JP6643096B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、誘導結合型プラズマ処理装置等のプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus such as an inductively coupled plasma processing apparatus.
液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の製造工程では、ＦＰＤ用ガラス基板に対して例えば、プラズマエッチングやプラズマアッシング、プラズマ成膜等による回路形成が行われており、このようなプラズマ処理を行う装置として誘導結合型プラズマ処理装置（ＩＣＰ処理装置）が用いられている。 In a manufacturing process of a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display, a circuit is formed on a glass substrate for an FPD by, for example, plasma etching, plasma ashing, plasma film formation, or the like. An inductively coupled plasma processing apparatus (ICP processing apparatus) is used as the apparatus.
ＩＣＰ処理装置は、ＦＰＤ用ガラス基板に対してプラズマ処理が行われるチャンバと、高周波アンテナと、チャンバ内へ処理ガスを供給するガス供給部材とを備える。チャンバ内の下部には、ＦＰＤ用ガラス基板を載置する載置台が配置され、チャンバ内の上部には、載置台の基板載置面と対向するように誘電材料からなる複数の平板部材が配置される。高周波アンテナはこれらの平板部材の上面に配置され、ガス供給部材はこれらの平板部材の処理空間側に埋め込まれている。チャンバ内において載置台の基板載置面と平板部材との間の空間がプラズマを生成させるための処理空間となる（例えば、特許文献１参照）。 The ICP processing apparatus includes a chamber in which plasma processing is performed on an FPD glass substrate, a high-frequency antenna, and a gas supply member that supplies a processing gas into the chamber. A mounting table for mounting an FPD glass substrate is disposed at a lower portion in the chamber, and a plurality of flat plate members made of a dielectric material are disposed at an upper portion in the chamber so as to face the substrate mounting surface of the mounting table. Is done. The high-frequency antenna is arranged on the upper surface of these flat plate members, and the gas supply member is embedded in the processing space side of these flat plate members. The space between the substrate mounting surface of the mounting table and the flat plate member in the chamber becomes a processing space for generating plasma (for example, see Patent Document 1).
このように構成されたＩＣＰ処理装置では、ガス供給部材から処理空間へ処理ガスを供給すると同時に、高周波アンテナに高周波電力を印加することによって、処理空間に誘導電界を生成させる。これにより、処理空間に導入された処理ガスからプラズマが生成され、生成したプラズマによりＦＰＤ用ガラス基板に対してエッチング等のプラズマ処理が行われる。ここで、上記特許文献１には、ガス供給部材として十字形状を有するシャワーヘッドが用いられており、シャワーヘッドは、処理空間へ処理ガスを供給する機能に加えて、平板部材をチャンバ内に支持する役割を担っている。シャワーヘッドの所定位置には、ＦＰＤ用ガラス基板の処理面と直交する方向（鉛直方向）に処理ガスを吹き出すガス吹出孔が設けられている。 In the ICP processing apparatus configured as described above, the processing gas is supplied to the processing space from the gas supply member, and at the same time, the induction electric field is generated in the processing space by applying the high-frequency power to the high-frequency antenna. As a result, plasma is generated from the processing gas introduced into the processing space, and plasma processing such as etching is performed on the FPD glass substrate by the generated plasma. Here, in Patent Document 1 described above, a shower head having a cross shape is used as a gas supply member, and the shower head supports a flat plate member in a chamber in addition to a function of supplying a processing gas to a processing space. Have a role to do. At a predetermined position of the shower head, a gas blowing hole for blowing a processing gas in a direction (vertical direction) orthogonal to the processing surface of the FPD glass substrate is provided.
しかしながら、プラズマエッチングを行うＩＣＰ処理装置において、上記特許文献１に記載された十字型のシャワーヘッドを用い、シャワーヘッドから基板載置面と略直交する方向に処理ガスを吹き出す構成とした場合、ＦＰＤ用ガラス基板の処理面においてシャワーヘッドと対向する領域及びその近傍の領域とＦＰＤ用ガラス基板の角部及びその近傍領域とでは、エッチングレートに大きな差が生じてしまい、ＦＰＤ用ガラス基板に処理の不均一が生じてしまうという問題がある。 However, in an ICP processing apparatus that performs plasma etching, when a cross-shaped shower head described in Patent Document 1 is used and a processing gas is blown from the shower head in a direction substantially perpendicular to the substrate mounting surface, the FPD is used. A large difference occurs in the etching rate between the region facing the shower head and the region in the vicinity thereof on the processing surface of the glass substrate for use and the corner portion of the glass substrate for the FPD and the region in the vicinity thereof. There is a problem that unevenness occurs.
本発明の目的は、基板に対してプラズマ処理を均一に行うことができるプラズマ処理装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of uniformly performing plasma processing on a substrate.
上記目的を達成するために、請求項１記載のプラズマ処理装置は、基板が載置される基板載置面を有する載置台と、前記載置台を内部に収容するチャンバと、前記チャンバの内部において前記基板載置面と対向するように配置された隔壁部と、前記隔壁部の上面に配置され、高周波電力が印加されることにより前記基板載置面と前記隔壁部との間の処理空間にプラズマを生成させる高周波アンテナと、前記隔壁部の下面に配置され、前記処理空間に処理ガスを導入するガス導入ユニットと、を有し、前記載置台に載置された基板に対して前記プラズマによる処理を施すプラズマ処理装置であって、前記ガス導入ユニットは、長尺状の形状を有し、前記基板載置面と略直交する方向に前記処理ガスを吹き出す複数のガス吹出孔を有する複数の第１のシャワープレートと、長尺状の形状を有し、前記基板載置面と略平行な方向に前記処理ガスを吹き出す複数のガス吹出孔を有する複数の第２のシャワープレートと、を備え、複数の前記第１のシャワープレートと前記第２のシャワープレートは、前記隔壁部から前記載置台に載置された基板を見たときに、前記第１のシャワープレートと前記第２のシャワープレートの長手方向が放射状に延びる方向となるように配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to claim 1 includes a mounting table having a substrate mounting surface on which a substrate is mounted, a chamber accommodating the mounting table therein, and a chamber inside the chamber. The partition wall portion is disposed to face the substrate mounting surface, and is disposed on the upper surface of the partition wall portion, and a high-frequency power is applied to a processing space between the substrate mounting surface and the partition wall portion. A high-frequency antenna that generates plasma, a gas introduction unit that is arranged on the lower surface of the partition wall and introduces a processing gas into the processing space, and that the plasma is applied to a substrate mounted on the mounting table. A plasma processing apparatus for performing a process, wherein the gas introduction unit has a long shape, and has a plurality of gas blowing holes for blowing the processing gas in a direction substantially orthogonal to the substrate mounting surface. No. A shower plate, and a plurality of second shower plates having a long shape and having a plurality of gas blowing holes for blowing the processing gas in a direction substantially parallel to the substrate mounting surface, The first shower plate and the second shower plate are arranged such that, when the substrate placed on the mounting table is viewed from the partition, the first shower plate and the second shower plate have a longer length. It is characterized by being arranged so that the direction is a direction extending radially.
請求項２記載のプラズマ処理装置は、請求項１記載のプラズマ処理装置において、前記第１のシャワープレートに設けられたガス吹出孔の数と前記第２のシャワープレートに設けられたガス吹出孔の数は等しく、且つ、前記第１のシャワープレートに設けられたガス吹出孔のコンダクタンスと前記第２のシャワープレートに設けられたガス吹出孔のコンダクタンスとは略等しいことを特徴とする。 According to a second aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to the first aspect, the number of gas outlets provided in the first shower plate and the number of gas outlets provided in the second shower plate are different. The number is equal, and the conductance of the gas outlet provided in the first shower plate is substantially equal to the conductance of the gas outlet provided in the second shower plate.
請求項３記載のプラズマ処理装置は、請求項１又は２記載のプラズマ処理装置において、２対で構成される複数の前記第１のシャワープレートのうち、１対は前記隔壁部の長辺の中央部を結ぶ線上に位置し、別の１対は前記隔壁部の短辺の中央部を結ぶ線上に位置していることを特徴とする。 According to a third aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to the first or second aspect, one of a plurality of the first shower plates formed of two pairs is a center of a long side of the partition wall. And another pair is located on a line connecting the central portions of the short sides of the partition.
請求項４記載のプラズマ処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置において、複数の前記第２のシャワープレートは、その長手方向の一端がそれぞれ、前記載置台に矩形の基板が載置されたときの前記基板の角部又はその近傍の上部に位置するように、配置されていることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to third aspects, the plurality of second shower plates each have one end in a longitudinal direction provided on the mounting table. The rectangular substrate is disposed so as to be located at a corner of the substrate when the substrate is placed or at an upper portion in the vicinity thereof.
請求項５記載のプラズマ処理装置は、請求項４記載のプラズマ処理装置において、前記隔壁部は、矩形形状を有し、前記第１のシャワープレートを４つ有し、４つの前記第１のシャワープレートのうち、２つの第１のシャワープレートは、前記隔壁部の長辺の中央部を結ぶ線上に位置し、残る２つの第１のシャワープレートは、前記隔壁部の短辺の中央部を結ぶ線上に位置していることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein, in the plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the partition wall has a rectangular shape, said first shower plate has four, four of the first shower Of the plates, two first shower plates are located on a line connecting the central portions of the long sides of the partition portion, and the remaining two first shower plates connect the central portions of the short sides of the partition portion. It is characterized by being located on a line.
本発明に係るプラズマ処理装置では、載置台の基板載置面と略直交する方向に処理ガスを吹き出す複数の第１の吹出孔が形成された複数の第１のシャワープレートと、基板載置面と略平行な方向に処理ガスを吹き出す複数の第２の吹出孔が形成された複数の第２のシャワープレートとが放射状に交互にチャンバ内の上部に配置される。 In the plasma processing apparatus according to the present invention, a plurality of first shower plates having a plurality of first blowout holes for blowing a processing gas in a direction substantially orthogonal to the substrate mounting surface of the mounting table, and a substrate mounting surface And a plurality of second shower plates having a plurality of second blowout holes for blowing the processing gas in a direction substantially parallel to the above are radially and alternately arranged in the upper portion of the chamber.
このような構成とすることにより、処理空間での処理ガスの分布を均一化させて、基板に対してプラズマ処理を均一に行うことができ、ひいては、基板を用いた製品の生産性を高めることが可能になる。また、より高精度なプラズマ処理を行うことも可能となる。 With such a configuration, the distribution of the processing gas in the processing space can be made uniform, so that the plasma processing can be performed uniformly on the substrate, and as a result, the productivity of products using the substrate can be increased. Becomes possible. In addition, it becomes possible to perform more accurate plasma processing.
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置１１を備える基板処理システム１０の概略構成を示す斜視図である。基板処理システム１０は、ＦＰＤ用ガラス基板等の基板Ｇへプラズマ処理、例えば、プラズマエッチングを施す３つのプラズマ処理装置１１を備える。なお、ＦＰＤとしては、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、エレクトロルミネセンス（ＥＬ）ディスプレイ、プラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ）等が挙げられる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a perspective view illustrating a schematic configuration of a substrate processing system 10 including a plasma processing apparatus 11 according to an embodiment of the present invention. The substrate processing system 10 includes three plasma processing apparatuses 11 that perform plasma processing, for example, plasma etching, on a substrate G such as an FPD glass substrate. The FPD includes a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence (EL) display, a plasma display panel (PDP), and the like.
３つのプラズマ処理装置１１はそれぞれ、水平断面が多角形状（例えば、水平断面が矩形状）の搬送室１２の側面へゲートバルブ１３を介して連結される。なお、プラズマ処理装置１１の構成の詳細については、図２を参照して後述する。搬送室１２には更に、ロードロック室１４がゲートバルブ１５を介して連結されている。ロードロック室１４には、基板搬出入機構１６がゲートバルブ１７を介して隣設される。基板搬出入機構１６には２つのインデックサ１８が隣設されている。インデックサ１８には、基板Ｇを収納するカセット１９が載置される。カセット１９には、複数枚（例えば、２５枚）の基板Ｇを収納することができる。 Each of the three plasma processing apparatuses 11 is connected via a gate valve 13 to a side surface of a transfer chamber 12 having a polygonal horizontal section (for example, a rectangular horizontal section). The configuration of the plasma processing apparatus 11 will be described later in detail with reference to FIG. A load lock chamber 14 is further connected to the transfer chamber 12 via a gate valve 15. A substrate loading / unloading mechanism 16 is provided adjacent to the load lock chamber 14 via a gate valve 17. Two indexers 18 are provided adjacent to the substrate carrying-in / out mechanism 16. On the indexer 18, a cassette 19 for storing the substrate G is placed. A plurality of (for example, 25) substrates G can be stored in the cassette 19.
基板処理システム１０の全体的な動作は、不図示の制御装置によって制御される。基板処理システム１０において基板Ｇに対してプラズマエッチングを施す際には、まず、基板搬出入機構１６によってカセット１９に収納された基板Ｇがロードロック室１４の内部へ搬入される。このとき、ロードロック室１４の内部にプラズマエッチング済みの基板Ｇが存在すれば、そのプラズマエッチング済みの基板Ｇがロードロック室１４内から搬出され、未エッチングの基板Ｇと置き換えられる。ロードロック室１４の内部へ基板Ｇが搬入されると、ゲートバルブ１７が閉じられる。 The overall operation of the substrate processing system 10 is controlled by a control device (not shown). When performing the plasma etching on the substrate G in the substrate processing system 10, first, the substrate G stored in the cassette 19 is loaded into the load lock chamber 14 by the substrate loading / unloading mechanism 16. At this time, if the plasma-etched substrate G is present in the load lock chamber 14, the plasma-etched substrate G is carried out of the load lock chamber 14 and replaced with the unetched substrate G. When the substrate G is carried into the load lock chamber 14, the gate valve 17 is closed.
次いで、ロードロック室１４の内部が所定の真空度まで減圧された後、搬送室１２とロードロック室１４の間のゲートバルブ１５が開かれる。そして、ロードロック室１４の内部の基板Ｇが搬送室１２の内部の搬送機構（不図示）によって搬送室１２の内部へ搬入された後、ゲートバルブ１５が閉じられる。 Next, after the pressure inside the load lock chamber 14 is reduced to a predetermined degree of vacuum, the gate valve 15 between the transfer chamber 12 and the load lock chamber 14 is opened. Then, after the substrate G inside the load lock chamber 14 is carried into the transfer chamber 12 by the transfer mechanism (not shown) inside the transfer chamber 12, the gate valve 15 is closed.
次いで、搬送室１２とプラズマ処理装置１１の間のゲートバルブ１３が開かれ、搬送機構によってプラズマ処理装置１１の内部に未エッチングの基板Ｇが搬入される。このとき、プラズマ処理装置１１の内部にプラズマエッチング済みの基板Ｇがあれば、そのプラズマエッチング済みの基板Ｇが搬出され、未エッチングの基板Ｇと置き換えられる。その後、プラズマ処理装置１１により搬入された基板Ｇにプラズマエッチングが施される。 Next, the gate valve 13 between the transfer chamber 12 and the plasma processing apparatus 11 is opened, and the unetched substrate G is carried into the plasma processing apparatus 11 by the transfer mechanism. At this time, if there is a substrate G that has been plasma-etched inside the plasma processing apparatus 11, the substrate G that has been plasma-etched is carried out and replaced with an unetched substrate G. After that, the substrate G carried in by the plasma processing apparatus 11 is subjected to plasma etching.
図２は、プラズマ処理装置１１の概略構成を示す断面図である。プラズマ処理装置１１は、具体的には、誘導結合型プラズマ処理装置（ＩＣＰ処理装置）である。プラズマ処理装置１１は、水平断面が略矩状のチャンバ２０と、チャンバ２０内の下方に収容、配置され、頂部である基板載置面に基板Ｇを載置する台状の載置台２１とを有する。また、チャンバ２０内の上方には、載置台２１と対向するように、複数の平板部材２２ａからなる隔壁部２２が配置されており、隔壁部２２と載置台２１との間にプラズマが生成される処理空間Ｓが形成されている。 FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the plasma processing apparatus 11. The plasma processing apparatus 11 is, specifically, an inductively coupled plasma processing apparatus (ICP processing apparatus). The plasma processing apparatus 11 includes a chamber 20 having a substantially rectangular horizontal cross section, and a mounting table 21 that is housed and disposed below the chamber 20 and that mounts the substrate G on the substrate mounting surface that is the top. Have. Further, a partition part 22 composed of a plurality of flat plate members 22a is disposed above the inside of the chamber 20 so as to face the mounting table 21, and plasma is generated between the partition part 22 and the mounting table 21. A processing space S is formed.
平板部材２２ａは、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）等のセラミックスや石英等の誘電材料からなり、本実施形態では、チャンバ２０の側壁に設けられた矩形形状の支持枠２３に支持されている。なお、図２には、第１シャワープレート２４ａ，２４ｂ，２４ｃのみが図示されている。隔壁部２２の上面には、渦巻き状の導体からなる高周波アンテナ（誘導結合アンテナ）５０が配置されている。また、隔壁部２２の下面（載置台２１側の面）には、チャンバ２０内の処理ガスを供給するガス供給部材としての第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄに加えて、第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈ（図２に不図示、図３参照）が配置されている。第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈの配置と詳細な構成については、図３等を参照して後述する。 The flat plate member 22a is made of a ceramic material such as alumina (Al 2 O 3 ) or a dielectric material such as quartz. In the present embodiment, the flat plate member 22a is supported by a rectangular support frame 23 provided on the side wall of the chamber 20. FIG. 2 shows only the first shower plates 24a, 24b, and 24c. A high-frequency antenna (inductive coupling antenna) 50 made of a spiral conductor is arranged on the upper surface of the partition wall 22. In addition to the first shower plates 24a to 24d serving as a gas supply member for supplying the processing gas in the chamber 20, first shower plates 24e to 24h are provided on the lower surface of the partition 22 (the surface on the mounting table 21 side). (Not shown in FIG. 2, see FIG. 3). The arrangement and detailed configuration of the first shower plates 24a to 24h will be described later with reference to FIG.
第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈは、処理ガス配管４４によって処理ガス供給機構４０と接続されている。処理ガス供給機構４０は、処理ガス供給源４１、ガス流量制御器４２及び圧力制御バルブ４３を有する。処理ガス供給機構４０から第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈへ処理ガスが供給され、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈのそれぞれに設けられた不図示のガス吹出孔から処理空間Ｓへ処理ガスが導入される。 The first shower plates 24 a to 24 h are connected to the processing gas supply mechanism 40 by a processing gas pipe 44. The processing gas supply mechanism 40 includes a processing gas supply source 41, a gas flow controller 42, and a pressure control valve 43. The processing gas is supplied from the processing gas supply mechanism 40 to the first shower plates 24a to 24h, and the processing gas is introduced into the processing space S from gas blowing holes (not shown) provided in each of the first shower plates 24a to 24h. .
載置台２１は、導体からなるサセプタ２６を内蔵しており、サセプタ２６にはバイアス用高周波電源２７が整合器２８を介して接続されている。また、載置台２１の上部には、層状の誘電体から形成される静電吸着部２９が配置されており、静電吸着部２９は、上層の誘電体層と下層の誘電体層によって挟み込まれるように内包された静電吸着電極３０を有する。静電吸着電極３０には直流電源３１が接続されており、直流電源３１から静電吸着電極３０へ直流電圧が印加されると、静電吸着部２９は静電気力によって載置台２１に載置された基板Ｇを吸着保持する。バイアス用高周波電源２７は、比較的低い周波数の高周波電力をサセプタ２６へ供給して、静電吸着部２９に静電吸着された基板Ｇに直流バイアス電位を生じさせる。なお、静電吸着部２９は、板部材として形成されてもよく、また、載置台２１上に溶射膜として形成されてもよい。 The mounting table 21 incorporates a susceptor 26 made of a conductor, and a high-frequency power source 27 for bias is connected to the susceptor 26 via a matching unit 28. In addition, an electrostatic attraction unit 29 formed of a layered dielectric is disposed above the mounting table 21, and the electrostatic attraction unit 29 is sandwiched between an upper dielectric layer and a lower dielectric layer. As described above. A DC power supply 31 is connected to the electrostatic attraction electrode 30, and when a DC voltage is applied from the DC power supply 31 to the electrostatic attraction electrode 30, the electrostatic attraction unit 29 is mounted on the mounting table 21 by electrostatic force. The held substrate G is held by suction. The bias high-frequency power supply 27 supplies a relatively low-frequency high-frequency power to the susceptor 26 to generate a DC bias potential on the substrate G electrostatically attracted to the electrostatic attraction unit 29. In addition, the electrostatic attraction unit 29 may be formed as a plate member, or may be formed as a sprayed film on the mounting table 21.
載置台２１は、載置された基板Ｇを冷却する冷媒流路３２を内蔵しており、冷媒流路３２は、伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給機構３３に接続されている。伝熱ガスとしては、例えば、Ｈｅガスが用いられる。伝熱ガス供給機構３３は、伝熱ガス供給源３４とガス流量制御器３５とを有し、伝熱ガスを載置台２１へ供給する。載置台２１は、上部において開口する複数の伝熱ガス孔３６と、それぞれの伝熱ガス孔３６及び伝熱ガス供給機構３３を連通させる伝熱ガス供給経路３７とを有する。載置台２１では、静電吸着部２９に静電吸着された基板Ｇの裏面と載置台２１の上部との間に微少な隙間が生じるが、伝熱ガス孔３６から供給される伝熱ガスがこの隙間に充填されることで、基板Ｇと載置台２１の熱伝達効率を向上させて、載置台２１による基板Ｇの冷却効率を向上させることができる。 The mounting table 21 has a built-in refrigerant passage 32 for cooling the mounted substrate G, and the refrigerant passage 32 is connected to a heat transfer gas supply mechanism 33 that supplies a heat transfer gas. As the heat transfer gas, for example, He gas is used. The heat transfer gas supply mechanism 33 has a heat transfer gas supply source 34 and a gas flow controller 35, and supplies the heat transfer gas to the mounting table 21. The mounting table 21 has a plurality of heat transfer gas holes 36 that open at the top, and a heat transfer gas supply path 37 that communicates the heat transfer gas holes 36 and the heat transfer gas supply mechanism 33. In the mounting table 21, a small gap is formed between the back surface of the substrate G electrostatically attracted to the electrostatic attraction unit 29 and the upper portion of the mounting table 21, but the heat transfer gas supplied from the heat transfer gas hole 36 is By filling the gap, the heat transfer efficiency between the substrate G and the mounting table 21 can be improved, and the efficiency of cooling the substrate G by the mounting table 21 can be improved.
高周波アンテナ５０には、整合器４６を介してプラズマ生成用高周波電源４５が接続されており、プラズマ生成用高周波電源４５は、比較的高い周波数のプラズマ生成用の高周波電力を高周波アンテナ５０へ供給する。プラズマ生成用の高周波電力が供給される高周波アンテナ５０は、処理空間Ｓに電界を生じさせる。また、プラズマ処理装置１１は、チャンバ２０の内部と連通する排気管４７を備え、排気管４７を通してチャンバ２０の内部のガスを排出し、チャンバ２０の内部を所定の減圧状態とすることができる。 A high-frequency power supply 45 for plasma generation is connected to the high-frequency antenna 50 via a matching unit 46. The high-frequency power supply 45 for plasma generation supplies high-frequency power for plasma generation at a relatively high frequency to the high-frequency antenna 50. . The high-frequency antenna 50 to which the high-frequency power for plasma generation is supplied generates an electric field in the processing space S. Further, the plasma processing apparatus 11 includes an exhaust pipe 47 communicating with the inside of the chamber 20, and discharges the gas inside the chamber 20 through the exhaust pipe 47, so that the inside of the chamber 20 can be brought into a predetermined reduced pressure state.
プラズマ処理装置１１を構成する各部の動作は、基板処理システム１０の制御装置による統括的な制御の下で、装置コントローラ４８が所定のプログラムを実行することによって制御される。プラズマ処理装置１１により基板Ｇに対してプラズマエッチングを施す際には、処理空間Ｓは減圧され、処理ガスが処理空間Ｓへ導入されると共に高周波アンテナ５０へプラズマ生成用の高周波電力が供給される。これにより、処理空間Ｓに電界が生じる。処理空間Ｓへ導入された処理ガスは、電界によって励起されてプラズマを生成し、プラズマ中の陽イオンは、載置台２１を介して基板Ｇに生じる直流バイアス電位によって基板Ｇへ引き込まれ、基板Ｇにプラズマエッチングを施す。また、プラズマ中のラジカルは、基板Ｇへ到達して基板Ｇにプラズマエッチングを施す。 The operation of each unit constituting the plasma processing apparatus 11 is controlled by the apparatus controller 48 executing a predetermined program under the overall control of the control device of the substrate processing system 10. When plasma etching is performed on the substrate G by the plasma processing apparatus 11, the processing space S is depressurized, a processing gas is introduced into the processing space S, and high-frequency power for plasma generation is supplied to the high-frequency antenna 50. . As a result, an electric field is generated in the processing space S. The processing gas introduced into the processing space S is excited by an electric field to generate plasma, and cations in the plasma are drawn into the substrate G by a DC bias potential generated in the substrate G via the mounting table 21, and the substrate G Is subjected to plasma etching. The radicals in the plasma reach the substrate G and perform plasma etching on the substrate G.
図３（ａ）は、チャンバ２０内に設けられた隔壁部２２と第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈの位置関係を示す平面図である。また、図３（ｂ）は、図３（ａ）中に示す矢視Ａ−Ａの概略断面図であり、第１シャワープレート２４ａの概略構造とその支持構造を示す図である。説明の便宜上、図３（ａ）に示す通りに、互いに直交するＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向を設定する。なお、ＸＹ面は水平方向と略平行であり、Ｚ方向は鉛直方向と略平行である。 FIG. 3A is a plan view illustrating a positional relationship between the partition wall portion 22 provided in the chamber 20 and the first shower plates 24a to 24h. FIG. 3B is a schematic sectional view taken along the line AA shown in FIG. 3A, and is a diagram showing a schematic structure of the first shower plate 24a and a supporting structure thereof. For convenience of explanation, an X direction, a Y direction, and a Z direction that are orthogonal to each other are set as shown in FIG. The XY plane is substantially parallel to the horizontal direction, and the Z direction is substantially parallel to the vertical direction.
第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈは、配置が異なるだけであって同等の構造を有しておいる。第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈは、長尺状の略直方体形状を有しており、Ｚ方向から見たときに、図３（ａ）に示すように、２つの第１シャワープレート２４ａ，２４ｃは、チャンバ２０のＹ方向中央において、長手方向がＸ方向と平行となるように、且つ、チャンバ２０のＸ方向中央についてＸ方向で対称となる位置に配置されている。別の２つの第１シャワープレート２４ｂ，２４ｄは、チャンバ２０のＸ方向中央において、長手方向がＹ方向と平行となるように、且つ、チャンバ２０のＹ方向中央に対してＹ方向で対称となる位置に配置されている。つまり、４つの第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄは、基板Ｇの中央部から外周に向けて十字状に配置されている。更に別の４つの第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈは基板Ｇの対角線上に配置されている。なお、第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈが基板Ｇの対角線上に配置される場合、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄと交差することによって生じる角度は、３５〜５５度の範囲となる。 The first shower plates 24a to 24h have the same structure except for the arrangement. The first shower plates 24a to 24h have a long and substantially rectangular parallelepiped shape, and when viewed from the Z direction, as shown in FIG. 3A, the two first shower plates 24a and 24c , At the center of the chamber 20 in the Y direction, the longitudinal direction is arranged in parallel with the X direction, and at a position symmetrical in the X direction with respect to the center of the chamber 20 in the X direction. The other two first shower plates 24b and 24d are symmetrical in the Y direction at the center of the chamber 20 in the X direction such that the longitudinal direction is parallel to the Y direction and with respect to the center of the chamber 20 in the Y direction. Is located in the position. That is, the four first shower plates 24a to 24d are arranged in a cross shape from the center of the substrate G toward the outer periphery. Still other four first shower plates 24e to 24h are arranged on a diagonal line of the substrate G. When the first shower plates 24e to 24h are arranged on a diagonal line of the substrate G, an angle generated by intersecting with the first shower plates 24a to 24d is in a range of 35 to 55 degrees.
第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄに接続された処理ガス配管４４は、フランジ４９ａ，４９ｂによって、チャンバ２０の上壁２０ａに取り付けられている。こうして、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄに処理ガスが供給されている。 The processing gas pipe 44 connected to the first shower plates 24a to 24d is attached to the upper wall 20a of the chamber 20 by flanges 49a and 49b. Thus, the processing gas is supplied to the first shower plates 24a to 24d.
隔壁部２２は、４枚の平板部材２２ａにより形成されており、各平板部材２２ａの外周端部の一部はチャンバ２０に設けられた支持枠２３の上面に支持されている。また、平板部材２２ａの形状によっては、支持枠２３の他に、処理空間を横断するように形成された梁部材により支持されてもよい。 The partition part 22 is formed by four flat plate members 22 a, and a part of the outer peripheral end of each flat plate member 22 a is supported on the upper surface of a support frame 23 provided in the chamber 20. Further, depending on the shape of the flat plate member 22a, the flat plate member 22a may be supported by a beam member formed so as to cross the processing space in addition to the support frame 23.
４枚の平板部材２２ａにはそれぞれ、第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈに接続された処理ガス配管４４を挿通させるための孔部が形成されている。第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈは、チャンバ２０の上壁２０ａに処理ガス配管４４を固定することによって保持してもよいし、４枚の平板部材２２ａのそれぞれに第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈを取り付けても構わない。 Each of the four flat plate members 22a has a hole through which the processing gas pipe 44 connected to the first shower plates 24e to 24h is inserted. The first shower plates 24e to 24h may be held by fixing the processing gas pipe 44 to the upper wall 20a of the chamber 20, or the first shower plates 24e to 24h may be attached to each of the four flat plate members 22a. It does not matter.
図４は、第１シャワープレート２４ａの概略構成を示す断面図である。なお、説明の便宜上、第１シャワープレート２４ａについて、長手方向をＸ方向、幅方向をＹ方向、高さ（厚み）方向をＺ方向として定める。第１シャワープレート２４ａは、例えば、アルミナ等のセラミックスからなり、内部に設けられたバッファ室２５ａと、バッファ室２５ａと連通するように第１シャワープレート２４ａの底壁に設けられた複数のガス吹出孔２５ｂを有する。第１シャワープレート２４ａにおいて、複数のガス吹出孔２５ｂは、円柱状の形状を有し、その軸方向がＺ方向と略平行（径方向がＸＹ面と略平行）となるように、Ｙ方向に２列で、且つ、Ｘ方向に所定の間隔で形成されている。 FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of the first shower plate 24a. For convenience of description, the first shower plate 24a is defined as the X direction in the longitudinal direction, the Y direction in the width direction, and the Z direction in the height (thickness) direction. The first shower plate 24a is made of, for example, ceramics such as alumina, and has a buffer chamber 25a provided therein and a plurality of gas outlets provided on the bottom wall of the first shower plate 24a so as to communicate with the buffer chamber 25a. It has a hole 25b. In the first shower plate 24a, the plurality of gas outlets 25b have a columnar shape, and are arranged in the Y direction such that the axial direction thereof is substantially parallel to the Z direction (the radial direction is substantially parallel to the XY plane). They are formed in two rows and at predetermined intervals in the X direction.
第１シャワープレート２４ａは、Ｚ方向が鉛直方向と略平行（ＸＹ面が水平方向と略平行）となるように、チャンバ２０内に保持される。これにより、複数のガス吹出孔２５ｂから処理空間Ｓへ、載置台２１の基板載置面と略直交する方向である鉛直方向に処理ガスが吹き出されることで、処理空間Ｓに処理ガスが導入される。バッファ室２５ａは、複数のガス吹出孔２５ｂのそれぞれから吹き出される処理ガスの流量を均等にする役割を担う。第１シャワープレート２４ｂ〜２４ｈの構造は、第１シャワープレート２４ａの構造と同じであるので、説明を省略する。 The first shower plate 24a is held in the chamber 20 so that the Z direction is substantially parallel to the vertical direction (the XY plane is substantially parallel to the horizontal direction). As a result, the processing gas is blown out from the plurality of gas outlets 25b into the processing space S in the vertical direction, which is a direction substantially perpendicular to the substrate mounting surface of the mounting table 21, so that the processing gas is introduced into the processing space S. Is done. The buffer chamber 25a plays a role in equalizing the flow rate of the processing gas blown out from each of the plurality of gas blowout holes 25b. The structure of the first shower plates 24b to 24h is the same as the structure of the first shower plate 24a, and a description thereof will be omitted.
なお、処理空間Ｓに導入される処理ガスが、隔壁部２２とチャンバ２０の上壁２０ａとの間に形成される空間へ漏れることのないように、４枚の平板部材２２ａどうしの境界部やチャンバ２０の側壁と平板部材２２ａとの境界部、処理ガス配管４４と平板部材２２ａとの境界部の各境界部には、シール構造が適用される。これらのシール構造は、本発明の特徴とは直接の関係がなく、また、周知のシール構造を任意に選択して適用することができるため、説明を省略する。 In order to prevent the processing gas introduced into the processing space S from leaking into the space formed between the partition wall portion 22 and the upper wall 20a of the chamber 20, the boundary between the four flat plate members 22a, A seal structure is applied to a boundary between the side wall of the chamber 20 and the flat plate member 22a and a boundary between the processing gas pipe 44 and the flat plate member 22a. These seal structures have no direct relation to the features of the present invention, and any well-known seal structures can be arbitrarily selected and applied.
図５（ａ）は、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈを備えるプラズマ処理装置１１でプラズマエッチングを行ったときのエッチングレート（Ｅ／Ｒ）の分布を模式的に示す平面図であり、図５（ｂ）は、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈを用いた場合の、図５（ａ）に示す線Ｂ−Ｂ下でのエッチングレートの分布（実施例）を模式的に示す図である。図５（ｃ）は、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄのみを用いた場合の、図５（ａ）に示す線Ｂ−Ｂ下でのエッチングレートの分布（参考例）を模式的に示す図である。なお、ここでは、塩素ガス（Ｃｌ２）を処理ガスとして用い、表面に所定のパターンで形成されたレジスト膜の下にエッチング対象であるアルミニウム（Ａｌ）膜が形成された基板Ｇを用いた場合の結果を模式的に示している。 FIG. 5A is a plan view schematically showing a distribution of an etching rate (E / R) when plasma etching is performed by the plasma processing apparatus 11 including the first shower plates 24a to 24h. FIG. 5B is a diagram schematically showing the distribution (example) of the etching rate under the line BB shown in FIG. 5A when the first shower plates 24a to 24h are used. FIG. 5C is a diagram schematically showing the distribution (reference example) of the etching rate under the line BB shown in FIG. 5A when only the first shower plates 24a to 24d are used. is there. Here, a case is used in which a chlorine gas (Cl 2 ) is used as a processing gas, and a substrate G on which an aluminum (Al) film to be etched is formed under a resist film formed in a predetermined pattern on the surface is used. Are schematically shown.
基板Ｇに対するエッチング処理の際には、排気管４７を通して排気を行うことによりチャンバ２０の内部を所定の減圧雰囲気に維持しながら、ガス第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈのガス吹出孔２５ｂから鉛直方向に処理ガスが吹き出される。ガス吹出孔２５ｂから吹き出された処理ガスは拡散しながら処理空間Ｓへ導入されるが、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈのそれぞれの直下及びその近傍で、処理ガスの濃度は高くなりやすい。そのため、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈのそれぞれの直下及びその近傍においてエッチングレートが高くなりやすい。図５（ａ）には、このようにして形成される高エッチングレート領域Ｋが模式的に示されている。 During the etching process on the substrate G, the interior of the chamber 20 is maintained in a predetermined reduced-pressure atmosphere by exhausting air through the exhaust pipe 47, and the gas is blown vertically from the gas blowing holes 25b of the first gas shower plates 24a to 24h. Processing gas is blown out. The processing gas blown out from the gas blowing holes 25b is introduced into the processing space S while diffusing, but the concentration of the processing gas tends to increase immediately below and near each of the first shower plates 24a to 24h. Therefore, the etching rate is likely to be high immediately below each of the first shower plates 24a to 24h and in the vicinity thereof. FIG. 5A schematically shows the high etching rate region K thus formed.
ここで、背景技術で説明した特許文献１に記載されている十字形状を有するシャワーヘッドに対応するように、４つの第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄのみから等流量で処理ガスが吹き出されるように処理ガスの流量を制御して処理ガスを処理空間Ｓに導入した場合について説明する。４つの第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄの直下及びその近傍には、上述の通り、高エッチングレート領域Ｋが形成される。これに対して、基板Ｇの４カ所の角部及びその近傍の領域では処理ガスの濃度が低くなりやすいために、エッチングレートが低くなりやすい。その結果、線Ｂ−Ｂ下では、図５（ｃ）に示されるように、エッチングレートに大きなばらつき（高低差ΔＲ０）が生じる。なお、基板Ｇの外周端でエッチングレートが僅かに上昇しているのは、所謂、ローディング効果によるものである。 Here, the processing gas is blown out at an equal flow rate only from the four first shower plates 24a to 24d so as to correspond to the shower head having a cross shape described in Patent Document 1 described in the background art. The case where the processing gas is introduced into the processing space S by controlling the flow rate of the processing gas will be described. As described above, the high etching rate region K is formed immediately below and near the four first shower plates 24a to 24d. On the other hand, in the four corners of the substrate G and in the region in the vicinity thereof, the concentration of the processing gas tends to be low, so that the etching rate tends to be low. As a result, below the line BB, as shown in FIG. 5 (c), a large variation in the etching rate (level difference ΔR0) occurs. The slight increase in the etching rate at the outer peripheral edge of the substrate G is due to the so-called loading effect.
これに対して、８つの第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈから等流量で処理ガスが吹き出されるように、処理ガスの流量を制御し、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈから処理空間Ｓへ向けて鉛直方向に処理ガスを吹き出して導入した場合には、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄによって形成される高エッチングレート領域Ｋに加えて、第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈのそれぞれの直下及びその近傍に高エッチングレート領域Ｋが形成される。これにより、線Ｂ−Ｂ下でのエッチングレートのばらつき（高低差ΔＲ１）は、図５（ｂ）に示すように小さくなる（ΔＲ１＜ΔＲ０）。 On the other hand, the flow rate of the processing gas is controlled so that the processing gas is blown out at an equal flow rate from the eight first shower plates 24a to 24h, and the processing gas is vertically directed from the first shower plates 24a to 24h toward the processing space S. When the processing gas is blown out and introduced in the direction, in addition to the high etching rate region K formed by the first shower plates 24a to 24d, the high etching rate is directly under and in the vicinity of each of the first shower plates 24e to 24h. A rate region K is formed. As a result, the variation in the etching rate (level difference ΔR1) below the line BB is reduced as shown in FIG. 5B (ΔR1 <ΔR0).
したがって、基板Ｇに対するプラズマ処理の均一性を向上させることができ、これにより、より高精度なプラズマ処理を行うことが可能になるという効果や、生産性を高めることができるという効果が得られ、ひいては、基板Ｇを用いて製造される製品の信頼性を向上させることができるという効果が得られる。 Therefore, it is possible to improve the uniformity of the plasma processing for the substrate G, thereby obtaining an effect that it is possible to perform the plasma processing with higher precision and an effect that the productivity can be increased. As a result, it is possible to obtain an effect that the reliability of a product manufactured using the substrate G can be improved.
次に、プラズマ処理装置１１において、４つの第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈに代えて４つの第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄを配置した構成について説明する。図６（ａ）は、チャンバ２０内に設けられた隔壁部２２と第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄ及び第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄの位置関係を示す平面図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）中に示す矢視Ｃ−Ｃの断面図であり、第２シャワープレート５４ａの概略構造とその支持構造を示す図である。 Next, a configuration in which four second shower plates 54a to 54d are arranged in place of the four first shower plates 24e to 24h in the plasma processing apparatus 11 will be described. FIG. 6A is a plan view showing a positional relationship between the partition wall portion 22 provided in the chamber 20 and the first shower plates 24a to 24d and the second shower plates 54a to 54d. FIG. 6B is a cross-sectional view taken along the line CC shown in FIG. 6A, and is a diagram illustrating a schematic structure of the second shower plate 54a and a supporting structure thereof.
第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄはそれぞれ、図３乃至図５を参照して第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄと同じであるため、チャンバ２０内での保持方法を含めて、説明を省略する。第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄはそれぞれ、長尺状の略直方体形状を有しており、図３を参照して説明した第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈが設けられた位置に配置されている。こうして、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄと第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄは、Ｚ方向から見て時計回り（又は反時計回り）に交互に配置される。第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄは、第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈと同様に、チャンバ２０の上壁２０ａに吊支され或いは平板部材２２ａに取り付けられている。そのため、第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄについての、チャンバ２０内での保持方法の詳細についての説明は省略する。なお、図６（ｂ）には、第２シャワープレート５４ａを平板部材２２ａに対してフランジ部５９により取り付けた例を示している。 The first shower plates 24a to 24d are the same as the first shower plates 24a to 24d, respectively, with reference to FIGS. Each of the second shower plates 54a to 54d has a long and substantially rectangular parallelepiped shape, and is arranged at a position where the first shower plates 24e to 24h described with reference to FIG. 3 are provided. Thus, the first shower plates 24a to 24d and the second shower plates 54a to 54d are alternately arranged clockwise (or counterclockwise) when viewed from the Z direction. Similarly to the first shower plates 24e to 24h, the second shower plates 54a to 54d are suspended from the upper wall 20a of the chamber 20 or attached to the flat plate member 22a. Therefore, the description of the details of the method of holding the second shower plates 54a to 54d in the chamber 20 is omitted. FIG. 6B shows an example in which the second shower plate 54a is attached to the flat plate member 22a by the flange 59.
図７は、第２シャワープレート５４ａの構造を示す断面図である。説明の便宜上、図７に示すように、第２シャワープレート５４ａの長手方向をＸ方向、幅方向をＹ方向、高さ（厚み）方向をＺ方向として定めるが、図７に設定したＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向は、図６（ａ）に示すＸ方向、Ｙ方向及びＺ方向とは無関係である。 FIG. 7 is a sectional view showing the structure of the second shower plate 54a. For convenience of description, as shown in FIG. 7, the longitudinal direction of the second shower plate 54a is defined as the X direction, the width direction is defined as the Y direction, and the height (thickness) direction is defined as the Z direction. The Y direction and the Z direction are independent of the X direction, the Y direction, and the Z direction shown in FIG.
第２シャワープレート５４ａは、例えば、アルミナ等のセラミックスからなり、内部にＸ方向に沿って設けられた直方体形状のバッファ室５５ａと、バッファ室５５ａと連通するように第２シャワープレート５４ａの側壁（Ｙ方向側の壁部）にＹ方向と略平行に設けられた複数のガス吹出孔５５ｂを有する。ここでは、ガス吹出孔５５ｂとして、四角柱状の孔部を示しているが、これに限定されず、ガス吹出孔２５ｂのような円柱状の孔部であってもよい。 The second shower plate 54a is made of, for example, ceramics such as alumina, and has a rectangular parallelepiped buffer chamber 55a provided therein along the X direction, and a side wall of the second shower plate 54a so as to communicate with the buffer chamber 55a. It has a plurality of gas outlets 55b provided substantially parallel to the Y direction on the Y direction side wall). Here, a square pillar-shaped hole is shown as the gas blowout hole 55b, but the present invention is not limited to this, and may be a cylindrical hole like the gas blowout hole 25b.
第２シャワープレート５４ａは、Ｘ方向及びＹ方向が水平方向と略平行（Ｚ方向が鉛直方向と略平行）となるようにチャンバ２０内に配置される。そのため、第２シャワープレート５４ａからは、処理ガスは、載置台２１の基板載置面と略平行な方向である水平方向に吹き出されて処理空間Ｓに導入される。第２シャワープレート５４ｂ〜５４ｄの構造は、第２シャワープレート５４ａの構造と同じであるため、ここでの説明を省略する。 The second shower plate 54a is disposed in the chamber 20 so that the X direction and the Y direction are substantially parallel to the horizontal direction (the Z direction is substantially parallel to the vertical direction). Therefore, the processing gas is blown out from the second shower plate 54a in a horizontal direction that is a direction substantially parallel to the substrate mounting surface of the mounting table 21, and is introduced into the processing space S. Since the structure of the second shower plates 54b to 54d is the same as the structure of the second shower plate 54a, the description is omitted here.
図８（ａ）は、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄ及び第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄを備えるプラズマ処理装置１１でプラズマエッチングを行ったときのエッチングレート（Ｅ／Ｒ）の分布を模式的に示す平面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示す線Ｄ−Ｄ下でのエッチングレートの分布（実施例）を模式的に示す図である。なお、図５を参照して説明したエッチングレートとの比較の観点から、ここでも、塩素ガス（Ｃｌ２）を処理ガスとして用い、表面に所定のパターンで形成されたレジスト膜の下にエッチング対象であるアルミニウム（Ａｌ）膜が形成された基板Ｇを用いた場合の結果を模式的に示している。 FIG. 8A schematically shows an etching rate (E / R) distribution when plasma etching is performed by the plasma processing apparatus 11 including the first shower plates 24a to 24d and the second shower plates 54a to 54d. 8B is a plan view, and FIG. 8B is a diagram schematically illustrating an etching rate distribution (Example) under the line DD shown in FIG. 8A. In addition, from the viewpoint of comparison with the etching rate described with reference to FIG. 5, also in this case, the etching target is also used under the resist film formed in a predetermined pattern on the surface using chlorine gas (Cl 2 ) as a processing gas. Schematically shows the results obtained when a substrate G on which an aluminum (Al) film was formed was used.
図５を参照して説明した通り、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄのガス吹出孔２５ｂからは、処理空間Ｓに向けて鉛直方向に処理ガスが吹き出される。そして、ガス吹出孔２５ｂから吹き出された処理ガスは拡散しながら処理空間Ｓへ導入され、このとき、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄのそれぞれの直下及びその近傍に、高エッチングレート領域Ｋが、図５（ａ）と同様に形成される。 As described with reference to FIG. 5, the processing gas is blown vertically toward the processing space S from the gas blowing holes 25b of the first shower plates 24a to 24d. Then, the processing gas blown out from the gas blowing holes 25b is introduced into the processing space S while diffusing, and at this time, a high etching rate region K is formed immediately below and near each of the first shower plates 24a to 24d. 5 (a).
一方、第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄのガス吹出孔５５ｂからは、処理空間Ｓに向けて水平方向に処理ガスが吹き出される。このとき、前述したように、基板Ｇに対するエッチング処理の際には、排気管４７を通してチャンバ２０内を排気することにより、チャンバ２０の内部は所定の減圧雰囲気に維持されるため、ガス吹出孔２５ｂから水平方向に吹き出された処理ガスは、その後、基板Ｇに向けて処理空間Ｓを拡散する。よって、図８（ａ）に示すようにＺ方向から見たときに、処理ガスが均一に拡散する範囲が広がり、高エッチングレート領域Ｋよりも広い高エッチングレート領域Ｍが形成される。その結果、線Ｄ−Ｄ下でのエッチングレートの分布は、図８（ｂ）に示されるように均一化され、エッチングレートのばらつき（高低差ΔＲ２）を極めて狭くすることができる（ΔＲ２＜ΔＲ１）。 On the other hand, the processing gas is blown out toward the processing space S in the horizontal direction from the gas blowing holes 55b of the second shower plates 54a to 54d. At this time, as described above, during the etching process on the substrate G, the inside of the chamber 20 is maintained in a predetermined reduced-pressure atmosphere by exhausting the inside of the chamber 20 through the exhaust pipe 47, so that the gas blowing holes 25b Thereafter, the processing gas blown out from the substrate diffuses in the processing space S toward the substrate G. Therefore, as seen from the Z direction, as shown in FIG. 8A, the range in which the processing gas diffuses uniformly is widened, and a high etching rate region M wider than the high etching rate region K is formed. As a result, the distribution of the etching rate under the line DD is uniformed as shown in FIG. 8B, and the variation in the etching rate (the height difference ΔR2) can be extremely narrowed (ΔR2 <ΔR1). ).
したがって、基板Ｇに対するプラズマ処理の均一性を更に向上させることができ、これにより、より高精度なプラズマ処理を行うことが可能になるという効果や、生産性を更に高めることができるという効果が得られ、ひいては、基板Ｇを用いて製造される製品の信頼性を更に向上させることができるという効果が得られる。 Therefore, it is possible to further improve the uniformity of the plasma processing on the substrate G, thereby obtaining an effect that it is possible to perform a more accurate plasma processing and an effect that the productivity can be further improved. As a result, the effect that the reliability of a product manufactured using the substrate G can be further improved can be obtained.
なお、図８（ｂ）に示すようなエッチングレートの均一性を実現するためには、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄから吹き出されるガス流量と第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄから吹き出されるガス流量の調整が必要となる。具体的には、ガス吹出孔２５ｂのコンダクタンスとガス吹出孔５５ｂのコンダクタンスとを略等しくすることによって、基板Ｇの処理面でのエッチングレートの均一化を図ることができる。 In order to achieve the uniformity of the etching rate as shown in FIG. 8B, the gas flow rate blown from the first shower plates 24a to 24d and the gas flow rate blown from the second shower plates 54a to 54d Adjustment is required. Specifically, by making the conductance of the gas blowing holes 25b substantially equal to the conductance of the gas blowing holes 55b, the etching rate on the processing surface of the substrate G can be made uniform.
本実施の形態では、図４及び図７に示すように、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄにおけるガス吹出孔２５ｂの数と第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄにおけるガス吹出孔５５ｂの数が同数に設定されている。この場合、１つの孔部ごとのコンダクタンスを同じにすればよい。ガス吹出孔２５ｂのコンダクタンスは、概略、径方向の断面積と孔深さＬ１（図４参照）によって決定され、同様に、ガス吹出孔５５ｂのコンダクタンスも、径方向の断面積と孔深さＬ２（図７参照）によって決定される。よって、これらのパラメータ（断面積、孔深さ）を計算によって決定すると共に、実験的にガス流量を変化させてエッチングレートのばらつきを調べることによって、適切なプラズマ処理条件を定めることができる。なお、ガス吹出孔２５ｂ，５５ｂから吹き出されるガス流量は、処理空間Ｓに形成されるプラズマのガス吹出孔２５ｂ，５５ｂへの侵入を防止可能な圧力が確保される値に設定される。 In the present embodiment, as shown in FIGS. 4 and 7, the number of gas outlets 25b in first shower plates 24a to 24d and the number of gas outlets 55b in second shower plates 54a to 54d are set to be the same. ing. In this case, the conductance of each hole may be the same. The conductance of the gas blowout hole 25b is roughly determined by the radial cross-sectional area and the hole depth L1 (see FIG. 4). Similarly, the conductance of the gas blowout hole 55b is also determined by the radial cross-sectional area and the hole depth L2. (See FIG. 7). Therefore, appropriate parameters for plasma processing can be determined by determining these parameters (cross-sectional area and hole depth) by calculation, and by experimentally examining the variation in etching rate by changing the gas flow rate. The flow rate of the gas blown out from the gas outlets 25b and 55b is set to a value that ensures a pressure that can prevent the plasma formed in the processing space S from entering the gas outlets 25b and 55b.
上述した第１シャワープレート２４ａ〜２４ｈを用いプラズマ処理装置１１或いは第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄ及び第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄを用いたプラズマ処理装置１１でのプラズマ処理の対象となる基板Ｇには限定はないが、プラズマ処理の均一性を高めることができる効果は、例えば、平面のサイズが８００ｍｍ×９００ｍｍ以上の基板Ｇで顕著に得ることができる。また、プラズマエッチングの対象となる膜は、アルミニウム（Ａｌ）膜に限定されるものではない。但し、本発明は、エッチングレートの処理ガスに対する依存性が高い材料からなる膜のプラズマエッチングに好適である。 The substrate G to be subjected to plasma processing in the plasma processing apparatus 11 using the above-described first shower plates 24a to 24h or the plasma processing apparatus 11 using the first shower plates 24a to 24d and the second shower plates 54a to 54d includes Although there is no limitation, the effect of improving the uniformity of the plasma treatment can be remarkably obtained, for example, with a substrate G having a plane size of 800 mm × 900 mm or more. Further, the film to be subjected to plasma etching is not limited to an aluminum (Al) film. However, the present invention is suitable for plasma etching of a film made of a material having a high dependence of an etching rate on a processing gas.
上記実施の形態では、４枚の平板部材２２ａで隔壁部２２を構成したが、隔壁部２２を構成する平板部材の数は、これに限定されるものではない。更に、第１シャワープレート２４ｅ〜２４ｈ及び第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄのそれぞれに対して２本の処理ガス配管４４を設けた構成で説明したが、これらのシャワープレートについては、１つのシャワープレートに対して１本の処理ガス配管４４が接続された構成としてもよい。その場合、高周波アンテナ５０の配置パターンの自由度を高めることができるため、処理空間Ｓに形成される電界の均一性を高めることが可能となる。これにより、より均一なプラズマを生成させることが可能となり、基板Ｇの処理面に対するプラズマ処理の均一性を更に高めることができる。第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄについても、１本の処理ガス配管４４が接続された構成としてもよい。また、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄは、十字型に連続させた一体構造としてもよい。 In the above-described embodiment, the partition 22 is formed by four flat members 22a, but the number of flat members forming the partition 22 is not limited to this. Further, the configuration in which the two processing gas pipes 44 are provided for each of the first shower plates 24e to 24h and the second shower plates 54a to 54d has been described, but these shower plates are combined into one shower plate. On the other hand, a configuration in which one processing gas pipe 44 is connected may be employed. In this case, since the degree of freedom of the arrangement pattern of the high-frequency antenna 50 can be increased, the uniformity of the electric field formed in the processing space S can be increased. Thereby, more uniform plasma can be generated, and the uniformity of the plasma processing on the processing surface of the substrate G can be further improved. Each of the first shower plates 24a to 24d may have a configuration in which one processing gas pipe 44 is connected. Further, the first shower plates 24a to 24d may have an integral structure that is continuous in a cross shape.
第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄと第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄを用いる場合、第１シャワープレート２４ａ〜２４ｄと第２シャワープレート５４ａ〜５４ｄの配設位置を、図６（ａ）に示した位置の逆にしてもよく、その場合に得られる効果には変わりはない。また、全てのシャワープレートを第２シャワープレートで構成してもよい。複数のシャワープレートの配設位置は、被処理基板の形状に応じて、適時、変更可能である。また、８つのシャワープレートを用いる場合、基板Ｇの長辺又は短辺と平行に配置される４つのシャワープレート以外の４つのシャワープレートの配設位置は、基板Ｇのアスペクト比に応じて変更が可能である。例えば、基板Ｇの短辺中央で長辺と平行に２つのシャワープレートを配置し、基板Ｇの長辺中央で短辺と平行に２つのシャワープレートを配置し、残る４つのシャワープレートをその長手方向の一端のそれぞれが基板Ｇの角部又はその近傍の上部に位置するように配置することが望ましく、これにより、基板Ｇに対するプラズマ処理の均一性を向上させることができる。 When the first shower plates 24a to 24d and the second shower plates 54a to 54d are used, the arrangement positions of the first shower plates 24a to 24d and the second shower plates 54a to 54d are changed to the positions shown in FIG. The effect may be reversed, and the effect obtained in that case remains the same. Further, all the shower plates may be constituted by the second shower plates. The arrangement positions of the plurality of shower plates can be changed as appropriate according to the shape of the substrate to be processed. When eight shower plates are used, the arrangement positions of the four shower plates other than the four shower plates arranged parallel to the long side or the short side of the substrate G are changed according to the aspect ratio of the substrate G. It is possible. For example, two shower plates are arranged in the center of the short side of the substrate G in parallel with the long side, two shower plates are arranged in the center of the long side of the substrate G in parallel with the short side, and the remaining four shower plates are arranged in the longitudinal direction. It is desirable to arrange one end of each direction so as to be located at a corner of the substrate G or at an upper portion in the vicinity thereof, whereby the uniformity of the plasma processing on the substrate G can be improved.
１０ 基板処理システム
１１ プラズマ処理装置
２０ チャンバ
２０ａ 上壁
２１ 載置台
２２ 隔壁部
２２ａ 平板部材
２３ 支持枠
２４ａ〜２４ｈ 第１シャワープレート
２５ｂ ガス吹出孔
４４ 処理ガス配管
５０ 高周波アンテナ
５４ａ〜５４ｄ 第２シャワープレート
５５ｂ ガス吹出孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate processing system 11 Plasma processing apparatus 20 Chamber 20a Upper wall 21 Mounting table 22 Partition part 22a Flat plate member 23 Support frame 24a-24h 1st shower plate 25b Gas outlet 44 Processing gas pipe 50 High frequency antenna 54a-54d 2nd shower plate 55b Gas outlet
Claims (5)
前記載置台を内部に収容するチャンバと、
前記チャンバの内部において前記基板載置面と対向するように配置された隔壁部と、 前記隔壁部の上面に配置され、高周波電力が印加されることにより前記基板載置面と前記隔壁部との間の処理空間にプラズマを生成させる高周波アンテナと、
前記隔壁部の下面に配置され、前記処理空間に処理ガスを導入するガス導入ユニットと、を有し、前記載置台に載置された基板に対して前記プラズマによる処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記ガス導入ユニットは、
長尺状の形状を有し、前記基板載置面と略直交する方向に前記処理ガスを吹き出す複数のガス吹出孔を有する複数の第１のシャワープレートと、
長尺状の形状を有し、前記基板載置面と略平行な方向に前記処理ガスを吹き出す複数のガス吹出孔を有する複数の第２のシャワープレートと、を備え、
複数の前記第１のシャワープレートと前記第２のシャワープレートは、前記隔壁部から前記載置台に載置された基板を見たときに、前記第１のシャワープレートと前記第２のシャワープレートの長手方向が放射状に延びる方向となる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。 A mounting table having a substrate mounting surface on which the substrate is mounted,
A chamber accommodating the mounting table therein,
A partition portion disposed inside the chamber so as to face the substrate mounting surface, and disposed on an upper surface of the partition portion, and a high-frequency power is applied between the substrate mounting surface and the partition portion. A high-frequency antenna that generates plasma in the processing space between
A gas introduction unit arranged on a lower surface of the partition wall, for introducing a processing gas into the processing space, wherein the plasma processing apparatus performs the processing with the plasma on a substrate mounted on the mounting table. hand,
The gas introduction unit,
A plurality of first shower plates having a long shape, and having a plurality of gas blowing holes for blowing the processing gas in a direction substantially orthogonal to the substrate mounting surface,
A plurality of second shower plates having a long shape, and having a plurality of gas blowing holes for blowing the processing gas in a direction substantially parallel to the substrate mounting surface,
A plurality of the first shower plates and the second shower plates are arranged such that when the substrate mounted on the mounting table is viewed from the partition, the first shower plate and the second shower plate A plasma processing apparatus, wherein a longitudinal direction is arranged so as to extend radially.
前記第１のシャワープレートを４つ有し、
４つの前記第１のシャワープレートのうち、２つの第１のシャワープレートは、前記隔壁部の長辺の中央部を結ぶ線上に位置し、残る２つの第１のシャワープレートは、前記隔壁部の短辺の中央部を結ぶ線上に位置していることを特徴とする請求項４記載のプラズマ処理装置。 The partition has a rectangular shape,
Having four first shower plates,
Of the four first shower plates, two of the first shower plates are located on a line connecting the central portions of the long sides of the partition, and the remaining two first shower plates are 5. The plasma processing apparatus according to claim 4 , wherein the plasma processing apparatus is located on a line connecting central portions of the short sides.
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