KR102464047B1 - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
플라즈마의 누설을 저감하여 에칭률을 향상시킨다.
플라즈마 처리 장치는, 일단에 개구부(11)가 설치되고, 내부에 프로세스 가스가 도입되는 통형 전극(10)을 구비하고 있다. 통형 전극(10)에는 고주파 전압을 인가하는 고주파 전원이 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치는 반송부로서 회전 테이블(3)을 구비하고 있고, 회전 테이블(3)이 통형 전극(10)의 개구부(11)의 직하에 워크(W)를 통과시킨다. 플라즈마 처리 장치는 또한 개구부(11)의 근방에서, 워크(W)의 반송 방향에 대하여 대략 평행한 자력선을 포함하는 자계(B)를 형성하는 자성 부재(17)를 구비하고 있다. By reducing plasma leakage, the etching rate is improved.
The plasma processing apparatus has an opening 11 provided at one end, and a cylindrical electrode 10 into which a process gas is introduced. A high-frequency power supply for applying a high-frequency voltage is connected to the cylindrical electrode 10 . The plasma processing apparatus is provided with the rotary table 3 as a conveyance part, and the rotary table 3 passes the workpiece|work W directly under the opening part 11 of the cylindrical electrode 10. As shown in FIG. The plasma processing apparatus also includes a magnetic member 17 that forms, in the vicinity of the opening 11 , a magnetic field B including lines of magnetic force that are substantially parallel to the conveyance direction of the workpiece W .
Description
본 발명은, 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다. The present invention relates to a plasma processing apparatus.
반도체 장치나 액정 디스플레이 혹은 광 디스크 등 각종의 제품의 제조 공정에 있어서, 예컨대 웨이퍼나 유리 기판 등의 워크 상에 광학막 등의 박막을 성막하는 것이 있다. 박막은, 워크에 대하여 금속 등의 막을 형성하는 성막과, 형성한 막에 대하여 에칭, 산화 또는 질화 등의 막처리를 반복함에 따라 작성할 수 있다. DESCRIPTION OF RELATED ART In the manufacturing process of various products, such as a semiconductor device, a liquid crystal display, or an optical disk, thin films, such as an optical film, are formed into a film, for example on a workpiece|work, such as a wafer and a glass substrate. A thin film can be created by repeating film formation for forming a film of a metal or the like on the work and film processing such as etching, oxidation or nitriding on the formed film.
성막 및 막처리는 여러 가지 방법으로 행할 수 있지만, 그 하나로서, 플라즈마를 이용한 것이 있다. 성막은, 진공 용기 내에 성막하는 재료로 이루어지는 타겟을 배치한다. 진공 용기 내에 불활성 가스를 도입하고, 타겟에 직류 전압을 인가하여 불활성 가스를 플라즈마화하여 이온을 생성하며, 이 이온을 타겟에 충돌시킨다. 타겟으로부터 때려내진 재료가 워크상에 퇴적함으로써 성막이 행해진다.Although film formation and film processing can be performed by various methods, there is one using plasma as one of them. In film-forming, the target which consists of a material to form into a film is arrange|positioned in a vacuum container. An inert gas is introduced into the vacuum vessel, a direct current voltage is applied to the target to turn the inert gas into plasma to generate ions, and the ions are collided with the target. Film formation is performed by depositing the material struck from the target on the work.
막처리는 진공 용기 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 전극을 배치하고, 성막된 워크를 전극의 아래에 배치한다. 진공 용기 내에 프로세스 가스를 도입하고, 전극에 고주파 전압을 인가하여 프로세스 가스를 플라즈마화하여 이온을 생성한다. 프로세스 가스는, 에칭의 경우는 아르곤 가스 등의 불활성 가스를 이용한다. 산화 처리의 경우는 산소, 질화 처리의 경우는 질소를 이용한다. 생성한 이온을 워크상의 막에 충돌시킴에 따라 막을 에칭하는 또는 산화물 혹은 질화물을 생성하는 등의 막처리를 행한다.In the film treatment, an electrode for generating plasma is placed in a vacuum container, and the formed work is placed under the electrode. A process gas is introduced into a vacuum vessel, and a high-frequency voltage is applied to an electrode to turn the process gas into plasma to generate ions. In the case of etching, an inert gas such as argon gas is used as the process gas. In the case of oxidation treatment, oxygen is used, and in the case of nitriding treatment, nitrogen is used. A film treatment such as etching the film or generating an oxide or nitride is performed by impinging the generated ions on the film on the work.
이러한 성막과 막처리를 연속하여 행할 수 있도록 하나의 진공 용기의 내부에 회전 테이블을 배치하고, 회전 테이블의 위쪽의 둘레 방향에 성막용의 유닛과 막처리용의 유닛을 복수 배치한 플라즈마 처리 장치가 있다(예컨대, 특허문헌 1 및 2 참조). 워크를 회전 테이블 상에 유지하여 반송하고, 성막 유닛과 막처리 유닛의 직하(直下)를 통과시킴으로써 광학막 등이 형성된다. A plasma processing apparatus in which a rotary table is disposed inside one vacuum container so that such film formation and film treatment can be performed continuously, and a plurality of film forming units and film treatment units are disposed in a circumferential direction above the rotary table. There is (for example, refer to
예컨대, 특허문헌 1 및 2와 같은 전극을, 상단이 막힌 통형상으로 형성하는(이하, 「통형 전극」이라고 함) 막처리 유닛에서는, 프로세스 가스를 통형 전극의 내부에 도입함으로써, 플라즈마는 통형 전극의 내부에 발생한다. 통형 전극의 개구부를 회전 테이블의 면과 좁은 클리어런스를 개재하여 마주하도록 배치하고, 워크가 개구부의 아래를 좁은 클리어런스로 통과하도록 구성한다. 이렇게 함으로써, 플라즈마의 외부 유출을 저감시키면서 막처리를 행할 수 있다. For example, in a film processing unit in which electrodes such as those in
막처리 유닛에 있어서, 에칭률이나 화합물 생성 레이트를 향상시키기 위해서는, 전극에 인가하는 전압을 증가시키거나, 또는 도입하는 프로세스 가스의 압력을 증가시킬 필요가 있다. 그러나, 전압 또는 가스압이 증가하면, 통형 전극의 내부에 발생한 플라즈마가 외부에 확대되고, 자기 바이어스 전압이 반전하여 막처리가 성립하지 않게 될 가능성이 있다. In the film processing unit, in order to improve the etching rate or the compound production rate, it is necessary to increase the voltage applied to the electrode or increase the pressure of the process gas to be introduced. However, when the voltage or gas pressure is increased, the plasma generated inside the cylindrical electrode is expanded to the outside, the self-bias voltage is reversed, and there is a possibility that the film treatment cannot be established.
본 발명은, 전술한 바와 같은 과제를 해결하기 위해서, 통형 전극의 내부의 방전의 외부로의 누설을 억제하여 플라즈마 처리 장치에서의 처리의 안정화와 처리 속도의 향상을 목적으로 한다. In order to solve the above-mentioned problems, an object of this invention is to suppress the leakage of the discharge of the inside of a cylindrical electrode to the outside, and to stabilize a process in a plasma processing apparatus, and to improve a process speed.
상기의 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 플라즈마 처리 장치는, 일단에 개구부가 형성되고, 내부에 프로세스 가스가 도입되는 통형 전극과, 상기 통형 전극에 대하여 전압을 인가하는 전원과, 상기 개구부의 직하에 워크를 반입 및 반출하는 반송부와, 상기 개구부의 근방에서 상기 워크의 반송 방향으로 평행한 자력선을 포함하는 자계를 형성하는 자성(磁性) 부재를 구비한다. In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus of the present invention includes a cylindrical electrode having an opening formed at one end and into which a process gas is introduced, a power supply for applying a voltage to the cylindrical electrode, and directly under the opening It is provided with a conveyance part which carries in and carries out a workpiece|work, and a magnetic member which forms the magnetic field containing the magnetic force line parallel to the conveyance direction of the said workpiece|work in the vicinity of the said opening part.
자성 부재에 의해서 통형 전극의 개구부의 근방에 자계가 형성됨에 따라, 통형 전극의 내부의 플라즈마의 전자가 자계에 포착되고, 고전압 및 고가스압의 조건 하에서도 통형 전극의 내부의 방전이 외부에 누설되기 어려워진다. 이에 따라, 자기 바이어스 전압의 반전을 억제하여 막처리를 안정되게 행할 수 있다. 또한, 자계가 워크의 반송 방향으로 평행한 자력선을 포함함에 따라, 통형 전극의 내부에 자계의 터널이 형성되고, 플라즈마가 이 터널에 유도되어 균등하게 넓어지기 때문에, 워크 전체에 이온이 널리 퍼진다. 따라서, 플라즈마 처리 장치의 에칭률 및 화합물 생성 레이트를 향상시킬 수 있어 신뢰성을 높일 수 있다. As a magnetic field is formed in the vicinity of the opening of the cylindrical electrode by the magnetic member, the plasma electrons inside the cylindrical electrode are captured by the magnetic field, and the discharge inside the cylindrical electrode is not leaked to the outside even under conditions of high voltage and high gas pressure. it gets difficult Thereby, the inversion of the self-bias voltage can be suppressed and the film processing can be performed stably. Further, as the magnetic field includes lines of magnetic force parallel to the transport direction of the work, a tunnel of the magnetic field is formed inside the cylindrical electrode, and plasma is induced in the tunnel and spreads evenly, so that the ions spread throughout the work. Accordingly, the etching rate and the compound generation rate of the plasma processing apparatus can be improved, thereby improving reliability.
도 1은 본 발명의 제1 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1의 A-A 단면도이다.
도 3은 도 1의 B-B 단면도이다.
도 4의 (a)는 도 3을 간략화하여, 통형 전극 내에서 발생하는 플라즈마와 자성 부재에 의해서 형성되는 자계를 모식적으로 나타낸 도면이다. (b)는 막처리 유닛의 간략화한 평면도이며, 통형 전극 내에서 발생하는 플라즈마와 자성 부재에 의해서 형성되는 자계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 제1 실시형태의 변형예를 나타내는, 막처리 유닛의 간략화한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치의 개략 구성도이다.
도 7의 (a)는 도 6을 간략화하여, 통형 전극 내에서 발생하는 플라즈마와 자성 부재에 의해서 형성되는 자계를 모식적으로 나타낸 도면이다. (b)는 막처리 유닛의 간략화한 평면도이며, 통형 전극 내에서 발생하는 플라즈마와 자성 부재에 의해서 형성되는 자계를 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 그 밖의 실시형태에 따른 막처리 유닛의 구성을 나타내는 단면도이다.1 is a plan view schematically showing the configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 1 .
FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of FIG. 1 .
Fig. 4(a) is a view schematically illustrating a magnetic field formed by a plasma generated in the cylindrical electrode and a magnetic member by simplifying Fig. 3 . (b) is a simplified plan view of the film processing unit, and is a diagram schematically showing the plasma generated in the cylindrical electrode and the magnetic field formed by the magnetic member.
Fig. 5 is a simplified plan view of a film treatment unit showing a modified example of the first embodiment of the present invention.
6 is a schematic configuration diagram of a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 7A is a view schematically illustrating a magnetic field formed by plasma generated in the cylindrical electrode and a magnetic member by simplifying FIG. 6 . (b) is a simplified plan view of the film processing unit, and is a diagram schematically showing the plasma generated in the cylindrical electrode and the magnetic field formed by the magnetic member.
8 is a cross-sectional view showing the configuration of a film treatment unit according to another embodiment of the present invention.
[제1 실시형태][First embodiment]
[구성][composition]
본 발명의 실시형태에 관해서, 도면을 참조하여 구체적으로 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Embodiment of this invention is described concretely with reference to drawings.
도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 플라즈마 처리 장치는 대략 원통형의 챔버(1)를 갖는다. 챔버(1)에는 배기부(2)가 설치되어 있고, 챔버(1)의 내부를 진공으로 배기 가능하게 되어 있다. 챔버(1)의 내부에는 대략 원형의 회전 테이블(3)이 배치된다. 회전 테이블(3)의 중심축에는 도시하지 않는 구동 기구가 연결된다. 구동 기구의 구동에 의해서 회전 테이블(3)은 중심축을 회전축으로 하여 회전한다. 회전 테이블(3)의 상면에는, 워크(W)를 유지하는 유지부(3a)가 복수 설치된다. 복수의 유지부(3a)는 회전 테이블(3)의 둘레 방향을 따라서 등간격으로 설치된다. 회전 테이블(3)이 회전함에 따라, 유지부(3a)에 유지된 워크(W)가 회전 테이블(3)의 둘레 방향으로 이동한다. 바꿔 말하면, 회전 테이블(3)의 면상에는 워크의 원형의 이동 궤적인 반송 경로(이하, 「반송로(P)」라고 함)가 형성된다. 1 and 2 , the plasma processing apparatus has a
이후, 단순히 「둘레 방향」이라고 하는 경우에는, 「회전 테이블(3)의 둘레 방향」을 의미하고, 단순히 「반경 방향」이라고 하는 경우에는, 「회전 테이블(3)의 반경 방향」을 의미한다. 또한, 본 실시형태에서는 워크(W)의 예로서, 평판형상의 기판을 이용하고 있지만, 플라즈마 처리를 행하는 워크(W)의 종류는 특정한 것으로 한정되지 않는다. 예컨대, 중심에 오목부 혹은 볼록부를 갖는 만곡한 기판을 이용해도 좋다. Hereinafter, when simply referred to as "the circumferential direction", "the circumferential direction of the rotary table 3" is meant, and when simply referred to as "the radial direction", "the radial direction of the rotary table 3" is meant. In addition, although the flat board|substrate is used as an example of the workpiece|work W in this embodiment, the kind of the workpiece|work W to which plasma processing is performed is not limited to a specific thing. For example, you may use a curved board|substrate which has a recessed part or a convex part at the center.
회전 테이블(3)의 위쪽에는, 플라즈마 처리 장치에서의 각 공정의 처리를 행하는 유닛(이하, 「처리 유닛」이라고 함)이 설치되어 있다. 각 처리 유닛은, 회전 테이블(3)의 면상에 형성되는 워크의 반송로(P)를 따라서, 서로 정해진 간격을 비워 인접하도록 배치되어 있다. 유지부(3a)에 유지된 워크(W)가 각 처리 유닛의 아래를 통과함으로써 각 공정의 처리가 행해진다.Above the rotary table 3, a unit (hereinafter, referred to as a “processing unit”) for processing each process in the plasma processing apparatus is provided. Each processing unit is arrange|positioned so that it may mutually vacate a predetermined space|interval along the conveyance path P of the workpiece|work formed on the surface of the rotary table 3, and may adjoin. The process of each process is performed by the workpiece|work W hold|maintained by the holding|
도 1의 예에서는, 회전 테이블(3) 상의 반송로(P)를 따라서 7개의 처리 유닛(4a∼4g)이 배치되어 있다. 본 실시형태에서는, 처리 유닛(4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g)은 워크(W)에 성막 처리를 행하는 성막 유닛이다. 처리 유닛(4e)은 성막 유닛에 의해서 워크(W) 상에 형성된 막에 대하여 처리를 행하는 막처리 유닛이다. 본 실시형태에서는, 성막 유닛은 스퍼터링을 행하는 것으로서 설명한다. 또한, 막처리 유닛은 에칭을 행하는 것으로서 설명한다. 처리 유닛(4a)와 처리 유닛(4g)의 사이에는, 외부로부터 미처리의 워크(W)를 챔버(1)의 내부에 반입하고, 처리 완료의 워크(W)를 챔버(1)의 외부로 반출하는 로드록부(5)가 설치되어 있다. 또, 본 실시형태에서는, 워크(W)의 반송 방향을, 도 1의 시계 방향으로, 처리 유닛(4a)의 위치로부터 처리 유닛(4g)을 향하는 방향으로 한다. 물론, 이것은 일례이며, 반송 방향, 처리 유닛의 종류, 나열한 순서 및 수는 특정한 것에 한정되지 않고, 적절하게 결정할 수 있다.In the example of FIG. 1 , seven
성막 유닛인 처리 유닛(4a)의 구성예를 도 2에 나타낸다. 다른 성막 유닛(4b, 4c, 4d, 4f, 4g)도, 성막 유닛(4a)와 동일하게 구성해도 좋지만, 그 밖의 구성을 적용해도 좋다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 성막 유닛(4a)은 스퍼터원으로서 챔버(1)의 내부의 상면에 부착된 타겟(6)을 구비하고 있다. 타겟(6)은, 워크(W) 상에 퇴적시키는 재료로 구성된 판형상의 부재이다. 타겟(6)은 워크(W)가 성막 유닛(4a)의 아래를 통과할 때에, 워크(W)와 대향하는 위치에 설치된다. 타겟(6)에는 타겟(6)에 대하여 직류 전압을 인가하는 DC 전원(7)이 접속되어 있다. 또한, 챔버(1)의 내부의 상면의, 타겟(6)을 부착한 개소의 근방에는 스퍼터 가스를 챔버(1)의 내부에 도입하는 스퍼터 가스 도입부(8)가 설치되어 있다. 스퍼터 가스는, 예컨대, 아르곤 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다. 타겟(6)의 주위에는, 플라즈마의 유출을 저감시키기 위한 격벽(9)이 설치되어 있다. 또, 전원에 관해서는 DC 펄스 전원, RF 전원 등 주지의 것을 적용할 수 있다. The structural example of the
막처리 유닛(4e)의 구성예를, 도 2∼도 4에 나타낸다. 도 2는, 도 1의 A-A 단면도이다. 도 3은 도 1의 B-B 단면도이다. 도 4의 (a)는, 도 3을 일부 간략화한 모식도이며, 막처리 유닛(4e)의 작용을 나타내고 있다. 도 4의 (b)는 막처리 유닛(4e)을 간략화한 평면도이며, 막처리 유닛(4e)의 작용을 나타내고 있다. The structural example of the film|
막처리 유닛(4e)은 챔버(1)의 내부의 상면에 설치된, 통형상으로 형성된 전극(이하, 「통형 전극」이라고 함)(10)을 구비하고 있다. 통형 전극(10)은, 각진 통형상이며, 일단에 개구부(11)를 갖고 타단은 폐색되어 있다. 통형 전극(10)은 챔버(1)의 상면에 설치된 관통 구멍을 관통하여, 개구부(11)측의 단부가 챔버(1)의 내부에 위치하고, 폐색된 단부가 챔버(1)의 외부에 위치하도록 배치된다. 통형 전극(10)은 절연재(21)를 개재하여 챔버(1)의 관통 구멍의 둘레 가장자리에 지지되어 있다. 통형 전극(10)의 개구부(11)는, 회전 테이블(3) 상에 형성된 반송로(P)와 마주하는 위치에 배치된다. 즉, 회전 테이블(3)은, 반송부로서, 워크(W)를 반송하여 개구부(11)의 직하를 통과시킨다. 그리고, 개구부(11)의 직하의 위치가 워크(W)의 통과 위치가 된다. The
도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 통형 전극(10)은 위에서 보면 회전 테이블(3)의 반경 방향(r)에서의 중심측으로부터 외측을 향하여 직경 확장하는 부채형상으로 되어 있다. 통형 전극(10)의 개구부(11)도, 동일하게 부채형상으로 되어 있다. 회전 테이블(3)의 위에 유지되는 워크(W)가 개구부(11)의 아래를 통과하는 속도는, 회전 테이블(3)의 반경 방향(r)에 있어서 중심측을 향할수록 늦어지고, 외측으로 향할수록 빨라진다. 그 때문에, 개구부(11)가 단순한 장방형 또는 정방형이면, 반경 방향에서의 중심측과 외측에서 워크(W)가 개구부(11)의 직하를 통과하는 시간에 차이가 생긴다. 개구부(11)를 반경 방향(r)에서의 중심측으로부터 외측을 향하여 직경 확장시킴으로써, 워크(W)가 개구부(11)를 통과하는 시간을 일정하게 할 수 있고, 후술하는 플라즈마 처리를 균등하게 할 수 있다. 다만, 통과하는 시간의 차이가 제품상 문제가 되지 않을 정도이면, 장방형 또는 정방형이라도 좋다. As shown in Fig. 4B, the
전술한 바와 같이, 통형 전극(10)은 챔버(1)의 관통 구멍을 관통하고, 일부가 챔버(1)의 외부에 노출하고 있다. 이 통형 전극(10)에서의 챔버(1)의 외부에 노출한 부분은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 외부 실드(12)에 덮여져 있다. 외부 실드(12)에 의해서 챔버(1)의 내부의 공간이 기밀하게 유지된다. 통형 전극(10)의 챔버(1)의 내부에 위치하는 부분의 주위는, 내부 실드(13)에 의해서 덮여 있다. 내부 실드(13)는, 통형 전극(10)과 동축의 각이진 통형상이며, 챔버(1)의 내부의 상면에 지지되어 있다. 내부 실드(13)의 통의 각 측면은, 통형 전극(10)의 각 측면과 대략 평행하게 설치된다. 내부 실드(13)의 하단은 통형 전극(10)의 개구부(11)와 높이 방향에 있어서 동일한 위치이지만, 내부 실드(13)의 하단에는, 회전 테이블(3)의 상면과 평행하게 연장된 플랜지(14)가 설치되어 있다. 이 플랜지(14)에 의해서, 통형 전극(10)의 내부에서 발생한 플라즈마가 내부 실드(13)의 외부에 유출하는 것이 억제된다. 회전 테이블(3)에 의해서 반송되는 워크(W)는, 회전 테이블(3)과 플랜지(14)의 사이의 간극을 통과하여 통형 전극(10)의 개구부의 직하에 반입되고, 다시 회전 테이블(3)과 플랜지(14)의 사이의 간극을 통과하여 통형 전극(10)의 개구부의 직하로부터 반출된다. As described above, the
통형 전극(10)에는, 고주파 전압을 인가하기 위한 RF 전원(15)이 접속되어 있다. RF 전원(15)의 출력측에는 매칭 박스(도시하지 않음)가 직렬로 접속되어 있다. RF 전원은 챔버(1)에도 접속되어 있고, 통형 전극(10)이 캐소드, 챔버(1)가 애노드로 되어 있다. 또, 챔버(1)나 회전 테이블(3)은 접지되어 있다. 플랜지(14)를 갖는 내부 실드(13)도 접지된다. An
또한, 통형 전극(10)에는 프로세스 가스 도입부(16)가 접속되어 있고, 프로세스 가스 도입부(16)를 개재하여 외부의 프로세스 가스 공급원으로부터 통형 전극(10)의 내부에 프로세스 가스가 도입된다. 프로세스 가스는, 막처리의 목적에 따라서 적절하게 변경 가능하다. 예컨대, 에칭을 행하는 경우는, 에칭 가스로서 아르곤 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다. 산화 처리를 행하는 경우는 산소를 이용할 수 있다. 질화 처리를 행하는 경우는 질소를 이용할 수 있다. RF 전원(15) 및 프로세스 가스 도입부(16)는 함께, 외부 실드(12)에 설치된 관통 구멍을 개재하여 통형 전극(10)에 접속한다. In addition, a process
또한, 회전 테이블(3)의 아래쪽에는, 자성 부재(17)가 설치되어 있다. 자성 부재(17)는 챔버(1)의 바닥면에 부착된 지지대(18)의 위에 적재되고, 회전 테이블(3)을 사이에 끼워 통형 전극(10)의 개구부(11)에 대향하는 위치에 배치되어 있다. 자성 부재(17)는, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)으로 이루어지는 한 쌍의 막대 형상의 영구 자석으로 구성할 수 있다. 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)은 정해진 간격을 두고, 서로 상이한 극성의 부분이 대향하도록 배치된다. 「서로 상이한 극성의 부분이 대향하도록 배치한다」란, 제1 자석(17a)의 N극측에 제2 자석(17b)의 S극측이 대향하도록, 그리고 제1 자석(17a)의 S극측에 제2 자석(17b)의 N극측이 대향하도록 배치하는 것을 의미한다. 또한 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)은 각각, 회전 테이블(3)의 회전 방향에 대하여 직교하도록 배치한다. Further, a
제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)을 소정의 간격을 두어 상이한 극성의 부분을 대향하도록 배치함으로써, 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)의 사이에는 자계(B)가 발생한다. 이 자계(B)는, 도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 회전 테이블(3)을 상하로 통과하여 제1 자석(17a)으로부터 제2 자석(17b)을 향하는 원호 형상으로 형성되는 자력선을 포함한다. 또한, 이 자계(B)는, 통형 전극(10)의 개구부(11)의 근방에 있어서 회전 테이블(3)과 평행 또는 대략 평행한 자력선을 포함하고 있다. 도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)을 회전 테이블(3)의 회전 방향에 대하여 직교하도록 배치하고 있기 때문에, 자계(B)는 회전 테이블(3)에 형성된 워크(W)의 반송 방향과 평행해진다. 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)의 간격은, 두 개의 자석의 사이에 형성되는 자계가, 후술하는 플라즈마의 전자를 포착하기에 충분한 자력이 얻어지도록, 자석의 자력을 고려하여 적절하게 정할 수 있다. 도 4의 (b)에서는, 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)을 개구부(11)의 둘레 방향폭분의 간격을 비워 대향시키고 있지만, 도 5의 변형예에 나타낸 바와 같이, 개구부(11)의 둘레 방향폭보다도 좁은 간격을 두어 대향시켜도 좋다. 저렴하고 자력이 약한 자석을 이용했다고 해도, 서로의 거리를 가까이 함으로써 플라즈마의 전자를 포착하기 쉬워진다. By arranging the
또, 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)의 자력, 배치 간격, 회전 테이블(3)과의 이간 거리는, 워크(W) 상에서의 자속 밀도가 200가우스 이상이 되는 조건으로 설정하는 것이 바람직하다. In addition, the magnetic force of the
플라즈마 처리 장치는, 또한 제어부(20)를 구비하고 있다. 제어부(20)는 PLC나 CPU 등의 연산 처리 장치로 구성된다. 제어부(20)는, 챔버(1)로의 스퍼터 가스 및 프로세스 가스의 도입 및 배기에 관한 제어, DC 전원(7) 및 RF 전원(15)의 제어, 및, 회전 테이블(3)의 회전 속도의 제어 등의 제어를 행한다. The plasma processing apparatus further includes a
[작용][Action]
본 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 작용을 설명한다. 로드록실로부터 미처리의 워크(W)를 챔버(1) 내에 반입한다. 반입한 워크(W)는, 회전 테이블(3)의 유지부(3a)에 의해서 유지된다. 챔버(1)의 내부는, 배기부(2)에 의해서 배기되어 원하는 진공 상태로 되어 있다. 회전 테이블(3)을 구동함으로써, 워크(W)를 반송로(P)를 따라서 반송하여 각 처리 유닛(4a∼4g)의 아래를 통과시킨다. The operation of the plasma processing apparatus of the present embodiment will be described. An unprocessed workpiece W is loaded into the
성막 유닛(4a)에서는, 스퍼터 가스 도입부(8)로부터 스퍼터 가스를 도입하고, DC 전원(7)으로부터 스퍼터원에 직류 전압을 인가한다. 직류 전압의 인가에 의해서 스퍼터 가스가 플라즈마화되고 이온이 발생한다. 발생한 이온이 타겟(6)에 충돌하면, 타겟(6)의 재료가 튀어나온다. 튀어나온 재료가 성막 유닛(4a)의 아래를 통과하는 워크(W)에 퇴적함으로써, 워크(W) 상에 박막이 형성된다. 다른 성막 유닛(4b, 4c, 4d, 4f, 4g)에서도, 동일한 방법으로 성막이 행해진다. 다만, 반드시 모든 성막 유닛에서 성막할 필요는 없다. In the
성막 유닛(4a∼4d)에서 성막이 행해진 워크(W)는, 계속해서 반송로(P) 위를 회전 테이블(3)에 의해서 반송되고, 막처리 유닛(4e)에 있어서, 통형 전극(10)의 개구부(11)의 직하의 위치, 즉 막처리 위치를 통과한다. 전술한 바와 같이, 본 실시형태에서는 막처리 유닛(4e)에 있어서 에칭을 행하는 예를 설명한다. 막처리 유닛(4e)에서는, 프로세스 가스 도입부(16)로부터 통형 전극(10) 내에 에칭 가스를 도입하고, RF 전원(15)으로부터 통형 전극(10)에 고주파 전압을 인가한다. 고주파 전압의 인가에 의해서 에칭 가스가 플라즈마화되어 이온이 발생한다. 발생한 이온이 통형 전극(10)의 개구부(11)의 아래를 통과하는 워크(W) 위의 박막에 충돌함으로써 박막이 에칭된다. 또, 통형 전극(10)의 내부의 플라즈마는, 회전 테이블(3)의 반경 방향(r)으로 넓어진다. The workpiece W on which the film was formed in the
도 3에 나타낸 바와 같이, 개구부(11)의 직하에는 회전 방향으로 직교하도록 제1 자석(17a) 및 제2 자석(17b)이 배치되어 있다. 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)의 사이에는, 자계(B)가 발생한다. 이 자계(B)는, 제1 자석(17a)으로부터 발생하고, 회전 테이블(3) 및 워크(W)를 통과하며, 워크(W)의 위쪽의 개구부(11)의 근방에 이르러, 다시 워크(W) 및 회전 테이블(3)을 통과하여 제2 자석(17b)에 이르는 자력선을 포함한다. 다시 말해서, 자계(B)는 워크에 걸쳐서 형성되는 자력선을 포함한다. 이와 같이, 개구부(11)의 근방, 다시 말해서, 개구부(11)와 워크와의 사이에 자계가 형성됨으로써, 통형 전극(10)의 내부의 플라즈마가 자계(B)에 포착되어 워크(W)의 부근의 플라즈마 밀도가 높아진다. 회전 테이블(3) 위에 유지된 워크(W)의 막에 대하여 이온이 충돌하기 쉬워진다. 또한, 자계(B)는, 워크(W)의 반송 방향으로 평행한 자력선이 포함되어 있다. 이 자력선이 통형 전극(10)의 내부를 반경 방향(r)으로 넓히기 때문에, 반경 방향의 자계의 터널이 형성된다. 플라즈마가 이 자계의 터널에 포착됨에 따라, 플라즈마는 반경 방향(r)로 넓어지기 쉬워지고, 개구부(11)의 직하를 통과하는 워크(W)에 남김없이 이온이 충돌한다. As shown in FIG. 3 , a
막처리 유닛(4e)에서 막처리가 행해진 워크(W)는, 그 후, 성막 유닛(4f, 4g)에 있어서 성막이 행해지고 박막이 형성된다. 이러한 처리가 회전 테이블(3)의 회전에 의해서 반복 행해지고, 원하는 박막이 형성된 워크(W)는 로드록부(5)로부터 챔버(1) 밖으로 반출된다. The workpiece W subjected to the film treatment in the
[효과][effect]
전술한 바와 같이, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치는, 일단에 개구부(11)가 설치되고, 내부에 프로세스 가스가 도입되는 통형 전극(10)을 구비하고 있다. 통형 전극(10)에는 전압을 인가하는 RF 전원(15)이 접속되어 있다. 플라즈마 처리 장치는 반송부로서 회전 테이블(3)을 구비하고 있고, 회전 테이블(3)이 워크(W)를 반송하여, 통형 전극(10)의 개구부(11)의 직하를 통과시킨다. 플라즈마 처리 장치는 또한 개구부(11)의 근방에서, 워크(W)에 대하여 대략 평행한 자력선을 포함하는 자계(B)를 형성하는 자성 부재(17)를 구비하고 있다. As described above, the plasma processing apparatus of the present embodiment includes a
개구부(11)의 근방에 형성되는 자계(B)가 통형 전극(10)의 내부에 발생하는 플라즈마의 전자를 포착하기 때문에, 플라즈마의 가둠 효과가 발생하여 통형 전극(10)의 밖으로 새기 시작하는 플라즈마를 저감시킬 수 있다. 이것에 따라서, 자기 바이어스 전압의 반전을 억제하여, 막처리를 안정되게 행할 수 있다. 또한, 회전 테이블(3)에 유지된 워크(W)의 근방에서 플라즈마 밀도가 높아지기 때문에, 플라즈마가 워크(W) 위의 막에 충돌하기 쉬워져 에칭률을 향상시킬 수 있다. 또한, 자계(B)는, 워크(W)의 반송 방향에 평행한 자력선을 포함하고 있다. 이것에 따라서, 통형 전극(10)의 내부의 반경 방향(r)에 자계의 터널이 형성된다. 플라즈마가 이 터널에 포착됨에 따라 이 터널에 유도되어 반경 방향(r)으로 넓어지게 되기 때문에, 워크(W)에 대하여 남김없이 이온을 충돌시킬 수 있다. 이 결과, 플라즈마 처리 장치의 에칭률이나 화합물 생성 레이트를 향상시킬 수 있고 에칭 정밀도를 높일 수 있다. 에칭뿐만 아니라, 산화 처리나 질화 처리를 행한 경우에도, 동일한 효과가 얻어진다. Since the magnetic field B formed in the vicinity of the opening 11 traps electrons of the plasma generated inside the
자성 부재(17)는, 각각의 극성의 상이한 부분이 마주하도록 배치되어 있는 한 쌍의 자석인 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)이다. 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)은 개구부(11)의 직하로서 워크(W)의 통과 위치의 아래쪽에 설치되어 있다. 자계(B)는, 막처리 위치를 통과하는 워크(W)에 걸쳐 있도록 형성된다. 이와 같이 자계(B)가 형성됨에 따라, 개구부(11)의 둘레 방향 중부 부근에 플라즈마가 밀집하고, 플라즈마의 확산을 억제할 수 있다. 또한, 자계(B)는, 워크(W)에 대하여 대략 평행한 자력선을 포함하고, 이 자력선이 워크에 가까운 위치에서 형성되기 때문에, 워크(W)의 근방에서 높은 플라즈마 밀도를 얻을 수 있다. The
자성 부재(17)는, 구체적으로는, 회전 테이블(3)의 아래쪽에 설치되어 있다. 예컨대, 기존의 플라즈마 처리 장치에 자성 부재(17)를 내장한 경우에, 막처리 유닛(4e)의 구성에 변경을 가할 필요가 없고 부착이 용이하다. The
[제2 실시형태][Second embodiment]
다음으로, 제2 실시형태에 관해서, 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 또, 제1 실시형태의 구성 요소와 동일한 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 부여하여 상세한 설명을 생략한다. Next, a second embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7 . In addition, about the same component as the component of 1st Embodiment, the same code|symbol is attached|subjected and detailed description is abbreviate|omitted.
제2 실시형태에서는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 자성 부재(17)를, 통형 전극(10)의 측면의 근방에 설치하고 있다. 구체적으로는, 자성 부재(17)를, 통형 전극(10)을 덮는 내부 실드(13)의 측면에 부착한다. 보다 구체적으로는, 제1 자석(17a) 및 제2 자석(17b)는 내부 실드(13)의 반송 방향에 있어서 대향하는 측면에 접촉하고, 챔버(1)의 내부의 상면 및 내부 실드(13)의 플랜지(14)에 지지되도록 부착한다. In the second embodiment, as shown in FIG. 6 , the
이것에 따라서, 제1 자석(17a) 및 제2 자석(17b)은 통형 전극(10)의 개구부(11)의 근방에 있어서, 개구부(11)의 폭분에 해당하는 간격을 비워 대향하는 상태가 된다. 또한, 제1 자석(17a) 및 제2 자석(17b)은 회전 테이블(3)의 회전 방향에 대하여 직교하도록 배치된다. 제1 자석(17a) 및 제2 자석(17b)은 제1 실시형태와 동일하게, 서로 상이한 극성의 부분이 대향하도록 배치한다. Accordingly, in the vicinity of the
도 7에 나타낸 바와 같이, 내부 실드(13)의 측면에 부착된 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)의 사이에 자계(B)가 발생한다. 자계(B)는, 통형 전극(10)의 개구부(11)의 근방에 있어서 회전 테이블(3)과 대략 평행한 자력선을 포함하고 있다. 제1 자석(17a)과 제2 자석(17b)을 회전 테이블(3)의 회전 방향에 대하여 직교하도록 배치하고 있기 때문에, 자계(B)는 회전 테이블(3)에 형성된 워크(W)의 반송 방향과 평행해진다. As shown in FIG. 7 , a magnetic field B is generated between the
제1 실시형태와 동일하게, 이 자력선이 통형 전극(10)의 내부에 발생하는 플라즈마 중의 전자를 포착하기 때문에, 가둠 효과가 발생하고, 통형 전극(10)의 밖으로 새기 시작하는 플라즈마를 저감시킬 수 있다. 이것에 따라서, 자기 바이어스 전압의 반전을 억제하여, 막처리를 안정되게 행할 수 있다. 또한, 회전 테이블(3) 부근의 플라즈마 밀도가 높아지기 때문에, 에칭률을 향상시킬 수 있다. As in the first embodiment, since this magnetic force line captures electrons in the plasma generated inside the
[그 밖의 실시형태][Other embodiments]
본 발명은, 상기의 실시형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 전술의 실시형태에서는, 막처리에 있어서 에칭을 행했지만, 산화 처리나 질화 처리를 행해도 좋다. 산화 처리의 경우는, 막처리 유닛(4e)에 산소 가스를 도입하고, 질화 처리의 경우는 막처리 유닛(4e)에 질소 가스를 도입하면 좋다. This invention is not limited to said embodiment. For example, in the above-described embodiment, etching was performed in the film treatment, but an oxidation treatment or a nitriding treatment may be performed. In the case of oxidation treatment, oxygen gas may be introduced into the
전술의 실시형태에서는, 플라즈마 처리 장치의 반송부로서 회전 테이블(3)을 이용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 워크(W)를 반송하여 처리 유닛으로 순차 반송할 수 있는 것이면, 반송부로서 적용할 수 있다. 예컨대, 반송부를 회전 드럼으로 구성하고, 각 처리 유닛을 드럼의 둘레 방향에 배치해도 좋다. Although the rotary table 3 was used as a conveyance part of a plasma processing apparatus in the above-mentioned embodiment, it is not limited to this. As long as it can convey the workpiece|work W and can convey it sequentially to a processing unit, it can apply as a conveyance part. For example, the conveyance part may be comprised by a rotating drum, and you may arrange|position each processing unit in the circumferential direction of a drum.
전술의 실시형태에서는, 막처리 유닛(4e)에 있어서, 통형 전극(10)을 챔버(1)의 상면을 관통하도록 설치하고, 통형 전극(10)의 주위를 외부 실드(12) 및 내부 실드(13)로 덮었지만, 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 도 8에서 나타낸 바와 같이, 통형 전극(10)을 챔버(1)의 상면에 절연재(21)를 개재하여 적재하고, 통형 전극(10)의 개구부(11)를 챔버(1)의 관통 구멍과 접속하도록 해도 좋다. 이 구조에서는, 통형 전극(10)이 챔버(1)의 내부를 밀봉하기 때문에, 외부 실드(12)를 생략할 수 있다. 또한, 챔버(1)의 내부에서의 상면이 내부 실드(13)의 플랜지(14)와 동일한 역할을 다하기 때문에, 내부 실드(13)를 생략할 수도 있다. 통형 전극(10)의 개구부(11)로부터 외부에 새기 시작하는 프로세스 가스에 전자가 부딪쳐 전리하지만, 그 전자를 개구부(11)의 근방에서 그랜드에 흘릴 수 있기 때문에, 결과로서 전리 효과가 얇아지게 되기 때문에, 플라즈마의 확산을 억제할 수 있다. 다만, 개구부(11)와 워크(W)와의 간격이 넓으면, 챔버(1)의 벽면과 떨어진 곳에서 전리가 일어나 버리고, 플라즈마가 확산되어 버리기 때문에, 회전 테이블(3)과 챔버(1)의 상면의 거리를 짧게 하여 통형 전극(10)의 외부로 플라즈마가 새어 퍼지는 것을 억제하는 것이 바람직하다. In the above embodiment, in the
또한, 반송부 및 각 처리 유닛을 수용하는 챔버(1)의 형상이나 처리 유닛의 종류 및 배치 양태도 특정한 것에 한정되지 않고, 워크(W)의 종류나 설치 환경에 따라서 적절하게 변경 가능하다. In addition, the shape of the
전술의 실시형태에서는, 자성 부재(17)로서 한 쌍의 막대 자석을 이용했지만, 이것에 한정되지 않는다. 회전 테이블(3)에 대하여 평행한 자력선을 포함하는 자계(B)를 형성할 수 있는 것이면, 다른 형상의 것을 이용할 수 있다. 또한, 영구 자석의 대신에, 철심의 주위에 코일을 감은 전자석 등을 이용해도 좋다. Although a pair of bar magnets were used as the
1 : 챔버, 2 : 배기부, 3 : 회전 테이블, 3a : 유지부, 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g : 처리 유닛(성막 유닛), 4e : 처리 유닛(막처리 유닛), 5 : 로드록부, 6 : 타겟, 7 : DC 전원, 8 : 스퍼터 가스 도입부, 9 : 격벽, 10 : 통형 전극, 11 : 개구부, 12 : 외부 실드, 13 : 내부 실드, 14 : 플랜지, 15 : RF 전원, 16 : 프로세스 가스 도입부, 17 : 자성 부재, 17a : 제1 자석, 17b : 제2 자석, 18 : 지지대, 20 : 제어부, 21 : 절연재, B : 자계, P : 반송로, W : 워크, r : 반경 방향DESCRIPTION OF SYMBOLS 1: chamber, 2: exhaust part, 3: rotary table, 3a: holding part, 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g: processing unit (film-forming unit), 4e: processing unit (film processing unit), 5: Load lock part, 6: target, 7: DC power supply, 8: sputter gas introduction part, 9: barrier rib, 10: cylindrical electrode, 11: opening, 12: external shield, 13: internal shield, 14: flange, 15: RF power, 16 process gas introduction part, 17 magnetic member, 17a first magnet, 17b second magnet, 18 support, 20 control unit, 21 insulating material, B magnetic field, P conveying path, W work, r: radial direction
Claims (4)
일단에 개구부가 형성되고, 내부에 프로세스 가스가 도입되는 통형 전극과,
상기 통형 전극에 대하여 전압을 인가하는 전원과,
상기 워크를 반송하여 상기 개구부의 직하(直下)를 통과시키는 반송부와,
상기 개구부의 근방에서, 상기 워크의 반송 방향에 평행한 자력선을 포함하는 자계를 형성하는 자성(磁性) 부재
를 구비하고,
상기 자계는, 상기 반송부에 의해 반송되는 상기 워크가 상기 통형 전극의 상기 개구부의 직하를 통과하는 위치에 형성되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. A plasma processing apparatus for processing a workpiece with plasma, comprising:
A cylindrical electrode having an opening formed at one end and into which a process gas is introduced;
a power supply for applying a voltage to the cylindrical electrode;
a conveying unit conveying the work and passing it directly under the opening;
A magnetic member that forms, in the vicinity of the opening, a magnetic field including lines of magnetic force parallel to the conveying direction of the work.
to provide
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the magnetic field is formed at a position where the work conveyed by the conveying unit passes directly under the opening of the cylindrical electrode.
상기 자성 부재는, 상기 회전 테이블의 아래쪽에 설치되어 회전 테이블의 회전 방향과 평행한 자력선을 발생시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리 장치. The rotary table according to claim 1, wherein the conveying unit is rotationally driven while holding the work on an upper surface,
and the magnetic member is provided below the rotary table to generate magnetic force lines parallel to the rotation direction of the rotary table.
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