JP2009129942A

JP2009129942A - Plasma treatment apparatus

Info

Publication number: JP2009129942A
Application number: JP2007300000A
Authority: JP
Inventors: Yuji Honda; 祐二本多; Takeshi Shirato; 武白▲土▼; Takeharu Kawabe; 丈晴川邉
Original assignee: Universal Technics Co Ltd
Current assignee: Universal Technics Co Ltd
Priority date: 2007-11-20
Filing date: 2007-11-20
Publication date: 2009-06-11
Anticipated expiration: 2027-11-20
Also published as: JP5194226B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment apparatus which suppresses the generation of abnormal electric discharging around an exhaust port. <P>SOLUTION: The plasma treatment apparatus uses plasma to apply plasma treatment, and it is provided with: a treatment chamber 3; a treatment room 4 provided within the treatment chamber; a gas supply mechanism for supplying a plasma treatment gas into the treatment room; first to fifth exhaust ports 12a-12e provided in the treatment chamber; an exhaust mechanism which is connected with the fifth exhaust port to evacuate the treatment room; and a clearance 11 of 5 mm or less in width, which connects the first to fourth exhaust ports and the treatment room and is formed by a first ground member and a second ground member. The exhaust mechanism discharges the plasma treatment gas in the treatment room to the first to fifth exhaust ports through the clearance. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、排気口付近での異常放電の発生を抑制できるプラズマ処理装置、及び、プラズマ処理用ガスを基板に均一性良く供給できるプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of abnormal discharge in the vicinity of an exhaust port, and a plasma processing apparatus capable of supplying a plasma processing gas to a substrate with good uniformity.

図４は、従来のプラズマ処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置を概略的に示す構成図である。
プラズマエッチング装置は真空容器１０１を有しており、この真空容器１０１の上部には蓋１０２が配置されている。真空容器１０１に蓋１０２をすることにより、真空容器１０１内にはエッチング室１０３が形成される。 FIG. 4 is a block diagram schematically showing a plasma etching apparatus as an example of a conventional plasma processing apparatus.
The plasma etching apparatus has a vacuum vessel 101, and a lid 102 is disposed on the vacuum vessel 101. An etching chamber 103 is formed in the vacuum container 101 by covering the vacuum container 101 with a lid 102.

このエッチング室１０３内の下方にはウエハなどの被エッチング基板（図示せず）を載置固定するステージ電極１０４が配置されており、このステージ電極１０４はＲＦ印加電極（カソード電極）としても作用する。このステージ電極１０４は例えば静電チャック方式により被エッチング基板を固定するようになっている。なお、静電チャック方式は、クーロン力によって被エッチング基板を吸引して固定する方式である。 A stage electrode 104 for mounting and fixing a substrate to be etched (not shown) such as a wafer is disposed below the etching chamber 103, and the stage electrode 104 also functions as an RF application electrode (cathode electrode). . The stage electrode 104 fixes the substrate to be etched by, for example, an electrostatic chuck method. The electrostatic chuck method is a method in which the substrate to be etched is sucked and fixed by Coulomb force.

ステージ電極１０４の周囲及び下部はアースシールド１０５によってシールドされている。また、ステージ電極１０４は高周波電源１０６に電気的に接続されている。 The periphery and the lower part of the stage electrode 104 are shielded by an earth shield 105. The stage electrode 104 is electrically connected to a high frequency power source 106.

エッチング室１０３内の上方には、ステージ電極１０４に対向して平行の位置にガスシャワー電極１０７が配置されており、このガスシャワー電極１０７はアノード側に位置している。これらは一対の平行平板型電極である。ガスシャワー電極１０７の周囲及び上部はアースシールド１０８によってシールドされている。また、ガスシャワー電極１０７は接地電位に接続されている。 Above the etching chamber 103, a gas shower electrode 107 is disposed at a position parallel to the stage electrode 104, and the gas shower electrode 107 is located on the anode side. These are a pair of parallel plate electrodes. The periphery and upper part of the gas shower electrode 107 are shielded by an earth shield 108. The gas shower electrode 107 is connected to the ground potential.

ガスシャワー電極１０７の下方（ステージ電極上面側）には、被エッチング基板の表面側にシャワー状のエッチングガスを導入する複数の導入口（図示せず）が形成されている。ガスシャワー電極１０７の内部にはガス導入経路（図示せず）が設けられている。このガス導入経路の一方側は上記導入口に繋げられており、ガス導入経路の他方側はエッチングガスの供給機構（図示せず）に接続されている。また、真空容器１０１には、エッチング室１０３の内部を真空排気する排気口１１０が設けられている。この排気口１１０は排気ポンプ（図示せず）に接続されている。 Below the gas shower electrode 107 (on the upper side of the stage electrode), a plurality of inlets (not shown) for introducing a shower-like etching gas are formed on the surface side of the substrate to be etched. A gas introduction path (not shown) is provided inside the gas shower electrode 107. One side of the gas introduction path is connected to the introduction port, and the other side of the gas introduction path is connected to an etching gas supply mechanism (not shown). Further, the vacuum vessel 101 is provided with an exhaust port 110 for evacuating the inside of the etching chamber 103. The exhaust port 110 is connected to an exhaust pump (not shown).

次に、上記プラズマエッチング装置を用いたエッチング方法について説明する。
被エッチング基板をプラズマエッチング装置のエッチング室１０３内に挿入し、このエッチング室内のステージ電極１０４上に被エッチング基板を載置する。 Next, an etching method using the plasma etching apparatus will be described.
The substrate to be etched is inserted into the etching chamber 103 of the plasma etching apparatus, and the substrate to be etched is placed on the stage electrode 104 in the etching chamber.

次いで、この被エッチング基板をステージ電極１０４上に静電チャックにより固定し、真空容器１０１を蓋１０２で閉じ、排気ポンプで真空排気する。次いで、ガスシャワー電極１０７の導入口からシャワー状のエッチングガスをエッチング室１０３の被エッチング基板の表面側に導入する。これにより、所定の圧力、エッチングガス流量などのエッチング室内が所望の雰囲気となり、高周波電源１０６により高周波（ＲＦ）を印加し、プラズマを発生させることにより被エッチング基板のエッチングを行う（特許文献１参照）。 Next, the substrate to be etched is fixed on the stage electrode 104 by an electrostatic chuck, the vacuum vessel 101 is closed with a lid 102, and evacuated with an exhaust pump. Next, a shower-like etching gas is introduced into the surface of the substrate to be etched in the etching chamber 103 from the inlet of the gas shower electrode 107. As a result, a desired atmosphere is formed in the etching chamber such as a predetermined pressure and an etching gas flow rate, and a high frequency (RF) is applied by the high frequency power source 106 to generate plasma (see Patent Document 1). ).

特開２００２−２８２３６４号公報（第２段落〜第８段落、図４）JP 2002-282364 A (second paragraph to eighth paragraph, FIG. 4)

ところで、上記従来のプラズマ処理装置では、ガスシャワー電極１０７からシャワー状のエッチングガスを噴出すると、矢印１１１のように、真空容器１０１の側壁に設けられた排気口１１０へエッチングガスが流れていき、排気口１１０の付近で異常放電が発生することがある。また、矢印１１１のようなエッチングガスの流れができると、被エッチング基板の表面に均一にエッチングガスが供給されなくなり、その結果、エッチング分布が悪くなり、均一性良くエッチングされないという問題が生じることがある。 By the way, in the conventional plasma processing apparatus, when the shower-like etching gas is ejected from the gas shower electrode 107, the etching gas flows into the exhaust port 110 provided on the side wall of the vacuum vessel 101 as indicated by the arrow 111, Abnormal discharge may occur in the vicinity of the exhaust port 110. In addition, if the etching gas flows as shown by the arrow 111, the etching gas is not uniformly supplied to the surface of the substrate to be etched, and as a result, there is a problem that the etching distribution is deteriorated and etching is not performed with good uniformity. is there.

本発明は上記のような事情を考慮してなされたものであり、その目的は、排気口付近での異常放電の発生を抑制できるプラズマ処理装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、プラズマ処理用ガスを基板に均一性良く供給できるプラズマ処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object thereof is to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of abnormal discharge in the vicinity of an exhaust port.
Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of supplying a plasma processing gas to a substrate with good uniformity.

上記課題を解決するため、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマを用いて処理を行うプラズマ処理装置であって、
チャンバーと、
前記チャンバー内にプラズマ処理用ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバーに設けられた排気口と、
前記排気口に繋げられ、前記チャンバー内を真空排気する排気機構と、
前記チャンバー内に設けられ、第１のアース部材と第２のアース部材によって設けられた幅５ｍｍ以下の隙間と、
を具備し、
前記排気機構は、前記チャンバー内の前記プラズマ処理用ガスを、前記隙間を通して前記排気口から排気するものであることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus according to the present invention is a plasma processing apparatus that performs processing using plasma,
A chamber;
A gas supply mechanism for supplying a plasma processing gas into the chamber;
An exhaust port provided in the chamber;
An exhaust mechanism connected to the exhaust port for evacuating the chamber;
A gap having a width of 5 mm or less provided in the chamber and provided by the first ground member and the second ground member;
Comprising
The exhaust mechanism exhausts the plasma processing gas in the chamber from the exhaust port through the gap.

上記プラズマ処理装置によれば、第１のアース部材と第２のアース部材との間の幅５ｍｍ以下の隙間を通して排気口からプラズマ処理用ガスを排気している。このように幅５ｍｍ以下の隙間を通すことにより、排気口付近での異常放電の発生を抑制することができる。 According to the plasma processing apparatus, the plasma processing gas is exhausted from the exhaust port through a gap having a width of 5 mm or less between the first ground member and the second ground member. Thus, by passing a gap having a width of 5 mm or less, the occurrence of abnormal discharge in the vicinity of the exhaust port can be suppressed.

また、本発明に係るプラズマ処理装置において、前記第１のアース部材は、前記チャンバーを構成する部材の少なくとも一部であることも可能である。
また、本発明に係るプラズマ処理装置において、前記第１のアース部材は、前記チャンバーの側壁を構成する側壁チャンバー部材であることが好ましい。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, the first ground member may be at least a part of members constituting the chamber.
Moreover, the plasma processing apparatus which concerns on this invention WHEREIN: It is preferable that a said 1st earthing | grounding member is a side wall chamber member which comprises the side wall of the said chamber.

また、本発明に係るプラズマ処理装置において、前記第１のアース部材及び前記第２のアース部材のいずれか一方の前記隙間の幅方向の厚さは１０ｍｍ以上であることが好ましい。前記厚さが１０ｍｍ未満であるのに比べて異常放電を十分に抑制することができる。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, it is preferable that a thickness in the width direction of one of the first ground member and the second ground member is 10 mm or more. Abnormal discharge can be sufficiently suppressed as compared with the thickness of less than 10 mm.

また、本発明に係るプラズマ処理装置において、被処理基板を保持する保持手段をさらに具備し、前記隙間は、前記保持手段によって保持された前記被処理基板の外周を囲むように配置されていることが好ましい。このような隙間からプラズマ処理用ガスを排気することにより、被処理基板の表面に均一性良くプラズマ処理用ガスを供給することができる。 The plasma processing apparatus according to the present invention further includes holding means for holding the substrate to be processed, and the gap is disposed so as to surround an outer periphery of the substrate to be processed held by the holding means. Is preferred. By exhausting the plasma processing gas from such a gap, the plasma processing gas can be supplied to the surface of the substrate to be processed with good uniformity.

また、本発明に係るプラズマ処理装置において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に前記プラズマ処理用ガスを噴出する噴出口は、前記チャンバー内の上部に配置されており、前記排気口は前記チャンバーの下部に配置されていることも可能である。 Further, in the plasma processing apparatus according to the present invention, an outlet for ejecting the plasma processing gas into the chamber by the gas supply mechanism is disposed in an upper portion of the chamber, and the exhaust port is provided in the chamber. It can also be arranged at the bottom.

以上説明したように本発明によれば、排気口付近での異常放電の発生を抑制できるプラズマ処理装置を提供することができる。また、他の本発明によれば、プラズマ処理用ガスを基板に均一性良く供給できるプラズマ処理装置を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of suppressing the occurrence of abnormal discharge near the exhaust port. According to another aspect of the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus that can supply a plasma processing gas to a substrate with good uniformity.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
（実施の形態１）
図１は、本発明に係る実施の形態１によるプラズマ処理装置の全体構成を示す模式図である。図２は、図１に示す２ａ−２ａ線に沿った断面図である。尚、プラズマ処理装置は、プラズマを用いた処理を行う装置を全て含むものであり、例えば、プラズマエッチング装置、プラズマアッシング装置、プラズマＣＶＤ(chemical vapor deposition)装置、ミリング処理装置などである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a schematic diagram showing an overall configuration of a plasma processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2a-2a shown in FIG. The plasma processing apparatus includes all apparatuses that perform processing using plasma, such as a plasma etching apparatus, a plasma ashing apparatus, a plasma CVD (chemical vapor deposition) apparatus, and a milling processing apparatus.

図１及び図２に示すように、プラズマ処理装置１は処理チャンバー３を有しており、この処理チャンバー３はチャンバー構成部材によって形成されている。このチャンバー構成部材は、上部チャンバー部材３ａ、側壁チャンバー部材３ｂ、下部チャンバー部材３ｃを有している。処理チャンバー３の内部にはプラズマ処理を行う処理室４が設けられており、この処理室４は上部チャンバー部材３ａ、側壁チャンバー部材３ｂ、下部チャンバー部材３ｃによって囲まれた内側に形成されている。上部チャンバー部材３ａと側壁チャンバー部材３ｂはＯリング５によって繋げられており、側壁チャンバー部材３ｂと下部チャンバー部材３ｃは一体的に形成されている。上部チャンバー部材３ａ、側壁チャンバー部材３ｂ、下部チャンバー部材３ｃそれぞれは接地電位に接続されている。尚、本実施の形態では、側壁チャンバー部材３ｂと下部チャンバー部材３ｃを一体的に形成しているが、側壁チャンバー部材３ｂと下部チャンバー部材３ｃを分離して形成することも可能である。 As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma processing apparatus 1 has a processing chamber 3, and the processing chamber 3 is formed by a chamber constituent member. The chamber constituent member includes an upper chamber member 3a, a side wall chamber member 3b, and a lower chamber member 3c. A processing chamber 4 for performing plasma processing is provided inside the processing chamber 3, and this processing chamber 4 is formed inside surrounded by the upper chamber member 3a, the side wall chamber member 3b, and the lower chamber member 3c. The upper chamber member 3a and the sidewall chamber member 3b are connected by an O-ring 5, and the sidewall chamber member 3b and the lower chamber member 3c are integrally formed. Each of the upper chamber member 3a, the side wall chamber member 3b, and the lower chamber member 3c is connected to the ground potential. In this embodiment, the side wall chamber member 3b and the lower chamber member 3c are integrally formed. However, the side wall chamber member 3b and the lower chamber member 3c may be formed separately.

処理室４内の下方には平面形状が長方形のステージ電極７が配置されており、このステージ電極７は被処理基板８を静電チャックにより載置固定（保持）する機能及び電極としての機能を有している。ステージ電極７の外周及び下にはアースシールド部材９が配置されており、このアースシールド部材９とステージ電極７の内側面との間には２ｍｍ以下の隙間１０が形成されている。ステージ電極７の下面とアースシールド部材９の内底面との間には絶縁部材６が配置されている。アースシールド部材９の外周には側壁チャンバー部材３ｂが配置されており、この側壁チャンバー部材３ｂとアースシールド部材９との間には幅５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）の隙間１１が設けられている。この隙間１１はプラズマ処理用ガスを排気するための排気経路となるものである。
また、アースシールド部材９の隙間１１の幅方向の厚さは１０ｍｍ以上であることが好ましい。その理由は、この厚さが１０ｍｍ未満であると異常放電を十分に抑制することができないからである。 A stage electrode 7 having a rectangular planar shape is disposed below the processing chamber 4. The stage electrode 7 has a function of mounting and fixing (holding) the substrate 8 to be processed by an electrostatic chuck and a function as an electrode. Have. An earth shield member 9 is disposed around and below the stage electrode 7, and a gap 10 of 2 mm or less is formed between the earth shield member 9 and the inner side surface of the stage electrode 7. An insulating member 6 is disposed between the lower surface of the stage electrode 7 and the inner bottom surface of the earth shield member 9. A side wall chamber member 3b is disposed on the outer periphery of the earth shield member 9, and a gap having a width of 5 mm or less (preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less) is provided between the side wall chamber member 3b and the earth shield member 9. 11 is provided. The gap 11 serves as an exhaust path for exhausting the plasma processing gas.
Moreover, it is preferable that the thickness of the gap 11 of the earth shield member 9 in the width direction is 10 mm or more. The reason is that if this thickness is less than 10 mm, abnormal discharge cannot be sufficiently suppressed.

アースシールド部材９の外側面下部の周囲には第１乃至第４の排気口１２ａ〜１２ｄが設けられている。第１乃至第４の排気口１２ａ〜１２ｄそれぞれは、アースシールド部材９の下面の４辺それぞれの中央部に位置している（図２参照）。アースシールド部材９の下方には下部チャンバー部材３ｃが配置されており、アースシールド部材９の下面と下部チャンバー部材３ｃとの間には隙間１３が設けられている。この隙間１３はプラズマ処理用ガスを排気するための排気経路となるものである。 Around the lower part of the outer surface of the earth shield member 9, first to fourth exhaust ports 12a to 12d are provided. Each of the first to fourth exhaust ports 12a to 12d is located at the center of each of the four sides of the lower surface of the earth shield member 9 (see FIG. 2). A lower chamber member 3c is disposed below the earth shield member 9, and a gap 13 is provided between the lower surface of the earth shield member 9 and the lower chamber member 3c. The gap 13 serves as an exhaust path for exhausting the plasma processing gas.

下部チャンバー部材３ｃの中央には第５の排気口１２ｅが設けられている。第５の排気口１２ｅは、配管及びバルブ１４を介してロータリーポンプ（ＲＰ）１５に繋げられている。 A fifth exhaust port 12e is provided in the center of the lower chamber member 3c. The fifth exhaust port 12 e is connected to a rotary pump (RP) 15 through a pipe and a valve 14.

処理室４の上方には、接地電位に接続されたガスシャワー電極１６が配置されている。このガスシャワー電極１６はステージ電極７上の被処理基板８と対向するように配置されている。ガスシャワー電極１６は、プラズマ処理用ガスを供給するガス供給機構に繋げられている。即ち、ガスシャワー電極１６は、配管、バルブ１７，１８及びマスフローコントローラ１９を介してプラズマ処理用ガスボンベ２０に繋げられている。これにより、プラズマ処理用ガスボンベ２０から流量制御されたプラズマ処理用ガスがガスシャワー電極１６に供給され、このガスシャワー電極１６の噴出口からプラズマ処理用ガスが被処理基板８の表面にシャワー状に供給される。尚、プラズマ処理用ガスボンベ２０は、プラズマ処理に合わせて種々のガスボンベが接続されれば良いが、例えば酸素ガスボンベ、窒素ガスボンベ又はＣ_７Ｈ_８ガスボンベなどが挙げられる。また、ガスシャワー電極１６に繋げられるガス供給機構は単数でも複数でも良く、ガスシャワー電極１６に供給されるプラズマ処理用ガスが複数の場合は、複数のガス供給機構がガスシャワー電極１６に繋げられることとなる。 A gas shower electrode 16 connected to the ground potential is disposed above the processing chamber 4. The gas shower electrode 16 is disposed so as to face the substrate 8 to be processed on the stage electrode 7. The gas shower electrode 16 is connected to a gas supply mechanism that supplies a plasma processing gas. That is, the gas shower electrode 16 is connected to the plasma processing gas cylinder 20 through the piping, valves 17 and 18 and the mass flow controller 19. As a result, the plasma processing gas whose flow rate is controlled is supplied from the plasma processing gas cylinder 20 to the gas shower electrode 16, and the plasma processing gas is showered on the surface of the substrate 8 to be processed from the outlet of the gas shower electrode 16. Supplied. Note that various gas cylinders may be connected to the plasma processing gas cylinder 20 in accordance with the plasma processing, and examples thereof include an oxygen gas cylinder, a nitrogen gas cylinder, and a C ₇ H ₈ gas cylinder. Moreover, the gas supply mechanism connected to the gas shower electrode 16 may be single or plural, and when a plurality of plasma processing gases are supplied to the gas shower electrode 16, a plurality of gas supply mechanisms are connected to the gas shower electrode 16. It will be.

詳細なプラズマ処理用ガスの流れは、矢印のように、ガスシャワー電極１６からシャワー状のプラズマ処理用ガスが被処理基板８の表面に流され、この被処理基板８の表面にプラズマ処理用ガスが均一性良く供給される。そして、プラズマ処理用ガスは、被処理基板８の外周より外側に位置する隙間（側壁チャンバー部材３ｂとアースシールド部材９との隙間）１１を通り、第１乃至第４の排気口１２ａ〜１２ｄを通り、アースシールド部材９と下部チャンバー部材３ｃと隙間１３を通って、第５の排気口１２ｅからロータリーポンプ１５によって排気される。 As shown in the arrow, the detailed plasma processing gas flow is such that a shower-like plasma processing gas flows from the gas shower electrode 16 to the surface of the substrate 8 to be processed, and the plasma processing gas flows on the surface of the substrate 8 to be processed. Is supplied with good uniformity. The plasma processing gas passes through a gap (gap between the side wall chamber member 3b and the earth shield member 9) 11 located outside the outer periphery of the substrate 8 to be processed, and passes through the first to fourth exhaust ports 12a to 12d. The air passes through the ground shield member 9, the lower chamber member 3 c, and the gap 13, and is exhausted from the fifth exhaust port 12 e by the rotary pump 15.

このようにプラズマ処理用ガスが排気される際に通過する隙間１１を、共に接地電位に接続された側壁チャンバー部材３ｂとアースシールド部材９によって設け、且つ前記隙間１１の幅を５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）としている。このような隙間１１は、プラズマ処理用ガスが通過した際に異常放電の発生を抑制する効果を有している。 Thus, the gap 11 through which the plasma processing gas is exhausted is provided by the side wall chamber member 3b and the earth shield member 9 both connected to the ground potential, and the width of the gap 11 is 5 mm or less (preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less). Such a gap 11 has an effect of suppressing the occurrence of abnormal discharge when the plasma processing gas passes.

また、前記隙間１１を、被処理基板８が載置されたステージ電極７の外側であって被処理基板８を囲むように配置しているため、被処理基板８の表面に均一性良くプラズマ処理用ガスを供給することが可能となる。 Further, since the gap 11 is arranged outside the stage electrode 7 on which the substrate 8 to be processed is placed and surrounds the substrate 8 to be processed, the surface of the substrate 8 to be processed is subjected to plasma processing with good uniformity. It becomes possible to supply the working gas.

また、図２に示すように、第１乃至第４の排気口１２ａ〜１２ｄそれぞれを、アースシールド部材９の下面の４辺それぞれの中央部に配置し、第５の排気口１２ｅを下部チャンバー部材３ｃの中央に配置している。このため、前記隙間１１から排気されるプラズマ処理用ガスの流れの均一性を良くすることができる。 2, each of the first to fourth exhaust ports 12a to 12d is disposed at the center of each of the four sides of the lower surface of the earth shield member 9, and the fifth exhaust port 12e is disposed to the lower chamber member. It is arranged at the center of 3c. For this reason, the uniformity of the flow of the plasma processing gas exhausted from the gap 11 can be improved.

ステージ電極７はＲＦ印加電極（カソード電極）として作用する。つまり、ステージ電極７にはマッチングボックス２１を介して高周波電源（ＲＦ）２２が接続されており、この高周波電源２２によって高周波電力がマッチングボックスを介してステージ電極７に印加され、それによりプラズマを発生させることができるようになっている。 The stage electrode 7 acts as an RF application electrode (cathode electrode). That is, a high-frequency power source (RF) 22 is connected to the stage electrode 7 via a matching box 21, and high-frequency power is applied to the stage electrode 7 via the matching box by the high-frequency power source 22, thereby generating plasma. It can be made to.

次に、上記プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理方法について説明する。
被処理基板８をプラズマ処理装置の処理室４内に挿入し、この処理室４内のステージ電極７上に被処理基板８を載置する。 Next, a plasma processing method using the plasma processing apparatus will be described.
The substrate 8 to be processed is inserted into the processing chamber 4 of the plasma processing apparatus, and the substrate 8 to be processed is placed on the stage electrode 7 in the processing chamber 4.

次いで、この被処理基板８をステージ電極７上に静電チャックにより固定し、処理チャンバー３内の処理室４をロータリーポンプ１５で真空排気する。次いで、ガス供給機構によってガスシャワー電極１６にプラズマ処理用ガスを供給し、ガスシャワー電極１６からシャワー状のプラズマ処理用ガスを処理室４内の被処理基板８の表面に供給する。そして、プラズマ処理用ガスの供給量と排気のバランスにより、所定の圧力、プラズマ処理用ガスの所定流量などの所望の条件となり、高周波電源２２により高周波（ＲＦ）をステージ電極７に印加し、被処理基板８の表面にプラズマを発生させることにより被処理基板８にプラズマ処理を行う。 Next, the substrate 8 to be processed is fixed on the stage electrode 7 by an electrostatic chuck, and the processing chamber 4 in the processing chamber 3 is evacuated by a rotary pump 15. Next, a plasma processing gas is supplied to the gas shower electrode 16 by the gas supply mechanism, and a shower-like plasma processing gas is supplied from the gas shower electrode 16 to the surface of the substrate 8 to be processed in the processing chamber 4. Then, a desired condition such as a predetermined pressure and a predetermined flow rate of the plasma processing gas is obtained depending on the balance between the supply amount of the plasma processing gas and the exhaust gas. Plasma processing is performed on the substrate to be processed 8 by generating plasma on the surface of the processing substrate 8.

上記実施の形態１によれば、共に接地電位に接続された側壁チャンバー部材３ｂとアースシールド部材９との間の幅５ｍｍ以下の隙間１１を通して第１乃至第５の排気口１２ａ〜１２ｅからプラズマ処理用ガスを排気している。このように幅５ｍｍ以下の隙間１１を通すことにより、排気口付近での異常放電の発生を抑制することができる。 According to the first embodiment, plasma treatment is performed from the first to fifth exhaust ports 12a to 12e through the gap 11 having a width of 5 mm or less between the side wall chamber member 3b and the earth shield member 9 both connected to the ground potential. Exhaust gas. Thus, by passing the gap 11 having a width of 5 mm or less, the occurrence of abnormal discharge in the vicinity of the exhaust port can be suppressed.

また、本実施の形態では、被処理基板８が載置されたステージ電極７の外側であって被処理基板８を囲むように配置した隙間１１からプラズマ処理用ガスを排気しているため、被処理基板８の表面に均一性良くプラズマ処理用ガスを供給することができる。その結果、被処理基板８に均一性良くプラズマ処理を行うことができる。このプラズマ処理が例えばエッチング処理の場合は、エッチング分布を良くすることができ、均一性良くエッチングすることが可能となる。 In the present embodiment, since the plasma processing gas is exhausted from the gap 11 disposed outside the stage electrode 7 on which the substrate 8 to be processed is placed and surrounding the substrate 8 to be processed, The plasma processing gas can be supplied to the surface of the processing substrate 8 with good uniformity. As a result, plasma processing can be performed on the substrate 8 to be processed with good uniformity. When this plasma treatment is, for example, an etching treatment, the etching distribution can be improved and the etching can be performed with good uniformity.

例えば、図１に示すプラズマ処理装置が下記のような大きさを有している場合を考えると、図１のようなプラズマ処理装置でも隙間１１が排気の抵抗にならないことが確認できる。 For example, considering the case where the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 has the following size, it can be confirmed that the gap 11 does not become an exhaust resistance even in the plasma processing apparatus as shown in FIG.

処理室４内の大きさ：Ｗ（幅）２７０ｍｍ×Ｄ（深さ）２３０ｍｍ×Ｈ（高さ）５０ｍｍ
処理室内容積：３．２リットル
隙間１１の幅：２ｍｍ
隙間の開口面積：（２７０ｍｍ＋２３０ｍｍ）×２×２ｍｍ＝２０００ｍｍ^２
ロータリーポンプの排気性能：３３０リットル／ｍｉｎ Size in the processing chamber 4: W (width) 270 mm × D (depth) 230 mm × H (height) 50 mm
Processing chamber volume: 3.2 liters Crevice 11 width: 2 mm
Opening area of the gap: (270 mm + 230 mm) × 2 × 2 mm = 2000 mm ²
Exhaust performance of rotary pump: 330 liters / min

上記排気性能を持つロータリーポンプの一般的な排気口のサイズ：半径１２．７ｍｍの円形
上記排気口の面積：５０６ｍｍ^２ General exhaust port size of the rotary pump having the exhaust performance described above: a circular shape having a radius of 12.7 mm Area of the exhaust port: 506 mm ²

上述したように一般的な排気口の面積の４倍程度の隙間の開口面積を持たせることができるため、隙間が排気の抵抗にはならないという効果もある。 As described above, since the opening area of the gap that is about four times the area of a general exhaust port can be provided, there is also an effect that the gap does not become an exhaust resistance.

以下に、プラズマ処理がＮ_２プラズマによるＤＬＣ(Diamond Like Carbon)膜のミリング処理（表面改質）の場合の具体例（ミリング条件及び結果）について説明する。 A specific example (milling conditions and results) in the case where the plasma treatment is a milling treatment (surface modification) of a DLC (Diamond Like Carbon) film by N ₂ plasma will be described below.

（１）ミリング条件
プラズマ処理用ガス：Ｎ_２ガス
ガス流量：３０ｃｃ／ｍｉｎ
ＲＦ周波数：１３．５６ＭＨｚ
ＲＦ出力：５０Ｗ (1) Milling conditions Plasma treatment gas: N ₂ gas Gas flow rate: 30 cc / min
RF frequency: 13.56 MHz
RF output: 50W

（２）結果
ミリングレート：６．５２ｎｍ／ｍｉｎ
ステージ電極内（２１０ｍｍ×１７０ｍｍ）のミリング分布：４．４％ (2) Results Milling rate: 6.52 nm / min
Milling distribution in the stage electrode (210mm x 170mm): 4.4%

基板上に成膜されたＤＬＣ膜を上記ミリング条件によりミリング処理を行い、上記のような結果（均一性の良いミリング分布など）が得られた。このミリング処理の際、排気口付近に異常放電が発生することがなく、排気口付近にプラズマが発生することがなかった。 The DLC film formed on the substrate was milled under the above milling conditions, and the above results (such as a milling distribution with good uniformity) were obtained. During this milling process, no abnormal discharge occurred near the exhaust port, and no plasma was generated near the exhaust port.

（実施の形態２）
図３は、本発明の実施の形態２によるプラズマ処理装置を示すものであって図２に相当する断面図であり、図１及び図２と同一部分には同一符号を付し、異なる部分についてのみ説明する。 (Embodiment 2)
FIG. 3 shows a plasma processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention, and is a cross-sectional view corresponding to FIG. 2. The same parts as those in FIG. 1 and FIG. Only explained.

図３に示すように、処理室４の下方には第１及び第２の隙間１１ａ，１１ｂが設けられており、第１及び第２の隙間１１ａ，１１ｂそれぞれは幅５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）の隙間である。 As shown in FIG. 3, first and second gaps 11a and 11b are provided below the processing chamber 4, and each of the first and second gaps 11a and 11b has a width of 5 mm or less (preferably 3 mm or less). , More preferably 2 mm or less).

詳細には、処理室４内の下方には平面形状が長方形のステージ電極７が配置されており、このステージ電極７の外周には第１のアースシールド部材９ａが配置されており、第１のアースシールド部材９ａとステージ電極７との間には隙間１０が形成されている。第１のアースシールド部材９ａの外周には第２のアースシールド部材９ｂが配置されており、第２のアースシールド部材９ｂと第１のアースシールド部材９ａとの間には幅５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）の第１の隙間１１ａが設けられている。第２のアースシールド部材９ｂの外周には側壁チャンバー部材３ｂが配置されており、この側壁チャンバー部材３ｂと第２のアースシールド部材９ｂとの間には幅５ｍｍ以下（好ましくは３ｍｍ以下、より好ましくは２ｍｍ以下）の第２の隙間１１ｂが設けられている。第１及び第２の隙間１１ａ，１１ｂはプラズマ処理用ガスを排気するための排気経路となるものである。 Specifically, a stage electrode 7 having a rectangular planar shape is disposed below the processing chamber 4, and a first earth shield member 9 a is disposed on the outer periphery of the stage electrode 7. A gap 10 is formed between the earth shield member 9 a and the stage electrode 7. A second earth shield member 9b is disposed on the outer periphery of the first earth shield member 9a, and the width between the second earth shield member 9b and the first earth shield member 9a is 5 mm or less (preferably 3 mm or less, more preferably 2 mm or less) is provided. A sidewall chamber member 3b is disposed on the outer periphery of the second earth shield member 9b, and a width of 5 mm or less (preferably 3 mm or less, more preferably) between the sidewall chamber member 3b and the second earth shield member 9b. 2 mm or less) is provided. The first and second gaps 11a and 11b serve as exhaust paths for exhausting the plasma processing gas.

第１及び第２のアースシールド部材９ａ，９ｂそれぞれの第１の隙間１１ａの幅方向の厚さ９ｃ，９ｄは１０ｍｍ以上であることが好ましい。その理由は、この厚さが１０ｍｍ未満であると異常放電を十分に抑制することができないからである。 The thicknesses 9c and 9d in the width direction of the first gap 11a of each of the first and second earth shield members 9a and 9b are preferably 10 mm or more. The reason is that if this thickness is less than 10 mm, abnormal discharge cannot be sufficiently suppressed.

上記実施の形態２においても実施の形態１と同様の効果を得ることができる。 In the second embodiment, the same effect as in the first embodiment can be obtained.

尚、本発明は上記実施の形態１，２に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲内で種々変更して実施することが可能である。例えば、上記実施の形態では、高周波電源２２を他のプラズマ電源に変更することも可能であり、他のプラズマ電源の例としては、マイクロ波用電源、ＤＣ放電用電源、及びそれぞれパルス変調された高周波電源、マイクロ波用電源、ＤＣ放電用電源などが挙げられる。 The present invention is not limited to the first and second embodiments, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the high-frequency power source 22 can be changed to another plasma power source. Examples of other plasma power sources include a microwave power source, a DC discharge power source, and pulse-modulated, respectively. Examples include a high frequency power source, a microwave power source, and a DC discharge power source.

また、上記実施の形態１，２では、ステージ電極７に高周波電力を印加し、ステージ電極７に対向する対向電極としてのガスシャワー電極１６を接地電位に接続しているが、ガスシャワー電極に高周波電力を印加し、ステージ電極を接地電位に接続することも可能であり、また、ステージ電極及びガスシャワー電極の両方に高周波電力を印加することも可能である。 In the first and second embodiments, high-frequency power is applied to the stage electrode 7 and the gas shower electrode 16 as a counter electrode facing the stage electrode 7 is connected to the ground potential. It is possible to apply power and connect the stage electrode to the ground potential, and it is also possible to apply high-frequency power to both the stage electrode and the gas shower electrode.

また、上記実施の形態１，２では、第１の下部チャンバー部材３ｃの周囲に第１乃至第４の排気口１２ａ〜１２ｄを設けているが、必ずしも４つの排気口を設ける必要はなく、第１の下部チャンバー部材３ｃの周囲には少なくとも２つの排気口を設ければ良い。この場合でも、排気口はプラズマ処理用ガスを均一性良く排気できるような配置とすることが好ましい。 In the first and second embodiments, the first to fourth exhaust ports 12a to 12d are provided around the first lower chamber member 3c, but it is not always necessary to provide four exhaust ports. It is only necessary to provide at least two exhaust ports around one lower chamber member 3c. Even in this case, the exhaust port is preferably arranged so that the plasma processing gas can be exhausted with good uniformity.

本発明に係る実施の形態１によるプラズマ処理装置の全体構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the plasma processing apparatus by Embodiment 1 which concerns on this invention. 図１に示す２ａ−２ａ線に沿った断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line 2a-2a shown in FIG. 本発明の実施の形態２によるプラズマ処理装置を示すものであって図２に相当する断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention and corresponding to FIG. 2. 従来のプラズマ処理装置の一例としてのプラズマエッチング装置を概略的に示す構成図である。It is a block diagram which shows schematically the plasma etching apparatus as an example of the conventional plasma processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１…プラズマ処理装置、３…処理チャンバー、３ａ…上部チャンバー部材、３ｂ…側壁チャンバー部材、３ｃ…下部チャンバー部材、４…処理室、５…Ｏリング、６…絶縁部材、７…ステージ電極、８…被処理基板、９…アースシールド部材、９ａ…第１のアースシールド部材、９ｂ…第２のアースシールド部材、９ｃ…第１のアースシールド部材の第１の隙間の幅方向の厚さ、９ｄ…第２のアースシールド部材の第１の隙間の幅方向の厚さ、１０…隙間、１１…隙間、１１ａ…第１の隙間、１１ｂ…第２の隙間、１２ａ〜１２ｅ…第１〜第５の排気口、１３…隙間、１４…バルブ、１５…ロータリーポンプ（ＲＰ）、１６…ガスシャワー電極、１７，１８…バルブ、１９…マスフローコントローラ（ＭＦＣ）、２０…プラズマ処理用ガスボンベ、２１…マッチングボックス、２２…高周波電源（ＲＦ）、１０１…真空容器、１０２…蓋、１０３…エッチング室、１０４…ステージ電極、１０５…アースシールド、１０６…高周波電源、１０７…ガスシャワー電極、１０８…アースシールド、１１０…排気口、１１１…矢印 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma processing apparatus, 3 ... Processing chamber, 3a ... Upper chamber member, 3b ... Side wall chamber member, 3c ... Lower chamber member, 4 ... Processing chamber, 5 ... O-ring, 6 ... Insulating member, 7 ... Stage electrode, 8 ... substrate to be processed, 9 ... earth shield member, 9a ... first earth shield member, 9b ... second earth shield member, 9c ... thickness in the width direction of the first gap of the first earth shield member, 9d ... thickness in the width direction of the first gap of the second earth shield member, 10 ... gap, 11 ... gap, 11a ... first gap, 11b ... second gap, 12a to 12e ... first to fifth 13 ... Gap, 14 ... Valve, 15 ... Rotary pump (RP), 16 ... Gas shower electrode, 17, 18 ... Valve, 19 ... Mass flow controller (MFC), 20 ... Gas-bottle for plasma processing 21 ... Matching box 22 ... High frequency power source (RF) 101 ... Vacuum container 102 ... Lid 103 ... Etching chamber 104 ... Stage electrode 105 ... Earth shield 106 ... High frequency power source 107 ... Gas shower electrode 108 ... Earth shield, 110 ... Exhaust port, 111 ... Arrow

Claims

プラズマを用いて処理を行うプラズマ処理装置であって、
チャンバーと、
前記チャンバー内にプラズマ処理用ガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバーに設けられた排気口と、
前記排気口に繋げられ、前記チャンバー内を真空排気する排気機構と、
前記チャンバー内に設けられ、第１のアース部材と第２のアース部材によって設けられた幅５ｍｍ以下の隙間と、
を具備し、
前記排気機構は、前記チャンバー内の前記プラズマ処理用ガスを、前記隙間を通して前記排気口から排気するものであることを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus that performs processing using plasma,
A chamber;
A gas supply mechanism for supplying a plasma processing gas into the chamber;
An exhaust port provided in the chamber;
An exhaust mechanism connected to the exhaust port for evacuating the chamber;
A gap having a width of 5 mm or less provided in the chamber and provided by the first ground member and the second ground member;
Comprising
The plasma processing apparatus, wherein the exhaust mechanism exhausts the plasma processing gas in the chamber from the exhaust port through the gap.

請求項１において、前記第１のアース部材は、前記チャンバーを構成する部材の少なくとも一部であることを特徴とするプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first ground member is at least a part of members constituting the chamber.

請求項１又は２において、前記第１のアース部材は、前記チャンバーの側壁を構成する側壁チャンバー部材であることを特徴とするプラズマ処理装置。 3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first ground member is a side wall chamber member constituting a side wall of the chamber.

請求項１において、前記第１のアース部材及び前記第２のアース部材のいずれか一方の前記隙間の幅方向の厚さは１０ｍｍ以上であることを特徴とするプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a thickness in a width direction of one of the first ground member and the second ground member is 10 mm or more.

請求項１乃至４のいずれか一項において、被処理基板を保持する保持手段をさらに具備し、前記隙間は、前記保持手段によって保持された前記被処理基板の外周を囲むように配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 5. The method according to claim 1, further comprising holding means for holding a substrate to be processed, wherein the gap is disposed so as to surround an outer periphery of the substrate to be processed held by the holding means. A plasma processing apparatus.

請求項５において、前記ガス供給機構によって前記チャンバー内に前記プラズマ処理用ガスを噴出する噴出口は、前記チャンバー内の上部に配置されており、前記排気口は前記チャンバーの下部に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 6. The ejection port according to claim 5, wherein the gas supply mechanism ejects the plasma processing gas into the chamber at an upper portion of the chamber, and the exhaust port is disposed at a lower portion of the chamber. A plasma processing apparatus.