본 개시는 기판 처리 장치에 관한 것이다.The present disclosure relates to a substrate processing device.
플라즈마 처리 장치의 처리 용기의 측벽과 재치대의 사이에는, 복수의 구멍을 갖는 고리형의 배플판이 설치되어 있다. 예컨대, 특허문헌 1은, 알루미늄으로 형성된 배플판의 모재의 표면에 알루마이트층을 형성하고, 알루마이트층을 통해 이트리아의 막을 용사하고, 이것에 의해, 플라즈마에 노출되는 배플판의 내전압을 개선하는 것을 제안하고 있다.A ring-shaped baffle plate having multiple holes is installed between the side wall of the processing vessel of the plasma processing device and the substrate. For example, Patent Document 1 proposes forming an alumite layer on the surface of the base material of the baffle plate formed of aluminum, and spraying an yttria film through the alumite layer, thereby improving the withstand voltage of the baffle plate exposed to plasma.
본 개시는, 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있는 기술을 제공한다.The present disclosure provides a technique for adjusting the impedance and conductance of a gas.
본 개시의 하나의 양태에 의하면, 처리 용기와, 고주파 전류를 공급하는 고주파 전원과, 상기 처리 용기에 전기적으로 접속된 부재를 가지며, 상기 부재는, 상기 처리 용기 내의 복수의 특정한 구성에 대응하는 상기 부재의 복수의 영역 각각의 단위체적당 표면적과, 상기 부재의 복수의 영역 이외의 영역인 상기 부재의 제1 영역의 단위체적당 표면적이 상이하도록 구성되고, 상기 부재의 복수의 영역의 각 영역 및 상기 제1 영역은 영역마다 구멍을 갖고, 상기 부재의 복수의 영역과 상기 제1 영역은 상기 구멍의 개구율이 상이한 기판 처리 장치가 제공된다.According to one aspect of the present disclosure, there is provided a substrate processing device having a processing vessel, a high-frequency power source for supplying high-frequency current, and a member electrically connected to the processing vessel, wherein the member is configured such that a surface area per unit volume of each of a plurality of regions of the member corresponding to a plurality of specific configurations within the processing vessel is different from a surface area per unit volume of a first region of the member that is a region other than the plurality of regions of the member, and each region of the plurality of regions of the member and the first region have holes for each region, and the plurality of regions of the member and the first region have different aperture ratios of the holes.
하나의 측면에 의하면, 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있다.According to one aspect, the impedance and conductance of the gas can be adjusted.
도 1은 일실시형태에 관한 기판 처리 장치의 일례를 도시하는 단면 모식도이다.
도 2는 일실시형태에 관한 배플판, 셔터 및 그 주위의 일례를 도시하는 확대도이다.
도 3은 일실시형태에 관한 배플판의 일례를 도시하는 사시도이다.
도 4는 일실시형태에 관한 배플판에 형성된 구멍을 확대하여 도시하는 단면도이다.
도 5는 일실시형태에 관한 특정한 구성과 배플판의 각 영역의 일례를 도시하는 도면이다.
도 6은 일실시형태에 관한 에칭 처리와 틸팅 각도의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면이다.
도 7은 일실시형태에 관한 배플판의 표면적과 틸팅 각도의 관계의 일례를 도시하는 도면이다.Fig. 1 is a cross-sectional schematic diagram showing an example of a substrate processing device according to one embodiment.
Figure 2 is an enlarged view showing an example of a baffle plate, shutter and its surroundings in one embodiment.
Figure 3 is a perspective view showing an example of a baffle plate according to one embodiment.
Fig. 4 is a cross-sectional view showing an enlarged view of a hole formed in a baffle plate according to one embodiment.
Figure 5 is a drawing showing a specific configuration and an example of each area of a baffle plate according to one embodiment.
Figure 6 is a drawing showing an example of the experimental results of etching treatment and tilting angle for one embodiment.
Fig. 7 is a drawing showing an example of the relationship between the surface area and the tilting angle of a baffle plate in one embodiment.
이하, 도면을 참조하여 본 개시를 실시하기 위한 형태에 관해 설명한다. 각 도면에서, 동일한 구성 부분에는 동일한 부호를 붙이고, 중복 설명을 생략하는 경우가 있다.Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, identical components are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions may be omitted.
[기판 처리 장치의 전체 구성][Overall configuration of the substrate processing device]
우선, 일실시형태에 관한 기판 처리 장치(1)의 구성에 관해, 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은, 일실시형태에 관한 기판 처리 장치(1)의 일례를 도시하는 단면 모식도이다. 또, 본 실시형태에서는, RIE(Reactive Ion Etching)형의 기판 처리 장치(1)를 예를 들어 설명한다.First, the configuration of a substrate processing device (1) according to one embodiment will be described with reference to Fig. 1. Fig. 1 is a cross-sectional schematic diagram illustrating an example of a substrate processing device (1) according to one embodiment. In addition, in this embodiment, a substrate processing device (1) of the RIE (Reactive Ion Etching) type will be described as an example.
기판 처리 장치(1)는, 금속제, 예컨대, 알루미늄 또는 스테인레스강제의 처리 용기(10)를 가지며, 그 내부는, 플라즈마 에칭이나 플라즈마 CVD 등의 플라즈마 처리가 행해지는 처리 공간(U)으로 되어 있다. 처리 용기(10)는 접지되어 있다. 처리 용기(10)는, 축(Ax)을 중심축으로 하는 원통형의 용기이다.A substrate processing device (1) has a processing vessel (10) made of metal, for example, aluminum or stainless steel, the interior of which is a processing space (U) in which plasma processing such as plasma etching or plasma CVD is performed. The processing vessel (10) is grounded. The processing vessel (10) is a cylindrical vessel with an axis (Ax) as its central axis.
처리 용기(10)의 내부에는, 기판(W)을 재치하는 원판형의 스테이지(11)가 설치되어 있다. 스테이지(11)는 기재(11a)와 정전 척(25)을 갖는다. 기재(11a)는, 예컨대, 알루미늄으로 이루어지고, 절연성의 통형 유지 부재(12)를 통해 처리 용기(10)의 바닥으로부터 수직 상측으로 연장되는 통형 지지부(13)에 지지되어 있다.Inside the processing vessel (10), a disc-shaped stage (11) for mounting a substrate (W) is installed. The stage (11) has a substrate (11a) and an electrostatic chuck (25). The substrate (11a) is made of, for example, aluminum, and is supported on a cylindrical support member (13) extending vertically upward from the bottom of the processing vessel (10) via an insulating cylindrical holding member (12).
정전 척(25)은 기재(11a)의 위에 배치된다. 정전 척(25)은, 기판(W)이 재치되는 원판형의 중앙부(25a)와, 중앙부(25a)의 외측의 고리형의 둘레 가장자리부(25b)로 이루어진다. 중앙부(25a)의 높이는 둘레 가장자리부(25b)의 높이보다 높게 되어 있다. 처리 용기(10) 및 스테이지(11)는 축(Ax)을 공통으로 하도록 배치된다.An electrostatic chuck (25) is placed on a substrate (11a). The electrostatic chuck (25) is composed of a circular central portion (25a) on which a substrate (W) is placed, and a ring-shaped peripheral edge portion (25b) on the outer side of the central portion (25a). The height of the central portion (25a) is set higher than the height of the peripheral edge portion (25b). The processing vessel (10) and the stage (11) are placed so as to have a common axis (Ax).
중앙부(25a)는, 도전막으로 이루어진 전극(25c)을 갖는다. 전극(25c)에는 직류 전원(26)이 스위치(27)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 정전 척(25)은, 직류 전원(26)으로부터 전극(25c)에 인가된 직류 전압에 의해 정전력을 발생시키고, 그 정전력에 의해 기판(W)을 흡착 유지한다. 둘레 가장자리부(25b)의 상면에는, 기판의 주위를 고리형으로 둘러싸는 엣지 링(30)(포커스 링이라고도 함)이 재치되어 있다. 엣지 링(30)은, 예컨대 실리콘으로 형성되어 있다.The central portion (25a) has an electrode (25c) made of a conductive film. A direct current power source (26) is electrically connected to the electrode (25c) via a switch (27). The electrostatic chuck (25) generates electrostatic force by a direct current voltage applied to the electrode (25c) from the direct current power source (26), and adsorbs and holds the substrate (W) by the electrostatic force. An edge ring (30) (also called a focus ring) that surrounds the periphery of the substrate in a ring shape is mounted on the upper surface of the peripheral edge portion (25b). The edge ring (30) is formed of, for example, silicon.
스테이지(11)의 내부에는, 예컨대, 원주 방향으로 연장된 고리형의 냉매실(31)이 설치되어 있다. 냉매실(31)에는, 칠러 유닛(32)으로부터 배관(33, 34)을 통해 소정 온도의 열매체, 예컨대 냉각수가 순환 공급되고, 열매체의 온도에 의해 정전 척(25) 상의 기판(W)의 온도를 제어한다.Inside the stage (11), for example, a ring-shaped coolant chamber (31) extending in the circumferential direction is installed. In the coolant chamber (31), a heat medium, for example, cooling water, at a predetermined temperature is circulated and supplied from a chiller unit (32) through pipes (33, 34), and the temperature of the substrate (W) on the electrostatic chuck (25) is controlled by the temperature of the heat medium.
정전 척(25)에는, 가스 공급 라인(36)을 통해 전열 가스 공급부(35)가 접속되어 있다. 전열 가스 공급부(35)는, 가스 공급 라인(36)을 이용하여, 정전 척(25)의 중앙부(25a)의 상면과 기판(W)의 하면 사이에 끼인 공간에 전열 가스를 공급한다. 전열 가스로는, 열전도성을 갖는 가스, 예컨대 He 가스 등이 적합하게 이용된다.A heat transfer gas supply unit (35) is connected to the electrostatic chuck (25) via a gas supply line (36). The heat transfer gas supply unit (35) supplies heat transfer gas to the space between the upper surface of the central portion (25a) of the electrostatic chuck (25) and the lower surface of the substrate (W) using the gas supply line (36). As the heat transfer gas, a gas having thermal conductivity, such as He gas, is suitably used.
스테이지(11)에는, 플라즈마 생성용 및 RIE용의 제1 고주파 전원(21)이 정합기(21a)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 제1 고주파 전원(21)은, 제1 고주파, 예컨대, 40 MHz의 주파수의 전력을 스테이지(11)에 인가한다.A first high-frequency power source (21) for plasma generation and RIE is electrically connected to the stage (11) through a matching device (21a). The first high-frequency power source (21) applies power of a first high frequency, for example, a frequency of 40 MHz, to the stage (11).
스테이지(11)에는, 이온 인입용의 제2 고주파 전원(22)이 정합기(22a)를 통해 전기적으로 접속되어 있다. 제2 고주파 전원(22)은, 제1 고주파보다 낮은 제2 고주파, 예컨대, 3 MHz의 주파수의 전력을 스테이지(11)에 인가한다.A second high-frequency power source (22) for ion introduction is electrically connected to the stage (11) via a matching device (22a). The second high-frequency power source (22) applies power of a second high frequency lower than the first high frequency, for example, a frequency of 3 MHz, to the stage (11).
또한, 처리 용기(10)의 천장부에는, 가스 샤워 헤드(24)가 설치되어 있다. 처리 용기(10) 및 가스 샤워 헤드(24)는, 축(Ax)을 공통으로 하도록 배치된다. 제1 고주파의 전력 및/또는 제2 고주파의 전력이 공급되는 것에 의해, 가스 샤워 헤드(24)(상부 전극)와 스테이지(11)(하부 전극)의 사이에서 고주파 전계가 생성된다. 처리 가스 공급부(40)로부터 출력된 소정의 가스는, 가스 샤워 헤드(24)로부터 샤워형으로 공급되고, 처리 공간(U)에서 고주파 전계에 의해 플라즈마화한다.In addition, a gas shower head (24) is installed on the ceiling of the processing vessel (10). The processing vessel (10) and the gas shower head (24) are arranged so as to have a common axis (Ax). By supplying the first high-frequency power and/or the second high-frequency power, a high-frequency electric field is generated between the gas shower head (24) (upper electrode) and the stage (11) (lower electrode). A predetermined gas output from the processing gas supply unit (40) is supplied in a shower form from the gas shower head (24) and is converted into plasma by the high-frequency electric field in the processing space (U).
처리 용기(10)의 내벽에는 디포지션 실드(52)가 착탈 가능하게 설치되어 있다. 디포지션 실드(52)는, 플라즈마 처리 중에 생성되는 반응 생성물이 처리 용기(10)의 내벽에 부착되는 것을 방지한다. 디포지션 실드(52)는, 처리 용기(10)의 내벽 및 스테이지(11)의 외주에 설치되어도 좋다.A deposition shield (52) is detachably installed on the inner wall of the processing vessel (10). The deposition shield (52) prevents reaction products generated during plasma processing from attaching to the inner wall of the processing vessel (10). The deposition shield (52) may be installed on the inner wall of the processing vessel (10) and the outer periphery of the stage (11).
처리 용기(10)의 내벽과 스테이지(11)의 사이에는 배기로(14)가 형성되어 있다. 배기로(14)의 상측이자 기판(W)의 하측의 위치에는, 코니컬 형상(원추대형)의 배플판(15)이 설치되어 있다. 배플판(15)은, 스테이지(11)의 외주에 배치된 부재(53)에 고정되어 있다. 배플판(15)은, 가스의 흐름을 조절함과 더불어, 배기로(14)의 공간에 플라즈마가 침입하는 것을 억제한다. 처리 용기(10)와 배플판(15)은, 축(Ax)을 공통으로 하도록 배치된다.An exhaust path (14) is formed between the inner wall of the processing vessel (10) and the stage (11). A conical baffle plate (15) is installed above the exhaust path (14) and below the substrate (W). The baffle plate (15) is fixed to a member (53) arranged on the outer periphery of the stage (11). The baffle plate (15) controls the flow of gas and suppresses plasma from entering the space of the exhaust path (14). The processing vessel (10) and the baffle plate (15) are arranged so as to have a common axis (Ax).
처리 공간(U)의 반송구(19)에 대응하는 부분은, 셔터(51)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 셔터(51)는, 셔터(51)에 접속된 리프터(50)의 구동에 의해 승강하여, 처리 용기(10)에 마련된 반송구(19)(개구)를 개폐한다. 리프터(50)의 구동에 의해 셔터(51)가 하강하면 반송구(19)가 개방되고, 셔터(51)가 상승하면 반송구(19)가 폐쇄된다.The portion corresponding to the return port (19) of the processing space (U) is openable and closable by a shutter (51). The shutter (51) is raised and lowered by the drive of a lifter (50) connected to the shutter (51), thereby opening and closing the return port (19) (opening) provided in the processing container (10). When the shutter (51) is lowered by the drive of the lifter (50), the return port (19) is opened, and when the shutter (51) is raised, the return port (19) is closed.
배기로(14)의 바닥부에는 배기구(16)가 형성되어 있다. 배기구(16)에는, 배기관(17)을 통해 배기 장치(18)가 접속되어 있다. 배기 장치(18)는, 진공 펌프를 가지며, 처리 용기(10) 내의 처리 공간을 소정의 진공도까지 감압한다. 또한, 배기관(17)은 가변식 버터플라이 밸브인 자동 압력 제어 밸브(automatic pressure control valve)(이하, 「APC」라고 함)를 가지며(도시하지 않음), APC는 자동적으로 처리 용기(10) 내의 압력 제어를 행한다. 또한, 처리 용기(10)의 측벽에는, 기판(W)의 반송구(19)를 개폐하는 게이트 밸브(20)가 부착되어 있다.An exhaust port (16) is formed at the bottom of the exhaust chamber (14). An exhaust device (18) is connected to the exhaust port (16) via an exhaust pipe (17). The exhaust device (18) has a vacuum pump and reduces the pressure of the processing space within the processing vessel (10) to a predetermined vacuum level. In addition, the exhaust pipe (17) has an automatic pressure control valve (hereinafter referred to as “APC”), which is a variable butterfly valve (not shown), and the APC automatically controls the pressure within the processing vessel (10). In addition, a gate valve (20) for opening and closing a return port (19) for a substrate (W) is attached to a side wall of the processing vessel (10).
배기구(16)는, 처리 용기(10)의 바닥부이자 처리 용기(10)의 상부로부터 시인한 경우에 셔터(51)의 하측의 왼쪽에 가까운 위치에 편재한다. 다만, 배기구(16)는, 셔터(51)의 하측 이외의 위치에서 배기로(14)에 연통해도 좋다.The exhaust port (16) is located at a position close to the left side of the lower side of the shutter (51) when viewed from the bottom of the processing vessel (10) and the upper side of the processing vessel (10). However, the exhaust port (16) may be connected to the exhaust path (14) at a position other than the lower side of the shutter (51).
가스 샤워 헤드(24)는, 절연 부재(44)를 통해 처리 용기(10)의 천장부에 지지되어 있다. 가스 샤워 헤드(24)는, 전극판(37)과, 전극판(37)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(38)를 갖는다. 전극판(37)은, 다수의 가스 통기 구멍(37a)을 갖는다. 전극 지지체(38)의 내부에는 버퍼실(39)이 설치되어 있다. 처리 가스 공급부(40)는, 가스 공급 배관(41)을 통해 가스 도입구(38a)에 접속되어 있다. 처리 가스 공급부(40)로부터 공급된 가스는 버퍼실(39)을 통과하여, 다수의 가스 통기 구멍(37a)으로부터 처리 용기(10) 내에 공급된다.The gas shower head (24) is supported on the ceiling of the processing vessel (10) via an insulating member (44). The gas shower head (24) has an electrode plate (37) and an electrode support (38) that detachably supports the electrode plate (37). The electrode plate (37) has a plurality of gas vent holes (37a). A buffer chamber (39) is installed inside the electrode support (38). A processing gas supply unit (40) is connected to a gas inlet (38a) via a gas supply pipe (41). Gas supplied from the processing gas supply unit (40) passes through the buffer chamber (39) and is supplied into the processing vessel (10) via the plurality of gas vent holes (37a).
기판 처리 장치(1)의 각 구성 요소는 제어부(43)에 접속되어 있다. 제어부(43)는, 기판 처리 장치(1)의 각 구성 요소를 제어한다. 각 구성 요소로는, 예컨대, 배기 장치(18), 제1 고주파 전원(21), 제2 고주파 전원(22), 스위치(27), 직류 전원(26), 칠러 유닛(32), 전열 가스 공급부(35) 및 처리 가스 공급부(40)를 들 수 있다.Each component of the substrate processing device (1) is connected to a control unit (43). The control unit (43) controls each component of the substrate processing device (1). Each component may include, for example, an exhaust device (18), a first high-frequency power source (21), a second high-frequency power source (22), a switch (27), a direct current power source (26), a chiller unit (32), a heat transfer gas supply unit (35), and a processing gas supply unit (40).
제어부(43)는, CPU(43a) 및 메모리(43b)(기억 장치)를 구비하고, 메모리(43b)에 기억된 프로그램 및 처리 레시피를 독출하여 실행함으로써, 기판 처리 장치(1)에 있어서 플라즈마 처리를 제어한다. 또한, 제어부(43)는, 플라즈마 처리에 따라서, 셔터(51)의 개폐 처리, 엣지 링(30)을 정전 흡착하기 위한 정전 흡착 처리 및 전열 가스를 공급하는 전열 가스 공급 처리 등을 제어한다.The control unit (43) is equipped with a CPU (43a) and a memory (43b) (storage device), and controls plasma processing in the substrate processing device (1) by reading out and executing a program and processing recipe stored in the memory (43b). In addition, the control unit (43) controls, according to the plasma processing, the opening and closing processing of the shutter (51), the electrostatic adsorption processing for electrostatically adsorbing the edge ring (30), and the heat transfer gas supply processing for supplying the heat transfer gas.
처리 용기(10)의 주위에는, 고리형 또는 동심형으로 연장되는 자석(42)이 배치되어 있다. 기판 처리 장치(1)의 처리 용기(10) 내에서는, 자석(42)에 의해 한 방향으로 향하는 수평 자계가 형성된다. 또한, 스테이지(11)와 가스 샤워 헤드(24) 사이에 인가된 고주파 전력에 의해 수직 방향의 RF 전계가 형성된다. 이것에 의해, 처리 용기(10) 내에서 처리 가스를 통한 마그네트론 방전이 행해지고, 스테이지(11)의 표면 근방에서 처리 가스로부터 고밀도의 플라즈마가 생성된다.Around the processing vessel (10), magnets (42) extending in a ring shape or concentric shape are arranged. Inside the processing vessel (10) of the substrate processing device (1), a horizontal magnetic field directed in one direction is formed by the magnets (42). In addition, a vertical RF electric field is formed by high-frequency power applied between the stage (11) and the gas shower head (24). As a result, magnetron discharge is performed through the processing gas inside the processing vessel (10), and high-density plasma is generated from the processing gas near the surface of the stage (11).
플라즈마 처리에 있어서, 기판 처리 장치(1)는, 우선, 게이트 밸브(20)를 개방 상태로 하여 기판(W)을 반송구(19)로부터 반입하여, 스테이지(11) 상에 재치한다. 배기 장치(18)는 처리 용기(10) 내를 배기한다. 처리 가스 공급부(40)는 처리 가스를 처리 용기(10) 내에 도입한다. 전열 가스 공급부(35)는, 전열 가스를 기판(W)의 이면에 공급한다. 제1 고주파 전원(21)이 플라즈마 생성용의 고주파 전력을 스테이지(11)에 인가하면, 처리 가스가 플라즈마화하고, 플라즈마 중의 라디칼이나 이온에 의해 기판(W)의 표면에 소정의 플라즈마 처리가 행해진다. 제2 고주파 전원(22)으로부터 이온 인입용의 고주파 전력을 스테이지(11)에 인가해도 좋다.In plasma processing, the substrate processing device (1) first opens the gate valve (20) to load the substrate (W) from the transfer port (19) and place it on the stage (11). The exhaust device (18) exhausts the inside of the processing vessel (10). The processing gas supply unit (40) introduces the processing gas into the processing vessel (10). The heat transfer gas supply unit (35) supplies the heat transfer gas to the back surface of the substrate (W). When the first high-frequency power source (21) applies high-frequency power for plasma generation to the stage (11), the processing gas is converted to plasma, and a predetermined plasma processing is performed on the surface of the substrate (W) by radicals or ions in the plasma. High-frequency power for ion introduction may be applied to the stage (11) from the second high-frequency power source (22).
[배플판 및 셔터의 구성][Baffle plate and shutter configuration]
다음으로, 배플판(15), 셔터(51) 및 그 주위의 구성에 관해, 도 1 및 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2는, 일실시형태에 관한 배플판(15), 셔터(51) 및 그 주위의 일례를 도시하는 확대도이다.Next, the configuration of the baffle plate (15), the shutter (51) and the surroundings thereof will be described with reference to FIGS. 1 and 2. FIG. 2 is an enlarged view showing an example of the baffle plate (15), the shutter (51) and the surroundings thereof according to one embodiment.
도 1을 참조하면, 디포지션 실드(52)와 스테이지(11)의 사이에 배플판(15)이 설치되어 있다. 배플판(15)의 상부의 개구는, 하부의 개구보다 크고, 코니컬 형상을 갖는다. 배플판(15)의 상단의 외측에는, 원주 방향의 일부의, 반송구(19)에 대응하는 위치에 셔터(51)가 승강 가능하게 설치되어 있다. 셔터(51)가 상승하면 디포지션 실드(52)에 접촉하고, 이것에 의해 반송구(19)가 폐쇄된다. 배플판(15)의 하단의 내측에는, 스테이지(11)의 외주에 배치된 부재(53)가 설치되어 있다. 배플판(15)은, 부재(53)를 통해 처리 용기(10)의 바닥부에 고정되어 있다. 도 2에 확대하여 도시하는 바와 같이, 배플판(15)의 상단은 고리형의 컨택트 부재(54)에 접합되어 있다. 컨택트 부재(54)는, 금속 또는 금속에 세라믹스를 피복한 구성이다.Referring to Fig. 1, a baffle plate (15) is installed between the deposition shield (52) and the stage (11). The upper opening of the baffle plate (15) is larger than the lower opening and has a conical shape. On the outer side of the upper end of the baffle plate (15), a shutter (51) is installed so as to be able to move up and down at a position corresponding to a return port (19) in a part of the circumference. When the shutter (51) moves up, it contacts the deposition shield (52), thereby closing the return port (19). On the inner side of the lower end of the baffle plate (15), a member (53) arranged on the outer periphery of the stage (11) is installed. The baffle plate (15) is fixed to the bottom of the processing vessel (10) via the member (53). As illustrated in an enlarged manner in Fig. 2, the upper end of the baffle plate (15) is joined to a ring-shaped contact member (54). The contact member (54) is composed of metal or ceramics coated on metal.
배플판(15), 셔터(51), 디포지션 실드(52) 및 부재(53)는, 알루미늄 등의 금속으로 형성되어 있다. 배플판(15), 셔터(51), 디포지션 실드(52) 및 부재(53)는, 알루미늄재에, 알루미나, 이트리아(Y2O3) 등의 세라믹스를 피복한 것을 이용해도 좋다.The baffle plate (15), shutter (51), deposition shield (52) and member (53) are formed of a metal such as aluminum. The baffle plate (15), shutter (51), deposition shield (52) and member (53) may be formed of aluminum coated with ceramics such as alumina or yttria (Y2 O3 ).
처리 공간(U)(도 1 참조)의 일부는, 셔터(51)에 의해 개폐 가능하게 되어 있다. 기판(W)의 반입 및 반출 시, 도 2의 (a)에 도시하는 바와 같이, 셔터(51)에 접속된 리프터(50)의 구동에 의해 셔터(51)를 하강시켜 셔터(51)를 개방한다. 이 상태로 게이트 밸브(20)를 개방하고, 도시하지 않은 반송 아암을 반송구(19)로부터 처리 용기(10) 내에 삽입하여, 기판(W)을 반입 또는 반출한다.A portion of the processing space (U) (see Fig. 1) is openable by a shutter (51). When loading and unloading a substrate (W), as shown in Fig. 2 (a), the shutter (51) is lowered by driving a lifter (50) connected to the shutter (51) to open the shutter (51). In this state, the gate valve (20) is opened, and a return arm (not shown) is inserted into the processing container (10) from the return port (19) to load or unload the substrate (W).
플라즈마 처리 중, 도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이, 리프터(50)의 구동에 의해 셔터(51)를 디포지션 실드(52) 및 컨택트 부재(54)에 접촉할 때까지 상승시켜 셔터(51)를 폐쇄한다.During plasma treatment, as shown in (b) of Fig. 2, the shutter (51) is raised by driving the lifter (50) until it comes into contact with the deposition shield (52) and the contact member (54), thereby closing the shutter (51).
도 2의 (b)에 도시하는 바와 같이 셔터(51)를 폐쇄하면, 셔터(51)는, 배플판(15) 및 디포지션 실드(52)와 접속되고, 배플판(15) 및 디포지션 실드(52)는, 그라운드(처리 용기(10))로 고주파 전류를 흘리는 경로가 된다. 이러한 구성에 의해, 처리 공간(U)에는 고주파 전력에 의해 가스로부터 플라즈마가 생성된다.As shown in (b) of Fig. 2, when the shutter (51) is closed, the shutter (51) is connected to the baffle plate (15) and the deposition shield (52), and the baffle plate (15) and the deposition shield (52) become a path for flowing a high-frequency current to the ground (processing vessel (10)). With this configuration, plasma is generated from gas in the processing space (U) by the high-frequency power.
처리 용기(10)의 바닥부에 마련된 배기구(16)는, 처리 용기(10)의 상부로부터 시인한 경우에 셔터(51)의 하측의 왼쪽에 치우쳐 배치된다(도 5 참조). 이 때문에, 배기구(16)의 위치에 의해, 배플판(15)의 구멍을 통과하여 배기구(16)로부터 배기되는 가스의 컨덕턴스에 편차가 생긴다. 또한, 셔터(51)와 디포지션 실드(52)의 접촉 부분, 및, 셔터(51)와 컨택트 부재(54)의 접촉 부분은, 임피던스의 변화점이 되어 고주파 전류의 흐름이 나빠진다.The exhaust port (16) provided at the bottom of the processing vessel (10) is positioned to the left of the lower side of the shutter (51) when viewed from the top of the processing vessel (10) (see Fig. 5). For this reason, the position of the exhaust port (16) causes a deviation in the conductance of the gas exhausted from the exhaust port (16) through the hole of the baffle plate (15). In addition, the contact portion between the shutter (51) and the deposition shield (52), and the contact portion between the shutter (51) and the contact member (54) become points of change in impedance, thereby deteriorating the flow of high-frequency current.
도 3의 배플판(15)의 사시도에 도시하는 바와 같이, 셔터(51)에 오버랩하는 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar2의 좌측에 인접하고, 배기구(16)에 대응하는 영역 Ar3은, 임피던스 및/또는 가스의 컨덕턴스의 상태가 영역 Ar1과는 상이하다. 예컨대, 셔터(51)와 컨택트 부재(54)의 접촉 부분은, 임피던스의 변화점이 되어 고주파 전류의 흐름이 나빠지기 때문에, 영역 Ar2은 영역 Ar1보다 임피던스가 높아진다. 또한, 영역 Ar3은 하측에 배기구(16)가 있기 때문에, 영역 Ar1보다 가스의 컨덕턴스가 좋아진다.As shown in the perspective view of the baffle plate (15) of Fig. 3, the region Ar2 of the baffle plate (15) overlapping the shutter (51) and the region Ar3 adjacent to the left side of the region Ar2 and corresponding to the exhaust port (16) have different states of impedance and/or gas conductance from those of the region Ar1. For example, the contact portion between the shutter (51) and the contact member (54) becomes a point of change in impedance, which deteriorates the flow of high-frequency current, and therefore the impedance of the region Ar2 becomes higher than that of the region Ar1. In addition, since the region Ar3 has the exhaust port (16) on the lower side, the gas conductance becomes better than that of the region Ar1.
따라서, 본 실시형태에 관한 배플판(15)은, 각 영역의 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정하기 위해, 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3과, 영역 Ar1의 상면에 있어서 구멍의 개구율을 바꾼다. 예컨대, 배플판(15)은 고주파 전류가 흐르는 경로가 되고, 셔터(51)가 중복되는 부분에서 컨택트 부재(54)의 접촉 부분 등에 의해 고주파 전류의 흐름이 나빠진다. 따라서, 영역 Ar2의 구멍의 상면(플라즈마측의 면)의 개구율을 영역 Ar1의 구멍의 상면의 개구율보다 작게 한다. 이것에 의해, 영역 Ar2의 상면의 단위체적당 면적을 영역 Ar1의 상면의 단위체적당 면적보다 크게 함으로써 임피던스를 조정하고, 배플판(15)의 영역 Ar2과 영역 Ar1에서 고주파 전류의 흐름의 용이함이 동일해지도록 제어할 수 있다.Therefore, the baffle plate (15) according to the present embodiment changes the aperture ratio of the holes in the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) and in the upper surface of the region Ar1 in order to adjust the impedance of each region and the conductance of the gas. For example, the baffle plate (15) becomes a path through which a high-frequency current flows, and the flow of the high-frequency current is impaired by the contact portion of the contact member (54) in the portion where the shutters (51) overlap. Therefore, the aperture ratio of the upper surface (the surface on the plasma side) of the hole in the region Ar2 is made smaller than the aperture ratio of the upper surface of the hole in the region Ar1. By this, the impedance can be adjusted by making the area per unit volume of the upper surface of the region Ar2 larger than the area per unit volume of the upper surface of the region Ar1, and the ease of the flow of the high-frequency current in the regions Ar2 and Ar1 of the baffle plate (15) can be controlled to be the same.
또한, 예컨대, 배기구(16)에 대응하는 배플판(15)의 영역 Ar3에서는, 영역 Ar1보다 가스의 흐름이 좋아진다. 따라서, 영역 Ar3의 구멍의 상면의 개구율을 영역 Ar1의 구멍의 상면의 개구율보다 작게 한다. 이것에 의해, 영역 Ar3과 영역 Ar1의 가스의 흐름의 용이함이 동일해진다. 이것에 의해, 배플판(15)의 영역 Ar3과 영역 Ar1에서 가스의 컨덕턴스가 동일해지도록 제어할 수 있다. 영역 Ar2의 구멍의 상면의 개구율과 영역 Ar3의 구멍의 상면의 개구율은, 임피던스의 조정 및 가스의 컨덕턴스의 조정이 가능하다면, 동일해도 좋고 상이해도 좋다. 즉, 본 실시형태에서는, 배플판(15)은, 처리 용기(10) 내의 복수의 특정한 구성에 대응하는 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3 각각의 단위체적당 표면적이, 영역 Ar1의 단위체적당 표면적과는 상이하다. 이것에 의해, 본 실시형태에 관한 배플판(15)에 의하면, 임피던스와 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있다.In addition, for example, in the area Ar3 of the baffle plate (15) corresponding to the exhaust port (16), the flow of gas is better than in the area Ar1. Therefore, the opening ratio of the upper surface of the hole in the area Ar3 is made smaller than the opening ratio of the upper surface of the hole in the area Ar1. As a result, the ease of gas flow in the area Ar3 and the area Ar1 becomes the same. As a result, the conductance of the gas in the area Ar3 and the area Ar1 of the baffle plate (15) can be controlled to be the same. The opening ratio of the upper surface of the hole in the area Ar2 and the opening ratio of the upper surface of the hole in the area Ar3 may be the same or different as long as adjustment of the impedance and adjustment of the conductance of the gas are possible. That is, in the present embodiment, the surface area per unit volume of each of the areas Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) corresponding to a plurality of specific configurations within the processing vessel (10) is different from the surface area per unit volume of the area Ar1. By this, according to the baffle plate (15) of the present embodiment, the impedance and conductance of the gas can be adjusted.
또, 셔터(51) 및 배기구(16)는, 처리 용기(10) 내의 복수의 특정한 구성의 일례이다. 다만, 처리 용기(10) 내의 복수의 특정한 구성은, 이들에 한정되지 않고, 셔터(51), 배기구(16), 반송구(19), 게이트 밸브(20), 배기로(14), 배기관(17), 그 밖의 처리 용기(10) 내의 구성(부품, 부분)의 적어도 2개이면 된다.In addition, the shutter (51) and the exhaust port (16) are examples of a plurality of specific configurations within the processing vessel (10). However, the plurality of specific configurations within the processing vessel (10) are not limited to these, and may be at least two of the shutter (51), the exhaust port (16), the return port (19), the gate valve (20), the exhaust path (14), the exhaust pipe (17), and other configurations (parts, sections) within the processing vessel (10).
또, 배플판(15) 및 디포지션 실드(52)는, 처리 용기에 전기적으로 접속된 부재의 일례이다. 도 3은, 일실시형태에 관한 배플판(15)의 일례를 도시하는 사시도이다. 도 3에 도시하는 바와 같이, 본 예에서는, 배플판(15)의 영역 Ar3은, 영역 Ar2에 인접하고, 배기구(16)의 위치에 대응하지만(도 5 참조), 영역 Ar3은 영역 Ar2에 인접한 영역에 한정되지 않는다. 예컨대, 배기구(16)가 셔터(51)의 위치와 떨어져 있는 경우, 영역 Ar3은 영역 Ar2에 인접하지 않는 경우가 있다. 이와 같이 처리 용기(10) 내의 특정한 구성에 따라서 배플판(15)의 영역 Ar2, 영역 Ar3이 정해진다. 또한, 배플판(15)은, 처리 용기(10) 내의 특정한 구성에 따라서 영역 Ar2, 영역 Ar3 이외의 1 또는 2 이상의 영역을 가져도 좋다. 예컨대, 도 3에서 파선으로 도시하는 영역 Ar4와 같이, 셔터(51)에 따른 영역 Ar2, 배기구(16)에 따른 영역 Ar3 이외에 처리 용기(10) 내의 특정한 구성에 따른 배플판(15)의 영역을 가져도 좋다. 특정한 구성에 따른 배플판(15)의 영역 Ar2, 영역 Ar3··· 이외의 배플판(15)의 영역이 영역 Ar1이 된다.In addition, the baffle plate (15) and the deposition shield (52) are examples of members electrically connected to the processing vessel. Fig. 3 is a perspective view showing an example of a baffle plate (15) according to one embodiment. As shown in Fig. 3, in this example, the region Ar3 of the baffle plate (15) is adjacent to the region Ar2 and corresponds to the position of the exhaust port (16) (see Fig. 5), but the region Ar3 is not limited to the region adjacent to the region Ar2. For example, when the exhaust port (16) is away from the position of the shutter (51), the region Ar3 may not be adjacent to the region Ar2. In this way, the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) are determined according to a specific configuration within the processing vessel (10). In addition, the baffle plate (15) may have one or two or more regions other than the regions Ar2 and Ar3, depending on the specific configuration within the processing vessel (10). For example, in addition to the area Ar2 according to the shutter (51) and the area Ar3 according to the exhaust port (16), such as the area Ar4 shown by the broken line in Fig. 3, the area of the baffle plate (15) according to a specific configuration within the processing vessel (10) may be provided. The area of the baffle plate (15) other than the areas Ar2, Ar3, etc. according to the specific configuration becomes the area Ar1.
영역 Ar2, 영역 Ar3의 단위체적당 표면적은, 특정한 구성에 대응하는 배플판(15)의 중심각 θ2, θ3에 기초하여 결정된다. 영역 Ar1의 단위체적당 표면적은, 중심각 θ2, θ3 이외의 각도 θ1에 기초하여 결정된다. 도 3의 예에서는, 특정한 구성은 셔터(51)와 배기구(16)이다.The surface area per unit volume of the regions Ar2 and Ar3 is determined based on the central angles θ2 and θ3 of the baffle plate (15) corresponding to a specific configuration. The surface area per unit volume of the region Ar1 is determined based on an angle θ1 other than the central angles θ2 and θ3. In the example of Fig. 3, the specific configuration is a shutter (51) and an exhaust port (16).
중심각 θ2는, 축(Ax)으로부터 셔터(51)의 일단부까지의 직선과, 축(Ax)으로부터 셔터(51)의 타단부까지의 직선에 의해 형성된다. 중심각 θ3은, 중심각 θ2에 인접하여 배기구(16)측이며 배기구(16)의 크기에 따른 소정 각도이다.The central angle θ2 is formed by a straight line from the axis (Ax) to one end of the shutter (51) and a straight line from the axis (Ax) to the other end of the shutter (51). The central angle θ3 is adjacent to the central angle θ2 and is a predetermined angle depending on the size of the exhaust port (16).
도 3의 예에서는, 영역 Ar1에 형성되는 복수의 구멍(15b)과, 영역 Ar2에 형성되는 복수의 구멍(15a)과, 영역 Ar3에 형성되는 복수의 구멍(15c)은, 각 영역에서 구멍의 개구율이 상이하다. 이것에 의해, 배플판(15)의 영역 Ar2, 영역 Ar3 각각의 단위체적당 표면적과, 영역 Ar1의 단위체적당 표면적이 상이하게 구성된다. 이 경우에는, 영역 Ar2의 단위체적당 표면적과 영역 Ar3의 단위체적당 표면적도 상이하게 구성된다.In the example of Fig. 3, the plurality of holes (15b) formed in the region Ar1, the plurality of holes (15a) formed in the region Ar2, and the plurality of holes (15c) formed in the region Ar3 have different aperture ratios in each region. As a result, the surface areas per unit volume of the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) and the surface area per unit volume of the region Ar1 are configured differently. In this case, the surface area per unit volume of the region Ar2 and the surface area per unit volume of the region Ar3 are also configured differently.
구멍의 개구율을 상이하게 구성하기 위해, 예컨대, 배플판(15)의 영역 Ar2, 영역 Ar3의 구멍(15a, 15c)의 형상을 영역 Ar1의 구멍(15b)의 형상과는 상이한 형상으로 해도 좋다. 또한, 영역 Ar2, 영역 Ar3의 구멍(15a, 15c)의 수를 영역 Ar1의 구멍(15b)의 수와는 상이하게 해도 좋다. 구멍의 형상과 수를 바꾸어도 좋다. 또, 배플판(15)의 영역 Ar2과 영역 Ar3의 구멍의 형상 및/또는 구멍의 수는 동일해도 좋고 상이해도 좋다.In order to configure the aperture ratio of the holes differently, for example, the shapes of the holes (15a, 15c) in areas Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) may be different from the shapes of the holes (15b) in area Ar1. In addition, the number of the holes (15a, 15c) in areas Ar2 and Ar3 may be different from the number of the holes (15b) in area Ar1. The shapes and numbers of the holes may be changed. In addition, the shapes and/or numbers of the holes in areas Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) may be the same or different.
도 3에 도시하는 바와 같이, 배플판(15)은, 배플판(15)을 관통하는 복수의 구멍(15a, 15b, 15c)이 영역마다 대략 균등하게 배치되어 있다. 복수의 구멍(15a, 15b, 15c)은, 배플판(15)의 상면 및 하면에 대하여 수직으로 관통한다.As shown in Fig. 3, the baffle plate (15) has a plurality of holes (15a, 15b, 15c) that penetrate the baffle plate (15) and are arranged approximately equally in each area. The plurality of holes (15a, 15b, 15c) penetrate vertically with respect to the upper and lower surfaces of the baffle plate (15).
본 실시형태에서는, 배플판(15)은 코니컬 형상이며, 처리 용기(10)에 배치한 경우, 상단의 직경이 하단의 직경보다 크다. 배플판(15)을 코니컬 형상으로 함으로써 구멍(15a, 15b, 15c)의 수를 늘릴 수 있고, 배플판(15)의 표면적을 늘릴 수 있다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 배플판(15)은 상단의 직경과 하단의 직경이 동일한 통형으로 형성되어도 좋다. 또, 도 3에서는, 각 영역을 명확하게 도시하기 위해, 배플판(15)의 상단이 아래를 향해 도시되어 있다.In the present embodiment, the baffle plate (15) has a conical shape, and when placed in the processing vessel (10), the diameter of the upper end is larger than the diameter of the lower end. By forming the baffle plate (15) into a conical shape, the number of holes (15a, 15b, 15c) can be increased, and the surface area of the baffle plate (15) can be increased. However, the present invention is not limited to this, and the baffle plate (15) may be formed into a cylinder in which the diameters of the upper end and the lower end are the same. In addition, in Fig. 3, in order to clearly illustrate each region, the upper end of the baffle plate (15) is illustrated facing downward.
배플판(15)은, 영역마다 개구율이 상이한 구멍(15a, 15b, 15c)으로부터 가스를 배기구(16)를 향해 흘린다. 이것에 의해, 가스의 컨덕턴스를 조정하고, 원주 방향의 가스의 흐름을 조절하여, 가스의 배기의 편차를 없애는 기능을 갖는다. 또한, 배플판(15)은, 처리 공간(U)과 배기로(14)를 구획하고, 플라즈마를 처리 공간(U)에 가두어, 배기로(14)에 플라즈마가 침입하는 것을 억제하는 기능을 갖는다.The baffle plate (15) flows gas toward the exhaust port (16) from holes (15a, 15b, 15c) having different opening ratios for each area. This has the function of adjusting the conductance of the gas, controlling the flow of gas in the circumferential direction, and eliminating variations in gas exhaust. Furthermore, the baffle plate (15) has the function of partitioning the processing space (U) and the exhaust path (14), confining plasma in the processing space (U), and suppressing plasma from entering the exhaust path (14).
도 2의 (b)로 되돌아가, 플라즈마 처리 중 셔터(51)가 폐쇄되면, 배플판(15), 셔터(51) 및 디포지션 실드(52)는 전기적으로 접속되고, 그라운드 전위의 처리 용기(10)에 고주파 전류를 흘리는 경로가 된다. 제1 고주파 전원(21) 및/또는 제2 고주파 전원(22)으로부터 출력된 고주파 전류가 흐르는 경로를 도 2의 (b)에 화살표로 나타낸다.Returning to (b) of Fig. 2, when the shutter (51) is closed during plasma processing, the baffle plate (15), the shutter (51), and the deposition shield (52) are electrically connected, and become a path for flowing a high-frequency current to the processing vessel (10) at ground potential. The path through which the high-frequency current output from the first high-frequency power source (21) and/or the second high-frequency power source (22) flows is indicated by arrows in (b) of Fig. 2.
도 2의 (b)의 상태에서는, 셔터(51)의 일단과 디포지션 실드(52), 및 셔터(51)의 타단과 컨택트 부재(54)가 접촉한 상태이다. 이 상태에서는, 셔터(51)와 디포지션 실드(52)의 접촉 부분, 및, 셔터(51)와 컨택트 부재(54)의 접촉 부분은 임피던스의 변화점이 되어 고주파 RF의 전류의 흐름이 나빠지기 쉽다.In the state of (b) of Fig. 2, one end of the shutter (51) and the deposition shield (52), and the other end of the shutter (51) and the contact member (54) are in contact. In this state, the contact portion of the shutter (51) and the deposition shield (52), and the contact portion of the shutter (51) and the contact member (54) become points of change in impedance, and the flow of high-frequency RF current is likely to deteriorate.
도 3에 도시하는 바와 같이, 축(Ax)을 배플판(15)의 중심으로 하여 배플판(15)의 원주 방향의 360°의 영역 중, 셔터(51)를 폐쇄했을 때에 배플판(15)과 셔터(51)가 중복되는 중심각 θ2의 영역을 영역 Ar2로 한다. 셔터(51)가 없는 영역 중, 배기구(16)에 대응하는 중심각 θ3의 영역을 영역 Ar3으로 한다. 그 이외의 중심각 θ1의 영역을 영역 Ar1로 한다.As shown in Fig. 3, with the axis (Ax) as the center of the baffle plate (15), among the 360° area in the circumferential direction of the baffle plate (15) when the shutter (51) is closed, the area of the central angle θ2 where the baffle plate (15) and the shutter (51) overlap is designated as area Ar2. Among the areas where the shutter (51) is not present, the area of the central angle θ3 corresponding to the exhaust port (16) is designated as area Ar3. The area of the other central angle θ1 is designated as area Ar1.
영역 Ar2는, 특정한 구성에 대응하는 배플판(15)의 복수의 영역의 하나이며, 제2 영역에 상당한다. 영역 Ar3은, 특정한 구성에 대응하는 배플판(15)의 복수의 영역의 하나이며, 제3 영역에 상당한다. 영역 Ar1은, 배플판(15)의 복수의 영역 이외의 영역이며, 제1 영역에 상당한다.Area Ar2 is one of the multiple areas of the baffle plate (15) corresponding to a specific configuration and corresponds to the second area. Area Ar3 is one of the multiple areas of the baffle plate (15) corresponding to a specific configuration and corresponds to the third area. Area Ar1 is an area other than the multiple areas of the baffle plate (15) and corresponds to the first area.
셔터(51)와 디포지션 실드(52)의 접촉 부분, 및, 셔터(51)와 컨택트 부재(54)의 접촉 부분에서 고주파 RF의 전류의 흐름이 나빠지면, 영역 Ar2에서는, 영역 Ar1 및 영역 Ar3보다 임피던스가 높아진다. 즉, 영역 Ar2에서는, 영역 Ar1 및 영역 Ar3보다 제1 고주파 전원(21) 및/또는 제2 고주파 전원(22)으로부터 출력된 고주파 전류의 흐름이 나빠진다.When the flow of high-frequency RF current worsens at the contact portion between the shutter (51) and the deposition shield (52), and at the contact portion between the shutter (51) and the contact member (54), the impedance in region Ar2 becomes higher than in region Ar1 and region Ar3. That is, the flow of high-frequency current output from the first high-frequency power source (21) and/or the second high-frequency power source (22) becomes worse in region Ar2 than in region Ar1 and region Ar3.
이 때문에, 기판(W)에 플라즈마 처리를 행한 경우, 각 영역의 구멍의 형상 및/또는 수가 동일하면, 도 3의 상하 방향으로, 셔터(51)가 있는 쪽의 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 CD(Critical Dimension)와, 셔터(51)가 없는 쪽의 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 CD에 편차가 생긴다.For this reason, when plasma treatment is performed on the substrate (W), if the shape and/or number of holes in each area are the same, there is a deviation in the CD (Critical Dimension) of the hole formed by plasma etching on the side with the shutter (51) and the CD of the hole formed by plasma etching on the side without the shutter (51) in the vertical direction of Fig. 3.
따라서, 영역 Ar2과 영역 Ar2 이외의 영역(도 3에서는 영역 Ar1 및 영역 Ar3)으로 나눠 구멍의 형상 및/또는 수를 바꾸고, 영역 Ar1 및 영역 Ar3에서는 동일한 구멍의 형상 및 수로 한 경우, 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 틸팅 각도에 편차가 생긴다. 즉, 기판(W)의 플라즈마 에칭으로 형성되는 홀이 상이한 방향으로 기우는 경향이 보였다.Therefore, when the shape and/or number of holes are changed by dividing the region Ar2 and a region other than region Ar2 (region Ar1 and region Ar3 in FIG. 3), and the shape and number of holes are the same in region Ar1 and region Ar3, a deviation occurs in the tilting angle of the holes formed by plasma etching. That is, the holes formed by plasma etching of the substrate (W) tend to tilt in different directions.
따라서, 본 실시형태에 관한 배플판(15)은, 셔터(51)가 있는 쪽의 영역 Ar2에서 영역 Ar1보다 고주파 전류를 통하기 쉽게 하는 구성을 갖는다. 이것에 의해, 배플판(15)의 영역 Ar2의 임피던스와 그 이외의 영역 Ar1, 영역 Ar3의 임피던스가 대략 동일해지도록 임피던스 조정을 한다.Accordingly, the baffle plate (15) according to the present embodiment has a configuration that facilitates the passage of high-frequency current in the area Ar2 on the side where the shutter (51) is located, rather than in the area Ar1. As a result, the impedance is adjusted so that the impedance of the area Ar2 of the baffle plate (15) and the impedances of the other areas Ar1 and Ar3 become approximately the same.
그에 더하여, 배기구(16)가 있는 쪽의 영역 Ar3에 형성된 구멍은, 영역 Ar1에 형성된 구멍에 대하여 구멍의 형상 및/또는 수를 변경한다. 이것에 의해, 영역 Ar3 가스의 컨덕턴스를 조정함으로써, 가스의 배기의 편차를 균등화한다. 그 결과, 배플판(15)에 의해 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있다.In addition, the hole formed in the area Ar3 on the side where the exhaust port (16) is located changes the shape and/or number of the hole with respect to the hole formed in the area Ar1. By this, by adjusting the conductance of the gas in the area Ar3, the deviation in the exhaust of the gas is equalized. As a result, the impedance and conductance of the gas can be adjusted by the baffle plate (15).
배플판(15)의 임피던스와 가스의 컨덕턴스를 조정하는 구성에 관해, 도 3 및 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는, 일실시형태에 관한 배플판(15)에 형성된 각 영역의 구멍을 확대하여 도시하는 단면도이다.The configuration for adjusting the impedance of the baffle plate (15) and the conductance of the gas will be described with reference to Figs. 3 and 4. Fig. 4 is a cross-sectional view showing an enlarged view of each region of the hole formed in the baffle plate (15) according to one embodiment.
도 4에 도시하는 바와 같이, 배플판(15)의 플라즈마에 노출되는 면(상면 : 플라즈마측)에 있어서, 영역 Ar2의 구멍(15a)의 상면(15a1)의 직경은, 영역 Ar1의 구멍(15b)의 상면(15b1)의 직경보다 작다. 도 4의 예에서는, 구멍(15a)의 상면(15a1)의 직경은 1.8 mm이며, 구멍(15b)의 상면(15b1)의 직경 2.5 mm보다 작다. 한편, 영역 Ar2의 구멍(15a)의 하면(15a2)의 직경은, 영역 Ar1의 구멍(15b)의 하면(15b2)의 직경과 동일하며, 도 4의 예에서는 2.5 mm이다.As shown in Fig. 4, on the surface of the baffle plate (15) exposed to the plasma (upper surface: plasma side), the diameter of the upper surface (15a1) of the hole (15a) of the region Ar2 is smaller than the diameter of the upper surface (15b1) of the hole (15b) of the region Ar1. In the example of Fig. 4, the diameter of the upper surface (15a1) of the hole (15a) is 1.8 mm, which is smaller than the diameter of the upper surface (15b1) of the hole (15b) of 2.5 mm. On the other hand, the diameter of the lower surface (15a2) of the hole (15a) of the region Ar2 is the same as the diameter of the lower surface (15b2) of the hole (15b) of the region Ar1, which is 2.5 mm in the example of Fig. 4.
또한, 영역 Ar3의 구멍(15c)의 상면(15c1)의 직경은, 영역 Ar1의 구멍(15b)의 상면(15b1)의 직경보다 작다. 도 4의 예에서는, 구멍(15c)의 상면(15c1)의 직경은 1.8 mm∼2.2 mm이며, 구멍(15b)의 상면(15b1)의 직경 2.5 mm보다 작다. 한편, 영역 Ar3의 구멍(15c)의 하면(15c2)의 직경은, 영역 Ar1의 구멍(15b)의 하면(15b2)의 직경과 동일하며, 도 4의 예에서는 2.5 mm이다.In addition, the diameter of the upper surface (15c1) of the hole (15c) of region Ar3 is smaller than the diameter of the upper surface (15b1) of the hole (15b) of region Ar1. In the example of Fig. 4, the diameter of the upper surface (15c1) of the hole (15c) is 1.8 mm to 2.2 mm, and is smaller than the diameter of the upper surface (15b1) of the hole (15b) of 2.5 mm. On the other hand, the diameter of the lower surface (15c2) of the hole (15c) of region Ar3 is the same as the diameter of the lower surface (15b2) of the hole (15b) of region Ar1, and is 2.5 mm in the example of Fig. 4.
또한, 영역 Ar2의 구멍(15a) 및 영역 Ar3의 구멍(15c)은, 배플판(15)의 두께를 H2로 하면, 배플판(15)의 상면으로부터 H1(H1<H2)의 거리에 단차가 형성되어 있다. 이것에 대하여, 영역 Ar1의 구멍(15b)은 단차를 갖지 않는다.In addition, the hole (15a) of area Ar2 and the hole (15c) of area Ar3 have a step formed at a distance of H1 (H1<H2) from the upper surface of the baffle plate (15) when the thickness of the baffle plate (15) is H2. In contrast, the hole (15b) of area Ar1 does not have a step.
이와 같이, 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3에 형성된 구멍(15a, 15c)의 하면의 직경은, 각각의 구멍(15a, 15c)의 상면의 직경보다 크다. 또, 영역 Ar1, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 상면의 구멍의 직경은, 영역마다 상이해도 좋고, 영역 Ar2 및 영역 Ar3이 동일하고 영역 Ar1만 상이해도 좋다.In this way, the diameter of the lower surface of the holes (15a, 15c) formed in the areas Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) is larger than the diameter of the upper surface of each hole (15a, 15c). In addition, the diameters of the holes of the upper surfaces of the areas Ar1, Ar2, and Ar3 may be different for each area, or the areas Ar2 and Ar3 may be the same and only the area Ar1 may be different.
이러한 구성에 의해, 영역 Ar2의 상면 및 구멍(15a)의 내벽면의 총합에 대한 단위면적당 표면적과, 영역 Ar1의 상면 및 구멍(15b)의 내벽면의 총합에 대한 단위면적당 표면적의 비율을 조정할 수 있다. 또한, 영역 Ar3의 상면 및 구멍(15c)의 내벽면의 총합에 대한 단위면적당 표면적과, 영역 Ar1의 상면 및 구멍(15b)의 내벽면의 총합에 대한 단위면적당 표면적의 비율을 조정할 수 있다.By this configuration, the ratio of the surface area per unit area of the sum of the upper surface of region Ar2 and the inner wall surface of the hole (15a) to the surface area per unit area of the sum of the upper surface of region Ar1 and the inner wall surface of the hole (15b) can be adjusted. In addition, the ratio of the surface area per unit area of the sum of the upper surface of region Ar3 and the inner wall surface of the hole (15c) to the surface area per unit area of the sum of the upper surface of region Ar1 and the inner wall surface of the hole (15b) can be adjusted.
이것에 의해, 셔터(51)를 경유하는 고주파의 전파 경로와, 셔터(51)를 경유하지 않는 고주파의 전파 경로를 대략 동일한 임피던스로 조정할 수 있다. 이것에 의해, 도 3에서 상하 방향의, 셔터(51)가 있는 쪽의 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 CD와, 셔터(51)가 없는 쪽의 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 CD의 편차를 해소할 수 있고, 프로세스특성 및 생산성을 향상시킬 수 있다.By this, the high-frequency propagation path through the shutter (51) and the high-frequency propagation path that does not pass through the shutter (51) can be adjusted to have approximately the same impedance. By this, the deviation between the CD of the hole formed by plasma etching on the side with the shutter (51) and the CD of the hole formed by plasma etching on the side without the shutter (51) in the vertical direction in Fig. 3 can be eliminated, and the process characteristics and productivity can be improved.
또한, 영역 Ar2의 구멍(15a)과 영역 Ar3의 구멍(15c)에 단차를 형성하고, 배플판(15)의 하면에서의 개구를 넓힘으로써, 가스의 컨덕턴스를 조정하면서, 구멍(15a, 15c)을 통과하는 가스의 컨덕턴스를 확보할 수 있다. 이것에 의해, 배플판(15)에 의해 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있다.In addition, by forming a step in the hole (15a) of region Ar2 and the hole (15c) of region Ar3 and widening the opening in the lower surface of the baffle plate (15), the conductance of the gas passing through the holes (15a, 15c) can be secured while adjusting the conductance of the gas. In this way, the impedance and the conductance of the gas can be adjusted by the baffle plate (15).
도 5에서는, 각 영역에 형성된 구멍의 도시를 생략하고 있지만, 도 5의 (a)의 비교예에서는, 배플판(15)의 영역 Ar2과 영역 Ar1의 구멍의 형상을 바꿈으로써 임피던스를 조정한다. 본 실시형태에서는, 도 5의 (b)에 도시하는 바와 같이, 셔터(51)에 대응한 영역 Ar2에 더하여, 배기구(16)에 대응한 영역 Ar3에 가스의 컨덕턴스 조정을 고려한 적정한 형상 및/또는 수의 구멍(15c)을 형성한다. 이것에 의해, 가스의 컨덕턴스를 최적화하고, 배기구(16)의 위치의 편차에 의해 발생하는 가스의 흐름의 편차를 개선할 수 있다. 이것에 의해, 도 5의 (b)에 도시하는 A(90도)로부터 B(270도)로의 원주 방향(이하, A-B 방향이라고도 함)의 가스의 컨덕턴스의 균등화를 도모할 수 있다. 이와 같이 하여 영역 Ar2 및 영역 Ar3에 의해 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정함으로써, 플라즈마의 편차를 개선하고, A-B 방향의 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 할 수 있다. 이것에 의해, A-B 방향의 틸팅 각도의 편차를 없애고, 원주 방향(360도)에서의 에칭 형상의 수직성을 향상시킬 수 있다. 또한, 도 3에서 상하 방향의, 셔터(51)가 있는 쪽과 내측의 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 CD의 균일성을 높일 수 있다.In Fig. 5, the illustration of the holes formed in each region is omitted, but in the comparative example of Fig. 5 (a), the impedance is adjusted by changing the shapes of the holes in regions Ar2 and Ar1 of the baffle plate (15). In the present embodiment, as shown in Fig. 5 (b), in addition to region Ar2 corresponding to the shutter (51), holes (15c) of an appropriate shape and/or number are formed in region Ar3 corresponding to the exhaust port (16) in consideration of the adjustment of the conductance of the gas. This optimizes the conductance of the gas and improves the deviation of the flow of the gas caused by the deviation in the position of the exhaust port (16). This makes it possible to equalize the conductance of the gas in the circumferential direction (hereinafter also referred to as the A-B direction) from A (90 degrees) to B (270 degrees) as shown in Fig. 5 (b). In this way, by adjusting the impedance and conductance of the gas by the regions Ar2 and Ar3, the deviation of the plasma can be improved and the plasma density distribution in the A-B direction can be made uniform. Thereby, the deviation of the tilting angle in the A-B direction can be eliminated and the verticality of the etching shape in the circumferential direction (360 degrees) can be improved. In addition, the uniformity of the CD of the hole formed by plasma etching on the side and inside where the shutter (51) is located in the vertical direction in Fig. 3 can be improved.
[실시예 1][Example 1]
도 5의 (a)의 비교예에 관한 배플판(15)과, 도 5의 (b)의 본 실시형태에 관한 배플판(15)을 갖는 기판 처리 장치(1)에 있어서, 가스의 흐름을 나타내는 시뮬레이션을 행했다. 도 5의 (a)의 비교예는, 영역 Ar1과 영역 Ar2를 갖는 배플판(15)이며, 도 5의 (a)에서는, 비교예의 배플판(15)의 영역 Ar1에는 도 4에 도시하는 복수의 구멍(15b)이 형성되고, 영역 Ar2에는 도 4에 도시하는 복수의 구멍(15a)이 형성되어 있다.A simulation was performed to show the flow of gas in a substrate processing device (1) having a baffle plate (15) according to the comparative example of Fig. 5 (a) and a baffle plate (15) according to the present embodiment of Fig. 5 (b). The comparative example of Fig. 5 (a) is a baffle plate (15) having a region Ar1 and a region Ar2, and in Fig. 5 (a), a plurality of holes (15b) shown in Fig. 4 are formed in the region Ar1 of the baffle plate (15) of the comparative example, and a plurality of holes (15a) shown in Fig. 4 are formed in the region Ar2.
또한, 도 5의 (b)에서는 도시를 생략하고 있지만, 본 실시형태의 배플판(15)의 영역 Ar1 및 영역 Ar2에는 도 5의 (a)과 동일한 구멍(15b, 15a)이 형성되고, 또한 영역 Ar3에는 도 4에 도시하는 구멍(15c)이 형성되어 있다.In addition, although the illustration is omitted in (b) of Fig. 5, the same holes (15b, 15a) as in (a) of Fig. 5 are formed in areas Ar1 and Ar2 of the baffle plate (15) of the present embodiment, and further, a hole (15c) as shown in Fig. 4 is formed in area Ar3.
본 시뮬레이션에서는, 기판 처리 장치(1)에 가스를 흘리고, 배기 장치(18)에 의해 배기구(16)로부터 가스를 배기했을 때의 기판(W) 상의 외주부의 압력을 측정한다. 구체적으로는, 도 5의 (a) 및 (b)에 원형의 파선으로 나타낸 원(MP), 즉, 축(Ax)을 중심으로 한 직경 300 mm의 기판(W)의 단부의 상측이자 기판(W)으로부터 5 mm 정도 떨어진 위치에서의 처리 용기(10) 내의 압력을 측정한다.In this simulation, the pressure at the outer periphery of the substrate (W) is measured when gas is flowed into the substrate processing device (1) and the gas is exhausted from the exhaust port (16) by the exhaust device (18). Specifically, the pressure inside the processing vessel (10) is measured at a position above the end of the substrate (W) with a diameter of 300 mm centered on the axis (Ax), i.e., the circle (MP) indicated by the circular broken line in Figs. 5 (a) and (b) and about 5 mm away from the substrate (W).
본 시뮬레이션의 결과, 비교예에서는, 원(MP) 상의 90도 및 270도의 2점(A, B)의 기판(W)으로부터 5 mm 떨어진 공간에서의 압력차가 0.0098 mT(0.0013 Pa)였다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는, 압력차가 0.0060 mT(0.00080 Pa)로 저하되었다. 이상의 시뮬레이션 결과로부터, 본 실시형태에서는, 영역 Ar3을 마련하고, 영역 Ar3의 구멍(15c)의 상면의 직경을 영역 Ar1의 구멍(15b)의 상면의 직경보다 작게 함으로써 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있고, 이것에 의해, 가스의 흐름의 편차를 개선할 수 있는 것을 알았다. 즉, 영역 Ar3을 마련하고, 구멍(15c)의 상면의 직경을 변경함으로써 가스의 컨덕턴스를 조정한다. 또, 영역 Ar2에 있어서 그라운드면을 늘리기 위해 구멍(15a)의 상면의 직경을 영역 Ar1의 구멍(15b)의 직경보다 작게 함으로써 임피던스를 조정한다. 이것에 의해, 셔터(51)에 대응하는 영역 Ar2 및 영역 Ar3에서의 구멍의 형상의 최적화에 의해 고주파 전류의 흐름을 양호하게 하여 플라즈마의 편차를 개선하고, 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 할 수 있다. 이것에 의해, 플라즈마 에칭에 의해 형성된 홀의 틸팅 각도의 편차를 없애고, 에칭 형상의 수직성을 향상시킬 수 있다. 또, 이상의 설명에서는, 영역 Ar2의 구멍(15a)은 임피던스 조정을 위해 영역 Ar1의 구멍(15b)의 형상과 바꾸고, 영역 Ar3의 구멍(15c)은 가스의 컨덕턴스 조정을 위해 영역 Ar1의 구멍(15b)의 형상과 바꾸도록 설명했다. 그러나, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 어디에서든 구멍의 형상 및/또는 수를 바꿈으로써 임피던스 및 가스의 컨덕턴스가 변한다. 따라서, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 구멍의 개구율에 의해, 적정한 임피던스 조정 및 가스의 컨덕턴스 조정이 실현된다.As a result of this simulation, in the comparative example, the pressure difference in the space 5 mm away from the substrate (W) at two points (A, B) at 90 degrees and 270 degrees on the circle (MP) was 0.0098 mT (0.0013 Pa). In contrast, in the present embodiment, the pressure difference was reduced to 0.0060 mT (0.00080 Pa). From the above simulation results, it was found that in the present embodiment, the conductance of the gas can be adjusted by providing an area Ar3 and making the diameter of the upper surface of the hole (15c) of the area Ar3 smaller than the diameter of the upper surface of the hole (15b) of the area Ar1, thereby improving the deviation in the flow of the gas. That is, the conductance of the gas is adjusted by providing an area Ar3 and changing the diameter of the upper surface of the hole (15c). In addition, in order to increase the ground plane in region Ar2, the impedance is adjusted by making the diameter of the upper surface of the hole (15a) smaller than the diameter of the hole (15b) in region Ar1. Thereby, by optimizing the shapes of the holes in regions Ar2 and Ar3 corresponding to the shutter (51), the flow of high-frequency current is improved, the deviation of the plasma is improved, and the plasma density distribution is made uniform. Thereby, the deviation of the tilting angle of the hole formed by plasma etching can be eliminated, and the verticality of the etching shape can be improved. In addition, in the above description, the shape of the hole (15a) in region Ar2 is changed to that of the hole (15b) in region Ar1 for impedance adjustment, and the shape of the hole (15c) in region Ar3 is changed to that of the hole (15b) in region Ar1 for gas conductance adjustment. However, the impedance and the conductance of the gas change by changing the shape and/or number of the holes anywhere in region Ar2 and region Ar3. Therefore, appropriate impedance adjustment and conductance adjustment of the gas are realized by the aperture ratio of the holes in the regions Ar2 and Ar3.
[실시예 2][Example 2]
도 6은, 일실시형태에 관한 기판 처리 장치(1)를 이용한 기판(W)의 에칭 처리에 의해 기판 상에 형성된 홀의 틸팅 각도의 실험 결과의 일례를 도시하는 도면이다. 도 6의 (a)의 비교예와, 도 6의 (b) 및 (c)의 본 실시형태에 관한 배플판(15)을 갖는 기판 처리 장치(1)에 있어서 틸팅 각도를 측정하는 실험을 행했다.Fig. 6 is a drawing showing an example of an experimental result of a tilting angle of a hole formed on a substrate (W) by etching processing of the substrate using a substrate processing device (1) according to one embodiment. An experiment was conducted to measure the tilting angle in the comparative example of Fig. 6 (a) and in the substrate processing device (1) having a baffle plate (15) according to the present embodiment of Figs. 6 (b) and (c).
도 6의 (a)의 비교예는, 도 5의 (a)에 도시하는 영역 Ar1과 영역 Ar2을 갖는 배플판(15)을 사용한 경우이다. 비교예의 배플판(15)의 영역 Ar1에는 도 4에 도시하는 복수의 구멍(15b)이 형성되고, 영역 Ar2에는 도 4에 도시하는 복수의 구멍(15a)이 형성되어 있다.The comparative example of Fig. 6 (a) is a case where a baffle plate (15) having areas Ar1 and Ar2 as shown in Fig. 5 (a) is used. In the area Ar1 of the baffle plate (15) of the comparative example, a plurality of holes (15b) as shown in Fig. 4 are formed, and in the area Ar2, a plurality of holes (15a) as shown in Fig. 4 are formed.
또한, 도 6의 (b) 및 (c)의 본 실시형태는, 도 5의 (b)에 도시하는 영역 Ar1과 영역 Ar2과 영역 Ar3을 갖는 배플판(15)을 사용한 경우이다. 본 실시형태의 배플판(15)의 영역 Ar1 및 영역 Ar2에는 비교예와 동일한 구멍이 형성되고, 영역 Ar3에는 도 4에 도시하는 복수의 구멍(15c)이 형성되어 있다.In addition, the present embodiment of Fig. 6 (b) and (c) is a case in which a baffle plate (15) having regions Ar1, Ar2, and Ar3 as shown in Fig. 5 (b) is used. The same holes as in the comparative example are formed in regions Ar1 and Ar2 of the baffle plate (15) of the present embodiment, and a plurality of holes (15c) as shown in Fig. 4 are formed in region Ar3.
도 6의 (b)와 도 6의 (c)의 차이는, 영역 Ar3에 형성된 복수의 구멍(15c)의 수이다. 본 실시형태 중, 도 6의 (b)에 도시하는 실시예 1에서는 일정수의 구멍(15c)을 줄이고, 도 6의 (c)에 도시하는 실시예 2에서는 도 6의 (b)의 실시예 1에서 줄인 수의 약 2배의 수의 구멍(15c)을 줄여, 가스의 컨덕턴스를 바꾼 점이다.The difference between Fig. 6 (b) and Fig. 6 (c) is the number of holes (15c) formed in the region Ar3. In the present embodiment, in Example 1 shown in Fig. 6 (b), a certain number of holes (15c) is reduced, and in Example 2 shown in Fig. 6 (c), the number of holes (15c) is reduced by about twice the number reduced in Example 1 of Fig. 6 (b), thereby changing the conductance of the gas.
도 6의 상단의 에칭 레이트의 그래프에서는, 횡축의 기판 위치의 「90도」는 도 5의 점 A에서의 소정의 막의 에칭 레이트를 나타낸다. 「270도」는 도 5의 점 B에서의 소정의 막의 에칭 레이트를 나타낸다.In the graph of the etching rate at the top of Fig. 6, "90 degrees" of the substrate position on the horizontal axis represents the etching rate of a given film at point A in Fig. 5. "270 degrees" represents the etching rate of a given film at point B in Fig. 5.
실험의 결과, 도 6의 상단의 에칭 레이트의 그래프에 도시하는 바와 같이, 도 6의 (a)의 비교예와 비교하여, 도 6의 (b) 및 (c)의 실시예 1 및 실시예 2에서는, 도 5에 도시하는 B 방향에서 A 방향보다 에칭 레이트가 높아졌다.As a result of the experiment, as shown in the graph of the etching rate at the top of Fig. 6, in Examples 1 and 2 of Fig. 6 (b) and (c), compared to the comparative example of Fig. 6 (a), the etching rate was higher in the B direction than in the A direction as shown in Fig. 5.
또한, 도 6의 하단의 틸팅 각도의 그래프에 도시하는 바와 같이, 도 6의 (b)의 실시예 1에서는, 점 A에서의 틸팅 각도와 점 B에서의 틸팅 각도의 차분이 「0.16」이 되었다. 그 결과, 본 실시형태의 실시예 1 및 실시예 2에서는, 도 6의 (a)의 비교예의 틸팅 각도의 차분 「0.34」와 비교하여 A-B 방향의 에칭 형상의 차이가 적어지고, 틸팅 각도의 편차를 개선할 수 있었다.In addition, as shown in the graph of the tilting angle at the bottom of Fig. 6, in Example 1 of Fig. 6 (b), the difference between the tilting angle at point A and the tilting angle at point B was “0.16”. As a result, in Examples 1 and 2 of the present embodiment, compared to the difference of “0.34” in the tilting angle of the comparative example of Fig. 6 (a), the difference in the etching shape in the A-B direction was reduced, and the deviation in the tilting angle was improved.
또한, 도 6의 (c)의 실시예 2에서는, 좌우의 틸팅 각도가 역전되었다. 또한, 좌우의 틸팅 각도의 차분 「0.23」은, 도 6의 (a)의 비교예의 틸팅 각도의 차분 「0.34」와 비교하여 작고, 틸팅 각도의 편차를 개선할 수 있었다.In addition, in Example 2 of Fig. 6 (c), the left and right tilting angles were reversed. In addition, the difference between the left and right tilting angles, "0.23", was smaller than the difference between the left and right tilting angles, "0.34", in the comparative example of Fig. 6 (a), and the deviation in the tilting angle could be improved.
이상으로부터, 영역 Ar3의 구멍의 개수 또는 형상을 최적화함으로써, 가스의 컨덕턴스를 바꾸고, 이것에 의해, 틸팅 각도의 A-B 방향에서의 차이를 작게 하여, 에칭 형상을 개선할 수 있는 것을 알았다.From the above, it was found that by optimizing the number or shape of holes in the region Ar3, the conductance of the gas can be changed, and thereby the difference in the A-B direction of the tilting angle can be reduced, thereby improving the etching shape.
본 실시형태에서는, 영역 Ar3의 구멍(15c)의 개수를 줄임으로써, 영역 Ar3에서의 가스의 컨덕턴스가 변하는 것을 확인할 수 있었다. 따라서, 기판 처리 장치(1)에서는 영역 Ar3의 구멍을 도 4에 도시하는 구멍(15c)의 형상으로 하는 것 및/또는 구멍의 수를 바꾸는 것에 의해 컨덕턴스를 조정함으로써, 에칭 레이트를 제어하고, A-B 방향에서의 틸팅 각도를 제어할 수 있다.In this embodiment, it was confirmed that the conductance of the gas in the region Ar3 changed by reducing the number of holes (15c) in the region Ar3. Therefore, in the substrate processing device (1), the etching rate can be controlled and the tilting angle in the A-B direction can be controlled by adjusting the conductance by changing the shape of the holes (15c) in the region Ar3 as shown in Fig. 4 and/or changing the number of holes.
또, 도 4의 구멍(15a∼15c)의 형상은 일례이며, 영역 Ar1∼Ar3의 구멍의 형상은 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 구멍(15a, 15c)은 단차가 없어도 좋고, 복수의 단차가 있어도 좋다. 또한, 구멍(15b)에 단차를 형성해도 좋다. 예컨대, 가스의 컨덕턴스를 적극적으로 바꾸고자 하는 경우에는, 단차를 갖는 구멍을 형성하는 것이 바람직하다.In addition, the shape of the holes (15a to 15c) in Fig. 4 is an example, and the shape of the holes in the regions Ar1 to Ar3 is not limited thereto. For example, the holes (15a, 15c) may not have steps, or may have multiple steps. Furthermore, steps may be formed in the hole (15b). For example, when it is desired to actively change the conductance of a gas, it is preferable to form holes having steps.
도 7은, 일실시형태에 관한 배플판(15)의 표면적(플라즈마측의 면)과 틸팅 각도의 관계의 일례를 도시하는 도면이다. 도 7의 횡축은 배플판(15)의 표면적을 나타내고, 종축은 틸팅 각도를 나타낸다. 배플판(15)의 표면적(%)은, 영역 Ar1∼영역 Ar3에 구멍(15a)∼구멍(15c)이 없을 때의 표면적을 100으로 하고, 영역 Ar1∼Ar3에 구멍(15a)∼구멍(15c)이 있을 때의 상면의 면적의 비율을 퍼센티지로 나타낸다. 즉, 도 7의 횡축은 영역 Ar1∼Ar3에 형성된 구멍의 개구율(%)을 나타낸다.Fig. 7 is a diagram showing an example of the relationship between the surface area (plasma-side surface) and the tilting angle of a baffle plate (15) according to one embodiment. The horizontal axis of Fig. 7 represents the surface area of the baffle plate (15), and the vertical axis represents the tilting angle. The surface area (%) of the baffle plate (15) is expressed as a percentage, where the surface area when there are no holes (15a) to (15c) in the region Ar1 to the region Ar3 is set to 100, and the ratio of the area of the upper surface when there are holes (15a) to (15c) in the region Ar1 to Ar3. That is, the horizontal axis of Fig. 7 represents the aperture ratio (%) of the holes formed in the region Ar1 to Ar3.
이것에 의하면, 영역 Ar3에 형성된 구멍(15c)의 개구율과 틸팅 각도에는 비례관계가 있고, 도 7의 예에서는, 영역 Ar3에 형성된 구멍(15c)의 개구율이 59.6(%)일 때 틸팅 각도가 90°가 되고, 에칭 형상이 수직이 된다. 즉, 도 7의 예에서는, 구멍의 개구율이 59.6(%)의 범위에 포함되는 것을 조건으로 영역 Ar3의 구멍(15c)의 형상을 최적화하거나, 구멍의 개수를 결정하거나 하는 것이 바람직하다.According to this, there is a proportional relationship between the opening ratio and the tilting angle of the hole (15c) formed in the area Ar3, and in the example of Fig. 7, when the opening ratio of the hole (15c) formed in the area Ar3 is 59.6 (%), the tilting angle becomes 90° and the etching shape becomes vertical. That is, in the example of Fig. 7, it is preferable to optimize the shape of the hole (15c) in the area Ar3 or determine the number of holes on the condition that the opening ratio of the hole is included in the range of 59.6 (%).
다만, 도 7은 일례이며, 영역 Ar3에 형성되는 구멍(15c)의 개구율의 최적치는, 에칭 조건, 배기구(16)의 위치나 크기, 그 밖의 처리 용기(10) 내의 상태에 따라서 변화한다.However, Fig. 7 is an example, and the optimal value of the aperture ratio of the hole (15c) formed in the area Ar3 changes depending on the etching conditions, the position or size of the exhaust port (16), and other conditions within the processing container (10).
또, 영역 Ar3에 형성된 구멍(15c)의 개구율은, 영역 Ar1에 형성된 구멍(15b)의 개구율과는 상이하지만, 영역 Ar3에 형성된 구멍(15c)의 개구율은, 영역 Ar2에 형성된 구멍(15a)의 개구율과는 상이해도 좋고 동일해도 좋다.In addition, the aperture ratio of the hole (15c) formed in the region Ar3 is different from the aperture ratio of the hole (15b) formed in the region Ar1, but the aperture ratio of the hole (15c) formed in the region Ar3 may be different from or the same as the aperture ratio of the hole (15a) formed in the region Ar2.
이상, 본 실시형태에 관한 배플판(15)을 예를 들어 설명했다. 또한, 처리 용기(10) 내의 복수의 특정한 구성으로서 셔터(51) 및 배기구(16)를 예를 들어, 셔터(51) 및 배기구(16)에 대응하는 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 구멍 형상에 관해 설명했다.Above, the baffle plate (15) according to the present embodiment has been described as an example. In addition, as a plurality of specific configurations within the processing vessel (10), the shutter (51) and the exhaust port (16) have been described as examples, and the hole shapes of the areas Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) corresponding to the shutter (51) and the exhaust port (16) have been described.
그러나, 셔터(51) 및 배기구(16)는 특정한 구성의 일례이며, 특정한 구성은, 처리 용기(10)에 부착한 관측창, 압력계, 배기구(16) 이외의 배기구, 반송구(19), 게이트 밸브(20), 배기로(14), 배기관(17) 등이어도 좋다. 이러한 특정한 구성에 대응하는 배플판(15)의 영역 Ar2, Ar3, Ar4, Ar5···이 존재할 수 있다.However, the shutter (51) and the exhaust port (16) are examples of specific configurations, and the specific configurations may be an observation window attached to the processing vessel (10), a pressure gauge, an exhaust port other than the exhaust port (16), a return port (19), a gate valve (20), an exhaust path (14), an exhaust pipe (17), etc. Areas Ar2, Ar3, Ar4, Ar5, etc. of the baffle plate (15) corresponding to these specific configurations may exist.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태의 기판 처리 장치(1)에 의하면, 셔터(51)에 대응하는 영역 Ar2 및 배기구(16)에 대응하는 영역 Ar3에 각각 형성되는 구멍의 형상을 최적화한다. 이것에 의해, 배플판(15)을 일례로 하는 처리 용기(10)에 전기적으로 접속된 부재에서의 임피던스와 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있다. 이것에 의해, 고주파 전류의 흐름을 양호하게 하여 플라즈마의 편차를 개선하고, 플라즈마 밀도 분포를 균일하게 할 수 있다. 또한, 처리 용기(10) 내의 특정한 구성이 존재하는 위치에 따른 배기의 편차에 의한 틸팅 각도의 편차를 개선하고, 에칭 형상의 수직성을 향상시킬 수 있다.As described above, according to the substrate processing device (1) of the present embodiment, the shapes of the holes formed in the region Ar2 corresponding to the shutter (51) and the region Ar3 corresponding to the exhaust port (16) are optimized. As a result, the impedance and the conductance of the gas in the member electrically connected to the processing vessel (10), such as the baffle plate (15) as an example, can be adjusted. As a result, the flow of high-frequency current can be improved, the deviation of the plasma can be improved, and the plasma density distribution can be made uniform. In addition, the deviation of the tilting angle due to the deviation of the exhaust depending on the position where a specific configuration exists within the processing vessel (10) can be improved, and the verticality of the etching shape can be improved.
상기 실시형태에서는, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 구멍(15a, 15c)의 형상을 영역 Ar1의 구멍(15b)의 형상과는 상이하게 함으로써, 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 표면적을 영역 Ar1의 표면적과는 상이하게 구성했다. 그러나, 이것에 한정되지 않고, 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 표면 형상을 영역 Ar1의 표면 형상과 바꿈으로써, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 표면적을 영역 Ar1의 표면적과는 상이하게 구성해도 좋다. 또한, 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 두께를 영역 Ar1의 두께와 바꿈으로써, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 표면적을 영역 Ar1의 표면적과는 상이하게 구성해도 좋다.In the above embodiment, the shape of the holes (15a, 15c) of the regions Ar2 and Ar3 is different from the shape of the holes (15b) of the regions Ar1, so that the surface areas of the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) are configured to be different from the surface area of the region Ar1. However, the present invention is not limited to this, and the surface areas of the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) may be configured to be different from the surface area of the region Ar1 by changing the surface shapes of the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) with the surface shape of the region Ar1. In addition, the surface areas of the regions Ar2 and Ar3 may be configured to be different from the surface area of the region Ar1 by changing the thickness of the regions Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) with the thickness of the region Ar1.
또한, 배플판(15)의 영역 Ar2 및 영역 Ar3에 산화이트륨이나 알루미나의 용사막을 형성하고, 표면 처리를 행함으로써 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정해도 좋다. 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 표면에 용사나 그 밖의 코팅 기술을 이용하여 절연막을 형성함으로써, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 임피던스를 영역 Ar1의 임피던스보다 높게 할 수 있다. 이것에 의해, 영역 Ar2 및 영역 Ar3의 표면적을 영역 Ar1의 표면적보다 지나치게 크게 한 경우에 셔터(51)측의 영역 Ar2의 임피던스가 지나치게 낮아진 상태를 개선하고, 임피던스 및 가스의 컨덕턴스를 조정할 수 있다.In addition, the impedance and the conductance of the gas may be adjusted by forming a thermally sprayed film of yttrium oxide or alumina on the areas Ar2 and Ar3 of the baffle plate (15) and performing surface treatment. By forming an insulating film on the surfaces of the areas Ar2 and Ar3 using thermal spraying or other coating techniques, the impedance of the areas Ar2 and Ar3 can be made higher than the impedance of the area Ar1. As a result, when the surface areas of the areas Ar2 and Ar3 are made excessively larger than the surface area of the area Ar1, the state in which the impedance of the area Ar2 on the shutter (51) side is excessively low can be improved, and the impedance and the conductance of the gas can be adjusted.
이번에 개시된 일실시형태에 관한 기판 처리 장치는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부한 청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고 여러가지 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.The substrate processing device disclosed herein, according to one embodiment, should be considered illustrative and not restrictive in all respects. The above embodiment can be modified and improved in various ways without departing from the scope of the appended claims and their spirit. The details described in the above multiple embodiments can be configured differently, as long as they are consistent, and can also be combined, as long as they are consistent.
본 개시의 기판 처리 장치는, ALD(Atomic Layer Deposition) 장치, Capacitively Coupled Plasma(CCP), Inductively Coupled Plasma(ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR), Helicon Wave Plasma(HWP)의 어느 타입이라도 적용 가능하다.The substrate processing device of the present disclosure can be applied to any type of ALD (Atomic Layer Deposition) device, Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), or Helicon Wave Plasma (HWP).
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