JP3153768B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、処理室内におい
て、被処理体、例えば半導体ウェハやLCD基板などに
プラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置にかかり、
特に高周波アンテナに高周波電力を印加することにより
処理室内に誘導結合プラズマを励起する誘導結合プラズ
マ処理装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing a plasma process on an object to be processed, for example, a semiconductor wafer or an LCD substrate, in a processing chamber.
In particular, the present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus that excites inductively coupled plasma in a processing chamber by applying high frequency power to a high frequency antenna.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、被処理体、例えば半導体ウェ
ハやLCD基板などを処理室内においてプラズマ処理す
るための装置として、高周波(RF)を用いた平行平板
型のプラズマ処理装置が広く採用されている。かかる平
行平板型プラズマ処理装置は、いずれか一方の電極又は
両方の電極に高周波を印加することにより、両電極間に
プラズマを発生させ、このプラズマと被処理体との間の
自己バイアス電位差により、被処理体の処理面にプラズ
マ流を流入させ、例えばエッチング処理を行うものであ
る。2. Description of the Related Art Conventionally, a parallel plate type plasma processing apparatus using a high frequency (RF) has been widely used as an apparatus for performing a plasma processing on an object to be processed, for example, a semiconductor wafer or an LCD substrate in a processing chamber. I have. Such a parallel plate type plasma processing apparatus generates a plasma between both electrodes by applying a high frequency to one or both electrodes, and a self-bias potential difference between the plasma and the object to be processed. The plasma flow is caused to flow into the processing surface of the object to be processed, and, for example, an etching process is performed.
【0003】しかしながら、上記の平行平板型プラズマ
処理装置では、半導体デバイスの超高集積化に伴って要
求されるサブミクロン単位、さらにサブハーフミクロン
単位の超微細加工を実施することは困難である。[0003] However, in the above-mentioned parallel plate type plasma processing apparatus, it is difficult to carry out ultra-fine processing in sub-micron units and sub-half-micron units required with ultra-high integration of semiconductor devices.
【0004】すなわち、かかるプロセスをプラズマ処理
装置により実施するためには、高真空雰囲気(例えば1
〜70mTorr)において、高密度のプラズマを高い
精度で制御することが重要であり、しかもそのプラズマ
は大口径ウェハや大型のLCD基板にも対応できるよう
に、大面積で高均一なものであることが必要である。That is, in order to carry out such a process by a plasma processing apparatus, a high vacuum atmosphere (for example, 1
It is important to control high-density plasma with high precision at ~ 70 mTorr), and the plasma must be large-area and highly uniform so that it can be used for large-diameter wafers and large LCD substrates. is necessary.
【0005】このような技術的要求に対して、新しいプ
ラズマソースを確立すべく、多くのアプローチがなされ
ている。例えば、欧州特許公開明細書第379828号
には、高周波アンテナを用いる高周波誘導結合プラズマ
処理装置が開示されている。この高周波誘導結合プラズ
マ処理装置10は、図8に示すように、被処理体12を
載置する載置台14と対向する処理室16の一面(天井
面)を石英ガラスなどの誘電体18で構成して、その外
壁面に、例えば渦巻きコイルから成る高周波アンテナ2
0を設置し、この高周波アンテナ20に高周波電源22
よりマッチング回路24を介して高周波電力を印加する
ことにより処理室16内に高周波による電界を形成し、
この電界内を流れる電子を処理ガスの中性粒子に衝突さ
せてガスを電離させ、プラズマを生成するように構成さ
れている。なお、載置台14には、被処理体12の処理
面へのプラズマ流の入射を促進するように、高周波電源
26よりバイアス用の高周波電力を印加することが可能
である。また、処理室16の底部には、処理室16内を
所定の圧力雰囲気にするように不図示の排気手段に連通
する排気口28が設けられるとともに、処理室16の天
井面を成す誘電体18の中央部には所定の処理ガスを処
理室16内に導入するための処理ガス導入口30が設け
られている。[0005] To meet such technical requirements, many approaches have been taken to establish a new plasma source. For example, European Patent Publication No. 379828 discloses a high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus using a high-frequency antenna. In this high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus 10, as shown in FIG. 8, one surface (ceiling surface) of a processing chamber 16 opposed to a mounting table 14 on which an object to be processed 12 is mounted is formed of a dielectric 18 such as quartz glass. The high frequency antenna 2 composed of, for example, a spiral coil
0, and a high frequency power supply 22
By applying high frequency power through the matching circuit 24, an electric field by high frequency is formed in the processing chamber 16,
Electrons flowing in the electric field collide with neutral particles of the processing gas to ionize the gas and generate plasma. A high-frequency power for biasing can be applied to the mounting table 14 from the high-frequency power supply 26 so as to promote the incidence of the plasma flow on the processing surface of the processing target 12. An exhaust port 28 communicating with an exhaust unit (not shown) is provided at the bottom of the processing chamber 16 so that the inside of the processing chamber 16 has a predetermined pressure atmosphere. A processing gas inlet 30 for introducing a predetermined processing gas into the processing chamber 16 is provided at a central portion of the processing chamber 16.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の高周波誘導結合プラズマ処理装置においては、
高周波アンテナが設置される誘電体は、高真空雰囲気に
保持される処理室の天井部を構成しているので、外気と
処理室内との圧力差に抗するためには誘電体の肉厚を厚
くせねばならず、その結果、高周波電源からの投入エネ
ルギーの利用効率が悪いという問題があった。そして、
特に大口径ウェハや大面積LCD基板を処理するための
大型の処理装置において、上記問題は顕著であった。By the way, in the conventional high frequency inductively coupled plasma processing apparatus as described above,
Since the dielectric on which the high-frequency antenna is installed forms the ceiling of the processing chamber which is maintained in a high vacuum atmosphere, the thickness of the dielectric must be increased to withstand the pressure difference between the outside air and the processing chamber. As a result, there is a problem that utilization efficiency of energy input from the high-frequency power supply is poor. And
In particular, the above problem was remarkable in a large processing apparatus for processing a large-diameter wafer or a large-area LCD substrate.
【0007】また、上記のような従来の高周波誘導結合
プラズマ処理装置においては、高周波アンテナは、誘電
体の外壁面に平面状に配置された渦巻コイルから構成さ
れている。従って、そのコイル中間部においてより強い
電界が形成され、処理室の中間領域においてより密度の
濃いプラズマが発生する。そのため、図7(A)に示す
ように、被処理体の処理面の中間領域(M)と、中央領
域(C)および周縁領域(S)とではエッチング速度が
相違し、面内均一処理を達成することが困難であるとい
う問題があった。そして、この問題も、特に大型の処理
装置において顕著であった。[0007] In the conventional high-frequency inductively coupled plasma processing apparatus as described above, the high-frequency antenna is composed of a spiral coil arranged in a plane on the outer wall surface of the dielectric. Therefore, a stronger electric field is formed in the middle portion of the coil, and a denser plasma is generated in the middle region of the processing chamber. For this reason, as shown in FIG. 7A, the etching rate is different between the middle area (M) of the processing surface of the object to be processed and the center area (C) and the peripheral area (S). There was a problem that it was difficult to achieve. And this problem was remarkable especially in a large-sized processing apparatus.
【0008】本発明は、従来の高周波誘導プラズマ処理
装置が有する上記のような問題点に鑑みて成されたもの
であり、その目的は、高周波電源から投入されるエネル
ギーの利用効率を高め、高真空条件下であってもより高
密度で均一なプラズマを発生させることが可能な新規か
つ改良された高周波誘導プラズマ処理装置を提供するこ
とである。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the conventional high-frequency induction plasma processing apparatus, and has as its object to improve the efficiency of use of the energy supplied from the high-frequency power supply and to improve the efficiency. An object of the present invention is to provide a new and improved high-frequency induction plasma processing apparatus capable of generating a higher-density and uniform plasma even under vacuum conditions.
【0009】上記課題を解決するために,請求項1によ
れば,高周波アンテナに高周波電力を印加することによ
り処理室内に誘導プラズマを励起して、前記処理室内の
被処理体に対して処理を施す如く構成されたプラズマ処
理装置において、前記処理室内に誘電体から成る側壁に
より囲まれたアンテナ室を形成し,そのアンテナ室内に
前記高周波アンテナを設置し,前記アンテナ室内は,大
気圧未満の圧力雰囲気に保持され,前記アンテナ室の側
壁は,接地された前記処理室内の内壁面に接している。
好ましくは,前記アンテナ室内は,請求項2に記載のよ
うに,大気圧未満でありかつ100Torr以上に調整
することができる。 According to the first aspect of the present invention, an induction plasma is excited in a processing chamber by applying high-frequency power to a high-frequency antenna, and processing is performed on an object to be processed in the processing chamber. In the plasma processing apparatus configured to perform the process, the side wall made of a dielectric may be provided in the processing chamber.
To form a more enclosed antenna room,
The high-frequency antenna is installed, and the inside of the antenna room is large.
Maintained in a pressure atmosphere of less than atmospheric pressure, on the side of the antenna chamber
The wall is in contact with a grounded inner wall surface of the processing chamber.
Preferably, the interior of the antenna chamber is as described in claim 2.
Adjusted to below atmospheric pressure and above 100 Torr
can do.
【0010】このように、請求項1または2によれば、
大気圧未満,好ましくは100Torr以上の圧力雰囲
気に保持されたアンテナ室が処理室内に設置されている
ので、大気圧と高真空の処理室内とを隔離していた従来
の誘電体の肉厚に比較して、アンテナ室の側壁の肉厚を
薄く構成することが可能となり、高周波電源より印加さ
れる高周波エネルギーをより効率的に処理室内に伝播さ
せることができる。また同時にアンテナ室の側壁は接地
された処理室の側面に接しているので、その反対面(す
なわち、被処理体に対向する面)に高周波による電界を
集中させることが可能となり、より高密度のプラズマを
発生させることができる。Thus, according to claim 1 or 2 ,
Since the antenna chamber maintained at a pressure lower than the atmospheric pressure , preferably at a pressure of 100 Torr or higher , is installed in the processing chamber, the antenna chamber is compared with the thickness of a conventional dielectric which separates the atmospheric pressure from the high vacuum processing chamber. As a result, the thickness of the side wall of the antenna chamber can be reduced, and the high-frequency energy applied from the high-frequency power supply can be more efficiently propagated into the processing chamber. At the same time, since the side wall of the antenna chamber is in contact with the side surface of the processing chamber which is grounded, it is possible to concentrate an electric field due to a high frequency on the opposite surface (that is, the surface facing the object to be processed). Plasma can be generated.
【0011】また請求項3によれば、上記プラズマ処理
装置に、さらに前記アンテナ室内を冷却ガスにより冷却
する冷却ガス給気/排気手段が設けられている。そのた
め、高周波電源より高周波エネルギーが印加され加熱し
た高周波アンテナを冷却ガスにより冷却することが可能
である。また冷却ガスの給気量および/または排気量を
調整することにより、アンテナ室内の圧力を大気圧未満
の所望の圧力に制御することができる。According to a third aspect of the present invention, the plasma processing apparatus is further provided with a cooling gas supply / exhaust means for cooling the antenna chamber with a cooling gas. Therefore, the high-frequency antenna heated by applying high-frequency energy from the high-frequency power supply can be cooled by the cooling gas. Further, by adjusting the supply amount and / or the exhaust amount of the cooling gas, the pressure in the antenna chamber can be controlled to a desired pressure lower than the atmospheric pressure.
【0012】さらに請求項4のように、上記プラズマ処
理装置において、前記アンテナ室の前記被処理体に対向
する側の壁の厚みを前記アンテナ室が接する前記処理室
の内壁面側の壁の厚みよりも薄く形成することが好まし
い。かかる構成によれば、高周波による高密度の電界が
被処理体方向に形成され、さらに高周波エネルギーの利
用効率を高め高密度のプラズマを処理室内に生成するこ
とができる。According to a fourth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus, the thickness of the wall of the antenna chamber facing the object to be processed is set to the thickness of the inner wall of the processing chamber in contact with the antenna chamber. It is preferable to form it thinner. According to such a configuration, a high-density electric field due to a high frequency is formed in the direction of the object to be processed, and the utilization efficiency of the high-frequency energy can be further increased to generate a high-density plasma in the processing chamber.
【0013】さらにまた請求項5のように、上記プラズ
マ処理装置において、前記被処理体の処理面を中央領域
とその中央領域を囲む中間領域とその中間領域を囲む周
縁領域とに分けた場合に、前記中間領域の正投影領域に
属する前記アンテナ室の中間領域に配置される前記高周
波アンテナ部分を前記アンテナ室の他の領域に配置され
る前記高周波アンテナ部分よりも前記被処理体に対して
離隔するように構成することもできる。かかる構成によ
れば、処理室内の電界強さを均一化することができ、従
ってプラズマ密度の均一化が図れる。According to a fifth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus, when the processing surface of the object to be processed is divided into a central region, an intermediate region surrounding the central region, and a peripheral region surrounding the intermediate region. The high-frequency antenna portion disposed in the intermediate region of the antenna chamber belonging to the orthographic projection region of the intermediate region is more distant from the object than the high-frequency antenna portion disposed in another region of the antenna chamber. It can also be configured to do so. According to such a configuration, the electric field intensity in the processing chamber can be made uniform, and thus the plasma density can be made uniform.
【0014】さらにまた請求項6のように、上記プラズ
マ処理装置において、前記被処理体の処理面を中央領域
とその中央領域を囲む中間領域とその中間領域を囲む周
縁領域とに分けた場合に、前記アンテナ室の前記被処理
体に対向する側の壁は、前記中間領域の正投影領域に属
する壁部分が他の領域に属する壁部分よりも肉厚に構成
することもできる。かかる構成によれば、より強い電界
が発生する中間領域における高周波エネルギーの伝播を
緩和することが可能となり、処理室の中間領域おいて高
密度になり易いプラズマを、中央領域や周縁領域と同程
度の密度に調整することが可能となり、プラズマ密度の
均一化を図ることができる。According to a sixth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus, when the processing surface of the object to be processed is divided into a central region, an intermediate region surrounding the central region, and a peripheral region surrounding the intermediate region. The wall of the antenna chamber facing the object to be processed may be configured such that a wall portion belonging to the orthographic projection region of the intermediate region is thicker than a wall portion belonging to another region. According to such a configuration, it is possible to reduce the propagation of high-frequency energy in the intermediate region where a stronger electric field is generated, and the plasma that tends to have a high density in the intermediate region of the processing chamber is almost as large as the central region and the peripheral region. Density can be adjusted, and the plasma density can be made uniform.
【0015】さらにまた請求項7のように、上記プラズ
マ処理装置において、前記アンテナ室の前記被処理体に
対向する側の壁に、処理ガス供給手段を設け、例えば、
被処理体の対向面側に形成された複数の処理ガス供給孔
から処理室内に処理ガスを供給することにより、処理ガ
スの分布密度を均一化し、従って処理室内に生成するプ
ラズマ密度の均一化を図ることができる。[0015] Furthermore, as according to claim 7, in the plasma processing apparatus, the wall of the side facing the object to be processed of said antenna chamber, provided a process gas supply means, for example,
By supplying the processing gas into the processing chamber from a plurality of processing gas supply holes formed on the opposite surface side of the object to be processed, the distribution density of the processing gas is made uniform, and therefore, the plasma density generated in the processing chamber is made uniform. Can be planned.
【0016】さらにまた請求項8のように、上記プラズ
マ処理装置において、前記アンテナ室の前記被処理体に
対向する側の壁に、冷媒が流通する冷媒流路を設けても
良い。かかる構成によっても、例えば、上記冷媒流路中
に冷水を流通させることにより過熱したアンテナ室内を
冷却することができる。[0016] Furthermore, as according to claim 8, in the plasma processing apparatus, the wall of the side facing the object to be processed of said antenna chamber, may be provided a coolant flow passage in which the refrigerant flows. With such a configuration, for example, it is possible to cool the overheated antenna chamber by flowing cold water through the coolant flow path.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照しながら本
発明にかかるプラズマ処理装置をLCD基板用のエッチ
ング装置に適用した実施の一形態について詳細に説明す
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment in which a plasma processing apparatus according to the present invention is applied to an etching apparatus for an LCD substrate will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
【0018】図1に示すプラズマエッチング装置100
は、導電性材料、例えばアルミニウムなどからなる円筒
あるいは矩形の角筒状に成形された処理容器102を有
しており、所定のエッチング処理は、この処理容器10
2内に形成される処理室102a内で行われる。A plasma etching apparatus 100 shown in FIG.
Has a processing container 102 formed in a cylindrical or rectangular prism shape made of a conductive material, for example, aluminum or the like.
2 is performed in a processing chamber 102a formed in the processing chamber 2.
【0019】前記処理容器102は接地されており、さ
らにその底部には、被処理体、例えばLCD基板Lを載
置するための略矩形状の載置台106が設けられてい
る。載置台106は、例えば表面に酸化アルマイト処理
が施されたアルミニウムやステンレスなどの導電性材料
からなる電極部106aと、その電極部106aの載置
面以外の部分を覆うセラミックスなどの絶縁材料から成
る電極保護部106bとから構成されている。載置台1
06は、処理容器102の底部に貫装された昇降軸10
6c上に取り付けられている。この昇降軸106cは、
不図示の昇降機構により昇降自在であり、必要に応じて
載置台106全体を昇降させることができる。また昇降
軸106cの外周部には、処理室102a内を気密に保
持するための収縮自在のベローズ108が設けられてい
る。The processing vessel 102 is grounded, and a substantially rectangular mounting table 106 for mounting an object to be processed, for example, an LCD substrate L, is provided at the bottom thereof. The mounting table 106 is made of, for example, an electrode portion 106a made of a conductive material such as aluminum or stainless steel whose surface has been subjected to oxidized alumite treatment, and an insulating material such as ceramics that covers a portion other than the mounting surface of the electrode portion 106a. And an electrode protection portion 106b. Mounting table 1
Reference numeral 06 denotes an elevating shaft 10 penetrated at the bottom of the processing vessel 102.
6c. This elevating shaft 106c is
It can be raised and lowered by a lifting mechanism (not shown), and the entire mounting table 106 can be raised and lowered as needed. A shrinkable bellows 108 for keeping the inside of the processing chamber 102a airtight is provided on the outer periphery of the elevating shaft 106c.
【0020】載置台106の電極部106aには、マッ
チング回路111を介して高周波電源113が電気的に
接続されており、プラズマ処理時に、所定の高周波、例
えば2MHzの高周波電力を印加することにより、バイ
アス電位を生じさせ、処理室102a内に励起されたプ
ラズマをLCD基板Lの処理面に効果的に引き込むこと
が可能である。なお図1に示す装置では、載置台106
にバイアス用の高周波電力を印加する構成を示したが、
単に載置台106を接地させる構成を採用することもで
きる。A high-frequency power supply 113 is electrically connected to the electrode portion 106a of the mounting table 106 via a matching circuit 111. When a predetermined high-frequency power, for example, 2 MHz, is applied during plasma processing. By generating a bias potential, plasma excited in the processing chamber 102a can be effectively drawn into the processing surface of the LCD substrate L. In the apparatus shown in FIG.
The configuration for applying high frequency power for bias to
A configuration in which the mounting table 106 is simply grounded may be adopted.
【0021】さらに載置台106の電極部106aに
は、冷却ジャケット114が内設されている。この冷却
ジャケット114内には、たとえばチラーにより温調さ
れたエチレングリコールなどの熱媒を、熱媒導入管11
4aを介して導入可能であり、導入されたエチレングリ
コールは同冷却ジャケット114内を循環して冷熱を生
じる。かかる構成により、エチレングリコールの冷熱が
冷却ジャケット114から載置台106を介してLCD
基板Lに対して伝熱し、LCD基板Lの処理面を所望す
る温度まで温調することが可能である。なお、冷却ジャ
ケット114を循環したエチレングリコールは熱媒排出
管114bより容器外へ排出される。なお、図1に示す
装置では省略しているが、載置台106に加熱ヒータな
どの加熱手段を設け、LCD基板Lの処理面の温調を行
うように構成してもよい。また、載置台106の載置面
には多数の孔115aが穿設されており、ガス供給管1
15から、所定の伝熱ガス、例えばヘリウムガスを載置
台106の載置面とLCD基板Lの裏面との間に供給す
ることにより伝熱効率を高め、減圧雰囲気下であって
も、効率的にLCD基板Lの温調を行うことが可能であ
る。Further, a cooling jacket 114 is provided inside the electrode portion 106a of the mounting table 106. In the cooling jacket 114, a heating medium such as ethylene glycol, whose temperature is controlled by a chiller, is supplied with a heating medium introduction pipe 11.
4a, and the introduced ethylene glycol circulates through the cooling jacket 114 to generate cold heat. With this configuration, the cryogenic heat of ethylene glycol is supplied from the cooling jacket 114 to the LCD
It is possible to transfer heat to the substrate L and control the temperature of the processing surface of the LCD substrate L to a desired temperature. The ethylene glycol circulated through the cooling jacket 114 is discharged out of the container through the heat medium discharge pipe 114b. Although omitted in the apparatus shown in FIG. 1, a heating means such as a heater may be provided on the mounting table 106 to control the temperature of the processing surface of the LCD substrate L. A large number of holes 115a are formed in the mounting surface of the mounting table 106,
From 15, the heat transfer efficiency is increased by supplying a predetermined heat transfer gas, for example, a helium gas, between the mounting surface of the mounting table 106 and the back surface of the LCD substrate L. It is possible to control the temperature of the LCD substrate L.
【0022】また、載置台106の上部には、LCD基
板Lの外縁部をクランプすることが可能なクランプフレ
ーム116が設けられている。このクランプフレーム1
16は、載置台106の周囲に立設された、例えば4本
の支持柱116aにより支持されており、LCD基板L
が載置された載置台106を上昇させ、LCD基板Lの
外縁部にクランプフレーム116を当接させることによ
り、LCD基板Lを載置台106上に載置固定すること
が可能である。なお、載置台106には、不図示のプッ
シャピンも設けられており、このプッシャピンを昇降さ
せることにより、LCD基板Lを載置台106上に載置
したり、載置台106から持ち上げたりすることが可能
である。A clamp frame 116 capable of clamping the outer edge of the LCD substrate L is provided above the mounting table 106. This clamp frame 1
The LCD substrate L is supported by, for example, four support columns 116a erected around the mounting table 106.
Is raised, and the clamp frame 116 is brought into contact with the outer edge of the LCD substrate L, whereby the LCD substrate L can be mounted and fixed on the mounting table 106. The mounting table 106 is also provided with a pusher pin (not shown), and the LCD board L can be mounted on the mounting table 106 or lifted from the mounting table 106 by raising and lowering the pusher pin. It is.
【0023】また載置台106の前記LCD基板Lの載
置面とほぼ対向する処理容器102の天板部102bに
接するように、例えば石英ガラスやセラミックなどの誘
電体から側壁が構成されたアンテナ室110が設けられ
ている。そして、このアンテナ室110内に、図2に示
すように、導体、例えば銅板、アルミニウム、ステンレ
スなどを渦巻き状、コイル状、あるいはループ状に形成
した高周波アンテナ112が配置されている。図2に示
す高周波アンテナ112は2ターンの渦巻状に構成され
ているが、このアンテナ112はプラズマを発生するた
めのアンテナ作用を呈する機能が有ればよく、周波数が
高くなれば1ターンでも良い。An antenna chamber having a side wall made of a dielectric material such as quartz glass or ceramic so as to be in contact with the top plate 102b of the processing container 102 substantially opposed to the mounting surface of the LCD substrate L of the mounting table 106. 110 are provided. As shown in FIG. 2, a high-frequency antenna 112 in which a conductor, for example, a copper plate, aluminum, stainless steel, or the like is formed in a spiral, coil, or loop shape is disposed in the antenna chamber 110. Although the high-frequency antenna 112 shown in FIG. 2 is formed in a spiral shape having two turns, the antenna 112 may have a function of exhibiting an antenna function for generating plasma, and may have one turn as the frequency increases. .
【0024】この高周波アンテナ112の両端子、即ち
端子112aおよび端子112b間には、マッチング回
路114を介してプラズマ生成用の高周波電源116が
接続されている。A high-frequency power supply 116 for plasma generation is connected via a matching circuit 114 between both terminals of the high-frequency antenna 112, that is, between the terminals 112a and 112b.
【0025】アンテナ室110の壁体は、LCD基板L
に対向する側の壁体110aの肉厚が、接地された処理
容器102の天井部102bに接する側の壁体110b
の肉厚よりも薄くなるように構成されている。かかる構
成により、高周波電源116より高周波アンテナ112
に印加された高周波エネルギーによる電界を、LCD基
板L側に集中させることができるので、従来の装置に比
較して、より高密度のプラズマを処理室102a内に生
成することが可能となる。The wall of the antenna room 110 is the LCD substrate L
The wall 110a on the side that contacts the ceiling 102b of the grounded processing container 102
It is configured to be thinner than the wall thickness. With such a configuration, the high frequency power supply 116 supplies the high frequency antenna 112
Since the electric field due to the high-frequency energy applied to the substrate can be concentrated on the LCD substrate L side, it is possible to generate a higher-density plasma in the processing chamber 102a as compared with a conventional apparatus.
【0026】またアンテナ室110には冷却ガス給気管
116と冷却ガス排気管118が接続されており、所定
の冷却ガスをアンテナ室110内に導入し、高周波電源
116より高周波エネルギーが印加された際に過熱した
高周波アンテナ112を冷却し、高周波アンテナ112
の寿命を延ばすことが可能である。A cooling gas supply pipe 116 and a cooling gas exhaust pipe 118 are connected to the antenna chamber 110, and a predetermined cooling gas is introduced into the antenna chamber 110, and when high-frequency energy is applied from the high-frequency power supply 116. The high-frequency antenna 112 overheated is cooled,
It is possible to extend the life of the device.
【0027】また図1に示すように、アンテナ室110
の壁内に冷媒、例えば冷水が流通する冷媒流通路113
を形成し、冷水を流すことによっても、アンテナ室11
0の過熱を防止し、高周波アンテナ112の寿命を延ば
すことができる。Further, as shown in FIG.
Refrigerant passage 113 through which a refrigerant such as cold water flows
Can be formed and flowing cold water can also form the antenna chamber 11.
0 can be prevented, and the life of the high-frequency antenna 112 can be extended.
【0028】また上記構成によれば、冷却ガス給気管1
16からアンテナ室110に導入される冷却ガスの流量
および/または冷却ガス排気管118から排気される冷
却ガスの排気量を調整することにより、アンテナ室11
0内を大気圧未満、好ましくは100Torr以上に調
整することができる。ところで、従来の装置では、高周
波アンテナは大気圧雰囲気に置かれていたため、大気と
処理室内とを隔てる誘電体の肉厚を厚くして、大気圧と
処理室内圧力、例えば数10mTorrとの圧力差に抗
するように構成する必要があった。しかし、本発明によ
れば、アンテナ室110内の圧力が大気圧未満に調整さ
れるので、高周波アンテナ112が設置されるアンテナ
室内110と処理室102a内との圧力差を小さくする
ことが可能となり、従って、アンテナ室110と処理室
102a内とを隔てる壁体110aの肉厚をより薄く形
成できる。その結果、高周波電源116より高周波アン
テナ112に印加された高周波エネルギーによる電界
を、処理室102a内に従来の装置に比較してより集中
することが可能となり、高密度のプラズマを得ることが
できる。Further, according to the above configuration, the cooling gas supply pipe 1
By adjusting the flow rate of the cooling gas introduced from the cooling gas outlet 16 into the antenna chamber 110 and / or the exhaust amount of the cooling gas exhausted from the cooling gas exhaust pipe 118, the antenna chamber 11
The pressure in 0 can be adjusted to less than atmospheric pressure, preferably to 100 Torr or more. By the way, in the conventional apparatus, since the high-frequency antenna is placed in the atmospheric pressure atmosphere, the thickness of the dielectric separating the atmosphere and the processing chamber is increased, and the pressure difference between the atmospheric pressure and the processing chamber pressure, for example, several tens mTorr. Had to be configured to resist. However, according to the present invention, since the pressure in the antenna chamber 110 is adjusted to be lower than the atmospheric pressure, the pressure difference between the antenna chamber 110 in which the high-frequency antenna 112 is installed and the processing chamber 102a can be reduced. Therefore, the wall 110a that separates the antenna chamber 110 from the inside of the processing chamber 102a can be formed to be thinner. As a result, the electric field due to the high-frequency energy applied from the high-frequency power supply 116 to the high-frequency antenna 112 can be more concentrated in the processing chamber 102a than in the conventional apparatus, and high-density plasma can be obtained.
【0029】さらに、処理ガス供給部118について説
明すると、処理ガス供給部118は、上記アンテナ室1
10の下面に配置されている。この処理ガス供給部11
8は、石英などの誘電体中にガス流通路128が形成さ
れた構造を有しており、さらに、処理ガス供給部118
の載置台106側の面には、このガス流通路128に連
通する多数の孔128aが穿設されている。従って、処
理ガス源130から流量制御装置(MFC)132を介
してガス流通路128に供給される所定の処理ガス、例
えば、酸化膜処理を行う場合にはHF4ガス、アルミニ
ウム膜処理を行う場合にはBCl3+Cl2混合ガス、上
記孔128aからシャワー状に処理室120a内に吹き
出し、処理室102内の処理ガス濃度を均一化し、従っ
て均一な密度のプラズマを処理室102a内に励起する
ことが可能である。Further, the processing gas supply section 118 will be described.
10 are arranged on the lower surface. This processing gas supply unit 11
8 has a structure in which a gas flow passage 128 is formed in a dielectric material such as quartz, and further includes a processing gas supply unit 118.
A large number of holes 128a communicating with the gas flow passage 128 are formed in the surface on the mounting table 106 side. Therefore, a predetermined processing gas supplied from the processing gas source 130 to the gas flow path 128 via the flow rate control device (MFC) 132, for example, HF 4 gas when performing oxide film processing, or when performing aluminum film processing In the process, a mixed gas of BCl 3 + Cl 2 is blown out from the hole 128a into the processing chamber 120a in the form of a shower, so that the processing gas concentration in the processing chamber 102 is made uniform, so that a plasma having a uniform density is excited into the processing chamber 102a. Is possible.
【0030】また、前記処理容器102の底部には排気
管152が接続されて、この処理容器102内の雰囲気
を不図示の排気手段、例えば、真空ポンプにより排出し
得るように構成されており、処理室102aの雰囲気を
任意の減圧度にまで真空引きすることが可能である。An exhaust pipe 152 is connected to the bottom of the processing container 102 so that the atmosphere in the processing container 102 can be exhausted by an exhaust means (not shown), for example, a vacuum pump. The atmosphere in the processing chamber 102a can be evacuated to an arbitrary degree of reduced pressure.
【0031】なお前記処理容器102の側部にはゲート
バルブ154が設けられており、隣接して設置されるロ
ードロック室より、搬送アームなどを備えた搬送機構に
より、未処理のLCD基板Lを処理室102a内に搬入
するとともに、処理済みのLCD基板Lを搬出すること
ができる。A gate valve 154 is provided on the side of the processing container 102, and an unprocessed LCD substrate L is transferred from a load lock chamber installed adjacently by a transfer mechanism having a transfer arm or the like. The processed LCD substrate L can be carried out while being carried into the processing chamber 102a.
【0032】次に、以上のように構成された本実施例に
かかるプラズマエッチング装置の動作について説明す
る。Next, the operation of the plasma etching apparatus according to the present embodiment configured as described above will be described.
【0033】まず、ゲートバルブ154を介してLCD
基板Lを、不図示の搬送アームにより処理室102a内
に収容する。この時、載置台106は、下方位置にあ
り、不図示のプッシャピンが上昇しており、不図示の搬
送アームは、LCD基板Lをこの不図示のプッシャピン
上に置き、ゲートバルブ154から処理容器102外に
待避する。次いで、不図示のプッシャピンが下降し、L
CD基板Lは載置台106の載置面に載置される。次い
で、不図示の昇降機構により、載置台106が上昇し、
クランプ116の下面にLCD基板Lの周縁部が押圧さ
れ、LCD基板Lが載置台106に固定される。First, the LCD is operated via the gate valve 154.
The substrate L is accommodated in the processing chamber 102a by a transfer arm (not shown). At this time, the mounting table 106 is at the lower position, and a pusher pin (not shown) is lifted. The transfer arm (not shown) places the LCD substrate L on the pusher pin (not shown), Evacuate outside. Next, the pusher pin (not shown) descends, and L
The CD substrate L is mounted on the mounting surface of the mounting table 106. Next, the mounting table 106 is lifted by a lifting mechanism (not shown),
The periphery of the LCD substrate L is pressed against the lower surface of the clamp 116, and the LCD substrate L is fixed to the mounting table 106.
【0034】この処理室102a内は、排気管152に
接続される不図示の真空ポンプにより真空引きされ、同
時に側壁に設けた処理ガス供給口150より所定の処理
ガス、例えば、酸化膜処理を行う場合にはHF4ガス、
アルミニウム膜処理を行う場合にはBCl3+Cl2混合
ガス、を処理室102a内へ導入し、例えば処理室内を
30mTorr程度の高真空状態にする。また、アンテ
ナ室110内には、冷却ガス給気口116より冷却ガス
が供給され、例えば100Torr程度の大気圧未満の
圧力状態に保持される。The inside of the processing chamber 102a is evacuated by a vacuum pump (not shown) connected to an exhaust pipe 152, and at the same time, a predetermined processing gas, for example, an oxide film is processed through a processing gas supply port 150 provided on a side wall. HF 4 gas in case
When performing an aluminum film treatment, a mixed gas of BCl 3 + Cl 2 is introduced into the processing chamber 102a, and the processing chamber is brought into a high vacuum state of about 30 mTorr, for example. In addition, a cooling gas is supplied into the antenna chamber 110 from a cooling gas supply port 116, and is maintained at a pressure less than the atmospheric pressure of, for example, about 100 Torr.
【0035】そして、高周波電源116よりマッチング
回路114を介して、例えば13.56MHzの高周波
エネルギーをアンテナ室110内の高周波アンテナ11
2に印加する。すると、高周波アンテナ112のインダ
クタンス成分の誘導作用により処理室102a内に電界
が形成される。その際、本実施例によれば、アンテナ室
110は設置された処理容器102の天井部102bに
接して設けられるとともに、そのアンテナ室110の被
処理体に対する対向面側の壁110aの肉厚は従来のも
のに比較して薄く形成されているので、従来の装置に比
較してより強い電界が処理室102a内に形成される。
その結果、より高密度のプラズマを処理室102a内に
生成することができる。Then, high-frequency energy of, for example, 13.56 MHz is supplied from the high-frequency power source 116 through the matching circuit 114 to the high-frequency antenna 11 in the antenna chamber 110.
2 Then, an electric field is formed in the processing chamber 102a by the induction action of the inductance component of the high-frequency antenna 112. At this time, according to the present embodiment, the antenna chamber 110 is provided in contact with the ceiling 102b of the installed processing container 102, and the wall thickness of the wall 110a of the antenna chamber 110 on the side facing the object to be processed is Since it is formed thinner than the conventional one, a stronger electric field is formed in the processing chamber 102a as compared with the conventional apparatus.
As a result, higher density plasma can be generated in the processing chamber 102a.
【0036】さて、このようにして処理室102a内に
生成したプラズマは、載置台106に印加されるバイア
ス電位により載置台106上のLCD基板Lの方向に移
動し、処理面に対して所望のエッチング処理を施すこと
が可能である。そして、所定のエッチング処理が終了し
た後、処理済みのLCD基板Lはゲートバルブ154を
介してロードロック室に搬出される。The plasma generated in the processing chamber 102a as described above moves in the direction of the LCD substrate L on the mounting table 106 due to the bias potential applied to the mounting table 106, and a desired position with respect to the processing surface. An etching process can be performed. After the predetermined etching process is completed, the processed LCD substrate L is carried out to the load lock chamber via the gate valve 154.
【0037】以上、本発明にかかるプラズマ処理装置を
LCD基板用のエッチング装置に適用した一実施例に即
して説明したが、上記装置においては、渦巻状の高周波
アンテナ112が設置されるプラズマ室110の壁11
0aが平板状に構成されているので、高周波アンテナ1
12が密に配置される中間部においてより強い電界が形
成され、その結果、処理室の中間領域のプラズマ密度が
高くなり、図7(A)に示されるように、中間領域
(M)と、中央領域(C)および周縁領域(S)とのエ
ッチングレート(ER)が不均一になるおそれがある。As described above, the plasma processing apparatus according to the present invention has been described with reference to an embodiment in which the plasma processing apparatus is applied to an etching apparatus for an LCD substrate. 110 wall 11
0a is configured as a flat plate, so that the high-frequency antenna 1
A stronger electric field is formed in the middle portion where the 12 is densely arranged, and as a result, the plasma density in the middle region of the processing chamber is increased, and as shown in FIG. The etching rate (ER) between the central region (C) and the peripheral region (S) may be non-uniform.
【0038】なお本明細書において、被処理体の処理面
の中央領域の正投影に属する処理室またはアンテナ室内
の領域を中央領域(C)、該処理面の中央領域を囲む中
間領域の正投影に属する処理室またはアンテナ室内の領
域を中間領域(M)、該処理面の中間領域を囲む外縁領
域(すなわち、最外側領域)の正投影に属する処理室ま
たはアンテナ室内の領域を周縁領域(S)とそれぞれ称
しているが、これらの中央領域(C)、中間領域
(M)、周縁領域(S)の概念は、相対的な概念であ
り、被処理体の寸法および載置位置、処理室およびアン
テナ室の寸法および配置位置に応じて相対的に決定され
るものである。In this specification, the area in the processing chamber or the antenna chamber belonging to the orthographic projection of the central area of the processing surface of the object to be processed is the central area (C), and the orthographic projection of the intermediate area surrounding the central area of the processing surface. A region in the processing chamber or the antenna room belonging to the intermediate region (M), and a region in the processing room or the antenna room belonging to the orthographic projection of the outer peripheral region (that is, the outermost region) surrounding the intermediate region of the processing surface is the peripheral region (S). ), The concepts of the central region (C), the intermediate region (M), and the peripheral region (S) are relative concepts, and include the dimensions and the mounting position of the object to be processed and the processing chamber. It is relatively determined according to the size and arrangement position of the antenna room.
【0039】そして、本発明の別の実施の形態によれ
ば、上記のように、中央領域(C)、中間領域(M)、
周縁領域(S)において異なるプラズマ密度を、処理室
内において均一にするための様々な構成を加えることが
できる。以下、プラズマ密度を均一化するためのいくつ
かの態様について説明するが、これらの態様に用いられ
る構成部材のうち、図1に示す装置と同じ機能構成を有
するものについては同じ参照番号を付することにより詳
細説明は省略する。According to another embodiment of the present invention, as described above, the central region (C), the intermediate region (M),
Various configurations for making different plasma densities in the peripheral region (S) uniform in the processing chamber can be added. Hereinafter, several embodiments for uniformizing the plasma density will be described. Of the constituent members used in these embodiments, those having the same functional configuration as the apparatus illustrated in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Therefore, detailed description is omitted.
【0040】上記実施の形態においては、図2に示すよ
うに、一系統の高周波電源116より高周波電力が印加
される高周波アンテナ112を用いた結果、中間領域
(M)と、中央領域(C)および周縁領域(S)におい
てプラズマ密度の不均一を招くおそれがあった(図7
(A)参照)。これに対して、本発明の別の実施の形態
によれば、図3に示すように、二系統の高周波電源22
2a、222bより、それぞれマッチング回路224
a、224bを介して二系統の高周波アンテナ202
a、202bに、それぞれ異なる電力の高周波電力を印
加する構成を採用することも可能である。図示のよう
に、高周波アンテナを多系統構造とすることにより、例
えば、プラズマ密度の薄い場所に対して高周波アンテナ
を密に配置し、および/または高い高周波電力を印加
し、プラズマ密度の高い場所に対して高周波アンテナを
粗に配置し、および/または低い高周波電力を印加する
ことが可能となり、処理室内のプラズマ密度の均一化を
図ることができる。なお、図示の例では、第1の高周波
アンテナ202aの外周を囲むように電界シールド21
0により相互干渉しないよう第2の高周波アンテナ20
2bを配置することにより、プラズマ密度が薄くなりが
ちな処理室の周縁部に対してより強い電波を供給するこ
とが可能なように構成している。In the above embodiment, as shown in FIG. 2, as a result of using high-frequency antenna 112 to which high-frequency power is applied from one system of high-frequency power supply 116, intermediate region (M) and central region (C) In addition, the plasma density may be non-uniform in the peripheral region (S) (see FIG. 7).
(A)). On the other hand, according to another embodiment of the present invention, as shown in FIG.
2a and 222b, the matching circuit 224
a, 224b via two high-frequency antennas 202
It is also possible to adopt a configuration in which different high-frequency powers are applied to a and 202b. As shown in the drawing, by forming the high-frequency antenna in a multi-system structure, for example, the high-frequency antenna is densely arranged in a place where the plasma density is low, and / or a high-frequency power is applied to the place where the plasma density is high. On the other hand, the high-frequency antenna can be roughly arranged and / or a low-frequency power can be applied, so that the plasma density in the processing chamber can be made uniform. In the illustrated example, the electric field shield 21 surrounds the outer periphery of the first high-frequency antenna 202a.
0 so as not to cause mutual interference.
By arranging 2b, it is configured such that stronger radio waves can be supplied to the peripheral portion of the processing chamber where the plasma density tends to be thin.
【0041】あるいは、図4に示すように、アンテナ室
110内に設置される渦巻状の高周波アンテナ204の
中間部204Mを、アンテナ室110の被処理体側の壁
110aから浮き上がらせるように配置して、壁110
aに接する中心部204C(端子112a付近)および
周縁部204S(端子112b付近)とLCD基板との
間隔よりも、中間部204MとLCD基板Lとの間隔を
広げることができる。その結果、プラズマ密度が濃くな
りやすい処理室の中間領域(M)の電界を弱くすること
が可能となり、図7(B)に示すように、処理室内に生
成するプラズマ密度を均一化し、エッチングレート(E
R)の面内均一を達成することができる。Alternatively, as shown in FIG. 4, the intermediate portion 204M of the spiral high-frequency antenna 204 installed in the antenna chamber 110 is arranged so as to rise from the wall 110a of the antenna chamber 110 on the object side. , Wall 110
The distance between the intermediate portion 204M and the LCD substrate L can be wider than the distance between the center portion 204C (in the vicinity of the terminal 112a) and the peripheral portion 204S (in the vicinity of the terminal 112b) and the LCD substrate. As a result, it is possible to weaken the electric field in the middle region (M) of the processing chamber where the plasma density tends to increase, and as shown in FIG. (E
In-plane uniformity of R) can be achieved.
【0042】図4に示す実施例では、アンテナ室110
内に設置される渦巻状の高周波アンテナ204の中間部
204Mを、アンテナ室110の被処理体側の壁110
aから浮き上がらせるように配置したが、アンテナの設
置をより安定化させるために、図5に示すように、アン
テナ室110の被処理体側の壁206自体を、その中間
領域(M)に属する部分(206M)が他の部分(中央
領域(C)および周縁領域(S)に属する部分(206
C、206S))よりも処理室の天井側に向かって盛り
上がった段々形状に構成し、各段上に高周波アンテナ2
04の各ターンを配置するように構成することもでき
る。In the embodiment shown in FIG.
The intermediate portion 204M of the spiral high-frequency antenna 204 installed in the inside is connected to the wall 110 of the antenna chamber 110 on the object side.
5, the wall 206 of the antenna chamber 110 on the side of the object to be processed is placed in a portion belonging to the intermediate region (M) as shown in FIG. 5 in order to further stabilize the installation of the antenna. (206M) is a portion (206) belonging to another portion (the center region (C) and the peripheral region (S)).
C, 206S)) to form a stepped shape that rises toward the ceiling side of the processing chamber.
04 may be arranged.
【0043】さらにまた、図6に示すように、アンテナ
室110の被処理体側の壁208を、その中間部208
Mの肉厚を他の部分、すなわち中央部208Cおよび周
縁部208Sの肉厚よりも厚く構成することができる。
かかる構成によっても、プラズマ密度が濃くなりがちな
中間領域(M)における高周波エネルギーの伝播力を弱
めることが可能となり、処理室内に生成するプラズマ密
度の均一化を図ることができる。なお、図示の例では、
アンテナ室110の被処理体側の外壁面を平面状にし、
アンテナ室110の内壁面を中央部が盛り上がる腕状に
構成することにより、中間部208Mの肉厚が厚くなる
ようにしているが、かかる例とは逆に、アンテナ室11
0の内壁面を平面状にし、外壁面を被処理体側に中央部
が盛り上がる腕状にして、中央部の肉厚が厚くなるよう
に構成することもできる。Further, as shown in FIG. 6, the wall 208 of the antenna chamber 110 on the side of the object to be processed is attached to the intermediate portion 208 thereof.
The thickness of M can be configured to be thicker than the other portions, that is, the thickness of the central portion 208C and the peripheral portion 208S.
With such a configuration as well, it is possible to reduce the propagation power of the high-frequency energy in the intermediate region (M) where the plasma density tends to be high, so that the plasma density generated in the processing chamber can be made uniform. In the example shown,
The outer wall surface of the antenna chamber 110 on the object side is made flat,
The inner wall surface of the antenna chamber 110 is formed in an arm shape with a raised central portion, so that the thickness of the intermediate portion 208M is increased.
The inner wall surface of 0 may be flat, and the outer wall surface may be in the form of an arm whose central portion is raised toward the object to be processed, so that the central portion has a large thickness.
【0044】さらに、図6に示す実施例では、アンテナ
室110のLCD基板Lに対向する側の壁208内に処
理ガス供給路220を設けている。この処理ガス供給路
220は壁208の被処理体側外壁面に開口する複数の
処理ガス供給孔222を備えている。かかる構成によれ
ば、複数の処理ガス供給孔222から処理室内に処理ガ
スが均一に供給されるので、処理室102a内の処理ガ
ス分布密度をより均一化することが可能となり、従って
処理室102a内に生成するプラズマ密度の均一化を図
ることができる。Further, in the embodiment shown in FIG. 6, the processing gas supply path 220 is provided in the wall 208 of the antenna chamber 110 on the side facing the LCD substrate L. The processing gas supply path 220 has a plurality of processing gas supply holes 222 that are opened on the outer wall surface of the wall 208 on the object side. According to this configuration, the processing gas is uniformly supplied into the processing chamber from the plurality of processing gas supply holes 222, so that the processing gas distribution density in the processing chamber 102a can be made more uniform, and thus the processing chamber 102a The density of the plasma generated inside can be made uniform.
【0045】以上、本発明にかかるプラズマ処理装置を
LCD基板用のエッチング装置に適用した一実施例に即
して説明したが、本発明はかかる実施例に限定されず、
特許請求の範囲に記載された技術的思想の範囲内におい
て、当業者であれば、各種の修正および変更を施すこと
が可能であり、これらについても当然に本発明の技術的
範囲に属するものと了解される。As described above, the plasma processing apparatus according to the present invention has been described with reference to one embodiment in which the plasma processing apparatus is applied to an etching apparatus for an LCD substrate. However, the present invention is not limited to such an embodiment.
Within the scope of the technical idea described in the claims, those skilled in the art can make various modifications and changes, and these naturally belong to the technical scope of the present invention. I understand.
【0046】例えば、上記実施例においては、基板を被
処理体として処理する例を示したが、本発明は、半導体
ウェハを被処理体とする処理装置に対しても適用でき
る。また上記実施例では、本発明をエッチング装置に適
用した例を示したが、本発明は、プラズマを利用した各
種装置、例えばアッシング装置やプラズマCVD装置に
対しても適用することが可能である。For example, in the above embodiment, an example in which a substrate is processed as an object to be processed has been described. However, the present invention can also be applied to a processing apparatus in which a semiconductor wafer is an object to be processed. In the above embodiment, an example in which the present invention is applied to an etching apparatus has been described. However, the present invention can also be applied to various apparatuses using plasma, for example, an ashing apparatus and a plasma CVD apparatus.
【0047】[0047]
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づいて
構成されたプラズマ処理装置によれば、以下に示すよう
な優れた作用効果を奏することができる。As described above, according to the plasma processing apparatus constructed based on the present invention, the following excellent operational effects can be obtained.
【0048】請求項1または2によれば、大気圧未満,
好ましくは100Torr以上の圧力雰囲気に保持され
たアンテナ室が処理室内に設置されているので、大気圧
と高真空の処理室内とを隔離していた従来の誘電体の肉
厚に比較して、アンテナ室の側壁の肉厚を薄く構成する
ことが可能となり、高周波電源より印加される高周波エ
ネルギーをより効率的に処理室内に伝播させることがで
きる。また同時にアンテナ室の側壁は接地された処理室
の側面に接しているので、その反対面(すなわち、被処
理体に対向する面)に高周波による電界を集中させるこ
とが可能となり、より高密度のプラズマを発生させるこ
とができる。According to claim 1 or 2 , the pressure is lower than the atmospheric pressure ,
Preferably, the antenna chamber maintained at a pressure atmosphere of 100 Torr or more is provided in the processing chamber, so that the antenna chamber is compared with the conventional dielectric material which separates the atmospheric pressure and the high vacuum processing chamber from each other. The thickness of the side wall of the chamber can be reduced, and the high-frequency energy applied from the high-frequency power supply can be more efficiently transmitted into the processing chamber. At the same time, since the side wall of the antenna chamber is in contact with the side surface of the processing chamber which is grounded, it is possible to concentrate an electric field due to a high frequency on the opposite surface (that is, the surface facing the object to be processed). Plasma can be generated.
【0049】請求項3によれば、高周波電源より高周波
エネルギーが印加され加熱した高周波アンテナを冷却ガ
スにより冷却することが可能である。また冷却ガスの給
気量および/または排気量を調整することにより、アン
テナ室内の圧力を大気圧未満の所望の圧力に制御するこ
とができる。According to the third aspect , the high-frequency antenna heated by application of high-frequency energy from the high-frequency power supply can be cooled by the cooling gas. Further, by adjusting the supply amount and / or the exhaust amount of the cooling gas, the pressure in the antenna chamber can be controlled to a desired pressure lower than the atmospheric pressure.
【0050】請求項4によれば、アンテナ室の被処理体
に対向する側の側壁の厚みが、処理室の壁面側の側壁の
厚みよりも薄いので、高周波による高密度の電界が被処
理体方向に形成されるので、さらに高周波エネルギーの
利用効率を高め高密度のプラズマを処理室内に生成する
ことができる。According to the fourth aspect , the thickness of the side wall of the antenna chamber facing the object to be processed is smaller than the thickness of the side wall of the processing chamber on the side of the processing chamber. Since it is formed in the direction, the utilization efficiency of the high-frequency energy can be further increased and high-density plasma can be generated in the processing chamber.
【0051】請求項5によれば、より強い電界が形成さ
れやすい処理室の中間領域については、高周波アンテナ
と被処理体との間隔を広げて配するので、中間領域の電
界と中央領域および周縁領域の電界の強さを均一化で
き、その結果プラズマ密度の均一化を図ることができ
る。According to the fifth aspect , in the intermediate region of the processing chamber where a stronger electric field is apt to be formed, the space between the high-frequency antenna and the object to be processed is widened. The intensity of the electric field in the region can be made uniform, and as a result, the plasma density can be made uniform.
【0052】請求項6によれば、より強い電界が発生す
る中間領域における高周波エネルギーの伝播を緩和する
ことが可能となり、処理室の中間領域おいて高密度にな
り易いプラズマを、中央領域や周縁領域と同程度の密度
に調整することが可能となり、プラズマ密度の均一化を
図ることができる。According to the sixth aspect , the propagation of high-frequency energy in the intermediate region where a stronger electric field is generated can be reduced, and the plasma which tends to have a high density in the intermediate region of the processing chamber is removed from the central region or the peripheral region. The density can be adjusted to the same level as the region, and the plasma density can be made uniform.
【0053】請求項7によれば、アンテナ室の被処理体
に対向する側の壁に、処理ガス供給手段を設けているの
で、例えば、被処理体の対向面側に形成された複数の処
理ガス供給孔から処理室内に処理ガスを供給することに
より、処理ガスの分布密度を均一化し、従って処理室内
に生成するプラズマ密度の均一化を図ることができる。According to the seventh aspect , since the processing gas supply means is provided on the wall of the antenna chamber facing the object to be processed, for example, a plurality of processing gas formed on the opposing surface of the object to be processed is provided. By supplying the processing gas into the processing chamber from the gas supply holes, the distribution density of the processing gas can be made uniform, and therefore, the density of the plasma generated in the processing chamber can be made uniform.
【0054】請求項8によれば、アンテナ室の被処理体
に対向する側の壁に、冷媒が流通する冷媒流路を設けて
いるので、例えば、上記冷媒流路中に冷水を流通させる
ことにより過熱したアンテナ室内を冷却することができ
る。According to the eighth aspect of the present invention, since a coolant flow path through which the coolant flows is provided on the wall of the antenna chamber facing the object to be processed, for example, cold water can flow through the coolant flow path. Thus, the overheated antenna room can be cooled.
【図1】本発明にかかるプラズマ処理装置をLCD基板
用のエッチング装置に適用した一実施例の概略的な構成
図である。FIG. 1 is a schematic configuration diagram of an embodiment in which a plasma processing apparatus according to the present invention is applied to an etching apparatus for an LCD substrate.
【図2】図1に示すプラズマエッチング装置の高周波ア
ンテナの配置の様子を示す略水平方向断面図である。FIG. 2 is a substantially horizontal cross-sectional view showing an arrangement of a high-frequency antenna of the plasma etching apparatus shown in FIG.
【図3】本発明にかかるプラズマ処理装置に適用可能な
高周波アンテナの別の実施例を示す略水平方向断面図で
ある。FIG. 3 is a schematic horizontal sectional view showing another embodiment of the high-frequency antenna applicable to the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図4】本発明にかかるプラズマ処理装置に適用可能な
高周波アンテナのさらに別の実施例を示す略垂直方向断
面図である。FIG. 4 is a schematic vertical sectional view showing still another embodiment of a high-frequency antenna applicable to the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図5】本発明にかかるプラズマ処理装置に適用可能な
高周波アンテナおよびアンテナ室のさらに別の実施例を
示す略垂直方向断面図である。FIG. 5 is a substantially vertical sectional view showing still another embodiment of the high-frequency antenna and the antenna chamber applicable to the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図6】本発明にかかるプラズマ処理装置に適用可能な
高周波アンテナおよびアンテナ室のさらに別の実施例を
示す略垂直方向断面図である。FIG. 6 is a substantially vertical sectional view showing still another embodiment of a high-frequency antenna and an antenna chamber applicable to the plasma processing apparatus according to the present invention.
【図7】高周波アンテナの配置とエッチングレートとの
関係を示す説明図であり、(A)は高周波アンテナを平
面状に配置した場合、(B)は高周波アンテナの中間部
が盛り上がるように配置した場合をそれぞれ示してい
る。FIGS. 7A and 7B are explanatory diagrams showing the relationship between the arrangement of the high-frequency antenna and the etching rate. FIG. 7A shows a case where the high-frequency antenna is arranged in a plane, and FIG. 7B shows an arrangement in which an intermediate portion of the high-frequency antenna is raised. Each case is shown.
【図8】従来の高周波誘導型プラズマ処理装置の概略構
成を示す略断面図である。FIG. 8 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of a conventional high frequency induction type plasma processing apparatus.
100 プラズマエッチング装置 102 処理容器 102a 処理室 102B 天井部 106 載置台 110 アンテナ室 110a 被処理体側壁 112 高周波アンテナ 114 マッチング回路 116 高周波電源 116 冷却ガス給気口 118 冷却ガス排気口 REFERENCE SIGNS LIST 100 plasma etching apparatus 102 processing container 102 a processing chamber 102 B ceiling 106 mounting table 110 antenna chamber 110 a side wall of processed object 112 high frequency antenna 114 matching circuit 116 high frequency power supply 116 cooling gas supply port 118 cooling gas exhaust port
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // C23C 16/50 C23C 16/50 (56)参考文献 特開 平8−195297(JP,A) 特開 平7−296989(JP,A) 特開 平7−201495(JP,A) 特開 平7−106096(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/3065 B01J 19/08 C23F 4/00 H01L 21/205 H05H 1/46 C23C 16/50 Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI // C23C16 / 50 C23C16 / 50 (56) References JP-A-8-195297 (JP, A) JP-A-7-296989 (JP, A) JP-A-7-201495 (JP, A) JP-A-7-106096 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 21/3065 B01J 19/08 C23F 4 / 00 H01L 21/205 H05H 1/46 C23C 16/50
Claims (8)
ことにより処理室内に誘導プラズマを励起して、前記処
理室内の被処理体に対して処理を施す如く構成されたプ
ラズマ処理装置において、前記処理室内に誘電体から成る側壁により囲まれたアン
テナ室を形成し,そのアンテナ室内に前記高周波アンテ
ナを設置し, 前記アンテナ室内は,大気圧未満の圧力雰囲気に保持さ
れ, 前記アンテナ室の側壁は,接地された前記処理室内の内
壁面に接している ことを特徴とする,プラズマ処理装
置。In a plasma processing apparatus configured to excite an induction plasma in a processing chamber by applying high-frequency power to a high-frequency antenna and to perform processing on an object to be processed in the processing chamber, The antenna surrounded by the dielectric side wall
A high-frequency antenna is formed in the antenna chamber.
The antenna room is maintained at a pressure less than atmospheric pressure.
And the side wall of the antenna chamber is inside the grounded processing chamber.
A plasma processing apparatus characterized by being in contact with a wall surface .
かつ100Torr以上の圧力雰囲気に保持されること
を特徴とする,請求項1に記載のプラズマ処理装置。 2. The interior of the antenna room is below atmospheric pressure.
And maintained in a pressure atmosphere of 100 Torr or more.
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
り冷却する冷却ガス給気/排気手段を設けたことを特徴
とする、請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。 3. A cooling gas inside the antenna chamber.
With cooling gas supply / exhaust means for cooling
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
る側の壁の厚みを前記アンテナ室が接する前記処理室の
内壁面側の壁の厚みよりも薄く形成したことを特徴とす
る、請求項1〜3のいずれかに記載のプラズマ処理装
置。4. A process according to claim 1, wherein the thickness of the wall of the antenna chamber on the side facing the object to be processed is smaller than the thickness of the wall on the inner wall surface of the processing chamber in contact with the antenna chamber. Item 4. The plasma processing apparatus according to any one of Items 1 to 3 .
中央領域を囲む中間領域とその中間領域を囲む周縁領域
とに分け、前記中間領域の正投影領域に属する前記アン
テナ室の中間領域に配置される前記高周波アンテナを前
記アンテナ室の他の領域に配置される前記高周波アンテ
ナよりも前記被処理体に対して離れた位置に配置させる
ことを特徴とする、請求項1〜4のいずれかに記載のプ
ラズマ処理装置。5. A processing area of the object to be processed is divided into a central area, an intermediate area surrounding the central area, and a peripheral area surrounding the intermediate area, and an intermediate area of the antenna chamber belonging to the orthographic area of the intermediate area. characterized in that to remotely located with respect to the target object than the high frequency antenna to the high frequency antenna is disposed in other regions of the antenna chamber disposed, any of claims 1 to 4 A plasma processing apparatus according to any one of the above.
中央領域を囲む中間領域とその中間領域を囲む周縁領域
とに分け、前記アンテナ室の前記被処理体に対向する側
の壁は、前記中間領域の正投影領域に属する壁部分が他
の領域に属する壁部分よりも肉厚に構成されることを特
徴とする、請求項1〜5のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。6. The processing surface of the object to be processed is divided into a central region, an intermediate region surrounding the central region, and a peripheral region surrounding the intermediate region, and a wall of the antenna chamber facing the object to be processed is The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5 , wherein a wall portion belonging to the orthographic region of the intermediate region is configured to be thicker than a wall portion belonging to another region.
る側の壁に、処理ガス供給手段を設けたことを特徴とす
る、請求項1〜6のいずれかに記載のプラズマ処理装
置。7. A side wall facing the object to be processed of said antenna chamber, characterized in that a process gas supply unit, the plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
る側の壁に、冷媒が流通する冷媒流路を設けたことを特
徴とする、請求項1〜7のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。8. A wall on the side facing the object to be processed of said antenna chamber, characterized in that a coolant channel which refrigerant flows, the plasma treatment according to any one of claims 1 to 7 apparatus.
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