JP7801566B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本開示は、プラズマ処理装置に関する。 This disclosure relates to a plasma processing apparatus.
真空容器内に配置したアンテナを用いて当該真空容器内に誘導結合性のプラズマを発生させるプラズマ処理装置が知られている。プラズマ処理装置は、その種別に応じて、発生させたプラズマを用いた所定のプラズマ処理、例えば、化学気相堆積法あるいはスパッタ法による成膜、またはエッチング等の処理を被処理基板などの被処理物に施す。 Plasma processing equipment is known that generates inductively coupled plasma within a vacuum chamber using an antenna placed within the chamber. Depending on the type of plasma processing equipment, the generated plasma is used to perform a specific plasma process, such as film formation by chemical vapor deposition or sputtering, or etching, on a substrate or other workpiece.
プラズマ処理装置では、真空容器(処理室)内において、プラズマ処理の際に発生させるプラズマに含まれた荷電粒子の動作を適切に制御することが重要である。プラズマ処理装置では、被処理物に対する上記荷電粒子の動作に応じて、プラズマ処理の品質に影響を与えるからである。 In plasma processing equipment, it is important to properly control the behavior of charged particles contained in the plasma generated during plasma processing within the vacuum vessel (processing chamber). This is because the quality of plasma processing is affected by the behavior of these charged particles relative to the workpiece.
しかしながら、上記従来のプラズマ処理装置では、荷電粒子の動作を適切に制御することについては開示されていなかった。 However, the above-mentioned conventional plasma processing apparatus did not disclose how to appropriately control the movement of charged particles.
本開示は上記の問題点を鑑みてなされたものであり、荷電粒子の動作を適切に制御することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 This disclosure has been made in consideration of the above-mentioned problems, and aims to provide a plasma processing apparatus that can appropriately control the behavior of charged particles.
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理室を備えたプラズマ処理装置であって、前記処理室の内部に、被処理物が設置されるステージと、前記処理室の内部に誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナと、所定の電位が印加される内部電極と、を備えている。 To solve the above problem, one aspect of the present disclosure provides a plasma processing apparatus equipped with a processing chamber, which includes a stage on which an object to be processed is placed, an antenna for generating inductively coupled plasma within the processing chamber, and an internal electrode to which a predetermined potential is applied.
本開示の一態様によれば、荷電粒子の動作を適切に制御することができるプラズマ処理装置を提供することができる。 One aspect of the present disclosure provides a plasma processing apparatus that can appropriately control the behavior of charged particles.
〔実施形態1〕
以下、本開示の実施形態1について、図1から図2を用いて詳細に説明する。図1は、本開示の実施形態1に係るプラズマ処理装置1の構成を説明する図である。図2は、図1に示した内部電極8の具体的な構成例を説明する図である。
[Embodiment 1]
Hereinafter, a first embodiment of the present disclosure will be described in detail with reference to Fig. 1 and Fig. 2. Fig. 1 is a diagram illustrating the configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present disclosure. Fig. 2 is a diagram illustrating a specific configuration example of the internal electrode 8 shown in Fig. 1.
なお、以下の説明では、プラズマ処理として、誘導結合性のプラズマを使用したプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition;化学気相堆積)法によって被処理基板H1上に成膜を行うプラズマ装置を例示して説明する。しかしながら、本開示のプラズマ処理装置1は、プラズマ処理として、例えば、被処理物としての被処理基板H1に所定物を形成するスパッタリング処理を実施するプラズマ処理装置にも適用することができる。また、本開示のプラズマ処理装置1は、被処理基板H1から所定物を除去するエッチング処理あるいはアッシング処理を実施するプラズマ処理装置にも適用することができる。 In the following explanation, a plasma processing apparatus that forms a film on a substrate H1 to be processed by plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) using inductively coupled plasma will be used as an example of plasma processing. However, the plasma processing apparatus 1 of the present disclosure can also be applied to a plasma processing apparatus that performs, for example, a sputtering process to form a predetermined substance on a substrate H1 to be processed as a workpiece. The plasma processing apparatus 1 of the present disclosure can also be applied to a plasma processing apparatus that performs an etching process or an ashing process to remove a predetermined substance from a substrate H1 to be processed.
<プラズマ処理装置1>
図1に示すように、本実施形態1のプラズマ処理装置1は、被処理物としての被処理基板H1が設置されるステージとしてのステージ3を備えている。プラズマ処理装置1は処理室2を備え、処理室2の内部において、ステージ3上に載置された被処理基板H1に対して所定のプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置1は、プラズマ処理装置1の外部との間で被処理基板H1を搬入出するためのロードロック室(図示せず)を備えている。
<Plasma processing apparatus 1>
1, the plasma processing apparatus 1 of the first embodiment includes a stage 3 on which a substrate H1 to be processed is placed as an object to be processed. The plasma processing apparatus 1 includes a processing chamber 2, and within the processing chamber 2, a predetermined plasma processing is performed on the substrate H1 to be processed placed on the stage 3. The plasma processing apparatus 1 also includes a load lock chamber (not shown) for transferring the substrate H1 to and from the outside of the plasma processing apparatus 1.
また、プラズマ処理装置1は、プラズマ処理装置1の各部を制御する制御部(図示せず)を備えている。この制御部は、例えば、CPU(Central Processing Unit)、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)等を含み、情報処理に応じて各構成要素の制御を行う機能ブロックである。 The plasma processing apparatus 1 also includes a control unit (not shown) that controls each part of the plasma processing apparatus 1. This control unit is a functional block that includes, for example, a CPU (Central Processing Unit), RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), etc., and controls each component in accordance with information processing.
被処理基板H1は、不図示の搬送機構によってロードロック室から処理室2のステージ3上に載置される。また、被処理基板H1は、上記搬送機構によって処理室2のステージ3からロードロック室の内部に搬送される。被処理基板H1は、例えば、液晶パネルディスプレイ、有機EL(Electro Luminescence)パネルディスプレイなどに用いられるガラス基板、合成樹脂基板であり得る。また、被処理基板H1は、各種用途に用いられる半導体基板であり得る。プラズマ処理装置1は、上記所定のプラズマ処理によってバリア(防湿)膜などの所定の被膜を被処理基板H1上に成膜する。 The substrate H1 to be processed is placed on the stage 3 of the processing chamber 2 from the load lock chamber by a transport mechanism (not shown). The substrate H1 to be processed is then transported from the stage 3 of the processing chamber 2 into the load lock chamber by the transport mechanism. The substrate H1 to be processed may be, for example, a glass substrate or a synthetic resin substrate used in liquid crystal panel displays, organic EL (Electro Luminescence) panel displays, etc. The substrate H1 to be processed may also be a semiconductor substrate used for various applications. The plasma processing apparatus 1 forms a predetermined coating, such as a barrier (moisture-proof) film, on the substrate H1 to be processed by the predetermined plasma processing.
<処理室2>
処理室2は、接地された真空容器を用いて構成されており、当該真空容器の内部が所定の真空度に保たれた状態で、上記制御部の制御によって、所定のプラズマ処理が被処理基板H1に施されるようになっている。尚、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、ステージ3も接地されている。尚、この説明以外に、後述の実施形態2に示すように、ステージ3の電位も制御することがプラズマ処理をより適切に実施できる点で好ましい。
<Processing chamber 2>
The processing chamber 2 is constructed using a grounded vacuum container, and while the interior of the vacuum container is maintained at a predetermined vacuum level, a predetermined plasma processing is performed on the substrate H1 to be processed under the control of the control unit. In the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the stage 3 is also grounded. In addition to this explanation, it is preferable to also control the potential of the stage 3, as will be described in embodiment 2 below, in order to more appropriately perform the plasma processing.
また、処理室2は、ステージ3の温度を検出する温度センサを備えており(図示せず)、当該温度センサの検出結果は、上記制御部に出力される。そして、制御部は、入力した温度センサの検出結果を用いた、ステージ3の温度についてのフィードバック制御を行うことにより、上記プラズマ処理中に、ステージ3を予め定められた設定温度となるように制御する。 The processing chamber 2 is also equipped with a temperature sensor (not shown) that detects the temperature of the stage 3, and the detection results of this temperature sensor are output to the control unit. The control unit then performs feedback control of the temperature of the stage 3 using the input detection results of the temperature sensor, thereby controlling the stage 3 to maintain a predetermined set temperature during the plasma processing.
また、処理室2には、上記所定のプラズマ処理に対応した、上記被膜の成膜用ガスを含んだ処理ガスを処理室2の内部に導入する処理ガス供給部が設けられており(図示せず)、処理ガスの雰囲気化で当該プラズマ処理が行われるようになっている。処理ガスは、例えば、アルゴン、水素、窒素、シラン、または酸素である。 The processing chamber 2 is also provided with a processing gas supply unit (not shown) that introduces processing gas, including the film-forming gas for the above-mentioned coating, into the processing chamber 2, corresponding to the above-mentioned specified plasma processing, so that the plasma processing is performed in an atmosphere of the processing gas. The processing gas is, for example, argon, hydrogen, nitrogen, silane, or oxygen.
<アンテナ4>
処理室2の内部には、誘導結合性のプラズマを処理室2の内部に発生させるためのアンテナ4がステージ3の上方に設けられている。つまり、本開示のプラズマ処理装置1は、アンテナ4に高周波電流を流してアンテナ4の近傍に高周波誘導電界を発生させ、誘導結合性のプラズマを生成させる。アンテナ4は、例えば、被処理基板H1上で直線状に設けられている。アンテナ4の両端部は、処理室2の外部に気密に引き出されている。また、アンテナ4の一方の端部及び他方の端部には、インピーダンス調整部5及びインピーダンス調整部7がそれぞれ接続されている。
<Antenna 4>
An antenna 4 is provided above the stage 3 inside the processing chamber 2 to generate inductively coupled plasma inside the processing chamber 2. That is, the plasma processing apparatus 1 of the present disclosure generates inductively coupled plasma by passing a high-frequency current through the antenna 4 to generate a high-frequency induction field near the antenna 4. The antenna 4 is provided, for example, linearly above the substrate H1 to be processed. Both ends of the antenna 4 are airtightly extended to the outside of the processing chamber 2. Furthermore, an impedance adjustment unit 5 and an impedance adjustment unit 7 are connected to one end and the other end of the antenna 4, respectively.
インピーダンス調整部5は、整合回路を備えており、当該インピーダンス調整部5を介してアンテナ4の一方の端部が電源6に接続されている。また、インピーダンス調整部7は、可変コンデンサを備えている。アンテナ4の他方の端部は、インピーダンス調整部7を介して接地されている。 The impedance adjustment unit 5 includes a matching circuit, and one end of the antenna 4 is connected to the power supply 6 via the impedance adjustment unit 5. The impedance adjustment unit 7 includes a variable capacitor. The other end of the antenna 4 is grounded via the impedance adjustment unit 7.
電源6は、例えば、13.56MHzの高周波電力を、インピーダンス調整部5を介してアンテナ4の一方の端部に供給する。上記制御部がインピーダンス調整部7の上記可変コンデンサの容量を変更することにより、処理室2の内部のアンテナ4に高周波電力が効率的に供給されるように制御する。 The power supply 6 supplies high-frequency power, for example, 13.56 MHz, to one end of the antenna 4 via the impedance adjustment unit 5. The control unit changes the capacitance of the variable capacitor in the impedance adjustment unit 7, thereby controlling the efficient supply of high-frequency power to the antenna 4 inside the processing chamber 2.
<内部電極8>
処理室2の内部には、内部電極8がアンテナ4に対して被処理基板H1(ステージ3)の反対側に設けられている。内部電極8は、アンテナ4の背面側で、絶縁スペーサー9を介して処理室2の内部に取り付けられている。つまり、処理室2の内部で、アンテナ4は内部電極8とステージ3との間に配置されている。
<Internal electrode 8>
Inside the processing chamber 2, an internal electrode 8 is provided on the opposite side of the antenna 4 from the substrate H1 to be processed (stage 3). The internal electrode 8 is attached to the inside of the processing chamber 2 via an insulating spacer 9 on the back side of the antenna 4. In other words, inside the processing chamber 2, the antenna 4 is disposed between the internal electrode 8 and the stage 3.
内部電極8は、例えば、カーボン板または金属板を用いて構成されている。内部電極8は、処理室2の内部において、上記プラズマに含まれた荷電粒子を制御する制御電極である。すなわち、内部電極8には、内部電極8に接続された電源(図示せず)を含み、当該電源を制御することにより、所定の電位が内部電極8に印加されるように制御する電極電位制御部10が接続されている。電極電位制御部10は、上記制御部からの指示に従って、電極電源から内部電極8に印加する印加電圧を可変に調整することにより、内部電極8の電位を所定の電位に制御する。 The internal electrode 8 is constructed using, for example, a carbon plate or a metal plate. The internal electrode 8 is a control electrode that controls the charged particles contained in the plasma inside the processing chamber 2. That is, the internal electrode 8 is connected to an electrode potential control unit 10 that includes a power supply (not shown) connected to the internal electrode 8 and controls the power supply so that a predetermined potential is applied to the internal electrode 8. The electrode potential control unit 10 variably adjusts the voltage applied to the internal electrode 8 from the electrode power supply in accordance with instructions from the control unit, thereby controlling the potential of the internal electrode 8 to a predetermined potential.
尚、カーボン板を用いて内部電極8を構成した場合には、カーボン板は、金属板に比べて密度が小さいにもかかわらず、強度が強く、たわみ等が内部電極8に発生しにくい。このため、内部電極8を大型化したときでも、たわみ等に起因した、プラズマの面内不均一性を生じ難くすることができる。 Furthermore, when the internal electrode 8 is constructed using a carbon plate, the carbon plate has a lower density than a metal plate, but is strong and is less likely to warp or otherwise occur in the internal electrode 8. Therefore, even when the internal electrode 8 is made larger, it is possible to reduce the likelihood of in-plane plasma non-uniformity due to warping or other factors.
また、金属板には、密度が低く、電気伝導度が高い金属材料を用いることが好ましく、具体的には、アルミニウムまたはアルミニウム合金を用いることが好ましい。また、このような金属材料の金属板を用いて内部電極8を構成した場合には、カーボン板を用いた内部電極8よりも、機械的衝撃に優れた内部電極8を構成することができ、プラズマ処理装置1の耐衝撃性を高めることができる。この結果、例えば、プラズマ処理装置1に対し、不図示のバルブの開閉等に起因する振動等が伝わる場合には、上述の金属板を用いて内部電極8を構成する場合の方が好ましい。 Furthermore, it is preferable to use a metal material with low density and high electrical conductivity for the metal plate; specifically, it is preferable to use aluminum or an aluminum alloy. Furthermore, when the internal electrode 8 is constructed using a metal plate made of such a metal material, it is possible to construct an internal electrode 8 that is more resistant to mechanical shock than an internal electrode 8 made using a carbon plate, thereby improving the shock resistance of the plasma processing apparatus 1. As a result, for example, when vibrations caused by the opening and closing of a valve (not shown) are transmitted to the plasma processing apparatus 1, it is preferable to construct the internal electrode 8 using the above-mentioned metal plate.
内部電極8は、図2に示すように、例えば、各々円形状に形成された、複数の開口8aを有するパンチングメタル形状のグリッド電極によって構成されている。内部電極8では、上記荷電粒子の極性に応じて、選択的に運動エネルギーを荷電粒子に与えたり、被処理基板H1への荷電粒子の到達量を低減させたりする(詳細は後述。)。 As shown in Figure 2, the internal electrode 8 is composed of, for example, a punched metal grid electrode with multiple circular openings 8a. Depending on the polarity of the charged particles, the internal electrode 8 selectively imparts kinetic energy to the charged particles or reduces the amount of charged particles reaching the substrate H1 to be processed (details will be described later).
なお、上記の説明以外に、例えば、メッシュ状のグリッド電極を内部電極8に用いる構成でもよい。 In addition to the above description, for example, a mesh-shaped grid electrode may be used as the internal electrode 8.
また、上記の説明以外に、開口8aを設けていない、平板状の内部電極8を用いることもできる。 In addition to the above, a flat internal electrode 8 without an opening 8a can also be used.
<動作例>
図3も用いて、本実施形態1のプラズマ処理装置1の動作について具体的に説明する。図3は、上記内部電極8の機能を説明する図である。なお、以下の説明では、内部電極8の動作について主に説明する。また、図3では、被処理基板H1、アンテナ4及びこれに接続された電源6などの図示は省略する。
<Example of operation>
The operation of the plasma processing apparatus 1 of the first embodiment will be specifically described with reference to Fig. 3. Fig. 3 is a diagram illustrating the function of the internal electrode 8. The following description will mainly focus on the operation of the internal electrode 8. In Fig. 3, the substrate H1 to be processed, the antenna 4, the power supply 6 connected thereto, and the like are not shown.
図3に示すように、アンテナ4(図1)が動作して処理室2の内部にプラズマが発生すると、当該プラズマに含まれた荷電粒子kは、中性粒子nと異なり、内部電極8への印加電圧に応じて、移動する。つまり、処理室2の内部では、図3に示すように、ステージ3は、接地されているので、プラスイオンp及び電子あるいはマイナスイオンeからなる荷電粒子kは、内部電極8への印加電圧に対応して運動する。つまり、荷電粒子kは、その極性に応じて、内部電極8から選択的に運動エネルギーを与えられたり、被処理基板H1への到達量を低減させられたりする。 As shown in Figure 3, when the antenna 4 (Figure 1) operates to generate plasma inside the processing chamber 2, charged particles k contained in the plasma, unlike neutral particles n, move in response to the voltage applied to the internal electrode 8. That is, inside the processing chamber 2, as shown in Figure 3, the stage 3 is grounded, so charged particles k consisting of positive ions p and electrons or negative ions e move in response to the voltage applied to the internal electrode 8. That is, depending on their polarity, the charged particles k are selectively given kinetic energy by the internal electrode 8, or the amount of charged particles k that reach the processing target substrate H1 is reduced.
具体的にいえば、図3の矢印Eにて示すように、電極電位制御部10が、例えば、内部電極8の電位がプラズマ電位よりも高電位となるように、内部電極8に対して正の電圧を印加する。この場合、プラスイオンpは、図3に示すように、被処理基板H1へ向かう方向での運動エネルギーが大きくされる。この結果、被処理基板H1の表面でのプラスイオンpの反応を促進することができ、高品質な膜を当該表面上に成膜することができる。 Specifically, as shown by arrow E in Figure 3, the electrode potential control unit 10 applies a positive voltage to the internal electrode 8 so that the potential of the internal electrode 8 is higher than the plasma potential. In this case, as shown in Figure 3, the kinetic energy of the positive ions p in the direction toward the substrate H1 to be processed is increased. As a result, the reaction of the positive ions p on the surface of the substrate H1 to be processed can be promoted, allowing a high-quality film to be formed on that surface.
一方、電子あるいはマイナスイオンeは、図3に示すように、内部電極8へ向かう方向での運動エネルギーが大きくされる。これにより、電子あるいはマイナスイオンeの被処理基板H1への到達量を低減することができる。この結果、電子あるいはマイナスイオンeがプラズマ処理による被処理基板H1の表面に形成される被膜の膜質を低下させる場合などにおいて、膜質の低下を抑えることができる。 On the other hand, as shown in Figure 3, the kinetic energy of the electrons or negative ions e is increased in the direction toward the internal electrode 8. This reduces the amount of electrons or negative ions e that reach the substrate H1 to be processed. As a result, in cases where the electrons or negative ions e degrade the quality of the coating formed on the surface of the substrate H1 to be processed by plasma processing, the degradation of the film quality can be suppressed.
以上のように構成された本実施形態1のプラズマ処理装置1は、処理室2を備えている。本実施形態1のプラズマ処理装置1は、処理室2の内部に、被処理基板H1(被処理物)が設置されるステージ3と、処理室2の内部に誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナ4とを備えている。また、本実施形態1のプラズマ処理装置1は、処理室2の内部に、所定の電位が印加される内部電極8を備えている。これにより、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、上記従来例と異なり、内部電極8に所定の電位を印加することにより、内部電極8は処理室2の内部のプラズマに含まれた荷電粒子kの動作を適切に制御することができる。 The plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, configured as described above, includes a processing chamber 2. Inside the processing chamber 2, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 includes a stage 3 on which a substrate H1 (workpiece) to be processed is placed, and an antenna 4 for generating inductively coupled plasma inside the processing chamber 2. The plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 also includes an internal electrode 8 to which a predetermined potential is applied inside the processing chamber 2. As a result, unlike the conventional example described above, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 can appropriately control the behavior of charged particles k contained in the plasma inside the processing chamber 2 by applying a predetermined potential to the internal electrode 8.
すなわち、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、アンテナ4を処理室2の内部に備えているため、プラズマを効率よく生成できる。また、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、内部電極8を処理室2の内部に備えているため、上記プラズマの荷電粒子のステージ3に対する運動や到達量を直接的に制御することができる。さらに、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、内部電極8に所定の電位を印加することにより、内部電極8と被処理基板H1との間での電位勾配を大きく形成することができる。 In other words, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the antenna 4 is provided inside the processing chamber 2, allowing for efficient plasma generation. Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the internal electrode 8 is provided inside the processing chamber 2, allowing for direct control of the movement and amount of plasma charged particles reaching the stage 3. Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, a predetermined potential can be applied to the internal electrode 8, thereby creating a large potential gradient between the internal electrode 8 and the substrate H1 to be processed.
この結果、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、図3に例示したように、プラズマに含まれた荷電粒子kの極性に応じて、選択的に運動エネルギーを荷電粒子kに与えることができる。このため、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、被処理基板H1への荷電粒子kの到達量を増減することができる。従って、本実施形態1では、上記従来例と異なり、荷電粒子kの動作を適切に制御することができ、高品質のプラズマ処理を行えるプラズマ処理装置1を構成することができる。 As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, as illustrated in FIG. 3, kinetic energy can be selectively imparted to the charged particles k contained in the plasma depending on the polarity of the charged particles k. Therefore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the amount of charged particles k reaching the substrate H1 to be processed can be increased or decreased. Therefore, in this embodiment 1, unlike the conventional example described above, the operation of the charged particles k can be appropriately controlled, making it possible to configure a plasma processing apparatus 1 that can perform high-quality plasma processing.
また、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、アンテナ4は線状のアンテナであって、内部電極8とステージ3との間に配置することができる。これにより、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、アンテナ4によって発生させたプラズマの荷電粒子kのプラスイオンp及び電子あるいはマイナスイオンeを、処理内容に応じて、各々被処理基板H1側または内部電極8側に適切に移動させることができる。この結果、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、被処理基板H1への荷電粒子kのプラスイオンpまたは電子あるいはマイナスイオンeの到達量を容易に増減することができる。従って、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、被処理基板H1に対する高精度なプラズマ処理を容易に行うことができる。 Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the antenna 4 is a linear antenna and can be placed between the internal electrode 8 and the stage 3. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the positive ions p and electrons or negative ions e of the charged particles k of the plasma generated by the antenna 4 can be appropriately moved toward the substrate to be processed H1 or the internal electrode 8, respectively, depending on the processing content. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the amount of positive ions p, electrons, or negative ions e of the charged particles k that reach the substrate to be processed H1 can be easily increased or decreased. Therefore, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 can easily perform high-precision plasma processing on the substrate to be processed H1.
さらに、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、アンテナ4とステージ3上の被処理基板H1との間には、遮蔽物となる、内部電極8を設置していない。それ故、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、プラズマ処理に用いられる、イオンやラジカル等の被処理基板H1への到達量が多くすることができる。このため、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、成膜レートもしくはエッチングレートを大きくすることができ、タクトタイムを短くしつつ、低コスト化を容易に図ることができる。 Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, an internal electrode 8 that acts as a shield is not installed between the antenna 4 and the substrate H1 to be processed on the stage 3. Therefore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the amount of ions, radicals, etc. used in plasma processing that reach the substrate H1 to be processed can be increased. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the film formation rate or etching rate can be increased, making it easy to reduce costs while shortening takt time.
また、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、ステージ3から見て、アンテナ4の背面側に内部電極8が配置されている。これにより、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、アンテナ4とステージ3との間のみならず、アンテナ4の内部電極8側に生成されたプラズマをも含む広範囲のプラズマに対して、内部電極8によりステージ3との間に付与される電界を作用させることができるようになる。よって、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、プラズマの荷電粒子のステージ3に対する運動の制御を効率的に行うことができる。この結果、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、被処理基板H1に対する高精度なプラズマ処理を容易に行うことができる。 Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the internal electrode 8 is disposed on the back side of the antenna 4 when viewed from the stage 3. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the electric field applied by the internal electrode 8 to the stage 3 can be applied not only between the antenna 4 and the stage 3, but also to a wide range of plasma, including plasma generated on the internal electrode 8 side of the antenna 4. Therefore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, the movement of charged particles in the plasma relative to the stage 3 can be efficiently controlled. As a result, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 can easily perform high-precision plasma processing on the substrate H1 to be processed.
また、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、アンテナ4には、線状のアンテナ4が用いられている。線状のアンテナ4が複数並べて配置されることにより、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、大型の被処理基板H1に対応するように、複数のアンテナ4を処理室2の内部に配置することができるようになる。 Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, a linear antenna 4 is used as the antenna 4. By arranging multiple linear antennas 4 side by side, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 can arrange multiple antennas 4 inside the processing chamber 2 to accommodate a large substrate H1 to be processed.
また、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、プラズマ処理として、被処理基板H1に対してプラズマを使用した化学気相堆積法を行っている。これにより、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、被処理基板H1に対し、高品質な成膜を施すことができる。 Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, plasma processing is performed on the substrate H1 to be processed using a chemical vapor deposition method using plasma. As a result, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1 can form a high-quality film on the substrate H1 to be processed.
〔実施形態2〕
本開示の実施形態2について、図4を用いて具体的に説明する。図4は、本開示の実施形態2に係るプラズマ処理装置の構成を説明する図である。なお、説明の便宜上、上記実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。
[Embodiment 2]
Embodiment 2 of the present disclosure will be specifically described with reference to Fig. 4. Fig. 4 is a diagram illustrating the configuration of a plasma processing apparatus according to Embodiment 2 of the present disclosure. For ease of explanation, members having the same functions as those described in Embodiment 1 above will be denoted by the same reference numerals, and their description will not be repeated.
本実施形態2と上記実施形態1との主な相違点は、処理室2の内部に電位を互いに独立して制御可能な複数の内部電極8を設けた点である。また、ステージ3の電位を可変に制御する点である。 The main difference between this embodiment 2 and the above-described embodiment 1 is that multiple internal electrodes 8, the potential of which can be controlled independently of each other, are provided inside the processing chamber 2. Also, the potential of the stage 3 is variably controlled.
本実施形態2のプラズマ処理装置1では、図4に示すように、複数、例えば、2つの内部電極8及び18が処理室2の内部に設けられている。内部電極18は、アンテナ4が内部電極8と内部電極18との間に配置されるように、アンテナ4に対して、被処理基板H1(ステージ3)側に設けられている。また、内部電極18は、絶縁スペーサー19を介して処理室2の内部に取り付けられている。内部電極18は、内部電極8と同様に、例えば、パンチングメタル形状に構成されており、図2に示したように、複数の開口を有するカーボン板または金属板からなる(図示せず)。 In the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, as shown in FIG. 4, multiple, for example, two, internal electrodes 8 and 18 are provided inside the processing chamber 2. The internal electrode 18 is provided on the side of the substrate to be processed H1 (stage 3) relative to the antenna 4, so that the antenna 4 is positioned between the internal electrodes 8 and 18. The internal electrode 18 is also attached inside the processing chamber 2 via an insulating spacer 19. Like the internal electrode 8, the internal electrode 18 is configured, for example, in a punched metal shape, and is made of a carbon plate or metal plate with multiple openings, as shown in FIG. 2 (not shown).
内部電極18には、内部電極18に接続された電極電源(図示せず)を含み、当該電極電源を制御することにより、内部電極18の電位を制御する電極電位制御部20が接続されている。電極電位制御部20は、上記制御部からの指示に従って、電極電源から内部電極18に印加する印加電圧を可変に調整することにより、内部電極18の電位を所定の電位に制御する。また、この電極電位制御部20は、電極電位制御部10とは互いに独立して制御を行うようになっており、内部電極8及び18では、各々異なる電位となるように制御可能となっている。 The internal electrode 18 is connected to an electrode potential control unit 20, which includes an electrode power supply (not shown) connected to the internal electrode 18 and controls the electrode power supply to control the potential of the internal electrode 18. The electrode potential control unit 20 variably adjusts the voltage applied to the internal electrode 18 from the electrode power supply in accordance with instructions from the control unit, thereby controlling the potential of the internal electrode 18 to a predetermined potential. Furthermore, the electrode potential control unit 20 is configured to perform control independently of the electrode potential control unit 10, and the internal electrodes 8 and 18 can be controlled to have different potentials.
また、本実施形態2のプラズマ処理装置1は、ステージ3の電位を可変に制御可能になっている。具体的には、ステージ3には、ステージ3に接続された電源(図示せず)を含み、当該電源を制御することにより、ステージ3の電位を制御するステージ電位制御部30が設けられている。 Furthermore, the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2 is capable of variably controlling the potential of the stage 3. Specifically, the stage 3 includes a power supply (not shown) connected to the stage 3, and is provided with a stage potential control unit 30 that controls the potential of the stage 3 by controlling the power supply.
ステージ電位制御部30は、電極電位制御部10及び20と互いに独立して制御を行うようになっている。そして、ステージ電位制御部30と電極電位制御部10及び20とは、ステージ3、内部電極8、及び内部電極18の電位を各々所定の電位に制御することにより、上記荷電粒子の動作をより適切に制御することができるように構成されている。 The stage potential control unit 30 is configured to perform control independently of the electrode potential control units 10 and 20. The stage potential control unit 30 and the electrode potential control units 10 and 20 are configured to control the potentials of the stage 3, internal electrode 8, and internal electrode 18 to predetermined potentials, respectively, thereby enabling more appropriate control of the movement of the charged particles.
具体的にいえば、内部電極8、内部電極18、及びステージ3の電位をそれぞれ第1の電位、第2の電位、及び第3の電位とした場合、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、例えば、第1の電位>第2の電位>第3の電位とする。これにより、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、図3に示したプラスイオンp及び電子あるいはマイナスイオンeに対する制御をより効果的に行うことができる。 Specifically, if the potentials of the internal electrode 8, the internal electrode 18, and the stage 3 are set to a first potential, a second potential, and a third potential, respectively, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, for example, the first potential > the second potential > the third potential. This allows the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2 to more effectively control the positive ions p and electrons or negative ions e shown in FIG. 3.
すなわち、ステージ3の電位(第3の電位)が最も低くされているため、プラスイオンpは、ステージ3の電位に誘引されて、被処理基板H1へ向かう方向での運動エネルギーがより大きくされる。この結果、被処理基板H1の表面でのプラスイオンpの反応をより促進することができ、より高品質な膜を当該表面上に成膜することができる。 In other words, because the potential of stage 3 (third potential) is set to the lowest, the positive ions p are attracted to the potential of stage 3, increasing their kinetic energy in the direction toward the substrate H1 to be processed. As a result, the reaction of the positive ions p on the surface of the substrate H1 to be processed can be further promoted, allowing a higher quality film to be formed on that surface.
一方、内部電極8の電位(第1の電位)が最も高くされているため、電子あるいはマイナスイオンeは、内部電極8の電位に誘引されて、内部電極8へ向かう方向での運動エネルギーがより大きくされる。これにより、電子あるいはマイナスイオンeの被処理基板H1への到達量をより低減することができる。この結果、電子あるいはマイナスイオンeがプラズマ処理による被処理基板H1の表面に形成される被膜の膜質を低下させる場合などにおいて、膜質の低下をより抑えることができる。 On the other hand, because the potential (first potential) of the internal electrode 8 is set to the highest, the electrons or negative ions e are attracted to the potential of the internal electrode 8, increasing their kinetic energy in the direction toward the internal electrode 8. This further reduces the amount of electrons or negative ions e that reach the substrate H1 to be processed. As a result, in cases where the electrons or negative ions e degrade the quality of the coating formed on the surface of the substrate H1 to be processed by plasma processing, the degradation of the film quality can be further suppressed.
以上の構成により、本実施形態2のプラズマ処理装置1は、第1の実施形態のものと同様な効果を奏する。 With the above configuration, the plasma processing apparatus 1 of this second embodiment achieves the same effects as the first embodiment.
また、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、ステージ3の電位を制御するステージ電位制御部30をさらに備えている。これにより、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、ステージ電位制御部30がステージ3の電位を制御することにより、荷電粒子kの動作をより適切に制御することができるようになる。 The plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2 further includes a stage potential control unit 30 that controls the potential of the stage 3. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, the stage potential control unit 30 controls the potential of the stage 3, thereby enabling more appropriate control of the behavior of the charged particles k.
また、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、内部電極18は開口18aを備えているので、開口18aによって処理室2の内部に生じた荷電粒子kや処理室2の内部に導入された処理ガスや成膜前駆体を円滑に通過させることができる。この結果、本実施形態1のプラズマ処理装置1では、内部電極18をアンテナ4とステージ3との間に設けた場合でも、プラズマ処理での処理効率の低下を抑えることができる。尚、上記成膜前駆体とは、処理室2の内部に導入される、上記処理ガスや上記処理ガスが分解されて生成した分子および/または原子が、イオン化および/または励起された後のイオンやラジカルである。 In addition, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, the internal electrode 18 is provided with an opening 18a, which allows the charged particles k generated inside the processing chamber 2, as well as the processing gas and film-forming precursor introduced into the processing chamber 2, to pass smoothly through the opening 18a. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 1, even when the internal electrode 18 is provided between the antenna 4 and the stage 3, it is possible to suppress a decrease in the processing efficiency of plasma processing. Note that the film-forming precursor refers to the ions and radicals that result from ionization and/or excitation of the processing gas and molecules and/or atoms generated by decomposition of the processing gas that are introduced into the processing chamber 2.
また、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、複数の内部電極8及び18が処理室2の内部に設けられている。また、複数の各内部電極8及び18には、それぞれ電極電位制御部10及び20が接続されており、電極電位制御部10及び20は、それぞれ内部電極8及び18の電位を互いに独立して制御可能である。これにより、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、電極電位制御部10及び20がそれぞれ内部電極8及び18の電位を制御することにより、適切な荷電粒子kの動作を確実に制御することができる。すなわち、本実施形態2のプラズマ処理装置1では、実施形態1のものに比べて、処理室2の内部の電位勾配をより適切に設定することができ、荷電粒子kの動作をより高度に制御することができるようになる。 Furthermore, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, multiple internal electrodes 8 and 18 are provided inside the processing chamber 2. Furthermore, each of the multiple internal electrodes 8 and 18 is connected to an electrode potential control unit 10 and 20, respectively, which can control the potential of the internal electrodes 8 and 18 independently of each other. As a result, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, the electrode potential control units 10 and 20 control the potential of the internal electrodes 8 and 18, respectively, thereby reliably controlling the appropriate behavior of the charged particles k. In other words, in the plasma processing apparatus 1 of this embodiment 2, the potential gradient inside the processing chamber 2 can be set more appropriately than in embodiment 1, allowing for more advanced control of the behavior of the charged particles k.
尚、上記の説明以外に、例えば、内部電極8の設置を省略する構成でもよい。また、アンテナ4とステージ3との間に、電位を互いに独立して制御可能な複数の内部電極を設ける構成でもよい。 In addition to the above description, for example, the internal electrode 8 may be omitted. Alternatively, multiple internal electrodes whose potentials can be controlled independently may be provided between the antenna 4 and the stage 3.
〔まとめ〕
上記の課題を解決するために、本開示の一側面に係るプラズマ処理装置は、処理室を備えたプラズマ処理装置であって、前記処理室の内部に、被処理物が設置されるステージと、前記処理室の内部に誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナと、所定の電位が印加される内部電極と、を備えている。
〔summary〕
In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus according to one aspect of the present disclosure is a plasma processing apparatus having a processing chamber, and is equipped with a stage inside the processing chamber on which an object to be processed is placed, an antenna for generating inductively coupled plasma inside the processing chamber, and an internal electrode to which a predetermined potential is applied.
上記構成によれば、プラズマ処理装置が、誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナを処理室の内部に備えているため、プラズマを効率よく生成できる。更にプラズマ処理装置が、所定の電位が印加される内部電極を処理室の内部に備えているため、上記プラズマの荷電粒子のステージに対する運動や到達量を直接的に制御することができ、高品質のプラズマ処理を行えるプラズマ処理装置を提供することができる。 With the above configuration, the plasma processing apparatus is equipped with an antenna inside the processing chamber for generating inductively coupled plasma, allowing for efficient plasma generation. Furthermore, the plasma processing apparatus is equipped with an internal electrode inside the processing chamber to which a predetermined potential is applied, allowing for direct control of the movement and amount of plasma charged particles relative to the stage, thereby providing a plasma processing apparatus capable of high-quality plasma processing.
上記一側面に係るプラズマ処理装置において、前記アンテナは、前記内部電極と前記ステージとの間に配置されてもよい。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the antenna may be disposed between the internal electrode and the stage.
上記構成によれば、ステージから見て、アンテナの背面側に内部電極が配置される。そのため、アンテナの周囲のプラズマ、すなわち、アンテナとステージとの間のみならず、ステージから見て、アンテナの向こう側に生成されたプラズマをも含む広範囲のプラズマに対して、内部電極によりステージとの間に付与される電界を作用させることができるようになる。よって、プラズマの荷電粒子のステージに対する運動や到達量の制御を効率的に行うことができる。この結果、被処理物に対する高精度なプラズマ処理を容易に行うことができる。 With the above configuration, the internal electrode is positioned on the back side of the antenna when viewed from the stage. This allows the electric field applied by the internal electrode to the stage to act on a wide range of plasma, including not only the plasma around the antenna, i.e., the area between the antenna and the stage, but also the plasma generated on the other side of the antenna when viewed from the stage. This allows for efficient control of the movement and amount of plasma charged particles relative to the stage. As a result, high-precision plasma processing of the workpiece can be easily performed.
上記一側面に係るプラズマ処理装置において、前記アンテナは、線状のアンテナであってもよい。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the antenna may be a linear antenna.
上記構成によれば、大型の被処理物に対応するように、アンテナを処理室の内部に配置することができるようになる。 With the above configuration, the antenna can be placed inside the processing chamber to accommodate large objects to be processed.
上記一側面に係るプラズマ処理装置において、前記ステージの電位を制御するステージ電位制御部をさらに備えてもよい。 The plasma processing apparatus according to the above aspect may further include a stage potential control unit that controls the potential of the stage.
上記構成によれば、上記荷電粒子の制御をより適切にすることができるようになる。 The above configuration allows for more appropriate control of the charged particles.
上記一側面に係るプラズマ処理装置において、前記内部電極は複数設けられており、前記複数の内部電極にそれぞれ接続された複数の電極電位制御部をさらに備え、前記複数の電極電位制御部は、前記複数の内部電極の電位を互いに独立して制御可能であってもよい。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the internal electrodes may be provided in plurality, and the apparatus may further include a plurality of electrode potential control units connected to the plurality of internal electrodes, respectively, and the plurality of electrode potential control units may be capable of controlling the potentials of the plurality of internal electrodes independently of one another.
上記構成によれば、適切な荷電粒子の制御をより高度に行うことができるようになる。 The above configuration enables more accurate and precise control of charged particles.
上記一側面に係るプラズマ処理装置において、前記内部電極は、複数の開口を有するカーボン板または金属板からなってもよい。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, the internal electrode may be made of a carbon plate or a metal plate having a plurality of openings.
上記構成によれば、開口によって処理室の内部に生じた荷電粒子や処理室の内部に導入された処理ガスなどを円滑に通過させることができ、当該内部電極をアンテナとステージとの間に設けた場合でも、プラズマ処理での処理効率の低下を抑えることができる。 With the above configuration, the opening allows charged particles generated inside the processing chamber and processing gas introduced into the processing chamber to pass smoothly through, and even when the internal electrode is installed between the antenna and the stage, a decrease in processing efficiency during plasma processing can be suppressed.
上記一側面に係るプラズマ処理装置において、前記ステージに設置された前記被処理物への、前記プラズマを用いた化学気相堆積法による成膜を行ってもよい。 In the plasma processing apparatus according to the above aspect, a film may be formed on the workpiece placed on the stage by chemical vapor deposition using the plasma.
上記構成によれば、被処理物に対し、高品質な成膜を施すことができる。 The above configuration allows high-quality film formation to be performed on the workpiece.
本開示は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態に開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本開示の技術的範囲に含まれる。 This disclosure is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of this disclosure.
1 プラズマ処理装置
2 処理室
3 ステージ
4 アンテナ
8 内部電極
8a 開口
10、20 電極電位制御部
30 ステージ電位制御部
H1 被処理基板(被処理物)
k 荷電粒子
p プラスイオン
e 電子あるいはマイナスイオン
REFERENCE SIGNS LIST 1 Plasma processing apparatus 2 Processing chamber 3 Stage 4 Antenna 8 Internal electrode 8a Opening 10, 20 Electrode potential control unit 30 Stage potential control unit H1 Substrate to be processed (object to be processed)
k charged particle p positive ion e electron or negative ion
Claims (6)
前記処理室の内部に、
被処理物が設置されるステージと、
前記処理室の内部に誘導結合性のプラズマを発生させるためのアンテナと、
所定の電位が印加される内部電極と、を備え、
前記内部電極に対して前記アンテナが設けられている側とは反対側に設けられた絶縁スペーサを介して、前記内部電極が前記処理室の内部に取り付けられており、
前記アンテナは、前記内部電極と前記ステージとの間に配置されている、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus including a processing chamber,
Inside the processing chamber,
a stage on which the object to be processed is placed;
an antenna for generating an inductively coupled plasma within the processing chamber;
an internal electrode to which a predetermined potential is applied ;
the internal electrode is attached to the inside of the processing chamber via an insulating spacer provided on the opposite side of the internal electrode from the side on which the antenna is provided,
The plasma processing apparatus, wherein the antenna is disposed between the internal electrode and the stage.
前記複数の内部電極にそれぞれ接続された複数の電極電位制御部をさらに備え、
前記複数の電極電位制御部は、前記複数の内部電極の電位を互いに独立して制御可能である、請求項1から3のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。 A plurality of the internal electrodes are provided,
further comprising a plurality of electrode potential control units connected to the plurality of internal electrodes, respectively;
The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the plurality of electrode potential control units are capable of controlling the potentials of the plurality of internal electrodes independently of one another.
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