JP2014192318A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】プラズマ処理装置100は、内部に処理空間Vを形成する処理チャンバー1と、処理空間Vにおいて、処理対象となる対象物を保持する保持部と、巻き数が一周未満である複数の誘導結合型アンテナ41と、複数の誘導結合型アンテナ41と接続された高周波電源44と、誘電体により形成される仕切り部材5と、を備える。ここにおいて、複数の誘導結合型アンテナ41の各々の両端部を結ぶ線分の中心点が定められた仮想軸上に配置されることによって、複数の誘導結合型アンテナ41が仮想軸に沿って一列に配列されており、仕切り部材が、隣り合う誘導結合型アンテナの間に配置される。
【選択図】図1
Description
実施形態に係るプラズマ処理装置100の全体構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。図1は、プラズマ処理装置100の概略構成を模式的に示す図である。図2は、プラズマ処理装置100の一部(誘導結合型アンテナ41の付近)を拡大して模式的に示す図である。図3は、誘導結合型アンテナ41と仕切り部材5との位置関係を説明するための図である。なお、以下に参照する図面には、方向を説明するためにXYZ直交座標軸が適宜付されている。この座標軸におけるZ軸の方向は、鉛直線の方向を示し、XY平面は水平面である。また、X軸およびY軸の各々は、処理チャンバー1の側壁と平行な軸である。
処理チャンバー1は、直方体形状の外形を呈する中空部材であり、内部に処理空間Vを形成する。処理チャンバー1の天板11は、その下面111が水平姿勢となるように配置されており、当該下面111から処理空間Vに向けて、誘導結合型アンテナ41および仕切り部材5(いずれも後述する)が交互に突設されている。また、処理チャンバー1の底板付近には、加熱部3が配置されている。また、加熱部3の上側には、保持搬送部2による基板9の搬送経路が規定されている。また、処理チャンバー1の対向する一対の側壁の各々には、搬送経路と交差する位置に、例えばゲートバルブによって開閉される搬出入口(図示省略)が設けられている。
ここでは、膜付けの対象物である基板9は、板状のキャリア90の上面に配設された状態となっている。保持搬送部2は、処理チャンバー1に形成された搬出入口を介して処理空間Vに導入されたキャリア90(すなわち、基板9が配設されたキャリア90)を水平姿勢で保持して、これを、処理空間V内に規定されている水平な(すなわち、天板11の下面111と平行な)搬送経路に沿って搬送する。
加熱部3は、保持搬送部2によって保持搬送される基板9を加熱する部材であり、保持搬送部2の下方(すなわち、基板9の搬送経路の下方)に配置される。加熱部3は、例えば、セラミックヒータにより構成することができる。なお、プラズマ処理装置100には、保持搬送部2にて保持されている基板9等を冷却する機構がさらに設けられてもよい。
プラズマ発生部4は、処理空間Vにプラズマを発生させる。プラズマ発生部4は、誘導結合タイプの高周波アンテナである誘導結合型アンテナ41を複数備える。各誘導結合型アンテナ41は、具体的には、金属製のパイプ状導体をU字形状に曲げたものを、石英などの誘電体で覆ったものである。
仕切り部材5は、誘電体により構成され、隣り合う誘導結合型アンテナ41の間等に配置される。仕切り部材5については、後に説明する。
ガス供給部6は、例えば処理ガスとしての原料ガス(具体的には、例えばシラン(SiH4)ガス)を処理空間Vに供給する第1ガス供給部61と、例えば添加ガス(具体的には、例えばアルゴン(Ar)ガス、酸素(O2)ガス、あるいはこれらの混合ガス)を処理空間Vに供給する第2ガス供給部62とを備える。
再び図1を参照する。排気部7は、高真空排気系であり、具体的には、例えば、真空ポンプ71と、排気配管72と、排気バルブ73と備える。排気配管72は、一端が真空ポンプ71に接続され、他端が処理空間Vに連通接続される。また、排気バルブ73は、排気配管72の経路途中に設けられる。排気バルブ73は、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成され、排気配管72を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプ71が作動された状態で、排気バルブ73が開放されると、処理空間Vが排気される。
制御部8は、プラズマ処理装置100が備える各構成要素と電気的に接続され、これら各要素を制御する。制御部8は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うCPU、プログラム等を記憶するROM、演算処理の作業領域となるRAM、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、LAN等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なコンピュータにより構成される。また、制御部8は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。プラズマ処理装置100においては、制御部8の制御下で、基板9に対して定められた処理が実行される。
<i.構成>
次に、仕切り部材5について、図1〜図3に加え、図4を参照しながら説明する。図4は、仕切り部材5を模式的に示す斜視図である。
隣り合う誘導結合型アンテナ41の間隙に仕切り部材5が配設されることによって、基板9の近傍領域において局所的なプラズマ強度の高まりが生じることを抑制できる。その理由について、図5を参照しながら説明する。図5には、仕切り部材5が配設されている場合に、複数の誘導結合型アンテナ41を含むプラズマ発生部4が基板9の近傍領域に発生させるプラズマの、仮想軸Kに沿う強度分布(すなわち、誘導結合型アンテナ41の配列方向(X方向)に沿う強度分布)Tが、模式的に例示されている。この強度分布Tは、具体的には、2次元のグラフの横軸にX位置を取り、縦軸に各X位置のプラズマ強度(具体的には、例えば、基板9の近傍領域におけるプラズマ電位の値)をプロットしたものである。なお、図9には、比較例として、仕切り部材5を設けない場合に、複数の誘導結合型アンテナを含むプラズマ発生部が基板の近傍領域に発生させるプラズマの、誘導結合型アンテナの配列方向(X方向)に沿う強度分布T0が、模式的に例示されている。
各仕切り部材5の内部には、内部流路(内部ガス流路)51が形成されている。内部流路51は、具体的には、上流流路52と、X方向に沿って間隔をあけて形成された一対の下流流路53s,53tとを備える。また、各仕切り部材5の本体部501の対向する一対の側壁(+X側の側壁および−X側の側壁の各々)の下端付近には、内部流路51と処理空間Vとを連通する吐出口(第1吐出口)54が複数個形成されている。すなわち、一対の下流流路53s,53tのうち、−X側の下流流路53sは、その下端において、本体部501の−X側の側壁に形成された複数の第1吐出口54と連通している。また、一対の下流流路53s,53tのうち、+X側の下流流路53tは、その下端において、本体部501の+X側の側壁に形成された複数の第1吐出口54と連通している。
続いて、プラズマ処理装置100において実行される処理の流れについて、図1を参照しながら説明する。以下に説明する処理は、制御部8の制御下で実行される。
上記の実施の形態によると、複数の誘導結合型アンテナ41が一列に配列される。複数の誘導結合型アンテナ41を一列に配列した場合、対象物である基板9の近傍領域において、隣り合う誘導結合型アンテナ41の間隙に対応する位置に、局所的なプラズマ強度の高まりが生じやすいところ、上述したとおり、隣り合う誘導結合型アンテナ41の間に、誘電体により形成される仕切り部材5が配置されることによって、このような局所的なプラズマ強度の高まりが生じることを抑制できる。すなわち、基板9の近傍空間におけるプラズマ強度の均一性を高めることができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、この発明はその趣旨を逸脱しない限りにおいて上述したもの以外に種々の変更を行うことが可能である。
例えば、複数の仕切り部材5は、必ずしも全て同じ大きさでなくともよい。例えば、図6に示されるように、端の誘導結合型アンテナ41とその隣の誘導結合型アンテナ41との間に配置される仕切り部材5(以下「特定仕切り部材5e」ともいう)の本体部501の高さ寸法(Z軸に沿う寸法)を、他の仕切り部材5fの本体部501の高さ寸法よりも大きく形成してもよい。
仕切り部材5の内部に形成される内部流路は、必ずしも上記に例示した形状に限らない。図7には、変形例に係る内部流路51aを備える仕切り部材5aが示されている。
上記の実施の形態においては、端の誘導結合型アンテナ41と、処理チャンバー1のX側の側壁との間に、仕切り部材5が配置される構成としたが、この仕切り部材5は省略してもよい。また、上記の実施の形態においては、隣り合う誘導結合型アンテナ41の間隙の全てに仕切り部材5が配置される構成としたが、必ずしも全ての間隙に仕切り部材5を配置する必要はない。例えば、端の誘導結合型アンテナ41とその隣の誘導結合型アンテナ41との間にのみ仕切り部材5を配置し、それ以外の仕切り部材5を省略してもよい。
2 保持搬送部
3 加熱部
4 プラズマ発生部
5 仕切り部材
6 ガス供給部
7 排気部
8 制御部
9 基板
41 誘導結合型アンテナ
44 高周波電源
51,51a 内部流路
52 上流流路
53s,53t,53a 下流流路
54 吐出口
61 第1ガス供給部
62 第2ガス供給部
90 キャリア
100 プラズマ処理装置
Claims (7)
- プラズマ処理装置であって、
内部に処理空間を形成する処理チャンバーと、
前記処理空間において、処理対象となる対象物を保持する保持部と、
巻き数が一周未満である複数の誘導結合型アンテナと、
前記複数の誘導結合型アンテナと接続された高周波電源と、
誘電体により形成される仕切り部材と、
を備え、
前記複数の誘導結合型アンテナの各々の両端部を結ぶ線分の中心点が定められた仮想軸上に配置されることによって、前記複数の誘導結合型アンテナが前記仮想軸に沿って一列に配列されており、
前記仕切り部材が、隣り合う誘導結合型アンテナの間に配置される、
プラズマ処理装置。 - 請求項1に記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘導結合型アンテナと前記仕切り部材とが共通の配設面に配設されており、
前記誘導結合型アンテナにおける前記配設面から突出している側の端を含む水平面を、第1水平面とよび、
前記保持部に保持されている対象物の上面を含む水平面を、第2水平面とよび、
前記第1水平面と前記第2水平面との中間の水平面を、第3水平面とよぶとして、
前記仕切り部材における前記配設面から突出している側の端が、前記第3水平面よりも前記配設面側に存在する、
プラズマ処理装置。 - 請求項1または2に記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘導結合型アンテナと前記仕切り部材とが共通の配設面に配設されており、
前記誘導結合型アンテナにおける前記配設面から突出している側の端に、仮想円の円弧に沿って曲がる円弧状部分が含まれ、
前記仮想円の中心を通る水平面を、第4水平面とよび、
前記仕切り部材における前記配設面から突出している側の端が、前記第4水平面よりも前記対象物側に存在する、
プラズマ処理装置。 - 請求項1または2に記載のプラズマ処理装置であって、
前記誘導結合型アンテナと前記仕切り部材とが共通の配設面に配設されており、
前記誘導結合型アンテナにおける前記配設面から突出している側の端を含む水平面を、第1水平面とよび、
前記仕切り部材における前記配設面から突出している側の端が、前記第1水平面よりも前記対象物側に存在する、
プラズマ処理装置。 - 請求項1から4のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記仕切り部材が、
内部に形成された内部ガス流路と、
前記内部ガス流路と前記処理空間とを連通する吐出口と、
前記内部ガス流路にガスを供給するガス供給部と、
を備える、プラズマ処理装置。 - 請求項1から5のいずれかに記載のプラズマ処理装置であって、
前記仕切り部材を複数備え、
前記複数の仕切り部材のうちの少なくとも1つの仕切り部材が、他の仕切り部材と大きさが異なる、
プラズマ処理装置。 - 請求項6に記載のプラズマ処理装置であって、
一列に配列されている前記複数の誘導結合型アンテナのうち、端に配置されている誘導結合型アンテナと、当該誘導結合型アンテナの隣の誘導結合型アンテナとの間に配置される仕切り部材が、他の仕切り部材よりも大きい、
プラズマ処理装置。
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