KR101341371B1

KR101341371B1 - Plasma processing device and plasma processing method

Info

Publication number: KR101341371B1
Application number: KR1020127019599A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 오카야마; 나오키 마츠모토
Original assignee: 도쿄엘렉트론가부시키가이샤
Priority date: 2008-11-18
Filing date: 2009-08-25
Publication date: 2013-12-13
Also published as: WO2010058642A1; US20110240598A1; KR20120098931A; JP5360069B2; CN102217044A; JPWO2010058642A1; CN102217044B; TW201028052A; KR101266890B1; KR20110081296A; TWI442837B

Abstract

플라즈마 처리 장치(11)는 처리 용기(12) 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(13)를 구비한다. 반응 가스 공급부(13)는 유전체판(16)의 중앙부에 설치되어 있으며 보지대(14)에 보지된 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부(61)와, 보지대(14) 상에 보지된 피처리 기판(W)의 직상 영역을 피한 위치이고 보지대(14)의 직상 영역에 설치되어 있으며 보지대(14)에 보지된 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부(62)를 포함한다.The plasma processing apparatus 11 includes a reaction gas supply unit 13 for supplying a reaction gas for plasma processing into the processing vessel 12. The reactive gas supply part 13 is provided in the center part of the dielectric plate 16, and the 1st reaction gas supply part which supplies a reaction gas in the direct direction toward the center area | region of the to-be-processed substrate W hold | maintained by the holding base 14 is carried out. 61 and the to-be-processed board | substrate provided in the area | region immediately above the hold | maintenance stand 14 in the position which avoided the area | region immediately above the to-be-processed board | substrate W hold | maintained on the support stand 14, and is hold | maintained by the support stand 14. And a second reaction gas supply part 62 for supplying the reaction gas in the oblique direction toward (W).

Description

플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법{PLASMA PROCESSING DEVICE AND PLASMA PROCESSING METHOD}Plasma processing apparatus and plasma processing method {PLASMA PROCESSING DEVICE AND PLASMA PROCESSING METHOD}

본 발명은 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이며, 특히 마이크로파를 플라즈마원으로 하여 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly, to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for generating plasma using microwaves as a plasma source.

LSI(Large Scale Integrated circuit) 등의 반도체 장치는 피처리 기판인 반도체 기판(웨이퍼)에 에칭 또는 CVD(Chemical Vapor Deposition), 스퍼터링 등의 복수의 처리를 실시하여 제조된다. 에칭 또는 CVD, 스퍼터링 등의 처리에 대해서는 그 에너지 공급원으로서 플라즈마를 이용한 처리 방법, 즉 플라즈마 에칭 또는 플라즈마 CVD, 플라즈마 스퍼터링 등이 있다. 플라즈마의 종류에는 평행 평판형 플라즈마, ICP(Inductively-Coupled Plasma), ECR(Electron Cyclotron Resonance) 플라즈마 등이 있으며, 다양한 장치에서 발생시킨 플라즈마가 처리에 이용된다.A semiconductor device such as a large scale integrated circuit (LSI) is manufactured by performing a plurality of processes such as etching, chemical vapor deposition (CVD), sputtering, or the like on a semiconductor substrate (wafer) which is a substrate to be processed. As for the processing such as etching or CVD, sputtering, there is a processing method using plasma as its energy source, that is, plasma etching or plasma CVD, plasma sputtering or the like. Types of plasma include parallel plate type plasma, Inductively-Coupled Plasma (ICP), Electron Cyclotron Resonance (ECR) plasma, and the like, and plasma generated by various apparatuses is used for the treatment.

상기한 바와 같은 플라즈마 에칭 처리 등을 피처리 기판에 실시할 때에는 플라즈마를 생성하는 처리 용기 내로 피처리 기판을 처리하기 위한 반응 가스를 공급할 필요가 있다. 여기서, 피처리 기판의 처리에서 처리 용기 내로 반응 가스를 공급하는 기술이 일본특허공개공보 2004-165374호(특허 문헌 1) 및 일본특허공개공보 평6-112163호(특허 문헌 2)에 개시되어 있다. 특허 문헌 1에 따르면, ECR 플라즈마에 의한 플라즈마 처리 장치에서 피처리 기판을 재치하는 재치대와 메인 코일의 사이에 환상(環狀)의 가스 링을 설치하고 있다. 가스 링은 재치대보다 큰 직경으로 형성되어 있다. 이 가스 링에 의해 반응 가스를 공급하는 것으로 하고 있다. 특허 문헌 2에 따르면, ECR 플라즈마에 의한 플라즈마 처리 장치에서 데포지션성 가스의 도입구를 시료 보지(保持)대의 근방에 배치하는 것으로 하고 있다.When performing the plasma etching treatment or the like as described above on the substrate to be processed, it is necessary to supply a reaction gas for treating the substrate to be processed into a processing vessel generating plasma. Here, a technique for supplying a reaction gas into a processing container in the processing of a substrate to be processed is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2004-165374 (Patent Document 1) and Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-112163 (Patent Document 2). . According to Patent Document 1, an annular gas ring is provided between a mounting table on which a substrate to be processed is placed and a main coil in a plasma processing apparatus using ECR plasma. The gas ring is formed with a larger diameter than the mounting table. The reaction gas is supplied by this gas ring. According to patent document 2, the introduction opening of a deposition gas is arrange | positioned in the vicinity of a sample holding stand in the plasma processing apparatus by ECR plasma.

일본특허공개공보 2004-165374호Japanese Patent Publication No. 2004-165374 일본특허공개공보 평6-112163호Japanese Patent Laid-Open No. Hei 6-112163

피처리 기판을 처리할 때에는 피처리 기판의 면내에서 균일하게 처리되는 것이 바람직하다. 여기서, 반응 가스를 처리 용기 내로 공급할 때 피처리 기판의 처리에서의 면내 균일성 향상의 관점에서 복수의 개소로부터 반응 가스를 공급하는 경우가 있다. 도 21은 처리 용기 내로 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 2 개소에 설치한 플라즈마 처리 장치(101)의 일부를 도시한 개략 단면도이다. 도 21에 도시한 플라즈마 처리 장치(101)에서는 원판 형상의 피처리 기판(W)의 중앙 영역으로 반응 가스를 공급하기 위하여, 처리 용기(102) 내로 마이크로파를 도입하는 유전체판(103)의 중앙부에 제 1 반응 가스 공급부(104)를 설치하였다. 제 1 반응 가스 공급부(104)에서는 피처리 기판(W)의 중앙 영역으로 분사하도록 하여 반응 가스를 공급하고 있다. 또한, 피처리 기판(W)의 단부 영역으로 반응 가스를 공급하기 위하여, 처리 용기(102)의 측벽(105)의 상부측에 제 2 반응 가스 공급부(106)를 설치하였다. 또한, 처리 중인 플라즈마 처리 장치(101)에서는 도 21 중의 하방측에 위치하는 배기 장치(도시하지 않음)에 의해 하방향으로 배기되고 있다.When processing a to-be-processed substrate, it is preferable to process uniformly in the surface of a to-be-processed substrate. Here, when supplying reaction gas into a process container, reaction gas may be supplied from several places from a viewpoint of the in-plane uniformity improvement in the process of a to-be-processed substrate. FIG. 21: is a schematic sectional drawing which shows a part of plasma processing apparatus 101 which provided two reaction gas supply parts which supply reaction gas into a processing container at two places. In the plasma processing apparatus 101 shown in FIG. 21, in order to supply the reaction gas to the central region of the disk-shaped substrate W, a center portion of the dielectric plate 103 for introducing microwaves into the processing container 102 is provided. The 1st reaction gas supply part 104 was provided. In the first reaction gas supply unit 104, the reaction gas is supplied to the center region of the substrate W to be processed. Moreover, in order to supply reaction gas to the end area of the to-be-processed substrate W, the 2nd reaction gas supply part 106 was provided in the upper side of the side wall 105 of the processing container 102. As shown in FIG. In addition, in the plasma processing apparatus 101 under processing, the exhaust gas is exhausted downward by an exhaust device (not shown) located on the lower side in FIG. 21.

이와 같이, 반응 가스 공급부를 2 개소 설치한 플라즈마 처리 장치(101)에서, 처리 용기(102) 내로 점성류(粘性流)의 압력 영역(대략 50 mTorr 이상)으로 반응 가스를 공급한 경우, 제 2 반응 가스 공급부(106)로부터 공급된 반응 가스는 제 1 반응 가스 공급부(104)의 영향으로 도 21 중의 화살표(X)로 도시한 중앙 방향으로 흐른다. 즉, 제 2 반응 가스 공급부(106)로부터 공급된 반응 가스는 제 1 반응 가스 공급부(104)로부터 공급된 반응 가스와 동일한 공급로가 된다. 이 때문에, 제 2 반응 가스 공급부(106)로부터 반응 가스를 공급하는 효과는 인정되지 않고, 피처리 기판(W)의 중앙 영역으로 공급된 반응 가스는 피처리 기판(W)의 중앙 영역으로부터 단부 영역을 향해 방사 형상으로 퍼져 단부로 향할 수록 반응 가스가 소비되고 또한 반응 생성물이 증가하여, 피처리 기판(W)의 직경 방향에서 처리 상태에 분포가 발생하고, 그 결과 면내의 불균일을 발생시킨다.As described above, when the reaction gas is supplied to the pressure region (about 50 mTorr or more) of the viscous flow into the processing container 102 in the plasma processing apparatus 101 provided with two reaction gas supply units, the second The reaction gas supplied from the reaction gas supply part 106 flows in the central direction shown by the arrow X in FIG. 21 under the influence of the first reaction gas supply part 104. That is, the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 106 becomes the same supply path as the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 104. Therefore, the effect of supplying the reaction gas from the second reaction gas supply unit 106 is not recognized, and the reaction gas supplied to the center region of the substrate W is processed from the center region of the substrate W to the end region. The reaction gas is consumed and the reaction product increases as it spreads radially toward the end, and the reaction product increases, resulting in distribution in the processing state in the radial direction of the substrate W to be processed, resulting in in-plane unevenness.

한편, 분자류의 압력 영역(대략 50 mTorr 이하)의 경우, 제 2 반응 가스 공급부(106)로부터 공급된 반응 가스는 배기 장치에 의한 배기에 의해 도 21 중의 화살표(Y)로 도시한 하방향으로 흐른다. 그러면, 제 2 반응 가스 공급부(106)로부터 공급된 반응 가스는 피처리 기판(W)에 도달하지 않고 배기되게 된다. 이 때문에, 피처리 기판(W)에 도달하는 반응 가스는 거의 제 1 반응 가스 공급부(104)로부터의 공급만으로 되어, 상기와 마찬가지로 피처리 기판(W)의 처리 상태에 면내의 불균일이 발생하게 된다.On the other hand, in the case of a pressure region of molecular flow (approximately 50 mTorr or less), the reaction gas supplied from the second reaction gas supply section 106 is discharged downward by the arrow Y in FIG. Flow. Then, the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 106 is exhausted without reaching the substrate W to be processed. For this reason, the reaction gas which reaches | attains the to-be-processed substrate W becomes only supply from the 1st reaction gas supply part 104, and in-plane nonuniformity arises in the process state of the to-be-processed substrate W similarly to the above. .

이와 같이, 상기한 구성의 플라즈마 처리 장치(101)에서는 처리 용기(102) 내의 압력 영역을 변경하여 제 2 가스 공급부(106)로부터 공급하는 가스 공급량을 조정해도 피처리 기판(W)으로 균일하게 반응 가스를 공급할 수 없어, 피처리 기판(W)의 처리에서의 면내 균일성을 확보하는 것이 곤란하다. 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 나타낸 플라즈마 처리 장치에서는 상기와 같은 문제가 발생할 우려가 있다.Thus, in the plasma processing apparatus 101 of the above-mentioned structure, even if the pressure area in the processing container 102 is changed and the gas supply amount supplied from the 2nd gas supply part 106 is adjusted, it will react uniformly to the to-be-processed substrate W. FIG. Since gas cannot be supplied, it is difficult to ensure in-plane uniformity in the processing of the substrate W to be processed. In the plasma processing apparatus shown in patent document 1 and patent document 2, there exists a possibility that the above problems may arise.

여기서, 피처리 기판(W)으로 균일하게 반응 가스를 공급하기 위하여 피처리 기판(W)의 직상(直上) 영역에 제 2 반응 가스 공급부를 설치한 경우, 이하의 문제가 발생할 우려가 있다. 도 22는 이 경우에서의 플라즈마 처리 장치(111)의 일부를 도시한 개략 단면도이며, 도 21에 도시한 단면에 상당한다. 도 22에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(111)에는 유전체판(112)의 중앙부에 제 1 반응 가스 공급부(113)가 설치되어 있고, 보지대(114)에 보지된 피처리 기판(W)의 직상 영역에 환상의 제 2 반응 가스 공급부(115)가 설치되어 있다. 제 2 반응 가스 공급부(115)에 의해 피처리 기판(W)의 단부 영역을 향하여 직하(直下) 방향으로 반응 가스를 공급하는 것으로 하고 있다.Here, when the 2nd reaction gas supply part is provided in the immediate area | region of the to-be-processed substrate W in order to supply reaction gas uniformly to the to-be-processed substrate W, the following problem may arise. FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a part of the plasma processing apparatus 111 in this case, and corresponds to the cross section shown in FIG. 21. As shown in FIG. 22, the plasma processing apparatus 111 is provided with the 1st reactive gas supply part 113 in the center part of the dielectric plate 112, and is to-be-processed board | substrate W hold | maintained by the holding base 114. As shown in FIG. The annular second reaction gas supply section 115 is provided in the area immediately above the. It is supposed that the second reactive gas supply unit 115 supplies the reactive gas in a straight direction toward the end region of the substrate W to be processed.

그러나, 이러한 구성으로 하면, 제 1 반응 가스 공급부(113)로부터 공급된 반응 가스와 제 2 반응 가스 공급부(115)로부터 공급된 반응 가스가 피처리 기판(W)의 중앙 영역과 단부 영역의 직경 방향의 사이의 영역(116)에서 서로 부딪치게 된다. 도 22 중 영역(116)은 점선으로 도시하였다. 그러면, 이 영역(116)에서 반응 가스가 고이는 상태가 발생하여 데포지션(반응 생성물)이 체류하기 쉬워진다.However, in such a configuration, the reaction gas supplied from the first reaction gas supply part 113 and the reaction gas supplied from the second reaction gas supply part 115 are in the radial direction of the central region and the end region of the substrate W to be processed. In the region 116 between the. In FIG. 22, region 116 is illustrated by a dotted line. Then, a state in which the reaction gas is accumulated in this region 116 is generated, and the deposition (reaction product) easily stays.

또한, 도 22에 도시한 바와 같이, 피처리 기판(W)의 직상 영역에 제 2 반응 가스 공급부를 설치하면, 피처리 기판(W) 상에서 플라즈마의 흐름을 차폐하는 차폐물이 존재하게 된다. 이러한 플라즈마 차폐물은 피처리 기판(W) 상의 처리의 불균일을 발생시키게 된다.In addition, as shown in FIG. 22, when the second reactive gas supply unit is provided in the region directly above the substrate W, a shield for shielding the flow of plasma is present on the substrate W. FIG. Such a plasma shield will cause nonuniformity of processing on the substrate W to be processed.

상기한 바와 같은 데포지션의 체류 및 플라즈마 차폐물의 영향에 의해, 영역(116)에서의 피처리 기판(W)의 에칭 레이트와 중앙 영역 또는 단부 영역에서의 피처리 기판(W)의 에칭 레이트가 상이하여 피처리 기판(W)의 처리에서의 면내 균일성을 해치게 된다.The etching rate of the substrate W in the region 116 and the etching rate of the substrate W in the central region or the end region are different due to the retention of the deposition and the influence of the plasma shield as described above. This impairs in-plane uniformity in the processing of the substrate W to be processed.

본 발명의 목적은 피처리 기판의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것이다.An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of improving in-plane uniformity in processing of a substrate to be processed.

본 발명의 다른 목적은 피처리 기판의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수 있는 플라즈마 처리 방법을 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a plasma processing method which can improve in-plane uniformity in processing of a substrate to be processed.

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 그 내부에서 피처리 기판에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기와, 처리 용기 내에 배치되며 그 위에 피처리 기판을 보지하는 보지대와, 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과, 처리 용기 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 구비한다. 여기서 반응 가스 공급부는, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부와, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 직상 영역을 피한 위치이고 또한 보지대의 직상 영역에 설치되어 있으며, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중심측을 향하여 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부를 포함한다.The plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing container for performing a plasma processing on a substrate to be processed therein, a holding table disposed in the processing container and holding the substrate to be processed thereon, and plasma generation for generating plasma in the processing container. Means and a reactive gas supply unit for supplying a reactive gas for plasma processing into the processing vessel. Here, the reactive gas supply unit is a position where the first reactive gas supply unit that supplies the reactive gas in a direction directly downward toward the center region of the substrate to be held on the holding table and the region immediately above the substrate to be held on the holding table are avoided. And a second reactive gas supply unit which is provided in a region immediately above the holding stage and supplies the reaction gas toward the center side of the substrate to be processed held on the holding stage.

이러한 구성의 플라즈마 처리 장치는, 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부와, 피처리 기판의 중심측을 향하여 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부에 의해 피처리 기판 전체에 균일하게 반응 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 반응 가스 공급부에 의해 공급된 반응 가스끼리를 피처리 기판 상에서 고이게 하지 않아, 데포지션(반응 생성물)의 체류를 억제할 수 있다. 또한, 제 2 반응 가스 공급부에 의해 피처리 기판으로 도달하는 플라즈마의 흐름을 차폐하지도 않는다. 따라서, 피처리 기판의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 또한, 여기서 말하는 직상 영역이란 피처리 기판의 수직 상방의 영역을 가리킨다. 또한, 피처리 기판의 중심측이란 피처리 기판의 중앙 영역 및 피처리 기판의 중앙 영역의 수직 상방측을 말한다.The plasma processing apparatus having such a configuration includes a first reaction gas supply unit for supplying a reaction gas in a direction directly downward toward a center region of the substrate to be processed, and a second reaction gas supply unit for supplying a reaction gas toward a center side of the substrate to be processed. As a result, the reaction gas can be uniformly supplied to the entire substrate. In addition, the reaction gases supplied by the first and second reaction gas supply units are not accumulated on the substrate to be treated, so that retention of the deposition (reaction product) can be suppressed. In addition, the flow of plasma reaching the substrate to be processed by the second reactive gas supply unit is not blocked. Therefore, in-plane uniformity in the process of the to-be-processed substrate can be improved. In addition, the direct region mentioned here refers to the area | region vertically upward of a to-be-processed substrate. In addition, the center side of a to-be-processed substrate means the vertical upper side of the center area | region of a to-be-processed substrate, and the center area | region of a to-be-processed substrate.

바람직하게는, 제 2 반응 가스 공급부는 보지대의 근방에 배치되어 있다.Preferably, the second reactive gas supply unit is disposed near the holding table.

더 바람직하게는, 제 2 반응 가스 공급부는 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급한다.More preferably, the second reactive gas supply unit supplies the reactive gas in an oblique direction toward the central region of the substrate to be held on the holding table.

또한, 제 2 반응 가스 공급부는 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중심측을 향하여 가로 방향으로 반응 가스를 공급하도록 해도 좋다.The second reactive gas supply unit may supply the reactive gas in the horizontal direction toward the center side of the substrate to be held held on the holding table.

더 바람직하게는, 제 2 반응 가스 공급부는 환상부를 포함하며, 환상부에는 반응 가스를 공급하는 공급홀이 형성되어 있다.More preferably, the second reaction gas supply part includes an annular portion, and a supply hole for supplying the reaction gas is formed in the annular portion.

더 바람직하게는, 피처리 기판은 원판 형상이고, 환상부는 원환 형상이며, 환상부의 내경은 피처리 기판의 외경보다 크다.More preferably, the to-be-processed substrate is a disk shape, an annular part is an annular shape, and the inner diameter of an annular part is larger than the outer diameter of a to-be-processed substrate.

또한, 처리 용기는, 보지대의 하방측에 위치하는 저부(底部)와, 저부의 외주(外周)에서부터 상방향으로 연장되는 측벽을 포함하고, 제 2 반응 가스 공급부는 측벽 내에 매립 설치되어 있는 구성으로 해도 좋다.In addition, the processing container includes a bottom portion located below the holding table and a side wall extending upward from an outer circumference of the bottom portion, and the second reaction gas supply portion is configured to be embedded in the side wall. You may also

더 바람직하게는, 측벽은 내방측으로 돌출되는 돌출부를 포함하고, 제 2 반응 가스 공급부는 돌출부 내에 매립 설치되어 있다.More preferably, the side wall includes a protrusion that projects inward, and the second reaction gas supply part is embedded in the protrusion.

더 바람직한 일 실시예로서 플라즈마 발생 수단은, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와, 보지대와 대향하는 위치에 설치되며 마이크로파를 처리 용기 내로 도입하는 유전체판을 포함한다. 제 1 반응 가스 공급부는 유전체판의 중앙부에 설치되어 있다.As a further preferred embodiment, the plasma generating means includes a microwave generator for generating microwaves for plasma excitation, and a dielectric plate provided at a position opposed to the holding table and introducing the microwaves into the processing container. The first reactive gas supply unit is provided at the center of the dielectric plate.

더 바람직하게는, 보지대에 보지된 피처리 기판의 중앙부의 영역의 온도를 조정하는 제 1 온도 조정부와, 보지대에 보지된 피처리 기판의 중앙부의 주변에 위치하는 단부의 영역의 온도를 조정하는 제 2 온도 조정부를 더 구비한다.More preferably, it adjusts the temperature of the 1st temperature adjustment part which adjusts the temperature of the area | region of the center part of the to-be-processed board | substrate hold | maintained by the holding stand, and the area | region of the edge part located in the periphery of the center part of the to-be-processed board | substrate hold | maintained by the holding stand. It further comprises a second temperature adjusting unit.

더 바람직하게는, 제 1 및 제 2 온도 조정부 중 적어도 어느 일방은 복수의 부재로 구성되어 있다.More preferably, at least one of the 1st and 2nd temperature adjustment part is comprised by the some member.

더 바람직한 일 실시예로서, 제 1 및 제 2 온도 조정부는 각각 보지대의 내부에 설치되어 있다.As a further preferred embodiment, the first and second temperature adjusting sections are provided inside the holding table, respectively.

더 바람직하게는, 처리 용기는, 보지대의 하방측에 위치하는 저부와, 저부의 외주에서부터 상방향으로 연장되는 측벽을 포함하며, 측벽의 온도를 조정하는 측벽 온도 조정부를 더 구비한다.More preferably, the processing container further includes a bottom portion positioned below the holding table and a side wall extending upwardly from an outer circumference of the bottom portion, and further comprising a side wall temperature adjusting portion for adjusting the temperature of the side wall.

더 바람직한 일 실시예로서, 측벽 온도 조정부는 측벽의 내부에 설치되어 있다.As a further preferred embodiment, the side wall temperature adjusting portion is provided inside the side wall.

본 발명의 다른 측면에 따른 플라즈마 처리 방법은, 피처리 기판을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 방법이다. 여기서 플라즈마 처리 방법은, 처리 용기 내에 설치된 보지대 상에 피처리 기판을 보지시키는 공정과, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 공정과, 유전체판을 이용하여 마이크로파를 처리 용기 내로 도입하는 공정과, 유전체판의 중앙부로부터 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하고, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중심측을 향하여 반응 가스를 공급하는 공정을 포함한다.A plasma processing method according to another aspect of the present invention is a plasma processing method for plasma processing a substrate to be processed. The plasma processing method includes a step of holding a substrate to be processed on a holding table provided in a processing container, a step of generating microwaves for plasma excitation, a step of introducing microwaves into the processing container using a dielectric plate, a dielectric And a step of supplying the reaction gas from the central portion of the plate toward the center region of the substrate to be processed, and supplying the reaction gas toward the center side of the substrate to be held on the holding table.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 플라즈마 처리 장치는, 그 위에 피처리 기판을 보지하는 보지대와, 보지대의 하방측에 위치하는 저부 및 저부의 외주에서부터 상방향으로 연장되는 환상의 측벽을 포함하며, 그 내부에서 피처리 기판에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기와, 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과, 처리 용기 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 구비한다. 반응 가스 공급부는, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부와, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 직상 영역을 피한 위치 및 측벽의 내경측의 위치이고 또한 보지대보다 상방에 설치된 환상부를 포함하며, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중심측을 향하여 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부를 포함한다.A plasma processing apparatus according to another aspect of the present invention includes a holding stage holding a substrate to be processed thereon, an annular sidewall extending upward from an outer periphery of a bottom portion and a bottom portion positioned below the holding stage, A processing container for performing plasma processing on the substrate to be processed therein, plasma generating means for generating plasma in the processing container, and a reactive gas supply unit for supplying a reaction gas for plasma processing into the processing container. The reactive gas supply part includes a first reactive gas supply part that supplies a reactive gas in a direction directly downward toward a central area of the substrate to be held on the holding table, a position avoiding the area immediately above the substrate to be held on the holding table, and And a second reactive gas supply part that includes an annular portion positioned at an inner diameter side of the side wall and provided above the holding table, and supplies a reaction gas toward the center side of the substrate to be held on the holding table.

바람직하게는, 환상부는 보지대의 외경측에 설치되어 있다.Preferably, the annular portion is provided on the outer diameter side of the support stage.

더 바람직하게는, 보지대에 보지된 피처리 기판의 중앙부의 영역의 온도를 조정하는 제 1 온도 조정부와, 보지대에 보지된 피처리 기판의 중앙부의 주변에 위치하는 단부의 영역의 온도를 조정하는 제 2 온도 조정부를 구비한다.More preferably, it adjusts the temperature of the 1st temperature adjustment part which adjusts the temperature of the area | region of the center part of the to-be-processed board | substrate hold | maintained by the holding stand, and the area | region of the edge part located in the periphery of the center part of the to-be-processed board | substrate hold | maintained by the holding stand. It is provided with the 2nd temperature adjustment part.

더 바람직하게는, 제 1 및 제 2 온도 조정부는 각각 보지대의 내부에 설치되어 있다.More preferably, the 1st and 2nd temperature adjustment part is provided in the inside of a holding stand, respectively.

이러한 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법에 따르면, 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부와, 피처리 기판을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부에 의해 피처리 기판 전체에 균일하게 반응 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 반응 가스 공급부에 의해 공급된 반응 가스끼리를 피처리 기판 상에서 고이게 하지 않아, 데포지션(반응 생성물)의 체류를 억제할 수 있다. 또한, 제 2 반응 가스 공급부에 의해 피처리 기판으로 도달하는 플라즈마의 흐름을 차폐하지도 않는다. 따라서, 피처리 기판의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.According to such a plasma processing apparatus and a plasma processing method, a first reaction gas supply unit for supplying a reaction gas in a direct direction toward a central region of a substrate and a second reaction for supplying a reaction gas in an oblique direction toward a substrate to be processed By the gas supply unit, the reaction gas can be uniformly supplied to the entire substrate to be processed. In addition, the reaction gases supplied by the first and second reaction gas supply units are not accumulated on the substrate to be treated, so that retention of the deposition (reaction product) can be suppressed. In addition, the flow of plasma reaching the substrate to be processed by the second reactive gas supply unit is not blocked. Therefore, in-plane uniformity in the process of the to-be-processed substrate can be improved.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 플라즈마 처리 장치에 구비되는 제 2 반응 가스 공급부에 포함되는 환상부 부근을 도 1 중의 화살표(II)의 방향에서 본 도면이다.
도 3은 도 1에 도시한 플라즈마 처리 장치 중 III으로 도시한 부분의 확대도이다.
도 4는 제 1 반응 가스 공급부로부터 공급되는 반응 가스와 제 2 반응 가스 공급부로부터 공급되는 반응 가스의 흐름을 도시한 모식도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 제 2 반응 가스 공급부로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 42°로 한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치에서 제 2 반응 가스 공급부로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 24°로 한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 7은 피처리 기판(W)에서의 도 5 및 도 6 중에 나타낸 X 축, Y 축, V 축, W 축을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 다른 실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다.
도 9는 본 발명의 또 다른 실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다.
도 10은 본 발명의 또 다른 실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다.
도 11은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에 포함되는 제 2 반응 가스 공급부를 도 10 중의 화살표(XI)의 방향에서 본 도면이다.
도 12는 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에 포함되는 제 2 반응 가스 공급부의 일부의 확대 단면도이다.
도 13은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치 및 도 21에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 처리한 피처리 기판의 로트 넘버와 에칭 레이트 규격치와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 14는 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 처리한 피처리 기판의 로트 넘버와 파티클 수와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 15는 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 처리할 때의 센터 / 엣지 유량비와 피처리 기판의 면내 균일성과의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 16은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 도 15 중의 화살표(G₁)로 나타낸 센터 / 엣지 유량비로 피처리 기판을 처리한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 17은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 도 15 중의 화살표(G₂)로 나타낸 센터 / 엣지 유량비로 피처리 기판을 처리한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 18은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 도 15 중의 화살표(G₃)로 나타낸 센터 / 엣지 유량비로 피처리 기판을 처리한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 19는 본 발명의 또 다른 실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다.
도 20은 본 발명의 또 다른 실시예에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다.
도 21은 종래에서 처리 용기 내로 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 2 개소 설치한 플라즈마 처리 장치의 일부를 도시한 개략 단면도이다.
도 22는 피처리 기판(W)의 직상 영역에 제 2 반응 가스 공급부를 설치한 플라즈마 처리 장치의 일부를 도시한 개략 단면도이며, 도 21에 도시한 단면에 상당한다.1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a view of the vicinity of the annular portion included in the second reactive gas supply unit included in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow II in FIG. 1.
3 is an enlarged view of a portion indicated by III of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1.
4 is a schematic diagram showing the flow of the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit and the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit.
FIG. 5 shows the film thickness of the substrate W and the substrate to be processed when the angle θ of supplying the reaction gas from the second reaction gas supply unit is 42 ° in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a graph showing the relationship with the position in (W).
FIG. 6 shows the film thickness and the substrate of the substrate W to be processed when the angle θ of supplying the reaction gas from the second reaction gas supply unit is 24 ° in the plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. It is a graph showing the relationship with the position in (W).
FIG. 7: is a figure which shows the X-axis, Y-axis, V-axis, and W-axis shown in FIG. 5 and FIG. 6 in the to-be-processed substrate W. FIG.
FIG. 8 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus in another embodiment of the present invention, which corresponds to the cross section shown in FIG.
FIG. 9 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, which corresponds to the cross section shown in FIG.
FIG. 10 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, which corresponds to the cross section shown in FIG.
FIG. 11 is a view of the second reactive gas supply unit included in the plasma processing apparatus illustrated in FIG. 10 seen from the direction of arrow XI in FIG. 10.
FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of a part of the second reactive gas supply unit included in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10.
FIG. 13 is a graph showing a relationship between a lot number and an etching rate standard value of a substrate to be processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 and the plasma processing apparatus shown in FIG. 21.
FIG. 14 is a graph showing a relationship between the lot number and the number of particles of a substrate to be processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10.
FIG. 15 is a graph showing a relationship between a center / edge flow rate ratio and in-plane uniformity of a substrate to be processed when the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 is processed.
FIG. 16 shows the film thickness and the substrate W of the substrate W to be processed when the substrate to be processed is processed by the center / edge flow rate ratio indicated by arrow G ₁ in FIG. 15 in the plasma processing apparatus shown in FIG. ) Is a graph showing the relationship with the position in.
FIG. 17 shows the film thickness and the substrate W of the substrate W to be processed when the substrate to be treated is processed by the center / edge flow rate ratio indicated by arrow G ₂ in FIG. 15 in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10. ) Is a graph showing the relationship with the position in.
FIG. 18 shows the film thickness and the substrate W of the substrate W to be processed when the substrate to be processed is processed by the center / edge flow rate ratio indicated by arrow G ₃ in FIG. 15 in the plasma processing apparatus shown in FIG. ) Is a graph showing the relationship with the position in.
FIG. 19 is a schematic sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to still another embodiment of the present invention, which corresponds to the cross section shown in FIG.
20 is a schematic cross-sectional view showing the main part of a plasma processing apparatus in still another embodiment of the present invention, and corresponds to the cross section shown in FIG.
21 is a schematic cross-sectional view showing a part of a plasma processing apparatus in which two reactive gas supply units for supplying a reactive gas into a processing vessel are conventionally provided.
FIG. 22 is a schematic cross-sectional view showing a part of the plasma processing apparatus in which the second reactive gas supply unit is provided in the region directly above the substrate W, corresponding to the cross section shown in FIG. 21.

이하, 본 발명의 실시예를 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(11)는 그 내부에서 피처리 기판(W)에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기(12)와, 처리 용기(12) 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(13)와, 그 위에 피처리 기판(W)을 보지(保持)하는 원판 형상의 보지대(14)와, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기(15)와, 보지대(14)와 대향하는 위치에 배치되며 마이크로파 발생기(15)에 의해 발생시킨 마이크로파를 처리 용기(12) 내로 도입하는 유전체판(16)과, 플라즈마 처리 장치(11) 전체를 제어하는 제어부(도시하지 않음)를 구비한다. 제어부는 반응 가스 공급부(13)에서의 가스 유량, 처리 용기(12) 내의 압력 등 피처리 기판(W)을 플라즈마 처리하기 위한 프로세스 조건을 제어한다.DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 11 supplies a processing container 12 that performs a plasma processing to a substrate W to be processed therein, and a reaction gas for plasma processing into the processing container 12. A reactive gas supply unit 13 to be held, a disc-shaped holding base 14 holding the substrate W thereon, a microwave generator 15 for generating microwaves for plasma excitation, and a holding base. A dielectric plate 16 disposed at a position opposite to the 14 and introducing the microwave generated by the microwave generator 15 into the processing container 12, and a control unit (not shown) for controlling the entire plasma processing apparatus 11. Not included). The control part controls the process conditions for plasma-processing the to-be-processed substrate W, such as the gas flow volume in the reaction gas supply part 13, the pressure in the processing container 12, and the like.

처리 용기(12)는 보지대(14)의 하방측에 위치하는 저부(17)와, 저부(17)의 외주에서부터 상방향으로 연장되는 측벽(18)을 포함한다. 측벽(18)은 원통 형상이다. 처리 용기(12)의 저부(17)에는 배기용의 배기홀(19)이 형성되어 있다. 처리 용기(12)의 상부측은 개구되어 있으며, 처리 용기(12)의 상부측에 배치되는 유전체판(16) 및 유전체판(16)과 처리 용기(12)의 사이에 개재되는 씰링 부재로서의 O 링(20)에 의해 처리 용기(12)는 밀봉 가능하게 구성되어 있다.The processing container 12 includes a bottom portion 17 positioned below the holding table 14, and side walls 18 extending upward from an outer circumference of the bottom portion 17. The side wall 18 is cylindrical in shape. An exhaust hole 19 for exhausting is formed in the bottom 17 of the processing container 12. The upper side of the processing container 12 is opened, and an O-ring as a dielectric member 16 disposed on the upper side of the processing container 12 and a sealing member interposed between the dielectric plate 16 and the processing container 12. The processing container 12 is comprised by 20 so that sealing is possible.

매칭 유닛(21)을 가지는 마이크로파 발생기(15)는 모드 변환기(22) 및 도파관(23)을 개재하여 마이크로파를 도입하는 동축 도파관(24)의 상부에 접속되어 있다. 예를 들면, 마이크로파 발생기(15)에서 발생시킨 TE 모드의 마이크로파는 도파관(23)을 거쳐 모드 변환기(22)에 의해 TEM 모드로 변환되어 동축 도파관(24)을 전파한다. 동축 도파관(24)은 직경 방향 중앙에 설치되는 중심 도체(25)와, 중심 도체(25)의 직경 방향 외측에 설치되는 외주 도체(26)를 포함한다. 중심 도체(25)의 상단(上端)부는 모드 변환기(22)의 천장 구획벽에 접속되어 있다. 마이크로파 발생기(15)에서 발생시키는 마이크로파의 주파수로는, 예를 들면 2.45 GHz가 선택된다. 또한, 도파관(23)으로는 단면(斷面)이 원형 형상인 것 또는 단면이 직사각형 형상인 것이 사용된다.The microwave generator 15 having the matching unit 21 is connected to an upper portion of the coaxial waveguide 24 through which the microwaves are introduced via the mode converter 22 and the waveguide 23. For example, the microwave in the TE mode generated by the microwave generator 15 is converted into the TEM mode by the mode converter 22 via the waveguide 23 to propagate the coaxial waveguide 24. The coaxial waveguide 24 includes a center conductor 25 provided in the center of the radial direction, and an outer circumferential conductor 26 provided outside the center conductor 25 in the radial direction. The upper end of the center conductor 25 is connected to the ceiling partition wall of the mode converter 22. As the frequency of the microwaves generated by the microwave generator 15, for example, 2.45 GHz is selected. As the waveguide 23, one having a circular cross section or one having a rectangular cross section is used.

유전체판(16)은 원판 형상이며, 유전체로 구성되어 있다. 유전체판(16)의 하부측에는 도입된 마이크로파에 의한 정재파의 발생을 용이하게 하기 위한 테이퍼 형상으로 움푹 들어간 환상의 오목부(27)가 형성되어 있다. 이 오목부(27)에 의해 유전체판(16)의 하부측에 마이크로파에 의한 플라즈마를 효율적으로 생성할 수 있다. 또한, 유전체판(16)의 구체적인 재질로는 석영 또는 알루미나 등을 들 수 있다.The dielectric plate 16 has a disc shape and is made of a dielectric. On the lower side of the dielectric plate 16, an annular recess 27 is formed in a tapered shape for facilitating generation of standing waves due to the introduced microwaves. The concave portion 27 can efficiently generate plasma by microwaves on the lower side of the dielectric plate 16. The specific material of the dielectric plate 16 may be quartz or alumina.

또한, 플라즈마 처리 장치(11)는 동축 도파관(24)에 의해 도입된 마이크로파를 전파하는 지파판(28)과, 복수 형성된 슬롯홀(29)로부터 마이크로파를 유전체판(16)으로 도입하는 박판 원판 형상의 슬롯판(30)을 구비한다. 마이크로파 발생기(15)에 의해 발생시킨 마이크로파는 동축 도파관(24)을 거쳐 지파판(28)에 전파되고, 슬롯판(30)에 형성된 복수의 슬롯홀(29)로부터 유전체판(16)으로 도입된다. 유전체판(16)을 투과한 마이크로파는 유전체판(16)의 직하에 전계를 발생시켜 처리 용기(12) 내에 플라즈마를 생성시킨다.In addition, the plasma processing apparatus 11 has a wave plate 28 for propagating microwaves introduced by the coaxial waveguide 24 and a thin plate shape for introducing microwaves into the dielectric plate 16 from a plurality of slot holes 29. Slot plate 30 is provided. Microwaves generated by the microwave generator 15 propagate through the coaxial waveguide 24 to the slow wave plate 28 and are introduced into the dielectric plate 16 from the plurality of slot holes 29 formed in the slot plate 30. . The microwaves transmitted through the dielectric plate 16 generate an electric field directly under the dielectric plate 16 to generate plasma in the processing container 12.

보지대(14)는 고주파 전극을 겸하고 있으며, 저부(17)에서부터 수직 상방으로 연장되는 절연성의 통 형상 지지부(31)에 지지되어 있다. 통 형상 지지부(31)의 외주를 따라 처리 용기(12)의 저부(17)에서부터 수직 상방으로 연장되는 도전성의 통 형상 지지부(32)와 처리 용기(12)의 측벽(18)의 사이에는 환상의 배기로(33)가 형성된다. 이 배기로(33)의 상부에는 복수의 관통홀이 형성된 환상의 배플판(34)이 장착되어 있다. 배기홀(19)의 하부에는 배기관(35)을 개재하여 배기 장치(36)가 접속되어 있다. 배기 장치(36)는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프를 가지고 있다. 배기 장치(36)에 의해 처리 용기(12) 내를 원하는 진공도까지 감압할 수 있다.The holding table 14 also serves as a high frequency electrode and is supported by an insulating cylindrical support portion 31 extending vertically upward from the bottom 17. An annular shape is formed between the conductive cylindrical support portion 32 extending vertically upward from the bottom portion 17 of the processing container 12 along the outer circumference of the cylindrical support portion 31 and the side wall 18 of the processing container 12. An exhaust path 33 is formed. An annular baffle plate 34 having a plurality of through holes is mounted on the exhaust passage 33. An exhaust device 36 is connected to the lower portion of the exhaust hole 19 via an exhaust pipe 35. The exhaust device 36 has a vacuum pump such as a turbo molecular pump. The exhaust device 36 can reduce the pressure in the processing vessel 12 to a desired degree of vacuum.

보지대(14)에는 RF 바이어스용의 고주파 전원(37)이 매칭 유닛(38) 및 급전봉(39)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파 전원(37)은 피처리 기판(W)으로 인입하는 이온의 에너지를 제어하는데 적합한 일정한 주파수, 예를 들면 13.56 MHz의 고주파를 소정의 파워로 출력한다. 매칭 유닛(38)은 고주파 전원(37)측의 임피던스와 주로 전극, 플라즈마, 처리 용기(12)와 같은 부하측의 임피던스와의 사이에서 정합을 취하기 위한 정합기를 수용하고 있으며, 이 정합기 중에 자기(自己) 바이어스 생성용의 블로킹 콘덴서가 포함되어 있다.The high frequency power source 37 for the RF bias is electrically connected to the holding table 14 via the matching unit 38 and the feed rod 39. The high frequency power supply 37 outputs a high frequency of a constant frequency, for example, 13.56 MHz, suitable for controlling the energy of ions introduced into the substrate W to be processed with a predetermined power. The matching unit 38 accommodates a matcher for matching between the impedance on the high frequency power supply 37 side and the impedance on the load side such as an electrode, plasma, and processing vessel 12, and the magnetic ( Self-contained blocking capacitor for generating bias.

보지대(14)의 상면에는 피처리 기판(W)을 정전 흡착력으로 보지하기 위한 정전 척(41)이 설치되어 있다. 또한, 정전 척(41)의 직경 방향 외측에는 피처리 기판(W)의 주위를 환상으로 둘러싸는 포커스 링(42)이 설치되어 있다. 정전 척(41)은 도전막으로 이루어지는 전극(43)을 한 쌍의 절연막(44, 45)의 사이에 샌드위치한 것이다. 전극(43)에는 고압의 직류 전원(46)이 스위치(47) 및 피복선(48)을 개재하여 전기적으로 접속되어 있다. 직류 전원(46)으로부터 인가되는 직류 전압에 의해 쿨롱력으로 피처리 기판(W)을 정전 척(41) 상에 흡착 보지할 수 있다.The upper surface of the holding table 14 is provided with an electrostatic chuck 41 for holding the substrate W under electrostatic attraction force. Moreover, the focus ring 42 which annularly surrounds the periphery of the to-be-processed substrate W is provided in the radially outer side of the electrostatic chuck 41. The electrostatic chuck 41 is a sandwich of an electrode 43 made of a conductive film between a pair of insulating films 44 and 45. The high voltage direct current power supply 46 is electrically connected to the electrode 43 via the switch 47 and the covering wire 48. The to-be-processed board | substrate W can be attracted and held on the electrostatic chuck 41 by a Coulomb force by the DC voltage applied from the DC power supply 46. FIG.

보지대(14)의 내부에는 둘레 방향으로 연장되는 환상의 냉매실(51)이 형성되어 있다. 이 냉매실(51)로는 칠러 유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(52, 53)을 거쳐 소정의 온도의 냉매, 예를 들면 냉각수가 순환 공급된다. 냉매의 온도에 따라 정전 척(41) 상의 피처리 기판(W)의 처리 온도를 제어할 수 있다. 또한, 전열 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 전열 가스, 예를 들면 He 가스가 가스 공급관(54)을 거쳐 정전 척(41)의 상면과 피처리 기판(W)의 이면의 사이로 공급된다.Inside the holding table 14, an annular coolant chamber 51 extending in the circumferential direction is formed. The refrigerant chamber 51 is circulated and supplied from a chiller unit (not shown) to the refrigerant at a predetermined temperature, for example, cooling water, through the pipes 52 and 53. The processing temperature of the substrate W on the electrostatic chuck 41 can be controlled according to the temperature of the refrigerant. In addition, an electrothermal gas, for example, He gas, from an electrothermal gas supply unit (not shown) is supplied between the upper surface of the electrostatic chuck 41 and the rear surface of the substrate W to be processed via the gas supply pipe 54.

이어서, 처리 용기(12) 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부(13)의 구체적인 구성에 대하여 설명한다. 반응 가스 공급부(13)는 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부(61)와, 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부(62)를 구비한다. 구체적으로, 제 1 반응 가스 공급부(61)는 도 1 중의 화살표(F₁)의 방향을 향하여 반응 가스를 공급하고, 제 2 반응 가스 공급부(62)는 도 1 중의 화살표(F₂)의 방향을 향하여 반응 가스를 공급한다. 제 2 반응 가스 공급부(62)는 피처리 기판(W)의 중심측, 여기서는 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급한다. 제 1 반응 가스 공급부(61) 및 제 2 반응 가스 공급부(62)로는 동일한 반응 가스 공급원(도시하지 않음)으로부터 동일한 종류의 반응 가스가 공급된다.Next, the specific structure of the reaction gas supply part 13 which supplies the reaction gas for plasma processing into the processing container 12 is demonstrated. The reactive gas supply unit 13 supplies a first reactive gas supply unit 61 for supplying the reactive gas in a direction directly downward toward the center region of the substrate W and a reaction gas in an oblique direction toward the substrate W. FIG. The 2nd reaction gas supply part 62 which supplies is provided. Specifically, the first reaction gas supply unit 61 supplies the reaction gas toward the direction of the arrow F ₁ in FIG. 1, and the second reaction gas supply unit 62 changes the direction of the arrow F ₂ in FIG. 1. The reaction gas is supplied. The second reaction gas supply part 62 supplies the reaction gas in the oblique direction toward the center side of the substrate W, here, the central region of the substrate W. FIG. The same kind of reaction gas is supplied from the same reaction gas supply source (not shown) to the first reaction gas supply part 61 and the second reaction gas supply part 62.

여기서, 먼저 제 1 반응 가스 공급부(61)의 구성에 대하여 설명한다. 제 1 반응 가스 공급부(61)는 유전체판(16)의 직경 방향 중앙이며 보지대(14)와 대향하는 대향면이 되는 유전체판(16)의 하면(63)보다 유전체판(16)의 내방측으로 후퇴한 위치에 설치되어 있다. 유전체판(16)에는 제 1 반응 가스 공급부(61)를 수용하는 수용부(64)가 형성되어 있다. 제 1 반응 가스 공급부(61)와 수용부(64)의 사이에는 O 링(65)이 개재되어 있어, 처리 용기(12) 내의 밀봉성을 확보하는 것으로 하고 있다.Here, the structure of the 1st reactive gas supply part 61 is demonstrated first. The first reactant gas supply portion 61 is the inner side of the dielectric plate 16 rather than the lower surface 63 of the dielectric plate 16, which is the center of the dielectric plate 16 in the radial direction and is the opposite surface facing the holding table 14. It is installed in the retracted position. The dielectric plate 16 is provided with an accommodating portion 64 for accommodating the first reactive gas supply portion 61. An O-ring 65 is interposed between the first reactive gas supply part 61 and the accommodating part 64 to ensure sealing in the processing container 12.

제 1 반응 가스 공급부(61)에는 반응 가스를 피처리 기판(W)의 중앙 영역으로 분사하도록 하여 직하 방향으로 공급하는 복수의 공급홀(66)이 형성되어 있다. 공급홀(66)은 보지대(14)와 대향하는 벽면(67) 중 처리 용기(12) 내에 노출되는 영역에 형성되어 있다. 또한, 벽면(67)은 평평하다. 또한, 제 1 반응 가스 공급부(61)에는 공급홀(66)이 유전체판(16)의 직경 방향 중앙에 위치하도록 형성되어 있다.The first reaction gas supply part 61 is provided with a plurality of supply holes 66 for supplying the reaction gas to the center region of the substrate W to be supplied in the direct direction. The supply hole 66 is formed in the area | region exposed in the processing container 12 among the wall surfaces 67 which oppose the holding stand 14. In addition, the wall surface 67 is flat. In addition, the supply hole 66 is formed in the 1st reaction gas supply part 61 so that the center of the dielectric plate 16 may be located in the radial direction.

플라즈마 처리 장치(11)에는 동축 도파관(24)의 중심 도체(25), 슬롯판(30) 및 유전체판(16)을 각각 관통하여 공급홀(66)에 도달하도록 하여 형성된 가스 유로(68)가 형성되어 있다. 중심 도체(25)의 상단부에 형성된 가스 입구(69)에는 도중에 개폐 밸브(70) 또는 매스플로우 콘트롤러와 같은 유량 제어기(71) 등이 개재 설치된 가스 공급계(72)가 접속되어 있다. 가스 공급계(72)에 의해 유량 등을 조정하여 반응 가스를 공급한다.The plasma processing apparatus 11 includes a gas flow passage 68 formed through the central conductor 25, the slot plate 30, and the dielectric plate 16 of the coaxial waveguide 24 to reach the supply hole 66, respectively. Formed. The gas inlet 69 formed at the upper end of the center conductor 25 is connected to a gas supply system 72 provided with an on / off valve 70 or a flow controller 71 such as a mass flow controller interposed therebetween. The gas supply system 72 adjusts the flow rate and the like to supply the reaction gas.

이어서, 제 2 반응 가스 공급부(62)의 구성에 대하여 설명한다. 도 2는 도 1에 도시한 제 2 반응 가스 공급부(62)에 포함되는 환상부(73) 부근을 도 1 중의 화살표(II)의 방향에서 본 도면이다. 도 1 내지 도 2에 도시한 바와 같이, 제 2 반응 가스 공급부(62)는 원환 형상의 환상부(73)와, 환상부(73)를 측벽(18)에 지지하는 지지부(74)를 포함한다. 환상부(73)는 관 형상 부재로 구성되어 있어, 그 내부가 반응 가스의 유로가 된다. 환상부(73)는 처리 용기(12) 내에서 보지대(14)와 유전체판(16)의 사이에 배치된다.Next, the structure of the 2nd reactive gas supply part 62 is demonstrated. FIG. 2 is a view of the vicinity of the annular portion 73 included in the second reactive gas supply part 62 shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow II in FIG. 1. As shown in FIGS. 1 and 2, the second reaction gas supply part 62 includes an annular annular portion 73 and a support portion 74 that supports the annular portion 73 to the side wall 18. . The annular part 73 is comprised from the tubular member, and the inside becomes a flow path of reaction gas. The annular portion 73 is disposed between the holding table 14 and the dielectric plate 16 in the processing container 12.

여기서, 환상부(73)에 대하여 설명한다. 도 3은 도 1 중의 III으로 도시한 환상부(73)의 확대도이다. 도 1 내지 도 3에 도시한 바와 같이, 환상부(73)는 상하 방향으로 직선으로 연장되며 내경측에 위치하는 벽부(79a)와, 상하 방향으로 직선으로 연장되며 외경측에 위치하는 벽부(79b)와, 좌우 방향으로 직선으로 연장되며 보지대(14)측에 위치하는 벽부(79c)와, 벽부(79a)의 하방 단부와 벽부(79c)의 내경측 단부를 연결하도록 경사 방향으로 직선으로 연장되는 벽부(79d)로 구성되어 있다.Here, the annular portion 73 will be described. FIG. 3 is an enlarged view of the annular portion 73 shown by III in FIG. 1. As shown in FIGS. 1 to 3, the annular portion 73 extends in a straight line in the vertical direction and is located on the inner diameter side, and a wall portion 79a extends in a straight line in the vertical direction and is located on the outer diameter side. ) And a wall portion 79c extending in a straight line in the left and right direction and positioned on the holding table 14 side, and extending in a straight line in an inclined direction so as to connect the lower end of the wall portion 79a and the inner diameter side end portion of the wall portion 79c. It consists of wall parts 79d which become.

환상부(73)에는 피처리 기판(W)을 향하여 반응 가스를 분사하도록 하여 경사 방향으로 공급하는 복수의 공급홀(75)이 형성되어 있다. 공급홀(75)은 둥근 홀 형상이다. 공급홀(75)은 경사 방향으로 연장되는 벽부(79d)에 형성되어 있다. 구체적으로는, 벽부(79d) 중 벽부(79d)에 수직인 방향으로 벽부(79d)의 일부를 개구하도록 형성되어 있다. 공급홀(75)의 각도는 반응 가스를 공급하는 방향에 따라 임의로 정해진다. 여기서, 공급홀(75)의 각도는 제 2 반응 가스 공급부(62)에 의해 반응 가스를 공급하는 경사 방향의 각도이며, 환상부(73)의 상하 방향의 중심(78)을 거쳐 좌우 방향으로 연장되는 직선(도면 중의 일점 쇄선)과 벽부(79d)에 수직인 방향으로 연장되며 도 3 중의 3 점 쇄선으로 도시되는 직선(79e)과의 각도(θ)이다. 복수의 공급홀(75)은 환상부(73)에서 둘레 방향으로 등배(等配)로 형성되어 있다. 이 실시예에서, 공급홀(75)은 8 개 형성되어 있다.The annular portion 73 is provided with a plurality of supply holes 75 that supply the reaction gas toward the substrate W to be supplied in the oblique direction. The supply hole 75 is a round hole shape. The supply hole 75 is formed in the wall portion 79d extending in the oblique direction. Specifically, it is formed so that a part of the wall part 79d may be opened in the direction perpendicular | vertical to the wall part 79d among the wall parts 79d. The angle of the supply hole 75 is arbitrarily determined according to the direction which supplies reaction gas. Here, the angle of the supply hole 75 is the angle of the inclination direction which supplies the reaction gas by the 2nd reaction gas supply part 62, and extends to the left-right direction through the center 78 of the up-down direction of the annular part 73. FIG. It is angle (theta) with the straight line (one dashed-dotted line in drawing) and the straight line 79e shown by the three-dot chained line in FIG. 3 extending in the direction perpendicular | vertical to the wall part 79d. The plurality of supply holes 75 are formed at equal times in the circumferential direction at the annular portion 73. In this embodiment, eight supply holes 75 are formed.

지지부(74)도 관 형상 부재로 구성되어 있다. 처리 용기(12) 외부로부터 공급된 반응 가스는 지지부(74)의 내부를 거쳐 환상부(73)까지 공급된다. 지지부(74)는 단면이 대략 L 자 형상이며, 측벽(18)의 상방 부분에서 내방측으로 돌출되고, 수직 하방측으로 연장되는 형상이다. 하방측으로 연장된 단부(76)가 환상부(73)에 접속되어 있다. 지지부(74)의 외방측에도 상기한 개폐 밸브 또는 유량 제어기가 개재 설치된 가스 공급계(도시하지 않음)가 설치되어 있다.The support part 74 is also comprised by the tubular member. The reaction gas supplied from the outside of the processing container 12 is supplied to the annular portion 73 via the interior of the support portion 74. The support part 74 has a substantially L-shaped cross section, protrudes inward from the upper portion of the side wall 18 and extends vertically downward. An end portion 76 extending downward is connected to the annular portion 73. The gas supply system (not shown) provided with the above-mentioned opening-closing valve or flow controller is also provided in the outer side of the support part 74. As shown in FIG.

여기서, 제 2 반응 가스 공급부(62)는 보지대(14) 상에 보지된 피처리 기판(W)의 직상 영역을 피한 위치이고, 보지대(14)의 직상 영역에 설치되어 있다. 구체적으로, 원환 형상의 환상부(73)의 내경을 D₁로 하고 피처리 기판(W)의 외경을 D₂로 하면, 환상부(73)의 내경(D₁)은 피처리 기판(W)의 외경(D₂)보다 크게 구성되어 있다. 또한, 지지부(74)도 피처리 기판(W)의 직상 영역을 피한 위치에 설치되어 있다.Here, the 2nd reactive gas supply part 62 is a position which avoided the area | region immediately above the to-be-processed substrate W hold | maintained on the support base 14, and is provided in the area | region immediately above the support base 14. As shown in FIG. Specifically, when the inner diameter of the annular annular portion 73 is set to D ₁ , and the outer diameter of the to-be-processed substrate W is set to D ₂ , the inner diameter D ₁ of the annular portion 73 is the substrate W to be processed. It is larger than the outer diameter (D ₂ ) of. Moreover, the support part 74 is also provided in the position which avoided the area | region immediately above the to-be-processed substrate W. FIG.

제 2 반응 가스 공급부(62)는 보지대(14)의 근방에 설치되어 있는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 처리 용기(12) 내에서 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터 공급되는 반응 가스의 흐름의 영향을 받지 않는 다운플로우 영역이라고 불리는 플라즈마 밀도가 낮은 영역에 환상부(73)가 설치되어 있으면 된다. 보지대(14)에 보지된 피처리 기판(W)의 상면(77)에서부터 도 1 중의 일점 쇄선으로 도시한 환상부(73)의 상하 방향의 중심(78)까지의 거리(L₁)로는, 예를 들면 90 mm 이내의 소정의 값이 선택된다.It is preferable that the 2nd reactive gas supply part 62 is provided in the vicinity of the holding stand 14. Specifically, the annular portion 73 is provided in a region having a low plasma density called a downflow region which is not affected by the flow of the reaction gas supplied from the first reaction gas supply portion 61 in the processing vessel 12. All you need is As the distance L ₁ from the upper surface 77 of the processing target substrate W held by the holding table 14 to the center 78 in the vertical direction of the annular portion 73 shown by the dashed-dotted line in FIG. 1, For example, a predetermined value within 90 mm is selected.

이어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(11)를 이용하여 피처리 기판(W)의 플라즈마 처리를 행하는 방법에 대하여 설명한다.Next, a method of performing plasma processing on the substrate W by using the plasma processing apparatus 11 according to the embodiment of the present invention will be described.

먼저, 처리 용기(12) 내에 설치된 보지대(14) 상에 상기한 정전 척(41)을 이용하여 피처리 기판(W)을 보지시킨다. 이어서, 마이크로파 발생기(15)에 의해 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시킨다. 그 후, 유전체판(16) 등을 거쳐 마이크로파를 처리 용기(12) 내로 도입한다. 그리고, 유전체판(16)의 중앙부로부터 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 제 1 반응 가스 공급부(61)에 형성된 공급홀(66)로부터 직하 방향으로 반응 가스를 공급하고, 제 2 반응 가스 공급부(62)의 환상부(73)에 형성된 공급홀(75)로부터 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급한다. 이와 같이 하여, 피처리 기판(W)에 대하여 플라즈마 처리를 행한다.First, the to-be-processed substrate W is hold | maintained on the holding stand 14 provided in the processing container 12 using the above-mentioned electrostatic chuck 41. Next, the microwave generator 15 generates microwaves for plasma excitation. Thereafter, microwaves are introduced into the processing container 12 via the dielectric plate 16 and the like. Then, the reaction gas is supplied from the central portion of the dielectric plate 16 toward the central region of the substrate W to be processed from the supply hole 66 formed in the first reactive gas supply portion 61 in the direct direction. The reaction gas is supplied in an oblique direction from the supply hole 75 formed in the annular portion 73 of the supply portion 62 toward the central region of the substrate W to be processed. In this way, plasma processing is performed on the substrate W to be processed.

이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(11) 및 플라즈마 처리 방법에서는, 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부(61)와, 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부(62)에 의해, 피처리 기판(W) 전체에 균일하게 반응 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 반응 가스 공급부(61, 62)에 의해 공급된 반응 가스끼리를 피처리 기판(W) 상에서 고이게 하지 않아, 데포지션의 체류를 억제할 수 있다. 또한, 제 2 반응 가스 공급부(62)에 의해 피처리 기판(W)으로 도달하는 플라즈마의 흐름을 차폐하지도 않는다. 따라서, 피처리 기판(W)의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다.In the plasma processing apparatus 11 and the plasma processing method of such a structure, the 1st reaction gas supply part 61 which supplies a reaction gas in the direct direction toward the center area | region of the to-be-processed substrate W, and the to-be-processed substrate W The reaction gas can be uniformly supplied to the entire substrate W by the second reaction gas supply part 62 which supplies the reaction gas in the oblique direction toward the central region of the substrate. In addition, the reaction gases supplied by the first and second reaction gas supply sections 61 and 62 are not accumulated on the substrate W to be treated, and thus retention of the deposition can be suppressed. Further, the flow of plasma reaching the substrate W to be processed by the second reactive gas supply part 62 is not shielded. Therefore, in-plane uniformity in the process of the to-be-processed substrate W can be improved.

여기서, 상기한 구성의 플라즈마 처리 장치(11)에서 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터 공급되는 반응 가스와 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 공급되는 반응 가스의 흐름에 대하여 생각한다. 도 4는 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터 공급되는 반응 가스와 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 공급되는 반응 가스의 흐름을 도시한 모식도이다. 도 4 중 플라즈마 처리 장치(11)를 구성하는 각 부에 대해서는 간략화하여 도시하였다. 도 4에 도시한 바와 같이, 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터 공급되는 반응 가스는 화살표(F₁)로 도시한 방향으로 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 공급된 후, 도 4 중의 점선으로 도시한 중앙 영역의 근방의 위치(80)에서 한 번 바운드하여 상방향으로 흐르고자 한다. 여기서, 화살표(F₂)로 도시한 방향으로 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 반응 가스가 공급되기 때문에, 바운드에 의해 반응 가스가 상방향으로 흐르는 것이 억제된다. 그러면, 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터 공급되는 반응 가스는 화살표(F₃)로 도시한 방향으로 피처리 기판(W)의 단부 영역으로 흘러 간다. 이러한 기구에 의해, 상기한 도 22에 도시한 것과 같은 반응 가스의 고임이 발생하지 않는 것이라고 생각된다.Here, the flow of the reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit 61 and the reaction gas supplied from the second reaction gas supply unit 62 in the plasma processing apparatus 11 having the above-described configuration will be considered. 4 is a schematic diagram showing the flow of the reaction gas supplied from the first reaction gas supply part 61 and the reaction gas supplied from the second reaction gas supply part 62. Each part which comprises the plasma processing apparatus 11 in FIG. 4 was simplified and shown. As shown in FIG. 4, after the reactive gas supplied from the first reactive gas supply unit 61 is supplied in the direction directed downward toward the central region of the substrate W in the direction indicated by the arrow F ₁ , At the position 80 in the vicinity of the central region shown by the dotted line in FIG. 4, the current is bound once and flows upward. Here, because the reaction gas from a second reaction gas supplying portion 62 in a direction shown by an arrow supply (F _2), is suppressed by the reaction gas flowing in the bound direction. Then, the first reaction gas supplied from the reaction gas supply unit 61 flows into the end area of the arrow (F ₃₎ a target substrate (W) in the direction shown by. By such a mechanism, it is considered that the pooling of the reactive gas as shown in FIG. 22 described above does not occur.

도 5 및 도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(11)에서 피처리 기판(W)을 성막했을 때의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 5 및 도 6에서 세로축은 막 두께(Å)를 나타내고, 가로축은 중심(O)으로부터의 거리(mm)를 나타낸다. 또한, 도 7에서 피처리 기판(W)에서의 도 5 및 도 6 중에 나타낸 X 축, Y 축, V 축, W 축을 도시한다. 도 5 및 도 6은 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 변경한 경우를 나타낸 그래프이다. 도 5는 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 42°로 한 경우를 나타내고, 도 6은 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 24°로 한 경우를 나타낸다. 또한, 도 5 및 도 6에 나타낸 경우에서의 환상부(73)의 중심 직경은 400 mm이고, 도 1에 도시한 거리(L₁)는 90 mm이다. 또한, 도 6은 도 1에 도시한 구성의 플라즈마 처리 장치(11)의 경우이며, 제 2 반응 가스 공급부(62)가 보지대(14) 상에 보지된 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 경우의 각도에 상당한다. 여기서, 도 5에 나타낸 경우에서는 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터의 가스 공급량과 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터의 가스 공급량의 비율을 32 : 68로 하였다. 또한, 도 6에 나타낸 경우에서는 제 1 반응 가스 공급부(61)로부터의 가스 공급량과 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터의 가스 공급량의 비율을 27 : 73으로 하였다.5 and 6 are graphs showing the relationship between the film thickness and the position on the substrate W when the substrate W is formed in the plasma processing apparatus 11 according to the embodiment of the present invention. to be. 5 and 6, the vertical axis represents the film thickness, and the horizontal axis represents the distance (mm) from the center (O). 7, the X-axis, Y-axis, V-axis, and W-axis shown in FIG. 5 and FIG. 6 in the to-be-processed substrate W in FIG. 5 and 6 are graphs showing a case where the angle θ for supplying the reaction gas from the second reaction gas supply part 62 is changed. FIG. 5 shows a case where the angle θ of supplying the reaction gas from the second reaction gas supply part 62 is 42 °, and FIG. 6 shows the angle θ of supplying the reaction gas from the second reaction gas supply part 62. ) Is set to 24 °. 5 and 6, the center diameter of the annular portion 73 is 400 mm, and the distance L ₁ shown in FIG. ₁ is 90 mm. 6 is a case of the plasma processing apparatus 11 of the structure shown in FIG. 1, Comprising: The 2nd reactive gas supply part 62 shows the center area | region of the to-be-processed substrate W hold | maintained on the holding stand 14. It corresponds to the angle at the time of supplying a reaction gas in the inclined direction toward the surface. 5, the ratio of the gas supply amount from the 1st reaction gas supply part 61 and the gas supply amount from the 2nd reaction gas supply part 62 was set to 32:68. In addition, in the case shown in FIG. 6, the ratio of the gas supply amount from the 1st reaction gas supply part 61 and the gas supply amount from the 2nd reaction gas supply part 62 was set to 27:73.

도 5에 나타낸 바와 같이, 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 42°로 한 경우에는 피처리 기판의 중앙 영역 및 단부 영역의 막 두께가 중앙 영역과 단부 영역의 사이의 영역의 막 두께보다 약간 두꺼워져 있어 그래프가 다소 대략 W 자 형상을 하고 있으나, 비교적 평평하여 거의 균일하다. 즉, 면내 균일하게 처리되어 있다. 또한, 도 6에 나타낸 바와 같이, 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 24°로 한 경우에는 피처리 기판(W)의 각 위치에서 막 두께는 동일한 정도이다. 즉, 더욱 면내 균일하게 처리되어 있다.As shown in FIG. 5, when the angle θ for supplying the reaction gas from the second reaction gas supply part 62 is 42 °, the film thicknesses of the center region and the end region of the substrate to be processed are the center region and the end region. It is slightly thicker than the film thickness of the region between and the graph is somewhat W-shaped, but is relatively flat and almost uniform. That is, it is processed uniformly in surface. In addition, as shown in FIG. 6, when the angle (theta) which supplies reaction gas from the 2nd reaction gas supply part 62 is set to 24 degrees, the film thickness is the same at each position of the to-be-processed substrate W. In FIG. . That is, it is processed in surface uniformly.

이와 같이, 상기 구성의 플라즈마 처리 장치(11)에서 제 2 반응 가스 공급부(62)로부터 경사 방향으로 반응 가스를 공급하여 피처리 기판(W)의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수 있다. 한편, 종래의 도 22 등에 도시한 플라즈마 처리 장치의 구성에서는, 예를 들면 가스 공급량의 비율의 조정에 의해 피처리 기판(W)의 처리에서의 면내 균일성을 향상시킬 수는 없다. 즉, 종래의 도 22 등에 도시한 플라즈마 처리 장치의 구성에서는 가스 공급량의 비율 등을 변경해도 피처리 기판(W)의 면내에서의 처리의 정도는 거의 변하지 않는다.In this manner, the in-plane uniformity in the treatment of the substrate W can be improved by supplying the reaction gas in the oblique direction from the second reaction gas supply part 62 in the plasma processing apparatus 11 having the above configuration. On the other hand, in the structure of the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 22 etc., in-plane uniformity in the process of the to-be-processed substrate W cannot be improved by adjusting the ratio of gas supply amount, for example. That is, in the conventional structure of the plasma processing apparatus shown in FIG. 22 and the like, even if the ratio of the gas supply amount or the like is changed, the degree of processing in the plane of the substrate W to be processed is hardly changed.

또한, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에서는 제 2 반응 가스 공급부(62)를 구성하는 각 부재가 피처리 기판(W)의 직상 영역을 피한 위치에 설치되어 있기 때문에, 제 2 반응 가스 공급부(62)를 구성하는 각 부재의 플라즈마에 의한 피로를 저감시킬 수 있다. 따라서, 제 2 반응 가스 공급부(62)의 장수명화(長壽命化)를 도모할 수 있다.Moreover, in the plasma processing apparatus which concerns on this invention, since each member which comprises the 2nd reactive gas supply part 62 is provided in the position which avoided the area | region immediately above the to-be-processed substrate W, the 2nd reactive gas supply part 62 Fatigue by the plasma of each member constituting the can be reduced. Therefore, the life of the 2nd reactive gas supply part 62 can be extended.

또한, 상기의 실시예에서, 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부는 환상부와 환상부를 측벽에 지지하는 지지부를 포함하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 환상부와 측벽에서부터 직선으로 내경측으로 연장되어 환상부를 지지하는 지지부를 포함하는 것으로 해도 좋다.Further, in the above embodiment, the second reaction gas supply unit for supplying the reaction gas in the oblique direction toward the substrate W is to include an annular portion and a support portion for supporting the annular portion on the side wall, but is not limited thereto. And a support portion extending straight from the annular portion and the side wall to the inner diameter side to support the annular portion.

도 8은 이 경우에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다. 도 8 중 도 1과 동일한 구성의 부재 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 도 8에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(91)에 구비되며 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부(92)에 포함되는 환상부(93)는 처리 용기(12)의 측벽(18)에서부터 직선으로 내경측으로 연장되는 지지부(94)에 의해 지지되어 있다. 지지부(94)는 중공 형상이다. 플라즈마 처리 장치(91)의 외부로부터 공급된 반응 가스는 지지부(94)의 내부를 거쳐 환상부(93)에 형성된 공급홀(95)로부터 처리 용기(12) 내로 공급된다. 이러한 구성에 의해서도 상기와 동일한 효과가 얻어진다.FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to the cross section shown in FIG. 1. In FIG. 8, the same code | symbol is attached | subjected about the member etc. which are the same as FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 8, the annular portion 93 included in the plasma processing apparatus 91 and included in the second reactive gas supply unit 92 which supplies the reactive gas in an oblique direction toward the substrate W is processed. It is supported by the support part 94 extended linearly from the side wall 18 of the processing container 12 to the inner diameter side. The support 94 is hollow in shape. The reaction gas supplied from the outside of the plasma processing apparatus 91 is supplied into the processing container 12 from the supply hole 95 formed in the annular portion 93 via the interior of the support 94. The same effect as above is also obtained by such a structure.

또한, 상기의 실시예에서, 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부는 환상부와 환상부를 측벽에 지지하는 지지부를 포함하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부를 처리 용기의 측벽에 매립 설치하는 것으로 해도 좋다.Further, in the above embodiment, the second reaction gas supply unit for supplying the reaction gas in the oblique direction toward the substrate W is to include an annular portion and a support portion for supporting the annular portion on the side wall, but is not limited thereto. The second reactive gas supply unit for supplying the reactive gas in the oblique direction toward the substrate W may be buried in the side wall of the processing container.

또한, 플라즈마 처리 장치에서, 처리 용기의 측벽은 내방측으로 돌출되는 돌출부를 포함하는 구성으로 하고, 제 2 반응 가스 공급부는 돌출부 내에 매립 설치되어 있도록 구성해도 좋다.In the plasma processing apparatus, the side wall of the processing container may be configured to include a protrusion that protrudes inward, and the second reaction gas supply part may be embedded in the protrusion.

도 9는 이 경우에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 도시한 단면에 상당한다. 도 9 중 도 1과 동일한 구성의 부재 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다. 도 9에 도시한 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(81)의 측벽(82)은 내방측, 이 경우 구체적으로는 내경측으로 돌출되는 돌출부(83)를 포함한다. 돌출부(83)는 환상이다. 그리고, 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부에 포함되는 환상부(84)는 돌출부(83) 내에 매립 설치되어 있다. 환상부(84)에 형성된 복수의 공급홀(85)은 돌출부(83) 중 경사 방향으로 연장되는 벽면(86)측에 노출되어 개구되도록 형성되어 있다. 이 경우, 돌출부(83)는 피처리 기판(W)의 직상 영역을 피한 위치이고 또한 보지대(14)의 직상 영역에 설치되어 있다. 구체적으로는, 돌출부(83)의 내경, 즉 돌출부(83)의 직경 방향 내측의 벽면(88) 간의 거리(D₃)가 피처리 기판(W)의 외경(D₂)보다 크게 구성되어 있다. 또한, 환상부(84)에는 측벽(82) 내에서 처리 용기(87)의 외부에서부터 환상부(84)로 통하는 가스 유로(89)가 형성되어 있다. 이러한 구성에 의해서도 상기와 동일한 효과가 얻어진다.FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to the cross section shown in FIG. 1. In FIG. 9, the same code | symbol is attached | subjected about the member etc. which are the same as FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. As shown in FIG. 9, the side wall 82 of the plasma processing apparatus 81 includes the protrusion part 83 which protrudes in an inner side, in this case specifically, an inner diameter side. The protrusion 83 is annular. And the annular part 84 contained in the 2nd reaction gas supply part which supplies a reaction gas in the diagonal direction toward the to-be-processed board | substrate W is embedded in the protrusion part 83. As shown in FIG. The plurality of supply holes 85 formed in the annular portion 84 are formed so as to be exposed and opened on the wall surface 86 side extending in the oblique direction among the protrusions 83. In this case, the protrusion part 83 is the position which avoided the area | region immediately of the to-be-processed substrate W, and is provided in the area | region immediately above the holding stand 14. Specifically, the inner diameter of the protrusion 83, that is, the distance D ₃ between the radially inner side wall 88 of the protrusion 83 is larger than the outer diameter D ₂ of the substrate W to be processed. In the annular portion 84, a gas flow path 89 is formed in the side wall 82 that passes from the outside of the processing container 87 to the annular portion 84. The same effect as above is also obtained by such a structure.

이 경우, 처리 용기(87) 전체적으로 환상부(84)의 상방측의 측벽(82)의 내경이 환상부(84)의 하방측의 측벽(82)의 내경보다 작은 병목 구조로 해도 좋다.In this case, the inner diameter of the side wall 82 on the upper side of the annular portion 84 as a whole of the processing container 87 may be a bottleneck structure smaller than the inner diameter of the side wall 82 on the lower side of the annular portion 84.

또한, 상기의 실시예에서, 환상부에 형성된 공급홀은 둥근 홀 형상으로 개구되도록 형성하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 공급홀은 둘레 방향 또는 직경 방향으로 연장되는 긴 홀 형상으로 개구되어 있어도 좋다. 또한, 상기의 실시예에서는 공급홀을 8 개 형성하는 것으로 하였으나, 이 수에 한정되지는 않는다.Further, in the above embodiment, the supply hole formed in the annular portion is formed to be opened in a round hole shape, but is not limited to this, the supply hole may be opened in a long hole shape extending in the circumferential direction or the radial direction. . In the above embodiment, eight supply holes are formed, but the number is not limited thereto.

또한, 상기의 실시예에서, 환상부는 상하 방향, 좌우 방향 및 경사 방향으로 직선으로 연장되는 복수의 벽부로 구성되는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 예를 들면 만곡(彎曲)된 벽부를 포함하는 구성으로 해도 좋고, 도 3에 도시한 단면에서 환상부를 구성하는 벽부가 원환 형상이어도 좋다.Further, in the above embodiment, the annular portion is composed of a plurality of wall portions extending in a straight line in the vertical direction, the left and right directions and the inclined direction, but is not limited thereto, and includes a curved wall portion, for example. It is good also as a wall part which comprises an annular part in the cross section shown in FIG.

또한, 상기의 실시예에서, 제 2 반응 가스 공급부는 환상부를 포함하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 환상부를 포함하지 않는 구성, 예를 들면 복수의 지지부의 하방측 단부에 공급홀을 형성하고 이 공급홀로부터 피처리 기판(W)을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 구성으로 해도 좋다.Further, in the above embodiment, although the second reaction gas supply part includes an annular portion, the present invention is not limited thereto, and a supply hole is formed at a lower end of the plurality of supports, for example, without a annular portion. It is good also as a structure which supplies a reaction gas in a diagonal direction toward the to-be-processed board | substrate W from a supply hole.

또한, 상기의 실시예에서, 제 2 반응 가스 공급부는 보지대 상에 보지된 피처리 기판(W)의 중앙 영역을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 제 2 반응 가스 공급부는 보지대 상에 보지된 피처리 기판(W)의 중심측을 향하여 가로 방향으로 반응 가스를 공급하도록 구성해도 좋다. 구체적으로는, 도 3을 참조하여 제 2 반응 가스 공급부로부터 반응 가스를 공급하는 각도(θ)를 θ = 0으로 한다. 이렇게 하는 것에 의해서도 상기한 효과, 즉 피처리 기판(W) 전체에 균일하게 반응 가스를 공급할 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 반응 가스 공급부에 의해 공급된 반응 가스끼리를 피처리 기판(W) 상에서 고이게 하지 않아, 데포지션의 체류를 억제할 수 있다.In the above embodiment, the second reactive gas supply unit supplies the reactive gas in the oblique direction toward the central region of the substrate W held on the holding table, but is not limited thereto. The gas supply part may be configured to supply the reaction gas in the horizontal direction toward the center side of the substrate W to be held on the holding table. Specifically, with reference to FIG. 3, the angle (theta) which supplies a reaction gas from a 2nd reaction gas supply part is set to (theta) = 0. By doing in this way, reaction gas can be supplied uniformly to the said effect, ie, the whole to-be-processed substrate W. FIG. In addition, the reaction gases supplied by the first and second reaction gas supply units are not accumulated on the substrate W to be treated, and the retention of the deposition can be suppressed.

이에 대해 도면을 이용하여 구체적으로 설명한다. 도 10은 이 경우에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 상당한다. 도 10 중 도 1과 동일한 구성의 부재 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고, 그 설명은 생략한다. 도 11은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에 포함되는 제 2 반응 가스 공급부의 일부를 도 10 중의 화살표(XI)의 방향에서 본 도면이다. 도 12는 도 10 중의 XII로 도시한 부분의 확대도이다. 또한, 도 10에 도시한 단면은 도 11 중에 도시한 X - X 단면에 상당한다.This will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 10 is a schematic cross-sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to FIG. 1. In FIG. 10, the same code | symbol is attached | subjected about the member etc. which are the same as FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted. FIG. 11 is a view of a portion of the second reactive gas supply unit included in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 as viewed from the direction of arrow XI in FIG. 10. 12 is an enlarged view of a portion shown by XII in FIG. 10. In addition, the cross section shown in FIG. 10 corresponds to the X-X cross section shown in FIG.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(201)는 보지대(14) 상에 보지된 피처리 기판(W)의 중심측을 향하여 가로 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부(202)를 구비한다. 제 2 반응 가스 공급부(202)는 원환 형상의 환상부(208)와, 환상부(208)의 외경면측에서부터 외경측으로 직선으로 돌출되는 3 개의 돌기부(211a, 211b, 211c)를 구비한다. 3 개의 돌기부(211a ~ 211c)는 환상부(208)의 둘레 방향에서 대략 등배로 형성되어 있다. 구체적으로, 3 개의 돌기부(211a ~ 211c)는 각각 약 120° 간격으로 형성되어 있다.10 to 12, the plasma processing apparatus 201 according to another embodiment of the present invention is a reaction gas in the horizontal direction toward the center side of the substrate W to be held on the holding table 14 The second reaction gas supply unit 202 for supplying the. The second reaction gas supply unit 202 includes an annular annular portion 208 and three projections 211a, 211b, and 211c that protrude linearly from the outer diameter surface side of the annular portion 208 to the outer diameter side. The three protrusions 211a to 211c are formed approximately equally in the circumferential direction of the annular portion 208. Specifically, the three protrusions 211a to 211c are formed at intervals of about 120 °, respectively.

제 2 반응 가스 공급부(202)는 평판 형상이며 돌기부(211a ~ 211c)에 대응되는 돌기를 가지는 환상의 제 1 부재(209a)와, 단면이 대략 ⊃ 자형이며 돌기부(211a ~ 211c)에 대응되는 돌기를 가지는 환상의 제 2 부재(209b)를 접합시킴으로써 형성되어 있다. 도 12에서 도시한 제 2 반응 가스 공급부(202)의 단면은 대략 직사각형 형상이다. 즉, 제 1 부재(209a)와 제 2 부재(209b)를 접합시킴으로써 형성되는 가스 유로(210)는 단면이 대략 직사각형 형상의 공간이다. 또한, 제 1 및 제 2 부재의 재질로는, 예를 들면 석영이 이용된다.The second reaction gas supply unit 202 has a flat plate-like annular first member 209a having projections corresponding to the projections 211a to 211c, and a projection corresponding to the projections 211a to 211c having a substantially cross-sectional shape. It is formed by joining the annular 2nd member 209b which has a. The cross section of the second reaction gas supply part 202 shown in FIG. 12 is substantially rectangular shape. That is, the gas flow path 210 formed by joining the 1st member 209a and the 2nd member 209b is a space of substantially rectangular cross section. As the material of the first and second members, for example, quartz is used.

제 2 반응 가스 공급부(202)에는 반응 가스를 처리 용기(12) 내로 공급하는 공급홀(215)이 36 개 형성되어 있다. 공급홀(215)은 환상부(208)의 내경측을 향하여 직선으로 반응 가스를 공급하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 제 2 가스 공급부(202)를 구성하는 제 2 부재(209b) 중 내경측에 위치하는 벽부를 직경 방향으로 직선으로 관통하도록 형성되어 있다. 공급홀(215)은 환상부(208)의 상하 방향의 거의 중앙에 형성되어 있다. 공급홀(215)은 둥근 홀 형상이며, 예를 들면 φ 0.5 mm의 크기이다. 공급홀(215)은, 예를 들면 레이저에 의해 개구된다. 36 개의 공급홀(215)은 제 2 가스 공급부(202)의 내경면(216)에서 둘레 방향으로 등배가 되도록 형성되어 있다.The second reactive gas supply unit 202 is provided with 36 supply holes 215 for supplying the reactive gas into the processing vessel 12. The supply hole 215 is formed to supply the reaction gas in a straight line toward the inner diameter side of the annular portion 208. Specifically, it is formed so that the wall part located in the inner diameter side of the 2nd member 209b which comprises the 2nd gas supply part 202 may penetrate linearly in the radial direction. The supply hole 215 is formed almost at the center of the up-down direction of the annular part 208. The supply hole 215 has a round hole shape, for example, a size of 0.5 mm. The supply hole 215 is opened by a laser, for example. The 36 supply holes 215 are formed to be equal in the circumferential direction on the inner diameter surface 216 of the second gas supply part 202.

제 2 반응 가스 공급부(202)는 처리 용기(12)의 측벽(18)에 설치된 3 개의 지지부(212a, 212b, 212c)에 의해 처리 용기(12) 내에 장착되어 있다. 구체적으로는, 120° 간격으로 처리 용기(12)의 측벽(18)에서부터 내경측으로 연장되도록 설치된 3 개의 지지부(212a ~ 212c)의 내경면(214a, 214b, 214c)과 상기한 제 2 반응 가스 공급부(202)에 형성되는 3 개의 돌기부(211a ~ 211c)의 외경면(213a, 213b, 213c)을 접합시키도록 하여 장착되어 있다. 상하 방향의 환상부(208)의 장착 위치에 대하여, 환상부(208)는 이른바 다운플로우 영역에 설치되어 있다.The second reactive gas supply portion 202 is mounted in the processing vessel 12 by three supporting portions 212a, 212b, 212c provided on the side wall 18 of the processing vessel 12. Specifically, the inner diameter surfaces 214a, 214b, and 214c of the three support parts 212a to 212c provided so as to extend from the side wall 18 of the processing container 12 toward the inner diameter side at intervals of 120 °, and the second reactive gas supply part described above. The outer diameter surfaces 213a, 213b, and 213c of the three projections 211a to 211c formed at 202 are joined to each other. The annular portion 208 is provided in the so-called downflow region with respect to the mounting position of the annular portion 208 in the vertical direction.

여기서, 지지부(212a)에 대해서는 중공 형상이며, 처리 용기(12)의 외부측으로부터 지지부(212a)를 통해 제 2 반응 가스 공급부(202)에 형성되는 가스 유로(210) 내로 가스를 공급할 수 있다. 한편, 다른 2 개의 지지부(212b, 212c)는 중실(中實) 형상이며, 가스의 유입 및 유출은 할 수 없는 구성으로 되어 있다. 즉, 제 2 반응 가스 공급부(202)에 대해서는 처리 용기(12)의 외부측으로부터 지지부(212a) 및 돌기부(211a)를 통해 가스 유로(210) 내로 가스가 공급되고, 36 개 형성된 공급홀(215)로부터 중심측을 향하여 분출되어 처리 용기(12) 내로 공급된다.Here, the support part 212a has a hollow shape, and the gas can be supplied into the gas flow path 210 formed in the second reaction gas supply part 202 through the support part 212a from the outside of the processing container 12. On the other hand, the other two support parts 212b and 212c are solid shape, and it is the structure which gas cannot flow in and out. That is, for the second reactive gas supply unit 202, gas is supplied into the gas flow path 210 from the outer side of the processing container 12 through the support unit 212a and the protrusion 211a, and 36 supply holes 215 are formed. ) Is ejected toward the center side and supplied into the processing vessel 12.

또한, 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치(201)에서는 보지대(14)의 내부에 설치되며 보지대(14) 상에 보지되는 피처리 기판(W)의 온도를 조정하는 온도 조정부(203)를 가진다. 온도 조정부(203)는 보지대(14)에 보지된 피처리 기판(W)의 중앙부의 영역의 온도를 조정하는 제 1 온도 조정부(204)와, 보지대(14)에 보지된 피처리 기판(W)의 중앙부의 주변에 위치하는 단부의 영역의 온도를 조정하는 제 2 온도 조정부(205)를 구비하는 구성이다. 제 1 및 제 2 온도 조정부(204, 205)는, 구체적으로는, 예를 들면 각각 별개로 온도 제어가 이루어지는 히터이다. 제 1 온도 조정부(204)는 보지대(14)의 직경 방향의 중앙에 설치되어 있다. 제 2 온도 조정부(205)는 환상이며 제 1 온도 조정부의 외경측에 직경 방향의 간격을 두고 설치되어 있다. 제 1 및 제 2 온도 조정부(204, 205)에 의해 피처리 기판(W)의 중앙부 및 단부를 각각 상이한 온도로 할 수 있다. 이러한 제 1 및 제 2 온도 조정부(204, 205)에 의해 피처리 기판(W)의 중앙부 및 단부의 온도를 각각 별개로 제어하여, 피처리 기판(W)을 처리할 때의 면내 균일성을 더 향상시킬 수 있다. 또한, 제 1 및 제 2 온도 조정부(204, 205)는 각각 별개로 제어되며 도 1에 도시한 플라즈마 처리 장치(11)와 같이 냉매를 흐르게 하여 온도를 조정할 수 있는 구성이어도 좋다.In addition, in the plasma processing apparatus 201 shown in FIG. 10, the temperature adjusting unit 203 is provided inside the holding table 14 and adjusts the temperature of the substrate W to be held on the holding table 14. Have The temperature adjusting unit 203 includes the first temperature adjusting unit 204 for adjusting the temperature of the region of the center portion of the substrate W held by the holding table 14, and the substrate to be held by the holding table 14 ( It is a structure provided with the 2nd temperature adjustment part 205 which adjusts the temperature of the area | region of the edge part located in the periphery of the center part of W). Specifically, the first and second temperature adjusting units 204 and 205 are heaters to which temperature control is performed separately, for example. The 1st temperature adjustment part 204 is provided in the center of the radial direction of the holding base 14. The 2nd temperature control part 205 is annular and is provided on the outer diameter side of a 1st temperature control part at radial intervals. By the 1st and 2nd temperature adjusting parts 204 and 205, the center part and the edge part of the to-be-processed board | substrate W can be made into a different temperature, respectively. The first and second temperature adjusting units 204 and 205 separately control the temperatures of the central portion and the end portion of the substrate W to further process in-plane uniformity when the substrate W is processed. Can be improved. The first and second temperature adjusting units 204 and 205 may be separately controlled, and may be configured such that the temperature can be adjusted by flowing a coolant as in the plasma processing apparatus 11 shown in FIG. 1.

또한, 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치(201)에는 처리 용기(12)를 구성하는 원통 형상의 측벽(18)의 내부 및 측벽(18)의 상부측에 배치되는 덮개부(217)의 내부에서 각각 온도 조정부(206, 207)가 설치되어 있다. 이 온도 조정부(206, 207)에 의해 측벽(18) 및 덮개부(217)의 온도를 조정하여 처리 용기(12) 내의 온도를 안정시킬 수 있다. 따라서, 보다 균일한 처리가 가능해진다. 온도 조정부(206, 207)의 구성에 대해서도 히터 또는 냉매를 흐르게 하는 구성을 들 수 있다.In addition, in the plasma processing apparatus 201 shown in FIG. 10, inside the cylindrical side wall 18 constituting the processing container 12 and inside the lid portion 217 disposed on the upper side of the side wall 18. Temperature adjusting units 206 and 207 are provided, respectively. The temperature in the processing container 12 can be stabilized by adjusting the temperature of the side wall 18 and the cover part 217 by these temperature adjusting parts 206 and 207. Therefore, a more uniform process is attained. The structure which flows a heater or a coolant also about the structure of the temperature control parts 206 and 207 is mentioned.

이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(201)에서도 상기와 동일한 효과를 이룰 수 있다. 즉, 피처리 기판(W)의 처리에서의 면내 균일성을 확보할 수 있다.The same effect as described above can be achieved in the plasma processing apparatus 201 having such a configuration. That is, in-plane uniformity in the process of the to-be-processed substrate W can be ensured.

이 경우, 제 2 반응 가스 공급부(202)를 구성하는 환상부(208)는 측벽(18) 또는 덮개부(217)와는 별도의 부재로 구성되어 있고 또한 3 개의 지지부(212a ~ 212c)에 의해 처리 용기(12)의 내부에 지지되어 있기 때문에, 온도 조정부(206, 207)로부터의 거리가 떨어져 있어 온도적으로 안정된 상태이다. 따라서, 온도 조정부(206, 207)에 의한 온도 조정의 영향을 저감시킬 수 있어, 제 2 반응 가스 공급부(202)에 형성된 공급홀(215)에 의한 가스의 공급량을 안정시킬 수 있다.In this case, the annular portion 208 constituting the second reactive gas supply portion 202 is composed of a member separate from the side wall 18 or the lid portion 217 and is processed by three support portions 212a to 212c. Since it is supported in the inside of the container 12, the distance from the temperature adjusting parts 206 and 207 is separated, and it is a state stable thermally. Therefore, the influence of the temperature adjustment by the temperature control parts 206 and 207 can be reduced, and the supply amount of the gas by the supply hole 215 formed in the 2nd reaction gas supply part 202 can be stabilized.

도 13은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치 및 도 21에 도시한 종래의 플라즈마 처리 장치에서 40 로트 처리했을 때의 에칭 레이트 규격치를 나타낸 그래프이다. 가로축은 로트 넘버를 나타내고, 세로축은 에칭 레이트 규격치를 나타낸다. 여기서, 각 로트의 1 매째의 기판에 대하여 측정을 행한 경우를 나타내고 있다. 또한, 에칭 레이트 규격치란, 에칭 샘플 전체 수의 평균치를 1로 하고 각각의 에칭 레이트가 평균에서 어느 정도 변화되었는지를 나타내는 지표이다. 도 13 중 동그라미 표시 및 실선이 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치의 경우를 나타내고, 사각 표시 및 점선이 도 21에 도시한 종래의 플라즈마 처리 장치의 경우를 나타낸다.FIG. 13 is a graph showing etching rate standard values when 40 lots are processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 and the conventional plasma processing apparatus shown in FIG. 21. The horizontal axis represents the lot number, and the vertical axis represents the etching rate standard value. Here, the case where the measurement is performed about the 1st board | substrate of each lot is shown. In addition, an etching rate standard value is an index which shows how much each etching rate changed from the average, making the average value of the total number of etching samples 1. In Fig. 13, circles and solid lines indicate the case of the plasma processing apparatus shown in Fig. 10, and square and dotted lines show the case of the conventional plasma processing apparatus shown in Fig. 21.

도 13을 참조하면, 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치의 경우, 로트 간의 에칭 레이트 규격치는 1.00에서 1.01에 미치지 않는 범위 내에서 그 값이 추이하고 있다. 이에 반해, 도 21에 도시한 플라즈마 처리 장치의 경우, 0.98에서 1.02의 범위 내에서 추이하고 있다. 즉, 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치의 경우의 에칭 레이트 규격치의 불균일은 0.01 미만인데 반해, 도 21에 도시한 플라즈마 처리 장치의 경우의 에칭 레이트 규격치의 불균일은 0.04보다 크다. 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서는, 에칭 레이트 규격치의 로트 간의 불균일은 크게 저감되어 있다.Referring to FIG. 13, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, the value of the etching rate standard between lots changes within the range of 1.00 to less than 1.01. In contrast, in the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. 21, the transition is in the range of 0.98 to 1.02. That is, the nonuniformity of the etching rate standard value in the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 is less than 0.01, whereas the nonuniformity of the etching rate standard value in the case of the plasma processing apparatus shown in FIG. 21 is larger than 0.04. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, the variation between lots of etching rate standard values is greatly reduced.

도 14는 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 처리한 피처리 기판의 로트 넘버와 파티클 수와의 관계를 나타낸 그래프이다. 가로축은 로트 넘버를 나타내고, 세로축은 파티클 수(개)를 나타낸다. 도 14에서의 로트 넘버는 도 13에서의 로트 넘버와 동일하다. 파티클에 대해서는 130 nm 이상의 입경인 것을 파티클로서 파티클 모니터(SP1)(KLA 텐코사(社) 제)로 카운트하였다.FIG. 14 is a graph showing a relationship between the lot number and the number of particles of a substrate to be processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10. The horizontal axis represents the lot number, and the vertical axis represents the number of particles. The lot number in FIG. 14 is the same as the lot number in FIG. About particles, particles having a particle size of 130 nm or more were counted by particle monitor SP1 (manufactured by KLA Tenco Co., Ltd.) as particles.

도 14를 참조하면, 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서의 파티클 수는 각 로트에서 최대로도 5 개로, 대부분의 경우에서 5 개보다 적으며 0 개인 경우도 있다. 즉, 파티클 수가 매우 적어진 것을 파악할 수 있다. 도 21에 도시한 플라즈마 처리 장치에서는, 공급홀의 근방에 유전체판이 있어서 공급홀이 강한 플라즈마에 노출되기 때문에, 공급홀을 구성하는 내벽면 등에서 파티클이 형성된 것에 기인하는 것이라고 생각된다. 이에 반해, 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에 대해서는, 환상부가 다운플로우 영역에 설치되어 있어서 공급홀이 강한 플라즈마에 노출되지 않아 파티클이 형성되기 어렵기 때문이라고 생각된다.Referring to FIG. 14, the number of particles in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 is at most five in each lot, less than five in most cases, and sometimes zero. In other words, it can be seen that the particle count is very small. In the plasma processing apparatus shown in FIG. 21, since a dielectric plate is provided in the vicinity of a supply hole and a supply hole is exposed to a strong plasma, it is thought that it originates in the particle formed in the inner wall surface etc. which comprise a supply hole. On the other hand, in the plasma processing apparatus shown in Fig. 10, it is considered that the annular portion is provided in the downflow region so that the supply holes are not exposed to the strong plasma and particles are hardly formed.

도 15는 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 처리할 때의 센터 / 엣지 유량비와 피처리 기판에 대한 처리의 불균일과의 관계를 나타낸 그래프이다. 가로축은 센터 / 엣지 유량비(%)를 나타내고, 세로축은 처리의 불균일(%)을 나타낸다. 가로축의 센터 / 엣지 유량비에 대해서는 센터, 즉 제 1 반응 가스 공급부로부터의 가스 공급량에 대한 엣지, 즉 제 2 반응 가스 공급부로부터의 가스 공급량의 비율을 말한다. 구체적으로는, 0%란 제 1 반응 가스 공급부로부터만 가스가 공급되는 것을 나타내고, 70%란 전체의 가스 공급량 중 제 1 반응 가스 공급부로부터의 가스 공급량이 70%, 제 2 반응 가스 공급부로부터의 가스 공급량이 30%인 것을 나타낸다. 또한, 처리의 불균일이란, 면내의 에칭의 최대치와 최소치의 차이를 면내 다점 평균치로 나눈 것을 나타내는 것이다. 후술하는 바와 같이, 센터 패스트(center fast)의 분포의 경우에는 플러스의 불균일이 되고, 엣지 패스트(edge fast)의 경우에는 마이너스의 불균일로서 표현된다.FIG. 15 is a graph showing the relationship between the center / edge flow rate ratio and the nonuniformity of the processing on the substrate to be processed in the plasma processing apparatus shown in FIG. 10. The horizontal axis represents the center / edge flow rate ratio (%), and the vertical axis represents the nonuniformity of the treatment (%). The center / edge flow rate ratio on the horizontal axis refers to the ratio of the edge of the center, that is, the gas supply from the second reactive gas supply, to the gas supply from the first reactive gas supply. Specifically, 0% means that the gas is supplied only from the first reaction gas supply part, and 70% means that the gas supply amount from the first reaction gas supply part is 70% and the gas from the second reaction gas supply part among the total gas supply amounts. It shows that the supply amount is 30%. In addition, the nonuniformity of a process shows that the difference of the maximum value and minimum value of in-plane etching is divided by the in-plane multi-point average value. As will be described later, positive nonuniformity is obtained in the case of the distribution of center fast, and negative nonuniformity is used in the case of edge fast.

도 16은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 도 15 중의 화살표(G₁)로 나타낸 센터 / 엣지 유량비 0%로 피처리 기판을 처리한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 17은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 도 15 중의 화살표(G₂)로 나타낸 센터 / 엣지 유량비 70%로 피처리 기판을 처리한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다. 도 18은 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치에서 도 15 중의 화살표(G₃)로 나타낸 센터 / 엣지 유량비 20%로 피처리 기판을 처리한 경우의 피처리 기판(W)의 막 두께와 피처리 기판(W)에서의 위치와의 관계를 나타낸 그래프이다. 또한, 도 16 내지 도 18에 나타낸 그래프의 세로축 및 가로축은 도 4 및 도 5에 나타낸 그래프의 세로축 및 가로축과 동일하기 때문에 이들 설명을 생략한다.FIG. 16 shows the film thickness of the substrate W and the substrate to be treated when the substrate to be treated is processed by the center / edge flow rate ratio 0% indicated by arrow G ₁ in FIG. 15 in the plasma processing apparatus shown in FIG. It is a graph showing the relationship with the position in (W). FIG. 17 shows the film thickness and substrate of the substrate W to be processed when the substrate to be treated is treated with a center / edge flow rate ratio 70% indicated by an arrow G ₂ in FIG. 15 in the plasma processing apparatus shown in FIG. It is a graph showing the relationship with the position in (W). FIG. 18 shows the film thickness and substrate of the substrate W to be processed when the substrate to be treated is treated with a center / edge flow rate ratio 20% indicated by an arrow G ₃ in FIG. 15 in the plasma processing apparatus shown in FIG. It is a graph showing the relationship with the position in (W). In addition, since the vertical axis and the horizontal axis of the graph shown in FIGS. 16-18 are the same as the vertical axis and the horizontal axis of the graph shown in FIG. 4 and FIG. 5, these description is abbreviate | omitted.

도 15를 참조하면, 센터 / 엣지 유량비가 0%인 경우에는 처리의 불균일이 약 - 33%가 되어 이른바 센터 패스트 분포가 된다. 즉 도 16에서 나타낸 바와 같이, 피처리 기판(W)의 중앙이 크게 에칭되어 중앙의 막 두께가 얇아지고, 피처리 기판의 단부측의 에칭량이 적어져 단부의 막 두께가 두꺼워진다. 그리고, 센터 / 엣지 유량비의 값이 커질수록 처리의 불균일이 0%에 가까워지고, 또한 센터 / 엣지 유량비가70%가 되면 이른바 엣지 패스트 분포가 된다. 즉, 도 17에서 나타낸 바와 같이, 처리의 불균일이 약 + 15% 정도가 되어 피처리 기판의 단부측이 피처리 기판의 중앙보다 에칭되어 있게 된다.Referring to Fig. 15, when the center / edge flow rate ratio is 0%, the processing nonuniformity becomes about -33%, which is called a center fast distribution. That is, as shown in FIG. 16, the center of the to-be-processed substrate W is largely etched, and the film thickness of a center is made thin, the etching amount on the end side of a to-be-processed substrate becomes small, and the film thickness of an edge part becomes thick. As the value of the center / edge flow rate ratio increases, the processing nonuniformity approaches 0%, and when the center / edge flow rate ratio reaches 70%, it becomes the so-called edge fast distribution. That is, as shown in Fig. 17, the processing nonuniformity is about + 15% so that the end side of the substrate to be processed is etched from the center of the substrate to be processed.

이 결과로부터, 엣지 패스트 분포에서 센터 패스트 분포로 연속적으로 제어할 수 있다는 것을 파악할 수 있다. 그리고, 이러한 그래프에서는 센터 / 엣지 유량비를 변경, 즉 제 1 및 제 2 반응 가스 공급부에 의한 가스의 공급량을 조정하여 처리의 불균일을 0%에 가깝게 하는 것이 용이하다. 도 15에 나타낸 그래프에서는 센터 / 엣지 유량비를 대략 20% 정도로 함으로써 도 18에서 나타낸 바와 같은 형상의 처리의 불균일을 실현할 수 있다. 이에 반해, 도 21에 도시한 플라즈마 처리 장치에서는 처리의 불균일 0%에서 떨어진 위치에서 그래프가 가로축과 대략 평행한 형상이 되어, 센터 / 엣지 유량비를 변경해도 처리의 불균일 0%를 실현하는 것은 매우 곤란해진다.From this result, it can be seen that it is possible to continuously control from the edge fast distribution to the center fast distribution. In this graph, it is easy to change the center / edge flow rate ratio, i.e., to adjust the amount of gas supplied by the first and second reaction gas supply units to bring the nonuniformity of the processing to near 0%. In the graph shown in FIG. 15, the nonuniformity of the processing of the shape as shown in FIG. 18 can be realized by setting the center / edge flow rate ratio to about 20%. On the other hand, in the plasma processing apparatus shown in Fig. 21, the graph becomes a shape substantially parallel to the horizontal axis at a position away from the nonuniformity of 0% of the process, and it is very difficult to realize the nonuniformity of the process 0% even if the center / edge flow rate ratio is changed. Become.

또한, 상기의 실시예에서, 공급홀은 둥근 홀 형상으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 긴 홀 형상 또는 타원 형상, 다각형 형상이어도 좋다. 또한, 공급홀을 형성하는 상하 방향의 위치에 대해서도 거의 중앙에 한정되지 않으며, 상하 방향의 하방측 또는 상방측이어도 좋다. 또한, 공급홀의 개구 면적의 크기에 대해서도 임의이다. 또한, 공급홀의 수에 대해서도 상기한 수에 한정되지 않으며, 예를 들면, 8 개 또는 16 개 등이 선택된다. 또한, 환상부의 단면에 대해서도 원환 형상이어도 좋고, 다각형 형상이어도 좋다.In addition, in the above embodiment, the supply hole is a round hole shape, but is not limited thereto, and may be a long hole shape, an ellipse shape, or a polygonal shape. Further, the position in the vertical direction in which the supply holes are formed is not limited to the center, but may be a lower side or an upper side in the vertical direction. Moreover, it is arbitrary also about the magnitude | size of the opening area of a supply hole. In addition, the number of supply holes is not limited to the above-mentioned number, for example, eight or sixteen are selected. In addition, the cross section of the annular portion may be an annular shape or may be a polygonal shape.

또한, 상기의 실시예에서는, 제 2 반응 가스 공급부를 제 1 부재 및 제 2 부재로 구성되며 환상부가 3 개의 지지부에 의해 지지되는 구성으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 가로 방향으로 분출하는 제 2 반응 가스 공급부를 상기한 도 9에 도시한 플라즈마 처리 장치와 같이 처리 용기의 측벽에 매립 설치시키도록 구성해도 좋다.In addition, in the above embodiment, the second reaction gas supply portion is composed of the first member and the second member, and the annular portion is supported by the three support portions, but is not limited thereto, and the second reaction ejected in the horizontal direction is not limited thereto. The gas supply unit may be embedded in the side wall of the processing container as in the plasma processing apparatus shown in FIG. 9 described above.

도 19는 이 경우에서의 플라즈마 처리 장치의 주요부를 도시한 개략 단면도이며, 도 1에 상당한다. 도 19 중 도 1과 동일한 구성의 부재 등에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.FIG. 19 is a schematic sectional view showing the main part of the plasma processing apparatus in this case, and corresponds to FIG. 1. In FIG. 19, the same code | symbol is attached | subjected about the member etc. which are the same as FIG. 1, and the description is abbreviate | omitted.

도 19를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 플라즈마 처리 장치(221)는 보지대(14) 상에 보지된 피처리 기판(W)의 중심측을 향하여 가로 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부(222)를 구비한다. 보지대(14)의 내부에 설치되는 온도 조정부(223)는 보지대(14)의 직경 방향 중앙에 위치하는 제 1 온도 조정부(224) 및 제 1 온도 조정부(224)의 외경측에 위치하는 환상의 제 2 온도 조정부(225)를 구비한다.Referring to FIG. 19, the plasma processing apparatus 221 according to another embodiment of the present invention supplies a reaction gas in a horizontal direction toward the center side of the substrate W held on the holding table 14. The second reaction gas supply unit 222 is provided. The temperature adjustment part 223 provided in the inside of the holding stand 14 has an annular shape located at the outer diameter side of the first temperature adjusting part 224 and the first temperature adjusting part 224 located at the radial center of the holding stand 14. 2nd temperature adjustment part 225 is provided.

플라즈마 처리 장치(221)의 처리 용기(12)를 구성하는 측벽(82)의 일부는 직경 방향 내측으로 돌출되어 있다. 이 돌출부(229)는 환상으로 이어지는 구성이다. 그리고, 돌출부(229)의 내경면(228)에는 가로 방향으로 개구된 가스의 공급홀(231)이 형성되어 있다. 측벽(82) 내에는 처리 용기(12)의 외부에서부터 공급홀(231)에 도달하도록 가스 유로(230)가 형성되어 있다. 공급홀(231)은 둥근 홀 형상으로 개구되어 있으며, 복수의 공급홀(231)이 둘레 방향으로 대략 등배로 형성되어 있다. 또한, 가스 유로(230)를 사이에 두고 측벽(82)의 하방측의 내부 및 측벽(82)의 상방측의 내부에는 상기한 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치와 마찬가지로 온도 조정부(226, 227)가 설치되어 있다. 이러한 구성으로 해도 상기와 동일한 효과를 이룰 수 있다.A part of the side wall 82 which comprises the processing container 12 of the plasma processing apparatus 221 protrudes radially inward. This protruding portion 229 has a configuration leading to an annular shape. The inner diameter surface 228 of the protrusion 229 is provided with a gas supply hole 231 opened in the horizontal direction. In the side wall 82, a gas flow path 230 is formed to reach the supply hole 231 from the outside of the processing container 12. The supply hole 231 is opened in a round hole shape, and the plurality of supply holes 231 are formed approximately equally in the circumferential direction. In addition, inside the inside of the lower side of the side wall 82 and the inside of the upper side of the side wall 82 with the gas flow path 230 therebetween, similarly to the plasma processing apparatus shown in FIG. Is installed. Even with such a configuration, the same effects as described above can be achieved.

또한, 상기의 실시예에서, 플라즈마 처리 장치에 구비되는 제 2 반응 가스 공급부는 피처리 기판의 직상 영역을 피한 위치이고 또한 보지대의 직상 영역에 설치하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 플라즈마 처리 장치는 이하와 같은 구성이어도 좋다.Further, in the above embodiment, the second reactive gas supply unit provided in the plasma processing apparatus is a position avoiding the region immediately above the substrate to be processed and is provided in the region directly above the holding table, but the present invention is not limited thereto. The following structures may be sufficient.

즉, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 그 위에 피처리 기판을 보지하는 보지대와, 보지대의 하방측에 위치하는 저부 및 저부의 외주에서부터 상방으로 연장되는 환상의 측벽을 포함하고, 그 내부에서 피처리 기판에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기와, 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과, 처리 용기 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 구비한다. 여기서, 반응 가스 공급부는 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부와, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 직상 영역을 피한 위치 및 측벽의 내경측의 위치이고 또한 보지대보다 상방에 설치된 환상부를 포함하며, 보지대 상에 보지된 피처리 기판의 중심측을 향하여 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부를 포함하도록 구성해도 좋다. 여기서 말하는 보지대보다 상방이란, 보지대를 기준으로 한 상하 방향의 위치 중 보지대보다 상방측의 위치를 말한다. 이러한 구성의 플라즈마 처리 장치(241)를 도 20에 도시한다. 도 20에 도시한 플라즈마 처리 장치(241)의 구성은 제 2 반응 가스 공급부(242)를 구성하는 환상부가 보지대(14) 상에 보지된 피처리 기판(W)의 직상 영역을 피한 위치이며 보지대(14)의 직상 영역보다 외경측에 설치되어 있고 측벽(18)의 내경측에 위치한다는 점을 제외하고 도 10에 도시한 플라즈마 처리 장치의 구성과 동일하다. 구체적으로, 환상부는 보지대(14)의 외경면보다 외경측에 설치되어 있다. 즉, 환상부는 보지대(14)의 직상 영역보다 외경측에 설치되는 구성으로 해도 좋다. 이와 같이 구성하는 것에 의해서도 상기와 동일한 효과를 이룰 수 있다.That is, the plasma processing apparatus according to the present invention includes a holding table for holding a substrate to be processed thereon, and an annular side wall extending upwardly from the outer periphery of the bottom and the bottom positioned below the holding table, A processing container for performing plasma processing on the processing substrate, plasma generating means for generating plasma in the processing container, and a reactive gas supply unit for supplying a reaction gas for plasma processing into the processing container. Here, the reaction gas supply part avoids the 1st reaction gas supply part which supplies a reaction gas in the direct direction toward the center area | region of the to-be-processed board | substrate hold | maintained on the holding stand, and the position which avoided the area | region immediately above the to-be-processed board | substrate hold | maintained on the holding board. And a second reactive gas supply unit that includes an annular portion positioned at the inner diameter side of the side wall and provided above the holding table, and supplies a reaction gas toward the center side of the substrate to be held on the holding table. The upper side than the holding stage here means the position above the holding stage among the positions of the up-down direction based on the holding stage. 20 shows a plasma processing apparatus 241 having such a configuration. 20 is a position where the annular part which comprises the 2nd reactive gas supply part 242 avoided the area | region immediately above the to-be-processed substrate W hold | maintained on the holding stand 14, and is hold | maintained. It is the same as the structure of the plasma processing apparatus shown in FIG. 10 except that it is provided in the outer diameter side rather than the area | region immediately above the base 14, and is located in the inner diameter side of the side wall 18. FIG. Specifically, the annular portion is provided on the outer diameter side than the outer diameter surface of the holding table 14. That is, the annular portion may be configured to be provided on the outer diameter side rather than the area directly above the holding table 14. By configuring in this way, the same effect as above can be achieved.

또한, 도 10, 도 19 및 도 20에 도시한 플라즈마 처리 장치에 대해서는 보지대의 내부에 제 1 및 제 2 온도 조정부를 구비하는 것으로 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 보지대의 외부측에 설치해도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 온도 조정부는 직경 방향으로 분할되어 있어도 좋고, 둘레 방향으로 분할되어 있어도 좋고, 상하 방향으로 분할되어 있어도 좋다. 즉, 제 1 및 제 2 온도 조정부는 각각 복수의 부재로 구성되어 있어도 좋다. 또한, 제 1 및 제 2 온도 조정부는 일체형이어도 상관없다. 즉, 예를 들면 중앙부와 단부를 각각 별개로 온도 조정 가능한 구성의 일체형의 히터를 이용해도 좋다. 또한, 이러한 제 1 및 제 2 온도 조정부에 대해서는 설치하지 않는 구성으로 해도 좋다. 또한, 측벽 등에 설치한 온도 조정부에 대해서도 마찬가지로 설치하지 않는 구성으로 해도 좋다. 물론, 도 1 또는 도 9에 도시한 플라즈마 처리 장치에서도 필요에 따라 각 온도 조정부를 설치하는 것으로 해도 좋다.In addition, although the plasma processing apparatus shown in FIG. 10, FIG. 19, and FIG. 20 was equipped with the 1st and 2nd temperature adjusting part in the inside of a holding stand, it is not limited to this, You may install in the outer side of a holding stand. In addition, the 1st and 2nd temperature adjustment part may be divided in the radial direction, may be divided in the circumferential direction, and may be divided in the up-down direction. That is, the 1st and 2nd temperature adjustment part may be comprised from the some member, respectively. In addition, the 1st and 2nd temperature adjustment part may be integrated. That is, for example, you may use the integrated heater of the structure which can respectively adjust a center part and an edge part separately. In addition, it is good also as a structure which is not provided about such a 1st and 2nd temperature adjustment part. Moreover, it is good also as a structure which is not similarly provided also in the temperature control part provided in the side wall. Of course, each temperature adjusting part may be provided also in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 or 9 as needed.

또한, 상기의 실시예에서는 제 1 반응 가스 공급부 중 보지대와 대향하는 벽면은 평평하게 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 공급홀이 형성된 부분을 보지대측으로 돌출시키는 구성으로 해도 좋다.Further, in the above embodiment, the wall surface of the first reactive gas supply unit that faces the holding table is flattened, but the present invention is not limited thereto, and the portion in which the supply hole is formed may protrude toward the holding stand side.

또한, 상기의 실시예에서, 제 1 및 제 2 반응 가스 공급부로부터 공급되는 반응 가스는 동일한 종류라고 하였으나, 이에 한정되지 않으며, 제 1 반응 가스 공급부로부터 공급되는 반응 가스의 종류와 제 2 반응 가스 공급부로부터 공급되는 반응 가스의 종류를 상이하게 하는 것으로 해도 좋다.In addition, in the above embodiment, although the reaction gas supplied from the first and second reaction gas supply units is the same kind, it is not limited thereto, and the type of reaction gas supplied from the first reaction gas supply unit and the second reaction gas supply unit are not limited thereto. It is good also considering what kind of reaction gas is supplied from.

또한, 제 2 반응 가스 공급부에서, 장치의 구성상, 구체적으로는 처리 용기의 크기 또는 보지대의 위치, 피처리 기판의 크기 등에 기인한 장치의 치수 구성상, 거의 직하 방향으로 가스를 공급하게 되어도 상관없다. 즉, 각도(θ)를 90° 부근이 되도록 한다. 이러한 구성이 되어도 상기와 같은 효과를 이룰 수 있다.Further, in the second reactive gas supply unit, even if the gas is supplied in a direction almost straight down due to the configuration of the device, specifically, the size configuration of the device due to the size of the processing container or the position of the holding table, the size of the substrate to be processed, and the like, none. That is, the angle θ is set to be around 90 °. Such a configuration can achieve the same effect as described above.

또한, 상기의 실시예에서는 마이크로파를 플라즈마원으로 하는 플라즈마 처리 장치였으나, 이에 한정되지 않으며, ICP(Inductively-coupled Plasma) 또는 ECR(Electron Cyclotron Resoannce) 플라즈마, 평행 평판형 플라즈마 등을 플라즈마원으로 하는 플라즈마 처리 장치에 대해서도 적용된다.In the above embodiment, the plasma processing apparatus uses microwave as a plasma source. However, the present invention is not limited thereto, and the plasma source may be an inductively-coupled plasma (ICP), an electron cyclotron resonance (ECR) plasma, a parallel plate plasma, or the like. The same applies to the processing apparatus.

이상, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명은 도시한 실시예에 한정되지 않는다. 도시한 실시예에 대하여 본 발명과 동일한 범위 내에서, 혹은 균등한 범위 내에서 다양한 수정 또는 변형을 추가하는 것이 가능하다.As mentioned above, although embodiment of this invention was described with reference to drawings, this invention is not limited to the embodiment shown. It is possible to add various modifications or variations to the illustrated embodiment within the same range as the present invention or within the equivalent range.

산업상의 이용 가능성Industrial availability

본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법은 피처리 기판의 면내 균일성의 향상이 요구되는 경우에 효과적으로 이용된다.The plasma processing apparatus and the plasma processing method according to the present invention are effectively used when the in-plane uniformity of the substrate to be processed is desired.

11, 81, 91, 201, 221, 241: 플라즈마 처리 장치
12, 87: 처리 용기
13: 반응 가스 공급부
14: 보지대
15: 마이크로파 발생기
16: 유전체판
17: 저부
18, 82: 측벽
19: 배기홀
20, 65: O 링
21: 매칭
22: 모드 변환기
23: 도파관
24: 동축 도파관
25: 중심 도체
26: 외주 도체
27: 오목부
28: 지파판
29: 슬롯홀
30: 슬롯판
31, 32: 통 형상 지지부
33: 배기로
34: 배플판
35: 배기관
36: 배기 장치
37: 고주파 전원
38: 매칭 유닛
39: 급전봉
41: 정전 척
42: 포커스 링
43: 전극
44, 45: 절연막
46: 직류 전원
47: 스위치
48: 피복선
51: 냉매실
52, 53: 배관
54: 가스 공급관
61: 제 1 반응 가스 공급부
62, 92, 202, 222, 242: 제 2 반응 가스 공급부
63: 하면
64: 수용부
66, 75, 85, 95, 215, 231: 공급홀
67, 86, 88: 벽면
68, 89, 210, 230: 가스 유로
69: 가스 입구
70: 개폐 밸브
71: 유량 제어기
72: 가스 공급계
73, 84, 93, 208: 환상부
74: 지지부
76: 단부
77: 상면
78: 중심
79a, 79b, 79c, 79d: 벽부
79e: 직선
80: 위치
83, 229: 돌출부
94, 212a, 212b, 212c: 지지부
203, 204, 205, 206, 207, 223, 224, 225, 226, 227: 온도 조정부
209a: 제 1 부재
209b: 제 2 부재
211a, 211b, 211c: 돌기부
213a, 213b, 213c: 외경면
214a, 214b, 214c, 216, 228: 내경면
217: 덮개부11, 81, 91, 201, 221, 241: plasma processing apparatus
12, 87: processing container
13: reactive gas supply
14: music stand
15: microwave generator
16: dielectric plate
17: bottom
18, 82: sidewalls
19: exhaust hole
20, 65: O ring
21: matching
22: mode converter
23: waveguide
24: coaxial waveguide
25: center conductor
26: outer conductor
27: concave
28: Zippaphan
29: slot hole
30: slot plate
31, 32: cylindrical support
33: exhaust passage
34: baffle plate
35: exhaust pipe
36: Exhaust system
37: high frequency power supply
38: matching unit
39: feeding rod
41: electrostatic chuck
42: focus ring
43: electrode
44, 45: insulating film
46: DC power
47: switch
48: sheath line
51: refrigerant chamber
52, 53: piping
54: gas supply pipe
61: first reaction gas supply unit
62, 92, 202, 222, and 242: second reactive gas supply unit
63: If
64: receiver
66, 75, 85, 95, 215, 231: supply hole
67, 86, 88: wall
68, 89, 210, 230: gas flow path
69: gas inlet
70: on-off valve
71: flow controller
72: gas supply system
73, 84, 93, 208: annular portion
74: support
76: end
77: top
78: center
79a, 79b, 79c, 79d: wall
79e: straight
80: location
83, 229: protrusion
94, 212a, 212b, 212c: support portion
203, 204, 205, 206, 207, 223, 224, 225, 226, 227: temperature adjusting part
209a: first member
209b: second member
211a, 211b, and 211c: protrusions
213a, 213b, and 213c: outer surface
214a, 214b, 214c, 216, 228: inner mirror surface
217: cover

Claims

그 내부에서 피처리 기판에 플라즈마 처리를 행하는 처리 용기와,
상기 처리 용기 내에 배치되며 그 위에 상기 피처리 기판을 보지(保持)하는 보지대와,
상기 처리 용기 내에 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 발생 수단과,
상기 처리 용기 내로 플라즈마 처리용의 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급부를 구비하는 플라즈마 처리 장치로서,
상기 반응 가스 공급부는, 상기 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하는 제 1 반응 가스 공급부와,
상기 피처리 기판의 직상 영역을 피한 위치에 설치되어 있으며, 상기 피처리 기판을 향하여 반응 가스를 공급하는 제 2 반응 가스 공급부를 포함하고,
상기 제 2 반응 가스 공급부는, 상기 처리 용기 내에 형성되는 공간의 상하 방향에 있어서 상기 보지대의 근방에 배치되어, 상기 피처리 기판을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 플라즈마 처리 장치.
A processing container for performing plasma processing on the substrate to be processed therein;
A holding table disposed in the processing container and holding the substrate to be processed thereon;
Plasma generating means for generating plasma in the processing container;
A plasma processing apparatus comprising a reactive gas supply unit for supplying a reactive gas for plasma processing into the processing container,
The reactive gas supply unit may include a first reactive gas supply unit configured to supply a reactive gas in a direction directly downward toward a central region of the substrate to be processed;
A second reactive gas supply unit which is provided at a position avoiding a region immediately above the target substrate, and supplies a reaction gas toward the target substrate,
And the second reactive gas supply unit is disposed near the holding table in a vertical direction of a space formed in the processing container, and supplies a reactive gas in an oblique direction toward the substrate to be processed.

삭제delete

제 1 항에 있어서,
상기 제 2 반응 가스 공급부는 상기 피처리 기판의 중심측을 향하여 가로 방향으로 반응 가스를 공급하는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 1,
And the second reactive gas supply unit supplies the reactive gas in a horizontal direction toward the center of the substrate.

제 1 항에 있어서,
상기 제 2 반응 가스 공급부는 환상부를 포함하며,
상기 환상부에는 상기 반응 가스를 공급하는 공급홀이 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 1,
The second reactive gas supply unit includes an annular portion,
And a supply hole for supplying the reaction gas in the annular portion.

제 4 항에 있어서,
상기 환상부는 원환 형상이며,
상기 환상부의 내경은 상기 피처리 기판의 외경보다 큰 플라즈마 처리 장치.
5. The method of claim 4,
The annular portion is an annular shape,
An inner diameter of the annular portion is larger than an outer diameter of the substrate to be processed.

제 4 항에 있어서,
상기 공급홀은 기 설정된 각도로 하방을 향하여 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.
5. The method of claim 4,
The supply hole is a plasma processing apparatus is formed downward at a predetermined angle.

제 1 항에 있어서,
상기 제 2 반응 가스 공급부는 상기 처리 용기의 측벽 내에 매립 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 1,
And the second reactive gas supply unit is embedded in a side wall of the processing container.

제 7 항에 있어서,
상기 측벽은 내방측으로 돌출되는 돌출부를 포함하고,
상기 제 2 반응 가스 공급부는 상기 돌출부 내에 매립 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 7, wherein
The side wall includes a protrusion projecting inwardly,
And the second reactive gas supply unit is embedded in the protrusion.

제 1 항에 있어서,
상기 플라즈마 발생 수단은, 플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 마이크로파 발생기와, 상기 보지대와 대향하는 위치에 설치되며 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 도입하는 유전체판을 포함하고,
상기 제 1 반응 가스 공급부는 상기 유전체판의 중앙부에 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 1,
The plasma generating means includes a microwave generator for generating microwaves for plasma excitation, a dielectric plate provided at a position opposite to the holding table and introducing microwaves into the processing container,
And the first reactive gas supply unit is provided at a central portion of the dielectric plate.

제 1 항에 있어서,
상기 보지대는,
상기 피처리 기판의 중앙부의 영역의 온도를 조정하는 제 1 온도 조정부와,
상기 보지대에 보지된 상기 피처리 기판의 중앙부의 주변에 위치하는 단부의 영역의 온도를 조정하는 제 2 온도 조정부를 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 1,
The music stand,
A first temperature adjusting unit for adjusting a temperature of an area of the center portion of the substrate to be processed;
And a second temperature adjusting unit which adjusts a temperature of a region of an end portion located around the central portion of the substrate to be held by the holding table.

제 10 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 온도 조정부는 각각 상기 보지대의 내부에 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
11. The method of claim 10,
The said 1st and 2nd temperature control part is a plasma processing apparatus provided in the inside of the said holding stage, respectively.

제 10 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 온도 조정부 중 적어도 어느 일방은 복수의 부재로 분할되어 있는 플라즈마 처리 장치.
11. The method of claim 10,
At least one of the said 1st and 2nd temperature adjustment part is divided into a some member, The plasma processing apparatus.

제 1 항에 있어서,
상기 처리 용기는, 상기 보지대의 하방측에 위치하는 저부와, 상기 저부의 외주에서부터 상방향으로 연장되는 측벽을 포함하며,
상기 측벽의 온도를 조정하는 측벽 온도 조정부를 구비하는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 1,
The processing container includes a bottom portion located below the holding stage and a side wall extending upward from an outer periphery of the bottom portion,
And a side wall temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the side wall.

제 13 항에 있어서,
상기 측벽 온도 조정부는 상기 측벽의 내부에 설치되어 있는 플라즈마 처리 장치.
The method of claim 13,
And the side wall temperature adjusting portion is provided inside the side wall.

피처리 기판을 플라즈마 처리하기 위한 플라즈마 처리 방법으로서,
처리 용기 내에 설치된 보지대 상에 피처리 기판을 보지(保持)시키는 공정과,
플라즈마 여기용의 마이크로파를 발생시키는 공정과,
유전체판을 이용하여 마이크로파를 상기 처리 용기 내로 도입하는 공정과,
상기 유전체판의 중앙부로부터 상기 피처리 기판의 중앙 영역을 향하여 직하 방향으로 반응 가스를 공급하고, 상기 처리 용기 내에 형성되는 공간의 상하 방향에 있어서 상기 보지대의 근방에서, 상기 피처리 기판의 직상 영역을 피한 위치로부터 상기 피처리 기판을 향하여 경사 방향으로 반응 가스를 공급하는 공정을 포함하는 플라즈마 처리 방법.A plasma processing method for plasma processing a substrate to be processed,
A process of holding a substrate to be processed on a holding table provided in a processing container;
Generating a microwave for plasma excitation,
Introducing a microwave into the processing vessel using a dielectric plate,
The reaction gas is supplied from the central portion of the dielectric plate toward the central region of the substrate to be processed in the direction immediately below, and in the vicinity of the holding table in the vertical direction of the space formed in the processing container, the region immediately above the substrate to be processed is provided. And a step of supplying a reaction gas in an oblique direction from the avoided position toward the substrate to be processed.