JP2010077489A - Substrate treatment apparatus - Google Patents

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徹 角田
Makoto Hiyama
真 檜山
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate treatment apparatus which has reduced the frequency of maintenance. <P>SOLUTION: This substrate treatment apparatus includes: a space for producing plasma; a first-gas-supplying part which supplies a first gas to the space for producing the plasma; a plasma-producing part which converts the first gas supplied to the space for producing the plasma into the plasma and produces a radical of the first gas which has been converted into the plasma; an extracting part which extracts a radical component of the first gas that has been converted into the plasma in the space for producing the plasma; a second-gas-supplying part for supplying a second gas which is different from the first gas; and a treatment chamber which treats a substrate by making the radical extracted from the extracting part react with the second gas supplied from the second-gas-supplying part. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は基板処理装置、特にプラズマCVD装置に好適なものに関する。   The present invention relates to a substrate processing apparatus, particularly suitable for a plasma CVD apparatus.

従来、IC、LSI等の半導体装置の製造工程の一工程として、プラズマCVD装置を用いて基板に対し所定のプラズマCVD処理、例えば成膜処理を施すことが行われている。
図4に、そのようなCVD処理を施す従来のプラズマCVD装置構成の一例を示す。反応管101に、材料ガスを導入するためのガス導入部102が設けられている。ガス導入部102の下流側に、導入されたガスを反応管101の内壁に沿って流れるようにするためのバッフル板103が設けられている。反応管101の外周に、ガス中に放電を起こさせ、プラズマを発生させるためのコイル104が設けられている。コイル104に高周波電力を供給する高周波電源105が接続されている。反応管101の下部に、基板108上に所望の膜を堆積させるための処理容器106が設けられている。処理容器106内には、基板108を搭載するサセプタ107が設けられている。サセプタ107の下部にガスの流れを一様にするバッフルリング109が設けられている。コイル104の外周に、高周波電力を装置内に留めて外部に漏れないようにするためのシールド110が設けられている。
Conventionally, as a process of manufacturing a semiconductor device such as an IC or LSI, a substrate is subjected to a predetermined plasma CVD process, for example, a film forming process, using a plasma CVD apparatus.
FIG. 4 shows an example of the configuration of a conventional plasma CVD apparatus that performs such a CVD process. The reaction tube 101 is provided with a gas introduction unit 102 for introducing a material gas. A baffle plate 103 for allowing the introduced gas to flow along the inner wall of the reaction tube 101 is provided on the downstream side of the gas introduction unit 102. A coil 104 is provided on the outer periphery of the reaction tube 101 to cause discharge in the gas and generate plasma. A high frequency power source 105 for supplying high frequency power to the coil 104 is connected. A processing vessel 106 for depositing a desired film on the substrate 108 is provided below the reaction tube 101. A susceptor 107 on which a substrate 108 is mounted is provided in the processing container 106. A baffle ring 109 for making the gas flow uniform is provided below the susceptor 107. A shield 110 is provided on the outer periphery of the coil 104 to keep high-frequency power in the apparatus and prevent it from leaking outside.

成膜は次のような工程で行われる。複数の混合した材料ガスをガス導入部102より反応管101に導入する。コイル104に高周波電源105から高周波電力を供給し、反応管101のガス中に放電を誘起し、プラズマを形成させる。プラズマ放電によって材料ガスはラジカルやイオン化し、気相中でCVD反応が起きる。その反応生成物が、サセプタ107からの輻射伝熱によって加熱された基板108に接触し、基板108上に堆積し所望の膜が形成される。   Film formation is performed in the following steps. A plurality of mixed material gases are introduced into the reaction tube 101 from the gas introduction unit 102. High frequency power is supplied to the coil 104 from the high frequency power source 105 to induce discharge in the gas in the reaction tube 101 to form plasma. The material gas is radicalized or ionized by plasma discharge, and a CVD reaction occurs in the gas phase. The reaction product contacts the substrate 108 heated by the radiant heat from the susceptor 107 and is deposited on the substrate 108 to form a desired film.

このように従来のプラズマCVD装置は、複数の材料ガスをガス導入部に到達する前に混合させて、反応管に導入している(例えば、特許文献1参照)。これは、プラズマCVD処理の場合、その反応に用いられる材料ガスは、混合しただけでは反応を起こさず、プラズマからのエネルギーを得て初めて分解し気相反応を起こすからである。従って、通常は処理室導入前に材料ガスを混合させるようになっている。   As described above, in the conventional plasma CVD apparatus, a plurality of material gases are mixed and introduced into the reaction tube before reaching the gas introduction part (see, for example, Patent Document 1). This is because in the case of a plasma CVD process, the material gas used for the reaction does not cause a reaction only by mixing, but decomposes only after obtaining energy from the plasma to cause a gas phase reaction. Therefore, the material gas is usually mixed before introducing the processing chamber.

なお、プラズマCVD装置ではなく、熱CVD装置を用いて基板に対し所定の熱処理を施す場合には、複数の材料ガスを処理室に導入した後に混合させている(例えば、特許文献1、2参照)。これは、熱CVD処理の場合、その反応に用いられる材料ガスは、混合するだけで分解し気相反応を起こすからである。
特開2002−180250号
In addition, when performing predetermined heat processing with respect to a board | substrate using not a plasma CVD apparatus but a thermal CVD apparatus, it mixes after introduce | transducing a several material gas into a process chamber (for example, refer patent document 1, 2). ). This is because in the case of the thermal CVD process, the material gas used for the reaction is decomposed only by mixing to cause a gas phase reaction.
JP 2002-180250 A

しかしながら、処理室導入前に複数のガスを混合させている従来のプラズマを用いた基板処理装置では、プラズマが生成されるプラズマ生成空間であるプラズマ生成室で既に反応が起き反応生成物が形成されるため、その反応生成物がプラズマ生成室の壁などに付着してしまう。そのために処理室に堆積した膜のクリーニングやメンテナンスの頻度(以下、メンテナンス頻度ともいう)が高くなるという問題があった。   However, in a conventional substrate processing apparatus using plasma in which a plurality of gases are mixed before introduction of the processing chamber, a reaction has already occurred in the plasma generation chamber, which is a plasma generation space where plasma is generated, and a reaction product is formed. Therefore, the reaction product adheres to the wall of the plasma generation chamber. Therefore, there has been a problem that the frequency of cleaning and maintenance of the film deposited in the processing chamber (hereinafter also referred to as maintenance frequency) increases.

本発明は、上述した従来技術の問題点を解消して、メンテナンス頻度を抑えることが可
能な基板処理装置を提供することにある。
An object of the present invention is to provide a substrate processing apparatus capable of solving the above-described problems of the prior art and suppressing the maintenance frequency.

この発明の第1の主要な観点によれば、プラズマ生成室と、該プラズマ生成室に隣接する処理室と、前記プラズマ生成室と前記処理室とを区画するシャワープレートとを備え、前記プラズマ生成室は、該プラズマ生成室に反応性の低いガスを供給する低反応性ガス供給手段と、前記反応性の低いガスのラジカルを生成するためのプラズマ源とを有し、前記処理室は、基板を保持する基板保持台と、前記処理室に前記反応性の低いガスよりも反応性の高いガスを供給するための高反応性ガス供給手段と、前記処理室を排気する排気手段とを有し、前記シャワープレートは、前記プラズマ生成室で生成される前記反応性の低いガスのラジカルを前記処理室に導入する第1の通孔と、前記高反応性ガス供給手段からの前記反応性の高いガスを前記ラジカルとは個別に前記処理室に導入する第2の通孔とを有する基板処理装置が提供される。   According to a first main aspect of the present invention, the plasma generation chamber includes a plasma generation chamber, a processing chamber adjacent to the plasma generation chamber, and a shower plate that partitions the plasma generation chamber and the processing chamber. The chamber includes a low-reactive gas supply means for supplying a low-reactivity gas to the plasma generation chamber, and a plasma source for generating radicals of the low-reactivity gas, and the processing chamber includes a substrate. A substrate holding table for holding the substrate, a highly reactive gas supply means for supplying a gas having a higher reactivity than the gas having a low reactivity to the processing chamber, and an exhaust means for exhausting the processing chamber. The shower plate has a first through hole for introducing the radical of the low reactivity gas generated in the plasma generation chamber into the processing chamber, and the high reactivity from the highly reactive gas supply means. Gas Cal and is provided a substrate processing apparatus and a second through hole for introducing into the processing chamber separately.

本発明によれば、メンテナンス頻度を抑えることができる。   According to the present invention, maintenance frequency can be suppressed.

以下、図面を参照しながら本発明の色々な例示的実施態様について詳細に説明する。各図面を通じて、同様の部分については同様の番号を付す。
既に述べた通り、複数のガスを予め混合してからプラズマ生成空間に導入すると、プラズマ生成空間で気相反応が起きて、反応生成物が形成されるため、プラズマ生成空間内の反応生成物の付着面積が増加し、クリーニングなどのメンテナンスの手間が増加する。
Various exemplary embodiments of the invention will now be described in detail with reference to the drawings. Throughout the drawings, like parts are given like numbers.
As described above, when a plurality of gases are mixed in advance and then introduced into the plasma generation space, a gas phase reaction occurs in the plasma generation space and a reaction product is formed. The adhesion area increases, and maintenance work such as cleaning increases.

本発明の実施の態様によれば、第1のガスをプラズマ生成空間でプラズマ化してラジカルを形成した後、処理室に、この第1のガスのラジカルと第2のガスとを個別に導入し、ラジカルと第2のガスを処理室で初めて混合させる。このように処理室でラジカルと第2のガスとを初めて混合させることで、プラズマ生成空間内の反応生成物の付着面積を低減させ、クリーニングなどのメンテナンスの手間を低減させることが可能となる。   According to the embodiment of the present invention, after the first gas is converted into plasma in the plasma generation space to form radicals, the radicals of the first gas and the second gas are individually introduced into the processing chamber. First, the radical and the second gas are mixed in the processing chamber. Thus, by mixing the radical and the second gas for the first time in the processing chamber, it is possible to reduce the adhesion area of the reaction product in the plasma generation space, and to reduce maintenance work such as cleaning.

本発明の実施態様の基板処理装置は、プラズマ生成空間と、第1ガス供給部と、プラズマ生成部と、抽出部と、第2ガス供給部と、処理室とを備えている。   A substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention includes a plasma generation space, a first gas supply unit, a plasma generation unit, an extraction unit, a second gas supply unit, and a processing chamber.

プラズマ生成空間は、該プラズマ生成空間に供給されたガスを用いてプラズマが生成される。第1ガス供給部は、プラズマ生成空間に第1のガスを供給する。プラズマ生成部は、プラズマ生成空間に供給される第1のガスをプラズマ励起して第1のガスのラジカルを生成する。抽出部は、プラズマ生成空間と処理室との間に設けられ、プラズマ生成空間で生成された第1のガスのラジカル成分を抽出して処理室に供給する。ここで、ラジカル成分を抽出してとは、プラズマ生成空間で生成されたイオン、電子、ラジカルの各成分うち、ラジカル成分のみを取り出すことをいう。第2ガス供給部は、第1のガスと異なる第2のガスを供給する。第1のガスはプラズマによって活性化され、第2のガスはプラズマによることなく、基板処理条件に応じて活性化される。処理室は、抽出部から抽出される第1のガスのラジカルと第2ガス供給部から供給される第2のガスとを反応させて基板を処理する。基板は半導体基板、LCD基板、ガラス基板等がある。   In the plasma generation space, plasma is generated using the gas supplied to the plasma generation space. The first gas supply unit supplies the first gas to the plasma generation space. The plasma generation unit generates a radical of the first gas by exciting the first gas supplied to the plasma generation space. The extraction unit is provided between the plasma generation space and the processing chamber, extracts the radical component of the first gas generated in the plasma generation space, and supplies the extracted gas to the processing chamber. Here, extracting the radical component means that only the radical component is extracted from the ion, electron, and radical components generated in the plasma generation space. The second gas supply unit supplies a second gas different from the first gas. The first gas is activated by plasma, and the second gas is not activated by plasma but is activated according to substrate processing conditions. The processing chamber processes the substrate by reacting the radical of the first gas extracted from the extraction unit with the second gas supplied from the second gas supply unit. Examples of the substrate include a semiconductor substrate, an LCD substrate, and a glass substrate.

第1ガス供給部からプラズマ生成空間に第1のガスが供給されると、プラズマ生成部によって第1のガスがプラズマ励起されラジカルが生成される。プラズマ生成空間で生成された第1のガスのラジカル成分は抽出部から抽出されて処理室に供給される。第1のガスと異なる第2のガスが処理室に供給される。処理室では、抽出部から抽出された第1のガスのラジカルと第2ガス供給部から供給された第2のガスとが初めて混合して反応し、基
板が処理される。このように処理室で初めて第1のガスのラジカルと第2のガスとを混合して反応させることで、プラズマ生成空間内の反応生成物の付着面積が低減し、クリーニングなどのメンテナンスの手間を低減させることが可能となる。
When the first gas is supplied from the first gas supply unit to the plasma generation space, the first gas is plasma-excited by the plasma generation unit to generate radicals. The radical component of the first gas generated in the plasma generation space is extracted from the extraction unit and supplied to the processing chamber. A second gas different from the first gas is supplied to the processing chamber. In the processing chamber, the radicals of the first gas extracted from the extraction unit and the second gas supplied from the second gas supply unit are mixed and reacted for the first time, and the substrate is processed. In this way, the first gas radical and the second gas are mixed and reacted for the first time in the processing chamber, thereby reducing the adhesion area of the reaction product in the plasma generation space and reducing maintenance work such as cleaning. It can be reduced.

ここで、上記抽出部は、第1のガスのラジカル成分をプラズマ生成空間から抽出して処理室に供給するものである限り、何ら特定のものに限定されない。例えば、抽出部は、抽出される第1のガスのラジカル成分を処理室に導入する第1の通孔と、第2ガス供給部と接続されて第2のガスを処理室に導入する第2の通孔とを有することも可能である。実施態様によっては、上記抽出部は、処理される基板に向かってラジカルないしガスをシャワー状に吹き出すシャワープレートであることもある。また、第1のラジカルと第2のガスとを初めて混合させる箇所は、基板に近い箇所であることが好ましく、抽出部の直下であることがより好ましい。   Here, the extraction unit is not limited to a specific one as long as the radical component of the first gas is extracted from the plasma generation space and supplied to the processing chamber. For example, the extraction unit is connected to the first through hole for introducing the radical component of the first gas to be extracted into the processing chamber, and the second gas supply unit to introduce the second gas into the processing chamber. It is also possible to have a through hole. Depending on the embodiment, the extraction unit may be a shower plate that blows out radicals or gases in a shower shape toward the substrate to be processed. Further, the location where the first radical and the second gas are mixed for the first time is preferably a location close to the substrate, and more preferably directly under the extraction section.

図1に本発明の一実施の形態の基板処理装置に用いられるプラズマ処理ユニット410の詳細が示されている。ここでは、基板処理として所望の膜を堆積させる成膜処理について説明する。   FIG. 1 shows details of a plasma processing unit 410 used in the substrate processing apparatus according to one embodiment of the present invention. Here, a film forming process for depositing a desired film as the substrate process will be described.

プラズマ処理ユニット410は、半導体基板や半導体素子にプラズマCVD処理を施す高周波無電極放電型のプラズマ処理ユニットである。プラズマ処理ユニット410は、図1に示すように、プラズマ生成部としてのプラズマソース430、反応容器431、処理容器464、高周波電源444、及び高周波電源444の発振周波数を制御する周波数整合器446を備えている。例えば、架台としての水平なベースプレート448の上部に前記のプラズマソース430を配置し、ベースプレート448の下部に処理容器464を配置して構成される。   The plasma processing unit 410 is a high-frequency electrodeless discharge type plasma processing unit that performs plasma CVD processing on a semiconductor substrate or a semiconductor element. As shown in FIG. 1, the plasma processing unit 410 includes a plasma source 430 as a plasma generation unit, a reaction vessel 431, a processing vessel 464, a high frequency power source 444, and a frequency matching unit 446 that controls the oscillation frequency of the high frequency power source 444. ing. For example, the plasma source 430 is disposed on an upper portion of a horizontal base plate 448 as a gantry, and a processing vessel 464 is disposed on a lower portion of the base plate 448.

プラズマソース430は、反応容器431の外周に巻回された共振コイル432と、共振コイル432の外周に配置され且つ電気的に接地された外側シールド452とから構成される。共振コイル432は反応容器431の内部のガス中に放電を起こさせ、プラズマを発生させるためのコイルである。共振コイル432は、絶縁性材料にて平板状に形成され且つベースプレート448の上端面に鉛直に立設された複数のサポートによって支持される。外側シールド452は、共振コイル432の外側への電磁波の漏れを遮蔽するとともに、共振回路を構成するのに必要な容量成分を共振コイル432との間に形成するために設けられる。外側シールド452は、一般的には、アルミニウム合金、銅又は銅合金などの導電性材料を使用して円筒状に形成される。   The plasma source 430 includes a resonance coil 432 wound around the outer periphery of the reaction vessel 431 and an outer shield 452 disposed on the outer periphery of the resonance coil 432 and electrically grounded. The resonance coil 432 is a coil for causing discharge in the gas inside the reaction vessel 431 to generate plasma. The resonance coil 432 is formed of an insulating material in a flat plate shape and is supported by a plurality of supports that are vertically provided on the upper end surface of the base plate 448. The outer shield 452 is provided to shield leakage of electromagnetic waves to the outside of the resonance coil 432 and to form a capacitance component necessary for configuring a resonance circuit between the resonance coil 432 and the outer shield 452. The outer shield 452 is generally formed in a cylindrical shape using a conductive material such as aluminum alloy, copper, or copper alloy.

高周波電源444は、プラズマソース430(特に共振コイル432)に高周波電力を供給する。高周波電源444の出力側にはRFセンサ468が設置され、進行波、反射波等をモニタしている。RFセンサ468によってモニタされた反射波電力は、周波数整合器446に入力される。周波数整合器446は、反射波が最小となるよう周波数を制御する。   The high frequency power supply 444 supplies high frequency power to the plasma source 430 (particularly the resonance coil 432). An RF sensor 468 is installed on the output side of the high frequency power supply 444 and monitors traveling waves, reflected waves, and the like. The reflected wave power monitored by the RF sensor 468 is input to the frequency matching unit 446. The frequency matching unit 446 controls the frequency so that the reflected wave is minimized.

コントローラ470は、単に高周波電源444のみを制御するものではなく、プラズマ処理ユニット410全体の制御を行っている。コントローラ470には、表示部であるディスプレイ472が接続されている。ディスプレイ472は、例えば、RFセンサ468による反射波のモニタ結果等、プラズマCVD装置に設けられた各種検出部で検出されたデータ等を表示する。   The controller 470 does not simply control the high frequency power supply 444 but controls the entire plasma processing unit 410. A display 472 that is a display unit is connected to the controller 470. The display 472 displays, for example, data detected by various detection units provided in the plasma CVD apparatus, such as a monitoring result of reflected waves by the RF sensor 468.

反応容器431は、減圧可能に構成され、且つプラズマ用の第1の反応ガスが供給され、内部にプラズマ生成空間としてのプラズマ生成室420を形成する。反応容器431には、第1の反応ガスを供給する第1ガス供給部としての低反応性ガス供給部が設けられる
。第1の反応ガスは反応性の低い材料ガスである。反応容器431の内部に形成されるプラズマ生成室420は、反応性の低い材料ガスのラジカルを生成する。
The reaction vessel 431 is configured to be depressurized and is supplied with a first reaction gas for plasma, and forms a plasma generation chamber 420 as a plasma generation space therein. The reaction vessel 431 is provided with a low-reactive gas supply unit as a first gas supply unit that supplies the first reaction gas. The first reaction gas is a material gas having low reactivity. The plasma generation chamber 420 formed inside the reaction vessel 431 generates radicals of a material gas having low reactivity.

処理容器464は、減圧可能に構成され、且つプラズマ用の第1の反応ガスのラジカルと成膜用の第2の反応ガスが供給され、内部に処理室445を形成する。処理容器464には、第2の反応ガスを供給する第2ガス供給部としての高反応性ガス供給部が設けられる。第2の反応ガスは第1の反応ガスと比べて反応性の高い材料ガスである。処理容器464の内部に形成される処理室445は、半導体基板などのウエハ600を収容して所望の膜を堆積させる。処理容器464は、通常、アルミニウム又はアルミニウム合金(例えばアルミナAl)で構成される。 The processing container 464 is configured to be depressurized and is supplied with radicals of a first reactive gas for plasma and a second reactive gas for film formation, and forms a processing chamber 445 therein. The processing container 464 is provided with a highly reactive gas supply unit as a second gas supply unit that supplies the second reaction gas. The second reaction gas is a material gas having a higher reactivity than the first reaction gas. A processing chamber 445 formed inside the processing container 464 accommodates a wafer 600 such as a semiconductor substrate and deposits a desired film. The processing container 464 is usually made of aluminum or an aluminum alloy (for example, alumina Al 2 O 3 ).

上述した反応容器431は、通常、高純度の石英硝子やセラミックスにて円筒状に形成された所謂チャンバである。反応容器431は、通常、軸線が垂直になるように配置され、トッププレート454及び処理容器464によって上下端が気密に封止される。トッププレート454は、通常、アルミニウム又はアルミニウム合金(例えばアルミナAl)で構成される。反応容器431の下方の処理容器464内には、複数(例えば4本)の支柱461によって支持される基板保持台としてのサセプタ459が設けられる。サセプタ459はウエハ600を載置する。サセプタ459には、サセプタテーブル411及びサセプタ459上のウエハ600を加熱する基板加熱部としてのヒータ463が具備される。
本実施の形態では、サセプタ459の上で複数のガスが混合されるが、反応生成物の付着面積を低減するためには、複数のガスを混合させる箇所は、サセプタ459上に載置されたウエハ600に近い箇所、例えば後述するシャワープレート322の直下であることが好ましい。
The reaction vessel 431 described above is a so-called chamber that is generally formed in a cylindrical shape from high-purity quartz glass or ceramics. The reaction vessel 431 is usually arranged so that its axis is vertical, and the upper and lower ends are hermetically sealed by the top plate 454 and the processing vessel 464. The top plate 454 is usually made of aluminum or an aluminum alloy (for example, alumina Al 2 O 3 ). In the processing container 464 below the reaction container 431, a susceptor 459 is provided as a substrate holding table supported by a plurality of (for example, four) support columns 461. The susceptor 459 places the wafer 600 thereon. The susceptor 459 includes a susceptor table 411 and a heater 463 as a substrate heating unit that heats the wafer 600 on the susceptor 459.
In the present embodiment, a plurality of gases are mixed on the susceptor 459. However, in order to reduce the adhesion area of the reaction product, a portion where the plurality of gases are mixed is placed on the susceptor 459. A location close to the wafer 600, for example, directly below a shower plate 322 described later, is preferable.

サセプタ459の下方に、排気板465が配設される。排気板465は、ガイドシャフト467を介して底板469に支持され、底板469は処理室445の下面に気密に設けられる。昇降基板471がガイドシャフト467をガイドとして昇降自在に動くように設けられる。昇降基板471は、少なくとも3本のリフターピン413を支持している。   An exhaust plate 465 is disposed below the susceptor 459. The exhaust plate 465 is supported by the bottom plate 469 via the guide shaft 467, and the bottom plate 469 is airtightly provided on the lower surface of the processing chamber 445. An elevating board 471 is provided to move up and down with a guide shaft 467 as a guide. The lift board 471 supports at least three lifter pins 413.

リフターピン413は、サセプタ459を貫通する。そして、リフターピン413の頂には、ウエハ600を支持するウエハ支持部414が設けられている。   The lifter pin 413 passes through the susceptor 459. A wafer support portion 414 that supports the wafer 600 is provided on the top of the lifter pins 413.

ウエハ支持部414は、サセプタ459の中心方向に延出している。リフターピン413の昇降によって、ウエハ600をサセプタテーブル411に載置し、あるいはサセプタテーブル411から持ち上げることができる。   Wafer support 414 extends in the center direction of susceptor 459. The wafer 600 can be placed on the susceptor table 411 or lifted from the susceptor table 411 by raising and lowering the lifter pins 413.

底板469を経由して、昇降駆動部(図示略)の昇降シャフト473が昇降基板471に連結されている。昇降駆動部が昇降シャフト473を昇降させることで、昇降基板471とリフターピン413を介して、ウエハ支持部414が昇降する。   An elevating shaft 473 of an elevating drive unit (not shown) is connected to the elevating substrate 471 via the bottom plate 469. As the elevating drive unit moves the elevating shaft 473 up and down, the wafer support unit 414 moves up and down via the elevating substrate 471 and the lifter pins 413.

サセプタ459と排気板465の間に、バッフルリング458が設けられる。バッフルリング458は処理室445と排気系との間にある排気抵抗の役割を持つ。バッフルリング458、サセプタ459、排気板465で第一排気室474が形成される。円筒状のバッフルリング458は、通気孔が多数均一に設けられている。従って、第一排気室474は、処理室445と仕切られ、また通気孔によって、処理室445と連通している。   A baffle ring 458 is provided between the susceptor 459 and the exhaust plate 465. The baffle ring 458 serves as an exhaust resistance between the processing chamber 445 and the exhaust system. A first exhaust chamber 474 is formed by the baffle ring 458, the susceptor 459, and the exhaust plate 465. The cylindrical baffle ring 458 is provided with a large number of air holes uniformly. Therefore, the first exhaust chamber 474 is partitioned from the processing chamber 445 and communicates with the processing chamber 445 through the vent holes.

排気板465に、排気連通孔475が設けられる。排気連通孔475によって、第一排気室と第二排気室476が連通される。第二排気室476には、排気管480が連通されており、排気管480には排気装置479が設けられている。上記排気管480と排気装
置479から処理室445を排気する排気手段が構成される。
An exhaust communication hole 475 is provided in the exhaust plate 465. The first exhaust chamber and the second exhaust chamber 476 communicate with each other through the exhaust communication hole 475. An exhaust pipe 480 communicates with the second exhaust chamber 476, and an exhaust device 479 is provided in the exhaust pipe 480. Exhaust means for exhausting the processing chamber 445 from the exhaust pipe 480 and the exhaust device 479 is configured.

反応容器431の上部のトッププレート454には、第1ガス供給ユニットから伸長され且つ所要のプラズマ用の反応ガスを供給するための第1ガス供給管455が、第1ガス導入口433に付設されている。第1ガス供給ユニットは、ガスの流量を制御する機能を持ち、具体的には流量制御部であるマスフローコントローラ477及び開閉弁478を有している。マスフローコントローラ477及び開閉弁478を制御することで、ガスの供給量を制御する。上記第1ガス導入口433、第1ガス供給管455、第1ガス供給ユニット等から上記低反応性ガス供給部が構成される。   A first gas supply pipe 455 that extends from the first gas supply unit and supplies a required plasma reaction gas is attached to the first gas inlet 433 on the top plate 454 at the top of the reaction vessel 431. ing. The first gas supply unit has a function of controlling the gas flow rate, and specifically includes a mass flow controller 477 and an on-off valve 478 which are flow rate control units. The amount of gas supply is controlled by controlling the mass flow controller 477 and the on-off valve 478. The first gas introduction port 433, the first gas supply pipe 455, the first gas supply unit, and the like constitute the low reactive gas supply unit.

また、反応容器431内には、反応ガスを反応容器431の内壁に沿って流れるようにするための略円板形で、石英からなるバッフル板460が設けられている。バッフル板460は第1ガス導入口433から導入されたガスを反応容器431の内壁に沿って流れるようにする。バッフル板460は複数の支柱462によってトッププレート454に支持されている。第1ガス導入口433に付設されてプラズマ生成室420内に導かれる第1ガス供給管455はバッフル板460を貫通する。   Further, a baffle plate 460 made of quartz is provided in the reaction vessel 431 in a substantially disc shape for allowing the reaction gas to flow along the inner wall of the reaction vessel 431. The baffle plate 460 allows the gas introduced from the first gas inlet 433 to flow along the inner wall of the reaction vessel 431. The baffle plate 460 is supported on the top plate 454 by a plurality of support columns 462. A first gas supply pipe 455 attached to the first gas introduction port 433 and guided into the plasma generation chamber 420 passes through the baffle plate 460.

上記プラズマ生成室420と、このプラズマ生成室420に隣接する処理室445との間に、抽出部としてのシャワープレート322が設けられる。シャワープレート322は、プラズマ生成室420と処理室445とを区画形成する。シャワープレート322は、プラズマ生成室420と処理室445とを連通する第1の通孔としてのラジカル噴出孔315と、第2ガス供給管311と処理室445とを連通して第2のガスとしての反応性の高い材料ガスを供給する第2の通孔としての高反応性ガス噴出孔316とを有する。   A shower plate 322 as an extraction unit is provided between the plasma generation chamber 420 and the processing chamber 445 adjacent to the plasma generation chamber 420. The shower plate 322 partitions the plasma generation chamber 420 and the processing chamber 445. The shower plate 322 connects the plasma generation chamber 420 and the processing chamber 445 as a first gas through hole, and the second gas supply pipe 311 and the processing chamber 445 as a second gas. And a highly reactive gas ejection hole 316 as a second through hole for supplying a highly reactive material gas.

反応容器431の下部のベースプレート448には、第2ガス供給ユニットから伸長され且つ所要の成膜用の反応ガスを供給するための第2ガス供給管311が、第2ガス導入口310に付設されている。第2ガス供給ユニットは、ガスの流量を制御する機能を持ち、具体的には流量制御部であるマスフローコントローラ313及び開閉弁312を有している。マスフローコントローラ313及び開閉弁312を制御することで、ガスの供給量を制御する。上記第2ガス導入口310、第2ガス供給管311、第2ガス供給ユニット等から上記高反応性ガス供給部が構成される。   A second gas supply pipe 311 extending from the second gas supply unit and supplying a required reaction gas for film formation is attached to the second gas introduction port 310 on the base plate 448 below the reaction vessel 431. ing. The second gas supply unit has a function of controlling the gas flow rate, and specifically includes a mass flow controller 313 and an on-off valve 312 which are flow rate control units. By controlling the mass flow controller 313 and the on-off valve 312, the gas supply amount is controlled. The highly reactive gas supply unit is configured by the second gas introduction port 310, the second gas supply pipe 311 and the second gas supply unit.

ラジカル噴出孔315は、反応性の低い材料ガスのラジカルをプラズマ生成室420から抽出して処理室445に供給する。高反応性ガス噴出孔316は、高反応性ガス供給手段から導入される反応性の高い材料ガスを処理室445に供給する。   The radical ejection holes 315 extract radicals of a material gas having low reactivity from the plasma generation chamber 420 and supply them to the processing chamber 445. The highly reactive gas ejection holes 316 supply a highly reactive material gas introduced from the highly reactive gas supply means to the processing chamber 445.

尚、マスフローコントローラ313、477及び排気装置479によって供給量、排気量を調整することにより、処理室445の圧力が調整される。   Note that the pressure in the processing chamber 445 is adjusted by adjusting the supply amount and the exhaust amount by the mass flow controllers 313 and 477 and the exhaust device 479.

図2に上述したシャワープレート322の詳細構造を示す。シャワープレート322はプラズマ生成室420と処理室445とを隔てる機能と、プラズマ生成室420から処理室445へ反応性の低い材料ガスのラジカル成分を通過させる機能と、第2ガス導入口310から処理室445へ反応性の高い材料ガスを導入する機能とを有する。   FIG. 2 shows the detailed structure of the shower plate 322 described above. The shower plate 322 has a function of separating the plasma generation chamber 420 and the processing chamber 445, a function of passing a radical component of a material gas having low reactivity from the plasma generation chamber 420 to the processing chamber 445, and a processing from the second gas introduction port 310. And a function of introducing a highly reactive material gas into the chamber 445.

前記シャワープレート322は、図2(a)に示すように、複数の噴出孔を有し、処理されるウエハ600に向かってラジカルとガス(これらを単にガスというときもある)をシャワー状に個別に吹き出す。複数の噴出孔は、図2(b)に示すように、プラズマ生成室420で生成された反応性の低いガスのラジカル成分を処理室445に噴出する複数のラジカル噴出孔315と、第2ガス供給管311と接続されて反応性の高いガスを処理室445に噴出する複数の高反応性ガス噴出孔316とから構成される。   As shown in FIG. 2A, the shower plate 322 has a plurality of ejection holes, and individually separates radicals and gases (sometimes referred to simply as gas) in a shower shape toward the wafer 600 to be processed. To blow out. As shown in FIG. 2B, the plurality of ejection holes include a plurality of radical ejection holes 315 for ejecting a radical component of a low-reactivity gas generated in the plasma generation chamber 420 into the processing chamber 445, and a second gas. A plurality of highly reactive gas ejection holes 316 are connected to the supply pipe 311 and eject a highly reactive gas into the processing chamber 445.

板状のシャワープレート322は中空状に形成される。複数のラジカル噴出孔315は、中空のシャワープレート322を板厚方向に貫通して形成される。シャワープレート322の中空部は、複数の高反応性ガス噴出孔316に対して共通のバッファ室317となる。複数の高反応性ガス噴出孔316は、このバッファ室317と連通する。バッファ室317は第2ガス導入口310と連通する。   The plate-shaped shower plate 322 is formed in a hollow shape. The plurality of radical ejection holes 315 are formed through the hollow shower plate 322 in the thickness direction. The hollow portion of the shower plate 322 becomes a common buffer chamber 317 for the plurality of highly reactive gas ejection holes 316. The plurality of highly reactive gas ejection holes 316 communicate with the buffer chamber 317. The buffer chamber 317 communicates with the second gas introduction port 310.

プラズマ生成室420で生成された反応性の低いガス202のラジカル成分は、シャワープレート322のラジカル噴出孔315を通過し、処理室445に噴射される。一方、反応性の高いガス201は第2ガス導入口310からシャワープレート322内部のバッファ室317に導入され、高反応性ガス噴出孔316を通過し、処理室445に噴射される。   The radical component of the low-reactivity gas 202 generated in the plasma generation chamber 420 passes through the radical ejection holes 315 of the shower plate 322 and is injected into the processing chamber 445. On the other hand, the highly reactive gas 201 is introduced from the second gas inlet 310 into the buffer chamber 317 inside the shower plate 322, passes through the highly reactive gas ejection hole 316, and is injected into the processing chamber 445.

上述したシャワープレート322は、例えば、図3に示すように容器331と、底板332と、複数の中空ピン333とを接合することにより構成することができる。容器331は、上部が閉じ底部が開いた浅い円筒形の容器で構成され、上部に複数の孔334が所定の間隔を開けて均一に設けられている。底板332は、容器331の底部を塞ぐ板状部材から構成され、前記孔334に対応する箇所に複数の孔335が開けられ、さらに複数の高反応性ガス噴出孔316が前記孔335と重ならないように所定の間隔を開けて均一に設けられている。中空ピン333は、その内部の孔がラジカル噴出孔315を構成する。容器331の上部と底板332とにそれぞれ設けた孔334、335を合わせて挿入孔を形成し、この挿入孔に、中空ピン333を挿入し、容器331の上部及び底板332に結合する。これにより、内部にバッファ室317を有するシャワープレート322が構成される。シャワープレート材には、非導電性の材質を選択することが好ましい。例えば、石英で構成するとよい。   The shower plate 322 described above can be configured, for example, by joining a container 331, a bottom plate 332, and a plurality of hollow pins 333 as shown in FIG. The container 331 is formed of a shallow cylindrical container having a closed top and an open bottom, and a plurality of holes 334 are uniformly provided in the upper part at predetermined intervals. The bottom plate 332 is composed of a plate-like member that closes the bottom of the container 331, and a plurality of holes 335 are formed at locations corresponding to the holes 334, and the plurality of highly reactive gas ejection holes 316 do not overlap the holes 335. As shown in FIG. The hollow pin 333 has a radical ejection hole 315 in its inner hole. Holes 334 and 335 provided in the upper part of the container 331 and the bottom plate 332 are combined to form an insertion hole, and a hollow pin 333 is inserted into the insertion hole and coupled to the upper part of the container 331 and the bottom plate 332. As a result, a shower plate 322 having a buffer chamber 317 inside is formed. It is preferable to select a non-conductive material for the shower plate material. For example, it may be made of quartz.

次に、上述したプラズマ処理ユニットを用いて成膜する方法を説明する。
(搬送工程)
ウエハ600を搭載したツィーザ(図示せず)が処理室445に進入する。リフターピン413が上昇する。ツィーザは、上昇したリフターピン413に室温のウエハ600を移載させる。リフターピン413を下降して、ウエハ600をサセプタ459上に載置する。
Next, a method for forming a film using the above-described plasma processing unit will be described.
(Conveying process)
A tweezer (not shown) on which the wafer 600 is mounted enters the processing chamber 445. The lifter pin 413 rises. Tweezers transfers the wafer 600 at room temperature onto the raised lifter pins 413. The lifter pins 413 are lowered to place the wafer 600 on the susceptor 459.

(プラズマ生成工程)
室温のウエハ600をヒータ463により成膜温度まで加熱する。反応性の低いガスを、第1ガス導入口433からプラズマ生成室420に供給し、ガス雰囲気圧力の調整を行う。反応性の低いガスは、例えば、プラズマ生成室420で分解しても反応容器431の内壁面に反応成物が着かないような希ガスHe、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn、またはNガスを用いる。ガス供給後、高周波電源444が共振コイル432に電力を供給する。
(Plasma generation process)
The wafer 600 at room temperature is heated to the film formation temperature by the heater 463. A gas with low reactivity is supplied from the first gas inlet 433 to the plasma generation chamber 420 to adjust the gas atmosphere pressure. A gas having low reactivity is, for example, a rare gas He, Ne, Ar, Kr, Xe, Rn, or N 2 that does not adhere to the inner wall surface of the reaction vessel 431 even when decomposed in the plasma generation chamber 420. Use gas. After the gas supply, the high frequency power supply 444 supplies power to the resonance coil 432.

このとき、RFセンサ468が共振コイル432からの反射波をモニタし、モニタされた反射波のレベルを周波数整合器446に送信する。周波数整合器446は、反射波電力がその反射波が最小となるよう、高周波電源444の発信周波数を調整する。   At this time, the RF sensor 468 monitors the reflected wave from the resonance coil 432 and transmits the level of the monitored reflected wave to the frequency matching unit 446. The frequency matching unit 446 adjusts the transmission frequency of the high frequency power supply 444 so that the reflected wave power is minimized.

(成膜工程)
共振コイル432に高周波電源444から高周波電流を供給し、反応容器431のガス中に放電を誘起し、プラズマを生成させる。放電によって生成したラジカルやイオン化分子を含んだガスはシャワープレート322のラジカル噴出孔315を通過し、処理室445に噴出される。
一方、反応性の高いガスは第2ガス導入口310からシャワープレート322に供給され、シャワープレート322内部を通過して高反応性ガス噴出孔316より処理室445に噴射される。反応性の高いガスは、例えばウエハ600上にカーボン成膜する場合はCHである。こうして2種類の材料ガスは処理室445内部で初めて混合され気相反応が起こる。
(Film formation process)
A high frequency current is supplied to the resonance coil 432 from the high frequency power supply 444 to induce discharge in the gas in the reaction vessel 431 to generate plasma. A gas containing radicals and ionized molecules generated by the discharge passes through the radical ejection holes 315 of the shower plate 322 and is ejected into the processing chamber 445.
On the other hand, highly reactive gas is supplied from the second gas inlet 310 to the shower plate 322, passes through the shower plate 322, and is injected into the processing chamber 445 through the highly reactive gas ejection hole 316. The highly reactive gas is, for example, CH 4 when forming a carbon film on the wafer 600. In this way, the two kinds of material gases are mixed for the first time inside the processing chamber 445 to cause a gas phase reaction.

この気相反により生成される反応生成物は、加熱されたサセプタ459上に搭載されたウエハ600に接触させることで、所望の成膜を実現する。   The reaction product generated by the gas phase reaction is brought into contact with the wafer 600 mounted on the heated susceptor 459 to realize a desired film formation.

(搬出工程)
上記搬送工程とは逆の順序でリフターピン413、ツィーザを操作して、ウエハ600を処理室から取り出す。
(Unloading process)
The wafer 600 is taken out of the processing chamber by operating the lifter pins 413 and the tweezers in the reverse order of the transfer process.

なお、本実施の形態のプラズマ処理ユニットでの処理条件は、カーボン膜の成膜で例示すれば、ウエハ温度:室温〜400℃、ガス種:Ar、その流量:5000〜30000sccm、ガス種:CH、その流量:100〜1000sccm、処理圧力:50〜500Paである。 The processing conditions in the plasma processing unit of the present embodiment are, for example, carbon film formation, wafer temperature: room temperature to 400 ° C., gas type: Ar, flow rate: 5000 to 30000 sccm, gas type: CH 4. The flow rate is 100 to 1000 sccm, and the processing pressure is 50 to 500 Pa.

ここで成膜反応の一例を説明する。反応性の低いガスにArを、反応性の高いガスにCHをそれぞれ使用する。Arはプラズマ放電により、イオン化およびラジカル化する。これらのガスはラジカル噴出孔315、316によりシャワープレート322を通過し、処理室445に導入される。このときCHはプラズマ放電の影響を受けずに処理室445に導入される。反応は次のように進む。
(1)プラズマ生成室の放電領域:
下記反応式により、Ar(正イオン)、e(電子)、Ar(ラジカル)が生成される。
Ar+プラズマ放電→Ar+e、Ar
(2)シャワープレート:
Ar、eは非導電性のシャワープレートによりその殆どが失活し、Ar(ラジカル)だけがシャワープレートを通過する。
(3)処理室306:
下記反応式より、C(カーボン)が生成されウエハ上に堆積する。
Ar+CH→Ar+C↓+2H
Here, an example of the film forming reaction will be described. Ar is used as a gas having low reactivity, and CH 4 is used as a gas having high reactivity. Ar is ionized and radicalized by plasma discharge. These gases pass through the shower plate 322 through radical ejection holes 315 and 316 and are introduced into the processing chamber 445. At this time, CH 4 is introduced into the processing chamber 445 without being affected by the plasma discharge. The reaction proceeds as follows.
(1) Discharge region of plasma generation chamber:
Ar + (positive ion), e (electron), and Ar * (radical) are generated according to the following reaction formula.
Ar + plasma discharge → Ar + + e , Ar *
(2) Shower plate:
Most of Ar + and e are deactivated by the non-conductive shower plate, and only Ar * (radical) passes through the shower plate.
(3) Processing chamber 306:
From the following reaction formula, C (carbon) is generated and deposited on the wafer.
Ar * + CH 4 → Ar + C ↓ + 2H 2

シャワープレートに非導電性の材料を選択する理由は、C(カーボン)成膜が妨害されないようにするためである。シャワープレートが導電性であると、eはシャワープレートによりその殆どが失活する。シャワープレート上部表面にイオンシースが発生するため、Arはそれによって形成される電界によって加速され、ラジカル噴出孔から噴射され、ウエハに到達する。これでは、Arイオンによるスバッタ効果の影響で、C(カーボン)成膜が妨害されて均質な膜が形成されないことになる。したがって、シャワープレートを非導電性にしてイオンシースの発生を防止している。 The reason for selecting a non-conductive material for the shower plate is to prevent the C (carbon) film formation from being disturbed. If the shower plate is conductive, most of e is deactivated by the shower plate. Since an ion sheath is generated on the upper surface of the shower plate, Ar + is accelerated by the electric field formed thereby, and is ejected from the radical ejection holes to reach the wafer. In this case, the film formation of C (carbon) is hindered by the influence of the sputtering effect by Ar ions, and a homogeneous film is not formed. Therefore, the shower plate is made non-conductive to prevent the ion sheath from being generated.

本発明の実施の形態によれば、以下に挙げる一つ又はそれ以上の効果を有する。
(1)装置内に導入する材料ガスの混合を、処理室で初めて行ったり、基板に近い箇所で行ったりするという混合方法の最適化を図ることで、メンテナンス頻度を抑えることができる。
(2)処理室導入前に複数のガスを混合させた場合には、プラズマが生成されるプラズマ生成室で既に気相反応が起きて反応生成物が形成されるため、その反応生成物がプラズマ生成室の内壁面などに付着してしまうが、本実施の形態によれば、処理室内に導入してから初めて複数のガスを混合するので、気相反応は処理室内でのみ起き、プラズマ生成室内
で混合が起こらないので、装置室内におけるガスの付着面積が低減する。したがって、反応容器の内壁面などに堆積した膜のクリーニングやメンテナンスを実施する頻度を抑えることができる。また、クリーニングやメンテナンスによる装置稼働率の低下、交換部品のコストアップ等を防止でき、資源の無駄を低減できる。
(3)特に、プラズマ用の材料ガスに上述した希ガスやNガスを用いる場合には、これらのガスはプラズマ生成室で分解しても反応容器の内壁面などに反応成物が付着しないので、装置室内におけるガスの付着面積がより低減する。したがって、メンテナンス頻度を一層抑えることができ、資源の無駄を一層低減できる。
(4)また、処理室導入前に複数のガスを混合させた場合には、処理室の上流側のプラズマ生成室でガスが消費されることになるが、本実施の形態によれば、プラズマ生成室では混合しないので、消費されるガス量を低減できる。
(5)また、複数のガスを混合させる箇所が基板に近い箇所であるシャワープレートの直下であると、装置室内におけるガスの付着面積をさらに低減できる。
(6)また、シャワープレートを非導電性部材で構成すると、プラズマにより生成されたうちの、Ar(ラジカル)だけがシャワープレートを通過し、Ar、eは非導電性のシャワープレートによりその殆どが失活する。したがって、C(カーボン)成膜の妨害を低減することができる。
According to embodiments of the present invention, one or more of the following effects are provided.
(1) Maintenance frequency can be reduced by optimizing the mixing method of mixing the material gas introduced into the apparatus for the first time in the processing chamber or at a location close to the substrate.
(2) When a plurality of gases are mixed before the introduction of the treatment chamber, a gas phase reaction has already occurred in the plasma generation chamber where plasma is generated, and a reaction product is formed. Although it adheres to the inner wall surface etc. of a production | generation chamber, according to this Embodiment, since several gas is mixed only after it introduce | transduces in a process chamber, a gaseous-phase reaction takes place only in a process chamber, and a plasma production chamber In this case, since no mixing occurs, the area where the gas is deposited in the apparatus chamber is reduced. Therefore, the frequency of cleaning and maintenance of the film deposited on the inner wall surface of the reaction vessel can be suppressed. In addition, it is possible to prevent a reduction in apparatus operation rate due to cleaning and maintenance, an increase in the cost of replacement parts, and the like, and resource waste can be reduced.
(3) In particular, when the rare gas or N 2 gas described above is used as the plasma material gas, the reaction product does not adhere to the inner wall surface of the reaction vessel even if these gases are decomposed in the plasma generation chamber. As a result, the adhesion area of gas in the apparatus chamber is further reduced. Therefore, the maintenance frequency can be further suppressed, and the waste of resources can be further reduced.
(4) Further, when a plurality of gases are mixed before the introduction of the processing chamber, the gas is consumed in the plasma generation chamber on the upstream side of the processing chamber. Since no mixing is performed in the generation chamber, the amount of gas consumed can be reduced.
(5) Moreover, the adhesion area of the gas in an apparatus chamber can further be reduced as the location which mixes several gas is directly under the shower plate which is a location close | similar to a board | substrate.
(6) When the shower plate is made of a non-conductive member, only Ar * (radical) generated by the plasma passes through the shower plate, and Ar + and e are generated by the non-conductive shower plate. Most of them are deactivated. Therefore, interference with C (carbon) film formation can be reduced.

本発明の好ましい形態を付記する。
第1の好ましい形態は、プラズマ生成空間と、該プラズマ生成空間に第1のガスを供給する第1ガス供給部と、前記プラズマ生成空間に供給される第1のガスをプラズマ化させ、プラズマ化された前記第1のガスのラジカルを生成するプラズマ生成部と、前記プラズマ生成空間でプラズマ化された前記第1のガスのラジカル成分を抽出する抽出部と、前記第1のガスと異なる第2のガスを供給する第2ガス供給部と、前記抽出部から抽出されるラジカルと前記第2ガス供給部から供給される前記第2のガスとを反応させて基板を処理する処理室とを備えた基板処理装置である。
Preferred forms of the present invention will be additionally described.
In a first preferred embodiment, a plasma generation space, a first gas supply unit that supplies a first gas to the plasma generation space, and a first gas supplied to the plasma generation space are converted into plasma, and converted into plasma. A plasma generation unit that generates radicals of the first gas generated, an extraction unit that extracts a radical component of the first gas that has been converted into plasma in the plasma generation space, and a second that is different from the first gas And a processing chamber for processing the substrate by reacting the radical extracted from the extraction unit with the second gas supplied from the second gas supply unit. Substrate processing apparatus.

この場合の1の態様によれば、抽出部は第2ガス供給部を兼ねている。第2ガス供給部を兼ねている抽出部は、抽出される第1のガスのラジカル成分を噴出する第1の通孔と、第2ガス供給部と接続されて第2のガスを噴出する第2の通孔とを有するのが好ましい。また、抽出部は、非導電性であることが好ましい。また、第1のガスは希ガスであることが好ましい。また、第2のガスをCHとすることができる。 According to one aspect of this case, the extraction unit also serves as the second gas supply unit. The extraction unit also serving as the second gas supply unit is connected to the first through hole for ejecting the radical component of the first gas to be extracted and the second gas supply unit, and ejects the second gas. It is preferable to have two through holes. Moreover, it is preferable that an extraction part is nonelectroconductive. The first gas is preferably a rare gas. Further, the second gas can be CH 4 .

第2の好ましい形態は、プラズマ生成室と、該プラズマ生成室に隣接する処理室と、前記プラズマ生成室と前記処理室とを区画するシャワープレートとを備え、前記プラズマ生成室は、該プラズマ生成室に反応性の低いガスを供給する低反応性ガス供給手段と、前記反応性の低いガスのラジカルを生成するためのプラズマ源とを有し、前記処理室は、基板を保持する基板保持台と、前記処理室に前記反応性の低いガスよりも反応性の高いガスを供給するための高反応性ガス供給手段と、前記処理室を排気する排気手段とを有し、前記シャワープレートは、前記プラズマ生成室で生成される前記反応性の低いガスのラジカルを前記処理室に導入する第1の通孔と、前記高反応性ガス供給手段からの前記反応性の高いガスを前記ラジカルとは個別に前記処理室に導入する第2の通孔とを有する基板処理装置である。   A second preferred embodiment includes a plasma generation chamber, a processing chamber adjacent to the plasma generation chamber, and a shower plate that partitions the plasma generation chamber and the processing chamber, and the plasma generation chamber includes the plasma generation chamber. A low-reactive gas supply means for supplying a low-reactive gas to the chamber; and a plasma source for generating radicals of the low-reactive gas, wherein the processing chamber holds a substrate. And a highly reactive gas supply means for supplying a gas having a higher reactivity than the gas having a low reactivity to the processing chamber, and an exhaust means for exhausting the processing chamber, the shower plate includes: The first through-hole for introducing the low-reactivity gas radical generated in the plasma generation chamber into the processing chamber, and the high-reactivity gas from the high-reactivity gas supply means are the radicals. Individual A substrate processing apparatus and a second through hole for introducing into the processing chamber.

この場合の1の態様によれば、反応性の低いガスは、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnの希ガス、およびNガスのうち1種あるいは数種のガスを用いることが可能である。また、シャワープレートは、非導電性の材料で構成されていることが好ましい。 According to the first aspect of this case, the gas having low reactivity may be one or several kinds of gases selected from the rare gases of He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn, and N 2 gas. It is. Moreover, it is preferable that the shower plate is comprised with the nonelectroconductive material.

本発明の一実施の形態の基板処理装置に用いられるプラズマ処理ユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma processing unit used for the substrate processing apparatus of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態のシャワープレートの構成図である。It is a block diagram of the shower plate of one embodiment of this invention. 本発明の一実施の形態のシャワープレートの具体的構成図である。It is a specific block diagram of the shower plate of one embodiment of this invention. 従来の基板処理装置に用いられるプラズマ処理ユニットを示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma processing unit used for the conventional substrate processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

310 第2ガス導入口(高反応性ガス供給手段)
315 ラジカル噴出孔
316 高反応性ガス噴出孔
322 シャワープレート
410 プラズマ処理ユニット(基板処理装置)
420 プラズマ生成室(プラズマ生成空間)
430 プラズマソース(プラズマ源)
431 反応容器
432 共振コイル
433 第1ガス導入口(低反応性ガス供給手段)
445 処理室
444 高周波電源
450 共振コイル
452 外側シールド
459 サセプタ(基板保持台)
480 排気管(排気手段)
600 ウエハ(基板)
310 Second gas inlet (highly reactive gas supply means)
315 Radical ejection hole 316 High reactive gas ejection hole 322 Shower plate 410 Plasma processing unit (substrate processing apparatus)
420 Plasma generation chamber (plasma generation space)
430 Plasma source (plasma source)
431 Reaction vessel 432 Resonant coil 433 First gas inlet (low-reactive gas supply means)
445 Processing chamber 444 High frequency power supply 450 Resonant coil 452 Outer shield 459 Susceptor (substrate holder)
480 Exhaust pipe (exhaust means)
600 wafer (substrate)

Claims (1)

プラズマ生成室と、該プラズマ生成室に隣接する処理室と、前記プラズマ生成室と前記処理室とを区画するシャワープレートとを備え、
前記プラズマ生成室は、該プラズマ生成室に反応性の低いガスを供給する低反応性ガス供給手段と、前記反応性の低いガスのラジカルを生成するためのプラズマ源とを有し、
前記処理室は、基板を保持する基板保持台と、前記処理室に前記反応性の低いガスよりも反応性の高いガスを供給するための高反応性ガス供給手段と、前記処理室を排気する排気手段とを有し、
前記シャワープレートは、前記プラズマ生成室で生成される前記反応性の低いガスのラジカルを前記処理室に導入する第1の通孔と、前記高反応性ガス供給手段からの前記反応性の高いガスを前記ラジカルとは個別に前記処理室に導入する第2の通孔とを有する
基板処理装置。
A plasma generation chamber, a processing chamber adjacent to the plasma generation chamber, and a shower plate that partitions the plasma generation chamber and the processing chamber,
The plasma generation chamber includes a low-reactivity gas supply means for supplying a low-reactivity gas to the plasma generation chamber, and a plasma source for generating radicals of the low-reactivity gas,
The processing chamber exhausts the processing chamber, a substrate holding table for holding the substrate, a highly reactive gas supply means for supplying a gas having a higher reactivity than the gas having a low reactivity to the processing chamber, and the processing chamber. Exhaust means,
The shower plate includes a first through hole for introducing radicals of the low-reactivity gas generated in the plasma generation chamber into the processing chamber, and the high-reactivity gas from the high-reactivity gas supply unit. A substrate processing apparatus having a second through hole that introduces the radical separately from the radical into the processing chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015050362A (en) * 2013-09-03 2015-03-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus
JP2020031060A (en) * 2014-05-30 2020-02-27 ラム リサーチ コーポレーションLam Research Corporation Face plate

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