JP2004095725A

JP2004095725A - Plasma processing apparatus

Info

Publication number: JP2004095725A
Application number: JP2002252855A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Satoyoshi; 里吉　務
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-08-30
Filing date: 2002-08-30
Publication date: 2004-03-25
Anticipated expiration: 2022-08-30
Also published as: JP3966788B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing apparatus which is capable of restraining plasma from being produced in a space other than a processing space located between an upper electrode and a lower electrode. <P>SOLUTION: A plasma etching device 1 as one of the embodiments of the plasma processing apparatus is equipped with a grounded chamber 2 housing a substrate G, a gas supply means equipped with a gas supply source 19 supplying processing gas into the chamber 2, a susceptor 5 which is provided in the chamber 2 to serve as the lower electrode for holding the substrate G, a shower head 12 which is provided in the chamber 2 to serve as the upper electrode confronted with the susceptor 5, a high-frequency power supply 26 which produces the plasma of processing gas in the processing space 2a located between the susceptor 5 and the shower head 12, and a copper plate 8 which serves as an inductor and electrically connects the shower head 12 and the chamber 2 together. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板に対してエッチング等のプラズマ処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶表示装置の製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。
【０００３】
図４は、このようなプラズマ処理装置の一例である、ガラス基板のドライエッチング処理を行うプラズマエッチング装置を示す概略断面図である。このプラズマエッチング装置１００は、チャンバ１０１内に互いに対向するように設けられた上部電極として機能するシャワーヘッド１０２と下部電極として機能するサセプタ１０３とを有している。シャワーヘッド１０２は接地（ＧＲＤ、アース）されており、シャワーヘッド１０２はチャンバ１０１と電気的に接続されるようにしてチャンバ１０１に保持されている。また、サセプタ１０３は絶縁板１０６によってチャンバ１０１と絶縁されており、サセプタ１０３の上部の中央部にはガラス基板Ｇが保持される保持面１０３ｂを有する突出部１０３ａが上方に突出するように形成され、サセプタ１０３の上面周辺部および側面は絶縁部材１０５によって覆われている。
【０００４】
サセプタ１０３上にガラス基板Ｇを載置され、シャワーヘッド１０２を通して外部からチャンバ１０１内に処理ガスが供給された状態で、高周波電源１０４からサセプタ１０３に高周波電力を供給すると、チャンバ１０１内にプラズマが発生し、このプラズマによりガラス基板Ｇ上に形成された所定の膜がエッチングされる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記プラズマエッチング装置１００では、プラズマが上部電極と下部電極の間の処理空間、つまりシャワーヘッド１０２とサセプタ１０３との間の処理空間以外の空間で強く発生して、チャンバ１０１の内壁が損傷したり、チャンバ１０１内に設けられた種々の部品の損傷や消耗が進みやすくなるという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、上部電極と下部電極の間の処理空間以外でのプラズマの発生を抑制することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の第１の観点によれば、被処理基板を収容する接地されたチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内を排気する排気機構と、
前記チャンバ内に絶縁部材を介して設けられ、前記被処理基板を保持する下部電極と、
前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に絶縁部材を介して設けられた上部電極と、
前記上部電極と前記チャンバとを電気的に接続するインダクタと、
前記下部電極に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に前記処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置、が提供される。
【０００８】
このようなプラズマ処理装置において、インダクタとしては１以上の導電部材が好適に用いられ、例えば、線状または棒状または板状の金属部材が挙げられる。特に、金属部材としては銅板が好適に用いられる。銅板を用いた場合において、チャンバおよび上部電極にこの銅板を挟み込んで固定する溝を形成すると、銅板の脱着が容易である。
【０００９】
チャンバとしては開口部を有し、上部電極がこの開口部を閉塞するように配置されたものが好適に用いられる。この場合には、インダクタはこの開口部の縁に沿って配置することが好ましい。特に複数のインダクタを用いる場合には、これらを開口部の縁に沿って略等間隔に配置すると、上部電極の電位分布が電極面全体で均一化される。上部電極としては、ガス供給手段に接続されてガス供給手段から供給される処理ガスをチャンバ内に供給するシャワーヘッドを用いることができる。
【００１０】
本発明の第２観点によれば、被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内を排気する排気機構と、
前記チャンバ内に設けられ、前記被処理基板を保持する下部電極と、
前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に絶縁部材を介して設けられた上部電極と、
前記下部電極または前記上部電極に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に前記処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と、１０ｎＨ以上のインダクタンスを有し、前記下部電極および前記上部電極のうち前記高周波電源から高周波電力が供給されないものと接続され、かつ、接地されているインダクタと、
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置、が提供される。
【００１１】
インダクタンスを１０ｎＨ以上としたのは、これよりも小さいインダクタンスではインピーダンスが小さくなり、結果的に上部電極および下部電極のうち高周波電源から高周波電力が供給されないものを直接に接地するという従来のプラズマ処理装置の構成と同様になるからである。なお、高周波電源は下部電極に接続することが好ましい。
【００１２】
本発明の第３の観点によれば、被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内を排気する排気手段と、
前記チャンバ内に前記チャンバと絶縁して設けられ、前記被処理基板を保持する下部電極と、
前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に前記チャンバと絶縁して設けられた上部電極と、
前記下部電極または前記上部電極に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に前記処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と、
を具備し、
前記下部電極および前記上部電極のうち前記高周波電源から高周波電力が供給されないものは、電気的にフロート状態にあることを特徴とするプラズマ処理装置、が提供される。
【００１３】
この第３の観点に係るプラズマ処理装置においては、チャンバは接地されていることが好ましい。また、下部電極に前記高周波電源から高周波電力を供給する構成とすることが好ましい。
【００１４】
このような本発明に係るプラズマ処理装置によれば、チャンバおよびチャンバ内に設けられた種々の接地された部品に対して、上部電極と下部電極の間の容量結合（カップリング）が強化されるため、上部電極と下部電極の間の処理空間以外でのプラズマの発生が抑制される。これにより、チャンバの内部損傷や消耗が抑制される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は本発明の一実施形態であるＬＣＤガラス基板用のプラズマエッチング装置の概略断面図である。このプラズマエッチング装置１は、容量結合型平行平板プラズマエッチング装置として構成されている。
【００１６】
プラズマエッチング装置１は、例えば表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チャンバ２を有している。このチャンバ２は接地されており、ＧＮＤ電位に保持されている。
【００１７】
チャンバ２内の底部には絶縁材料からなる角板状の絶縁板３が設けられており、さらにこの絶縁板３の上に下部電極として機能するサセプタ５が設けられている。サセプタ５は、例えばアルミニウムからなり、その表面に酸化被膜（陽極酸化被膜）が形成されている。サセプタ５の上部の中央部には、被処理基板であるＬＣＤガラス基板Ｇ（以下「基板Ｇ」と記す）が載置される柱状の突出部５ａが上方に突出するように形成されており、この突出部５ａの上面は基板Ｇを保持する保持面５ｂとなっている。
【００１８】
また、サセプタ５上面の突出部５ａの周辺部および側面はセラミックス等からなる絶縁部材６によって囲まれており、サセプタ５の上面のうち実質的に保持面５ｂのみが露出するようになっている。突出部５ａの保持面５ｂは、基板Ｇよりも小さい面積を有しており、基板Ｇが載置された際には、基板Ｇの外周部がはみ出た状態となり、保持面５ｂ上に基板Ｇを保持した状態では、サセプタ５の上面には露出部分が存在せず、突出部５ａの側面部５ｃがわずかに露出した状態となる。
【００１９】
サセプタ５には、高周波電力を供給するための給電線２４が接続されており、この給電線２４には整合器２５および高周波電源２６が接続されている。高周波電源２６からは、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力がサセプタ５に供給される。
【００２０】
サセプタ５の上方には、このサセプタ５と平行に対向するように、上部電極として機能するシャワーヘッド１２が設けられている。シャワーヘッド１２はチャンバ２の上壁に設けられた開口部２ｂの縁に沿ってチャンバ２の内部に配置された絶縁材料からなる角筒状の絶縁部材７に取り付けられている。シャワーヘッド１２はサセプタ５とともに一対の平行平板電極を構成している。
【００２１】
チャンバ２とシャワーヘッド１２とは、所定のインダクタンスを有する複数の銅板８によって電気的に接続されている。図２は銅板８の接続形態を示す概略平面図である。銅板８はチャンバ２の開口部２ｂの縁に沿って略等間隔で配置されており、シャワーヘッド１２の電位分布が均一になるようになっている。また、銅板８の一端は、例えばネジによってシャワーヘッド１２にネジ止めされ、他端はネジによってチャンバ２にネジ止めされている。これにより銅板８の脱着が容易であり、シャワーヘッド１２と接地されたチャンバ２との間のインダクタンスの調整を容易に行うことができる。
【００２２】
シャワーヘッド１２は内部空間１３を有するとともに、サセプタ５との対向面に処理ガスを吐出する多数の吐出孔１４が形成され、上面にガス導入口１５が設けられている。このガス導入口１５には、処理ガス供給管１６が接続されており、処理ガス供給管１６には、バルブ１７およびマスフローコントローラ１８を介して処理ガス供給源１９が接続されている。処理ガス供給源１９からは、エッチングのための処理ガスが供給される。処理ガスとしては、ハロゲン系のガス、酸素（Ｏ_２）ガス、アルゴン（Ａｒ）ガス等、通常この分野で用いられるガスを用いることができる。
【００２３】
前記チャンバ２の側壁底部には排気管２０が接続されており、この排気管２０には排気装置２１が接続されている。排気装置２１はターボ分子ポンプなどの真空ポンプを備えており、これによりチャンバ２内を所定の減圧雰囲気まで真空引き可能なように構成されている。また、チャンバ２の側壁には基板搬入出口２２と、この基板搬入出口２２を開閉するゲートバルブ２３とが設けられており、このゲートバルブ２３を開にした状態で基板Ｇが隣接するロードロック室（図示せず）との間で搬送されるようになっている。
【００２４】
上述した構造を有するプラズマエッチング装置１によれば、処理空間２ａ以外の空間でのプラズマの発生が抑制され、これによってチャンバ２の内部損傷や消耗が抑制される。
【００２５】
この理由は以下のように考えられる。つまり、図４に示した従来のプラズマエッチング装置１００のようにシャワーヘッド１０２が直接に接地されている場合には、サセプタ１０３（カソード）とシャワーヘッド１０２（アノード）間の容量結合だけでなく、サセプタ１０３とチャンバ１０１との間の容量結合も強いために、サセプタ１０３とチャンバ１０１との間で高周波電界が生じ、これによってサセプタ１０３とシャワーヘッド１０２間の処理空間以外の空間でプラズマ（以下「異常プラズマ」という）が発生する。
【００２６】
しかし、プラズマエッチング装置１のように、シャワーヘッド１２に適切な値のインダクタンスを有する銅板８を接続して、この銅板８を接地した場合には、プラズマの容量成分と銅板８のインダクタンス成分との間で直列共振が発生する。これによってサセプタ５とシャワーヘッド１２との間のインピーダンスが、サセプタ５とチャンバ２との間のインピーダンスよりも小さくなり、サセプタ５とシャワーヘッド１２との間の容量結合が強化されてプラズマは処理空間２ａに閉じこめられ、異常プラズマ発生が抑制されるようになる。
【００２７】
このように異常プラズマの発生が抑制される場合には、安定放電電力値（異常プラズマが発生する最小の電力値）が大きくなり、所定の供給電力における異常プラズマの発生を抑制して、処理空間２ａにプラズマを安定して発生させることができる。
【００２８】
図３は、銅板８の設置枚数と安定放電電力値との関係を示す説明図（グラフ）である。この関係を求めるに際して、最高出力が１５ｋＷの高周波電源２６を用いている。銅板８が６枚以上の場合には、安定放電電力値は１０ｋＷ〜１２ｋＷの範囲に収まっている。この値は従来のプラズマエッチング装置１００の安定放電電力値と同等であり、例えば、出力１２ｋＷでのエッチング処理においては、異常プラズマの発生によって、チャンバ２の内部の損傷が進むことを示している。このような結果は、銅板８の配置数を多くした場合には、銅板８全体のインピーダンスが小さくなってインダクタンスも小さくなり、結果的に従来と同様にシャワーヘッド１２を直接に接地した場合と同じ構成となることによると考えられる。
【００２９】
これに対して、銅板８が１枚〜５枚の範囲（インダクタンスが６０〜１０ｎＨの範囲）では、１５ｋＷの安定放電電力値が得られており、例えば、出力１２ｋＷでも、異常プラズマを発生させることなく、処理空間２ａに安定して高出力のプラズマを発生させることができることが確認された。
【００３０】
また、銅板８を設けずに、シャワーヘッド１２を電気的にフロート状態とした場合にも、１４．５ｋＷの安定放電電力値が得られている。この場合にも、チャンバ２およびチャンバ２内に設けられた種々の接地された部品に対して、サセプタ５とシャワーヘッド１２との間の容量結合が強化されるため、異常プラズマの発生が抑制されると考えられる。以上の結果から、銅板８のインダクタンス（合計値）は１０ｎＨ以上とすることが好ましい。
【００３１】
ところで、図２には４本の銅板８が示されているが、図３に示される結果を考慮すれば、例えば、１枚の銅板の長さが長い場合や断面積が小さい場合等のように１本あたりのインピーダンスが大きい場合には、より多くの銅板を配置することができ、逆に１本あたりのインピーダンスが小さい場合には、配置することができる銅板の数は少なくなる。
【００３２】
次に、上記プラズマエッチング装置１における処理動作について説明する。最初に、被処理体である基板Ｇは、ゲートバルブ２３が開放された後、図示しないロードロック室から基板搬入出口２２を介してチャンバ２内へと搬入され、サセプタ５の上部の中央部に形成された突出部５ａの保持面５ｂに保持される。この場合に、基板Ｇの受け渡しはサセプタ５の内部を挿通しサセプタ５から突出可能に設けられたリフターピン（図示せず）を介して行われる。その後、ゲートバルブ２３が閉じられ、排気装置２１によってチャンバ２内が所定の真空度まで真空引きされる。
【００３３】
その後、バルブ１７が開放されて、処理ガス供給源１９から処理ガスがマスフローコントローラ１８によってその流量が調整されつつ、処理ガス供給管１６、ガス導入口１５を通ってシャワーヘッド１２の内部空間１３へ導入され、さらに吐出孔１４を通って基板Ｇに対して均一に吐出され、チャンバ２内の圧力が所定の値に維持される。
【００３４】
この状態で高周波電源２６から整合器２５を介して高周波電力をサセプタ５に印加することによりサセプタ５とシャワーヘッド１２との間の処理空間２ａに高周波電界が生じ、処理ガスが解離してプラズマ化し、これにより基板Ｇにエッチング処理が施される。上述したように、エッチング処理時には異常プラズマの発生が抑制されるために、チャンバ２の内部損傷や消耗が抑制され、これによりチャンバ２の耐久性が高められる。また、異常プラズマの発生による基板Ｇの損傷や、異常プラズマによって消耗された部品等の成分による基板Ｇの汚染が回避される。
【００３５】
エッチング処理を施した後、高周波電源２６からの高周波電力の印加を停止し、ゲートバルブ２３が開放され、基板Ｇが基板搬入出口２２を介してチャンバ２内から図示しないロードロック室へ搬出されることにより基板Ｇのエッチング処理が終了する。
【００３６】
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明はこのような形態に限定されるものではない。例えば、シャワーヘッド１２とチャンバ２とを電気的に接続するインダクタとして、銅板８を使用した形態について説明したが、このような回路素子は、板材に限らず、線材や棒材であっても構わない。また、その素材は銅に限定されるものではなく、アルミニウム等の他の金属材料であってもよく、サーメット等の複合材料であってもよい。
【００３７】
上記説明においては、銅板８をシャワーヘッド１２およびチャンバ２に対して脱着する手段としてネジを挙げたが、例えば、シャワーヘッド１２とチャンバ２に雌型プラグを設け、銅板８の端部にこの雌型プラグに嵌め込む雄型プラグを設けて、これらを脱着する構成とすることもできる。また、シャワーヘッド１２およびチャンバ２に銅板８を挟み込むクリップ部を設けて、このクリップ部を利用して銅板８の脱着を行うようにすることもできる。さらに、シャワーヘッド１２とチャンバ２に溝を切っておき、銅板８の弾性を利用して銅板８をこれらの溝に挟み込んで固定することもできる。シャワーヘッド１２とチャンバ２に直接溝を切らないで、溝がある導体をこれらに取り付けて銅板８を挟み込むようにしてもよい。なお、銅板８の一端は接地されているチャンバ２に接続しなければならないわけではなく、直接に接地してもよい。
【００３８】
本発明はエッチング装置に限らず、アッシング装置やＣＶＤ成膜装置等の種々のプラズマ処理装置に適用することが可能である。また、被処理基板はＬＣＤ用ガラス基板のような絶縁基板に限らず半導体ウエハのような導体の基板であってもよい。
【００３９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、チャンバおよびチャンバ内に設けられた種々の接地された部品に対して、上部電極と下部電極の間の容量結合が強化されるため、上部電極と下部電極の間の処理空間以外でのプラズマの発生が抑制される。これによりチャンバの内部損傷や消耗が抑制され、さらに損傷または消耗した部品の成分による被処理基板の汚染が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の概略断面図。
【図２】シャワーヘッドとチャンバを接続する銅板の接続形態を示す概略平面図。
【図３】銅板の設置枚数と安定放電電力値との関係を示す説明図。
【図４】従来のプラズマエッチング装置の概略断面図。
【符号の説明】
１；プラズマエッチング装置
２；チャンバ
２ａ；処理空間
３；絶縁板
５；サセプタ（下部電極）
６；絶縁部材
７；絶縁部材
８；銅板
１２；シャワーヘッド（上部電極）
１９；処理ガス供給源
２１；排気装置
２６；高周波電源
Ｇ；ガラス基板[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs plasma processing such as etching on a substrate to be processed.
[0002]
[Prior art]
In a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a plasma processing such as a plasma etching apparatus or a plasma CVD film forming apparatus is performed in order to perform a plasma processing such as an etching process or a film forming process on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate. A device is used.
[0003]
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing a plasma etching apparatus for performing dry etching of a glass substrate, which is an example of such a plasma processing apparatus. The plasma etching apparatus 100 has a shower head 102 functioning as an upper electrode and a susceptor 103 functioning as a lower electrode provided in a chamber 101 so as to face each other. The shower head 102 is grounded (GRD, ground), and the shower head 102 is held in the chamber 101 so as to be electrically connected to the chamber 101. The susceptor 103 is insulated from the chamber 101 by an insulating plate 106, and a projection 103a having a holding surface 103b on which the glass substrate G is held is formed at the upper central portion of the susceptor 103 so as to project upward. The peripheral portion and the side surface of the upper surface of the susceptor 103 are covered with an insulating member 105.
[0004]
When a glass substrate G is placed on the susceptor 103 and high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 104 to the susceptor 103 in a state where a processing gas is supplied from the outside into the chamber 101 through the shower head 102, plasma is generated in the chamber 101. The generated plasma is used to etch a predetermined film formed on the glass substrate G.
[0005]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the plasma etching apparatus 100, plasma is strongly generated in a processing space between the upper electrode and the lower electrode, that is, a space other than the processing space between the shower head 102 and the susceptor 103, and the inner wall of the chamber 101 is damaged. And various components provided in the chamber 101 are easily damaged or consumed.
[0006]
The present invention has been made in view of such circumstances, and has as its object to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing generation of plasma in a region other than a processing space between an upper electrode and a lower electrode.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a grounded chamber for accommodating a substrate to be processed,
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the chamber;
A lower electrode provided in the chamber via an insulating member, and holding the substrate to be processed;
An upper electrode provided in the chamber via an insulating member so as to face the lower electrode,
An inductor for electrically connecting the upper electrode and the chamber;
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the lower electrode and forms a plasma of the processing gas in a processing space between the lower electrode and the upper electrode;
And a plasma processing apparatus comprising:
[0008]
In such a plasma processing apparatus, one or more conductive members are suitably used as the inductor, and examples thereof include a linear, rod-shaped, or plate-shaped metal member. In particular, a copper plate is preferably used as the metal member. In the case where a copper plate is used, if the groove for fixing the copper plate in the chamber and the upper electrode is formed, the copper plate can be easily attached and detached.
[0009]
A chamber having an opening and an upper electrode arranged so as to close the opening is preferably used as the chamber. In this case, the inductor is preferably arranged along the edge of the opening. In particular, when a plurality of inductors are used, by disposing them at substantially equal intervals along the edge of the opening, the potential distribution of the upper electrode is made uniform over the entire electrode surface. As the upper electrode, a shower head connected to the gas supply unit and supplying the processing gas supplied from the gas supply unit into the chamber can be used.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, a chamber accommodating a substrate to be processed;
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the chamber;
A lower electrode provided in the chamber and holding the substrate to be processed;
An upper electrode provided in the chamber via an insulating member so as to face the lower electrode,
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the lower electrode or the upper electrode and forms plasma of the processing gas in a processing space between the lower electrode and the upper electrode; An inductor that is connected to the electrode and the upper electrode to which no high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply, and is grounded;
And a plasma processing apparatus comprising:
[0011]
The reason why the inductance is set to 10 nH or more is that the impedance becomes smaller when the inductance is smaller than that, and as a result, the upper electrode and the lower electrode to which the high-frequency power is not supplied from the high-frequency power source are directly grounded. This is because the configuration becomes the same. It is preferable that the high frequency power supply is connected to the lower electrode.
[0012]
According to a third aspect of the present invention, a chamber accommodating a substrate to be processed;
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
Exhaust means for exhausting the inside of the chamber;
A lower electrode provided in the chamber insulated from the chamber and holding the substrate to be processed;
An upper electrode provided in the chamber to be insulated from the chamber so as to face the lower electrode;
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the lower electrode or the upper electrode and forms a plasma of the processing gas in a processing space between the lower electrode and the upper electrode;
With
The lower electrode and the upper electrode, to which no high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply, are in an electrically floating state, and a plasma processing apparatus is provided.
[0013]
In the plasma processing apparatus according to the third aspect, the chamber is preferably grounded. Further, it is preferable that a high-frequency power is supplied to the lower electrode from the high-frequency power supply.
[0014]
According to such a plasma processing apparatus according to the present invention, the capacitive coupling between the upper electrode and the lower electrode is strengthened with respect to the chamber and various grounded components provided in the chamber. Therefore, generation of plasma outside the processing space between the upper electrode and the lower electrode is suppressed. This suppresses internal damage and wear of the chamber.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view of a plasma etching apparatus for an LCD glass substrate according to one embodiment of the present invention. This plasma etching apparatus 1 is configured as a capacitively coupled parallel plate plasma etching apparatus.
[0016]
The plasma etching apparatus 1 has a rectangular cylindrical chamber 2 made of, for example, aluminum whose surface is anodized. The chamber 2 is grounded and is kept at the GND potential.
[0017]
A square plate-shaped insulating plate 3 made of an insulating material is provided at the bottom of the chamber 2, and a susceptor 5 functioning as a lower electrode is provided on the insulating plate 3. The susceptor 5 is made of, for example, aluminum, and has an oxide film (anodic oxide film) formed on the surface thereof. In the center of the upper part of the susceptor 5, a columnar projection 5a on which an LCD glass substrate G (hereinafter, referred to as "substrate G") as a substrate to be processed is formed so as to project upward, The upper surface of the protrusion 5a is a holding surface 5b for holding the substrate G.
[0018]
The periphery and side surfaces of the protrusion 5a on the upper surface of the susceptor 5 are surrounded by an insulating member 6 made of ceramic or the like, so that substantially only the holding surface 5b of the upper surface of the susceptor 5 is exposed. The holding surface 5b of the protruding portion 5a has an area smaller than that of the substrate G. When the substrate G is placed, the outer peripheral portion of the substrate G protrudes, and the substrate G is placed on the holding surface 5b. Is held, there is no exposed portion on the upper surface of the susceptor 5, and the side surface 5c of the protrusion 5a is slightly exposed.
[0019]
A power supply line 24 for supplying high-frequency power is connected to the susceptor 5, and a matching device 25 and a high-frequency power supply 26 are connected to the power supply line 24. For example, 13.56 MHz high frequency power is supplied to the susceptor 5 from the high frequency power supply 26.
[0020]
A shower head 12 functioning as an upper electrode is provided above the susceptor 5 so as to face the susceptor 5 in parallel. The shower head 12 is attached to a rectangular tubular insulating member 7 made of an insulating material disposed inside the chamber 2 along the edge of the opening 2 b provided on the upper wall of the chamber 2. The shower head 12 and the susceptor 5 constitute a pair of parallel plate electrodes.
[0021]
The chamber 2 and the shower head 12 are electrically connected by a plurality of copper plates 8 having a predetermined inductance. FIG. 2 is a schematic plan view showing a connection form of the copper plate 8. The copper plates 8 are arranged at substantially equal intervals along the edge of the opening 2b of the chamber 2 so that the potential distribution of the shower head 12 is uniform. Further, one end of the copper plate 8 is screwed to the shower head 12 by, for example, a screw, and the other end is screwed to the chamber 2 by a screw. Accordingly, the copper plate 8 can be easily attached and detached, and the inductance between the shower head 12 and the grounded chamber 2 can be easily adjusted.
[0022]
The shower head 12 has an internal space 13, a large number of discharge holes 14 for discharging a processing gas on the surface facing the susceptor 5, and a gas inlet 15 on the upper surface. A processing gas supply pipe 16 is connected to the gas inlet 15, and a processing gas supply source 19 is connected to the processing gas supply pipe 16 via a valve 17 and a mass flow controller 18. A processing gas for etching is supplied from a processing gas supply source 19. As the processing gas, a gas generally used in this field, such as a halogen-based gas, an oxygen (O ₂ ) gas, and an argon (Ar) gas, can be used.
[0023]
An exhaust pipe 20 is connected to the bottom of the side wall of the chamber 2, and an exhaust device 21 is connected to the exhaust pipe 20. The exhaust device 21 is provided with a vacuum pump such as a turbo molecular pump, and is configured to be able to evacuate the inside of the chamber 2 to a predetermined reduced pressure atmosphere. Further, a substrate loading / unloading port 22 and a gate valve 23 for opening and closing the substrate loading / unloading port 22 are provided on a side wall of the chamber 2, and the substrate G is adjacent to the load lock chamber when the gate valve 23 is opened. (Not shown).
[0024]
According to the plasma etching apparatus 1 having the above-described structure, generation of plasma in a space other than the processing space 2a is suppressed, and thereby internal damage and consumption of the chamber 2 are suppressed.
[0025]
The reason is considered as follows. That is, when the shower head 102 is directly grounded as in the conventional plasma etching apparatus 100 shown in FIG. 4, not only the capacitive coupling between the susceptor 103 (cathode) and the shower head 102 (anode), but also Since the capacitive coupling between the susceptor 103 and the chamber 101 is also strong, a high-frequency electric field is generated between the susceptor 103 and the chamber 101, so that plasma (hereinafter referred to as “the plasma”) is generated in a space other than the processing space between the susceptor 103 and the showerhead 102. Abnormal plasma ") is generated.
[0026]
However, when the copper plate 8 having an appropriate value of inductance is connected to the shower head 12 and the copper plate 8 is grounded as in the plasma etching apparatus 1, the capacitance component of the plasma and the inductance component of the copper plate 8 are different. Series resonance occurs between them. As a result, the impedance between the susceptor 5 and the shower head 12 becomes smaller than the impedance between the susceptor 5 and the chamber 2, the capacitive coupling between the susceptor 5 and the shower head 12 is strengthened, and the plasma is processed in the processing space. 2a, the occurrence of abnormal plasma is suppressed.
[0027]
When the generation of the abnormal plasma is suppressed in this way, the stable discharge power value (the minimum power value at which the abnormal plasma is generated) becomes large, and the generation of the abnormal plasma at a predetermined supply power is suppressed, thereby reducing The plasma can be generated stably in 2a.
[0028]
FIG. 3 is an explanatory diagram (graph) showing the relationship between the number of copper plates 8 installed and the stable discharge power value. In obtaining this relationship, a high-frequency power supply 26 having a maximum output of 15 kW is used. When the number of the copper plates 8 is six or more, the stable discharge power value is in the range of 10 kW to 12 kW. This value is equivalent to the stable discharge power value of the conventional plasma etching apparatus 100, and indicates that, for example, in an etching process at an output of 12 kW, the inside of the chamber 2 is damaged by the generation of abnormal plasma. Such a result is that when the number of arranged copper plates 8 is increased, the impedance of the entire copper plate 8 is reduced and the inductance is reduced, and as a result, the same as when the shower head 12 is directly grounded as in the related art. It is thought to be due to the configuration.
[0029]
On the other hand, in the range of 1 to 5 copper plates 8 (in the range of inductance of 60 to 10 nH), a stable discharge power value of 15 kW is obtained. For example, even if the output is 12 kW, abnormal plasma may be generated. Thus, it was confirmed that high-power plasma could be stably generated in the processing space 2a.
[0030]
Also, when the shower head 12 is electrically floated without providing the copper plate 8, a stable discharge power value of 14.5 kW is obtained. Also in this case, since the capacitive coupling between the susceptor 5 and the shower head 12 is strengthened with respect to the chamber 2 and various grounded components provided in the chamber 2, generation of abnormal plasma is suppressed. It is thought that. From the above results, it is preferable that the inductance (total value) of the copper plate 8 be 10 nH or more.
[0031]
By the way, FIG. 2 shows four copper plates 8, but in consideration of the results shown in FIG. 3, for example, when one copper plate has a long length or a small cross-sectional area, etc. When the impedance per one is large, more copper plates can be arranged, and when the impedance per one is small, the number of copper plates that can be arranged becomes smaller.
[0032]
Next, a processing operation in the plasma etching apparatus 1 will be described. First, after the gate valve 23 is opened, the substrate G, which is an object to be processed, is loaded into the chamber 2 from the load lock chamber (not shown) via the substrate loading / unloading port 22, and is located at the upper central portion of the susceptor 5. It is held on the holding surface 5b of the formed protrusion 5a. In this case, the transfer of the substrate G is performed through a lifter pin (not shown) provided so as to pass through the inside of the susceptor 5 and protrude from the susceptor 5. Thereafter, the gate valve 23 is closed, and the inside of the chamber 2 is evacuated to a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 21.
[0033]
Thereafter, the valve 17 is opened, and the flow rate of the processing gas from the processing gas supply source 19 is adjusted by the mass flow controller 18 to the internal space 13 of the shower head 12 through the processing gas supply pipe 16 and the gas inlet 15. The gas is introduced and further uniformly discharged to the substrate G through the discharge holes 14, and the pressure in the chamber 2 is maintained at a predetermined value.
[0034]
In this state, a high-frequency electric power is applied from the high-frequency power supply 26 to the susceptor 5 through the matching unit 25 to generate a high-frequency electric field in the processing space 2a between the susceptor 5 and the shower head 12, and the processing gas is dissociated into plasma. Thus, the substrate G is subjected to an etching process. As described above, since the generation of abnormal plasma is suppressed during the etching process, internal damage and wear of the chamber 2 are suppressed, and the durability of the chamber 2 is improved. Further, damage to the substrate G due to generation of abnormal plasma and contamination of the substrate G due to components such as components consumed by the abnormal plasma are avoided.
[0035]
After performing the etching process, the application of the high frequency power from the high frequency power supply 26 is stopped, the gate valve 23 is opened, and the substrate G is carried out of the chamber 2 to the load lock chamber (not shown) through the substrate loading / unloading port 22. This completes the etching process for the substrate G.
[0036]
The embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such embodiments. For example, although the embodiment in which the copper plate 8 is used as an inductor for electrically connecting the shower head 12 and the chamber 2 has been described, such a circuit element is not limited to a plate material, and may be a wire or a rod. Absent. The material is not limited to copper, but may be another metal material such as aluminum or a composite material such as cermet.
[0037]
In the above description, screws have been used as means for attaching and detaching the copper plate 8 to and from the shower head 12 and the chamber 2. For example, a female plug is provided in the shower head 12 and the chamber 2, and the female plate is attached to the end of the copper plate 8. It is also possible to provide a male plug to be fitted into the mold plug, and to attach and detach them. Further, it is also possible to provide a clip portion for sandwiching the copper plate 8 between the shower head 12 and the chamber 2, and to attach and detach the copper plate 8 using the clip portion. Further, grooves may be formed in the shower head 12 and the chamber 2, and the elasticity of the copper plate 8 may be used to fix the copper plate 8 by sandwiching the copper plate 8 in these grooves. A grooved conductor may be attached to the shower head 12 and the chamber 2 without directly cutting the groove, and the copper plate 8 may be sandwiched therebetween. Note that one end of the copper plate 8 does not have to be connected to the grounded chamber 2 and may be directly grounded.
[0038]
The present invention is not limited to the etching apparatus, and can be applied to various plasma processing apparatuses such as an ashing apparatus and a CVD film forming apparatus. The substrate to be processed is not limited to an insulating substrate such as an LCD glass substrate, but may be a conductor substrate such as a semiconductor wafer.
[0039]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the capacitive coupling between the upper electrode and the lower electrode is strengthened with respect to the chamber and various grounded components provided in the chamber. The generation of plasma outside the processing space between the electrodes is suppressed. This suppresses internal damage and wear of the chamber, and further prevents contamination of the substrate to be processed by components of damaged or worn components.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view of a plasma etching apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view showing a connection form of a copper plate connecting a shower head and a chamber.
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a relationship between the number of copper plates installed and a stable discharge power value.
FIG. 4 is a schematic sectional view of a conventional plasma etching apparatus.
[Explanation of symbols]
1; plasma etching apparatus 2; chamber 2a; processing space 3; insulating plate 5; susceptor (lower electrode)
6; insulating member 7; insulating member 8; copper plate 12; shower head (upper electrode)
19; processing gas supply source 21; exhaust device 26; high-frequency power supply G; glass substrate

Claims

被処理基板を収容する接地されたチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内を排気する排気機構と、
前記チャンバ内に絶縁部材を介して設けられ、前記被処理基板を保持する下部電極と、
前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に絶縁部材を介して設けられた上部電極と、
前記上部電極と前記チャンバとを電気的に接続するインダクタと、
前記下部電極に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に前記処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と、
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A grounded chamber containing a substrate to be processed;
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the chamber;
A lower electrode provided in the chamber via an insulating member, and holding the substrate to be processed;
An upper electrode provided in the chamber via an insulating member so as to face the lower electrode,
An inductor for electrically connecting the upper electrode and the chamber;
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the lower electrode and forms a plasma of the processing gas in a processing space between the lower electrode and the upper electrode;
A plasma processing apparatus comprising:

前記インダクタは、１以上の導電部材であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the inductor is one or more conductive members.

前記インダクタは、線状または棒状または板状の金属部材であることを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the inductor is a linear, rod-shaped, or plate-shaped metal member.

前記金属部材は銅板であることを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the metal member is a copper plate.

前記チャンバおよび前記上部電極はそれぞれ、前記銅板を挟み込んで固定する溝を有していることを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein each of the chamber and the upper electrode has a groove for sandwiching and fixing the copper plate.

前記チャンバは開口部を有し、前記上部電極は前記開口部を閉塞するように配置され、
前記インダクタは前記開口部の縁に沿って配置されていることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。The chamber has an opening, and the upper electrode is disposed so as to close the opening,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the inductor is disposed along an edge of the opening.

複数の前記インダクタが前記開口部の縁に沿って略等間隔に配置されていることを特徴とする請求項６に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the plurality of inductors are arranged at substantially equal intervals along the edge of the opening.

前記上部電極は、前記ガス供給手段に接続され、前記ガス供給手段から供給される処理ガスを前記チャンバ内に供給することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。8. The apparatus according to claim 1, wherein the upper electrode is connected to the gas supply unit, and supplies the processing gas supplied from the gas supply unit into the chamber. 9. Plasma processing equipment.

被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内を排気する排気機構と、
前記チャンバ内に設けられ、前記被処理基板を保持する下部電極と、
前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に絶縁部材を介して設けられた上部電極と、
前記下部電極または前記上部電極に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に前記処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と、１０ｎＨ以上のインダクタンスを有し、前記下部電極および前記上部電極のうち前記高周波電源から高周波電力が供給されないものと接続され、かつ、接地されているインダクタと、
を具備することを特徴とするプラズマ処理装置。A chamber for accommodating a substrate to be processed;
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
An exhaust mechanism for exhausting the inside of the chamber;
A lower electrode provided in the chamber and holding the substrate to be processed;
An upper electrode provided in the chamber via an insulating member so as to face the lower electrode,
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the lower electrode or the upper electrode and forms plasma of the processing gas in a processing space between the lower electrode and the upper electrode; An inductor that is connected to the electrode and the upper electrode to which no high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply, and is grounded;
A plasma processing apparatus comprising:

前記下部電極に前記高周波電源から高周波電力が供給されることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein high-frequency power is supplied to the lower electrode from the high-frequency power supply.

被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記チャンバ内を排気する排気手段と、
前記チャンバ内に前記チャンバと絶縁して設けられ、前記被処理基板を保持する下部電極と、
前記下部電極と対向するように前記チャンバ内に前記チャンバと絶縁して設けられた上部電極と、
前記下部電極または前記上部電極に高周波電力を供給し、前記下部電極と前記上部電極との間の処理空間に前記処理ガスのプラズマを形成する高周波電源と、
を具備し、
前記下部電極および前記上部電極のうち前記高周波電源から高周波電力が供給されないものは、電気的にフロート状態にあることを特徴とするプラズマ処理装置。A chamber for accommodating a substrate to be processed;
Gas supply means for supplying a processing gas into the chamber;
Exhaust means for exhausting the inside of the chamber;
A lower electrode provided in the chamber insulated from the chamber and holding the substrate to be processed;
An upper electrode provided in the chamber to be insulated from the chamber so as to face the lower electrode;
A high-frequency power supply that supplies high-frequency power to the lower electrode or the upper electrode and forms a plasma of the processing gas in a processing space between the lower electrode and the upper electrode;
With
The plasma processing apparatus, wherein the lower electrode and the upper electrode to which no high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply are in an electrically floating state.

前記チャンバは接地されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the chamber is grounded.

前記下部電極に前記高周波電源から高周波電力が供給されることを特徴とする請求項１１または請求項１２に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein high-frequency power is supplied to the lower electrode from the high-frequency power supply.