JPWO2006008889A1 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Abstract
処理室(10)と、処理室(10)内に設けられ、互いに対向配置された第1電極部(5)及び第2電極部(11)と、第1電極部(5)の第2電極部(11)側に設けられ、第1電極部(5)を保護する石英板(13)とを備え、第1電極部(5)及び第2電極部(11)の間にプラズマを発生させて、処理室(10)内の反応ガスを励起することにより、第2電極部(11)の第1電極部(5)側に設けられる被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、石英板(13)は、第2電極部(11)側の表面が粗面に形成されている。The processing chamber (10), the first electrode portion (5) and the second electrode portion (11) provided in the processing chamber (10) and arranged to face each other, and the second electrode of the first electrode portion (5) And a quartz plate (13) that protects the first electrode part (5) and that generates plasma between the first electrode part (5) and the second electrode part (11). A plasma processing apparatus for plasma processing an object to be provided on the first electrode portion (5) side of the second electrode portion (11) by exciting a reaction gas in the processing chamber (10), The quartz plate (13) has a rough surface on the second electrode portion (11) side.
Description
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
液晶表示装置や半導体装置のような電子デバイスの製造プロセスでは、微細加工パターンを形成する方法として、ドライエッチング技術が広く用いられている。 In a manufacturing process of an electronic device such as a liquid crystal display device or a semiconductor device, a dry etching technique is widely used as a method for forming a fine pattern.
このドライエッチング技術では、高アスペクト比、高エッチングレート及び高選択比で、且つ、均一性が高くエッチングされることと共に、パーティクル(微粒子の汚染物質)の発生が抑止されることが求められている。 This dry etching technique is required to be etched with high aspect ratio, high etching rate, high selectivity, and high uniformity, and to suppress generation of particles (contaminants of fine particles). .
ここで、上記アスペクト比とは、エッチングにより基板上に形成されたパターンの深さと幅との比であり、上記選択比とは、被エッチング材料のエッチングレートと、エッチングマスク材料及び下地材料のエッチングレートとの比である。 Here, the aspect ratio is the ratio of the depth and width of the pattern formed on the substrate by etching, and the selection ratio is the etching rate of the material to be etched and the etching of the etching mask material and the underlying material. It is the ratio to the rate.
例えば、エッチングの均一性が低い場合には、エッチングにより基板上に形成されたパターンにおいて、エッチングレートの違いによるオーバーエッチ(エッチング過多)及びアンダーエッチ(エッチング不足)が発生して、その後の製造プロセスに多大な影響を及ぼす可能性がある。 For example, when the etching uniformity is low, overetching (excessive etching) and underetching (insufficient etching) due to the difference in etching rate occur in the pattern formed on the substrate by etching, and the subsequent manufacturing process Can have a significant impact on
また、相互に平行に延びる複数の配線パターンをエッチングにより形成する場合には、各配線パターン間に上記パーティクルが介在すれば、ショートの原因となって、製品の製造歩留まりを低下させる恐れがある。 In addition, when a plurality of wiring patterns extending in parallel with each other are formed by etching, if the particles are interposed between the wiring patterns, there is a risk of causing a short circuit and reducing the production yield of the product.
ところで、ドライエッチング装置は、プラズマ処理装置の1つであり、処理室内に反応ガスを導入して、その反応ガスを高周波やマイクロ波等で励起することにより、プラズマを発生させ、化学的に活性度の高い原子や分子(反応種)を生成するように構成されている。そして、ドライエッチング装置では、プラズマにより生成された反応種と被エッチング材料とを反応させ、その反応生成物を揮発性ガスにして、真空排気系により外部に排出して、ドライエッチングが行われる。 By the way, a dry etching apparatus is one of plasma processing apparatuses. A reactive gas is introduced into a processing chamber, and the reactive gas is excited by high frequency, microwave, or the like to generate plasma and be chemically active. It is configured to generate high-grade atoms and molecules (reactive species). In the dry etching apparatus, the reactive species generated by the plasma react with the material to be etched, the reaction product is converted into a volatile gas, and is discharged to the outside by a vacuum exhaust system to perform dry etching.
近年、ドライエッチング装置では、高真空状態で高密度プラズマを発生するプラズマソースを備えた装置が広く用いられている。このプラズマソースは、外部から石英部材を介して電磁波を処理室内に導入するように構成されているものが多い。 In recent years, in dry etching apparatuses, apparatuses having a plasma source that generates high-density plasma in a high vacuum state are widely used. Many of the plasma sources are configured to introduce electromagnetic waves into the processing chamber from the outside through a quartz member.
このような石英部材を介して電磁波を導入する構成のドライエッチング装置では、石英部材の表面に反応生成物が付着するため、その反応生成物が落下することにより、処理室内を汚染するパーティクルが発生する恐れがある。 In a dry etching apparatus configured to introduce electromagnetic waves through such a quartz member, reaction products adhere to the surface of the quartz member, and when the reaction products fall, particles that contaminate the processing chamber are generated. There is a fear.
そこで、特許文献1には、パーティクルの発生が低減された半導体製造装置が開示されている。 Therefore, Patent Document 1 discloses a semiconductor manufacturing apparatus in which generation of particles is reduced.
図4は、特許文献1に開示されている半導体製造装置130の構成概略図である。
FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a
この半導体製造装置130は、TCP(Transformer Coupled Plasma)電極122で発生された電磁波を、処理室110内に石英天板113を介して導入し、ガス供給部124から供給された反応ガスを励起することによってプラズマを反応させてウエハ112を処理する高密度プラズマエッチング装置である。そして、半導体製造装置130では、石英天板113の上方に遠赤外線ヒーター123を配置して、この遠赤外線ヒーター123の輻射熱により石英天板113を加熱するように構成されている。
しかしながら、上記従来の半導体製造装置130は、石英天板113を加熱するように構成されているので、石英天板113に反応生成物が付着しにくくなると考えられるが、石英天板113を加熱する加熱手段として、遠赤外線ヒーター123を設ける必要がある。
However, since the conventional
また、近年、液晶表示装置の分野では、ガラス基板の大型化が急速に進んでおり、基板内におけるエッチングの均一性、即ちプラズマ処理の均一性の向上が求められている。 In recent years, in the field of liquid crystal display devices, the increase in size of glass substrates is rapidly progressing, and there is a demand for improvement in the uniformity of etching in the substrate, that is, the uniformity of plasma processing.
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところ、プラズマ処理装置において、容易にパーティクルの発生を抑止すると共に、プラズマ処理を均一にすることにある。 The present invention has been made in view of such points, and an object of the present invention is to easily suppress the generation of particles and make the plasma processing uniform in the plasma processing apparatus.
本発明は、第1電極部及び第2電極部を有するプラズマ処理装置において、第1電極部を保護する保護板の第2電極部側の表面が粗面に形成されているようにしたものである。 In the plasma processing apparatus having the first electrode portion and the second electrode portion, the present invention is such that the surface on the second electrode portion side of the protective plate for protecting the first electrode portion is formed to be rough. is there.
本発明に係るプラズマ処理装置は、処理室と、上記処理室内に設けられ、互いに対向配置された第1電極部及び第2電極部と、上記第1電極部の上記第2電極部側に設けられ、上記第1電極部を保護する保護板とを備え、上記第1電極部及び第2電極部の間にプラズマを発生させて、上記処理室内の反応ガスを励起することにより、上記第2電極部の第1電極部側に設けられる被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、上記保護板は、上記第2電極部側の表面が粗面に形成されていることを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to the present invention is provided in the processing chamber, the first electrode portion and the second electrode portion that are provided in the processing chamber and arranged to face each other, and the second electrode portion side of the first electrode portion. A protective plate for protecting the first electrode part, and generating a plasma between the first electrode part and the second electrode part to excite the reaction gas in the processing chamber, thereby A plasma processing apparatus for plasma processing an object to be processed provided on a first electrode part side of an electrode part, wherein the protective plate has a rough surface on the second electrode part side. To do.
上記の構成によれば、保護板の第2電極部側の表面が粗面に形成されているので、保護板の熱吸収率が高くなる。これにより、保護板が加熱され易くなり、保護板の周辺において、被処理物のエッチングの際に発生する反応生成物が揮発され易くなるので、保護板に反応生成物が付着されにくくなる。 According to said structure, since the surface by the side of the 2nd electrode part of a protection plate is formed in the rough surface, the heat absorption rate of a protection plate becomes high. As a result, the protective plate is easily heated, and reaction products generated during etching of the object to be processed are easily volatilized around the protective plate, so that the reaction products are less likely to adhere to the protective plate.
また、上記と同様に、保護板の第2電極部側の表面が粗面に形成されているので、保護板の第2電極部側の表面積が増えることになる。そのため、仮に、反応生成物が付着したとしても、その反応生成物の付着可能な量が増えるので、反応生成物の落下に起因するパーティクルの発生が抑止される。 Similarly to the above, since the surface of the protective plate on the second electrode portion side is formed to be rough, the surface area of the protective plate on the second electrode portion side is increased. Therefore, even if the reaction product adheres, the amount of the reaction product that can be attached increases, so that the generation of particles due to the fall of the reaction product is suppressed.
さらに、上記と同様に、保護板の第2電極部側の表面が粗面に形成されているので、プラズマにより生成した反応ガスの分子が、保護板の粗面に形成された表面に衝突した後、様々な角度に分散して跳ね返ることになる。そのため、処理室内において反応ガスの分布が均一になるので、プラズマ処理が均一になる。 Furthermore, since the surface of the protective plate on the second electrode portion side is formed into a rough surface, the reaction gas molecules generated by the plasma collide with the surface formed on the rough surface of the protective plate. Later, it will bounce off in various angles. For this reason, since the distribution of the reaction gas is uniform in the processing chamber, the plasma processing is uniform.
これらのことにより、容易にパーティクルの発生が抑止されると共に、プラズマ処理が均一になる。 By these things, generation | occurrence | production of a particle | grain is suppressed easily and a plasma processing becomes uniform.
なお、特許文献1には、図4に示すように石英天板113の遠赤外線ヒーター123側、即ち本発明のプラズマ処理装置の第1電極部に対応するTCP電極122側の表面がサンドブラスト処理が施され、本発明と同様に、石英天板113の熱吸収率が向上して、パーティクルの発生が低減できることが記載されている。しかしながら、本発明のプラズマ処理装置では、保護板の第2電極部側の表面を粗面に形成しているので、パーティクルの発生が抑止されると共に、プラズマ処理が均一になる。
In Patent Document 1, as shown in FIG. 4, the surface of the
上記保護板は、石英又はセラミックにより構成されていてもよい。 The protective plate may be made of quartz or ceramic.
上記の構成によれば、第1電極部が石英板又はセラミック板で保護されることになる。ここで、石英板及びセラミック板はプラズマ耐性の高い材質であるため、第1電極部が石英板又はセラミック板によって有効に保護される。 According to the above configuration, the first electrode portion is protected by the quartz plate or the ceramic plate. Here, since the quartz plate and the ceramic plate are made of a material having high plasma resistance, the first electrode portion is effectively protected by the quartz plate or the ceramic plate.
上記第1電極部は、導電材料により構成された上部電極と、該上部電極と上記保護板との間に設けられた誘電体とにより構成されていてもよい。 The first electrode part may be constituted by an upper electrode made of a conductive material and a dielectric provided between the upper electrode and the protective plate.
上記の構成によれば、第1電極部を構成する誘電体が保護板によって保護されているので、エッチングの際に発生するプラズマによる劣化が抑止される。そのため、誘電体の電磁波を均一に拡散させる効果が維持される。 According to said structure, since the dielectric material which comprises a 1st electrode part is protected by the protection board, degradation by the plasma generate | occur | produced in the case of an etching is suppressed. Therefore, the effect of uniformly diffusing the electromagnetic wave of the dielectric is maintained.
上記保護板は、上記第2電極部側の表面がブラスト処理で形成されていてもよい。 In the protective plate, the surface on the second electrode portion side may be formed by blasting.
上記の構成によれば、保護板の表面が容易に粗面に形成される。 According to said structure, the surface of a protection board is easily formed in a rough surface.
上記プラズマ処理は、ドライエッチングであってもよい。 The plasma treatment may be dry etching.
上記の構成によれば、ドライエッチングが均一になる。 According to said structure, dry etching becomes uniform.
本発明のプラズマ処理装置は、第1電極部を保護する保護板の第2電極部側の表面が粗面に形成されている。そのため、保護板の熱吸収率が高くなるので、保護板に反応生成物が付着されにくくなる。また、保護板の第2基板側の表面積が増えて、反応生成物の付着可能な量が増えるので、反応生成物が落下してパーティクルが発生し難くなる。さらに、プラズマにより生成した反応ガスの分子が、様々な角度に分散して跳ね返ることになるので、プラズマ処理が均一になる。これらのことにより、容易にパーティクルの発生を抑止することができると共に、プラズマ処理を均一にすることができる。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the surface on the second electrode portion side of the protective plate for protecting the first electrode portion is formed into a rough surface. Therefore, since the heat absorption rate of the protective plate is increased, the reaction product is hardly attached to the protective plate. In addition, since the surface area of the protective plate on the second substrate side increases and the amount of the reaction product that can be attached increases, the reaction product falls and particles are hardly generated. Further, since the reaction gas molecules generated by the plasma are dispersed and bounced at various angles, the plasma processing becomes uniform. By these things, generation | occurrence | production of a particle can be suppressed easily and a plasma processing can be made uniform.
5 第1電極部
10 処理室
11 第2電極部
12 処理基板(被処理物)
13,13a,13b 石英板(保護板)
14 誘電体
15 上部電極
25 プラズマ
30 ドライエッチング装置(プラズマ処理装置)5
13, 13a, 13b Quartz plate (protection plate)
14 Dielectric 15
以下、本発明の実施形態を図面に用いて詳細に説明する。以下の実施形態では、プラズマ処理装置として、ICP(Ion Coupled Plasma)モードのドライエッチング装置を例に説明する。但し、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、ICPモード以外の他のエッチングモードにも適用される。また、本発明は、ドライエッチング装置だけでなく、プラズマ処理が用いられるスパッタリング装置やCVD(Chemical Vapor Deposition)装置等にも適用される。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the following embodiment, an ICP (Ion Coupled Plasma) mode dry etching apparatus will be described as an example of the plasma processing apparatus. However, the present invention is not limited to the following embodiments, and can be applied to etching modes other than the ICP mode. Further, the present invention is applied not only to a dry etching apparatus but also to a sputtering apparatus, a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus, etc. in which plasma processing is used.
以下に、本発明の実施形態に係るドライエッチング装置30について図1を用いて説明する。ここで、図1は、本発明のドライエッチング装置30の概略構成図である。
Below, the
このドライエッチング装置30は、処理室10と、排気装置20と、高周波電源16及び18とを有している。
The
処理室10は、その内部に、第1電極部5と、第1電極部5に対向配置された第2電極部11とを備えている。
The
第1電極部5は、金属等の導電性材料からなる上部電極15と、その第2電極部11側に設けられ、セラミックからなる誘電体14とにより構成されている。
The
この第1電極部5の第2電極部11側には、保護板として石英板13が設置されている。なお、保護板の材質は、上記石英の他に、セラミックであってもよい。
A
石英板13は、その第2電極部11側の表面がブラスト処理により粗面に形成されている。ここで、粗面に形成された石英板13の表面粗さは、例えば、算術平均粗さRaが約5μmである。
The surface of the
第2電極部11は、その第1電極部5側に処理基板12が静電チャック等によって、吸着固定されるように構成されている。
The
また、第1電極部5、第2電極部11、及び処理室10の壁は、水冷式チラー等の冷却装置(不図示)に接続され、温度制御が可能に構成されている。
The walls of the
第1電極部5と高周波電源16とは、コンデンサ17を介して接続され、第2電極部11と高周波電源18とは、コンデンサ19を介して接続されている。そして、高周波電源16及び18並びに処理室10は、接地されている。
The
次に、上記のような構成のドライエッチング装置30の動作について説明する。
Next, the operation of the
まず、被処理物として、処理基板12を処理室10内に搬入して、第2電極部11上に載置する。
First, the
次いで、第1電極部5及び第2電極部11に、高周波電源16(周波数:13.56MHz)及び18(周波数:6.0MHz)からの高周波電力をそれぞれ供給すると共に、反応ガスをガス導入配管(不図示)、誘電体14及び石英板13を介して処理室10内に供給する。
Next, high-frequency power from a high-frequency power source 16 (frequency: 13.56 MHz) and 18 (frequency: 6.0 MHz) is supplied to the
これによって、石英板13及び誘電体14を介して電磁波が処理室10内に導入され、反応ガスが励起され、高密度のプラズマ25が発生する。そして、処理基板12上の被エッチング材料と、化学的活性度の高い反応ガスの分子との化学反応により、被エッチング材料がエッチングされることになる。
As a result, electromagnetic waves are introduced into the
このとき、石英板13は、その第2電極部11側の表面が粗面に形成されているので、石英板13の熱吸収率が高くなる。そのため、石英板13が加熱され易くなり、石英板13の周辺において、被エッチング材料のエッチングの際に発生する反応生成物が揮発され易くなるので、石英板13に反応生成物が付着されにくくなる。
At this time, since the
また、上記と同様に、石英板13の第2電極部11側の表面が粗面に形成されているので、石英板13の第2電極部11側の表面積が増えることになる。そのため、仮に、反応生成物が付着したとしても、その反応生成物の付着可能な量が増えるので、反応生成物の落下に起因するパーティクルの発生が抑止される。
Similarly to the above, since the surface of the
さらに、上記と同様に、石英板13の第2電極部11側の表面が粗面に形成されているので、プラズマ25により生成した化学的活性度の高い反応ガスの分子が、保護板の粗面に形成された表面に衝突した後、様々な角度に分散して跳ね返ることになる。
Further, since the surface of the
ここで、図2及び図3は、ブラスト処理の有無による分子挙動を示すモデル図である。図2は、ブラスト処理を行わなく、表面が鏡面に形成された石英板13aの場合のモデル図であり、図3は、ブラスト処理を行うことにより、表面が粗面に形成された石英板13bの場合のモデル図である。
Here, FIG.2 and FIG.3 is a model diagram which shows the molecular behavior by the presence or absence of blast processing. FIG. 2 is a model diagram in the case of a
具体的には、図2に示すように、表面が鏡面に形成された石英板13aの場合には、反応ガスの分子21が、石英板13aの表面で入射角と出射角とが一致するように反射する。一方、図3に示すように、表面が粗面に形成された石英板13bの場合には、反応ガスの分子21が、石英板13bの表面で衝突した後に、様々な角度に分散して跳ね返る。
Specifically, as shown in FIG. 2, in the case of a
このように、表面が粗面に形成された石英板13bでは、反応ガスの分子21が分散し、処理室10内において反応ガスの分布が均一になるので、エッチングの均一性が向上する。
In this manner, in the
これらのことにより、容易にパーティクルの発生を抑止することができると共に、エッチングを均一にすることができる。 By these things, generation | occurrence | production of a particle can be suppressed easily and etching can be made uniform.
次に、具体的に行った実験について説明する。 Next, a specific experiment will be described.
本発明の実施例として、上述の実施形態と同一のドライエッチング装置を用いて、処理基板をドライエッチングして、そのドライエッチングされた処理基板の表面(13箇所)を触針式段差計を用いて測定した。 As an example of the present invention, a processing substrate is dry etched using the same dry etching apparatus as that of the above-described embodiment, and the surface (13 locations) of the dry etched processing substrate is used using a stylus type step gauge. Measured.
次に、本発明の実施例に対する比較例について説明する。 Next, a comparative example for the embodiment of the present invention will be described.
具体的には、表面が粗面に形成していない石英板を備えたドライエッチング装置を用いて、処理基板をドライエッチングして、そのドライエッチングされた処理基板の表面(13箇所)を触針式段差計を用いて測定した。 Specifically, the processing substrate is dry-etched using a dry etching apparatus provided with a quartz plate whose surface is not roughened, and the surface (13 places) of the dry-etched processing substrate is a stylus. It measured using the type | mold level | step difference meter.
結果を以下に示す。 The results are shown below.
実施例では、表面高さが最大エッチ部において20.0nm(最大値)であり、最小エッチ部において16.4nm(最小値)であったので、エッチング均一性が9.8%になった。 In the example, since the surface height was 20.0 nm (maximum value) in the maximum etching portion and 16.4 nm (minimum value) in the minimum etching portion, the etching uniformity was 9.8%.
ここで、エッチング均一性は、次式に基づいて算出された数値である。 Here, the etching uniformity is a numerical value calculated based on the following equation.
エッチング均一性=(最大値−最小値)/(最大値+最小値)×100
なお、このエッチング均一性の値は、小さいほどエッチングの均一性が良好となる。Etching uniformity = (maximum value−minimum value) / (maximum value + minimum value) × 100
Note that the smaller the value of the etching uniformity, the better the etching uniformity.
比較例では、表面高さが最大エッチ部において19.8nm(最大値)であり、最小エッチ部において15.2nm(最小値)であったので、エッチング均一性が13.2%になった。 In the comparative example, the surface height was 19.8 nm (maximum value) at the maximum etch portion and 15.2 nm (minimum value) at the minimum etch portion, so the etching uniformity was 13.2%.
このように、本発明のドライエッチング装置を用いた実施例では、エッチング均一性が9.8%であるのに対して、比較例ではエッチング均一性が13.2%であるので、本発明によって、エッチングの均一性が向上していることが確認できた。 As described above, in the example using the dry etching apparatus of the present invention, the etching uniformity is 9.8%, whereas in the comparative example, the etching uniformity is 13.2%. It was confirmed that the etching uniformity was improved.
以上説明したように、本発明は、プラズマ処理が均一になるので、ドライエッチング装置について有用である。 As described above, the present invention is useful for a dry etching apparatus because the plasma processing becomes uniform.
Claims (5)
上記処理室内に設けられ、互いに対向配置された第1電極部及び第2電極部と、
上記第1電極部の上記第2電極部側に設けられ、上記第1電極部を保護する保護板とを備え、
上記第1電極部及び第2電極部の間にプラズマを発生させて、上記処理室内の反応ガスを励起することにより、上記第2電極部の第1電極部側に設けられる被処理物をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、
上記保護板は、上記第2電極部側の表面が粗面に形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。A processing chamber;
A first electrode part and a second electrode part provided in the processing chamber and arranged to face each other;
A protective plate provided on the second electrode portion side of the first electrode portion and protecting the first electrode portion;
Plasma is generated between the first electrode portion and the second electrode portion to excite the reaction gas in the processing chamber, thereby plasma to be processed on the first electrode portion side of the second electrode portion. A plasma processing apparatus for processing,
The plasma processing apparatus, wherein the protective plate has a rough surface on the second electrode portion side.
上記保護板は、石英又はセラミックにより構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the protective plate is made of quartz or ceramic.
上記第1電極部は、導電材料により構成された上部電極と、該上部電極と上記保護板との間に設けられた誘電体とにより構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1,
The said 1st electrode part is comprised by the upper electrode comprised with the electrically-conductive material, and the dielectric material provided between this upper electrode and the said protective plate, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
上記保護板は、上記第2電極部側の表面がブラスト処理で形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus, wherein the protective plate has a surface on the second electrode portion side formed by blasting.
上記プラズマ処理は、ドライエッチングであることを特徴とするプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1,
The plasma processing apparatus is characterized in that the plasma processing is dry etching.
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