JP2016181390A - マイクロ波プラズマ源およびプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図であり、図2は図1のプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波プラズマ源におけるマイクロ波導入機構の配置を模式的に示す平面図、図3は図1のプラズマ処理装置に用いられるマイクロ波プラズマ源の構成を示すブロック図である。
マイクロ波プラズマ源2は、上述したように、マイクロ波出力部30と、マイクロ波伝送部40と、マイクロ波放射部材50とを有する。
次に、マイクロ波プラズマ源2のマイクロ波放射部材50についてより詳細に説明する。
図4はマイクロ波放射部材50の主要部を示す断面図であり、図5はマイクロ波放射部材50の周縁部表面における遅波材の配置を示す図であり、図6はマイクロ波放射部材50の周縁部における平面スロットアンテナのスロットの配置を示す図である。
次に、マイクロ波導入機構について詳細に説明する。
以下の説明では周縁マイクロ波導入機構43aについて説明する。図9は周縁マイクロ波導入機構43aを示す断面図、図10は周縁マイクロ波導入機構43aの給電機構を示す図9のAA′線による横断面図、図11は周縁マイクロ波導入機構43aにおけるスラグと滑り部材を示す図9のBB′線による横断面図である。
次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置100における動作について説明する。
次に、本発明の効果を確認したシミュレーション結果について説明する。
図12は、上記実施形態のマイクロ波プラズマ源によりチャンバ内にマイクロ波を導入した場合の電磁シミュレーション結果、および中心マイクロ波導入機構43b(遅波材131、スロット133およびマイクロ波透過部材132を含む)と同じ構造のマイクロ波導入機構を7本均等に設けてマイクロ波を導入した従来例の電磁シミュレーション結果を比較して示すものである。(a)に示す本実施形態の場合、電界強度が周縁マイクロ波導入機構の配置領域の周方向に沿って均一であるのに対し、(b)に示す従来例では、マイクロ波導入機構の数が多いにも関わらず、周方向の電界強度の均一性は不十分なものであった。
上記実施形態では、マイクロ波放射部材50の中央部に中心マイクロ波導入機構43bを設けて、チャンバ1内のウエハWの中央領域に対応する部分にも表面波プラズマを生成させたが、本発明の主眼は周方向に均一なプラズマを生成することにあり、中央部の構成は上記実施形態に限定されない。本発明の他の実施形態では中央部に容量結合プラズマを形成する構成を有する。図14は、本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
以上、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記2つの実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、本発明の主眼は周縁部に均一なプラズマを生成することにあり、中央部の構成は上記2つの実施形態に限定されず、要求されるプラズマ分布によって種々の構成をとることができる。また、中央部にプラズマを生成する機構を設けないことも可能である。
2;マイクロ波プラズマ源
3;全体制御部
11;サセプタ
12;支持部材
15;排気管
16;排気装置
17;搬入出口
21;第1ガス導入部
22;第1ガス供給源
23;第2ガス導入部
28;第2ガス供給源
30;マイクロ波出力部
31;マイクロ波電源
32;マイクロ波発振器
40;マイクロ波伝送部
42;アンプ部
43a;周縁マイクロ波導入機構
43b;中心マイクロ波導入機構
44;マイクロ波伝送路
50;マイクロ波放射部材
52;外側導体
53;内側導体
54;給電機構
55;マイクロ波電力導入ポート
60;導入機構本体
100;プラズマ処理装置
121;遅波材
122;マイクロ波透過部材
123;スロット
124;スロットアンテナ部
W;半導体ウエハ
Claims (12)
- プラズマ処理装置のチャンバ内にマイクロ波を放射して表面波プラズマを形成するマイクロ波プラズマ源であって、
マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部と、前記マイクロ波出力部から出力されたマイクロ波を伝送するためのマイクロ波伝送部と、前記チャンバの天壁を構成し、前記マイクロ波伝送部から供給されたマイクロ波を前記チャンバ内に放射するためのマイクロ波放射部材とを具備し、
前記マイクロ波伝送部は、前記マイクロ波放射部材の上の前記チャンバ内の周縁部分に対応する周縁部に円周方向に沿って設けられた、前記マイクロ波放射部材にマイクロ波を導入する複数のマイクロ波導入機構を有し、
前記マイクロ波放射部材は、
金属製の本体部と、
前記本体部の前記マイクロ波導入機構の配置面近傍に、前記複数のマイクロ波導入機構の配置部分を含む円環状をなすマイクロ波導入機構配置領域に沿って全体形状が円環状になるように複数設けられた誘電体からなる遅波材と、
前記本体部のマイクロ波放射面に、前記マイクロ波導入機構配置領域に沿って設けられた円環状をなす誘電体からなるマイクロ波透過部材と、
前記遅波材と前記マイクロ波透過部材との間に設けられ、前記マイクロ波導入機構配置領域に沿って全体が円周状になるように複数設けられたマイクロ波放射用のスロットを有するスロットアンテナ部とを有し、
前記複数の遅波材は、隣り合うものが金属部材で分離された状態で配置され、前記マイクロ波導入機構の数の2倍の枚数であり、前記各マイクロ波導入機構に対応する位置から、両側に延びるように配置されていることを特徴とするマイクロ波プラズマ源。 - 前記スロットは、円弧状をなし、前記マイクロ波導入機構配置領域に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項1に記載のマイクロ波プラズマ源。
- 前記マイクロ波放射部材は、前記チャンバ内にプラズマ処理に用いるガスを導入するガス導入部をさらに有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載のマイクロ波プラズマ源。
- 前記マイクロ波放射部材は円板状をなし、その上の前記チャンバ内の中央部分に対応する中央部に配置された他のマイクロ波導入機構をさらに有し、前記マイクロ波放射部材の中央から前記チャンバ内の中央部にも表面波プラズマが生成されるように構成されたことを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のマイクロ波プラズマ源。
- 前記マイクロ波放射部材の上面の、前記マイクロ波導入機構配置領域と前記他のマイクロ波導入機構が配置された領域の間の部分に、円環状の溝が形成されていることを特徴とする請求項4に記載のマイクロ波プラズマ源。
- 被処理基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内にガスを供給するガス供給機構と、
前記チャンバ内にマイクロ波を放射して表面波プラズマを形成するマイクロ波プラズマ源と
を具備し、前記表面波プラズマにより被処理基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記マイクロ波プラズマ源は、
マイクロ波を生成して出力するマイクロ波出力部と、前記マイクロ波出力部から出力されたマイクロ波を伝送するためのマイクロ波伝送部と、前記チャンバの天壁を構成し、前記マイクロ波伝送部から供給されたマイクロ波を前記チャンバ内に放射するためのマイクロ波放射部材とを備え、
前記マイクロ波伝送部は、前記マイクロ波放射部材の上の前記チャンバ内の周縁部分に対応する周縁部に円周方向に沿って設けられた、前記マイクロ波放射部材にマイクロ波を導入する複数のマイクロ波導入機構を有し、
前記マイクロ波放射部材は、
金属製の本体部と、
前記本体部の前記マイクロ波導入機構の配置面近傍に、前記複数のマイクロ波導入機構の配置部分を含む円環状をなすマイクロ波導入機構配置領域に沿って全体形状が円環状になるように複数設けられた誘電体からなる遅波材と、
前記本体部のマイクロ波放射面に、前記マイクロ波導入機構配置領域に沿って設けられた円環状をなす誘電体からなるマイクロ波透過部材と、
前記遅波材と前記マイクロ波透過部材との間に設けられ、前記マイクロ波導入機構配置領域に沿って全体が円周状になるように複数設けられたマイクロ波放射用のスロットを有するスロットアンテナ部とを有し、
前記複数の遅波材は、隣り合うものが金属部材で分離された状態で配置され、前記マイクロ波導入機構の数の2倍の枚数であり、前記各マイクロ波導入機構に対応する位置から、両側に延びるように配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記スロットは、円弧状をなし、前記マイクロ波導入機構配置領域に沿って一列に配置されていることを特徴とする請求項6に記載のプラズマ処理装置。
- 前記ガス供給機構は、前記マイクロ波放射部材に設けられた、第1のガスを導入する第1のガス導入部を有することを特徴とする請求項6または請求項7に記載のプラズマ処理装置。
- 前記チャンバ内に被処理基板を載置する載置台が設けられ、前記ガス供給機構は、前記マイクロ波放射部材と前記載置台との間にプラズマ処理に用いる第2のガスを導入する第2のガス導入部を有することを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装置。
- 前記マイクロ波放射部材は円板状をなし、その上の前記チャンバ内の中央部分に対応する中央部に配置された他のマイクロ波導入機構をさらに有し、前記マイクロ波放射部材の中央から前記チャンバ内の中央部にも表面波プラズマが生成されるように構成されたことを特徴とする請求項6から請求項9のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記マイクロ波放射部材の上面の、前記マイクロ波導入機構配置領域と前記他のマイクロ波導入機構が配置された領域の間の部分に、円環状の溝が形成されていることを特徴とする請求項10に記載のプラズマ処理装置。
- 前記マイクロ波放射部材は、前記チャンバ内の周縁部に対応する環状をなし、
前記プラズマ処理装置は、
被処理基板を載置する載置台と、
前記マイクロ波放射部材の内側部分に、前記チャンバ内にプラズマ処理に用いるガスをシャワー状に導入するシャワーヘッドと、
前記シャワーヘッドと前記載置台との間に高周波電界を形成する高周波電界形成機構と
をさらに具備し、
前記高周波電界形成機構により、前記チャンバ内に容量結合プラズマが形成されることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のプラズマ処理装置。
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