponding to the corner and the local plasma corresponding to the center of the side may be generated at different times to form a desired processing distribution.

以上の例では、各アンテナを複数のアンテナ線を巻回した多重アンテナで構成したが、図12に示すように1本のアンテナ線181を渦巻き状に巻回したものであってもよい。   In the above example, each antenna is composed of multiple antennas around which a plurality of antenna wires are wound. However, as shown in FIG. 12, one antenna wire 181 may be spirally wound.

なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、誘導電界を形成するための複数のアンテナを同心状に設けた例を示したが、これに限らず、図13に示すように、たとえば複数の渦巻きアンテナ413を並列に配置した構造であってもよい。この場合でも、各アンテナ413に対応する局所的プラズマを時間的にずらして生成することにより、所望の処理分布を形成することができる。   The present invention can be variously modified without being limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, an example in which a plurality of antennas for forming an induction electric field are provided concentrically is shown. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. 13, for example, a plurality of spiral antennas 413 are arranged in parallel. It may be an arranged structure. Even in this case, a desired processing distribution can be formed by generating the local plasma corresponding to each antenna 413 by shifting the plasma in time.

また、上記実施形態では、プラズマが広がりにくい高圧条件で誘導結合プラズマを生成する場合に本発明を適用した例を示したが、これに限らず、平面位置が異なる複数のアンテナに対応して生成される局所的プラズマを時間を異ならせて生成し、処理終了時に所望の処理分布が得られるものであれば、プラズマが広がりにくい高圧条件に限るものではない。   Further, in the above embodiment, the example in which the present invention is applied to the case where the inductively coupled plasma is generated under a high-pressure condition in which the plasma is difficult to spread has been described. As long as the local plasma to be generated is generated at different times and a desired processing distribution can be obtained at the end of the processing, the plasma is not limited to a high pressure condition in which the plasma is difficult to spread.

さらに、上記実施形態では、所定のアンテナに相対的に大きな電流を流して、そのアンテナに対応した位置に局所的プラズマを生成する例を示したが、相対的に小さな電流を流したアンテナに局所的プラズマよりも弱いプラズマが生成されていてもよい。   Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which a relatively large current is supplied to a predetermined antenna and local plasma is generated at a position corresponding to the antenna has been described. Plasma weaker than the target plasma may be generated.

さらにまた、各アンテナの形態は必ずしも同一でなくてもよい。例えば、一部のアンテナが図2に示す多重アンテナであり、他が図9〜11に示す多重アンテナであってもよく、多重アンテナと一本のアンテナを渦巻きにしたものとを混在させてもよい。   Furthermore, the form of each antenna is not necessarily the same. For example, some antennas may be the multiple antennas shown in FIG. 2 and others may be the multiple antennas shown in FIGS. 9 to 11, or multiple antennas and a single antenna spiral may be mixed. Good.

さらにまた、上記実施形態では、インピーダンスを調整して各アンテナの電流値を調整するために可変コンデンサを用いたが、可変コイル等の他のインピーダンス調整手段であってもよい。また、上記実施形態では一つの高周波電源から各アンテナに高周波電力を分配して供給する例を中心に説明したが、上述したようにアンテナ毎に高周波電源を設けてもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the variable capacitor is used to adjust the impedance and adjust the current value of each antenna. However, other impedance adjusting means such as a variable coil may be used. In the above-described embodiment, an example in which high-frequency power is distributed and supplied to each antenna from one high-frequency power source has been mainly described. However, as described above, a high-frequency power source may be provided for each antenna.

さらにまた、上記実施形態では処理室の天井部を誘電体壁で構成し、アンテナが処理室の外である天井部の誘電体壁の上面に配置された構成について説明したが、アンテナとプラズマ生成領域との間を誘電体壁で隔絶することが可能であればアンテナが処理室内に配置される構造であってもよい。   Furthermore, in the above embodiment, the ceiling portion of the processing chamber is configured with a dielectric wall, and the antenna is disposed on the top surface of the dielectric wall of the ceiling portion outside the processing chamber. A structure in which the antenna is disposed in the processing chamber may be employed as long as it can be separated from the region by a dielectric wall.

さらにまた、上記実施形態では本発明をエッチング処理またはアッシング処理に適用した場合について示したが、CVD成膜等の他のプラズマ処理装置に適用することができる。さらにまた、基板としてFPD用の矩形基板を用いた例を示したが、太陽電池等の他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。   Furthermore, although the case where the present invention is applied to the etching process or the ashing process has been described in the above embodiment, the present invention can be applied to other plasma processing apparatuses such as a CVD film formation. Furthermore, although the example which used the rectangular substrate for FPD as a board | substrate was shown, it is applicable also when processing other rectangular substrates, such as a solar cell, and is not restricted to a rectangle, For example, circular, such as a semiconductor wafer It can also be applied to a substrate.

1;本体容器
2;誘電体壁(誘電体部材)
3;アンテナ室
4;処理室
13;高周波アンテナ
13a;外側アンテナ
13b;内側アンテナ
14;整合器
15;高周波電源
16a,16b;給電部材
19,19a,19b;給電線
20;処理ガス供給系
21;可変コンデンサ
22a,22b;端子
23;載置台
30;排気装置
50;アンテナユニット
51;給電部
61,62,63,64,71,72,73,74;アンテナ線
91a;外側アンテナ回路
91b;内側アンテナ回路
100;制御部
101;ユーザーインターフェース
102;記憶部
G;基板
1; Main body container 2; Dielectric wall (dielectric member)
3; Antenna chamber 4; Processing chamber 13; High-frequency antenna 13a; Outer antenna 13b; Inner antenna 14; Matching device 15; High-frequency power source 16a, 16b; Feed member 19, 19a, 19b; Variable capacitor 22a, 22b; Terminal 23; Mounting table 30; Exhaust device 50; Antenna unit 51; Feeding unit 61, 62, 63, 64, 71, 72, 73, 74; Antenna wire 91a; Outer antenna circuit 91b; Circuit 100; Control unit 101; User interface 102; Storage unit G; Substrate

Claims (13)

基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、
前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法。
A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A mounting table on which a substrate is mounted in the processing chamber;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
An antenna unit having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, which is disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber;
Comprising high-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-frequency antenna,
The high-frequency antenna includes at least a spiral outer antenna that is supplied with high-frequency power to form an outer induction electric field, and is concentrically provided inside the outer antenna, and is supplied with high-frequency power to form an inner induction electric field. an inner antenna forming a spiral to possess,
The high-frequency power supply means has a high-frequency power source and a matching unit,
The antenna unit has a feeding path from the high-frequency power source to the inner antenna and the outer antenna via a matching unit, and an inner antenna circuit and an outer antenna circuit including the antennas and the feeding paths are formed. Inductively coupled to the substrate using an inductively coupled plasma processing apparatus further comprising impedance adjusting means for adjusting an impedance of at least one of the inner antenna circuit and the outer antenna circuit and thereby adjusting a current value of each antenna. An inductively coupled plasma processing method for performing plasma processing,
The impedance adjustment means adjusts the current value of each antenna, and in the comparison of the currents flowing through the inner antenna and the outer antenna, a current having a relatively large current value is passed through the inner antenna. Corresponding to the outer antenna by flowing a current having a relatively large current value through the outer antenna and generating a local plasma by the inner induction electric field formed in the portion corresponding to The second process in which the local plasma is generated by the outer induction electric field formed in the part and the process is periodically performed at different times, and a desired process distribution is applied to the substrate at the end of the process. Inductively coupled plasma processing method characterized in that is obtained.
前記第1の処理は、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第1の電流値とし、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に小さい値である第2の電流値として行われ、
前記第2の処理は、前記外側アンテナに流れる外側電流の電流値を相対的に大きい値である前記局所的プラズマを生成するための第3の電流値とし、前記内側アンテナに流れる内側電流の電流値を相対的に小さい値である第4の電流値として行われることを特徴とする請求項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。
In the first processing, the current value of the inner current flowing through the inner antenna is set to a first current value for generating the local plasma having a relatively large value, and the current of the outer current flowing through the outer antenna is determined. performed by the second current value is a relatively small value the value,
In the second process, the current value of the outer current flowing in the outer antenna is set to a third current value for generating the local plasma having a relatively large value, and the current of the inner current flowing in the inner antenna is determined. The inductively coupled plasma processing method according to claim 1 , wherein the value is performed as a fourth current value which is a relatively small value.
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、
前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにし、
その際に、前記内側アンテナに供給される内側電流および前記外側アンテナに供給される外側電流の電流値を独立に変化可能とし、前記内側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第1の電流値と前記第1の電流値よりも小さい第4の電流値との間で所定の周期で変化させ、前記外側電流の電流値を、前記局所的プラズマを生成するための第3の電流値と前記第3の電流値よりも小さい第2の電流値との間で前記所定の周期でかつ前記内側電流とは異なる位相で変化させることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法。
A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A mounting table on which a substrate is mounted in the processing chamber;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
An antenna unit having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, which is disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber;
High-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-frequency antenna;
Comprising
The high-frequency antenna includes at least a spiral outer antenna that is supplied with high-frequency power to form an outer induction electric field, and is concentrically provided inside the outer antenna, and is supplied with high-frequency power to form an inner induction electric field. And a spiral inner antenna that
A first process for performing a process by generating a local plasma by the inner induction electric field formed in a portion corresponding to the inner antenna by passing a relatively large current value through the inner antenna; and the outer antenna A second process in which a process is performed by generating a local plasma by the outer induction electric field formed in a portion corresponding to the outer antenna by flowing a current having a relatively large current value to the outer antenna at different times. Perform periodically, so that the desired processing distribution is obtained for the substrate at the end of processing,
At that time, the current value of the inner current supplied to the inner antenna and the current value of the outer current supplied to the outer antenna can be independently changed, and the current value of the inner current is used to generate the local plasma. A third current for generating the local plasma is generated by changing the current value of the outer current at a predetermined cycle between a first current value and a fourth current value smaller than the first current value. And a second current value smaller than the third current value, the inductively coupled plasma processing method, wherein the phase is changed in the predetermined cycle and in a phase different from the inner current.
前記内側電流と前記外側電流との間の位相差は半周期であることを特徴とする請求項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 The inductively coupled plasma processing method according to claim 3 , wherein the phase difference between the inner current and the outer current is a half cycle. 前記内側電流と前記外側電流はパルス状に供給されることを特徴とする請求項または請求項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 Inductively coupled plasma processing method according to claim 3 or claim 4 wherein the inner current and the outer current characterized in that it is supplied in pulses. 前記第2の電流値および前記第4の電流値は、それぞれ前記外側アンテナおよび前記内側アンテナが誘導結合プラズマを発生させない程度に小さい値または0であることを特徴とする請求項2から請求項5のいずれか1項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 The second current value and the fourth current value, according to claim 5 claim 2, wherein each said outer antenna and the inner antenna a small value or zero so as not to generate inductively coupled plasma The inductively coupled plasma processing method according to any one of the above. 前記第1の処理の期間および前記第2の処理の期間は、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定されることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 The period of said 1st process and the period of said 2nd process are suitably set according to the content of a process, and the process distribution to obtain, The any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned. The inductively coupled plasma processing method according to the item. 前記第1の処理の期間および前記第2の処理の期間は同じであることを特徴とする請求項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 8. The inductively coupled plasma processing method according to claim 7 , wherein a period of the first process and a period of the second process are the same. 前記第1の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第2の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とは、処理の内容および得ようとする処理分布に応じて適宜設定されることを特徴とする請求項1から請求項のいずれか1項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 The current value for generating the local plasma in the first process and the current value for generating the local plasma in the second process depend on the content of the process and the processing distribution to be obtained. The inductively coupled plasma processing method according to any one of claims 1 to 8 , wherein the inductively coupled plasma processing method is set as appropriate. 前記第1の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値と、前記第2の処理における局所的なプラズマを生成するための電流値とは同じであることを特徴とする請求項に記載の誘導結合プラズマ処理方法。 And the current value for generating a local plasma in the first process, to claim 9, wherein the current value for generating a local plasma in the second processing, characterized in that the same The inductively coupled plasma processing method described. 基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置を用いて基板に対して誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合プラズマ処理方法であって、
前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施し、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるようにすることを特徴とする誘導結合プラズマ処理方法。
A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A mounting table on which a substrate is mounted in the processing chamber;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
An antenna unit having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, which is disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber;
Comprising high-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-frequency antenna,
The high frequency antenna, have a plurality of antennas forming a spiral to form an induced electric field is a high frequency power is supplied,
The high-frequency power supply means has a high-frequency power source and a matching unit,
The antenna unit has a power feeding path from the high-frequency power source to the plurality of antennas via a matching unit, and a plurality of antenna circuits including the antennas and the power feeding paths are formed, and the plurality of antenna circuits An inductively coupled plasma processing method for performing inductively coupled plasma processing on a substrate using an inductively coupled plasma processing apparatus that further includes impedance adjusting means for adjusting at least one impedance of the antenna and thereby adjusting a current value of each antenna. There,
The impedance adjustment means adjusts the current value of each antenna, and a current having a relatively large current value is passed through at least one of the plurality of antennas to a portion corresponding to the antenna. The processing performed by generating a local plasma by the formed induction electric field is periodically performed multiple times at different times for different antennas, and a desired processing distribution is obtained for the substrate at the end of the processing. An inductively coupled plasma processing method characterized by comprising:
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、少なくとも、高周波電力が供給されて外側誘導電界を形成する渦巻き状をなす外側アンテナと、前記外側アンテナの内側に同心状に設けられ、高周波電力が供給されて内側誘導電界を形成する渦巻き状をなす内側アンテナとを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記内側アンテナおよび前記外側アンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む内側アンテナ回路および外側アンテナ回路が形成され、前記内側アンテナ回路および前記外側アンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、
さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記内側アンテナと前記外側アンテナのそれぞれに流す電流の比較において、前記内側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記内側アンテナに対応する部分に形成した前記内側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第1の処理と、前記外側アンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して前記外側アンテナに対応する部分に形成した前記外側誘導電界により局所的なプラズマを生成して処理を行う第2の処理とを、時間を異ならせて周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A mounting table on which a substrate is mounted in the processing chamber;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
An antenna unit having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, which is disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber;
Comprising high-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-frequency antenna,
The high-frequency antenna includes at least a spiral outer antenna that is supplied with high-frequency power to form an outer induction electric field, and is concentrically provided inside the outer antenna, and is supplied with high-frequency power to form an inner induction electric field. an inner antenna forming a spiral to possess,
The high-frequency power supply means has a high-frequency power source and a matching unit,
The antenna unit has a feeding path from the high-frequency power source to the inner antenna and the outer antenna via a matching unit, and an inner antenna circuit and an outer antenna circuit including the antennas and the feeding paths are formed. The inductively coupled plasma processing apparatus further includes impedance adjusting means for adjusting impedance of at least one of the inner antenna circuit and the outer antenna circuit, and thereby adjusting a current value of each antenna ,
Furthermore, the current value of each antenna is adjusted by the impedance adjusting means, and in the comparison of the currents flowing through the inner antenna and the outer antenna, a current having a relatively large current value is passed through the inner antenna. A first process in which local plasma is generated by the inner induction electric field formed in a portion corresponding to the inner antenna and a process is performed; and a current having a relatively large current value is passed through the outer antenna to the outer antenna. The second process of generating a local plasma by the external induction electric field formed in the corresponding part and performing the process periodically is performed at different times, and the desired process is performed on the substrate at the end of the process. An inductively coupled plasma processing apparatus comprising a control unit that controls to obtain a processing distribution.
基板を収容してプラズマ処理を施す処理室と、
前記処理室内で基板が載置される載置台と、
前記処理室内に処理ガスを供給する処理ガス供給系と、
前記処理室内を排気する排気系と、
前記処理室内に基板に対応して平面的に配置され、誘導結合プラズマを生成するための高周波アンテナを有するアンテナユニットと、
前記高周波アンテナに高周波電力を供給する高周波電力供給手段と
を具備し、
前記高周波アンテナは、高周波電力が供給されて誘導電界を形成する渦巻き状をなす複数のアンテナを有し、
前記高周波電力供給手段は、高周波電源と整合器とを有し、
前記アンテナユニットは、前記高周波電源から整合器を介して前記複数のアンテナに至る給電経路を有し、前記各アンテナと前記各給電経路とを含む複数のアンテナ回路が形成され、前記複数のアンテナ回路のうち少なくとも一つのインピーダンスを調整し、もって前記各アンテナの電流値を調整するインピーダンス調整手段をさらに有する誘導結合プラズマ処理装置であって、
さらに、前記インピーダンス調整手段により前記各アンテナの電流値の調整を行い、前記複数のアンテナの一部であって少なくとも一つのアンテナに相対的に大きな電流値の電流を流して、そのアンテナに対応する部分に形成した前記誘導電界により局所的なプラズマを生成して行う処理を、異なるアンテナに対して時間を異ならせて複数回周期的に実施させ、処理終了時点で基板に対して所望の処理分布が得られるように制御する制御部を具備することを特徴とする誘導結合プラズマ処理装置。
A processing chamber for accommodating a substrate and performing plasma processing;
A mounting table on which a substrate is mounted in the processing chamber;
A processing gas supply system for supplying a processing gas into the processing chamber;
An exhaust system for exhausting the processing chamber;
An antenna unit having a high frequency antenna for generating inductively coupled plasma, which is disposed in a plane corresponding to the substrate in the processing chamber;
Comprising high-frequency power supply means for supplying high-frequency power to the high-frequency antenna,
The high frequency antenna, have a plurality of antennas forming a spiral to form an induced electric field is a high frequency power is supplied,
The high-frequency power supply means has a high-frequency power source and a matching unit,
The antenna unit has a power feeding path from the high-frequency power source to the plurality of antennas via a matching unit, and a plurality of antenna circuits including the antennas and the power feeding paths are formed, and the plurality of antenna circuits An inductively coupled plasma processing apparatus further comprising impedance adjusting means for adjusting an impedance of at least one of the antennas and thereby adjusting a current value of each antenna ,
Further, the impedance adjustment means adjusts the current value of each antenna, and a current having a relatively large current value is passed through at least one antenna that is a part of the plurality of antennas, thereby corresponding to the antenna. The processing performed by generating a local plasma by the induction electric field formed in a part is periodically performed multiple times at different times for different antennas, and a desired processing distribution is applied to the substrate at the end of the processing. An inductively coupled plasma processing apparatus comprising a control unit that controls to obtain the above.
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