CN100494487C - 成膜装置及成膜方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的成膜装置(10)包括被处理气体加压、产生等离子体的等离子体产生室(14)；容纳基板并在基板上形成膜的成膜室(20)；和具有多个孔且分离等离子体产生室(14)与成膜室(20)的分离板(17)。分离板(17)的孔的直径是使得等离子体产生室(14)的压力比成膜室(20)的压力高2.0倍以上的尺寸。成膜装置(10)进一步包括在等离子产生室(14)与成膜室(20)之间施加规定的偏压的装置。

Description

成膜装置及成膜方法
技术领域
本发明涉及成膜装置及成膜方法，特别涉及在短时间内能够成膜的成膜装置及成膜方法。
背景技术
利用现有的CVD的成膜装置和方法例如公开在特开2001—185546号公报(专利文献1)和特表2002—539326号(专利文献2)中。专利文献1公开了，在能够真空排气的真空容器内，隔着电极部使设置基板的反应室与等离子体形成室分离，在反应室内进行成膜的成膜装置。电极部的结构是网眼状或梳状，由此，将等离子体形成室形成的等离子体封闭在里面，采用游离基能够透过的结构。将上述等离子体形成室形成的游离基输送到反应室内，同时向反应室导入第二气体，然后在与上述游离基进行气相反应或在上述基板上进行表面反应的基板上，形成膜。
专利文献2公开了在堆积室内的基板表面上堆积金属的方法。该方法具备如下步骤：(a)通过使含有金属的分子前体气体或蒸汽在基板表面上流动，使得金属单分子层堆积在基板表面上，该表面堆积金属，形成反应生成物，由此通过前体进行反应的第一反应性的某种被饱和，保持金属表面被来自金属前体的配位基覆盖的状态，就不会再与前体发生反应的步骤；(b)停止前体气体或蒸汽流动的步骤；(c)用惰性气体净化前体的步骤；(d)至少使1个游离基种流入室内的基板表面上，游离基种具有与金属前体层表面配位基的高的反应性，作为反应生成物除去配位基，在使得表面饱和，提供第一反应性的某种的步骤；(e)得到期望厚度的金属膜之前，按顺序正确地反复地进行上述步骤。
利用现有的CVD的成膜装置及方法如上述。在专利文献1的装置中，只隔着电极部使设置基板的反应室与等离子体形成室相互分开，由此，成膜气体流入等离子体形成室，它与游离基反应，在等离子体形成室侧也存在成膜问题。
在专利文献2的方法中，使含有金属的分子前体气体或蒸汽在基板表面上流动，使得金属的单分子层堆积在基板表面，该表面，堆积金属，形成反应生成物，通过将前体反应的第一反应性的某种饱和后，停止流入前体气体或蒸汽，用惰性气体净化前体，然后，使游离基种在基板表面上流动，除去配位基。因为必须在成膜中具有净化处理，所以会存在成膜时间增加的问题。
发明内容
本发明是鉴于现有的问题点提出的，其目的在于提供等离子体产生室侧不附着膜，且在短时间内能够成膜的成膜装置及成膜方法。
本发明中的成膜装置具有：导入规定的处理气体，以规定的压力产生等离子体的等离子体产生室；容纳基板，利用成膜气体，以规定压力在上述基板上形成所期望的膜的成膜室；连接成膜室，使成膜室排气的真空排气装置；具有能够使等离子体产生室的压力与成膜室的压力相比成为阳压构造的多个孔且分离等离子体产生室与成膜室的分离板。
等离子发生室与成膜室隔着分离板分离，其间用以等离子体产生室的压力比成膜室的压力成为阳压的方式构成的多个孔进行连接。因此，成膜气体不能流入发生室。其结果，等离子体产生室不能成膜。此外能够经常向成膜室供给游离基，不能如现有的基板被成膜气体饱和，也不需要现有的净化，所以能够缩短成膜时间。
优选具有在等离子体产生室与成膜室之间施加规定偏压的装置。
在等离子体产生室与成膜室之间施加有特定的偏压，因此，基于处理气体在等离子体产生室内发生的离子，对应于偏压的极性，选择性地导入到成膜室内。
此外优选孔的直径是使等离子体产生室与成膜室的压力差为1.5倍以上的尺寸。
此外优选孔的直径是使等离子体产生室与成膜室的压力差为2.0倍以上的尺寸。压力差达到2.0倍以上，通过孔的气体速度变为音速。其结果，成膜室的成膜气体不流入到等离子体产生室内。
此外优选在成膜室内设有为了在基板上形成所期望的膜的供给成膜气体的成膜气体供给装置，成膜气体供给装置具有分布在成膜室内大体全部区域的气体喷出口。
成膜气体供给装置可以与分离板一体构成。
此外优选，分离板具有等离子体产生室侧的上面和成膜室侧的下面，孔的上面的直径比下面的直径大。
分离板优选由碳、硅、或铝形成。
等离子体优选通过微波或者电感耦合的方式产生。
本发明的其他方面中，成膜装置具有反应容器；反应容器内在等离子产生区域内产生游离基的装置；设置在反应容器内装载基板的装载装置；向装载装置上装载的基板上的成膜区域供给规定的成膜气体的成膜气体供给装置；将成膜气体封闭在成膜区域内的装置；控制成膜气体中的成膜成分，使其相对基板通过游离基连续聚合的成膜控制装置。
本发明的其他方面，成膜方法是指：相对基板，将成膜气体封闭在基板周围的成膜区域内，通过游离基连续聚合成膜气体中的成膜成分，在基板上生成所期望的膜。
将成膜气体封闭在基板周围的成膜区域，通过游离基连续在基板上聚合成膜气体中的成膜成分，因此，就不需要现有的净化。其结果提供了在短时间内能够形成膜的成膜方法。
该成膜方法中，形成金属膜时使用氢游离基，形成氧化膜时使用氧游离基，形成氮化膜时使用氮游离基。
通过游离基连续聚合成膜成分的步骤优选包括连续产生游离基的步骤和向成膜区域对应所期望的膜供给成膜气体的步骤，连续产生游离基的步骤是在第一压力下进行的，对应所期望的膜向成膜区域供给成膜气体的步骤是在第二压力下进行的，第一压力比第二压力至少高1.5倍以上。
此外优选包括中性化游离基的步骤，连续聚合游离基的步骤包括向基板供给中性化的游离基的步骤。
根据本发明的其他方面，成膜装置包括被处理气体加压、产生等离子体的等离子体产生室；容纳基板、通过对基板导入成膜气体、形成所期望的膜的成膜室；具有多个孔、使等离子体产生室与成膜室分离的分离板，分离板的孔采用使处理气体从等离子体产生室向成膜室以一方通行的方式流入的尺度。
附图说明
图1是本发明的一实施方式的成膜装置概略截面图。
图2A是表示分离板的图。
图2B是表示分离板的图。
图3是表示气体通过分离板的孔时的状态的图。
图4是表示分离板的孔的其他例子的图。
图5A是表示本发明的一实施方式的成膜方法的各步骤的图。
图5B是表示本发明的一实施方式的成膜方法的各步骤的图。
图5C是表示本发明的一实施方式的成膜方法的各步骤的图。
图5D是表示本发明的一实施方式的成膜方法的各步骤的图。
图6A是表示现有的成膜方法的各步骤的图。
图6B是表示现有的成膜方法的各步骤的图。
图6C是表示现有的成膜方法的各步骤的图。
图7是本发明其他实施方式的成膜装置的概略截面图。
具体实施方式
下面，参照附图说明本发明的一个实施方式。图1是本发明的一实施方式的成膜装置10的构成的概略截面图。参照图1，成膜装置10由等离子体处理装置构成。成膜装置10例如侧壁和底部由铝等的导体构成，具有全部成型为筒体状的处理容器15。
该处理容器15内设有等离子体产生室14、和用成膜气体对基板进行成膜的成膜室20，其间用分离板16分离。分离板16设有多个微细直径的孔。后续将进行详细说明。
处理容器15的顶部被开口，这里以被支承框架部件32支承的状态通过O环状等的密封部件，设置了由AlN、Al2O3、SiO2等的陶瓷材料构成的相对微波具有透过性的厚度为20mm左右的介电体板31。
该介电体板31的上部设置了作为圆板状的平面天线起作用的槽板33。槽板33的上部设置了通过介电体板30向内部流入冷介质的冷却板34。
介电体板30由石英、氧化铝、氮化铝等构成。介电体板30被配置。该介电体板30也被称为波长延迟板或波长缩短板，通过降低微波的传播速度，缩短波长使从槽板33放射的微波的传播效率提高。
处理容器15的上端中央连接同轴导波管29。同轴导波管29连接在未图示的微波发生器上，向槽板30传播微波。作为该导波管29可以使用截面为圆形或矩形的导波管或同轴导波管等。
成膜室20内容纳了将作为被处理体的例如半导体基板W装载到上面的装载台35。该装载台35通过例如氧化铝膜处理的铝等形成为平坦化的略圆柱状。该下部设置了通过同样的铝等形成为圆柱状的支承台36，由此支承装载台35。该支承台36隔着绝缘材料设置在处理容器15内的底部。在装载台35的上面，为了保持半导体基板W，也有设置静电卡盘或夹具构件(未图示)的情况。
在支承装载台35的支承台36上，为了控制等离子体处理时的基板温度，设置了未图示的流通冷却水或温水的套管。装载台35的温度比处理容器15的壁面低，因此，在处理容器15的壁面上不会附着成膜气体等。
等离子体产生室14内处理容器15的侧面规定的位置设置了将规定的处理气体导入到等离子体产生室14内的处理气体供给喷嘴17。处理气体含有惰性气体。惰性气体可以使用氩气Ar，作为处理气体，对应形成的膜，如果是金属使用H2+Ar气体，如果是氧化膜使用O2+Ar气体，如果是氮化膜用N2+Ar气体。该处理气体供给喷嘴例如用石英管、铝构造体形成。
在成膜室20的处理容器15的侧面设置成膜气体供给喷嘴18，用于向基板导入沉积用的成膜气体。成膜气体供给喷嘴18例如是石英管或铝构造体形成。
此外、成膜气体供给喷嘴18也可以形成在分离板16上。
作为成膜气体可以使用四氯化硅、六氟化钨、五氯化钽、三甲基铝、三氯化铝、四氯化钛、四碘化钛、六氟化钼、二氯化锌、四氯化铪、五氯化铌、氯化铜等。
此外、处理容器15的侧壁内设置了相对该内部搬入、搬出基板时进行开关的未图示的门阀，同时设置了调温该侧壁的套管。处理容器15的底部还设置了连接真空泵(真空排气装置)26的排气口，必要时能够将处理容器32内真空排气到规定的压力。
在分离板16与等离子体产生室14之间施加可变的DC偏压或规定的AC偏压。该偏压根据处理条件设定在10eV～50eV以上。
接着，参照图2A和图2B，说明分离板16。图2A是分离板16的平面图，图2B是在图2A中沿箭头B—B所示部分的截面图。
如上所述，分离板16上设置了多个孔，使得在等离子体产生室14与成膜室20之间，等离子体产生室14的压力比成膜室20的压力以规定的压力差成为阳压。即多个孔的直径选择使两者间至少产生1.5倍的压力差，更优选产生2倍以上的压力差。具体地，优选孔直径1mm、深度5mm以上，这个可以根据处理气体的流量而改变。
参照图2A和图2B，该实施方式所示的分离板16设有供给成膜气体的成膜气体通路40。成膜气体通路40与处理容器15的圆周上规定的位置上设置的成膜气体供给喷嘴18(参照图1)连接，将成膜气体供给成膜室20。
分离板16是圆板状，具有直径小的多个孔41、用于向孔41的周围供给成膜气体的、在孔41的周围行列排列的气体通路42、和设置在气体通路42的交点的气体排出口43。气体通路42和气体排出口43不受图示限制，孔41的壁面连接气体通路42，可以向着孔41排出成膜气体。
等离子体产生室14与成膜室20可以用分离板16分离，通过适当地选择设置在分离板16上的孔41的直径，可以使相互的室压力差达到至少1.5倍。相互室压力差达到2倍，通过连接其间的孔41的气体流速变为音速。因此，成膜室20侧的成膜气体不能流入等离子体产生室14侧。其结果是，等离子体产生室14侧不会产生由成膜气体产生的沉积。该孔41的直径不一定必须使通过那里的气体流速成为音速，只要是接近音速的速度就能够得到同样的效果。因此，如上所述，等离子体产生室14的压力可以是成膜室20的压力的1.5倍左右。
此外，作为具体的各室的压力，等离子体产生室14的压力是20mTorr～500mTorr，成膜室的压力是10mTorr～50mTorr。
作为分离板14的孔41的分布，相对中央部，周边部大约多分布10％。例如在中央部孔以10mm间距设置，周边部以9mm间距设置。因为等离子体的密度在中央部较高，周边部低，这样设置是对其进行补充。
作为分离板16的材质优选碳，硅、铝等也可以。
接着，说明在分离板16与等离子体产生室14的处理容器15侧面之间施加直流或交流偏压的情形。向分离板16与等离子体产生室14之间施加偏压，在等离子体产生室14中产生的游离基和带电的惰性气体中，具有期望的极性的游离基和/或惰性气体选择性地通过孔41被引出，并中性化。例如，能够将正电荷的氩Ar+和氢H+游离基引出到成膜室20中，中性化，引起所期望的反应。
图3表示例如带正电的氩Ar+气通过分离板16时的状态的图。此外，这里省略了成膜气体通路40。参照图3，氩Ar+气通过孔41时，冲击孔41的壁面44。此时，向分离板14施加负偏压，氩Ar+气被中和，作为被中和的氩Ar气，供给成膜室20。如此，保持原有的运动能量将氩Ar气供给成膜室。其结果，能够提高处理速度。此外，该中性化不限于惰性气体，即使在等离子体产生室产生的氢、氧、氮等的游离基也同样。
图4是表示变形图3的实施方式的图。参照图4，在该实施方式中，分离板16上设置的孔47的直径上面大，下面小。因此，来自等离子体产生室14的离子化的惰性气体等通过孔47时，冲击壁面48的准确率增加，其结果，能够得到更多的被中性化的惰性气体和游离基等。
此外，为了使惰性气体等冲击壁面48的准确率增加，可以增大分离板16的板厚。
接着，关于该实施方式的成膜方法，与现有的文献2的成膜方法进行比较说明。图5A—图5D表示现有的文献2中的成膜方法的图，图6A—图6C表示该实施方式的成膜方法各步骤的图。
首先，参照图5A—图5D，说明现有的方法。此时，说明作为成膜气体使用四氯化硅SiCl4的例子。目前，是以基板表面的终端为—OH(氢氧基)的状态流入四氯化硅SiCl4(图5A)作为成膜气体。
基板上附着O—SiCl3，HCl脱离，由于连续供给成膜气体，基板表面渐渐被Cl原子覆盖(图5B)，基板表面由Cl原子饱和。因此，为了除去多余的成膜气体，用惰性气体进行净化(图5C)。其后，使用氢游离基和氧游离基形成一元的氢氧基饱和表面(图5D)。
接着，说明本发明的一实施方式的成膜方法。图6A—图6C表示本发明的一实施方式的成膜方法的各步骤的图。参照图6A—图6C，在该实施方式中，以基板表面的终端为—OH(氢氧基)的状态流入四氯化硅SiCl4(图6A)作为成膜气体，基板上附着O—SiCl3，HCl脱离，进行上述反应的点与现有技术相同。
但是，该实施方式中，即使连续供给成膜气体，同时为了经常供给氢气H的游离基(图6B)，Cl原子与氢游离基反应，不会产生基板被Cl覆盖的现象，逐渐形成期望的原子层(图6C).
如上所述，利用该实施方式的成膜方法，如图5C所示，不需要成膜时的净化，可以提高在半导体基板上形成金属膜的处理能力。
此外，由于经常供给协助反应的游离基，所以能够减少未反应的成膜气体。而不像现有的未反应的成膜气体被留在膜中。结果能够得到品质优异的膜。
再者，成膜气体不能经常供给到基板上，也可以间歇式供给。
此时，由于施加偏压，中和化游离基进行处理，如上述可以使用更大的能量进行处理，所以优选。
作为具体的成膜条件的一例，作为处理气体的氩气的流量是100sccm，成膜气体的流量是0.1～100sccm。
接着，说明本发明的其他实施方式。图7是本发明其他实施方式的成膜装置的概略截面图。参照图7，在该实施方式中，成膜装置为了产生等离子体，不是如上的实施方式使用微波，而使用电感耦合(Inductive Coupled Plasma)方式的等离子体发生装置。即，该方式中的成膜装置60为了在等离子体产生室14产生等离子体，含有线圈61，和为了在线圈61上施加高频波的交流电源62。对除此以外的构成要件，因为与上述实施方式相同，省略其说明。
在上述实施方式中，说明基板上成膜硅金属膜的情况，但并不限于此，根据选择的处理气体和成膜气体，能够形成各种氧化膜、氮化膜和金属膜。即，形成氧化膜时将氧类气体作为处理气体、形成氮化膜时将氮类气体座位处理气体、形成金属膜时将氢气体作为处理气体，供给到等离子体产生室14中。
此外，在上述实施方式中，说明作为游离基使用氢游离基的情况，但并不限于此，如上述，对应于不同处理可以使用氧、氮等其他游离基。
在上述实施方式中，说明了在分离板上形成有供给沉积用气体的通路的例子，但并不限于此，也可以分别设置分离板和供给成膜气体的通路。
参照图说明了本发明的一实施方式，本发明不限于图示的实施方式。与本发明相同的范围内，或者在均等的范围内，相对图示的实施方式可以进行各种变更。
产业上的可利用性
本发明的成膜装置和成膜方法，等离子体产生室中不会被成膜，不像现有的基板被成膜气体饱和，此外不需要净化，因此可以缩短成膜时间。可以在成膜中利用。

Claims (15)

1.一种成膜装置，其特征在于，包括：
导入含有惰性气体的处理气体，以规定的压力产生等离子体的等离子体产生室；
将处理气体导入所述等离子体产生室的处理气体供给喷嘴；
容纳基板并利用成膜气体，以规定的压力在所述基板上形成期望的膜的成膜室；
向所述成膜室供给成膜气体的成膜气体供给喷嘴；
连接所述成膜室，对所述成膜室进行排气的真空排气装置；
具有多个孔，使得所述等离子体产生室的压力与所述成膜室的压力相比形成阳压，并分离所述等离子体产生室与所述成膜室的分离板；和
向所述分离板施加规定偏压的装置。
2.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：所述孔的直径是使所述等离子体产生室与所述成膜室的压力差在1.5倍以上的尺寸。
3.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：所述孔的直径是使所述等离子体产生室与所述成膜室的压力差在2.0倍以上的尺寸。
4.如权利要求1所述的成膜装置，其特征在于：在所述分离板上形成所述成膜气体供给喷嘴。
5.如权利要求1～4中任一项所述的成膜装置，其特征在于：所述分离板具有所述等离子体产生室侧的上面和所述成膜室侧的下面，所述孔的所述上面的直径比所述下面的直径大。
6.如权利要求1～4中所述的成膜装置，其特征在于：所述分离板用碳、硅、或铝形成。
7.如权利要求5所述的成膜装置，其特征在于：所述分离板用碳、硅、或铝形成。
8.一种成膜装置，其特征在于，具有：
反应容器；
在所述反应容器内的等离子体产生区域内产生游离基的装置；
设置在所述反应容器内装载基板的装载装置；
向所述装载装置上装载的基板上的成膜区域供给规定的成膜气体的成膜气体供给装置；
分离所述反应容器内的等离子体产生区域和所述成膜区域、将所述成膜气体封闭在所述成膜区域内的分离板；
控制所述成膜气体内的成膜成分，使其通过所述游离基，在所述基板上连续聚合的成膜控制装置；和
向所述分离板施加规定偏压的装置。
9.一种成膜方法，其特征在于，将基板容纳在通过具有多个孔的分离板分离为等离子体产生区域和成膜区域的反应容器中，在基板上，将成膜气体封闭在基板周围的所述成膜区域内，向所述分离板施加规定偏压，从所述等离子体产生区域通过所述分离板的所述孔向所述成膜区域供给游离基，通过所述游离基连续聚合成膜气体中的成膜成分，在基板上生成所期望的膜。
10.如权利要求9所述的成膜方法，其特征在于：所述期望的膜是金属膜，所述游离基是氢游离基。
11.如权利要求9所述的成膜方法，其特征在于：所述期望的膜是氧化膜，所述游离基是氧游离基。
12.如权利要求9所述的成膜方法，其特征在于：所述期望的膜是氮化膜，所述游离基是氮游离基。
13.如权利要求9～12中任一项所述的成膜方法，其中，通过所述游离基连续聚合成膜成分的步骤包括连续产生所述游离基的步骤；和向所述成膜区域供给对应所述所期望的膜的成膜气体的步骤，
连续产生游离基的步骤是在第一压力下进行的，
向所述成膜区域供给对应所期望的膜的成膜气体的步骤是在第二压力下进行的，
所述第一压力比所述第二压力高至少1.5倍以上。
14.如权利要求9～12中任一项所述的成膜方法，其特征在于，
包括使所述游离基中性化的步骤，
连续聚合所述游离基的步骤包括向所述基板供给所述中性化的游离基的步骤。
15.如权利要求13所述的成膜方法，其特征在于，
包括使所述游离基中性化的步骤，
连续聚合所述游离基的步骤包括向所述基板供给所述中性化的游离基的步骤。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103243314A (zh) * 2012-02-09 2013-08-14 东京毅力科创株式会社 成膜装置
CN103243309A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 东京毅力科创株式会社 成膜装置及成膜方法

Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100676396B1 (ko) 2005-06-09 2007-02-01 주식회사 케이씨텍 중성화빔을 이용한 표면처리장치
JP5121698B2 (ja) * 2006-03-06 2013-01-16 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US20100024732A1 (en) * 2006-06-02 2010-02-04 Nima Mokhlesi Systems for Flash Heating in Atomic Layer Deposition
US20070277735A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Nima Mokhlesi Systems for Atomic Layer Deposition of Oxides Using Krypton as an Ion Generating Feeding Gas
US20070281082A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Nima Mokhlesi Flash Heating in Atomic Layer Deposition
US20070281105A1 (en) * 2006-06-02 2007-12-06 Nima Mokhlesi Atomic Layer Deposition of Oxides Using Krypton as an Ion Generating Feeding Gas
JP4963923B2 (ja) * 2006-10-06 2012-06-27 日本碍子株式会社 表面改質装置
JP2008198739A (ja) 2007-02-09 2008-08-28 Tokyo Electron Ltd 載置台構造、これを用いた処理装置及びこの装置の使用方法
CN101403108B (zh) * 2008-08-04 2012-05-02 李刚 化学气相淀积反应器和化学气相淀积方法
KR101617781B1 (ko) * 2009-02-13 2016-05-03 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 플라즈마 챔버 전극을 위한 ｒｆ 버스 및 ｒｆ 리턴 버스
US8967082B2 (en) * 2009-09-17 2015-03-03 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and gas supply device for plasma processing apparatus
JP5707174B2 (ja) * 2010-04-16 2015-04-22 キヤノンアネルバ株式会社 磁気抵抗効果素子の製造方法
JP5660804B2 (ja) * 2010-04-30 2015-01-28 東京エレクトロン株式会社 カーボンナノチューブの形成方法及びカーボンナノチューブ成膜装置
DE102011009347B4 (de) * 2010-11-29 2016-05-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung eines kohlenstoffhaltigen Schichtsystems sowie Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens
TW201239130A (en) * 2011-03-16 2012-10-01 I-Nan Lin Microwave plasma system
JP5984536B2 (ja) * 2011-09-16 2016-09-06 国立大学法人名古屋大学 プラズマｃｖｄ装置及びカーボンナノチューブの製造方法
TWI661746B (zh) * 2011-10-05 2019-06-01 應用材料股份有限公司 電漿處理設備及其蓋組件（一）
US20130284093A1 (en) * 2012-04-30 2013-10-31 Semes Co., Ltd. Substrate treating apparatus
JP6172660B2 (ja) * 2012-08-23 2017-08-02 東京エレクトロン株式会社 成膜装置、及び、低誘電率膜を形成する方法
JP2014167142A (ja) * 2013-02-28 2014-09-11 Tokyo Electron Ltd カーボン膜形成方法及びカーボン膜
JP2015018686A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置、スロットアンテナ及び半導体装置
JP2015018687A (ja) * 2013-07-10 2015-01-29 東京エレクトロン株式会社 マイクロ波プラズマ処理装置、スロットアンテナ及び半導体装置
CN103774120B (zh) * 2013-12-31 2016-06-22 刘键 一种用于pecvd系统的匀气装置
WO2015108065A1 (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 東京エレクトロン株式会社 成膜方法及び熱処理装置
JP5908001B2 (ja) * 2014-01-16 2016-04-26 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
KR20150116600A (ko) * 2014-04-08 2015-10-16 삼성전자주식회사 에피텍시얼막 형성 방법 및 이를 수행하는데 사용되는 기판 처리 장치
KR20160002543A (ko) * 2014-06-30 2016-01-08 세메스 주식회사 기판 처리 장치
KR20160021958A (ko) * 2014-08-18 2016-02-29 삼성전자주식회사 플라즈마 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP2017059579A (ja) * 2015-09-14 2017-03-23 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US11393661B2 (en) * 2018-04-20 2022-07-19 Applied Materials, Inc. Remote modular high-frequency source
JP7278123B2 (ja) * 2019-03-22 2023-05-19 東京エレクトロン株式会社 処理方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4563367A (en) * 1984-05-29 1986-01-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method for high rate deposition and etching
US5423936A (en) * 1992-10-19 1995-06-13 Hitachi, Ltd. Plasma etching system
JPH06236850A (ja) * 1993-02-10 1994-08-23 Sony Corp プラズマ処理装置
JP2601127B2 (ja) * 1993-03-04 1997-04-16 日新電機株式会社 プラズマｃｖｄ装置
JP3317209B2 (ja) * 1997-08-12 2002-08-26 東京エレクトロンエイ・ティー株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP4151862B2 (ja) * 1998-02-26 2008-09-17 キヤノンアネルバ株式会社 Ｃｖｄ装置
JP2000345349A (ja) * 1999-06-04 2000-12-12 Anelva Corp Ｃｖｄ装置
US6892669B2 (en) 1998-02-26 2005-05-17 Anelva Corporation CVD apparatus
JP4149051B2 (ja) * 1998-11-09 2008-09-10 東京エレクトロン株式会社 成膜装置
US6200893B1 (en) 1999-03-11 2001-03-13 Genus, Inc Radical-assisted sequential CVD
JP4371543B2 (ja) * 2000-06-29 2009-11-25 日本電気株式会社 リモートプラズマｃｖｄ装置及び膜形成方法
JP4382265B2 (ja) * 2000-07-12 2009-12-09 日本電気株式会社 酸化シリコン膜の形成方法及びその形成装置
US6949450B2 (en) 2000-12-06 2005-09-27 Novellus Systems, Inc. Method for integrated in-situ cleaning and subsequent atomic layer deposition within a single processing chamber
JP2002299331A (ja) * 2001-03-28 2002-10-11 Tadahiro Omi プラズマ処理装置
JP4402860B2 (ja) * 2001-03-28 2010-01-20 忠弘 大見 プラズマ処理装置
JP3891267B2 (ja) * 2001-12-25 2007-03-14 キヤノンアネルバ株式会社 シリコン酸化膜作製方法
JP3721168B2 (ja) 2003-02-25 2005-11-30 Ｎｅｃアクセステクニカ株式会社 小型無線機用アンテナ装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103243309A (zh) * 2012-02-02 2013-08-14 东京毅力科创株式会社 成膜装置及成膜方法
CN103243314A (zh) * 2012-02-09 2013-08-14 东京毅力科创株式会社 成膜装置
CN103243314B (zh) * 2012-02-09 2015-12-09 东京毅力科创株式会社 成膜装置

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