JP2005019968A - 高密度プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】均一なプラズマを形成できる高密度プラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】内部にサセプター112、上部に誘電体ウィンドウ116が設置された工程チャンバ110と、工程チャンバ110内に反応ガスを入れるガス注入口122と、誘電体ウィンドウ116上部に設置され、工程チャンバ110の中心部に対応する位置に配置されてRF電源から工程チャンバ内部に高周波を送るICPアンテナ130と、マイクロ波発振機140から発振されたマイクロ波を送る導波管142と、誘電体ウィンドウ116の上部に設置されて導波管142に連結され、工程チャンバ110の周辺部に対応する位置にICPアンテナ130を取り囲むように配置され、その底壁に設けられた複数のスロット148を通じて工程チャンバ110内部にマイクロ波を放射する環状の放射管146とを具備するプラズマ処理装置である。
【選択図】図4
【解決手段】内部にサセプター112、上部に誘電体ウィンドウ116が設置された工程チャンバ110と、工程チャンバ110内に反応ガスを入れるガス注入口122と、誘電体ウィンドウ116上部に設置され、工程チャンバ110の中心部に対応する位置に配置されてRF電源から工程チャンバ内部に高周波を送るICPアンテナ130と、マイクロ波発振機140から発振されたマイクロ波を送る導波管142と、誘電体ウィンドウ116の上部に設置されて導波管142に連結され、工程チャンバ110の周辺部に対応する位置にICPアンテナ130を取り囲むように配置され、その底壁に設けられた複数のスロット148を通じて工程チャンバ110内部にマイクロ波を放射する環状の放射管146とを具備するプラズマ処理装置である。
【選択図】図4
Description
本発明は、高密度プラズマ処理処置に係り、より詳細には、基板の表面近くでプラズマ分布の均一度を向上できる構造を有した高密度プラズマ処理装置に関する。
半導体素子やフラットディスプレイパネルの製造のための基板の微細加工工程には、プラズマを応用した技術がよく利用されている。すなわち、プラズマは、半導体素子製造用ウェーハやLCD(Liquid Crystal Display)などの製造用基板の表面を食刻したり、その表面上に所定の物質膜を蒸着する際などに広く使われている。これによって、それぞれの工程に相応しいプラズマ処理装置の開発は、半導体素子及びフラットディスプレイパネルの製造とこれに必要な装置の開発において核心的な要素になっている。
このようなプラズマ処理装置にはさまざまな種類があるが、この中でも誘導結合プラズマ(ICP;Inductively Coupled Plasma)処理装置とマイクロ波を利用したプラズマ処理装置とが現在もっとも多く利用されている。
図1には、従来の誘導結合プラズマ処理装置の概略的な構成が図示されている。図1を参照すれば、誘導結合プラズマ処理装置は、その内部にプラズマ形成空間が設けられた工程チャンバ10を具備する。前記工程チャンバ10内部の下側には処理される基板、例えばウェーハWを支持するサセプター12が設けられており、工程チャンバ10の上部には誘電体ウィンドウ16が設置されている。
工程チャンバ10の側壁には、反応ガスを工程チャンバ10内部に入れるためのガス注入口14が形成されており、工程チャンバ10の内部にはガス注入口14に連結される複数のガス分配口15が設けられている。工程チャンバ10の底壁には、真空ポンプ19に連結される真空吸入口18が形成されており、これを通じて工程チャンバ10内部を所定の真空状態にする。そして、前記誘電体ウィンドウ16の上部には、工程チャンバ10内部にプラズマを生成させるためのICPアンテナ20が設置されている。
前記ICPアンテナ20には、高周波(RF)電源が繋がれてRF電流が流れる。前記アンテナ20を通じて流れるRF電流によって磁場が発生し、この磁場の経時的な変化によって工程チャンバ10内部には電場が誘導される。同時に、反応ガスがガス分配口15を通じて工程チャンバ10内部に流入され、誘導電場によって加速された電子は衝突過程を通じて反応ガスをイオン化させて工程チャンバ10内にプラズマを生成する。このように生成されたプラズマは、ウェーハW表面との化学反応過程を通じてウェーハWの表面を食刻したり、ウェーハWの表面に所定の物質層を蒸着する。
図2には、特許文献1に開示されたマイクロ波を利用したプラズマ処理装置が図示されている。
図2に図示されたプラズマ処理装置は、プラズマソース40と工程チャンバ30とを具備している。プラズマソース40は、マイクロ波発振機(図示せず)と、導波管41と、放射管42とを具備する。導波管41は、マイクロ波発振機で発振されたマイクロ波を送るためのものであり、長方形の断面を有する。放射管42は、導波管41に接続されて同じく長方形の断面を有している。そして、放射管42には、マイクロ波を工程チャンバ30内部に放射するための複数のスロット43が形成されている。このようなスロット43はさまざまな形状に形成されうる。
前記工程チャンバ30は、誘電体ウィンドウ31と、支持台32と、ガス導入口33とを具備している。誘電体ウィンドウ31は、工程チャンバ30の上部に設置されており、その上に放射管42が設置されている。支持台32は、被処理物、すなわちウェーハを支持するためのものであり、誘電体ウィンドウ31に対向するように工程チャンバ30の内部に設置されている。支持台32には電源35が接続されている。そして、工程チャンバ30の底壁には真空処理のための排気口34が形成されている。
ところが、前記のような構造を有した従来のプラズマ処理装置においては、ウェーハ近くでプラズマ分布が均一にできない短所がある。
図3A及び図3Bは、工程チャンバ内のプラズマ生成領域でのプラズマ分布とウェーハ近くでのプラズマ分布との関係を示した図面である。
図3Aに図示されたように、プラズマ生成領域で均一な分布のプラズマを得たとしても拡散によってウェーハ近くではプラズマ分布がばらつくようになる。したがって、ウェーハ近くで均一なプラズマ分布を得るためには、図3Bに示したように、プラズマ生成領域で工程チャンバの中心部より周辺部でプラズマ密度が大きいいわゆる「M字形状」のプラズマ分布を必要とする。
このように、プラズマ分布が不均一になれば、ウェーハWの食刻深さやウェーハW表面に蒸着される物質膜の厚さ及び性質が位置によって差がある問題点が発生する。
特に、このような問題点は基板の大面積化によってさらに著しくなる。誘導結合プラズマ処理装置の場合、基板の大面積化によって工程チャンバ内に高いプラズマ密度を維持するために、ICPアンテナも大きくしなければならない。しかし、ICPアンテナが大きくなるほどアンテナに印加される電圧も高くなり、アンテナの大きさの増加には限界がある。マイクロ波を利用したプラズマ処理装置においても、マイクロ波ソースの実質的な大きさの増加なしに高いマイクロ波のパワーを工程チャンバ内に送ることは難しく、工程チャンバ内にマイクロ波のパワーを均一に分配することも困難である。
前記のように、従来のプラズマ処理装置は、それぞれの問題点によって工程条件の変化に適切に対応して高いプラズマ密度とその分布の均一度とを確保し難い短所がある。特に、最近ウェーハの大きさが大型化されつつあり、従来のプラズマ処理装置の構造ではウェーハ近くでのプラズマ分布の均一度を維持することが一層難しくなっており、これによって半導体素子の品質や収率が著しく落ちる。
したがって、プラズマ処理装置の開発において、ウェーハの大面積化によるウェーハ処理工程の均一度向上と同時に高いプラズマ密度の維持は最優先に解決すべき要素技術である。
米国特許出願公開第2002/0121344号明細書
本発明は、前記のような従来技術の問題点を解決するために創出されたものであり、特に独立的に制御される誘導結合プラズマソースとマイクロ波ソースとを共に具備することで、大面積の被処理物近くでプラズマ分布の均一度を向上できる高密度プラズマ処理装置を提供することにその目的がある。
前記の目的を果たすための本発明による高密度プラズマ処理装置は、内部に被処理物を支持するサセプターを有し、上部に誘電体ウィンドウが設置された工程チャンバと、前記工程チャンバの内部に反応ガスを入れるためのガス注入口と、前記誘電体ウィンドウの上部に設置され、前記工程チャンバの中心部に対応する位置に配置されて、高周波電源から前記工程チャンバ内部に高周波パワーを送る誘導結合プラズマアンテナと、マイクロ波発振機から発振されたマイクロ波を送る導波管と、前記誘電体ウィンドウの上部に設置されて前記導波管に繋がれ、前記工程チャンバの周辺部に対応する位置で前記誘導結合プラズマアンテナを取り囲むように配置され、その底壁に設けられた複数のスロットを通じて前記工程チャンバ内部にマイクロ波を放射する環状の放射管と、を具備する。
ここで、前記ICPアンテナによって前記工程チャンバ内部の中心領域に伝送されるRFパワーと前記スロットを通じて前記工程チャンバ内部の周辺領域に供給されるマイクロ波パワーとは相互独立に制御されることが望ましい。
そして、前記工程チャンバの外周に設置され、前記工程チャンバの周辺領域に供給されるマイクロ波とプラズマとが電子サイクロトン共鳴(ECR)を起こすように前記工程チャンバ内部に磁場を形成する磁石を具備するのが望ましい。
前記磁石は、前記工程チャンバの外周に沿って所定間隔を置いて複数個が配列されていることが望ましく、さらに上下移動可能に設置されているのが望ましい。そして、前記磁石には電磁石や永久磁石が使われる。
前記サセプターは、上下移動可能なことが望ましく、静電力によって前記被処理物を吸着することが望ましい。
前記ガス注入口は、前記工程チャンバの側壁に設置された環状のインジェクターを具備するか、前記誘電体ウィンドウの中心部に設置されたシャワーヘッドを具備されうる。
望ましくは、前記ガス注入口は、前記環状のインジェクターとシャワーヘッドとを共に具備する。
本発明による高密度プラズマ処理装置は次のような効果がある。
第一、独立に制御されるICPアンテナとマイクロ波ソースとを共に利用することで、プラズマ密度とその分布の均一度とを容易に制御できる。したがって、大面積、例えば300mm(12inch)以上の直径のウェーハに対しても均一な処理ができる。
第二、マイクロ波とプラズマとのECR現象を利用することで、マイクロ波パワーがプラズマに吸収される効率を高められ、広い圧力範囲でプラズマ密度とその分布の均一度とを制御できる。
第三、環状のインジェクターとシャワーヘッドとを利用して反応ガスを均一に分配し、サセプターと磁石とを上下移動可能に設置することで、広い範囲の工程パラメーターに対応してプラズマ密度とその分布の均一度とをより容易に制御できる。
以下、添付された図面を参照しながら本発明の望ましい実施例を詳しく説明する。以下の図面で同じ参照符号は等しい構成要素を示す。
図4及び図5は、本発明の望ましい第1実施例による高密度プラズマ処理装置の構成を示した垂直断面図及び平面図である。
図4及び図5を共に参照すれば、本発明による高密度プラズマ処理装置は、プラズマを利用して被処理物、例えば半導体素子製造用シリコーンウェーハWの表面を食刻したり、その表面上に所定の物質膜を蒸着したりするなど微細加工のための半導体製造装置である。
前記プラズマ処理装置は、その内部にプラズマ形成空間が設けられている工程チャンバ110を具備する。前記工程チャンバ110の内部は真空状態に維持されるために工程チャンバ110の底壁に真空ポンプ119に連結される真空吸入口118が形成されている。
前記工程チャンバ110内部には、ウェーハWを支持するサセプター112が設けられている。前記サセプター112は、静電力によってウェーハWを吸着できる静電チャックが使われている。このサセプター112には、工程チャンバ110内に生成されたプラズマから出て来たイオンがウェーハWの表面に充分に高いエネルギーを有して衝突できるようにバイアス電圧を提供する電源114が連結される。
そして、前記サセプター112は、上下移動可能に設置されることが望ましい。これは、広い範囲の工程パラメーターに対応してプラズマ密度とその分布の均一度とをより容易に制御できる。すなわち、サセプター112を上下移動させることで、サセプター112によって支持されるウェーハWをより均一なプラズマ分布を表す部位に位置させられる。
前記工程チャンバ110の上部には、RFパワー及びマイクロ波パワーが透過できるように誘電体からなるウィンドウ(誘電体ウィンドウ116と称する)が設置される。前記誘電体ウィンドウ116は、工程チャンバ110内部と外部の大気を分離する役目もする。
前記工程チャンバ110の側壁には、反応ガスを工程チャンバ110内部に入れるためのガス注入口122が形成されている。また、工程チャンバ110の側壁内面には、複数のガス分配口126を有した環状のインジェクター124が設置される。前記ガス注入口122を通じて流入された反応ガスは、前記複数のガス分配口126を通じて工程チャンバ110内部の各部分に分配される。
前記工程チャンバ110の上部、すなわち誘電体ウィンドウ116の上部には、工程チャンバ110内部に注入された反応ガスをイオン化してプラズマを生成させるために、高周波(RF)を工程チャンバ110内部に送るICPアンテナ130が設置される。前記ICPアンテナ130には、高周波電流を供給するためのRF電源132が連結される。そして、本発明において、前記ICPアンテナ130は、工程チャンバ110の中心部に対応する位置に配置されている。
前記ICPアンテナ130は、図5に示したように、複数の同心円状のコイルでなりうる。また、ICPアンテナ130は、例えば、螺旋形のコイルやそのほか多様な形態の巻線コイルでなりうる。すなわち、本発明において、ICPアンテナ130は多様な形態を有する。
そして、本発明によるプラズマ処理装置には、マイクロ波を利用してプラズマを生成させるマイクロ波ソースが設けられている。
前記マイクロ波ソースは、マイクロ波発振機140と、導波管142と、放射管146とを具備する。前記放射管146は、誘電体ウィンドウ116の上部に工程チャンバ110の周辺部に対応する位置に配置され、前記ICPアンテナ130を取り囲む環状を有する。
前記放射管146の底壁には、複数のスロット148が設けられており、このスロット148を通じて工程チャンバ110内部にマイクロ波が放射される。マイクロ波は、マイクロ波発振機140から発振され、マイクロ波発振機140と放射管146とを連結する導波管142を通じて放射管146に伝送される。マイクロ波が通る前記導波管142には、サーキュレーター143とチューナー144とが設置されている。前記導波管142は、四角形断面のものが望ましいが、この外にもさまざまな断面形状を有する。
前記放射管146も多様な断面形状を有するが、図示されたように長方形の断面形状のものが望ましい。そして、前記スロット148は、放射管146の底壁に放射管146の円周方向に沿って複数個が配列されうる。一方、前記スロット148は、マイクロ波の放射のために相応しいさまざまな形状を有し、また多様な方式で配列されうる。
前記のように、本発明によるプラズマ処理装置は、ICPアンテナ130とマイクロ波ソースとを共に具備する。前記ICPアンテナ130は、工程チャンバ110の中心部に対応する位置に配置されているので、ICPアンテナ130から供給されたRFパワーによって生成される誘導結合プラズマは工程チャンバ110内部の中心領域に高密度に分布される。一方、ICPアンテナ130によって形成されたRF電磁場は、ICPアンテナ130の小さなサイズとプラズマによるシールディングとに起因して工程チャンバ110の側壁近くで急激に弱くなる。しかし、前記放射管146は、工程チャンバ110の周辺部に対応する位置に配置されているので、放射管146のスロット148を通じて供給されるマイクロ波によって生成されるプラズマが工程チャンバ110内部の周辺領域に分布される。したがって、工程チャンバ110内部の周辺領域に生成されるプラズマ密度が高くなる。
そして、RFとマイクロ波との周波数は非常に大きい差があるので、二つのプラズマソースは独立に制御可能である。言換えれば、マイクロ波の周波数はおおよそ1〜50GHzで、その典型的な周波数は2.45GHzであることに比べて、RFの典型的な周波数は13.56MHzなので、RFとマイクロ波の周波数領域が異なって相互影響を及ぼさない。したがって、ICPアンテナ130によって工程チャンバ110内部の中心領域に伝送されるRFパワーと放射管146のスロット148を通じて工程チャンバ110内部の周辺領域に供給されるマイクロ波パワーとを相互独立的に制御できる。これによって、工程チャンバ110内に生成されたプラズマの放射方向の分布制御が可能であり、これはウェーハW近くでプラズマ分布の均一度を向上できるということを意味する。
本発明によるプラズマ処理装置において、前記工程チャンバ110内部に磁場形成のための磁場形成手段として、工程チャンバ110の外周に磁石150を設置することが望ましい。前記磁石150には、永久磁石または電磁石が使われ、工程チャンバ110の外周に沿って所定間隔を置いて複数個が配列できる。マイクロ波の周波数が2.45GHzである場合、前記磁石150によって形成される磁場の大きさは875Gauss程度である。
前記磁石150は、工程チャンバ110内部に磁場を形成することで、工程チャンバ110内部の周辺領域に供給されるマイクロ波とこの領域で生成されたプラズマとがECRを起こすようにする。したがって、工程チャンバ110内部の中心領域にはICPが高密度に分布されたICP領域が形成され、工程チャンバ110内部の周辺領域にはECR領域が形成される。
ECRとは、磁場内でサイクロトン回転運動をする電子の回転振動数が前記電子に印加されるマイクロ波の振動数と一致する時、発生する共鳴現象を意味する。知られているように、このような共鳴現象が発生すれば印加されたマイクロ波から電子がエネルギーを吸収する効率が向上する。特に、圧力が低いほど電子のエネルギー吸収効率は向上するようになることも知られている。したがって、1.333〜2.666Pa(10〜20mTorr)程度の低い圧力でもECR現象によってマイクロ波パワーがプラズマに吸収される効率が向上されうる。したがって、工程チャンバ110内部の周辺領域に生成されるプラズマ密度がより高くなりうる。これは、図3Bに示したような「M字形状」のプラズマ分布を容易に得られることを意味する。
そして、前記磁石150は、上下移動可能に設置されていることが望ましい。前記磁石150の上下移動によってECR領域の位置が移動するので、広い範囲の工程パラメーターに対応してプラズマ密度とその分布の均一度とをより容易に制御できる。
図6は、本発明の望ましい第2実施例による高密度プラズマ処理装置の構成を図示した垂直断面図である。
図6に図示されたプラズマ処理装置は、ガス注入口としてシャワーヘッドを具備することを除くと、図4に図示されたプラズマ処理装置と等しい構成を有する。したがって、以下では図4に示したプラズマ処理装置と等しい構成についてはその説明を略する。
図6を参照すれば、本発明の第2実施例による高密度プラズマ処理装置は、ガス注入口として誘電体ウィンドウ116の中心部に設置されたシャワーヘッド224を具備する。前記シャワーヘッド224には、反応ガスを工程チャンバ110内部の各部分に分配するための複数のガス分配口226が形成されている。このように、シャワーヘッド224は、工程チャンバ110の上部から工程チャンバ110内部に反応ガスを下向きに入れ込む構造を有する。
一方、本発明において、ガス注入口は、工程チャンバ110の側壁に設置された環状のインジェクター124と、誘電体ウィンドウ116の中心部に設置されたシャワーヘッド224とを共に具備されうる。この場合、工程チャンバ110内でウェーハWに向ける反応ガスの流れをより均一にするように制御しやすい長所がある。
以上本発明の実施例を説明したが、これらの実施例は、例示的なものに過ぎず、当該分野での当業者なら今後多様な変形及び均等な他の実施例が可能である点を理解できる。したがって、本発明の真正な技術的保護範囲は特許請求範囲によって決まらなければならない。
本発明の高密度プラズマ処理装置は、半導体素子やフラットディスプレイパネルの製造のための基板の微細加工工程に利用できる。
110…工程チャンバ、
112…サセプター、
114…電源、
116…誘電体ウィンドウ、
118…真空吸入口、
119…真空ポンプ、
122…ガス注入口、
124…インジェクター、
126…ガス分配口、
130…ICPアンテナ、
132…電源、
140…マイクロ波発振機、
142…導波管、
143…サーキュレーター、
144…チューナー、
146…放射管、
148…スロット、
150…磁石、
224…シャワーヘッド、
226…ガス分配口。
112…サセプター、
114…電源、
116…誘電体ウィンドウ、
118…真空吸入口、
119…真空ポンプ、
122…ガス注入口、
124…インジェクター、
126…ガス分配口、
130…ICPアンテナ、
132…電源、
140…マイクロ波発振機、
142…導波管、
143…サーキュレーター、
144…チューナー、
146…放射管、
148…スロット、
150…磁石、
224…シャワーヘッド、
226…ガス分配口。
Claims (15)
- 内部に被処理物を支持するサセプターを有し、上部に誘電体ウィンドウが設置された工程チャンバと、
前記工程チャンバの内部に反応ガスを入れるためのガス注入口と、
前記誘電体ウィンドウの上部に設置され、前記工程チャンバの中心部に対応する位置に配置されて、高周波電源から前記工程チャンバ内部に高周波パワーを送る誘導結合プラズマアンテナと、
マイクロ波発振機から発振されたマイクロ波を送る導波管と、
前記誘電体ウィンドウの上部に設置されて前記導波管に繋がれ、前記工程チャンバの周辺部に対応する位置で前記誘導結合プラズマアンテナを取り囲むように配置され、その底壁に設けられた複数のスロットを通じて前記工程チャンバ内部にマイクロ波を放射する環状の放射管と、を具備することを特徴とする高密度プラズマ処理装置。 - 前記誘導結合プラズマアンテナによって前記工程チャンバ内部の中心領域に伝送される高周波と前記スロットを通じて前記工程チャンバ内部の周辺領域に供給されるマイクロ波とは相互独立に制御されることを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記工程チャンバの外周に設置され、前記工程チャンバの周辺領域に供給されるマイクロ波とプラズマとが電子サイクロトン共鳴を起こすように前記工程チャンバ内部に磁場を形成する磁石を具備することを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記磁石は、前記工程チャンバの外周に沿って所定間隔を置いて複数個が配列されていることを特徴とする請求項3に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記磁石は、上下移動可能に設置されたことを特徴とする請求項3に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記磁石は、電磁石であることを特徴とする請求項3に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記磁石は、永久磁石であることを特徴とする請求項3に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記サセプターは、上下移動可能であることを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記サセプターは、静電力によって前記被処理物を吸着することを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記ガス注入口は、前記工程チャンバの側壁に設置された環状のインジェクターを具備することを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記ガス注入口は、前記誘電体ウィンドウの中心部に設置されたシャワーヘッドを具備することを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記ガス注入口は、前記工程チャンバの側壁に設置された環状のインジェクターと、前記誘電体ウィンドウの中心部に設置されたシャワーヘッドとを具備することを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記導波管には、サーキュレーターとチューナーとが設置されていることを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記放射管は、四角形の断面形状を有することを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
- 前記複数のスロットは、前記放射管の円周方向に沿って配列されていることを特徴とする請求項1に記載の高密度プラズマ処理装置。
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7485827B2 (en) | 2006-07-21 | 2009-02-03 | Alter S.R.L. | Plasma generator |
JP2018037281A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
JP2018507508A (ja) * | 2015-01-07 | 2018-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | スロット付き螺旋状導波管を有する回転式マイクロプラズマアンテナを有するワークピース処理チャンバ |
WO2021131097A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
WO2022102405A1 (ja) * | 2020-11-10 | 2022-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及び制御方法 |
Families Citing this family (33)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4436124B2 (ja) | 2003-12-25 | 2010-03-24 | 三菱重工業株式会社 | 脱硝触媒の再生方法 |
JP2006237479A (ja) * | 2005-02-28 | 2006-09-07 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | プラズマ処理装置 |
JP5082229B2 (ja) * | 2005-11-29 | 2012-11-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
JP4709059B2 (ja) * | 2006-04-28 | 2011-06-22 | キヤノン株式会社 | 検査装置及び検査方法 |
JP4850592B2 (ja) * | 2006-06-14 | 2012-01-11 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法 |
KR100808862B1 (ko) | 2006-07-24 | 2008-03-03 | 삼성전자주식회사 | 기판처리장치 |
US8236144B2 (en) * | 2007-09-21 | 2012-08-07 | Rf Thummim Technologies, Inc. | Method and apparatus for multiple resonant structure process and reaction chamber |
DE102008027363B4 (de) * | 2008-06-09 | 2018-04-26 | Meyer Burger (Germany) Ag | Vorrichtung zur Behandlung großvolumiger Substrate im Plasma und Verfahren zur Anwendung |
US8128788B2 (en) * | 2008-09-19 | 2012-03-06 | Rf Thummim Technologies, Inc. | Method and apparatus for treating a process volume with multiple electromagnetic generators |
EP2420113A4 (en) | 2009-04-14 | 2014-04-02 | Rf Thummim Technologies Inc | METHOD AND DEVICE FOR EXPLORING RESONANCES IN MOLECULES |
JP5554047B2 (ja) * | 2009-10-27 | 2014-07-23 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
JP5592098B2 (ja) | 2009-10-27 | 2014-09-17 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
US9313872B2 (en) | 2009-10-27 | 2016-04-12 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
KR101757922B1 (ko) | 2009-10-27 | 2017-07-14 | 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 | 플라즈마 처리 장치 |
WO2011116187A1 (en) | 2010-03-17 | 2011-09-22 | Rf Thummim Technologies, Inc. | Method and apparatus for electromagnetically producing a disturbance in a medium with simultaneous resonance of acoustic waves created by the disturbance |
US8562742B2 (en) * | 2010-04-30 | 2013-10-22 | Applied Materials, Inc. | Apparatus for radial delivery of gas to a chamber and methods of use thereof |
CN101921994B (zh) * | 2010-07-30 | 2011-12-21 | 北京印刷学院 | 一种原子层沉积超薄氧化铝薄膜的装置及方法 |
KR101241049B1 (ko) * | 2011-08-01 | 2013-03-15 | 주식회사 플라즈마트 | 플라즈마 발생 장치 및 플라즈마 발생 방법 |
JP2014090058A (ja) * | 2012-10-30 | 2014-05-15 | Tokyo Electron Ltd | マイクロ波加熱処理装置および処理方法 |
CN103854945A (zh) * | 2012-12-05 | 2014-06-11 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 等离子体设备及其反应腔室 |
CN104347339B (zh) * | 2013-08-09 | 2017-04-05 | 中微半导体设备(上海)有限公司 | 用于感应耦合等离子体腔室中射频窗的加热器 |
JPWO2015108065A1 (ja) * | 2014-01-15 | 2017-03-23 | 東京エレクトロン株式会社 | 成膜方法及び熱処理装置 |
US20150221481A1 (en) * | 2014-01-31 | 2015-08-06 | Michael D. Willwerth | Electrostatic chuck with magnetic cathode liner for critical dimension (cd) tuning |
US9530621B2 (en) * | 2014-05-28 | 2016-12-27 | Tokyo Electron Limited | Integrated induction coil and microwave antenna as an all-planar source |
US20170133202A1 (en) * | 2015-11-09 | 2017-05-11 | Lam Research Corporation | Computer addressable plasma density modification for etch and deposition processes |
US10546724B2 (en) * | 2017-05-10 | 2020-01-28 | Mks Instruments, Inc. | Pulsed, bidirectional radio frequency source/load |
KR102432857B1 (ko) * | 2017-09-01 | 2022-08-16 | 삼성전자주식회사 | 플라즈마 처리 장치 및 이를 이용한 반도체 소자의 제조 방법 |
WO2019199681A1 (en) | 2018-04-09 | 2019-10-17 | Applied Materials, Inc. | Carbon hard masks for patterning applications and methods related thereto |
CN110911260B (zh) * | 2018-09-14 | 2023-04-14 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 表面波等离子体加工设备 |
US11560626B2 (en) | 2019-05-24 | 2023-01-24 | Applied Materials, Inc. | Substrate processing chamber |
FI129609B (en) | 2020-01-10 | 2022-05-31 | Picosun Oy | SUBSTRATE PROCESSING EQUIPMENT |
US11421324B2 (en) | 2020-10-21 | 2022-08-23 | Applied Materials, Inc. | Hardmasks and processes for forming hardmasks by plasma-enhanced chemical vapor deposition |
KR20220099004A (ko) | 2021-01-05 | 2022-07-12 | 삼성전자주식회사 | 웨이퍼 처리 장치 |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4778561A (en) * | 1987-10-30 | 1988-10-18 | Veeco Instruments, Inc. | Electron cyclotron resonance plasma source |
US4952273A (en) * | 1988-09-21 | 1990-08-28 | Microscience, Inc. | Plasma generation in electron cyclotron resonance |
US5134965A (en) * | 1989-06-16 | 1992-08-04 | Hitachi, Ltd. | Processing apparatus and method for plasma processing |
US5081398A (en) * | 1989-10-20 | 1992-01-14 | Board Of Trustees Operating Michigan State University | Resonant radio frequency wave coupler apparatus using higher modes |
US5279669A (en) * | 1991-12-13 | 1994-01-18 | International Business Machines Corporation | Plasma reactor for processing substrates comprising means for inducing electron cyclotron resonance (ECR) and ion cyclotron resonance (ICR) conditions |
JP2894658B2 (ja) * | 1992-01-17 | 1999-05-24 | 株式会社東芝 | ドライエッチング方法およびその装置 |
JPH06231899A (ja) * | 1993-01-29 | 1994-08-19 | Kobe Steel Ltd | プラズマ処理装置 |
US6028285A (en) * | 1997-11-19 | 2000-02-22 | Board Of Regents, The University Of Texas System | High density plasma source for semiconductor processing |
TW409487B (en) * | 1998-04-10 | 2000-10-21 | Sumitomo Metal Ind | Microwave plasma treatment apparatus and microwave plasma treatment method |
JP2000048998A (ja) * | 1998-07-31 | 2000-02-18 | Kuniyuki Sakumichi | プラズマ発生装置 |
US6322661B1 (en) * | 1999-11-15 | 2001-11-27 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for controlling the volume of a plasma |
JP2001203099A (ja) * | 2000-01-20 | 2001-07-27 | Yac Co Ltd | プラズマ生成装置およびプラズマ処理装置 |
US6847003B2 (en) * | 2000-10-13 | 2005-01-25 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
JP4812991B2 (ja) * | 2001-09-20 | 2011-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
-
2003
- 2003-06-24 KR KR1020030041225A patent/KR100988085B1/ko not_active IP Right Cessation
-
2004
- 2004-05-08 CN CNB2004100421632A patent/CN100394535C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2004-05-12 US US10/843,430 patent/US7210424B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2004-05-20 JP JP2004150507A patent/JP2005019968A/ja not_active Withdrawn
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7485827B2 (en) | 2006-07-21 | 2009-02-03 | Alter S.R.L. | Plasma generator |
JP2018507508A (ja) * | 2015-01-07 | 2018-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | スロット付き螺旋状導波管を有する回転式マイクロプラズマアンテナを有するワークピース処理チャンバ |
US10685812B2 (en) | 2015-01-07 | 2020-06-16 | Applied Materials, Inc. | Workpiece processing chamber having a rotary microwave plasma antenna with slotted spiral waveguide |
JP2018037281A (ja) * | 2016-08-31 | 2018-03-08 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
WO2021131097A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-07-01 | 三菱電機株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JPWO2021131097A1 (ja) * | 2019-12-25 | 2021-12-23 | 三菱電機株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
JP7032554B2 (ja) | 2019-12-25 | 2022-03-08 | 三菱電機株式会社 | マイクロ波プラズマ処理装置 |
WO2022102405A1 (ja) * | 2020-11-10 | 2022-05-19 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置及び制御方法 |
Also Published As
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