JP3567736B2

JP3567736B2 - Plasma processing equipment

Info

Publication number: JP3567736B2
Application number: JP14256298A
Authority: JP
Inventors: 賢治前田; 学枝村; 雅嗣荒井; 健吉岡; 恒彦坪根
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1998-05-25
Filing date: 1998-05-25
Publication date: 2004-09-22
Anticipated expiration: 2018-05-25
Also published as: JPH11340146A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置、液晶ディスプレー用基板等の製造工程において、エッチングや成膜、アッシング等の処理に好適なプラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、プラズマアッシング装置などのプラズマ処理装置が広く利用されている。半導体装置の量産現場においては、上記プラズマ処理装置に対し生産性の観点から、大きい処理速度、処理速度の均一性、装置設置面積の縮小化、ランニングコストの低減の等の要求がある。
【０００３】
プラズマ処理装置におけるプラズマ源としては、平行平板プラズマ装置に代表される容量結合型プラズマ、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用した有磁場マイクロ波プラズマ、誘導結合型プラズマ等が存在している。プラズマ処理装置では、数ミリＴｏｒｒ〜数Ｔｏｒｒの圧力にて処理用のガスを真空排気された反応容器に導入し、上記のようなプラズマ源を用いプラズマを生成し、発生したイオンや活性種を被処理基板に照射することにより処理を行っている。これらのプラズマ源の中で、誘導結合型プラズマ源は、簡易な装置構成で、大口径、高密度のプラズマを生成することが可能であり、近年注目を集めている。以下に、誘導結合型プラズマ源について説明する。
【０００４】
誘導結合型プラズマ源は、特開平２−２３５３３２号公報に見られるように、基板載置用ステージに対向するように誘電体の板を配置し、その上に渦巻状のアンテナを配置した構成や、特開平８−２１３１９６号公報に見られるように、誘電体円筒の側面にコイル状のアンテナを配置した構成をしており、アンテナに高周波電流を流すことにより誘導電界を処理室内に発生させ、プラズマの生成、維持を行っている。誘導結合型プラズマ源は、無電極放電であるために金属表面にプラズマが逃げる割合が少なく、高密度のプラズマを生成することが可能であり、また、上記のように装置構成が簡易であるため、低コスト化がしやすいといった利点を持つ。
【０００５】
次に誘導型プラズマ処理装置の一例として、アッシング装置を例に説明を行う。アッシングは比較的大流量（５００ｓｃｃｍ〜）、高圧力下（０．１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ）で行われる。大流量で処理を行うために処理室内のガス流速は速くなり、圧力が高いために拡散速度は遅くなるため、処理用ガスのガス流れが処理速度及び均一性に大きく影響する。また、圧力が高いため、プラズマ自身の拡散速度も遅く、アンテナの近傍に強いプラズマが生成する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
誘導型プラズマ装置において、特開平８―２８８２６６号公報に見られるように、処理室の側面に誘導アンテナを配置し、処理室の天井の中央付近から処理用のガスを導入した場合、処理用のガスは、アンテナ近傍のプラズマの強い領域をあまり通過せずに排気されることになる。これは、処理室に導入する処理用ガスが有効に利用されていないことを意味し、処理速度の観点からは好ましくない。ことに、高圧力下で行われるプロセスでは、アンテナ近傍に強いプラズマが発生し、さらに処理用ガスの流れが処理速度、均一性に大きく影響を与える為、この点を考慮した装置構成が望まれる。
【０００７】
本発明の目的は、処理速度及び処理の均一性を向上させ、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減を図ることのできるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置されプラズマを形成するための電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方に配置され前記処理室にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記プラズマの形成領域に向けて上向きに導入され前記ステージの周囲から排気されるプラズマ処理装置により達成される。または、処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置されプラズマを形成するための電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方に配置され前記処理室内の前記プラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入するガス導入部材と、前記ステージの周囲から前記ガスが排気される空間とを備えたプラズマ処理装置により達成される。
【０００９】
さらには、前記ガス導入部材は前記プラズマの形成領域に向けて前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えたプラズマ処理装置により達成される。さらにまた、前記ガス導入手段が前記壁の内側に沿って配置された整流板であるプラズマ処理装置により達成される。さらにまた、前記ガス導入手段が前記壁の内側に配置された管路であるプラズマ処理装置により達成される。
【００１０】
【発明実施の形態】
図１に本発明の第１の実施例を示す。本発明に係わるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管２と、ベースチャンバ１と、蓋部３と、放電管２の側面に巻き付けた２ターン以上のコイル状アンテナ４と、被処理基板７を載置するステージ５と、ステージを加熱するヒータ６と、温調装置８と、上部アンテナと下部アンテナの間に配置されたガス導入用部材９と、ガス供給システム１０と、アンテナに電力を投入する高周波電源１１と、整合器１２と、から構成される。ただし、処理室を構成する放電管２と蓋部４は、両者が一体化された、なべ底形状をしたものであっても差し支えない。
【００１１】
ガス導入部材９には、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせる為のバッファ室１５が備えられており、放電管２の側壁には、バッファ室の高さの所に、放電部に処理用ガスを注入する為のガス穴１６が、３個以上開けられている。ガス穴の個数、径は、周方向にガスを均一に導入するために必要かつ十分なものであれば、いくつであっても構わない。
【００１２】
本一実施例において、アンテナ４に高周波電源１１から整合器１２を介して電力を投入することによりプラズマ１３が発生する。この際、先にも述べたように、０．１〜１０Ｔｏｒｒといった高圧力の条件では、プラズマの拡散が遅い為に、プラズマはアンテナのごく近傍にリング場に発生する。この時、ガス導入部材９からガス穴１６を介して処理室内に導入された処理用ガスは、図中１４に示すような流れパターンを描くことになる。処理室内に導入されたガスは、プラズマ領域１３を通過することにより十分に解離され、処理に寄与する活性種を十分に発生させることができるため、処理速度が向上する。さらに、プラズマ領域１３で生成された活性種は、ガス流れにより処理室の中央部にまで輸送される為、処理の均一性も向上する。
【００１３】
図２には、ガス導入用部材９の詳細の一例を示す。ガス導入部材９は、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせるためのバッファ室１５を備えたバッファリング１０１と、バッファ室及び処理室を大気からシールする為のＯリング１０３と、バッファリング、Ｏリングを冷却する為の冷媒用流路１０４と、Ｏリングによるシールを補助する為の補助リング１０２と、バッファリングと補助リングを締結する為のネジ１０５と、からなり、処理用ガスは、放電管に存在する複数個のガス穴１６より、処理室中心に向かって導入される。
【００１４】
図３には、図２中Ａ−Ａ面での処理室の断面図を示す。放電管２には、ガス穴１６が開けられており、放電管の外側にはバッファリング１０１が備えてある。バッファリングにはガス導入口１１０と、冷却用の冷媒入り口１０８と、冷媒出口１０９とが具備されている。バッファリングは、加工性、冷却性の観点からアルミニウム等の金属で制作されるが、完全に円環状にすると、誘導アンテナにより誘起される誘導磁場を打ち消すような渦電流が本リングに流れてしまい、アンテナに投入する電力をロスすることになる。したがって、これを防止する為にアルミナセラミックス等の絶縁材料で形成された絶縁部材１０７をバッファリングに挿入することにより渦電流が流れることを阻止する。同様の理由にて、補助リング１０２も、その一部を絶縁性の材料で構成するか、もしくは、補助リングすべてをアルミナのような絶縁体で構成する必要がある。
【００１５】
また、バッファリング１０１を金属部材で構成する理由の一つに、バッファ室内でプラズマが発生することを防止することもある。バッファリングを金属で構成し、バッファリング自体を接地することによりバッファ室内でプラズマが発生することを防止できる。
【００１６】
以上、本発明によるプラズマ処理装置の概要と、バッファリング、補助リング等から構成されるガス導入部材について説明してきたが、本発明によると、プラズマの最も強い領域に処理用ガスを効率よく投入できる為、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。これにより、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減が期待できる。
【００１７】
図４に本発明の第２の実施例を示す。本発明に係わるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管２と、ベースチャンバ１と、蓋部３と、放電管２の側面に巻き付けた２ターン以上のコイル状アンテナ４と、被処理基板７を載置するステージ５と、ステージを加熱するヒータ６と、温調装置８と、放電管２とベースチャンバ１の間に設けられたガス導入部材９と、処理用ガスをプラズマ生成部まで導く為の略円筒状の整流板１７と、ガス供給システム１０と、アンテナに電力を投入する高周波電源１１と、整合器１２と、から構成される。
【００１８】
ガス導入部材９は、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせる為のバッファ室１５と、放電部に処理用ガスを注入する為のガス穴１６が、３個以上開けられている。ガス穴の個数、径は、周方向にガスを均一に導入するために必要かつ十分なものであれば、いくつであっても構わない。
【００１９】
処理室内に導入した処理用ガスは、整流板１７により処理室内に導入された直後に直接排気されてしまうことなく、プラズマの強い領域を通過する為、強いプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。
【００２０】
整流板１７は渦電流によるパワーロスを防止する観点から、周方向の一部もしくは、すべてを絶縁体で構成することが望ましい。また、ガス穴１６での処理用ガス流速がおおむね５０ｍ／ｓ以上であれば、処理用ガスの慣性により整流板を設けずとも処理用ガスがプラズマ領域１３まで到達できる為、整流板１７を設けたのと同様な効果が得られ、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。
【００２１】
図５には本発明の第３の実施例を示す。基本的な構成は第２の実施例に類似しているが、ガス導入部材９のバッファ室１５により周方向に均一に行き渡った処理用ガスが、ガス導入管１８によりプラズマ領域１３に直接導かれている点が特長である。その効果については、実施例１、２の場合に等しい。
【００２２】
図６には本発明の第４の実施例を示す。基本的な構成は第２の実施例に等しいが、ガスどう入部材９が処理室のより内側に入り込んでおり、整流板１７が上部アンテナ付近まで高くなっている点が異なっている。整流板１７は渦電流によるパワーロスを防止する観点から、周方向の一部もしくは、すべてを絶縁体で構成することが望ましい。このような構成にすることにより、整流板１７と放電管２との間でプラズマが形成されることになるが、処理用ガスすべてがプラズマ領域を通過する点にかわりはなく、これまでの実施例と同様に、処理用ガスはプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度を向上させることができ、均一性も向上できる。
【００２３】
図７には本発明第５の実施例を示す。本一実施例によるプラズマ処理装置は、略円筒型をした誘電体製放電管２と、ベースチャンバ１と、蓋部３と、蓋部３の上面に巻き付けた２ターン以上の渦巻き状アンテナ４と、被処理基板７を載置するステージ５と、ステージを加熱するヒータ６と、温調装置８と、上部アンテナと下部アンテナの間に配置されたガス導入用部材９と、ガス供給システム１０と、アンテナに電力を投入する高周波電源１１と、整合器１２と、から構成される。ただし、処理室を構成する放電管２と蓋部４は、両者が一体化された、なべ底形状をしたものであっても差し支えない。
【００２４】
ガス導入部材９には、処理用ガスを周方向に均一に行き渡らせる為のバッファ室１５が備えられており、放電管２の側壁には、バッファ室の高さの所に、放電部に処理用ガスを注入する為のガス穴１６が、２個以上開けられている。ガス穴の個数、径は、周方向にガスを均一に導入するために必要かつ十分なものであれば、いくつであっても構わない。
【００２５】
本一実施例において、アンテナ４に高周波電源１１から整合器１２を介して電力を投入することによりプラズマ１３が発生する。ガス導入部材９からガス穴１６を介して処理室内に導入された処理用ガスは、プラズマ領域１３を通過することにより十分に解離され、処理に寄与する活性種を十分に発生させることができるため、処理速度が向上する。本実施例に示すように、本発明は、側面巻きアンテナに限られたものではなく、ＴＣＰタイプのように、処理室の天井に渦巻状に巻かれたアンテナにも適用可能である。
【００２６】
以上、本発明における一実施例について説明してきたが、これらはいずれも一例にすぎず、請求項の記載事項を何ら制限するものではない。たとえば、実施例に関しては誘電体製の円筒型放電管と蓋部により処理室上部を形成したが、これは、両者が一体型となったような、鍋底型形状や、半休型ベルジャ型のような形状にも適用可能である。さらに、プラズマ源として誘導型プラズマを例に説明を行ったが、他のプラズマ源、すなわち、マイクロ波プラズマ源、容量結合型プラズマ源にも適用可能である。さらに、アッシング装置を例に説明を行ったが、他のプラズマ処理装置、即ち、エッチング装置、ＣＶＤ装置等にも適用可能である。上記のような実施例によれば、処理用のガスをプラズマの強い領域を通過させることができ、処理用ガスは強いプラズマにより効率よく解離され、処理に寄与する活性種を効率よく生成する事ができる。このため、所定のガス流量、投入電力に対し、処理用ガスを有効に利用することができ、処理速度、均一性を向上させることができる。これにより、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減が期待できる。
【００２７】
【発明の効果】
本発明によれば、処理速度及び処理の均一性を向上させ、スループットの向上、もしくは、ランニングコストの低減を図ることのできるプラズマ処理装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】図１の実施例に係わるガス導入部材の詳細を示す断面図である。
【図３】図２の実施例に係わるガス導入部材の詳細を示す断面図である。
【図４】本発明の第２の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図５】本発明の第３の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図６】本発明の第４の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図７】本発明の第５の実施例に係わるプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
１…ベースチャンバ、２…放電管、３…蓋部、４…アンテナ、５…ステージ、６…ヒーター、７…被処理基板、８…温調システム、９…ガス導入部材、１０…ガス導入システム、１１…高周波電源、１２…整合器、１３…プラズマ、１４…ガス流れパターン、１５…バッファ室、１６…ガス穴、１７…整流板、１８…ガス導入管、１０１…バッファリング、１０２…補助リング、１０３…Ｏリング、１０４…冷媒用流路、１０５…ネジ、１０７…絶縁用部材、１０８…冷媒入り口、１０９…冷媒出口、１１０…処理用ガス入り口。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for processes such as etching, film formation, and ashing in a process of manufacturing a semiconductor device, a substrate for a liquid crystal display, and the like.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, a plasma processing apparatus such as a plasma etching apparatus, a plasma CVD apparatus, and a plasma ashing apparatus is widely used. In mass production sites of semiconductor devices, there are demands for the plasma processing apparatus from the viewpoint of productivity, such as a high processing speed, a uniform processing speed, a reduction in apparatus installation area, and a reduction in running cost.
[0003]
As a plasma source in the plasma processing apparatus, there are a capacitively coupled plasma typified by a parallel plate plasma apparatus, a magnetic field microwave plasma using electron cyclotron resonance (ECR), an inductively coupled plasma, and the like. In a plasma processing apparatus, a processing gas is introduced into a vacuum-evacuated reaction vessel at a pressure of several milliTorr to several Torr, plasma is generated using the above-described plasma source, and generated ions and active species are generated. Processing is performed by irradiating the substrate to be processed. Among these plasma sources, an inductively coupled plasma source is capable of generating large-diameter, high-density plasma with a simple device configuration, and has recently attracted attention. Hereinafter, the inductively coupled plasma source will be described.
[0004]
The inductively coupled plasma source has a configuration in which a dielectric plate is arranged so as to face a stage for mounting a substrate, and a spiral antenna is arranged thereon, as disclosed in JP-A-2-235332. As disclosed in JP-A-8-213196, a coiled antenna is arranged on the side surface of a dielectric cylinder, and an induced electric field is generated in a processing chamber by flowing a high-frequency current through the antenna. Plasma is generated and maintained. Since the inductively coupled plasma source is an electrodeless discharge, the ratio of plasma escaping to the metal surface is small, and high-density plasma can be generated, and the device configuration is simple as described above. This has the advantage that the cost can be easily reduced.
[0005]
Next, an ashing apparatus will be described as an example of the inductive plasma processing apparatus. Ashing is performed at a relatively large flow rate (500 sccm or more) and under a high pressure (0.1 Torr to 10 Torr). Since the processing is performed at a large flow rate, the gas flow velocity in the processing chamber increases, and the diffusion rate decreases due to the high pressure. Therefore, the gas flow of the processing gas greatly affects the processing speed and uniformity. Further, since the pressure is high, the diffusion speed of the plasma itself is low, and strong plasma is generated near the antenna.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In an induction type plasma apparatus, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-288266, an induction antenna is disposed on the side of a processing chamber, and when a processing gas is introduced from near the center of the ceiling of the processing chamber, The gas will be exhausted without passing much through the strong plasma region near the antenna. This means that the processing gas introduced into the processing chamber is not effectively used, which is not preferable from the viewpoint of processing speed. Particularly, in a process performed under high pressure, strong plasma is generated near the antenna, and the flow of the processing gas greatly affects the processing speed and uniformity. Therefore, an apparatus configuration that takes this point into consideration is desired. .
[0007]
An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving processing speed and processing uniformity, improving throughput, or reducing running cost.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
The object is to arrange a stage placed in a processing chamber on which a substrate is mounted, a dielectric wall of the processing chamber surrounding a region where plasma is formed above the stage, and a winding wound around the outer periphery of the wall. A coil-shaped antenna to which electric power for forming plasma is supplied, and a gas introducing member disposed below the wall and introducing gas into the processing chamber, wherein the gas from the gas introducing member is the plasma. This is achieved by a plasma processing apparatus which is introduced upward toward the formation region of the substrate and exhausted from around the stage. Alternatively, a stage disposed in a processing chamber on which a substrate is mounted, a dielectric wall of the processing chamber surrounding a region where plasma is formed above the stage, and a plasma wound around the wall and disposed. A coil-shaped antenna to which electric power for forming the plasma is supplied, a gas introduction member disposed below the wall and introducing a gas upward toward the plasma formation region in the processing chamber, and a periphery of the stage. And a space from which the gas is exhausted.
[0009]
Further, the gas introduction member is achieved by a plasma processing apparatus including a gas introduction unit for introducing the gas toward the plasma formation region inside the processing chamber. Still further, the present invention is achieved by a plasma processing apparatus in which the gas introduction means is a rectifying plate disposed along the inside of the wall. Still further, the present invention is achieved by a plasma processing apparatus in which the gas introduction means is a pipe disposed inside the wall.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the present invention includes a dielectric discharge tube 2 having a substantially cylindrical shape, a base chamber 1, a lid 3, a coiled antenna 4 having two or more turns wound around a side surface of the discharge tube 2, A stage 5 for mounting the substrate 7 to be processed, a heater 6 for heating the stage, a temperature controller 8, a gas introduction member 9 disposed between the upper antenna and the lower antenna, a gas supply system 10, A high-frequency power supply 11 for supplying power to the antenna and a matching unit 12 are provided. However, the discharge tube 2 and the lid 4 constituting the processing chamber may have a pan bottom shape in which both are integrated.
[0011]
The gas introducing member 9 is provided with a buffer chamber 15 for uniformly distributing the processing gas in the circumferential direction. The side wall of the discharge tube 2 is provided at the height of the buffer chamber at the discharge section. Three or more gas holes 16 for injecting a working gas are provided. The number and diameter of the gas holes may be any number as long as they are necessary and sufficient to uniformly introduce the gas in the circumferential direction.
[0012]
In the present embodiment, plasma 13 is generated by supplying power to the antenna 4 from the high-frequency power supply 11 via the matching unit 12. At this time, as described above, under high pressure conditions such as 0.1 to 10 Torr, plasma is generated in a ring field very close to the antenna because plasma diffusion is slow. At this time, the processing gas introduced into the processing chamber from the gas introducing member 9 through the gas holes 16 draws a flow pattern as shown in FIG. The gas introduced into the processing chamber is sufficiently dissociated by passing through the plasma region 13 and active species contributing to the processing can be sufficiently generated, so that the processing speed is improved. Further, the active species generated in the plasma region 13 are transported to the center of the processing chamber by the gas flow, so that the processing uniformity is improved.
[0013]
FIG. 2 shows an example of details of the gas introduction member 9. The gas introducing member 9 includes a buffer ring 101 having a buffer chamber 15 for uniformly distributing the processing gas in the circumferential direction, an O-ring 103 for sealing the buffer chamber and the processing chamber from the atmosphere, a buffer ring, The cooling gas passage 104 for cooling the O-ring, the auxiliary ring 102 for assisting the sealing by the O-ring, and the screw 105 for fastening the buffering ring and the auxiliary ring, the processing gas, The gas is introduced toward the center of the processing chamber from a plurality of gas holes 16 existing in the discharge tube.
[0014]
FIG. 3 is a cross-sectional view of the processing chamber taken along the plane AA in FIG. The discharge tube 2 is provided with a gas hole 16, and a buffering 101 is provided outside the discharge tube. The buffering is provided with a gas inlet 110, a coolant inlet 108 for cooling, and a coolant outlet 109. The buffering is made of metal such as aluminum from the viewpoint of workability and cooling.However, if it is completely annular, an eddy current will flow through this ring to cancel the induced magnetic field induced by the induction antenna. Therefore, the power supplied to the antenna is lost. Therefore, the eddy current is prevented from flowing by inserting an insulating member 107 made of an insulating material such as alumina ceramics into the buffering to prevent this. For the same reason, the auxiliary ring 102 must be partially formed of an insulating material, or the entire auxiliary ring must be formed of an insulator such as alumina.
[0015]
One of the reasons why the buffering 101 is made of a metal member is to prevent generation of plasma in the buffer chamber. By forming the buffering with a metal and grounding the buffering itself, generation of plasma in the buffer chamber can be prevented.
[0016]
As described above, the outline of the plasma processing apparatus according to the present invention and the gas introduction member including the buffering, the auxiliary ring, and the like have been described. According to the present invention, the processing gas can be efficiently supplied to the region where the plasma is strongest. Therefore, the processing gas can be effectively used for a predetermined gas flow rate and input power, and the processing speed can be improved, and the uniformity can be improved. As a result, improvement in throughput or reduction in running cost can be expected.
[0017]
FIG. 4 shows a second embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the present invention includes a dielectric discharge tube 2 having a substantially cylindrical shape, a base chamber 1, a lid 3, a coiled antenna 4 having two or more turns wound around a side surface of the discharge tube 2, A stage 5 on which the substrate 7 is placed, a heater 6 for heating the stage, a temperature control device 8, a gas introducing member 9 provided between the discharge tube 2 and the base chamber 1, and a plasma for processing. It comprises a substantially cylindrical rectifying plate 17 for guiding to the generation unit, a gas supply system 10, a high-frequency power supply 11 for supplying power to the antenna, and a matching unit 12.
[0018]
The gas introducing member 9 has a buffer chamber 15 for uniformly distributing the processing gas in the circumferential direction and three or more gas holes 16 for injecting the processing gas into the discharge unit. The number and diameter of the gas holes may be any number as long as they are necessary and sufficient to uniformly introduce the gas in the circumferential direction.
[0019]
The processing gas introduced into the processing chamber passes through the region where the plasma is strong without being directly exhausted immediately after being introduced into the processing chamber by the rectifying plate 17, so that the processing gas is efficiently dissociated by the strong plasma and contributes to the processing. Active species can be efficiently generated. Therefore, the processing gas can be effectively used for a predetermined gas flow rate and input power, and the processing speed can be improved, and the uniformity can be improved.
[0020]
From the viewpoint of preventing power loss due to eddy currents, it is desirable that the rectifying plate 17 be partially or entirely formed of an insulator in the circumferential direction. If the flow rate of the processing gas in the gas hole 16 is approximately 50 m / s or more, the processing gas can reach the plasma region 13 without providing a rectifying plate due to the inertia of the processing gas. The same effects as those described above can be obtained, the processing gas can be effectively used for a predetermined gas flow rate and input power, the processing speed can be improved, and the uniformity can be improved.
[0021]
FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. Although the basic configuration is similar to that of the second embodiment, the processing gas uniformly distributed in the circumferential direction by the buffer chamber 15 of the gas introduction member 9 is directly guided to the plasma region 13 by the gas introduction pipe 18. Is the feature. The effect is equal to that of the first and second embodiments.
[0022]
FIG. 6 shows a fourth embodiment of the present invention. The basic configuration is the same as that of the second embodiment, except that the gas injection member 9 enters the inside of the processing chamber, and the rectifying plate 17 is raised near the upper antenna. From the viewpoint of preventing power loss due to eddy currents, it is desirable that the rectifying plate 17 be partially or entirely formed of an insulator in the circumferential direction. With this configuration, a plasma is formed between the rectifying plate 17 and the discharge tube 2. However, regardless of the point where all of the processing gas passes through the plasma region, it is possible to perform plasma processing. As in the example, the processing gas is efficiently dissociated by the plasma, and active species contributing to the processing can be efficiently generated. Therefore, the processing gas can be effectively used for a predetermined gas flow rate and input power, and the processing speed can be improved, and the uniformity can be improved.
[0023]
FIG. 7 shows a fifth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the present embodiment includes a dielectric discharge tube 2 having a substantially cylindrical shape, a base chamber 1, a lid 3, and a spiral antenna 4 having two or more turns wound around the upper surface of the lid 3. A stage 5 on which a substrate 7 is placed, a heater 6 for heating the stage, a temperature controller 8, a gas introduction member 9 disposed between an upper antenna and a lower antenna, and a gas supply system 10. , A high-frequency power supply 11 for supplying power to the antenna, and a matching unit 12. However, the discharge tube 2 and the lid 4 constituting the processing chamber may have a pan bottom shape in which both are integrated.
[0024]
The gas introducing member 9 is provided with a buffer chamber 15 for uniformly distributing the processing gas in the circumferential direction. The side wall of the discharge tube 2 is provided at the height of the buffer chamber at the discharge section. Two or more gas holes 16 for injecting a working gas are formed. The number and diameter of the gas holes may be any number as long as they are necessary and sufficient to uniformly introduce the gas in the circumferential direction.
[0025]
In the present embodiment, plasma 13 is generated by supplying power to the antenna 4 from the high-frequency power supply 11 via the matching unit 12. The processing gas introduced into the processing chamber from the gas introduction member 9 through the gas holes 16 is sufficiently dissociated by passing through the plasma region 13 and can sufficiently generate active species contributing to the processing. And the processing speed is improved. As shown in this embodiment, the present invention is not limited to a side-wound antenna, but is also applicable to an antenna wound spirally on the ceiling of a processing chamber, such as a TCP type.
[0026]
As mentioned above, although one Example in this invention was described, these are only examples and do not limit the description of a claim at all. For example, with respect to the embodiment, the upper part of the processing chamber was formed by a cylindrical discharge tube and a lid made of a dielectric material. However, this is a pot bottom type or a half-rest type bell jar type in which both are integrated. It can be applied to various shapes. Further, although the description has been made by taking an inductive plasma as an example of the plasma source, the present invention is applicable to other plasma sources, that is, a microwave plasma source and a capacitively coupled plasma source. Further, the description has been given by taking an ashing apparatus as an example, but the present invention is applicable to other plasma processing apparatuses, that is, an etching apparatus, a CVD apparatus, and the like. According to the above-described embodiment, the processing gas can be passed through the region where the plasma is strong, and the processing gas can be efficiently dissociated by the strong plasma to efficiently generate active species that contribute to the processing. Can be. Therefore, the processing gas can be effectively used for a predetermined gas flow rate and input power, and the processing speed and uniformity can be improved. As a result, improvement in throughput or reduction in running cost can be expected.
[0027]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of improving the processing speed and the uniformity of the processing, improving the throughput, or reducing the running cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a sectional view showing details of a gas introduction member according to the embodiment of FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing details of a gas introduction member according to the embodiment of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus according to a fifth embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Base chamber, 2 ... Discharge tube, 3 ... Cover part, 4 ... Antenna, 5 ... Stage, 6 ... Heater, 7 ... Substrate to be processed, 8 ... Temperature control system, 9 ... Gas introduction member, 10 ... Gas introduction system , 11: High frequency power supply, 12: Matching device, 13: Plasma, 14: Gas flow pattern, 15: Buffer chamber, 16: Gas hole, 17: Rectifier plate, 18: Gas introduction pipe, 101: Buffering, 102: Auxiliary Ring 103, O-ring, 104 refrigerant channel, 105 screw 107 insulating member, 108 refrigerant inlet, 109 refrigerant outlet, 110 processing gas inlet.

Claims

処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置されプラズマを形成するための電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室にガスを導入するガス導入部材とを備え、前記ガス導入部材からのガスが前記プラズマの形成領域に向けて上向きに導入され前記ステージの周囲から排気されるプラズマ処理装置。A stage on which a substrate is placed, which is placed in the processing chamber, a dielectric wall of the processing chamber surrounding a region where plasma is formed above the stage, and a plasma is formed by being wound around the outer periphery of the wall; A coil-shaped antenna to which power for supplying power is supplied, and a gas introduction member disposed below the wall to introduce a gas into the processing chamber, and the gas from the gas introduction member is used for forming the plasma. A plasma processing apparatus which is introduced upward toward the chamber and exhausted from around the stage.

処理室内に配置され基板が載置されるステージと、このステージ上方でプラズマが形成される領域を囲む前記処理室の誘電体製の壁と、この壁の外周に巻かれて配置されプラズマを形成するための電力が供給されるコイル状のアンテナと、この壁の下方側に配置され前記処理室内の前記プラズマの形成領域に向けて上向きにガスを導入するガス導入部材と、前記ステージの周囲から前記ガスが排気される空間とを備えたプラズマ処理装置。A stage on which a substrate is placed, which is placed in the processing chamber, a dielectric wall of the processing chamber surrounding a region where plasma is formed above the stage, and a plasma is formed by being wound around the outer periphery of the wall; A coil-shaped antenna to which electric power is supplied, a gas introducing member disposed below the wall and introducing a gas upward toward the plasma forming region in the processing chamber, and a gas introducing member from around the stage. A plasma processing apparatus comprising: a space from which the gas is exhausted.

請求項１または２に記載のプラズマ処理装置であって、前記ガス導入部材は前記プラズマの形成領域に向けて前記ガスを導入するガス導入手段を前記処理室の内側に備えたプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the gas introduction member includes a gas introduction unit that introduces the gas toward a region where the plasma is formed, inside the processing chamber. 4.

請求項３に記載にプラズマ処理装置であって、前記ガス導入手段が前記壁の内側に沿って配置された整流板であるプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the gas introduction unit is a rectifying plate disposed along the inside of the wall.

請求項３に記載のプラズマ処理装置であって、前記ガス導入手段が前記壁の内側に配置された管路であるプラズマ処理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the gas introduction unit is a pipe disposed inside the wall.