JP2020181840A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
シャワープレートは、電極フランジに接続され複数の噴出口を有する。シャワープレートと電極フランジとの間には空間が形成される。この空間は、原料ガスが導入されるガス導入空間である。つまり、シャワープレートは、処理室内を、基板に膜が形成される成膜空間と、ガス導入空間とに区画している。
また、特許文献1において、ヒータの側部には、別のアースプレート(高周波デバイス)の一端が接続されている。このアースプレートの他端は、チャンバの側面の近傍に電気的に接続されている。
しかし、特許文献1の図4や、特許文献2に記載されるように、搬出入部が形成されている場合、搬出入部が形成されているチャンバの内側面を流れる高周波電流の経路は、搬出入部が形成されていないチャンバの内側面を流れる高周波電流の経路よりも長くなる。これによって、搬出入部が形成されている内側面を流れる高周波電流の経路において、インダクタンスが大きくなる。
このため、基板およびヒータの周方向において、リターン電流の分布が均一でなくなるため、電場勾配が不均一となり、局所放電(異常放電)やプラズマの偏りを生じ、成膜の均一性に影響を与えるという問題があった。
このため、異常放電に起因するインピーダンスの不整合が生じ、電極フランジに印加できる高周波電圧が低下してしまうという課題がある。
また、特許文献2では、ドアバルブを二重にして、これを防止している。
特に、特許文献1に記載されるように、成膜処理時あるいは基板が昇降したときのいずれにおいても、基板よりもシャワープレートに近接する位置に、これら変形する部分、接触する部分あるいは摺動する部分があると、非常に好ましくない。
1.パーティクルの発生を防止すること。
2.成膜空間における変形部、可動部、接触部を削減すること。
3.高周波リターン電流の経路の短縮を図ること。
4.基板周方向における高周波リターン電流の分布均一性を向上すること。
5.高周波リターン電流の経路においてインダクタンスの低減を図ること。
6.高周波リターン電流の経路においてインダクタンスの調整を容易にすること。
7.プラズマ発生条件の調整を容易にすること。
8.これらを同時に実現すること。
電極フランジと、
側壁および底部を有するチャンバと、
前記チャンバと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記支持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記支持部と電気的に接続されるとともに前記支持部の径方向外側に位置するベースプレートと、
前記ベースプレートを前記支持部と独立して昇降駆動するベース昇降駆動部と、
前記ベースプレートの上面の縁部に周設されたキャパシタ形成部と、
前記チャンバの前記側壁に形成されて前記底部に向かう下面において、前記ベースプレートの前記キャパシタ形成部に対向する位置に周設されたキャパシタ形成部と、
を有し、
前記ベース昇降駆動部によって前記ベースプレートを昇降させ、前記ベースプレートの前記上面と前記チャンバの前記下面との間にギャップを形成して、
互いに対向する前記キャパシタ形成部どうしの間に、プラズマ形成時の高周波リターン電流に対するキャパシタを前記基板の全周となる位置に形成することにより上記課題を解決した。
本発明は、前記キャパシタ形成部は、前記基板の径方向における幅寸法が、前記基板の周方向において略均一に形成されることができる。
本発明は、前記キャパシタ形成部が、前記基板の周方向において、連続的または断続的に形成されることができる。
本発明は、互いに対向する前記ベースプレートの前記上面と前記チャンバの前記下面との少なくともいずれか一方に絶縁部材が配置されることができる。
本発明は、前記支持部の前記キャパシタ形成部が、隣接する前記ベースプレートの前記上面よりも凹状に形成されることができる。
本発明は、前記支持部の前記上面において、前記基板の径方向外側には絶縁部材が配置されることができる。
本発明は、前記ベースプレートと前記支持部とが、アースプレートにより電気的に接続されることができる。
本発明の前記処理室には、前記電極フランジに電気的に接続されるとともに前記反応室の上側に位置するシャワープレートが設けられ、
前記ベースプレートにおける前記キャパシタ形成部の内周輪郭が、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭よりも大きな形状を有することができる。
本発明の前記チャンバの前記側壁には、前記反応室の径寸法が前記電極フランジに近接する位置よりも前記底部に近接する位置を拡径するように周設された段差部が形成され、
前記段差部における前記底部に対向する前記下面に前記キャパシタ形成部が形成されることができる。
本発明は、前記段差部の内周輪郭が、前記支持部の外周輪郭よりも大きな形状を有することができる。
本発明は、前記チャンバの前記側壁には、前記反応室に前記基板を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部が設けられ、
前記段差部の前記下面が、前記搬出入部よりも前記電極フランジに近接する位置に設けられることができる。
本発明は、前記チャンバの前記下面に対向する前記ベースプレートの前記上面の前記キャパシタ形成部は、前記ベースプレートの前記上面に対向する前記下面の前記キャパシタ形成部に電気的に接続されていることができる。
電極フランジと、
側壁および底部を有するチャンバと、
前記チャンバと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記支持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記支持部と電気的に接続されるとともに前記支持部の径方向外側に位置するベースプレートと、
前記ベースプレートを前記支持部と独立して昇降駆動するベース昇降駆動部と、
前記ベースプレートの上面の縁部に周設されたキャパシタ形成部と、
前記チャンバの前記側壁に形成されて前記底部に向かう下面において、前記ベースプレートの前記キャパシタ形成部に対向する位置に周設されたキャパシタ形成部と、
を有し、
前記ベース昇降駆動部によって前記ベースプレートを昇降させ、前記ベースプレートの前記上面と前記チャンバの前記下面との間にギャップを形成して、
互いに対向する前記キャパシタ形成部どうしの間に、プラズマ形成時の高周波リターン電流に対するキャパシタを前記基板の全周となる位置に形成する。
この構成によれば、電極フランジに高周波の高電力を供給したときに、高周波電流を電極フランジから支持部およびベースプレートを介してチャンバに流すことができる。従って、電極フランジと支持部との間にプラズマを発生させることができる。
これにより、高周波リターン電流の経路が、チャンバ底部を経由する場合よりも短くすることができる。したがって、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを減少することができる。
同時に、ベースプレートの高さをベース昇降駆動部によって設定するだけで、ベースプレートの上面と下面との間のギャップを均一幅寸法に形成することが可能となる。このため、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
これにより、高周波リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼすことを防止できる。これにより、搬出入部によるインダクタンスの増加を防止することができ、高周波リターン電流のインダクタンスを低下させることができる。
また、同時に、高周波リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼさないことで、高周波リターン電流の経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
このような構成においては、ベースプレートの上面とチャンバの下面とが接触しないとともに、基板を搬出および搬入する程度に大きな昇降距離を移動・変形する部分が処理室内に存在しないため、パーティクル(塵埃)などが発生することを防止できる。
これにより、ベースプレートの上面とチャンバの下面とで形成されるキャパシタが、基板の周方向において均等に形成される。
したがって、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
従って、プラズマを発生させる際、インダクタンスが変動した部分で発生する異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
これにより、前記キャパシタ形成部を、基板の輪郭形状、支持部の輪郭形状およびベースプレートの輪郭形状に因って影響を受けないように、前記基板の周方向において配置することが容易となる。
この場合、キャパシタ形成部において、基板の四辺に対応する四本の直線を、さらに短い線分に分割することもできる。
あるいは、キャパシタ形成部を、同心状に複数本形成することもできる。
この場合、円弧状のキャパシタ形成部を、さらに短い円弧に分割することもできる。
あるいは、キャパシタ形成部を、同心状に複数本形成することもできる。
これにより、互いに対向するキャパシタ形成部の少なくともいずれか一方が絶縁部材で覆われるため、導電部材が露出しながら対向するように配置されていない。
従って、前記ベースプレートの前記上面と前記チャンバの前記下面との間で異常放電が生じるのを抑制することができる。結果として、装置に供給できる高周波電力の上限値を上昇させることができる。
したがって、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
従って、プラズマを発生させる際、インダクタンスが変動した部分で発生する異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
これにより、昇降駆動部によって支持部を昇降させるとともにベース昇降駆動部によってベースプレートを昇降させて、ベースプレートの上面とチャンバの下面との間に数ミリ程度の極小の間隙(ギャップ)を形成する際に、支持部の高さ位置とは独立にベースプレートと下面とによるギャップの制御を正確におこなうことが可能となる。
さらに、ベース昇降駆動部によってベースプレートを昇降させている際に、ベースプレートの上面とチャンバの下面とが当接しても、キャパシタ形成部は当接しないため、表面状態の変化によってキャパシタの変動が発生することを防止できる。
これにより、絶縁部材により、キャパシタ形成部の径方向内側では電気的に絶縁した状態を維持することができる。したがって、プラズマ処理中に、キャパシタ形成部の径方向内側に位置する基板に対して、発生させるプラズマがキャパシタ形成部付近には到達することを防止できる。
これにより、昇降駆動部によって支持部を昇降させるとともにベース昇降駆動部によってベースプレートを昇降させて、プラズマ形成時においてマッチングボックスにリターンする高周波リターン電流の経路を、支持部、ベースプレート、キャパシタ形成部、チャンバ、とすることができる。
前記ベースプレートにおける前記キャパシタ形成部の内周輪郭が、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭よりも大きな形状を有することができる。
これにより、基板サイズを縮小することなく、高周波リターン電流の経路となるキャパシタを容易に形成することが可能となる。
しかも、昇降駆動部以外の可動部分を処理室内に設ける必要がないため、パーティクル(塵埃)などが発生することを防止して、成膜特性が低下することを防止できる。
また、発生したプラズマが、キャパシタ形成部に到達することを防止できる。
前記段差部における前記底部に対向する前記下面に前記キャパシタ形成部が形成されることができる。
これにより、上下方向で段差部の下面より電極フランジに近接する位置に発生するプラズマが、キャパシタ形成部に近接することを防止して、発生させたプラズマがキャパシタ形成部付近に到達してしまうことを防止できる。
したがって、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
従って、プラズマを発生させる際、インダクタンスが変動した部分で発生する異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
これにより、上下方向において段差部の下面より電極フランジに近接する位置に発生するプラズマが、段差部によってキャパシタ形成部に近接することを防止して、発生させたプラズマがキャパシタ形成部付近に到達してしまうことを防止できる。
したがって、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
従って、プラズマを発生させる際、インダクタンスが変動した部分で発生する異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
前記段差部の前記下面が、前記搬出入部よりも前記電極フランジに近接する位置に設けられることができる。
これにより、リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼすことを防止できる。これにより、搬出入部によるインダクタンスの増加を防止することができ、高周波リターン電流のインダクタンスを低下させることができる。
また、同時に、リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼさないことで、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
さらに、キャパシタ形成部よりも底部に近接する位置となるチャンバの側壁に搬出入部が位置するため、搬出入部で発生したパーティクルが基板に到達することを抑制して、成膜特性が低下することを防止できる。
これにより、互いに対抗するキャパシタ形成部によって、キャパシタを形成し、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを低下させるとともに、基板の周方向において、略等しいインダクタンスを形成することが可能となる。
同時に、ベースプレートの昇降位置と、支持部の高さ位置とを独立して制御することが可能となる。
図1は、本実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略断面図である。図2は、本実施形態におけるプラズマ処理装置のベースプレートを示す説明図であり、図1におけるII方向に向かう矢視図である。図において、符号1は、プラズマ処理装置である。
また、以下の説明に用いる各図においては、各構成要素を図面上で認識し得る程度の大きさとするため、適宜、各構成要素の寸法および比率を実際のものとは異ならせた場合がある。
プラズマ処理装置1は、図1に示すように、基板10を収容する反応室である成膜空間2aを有する処理室101を含む。
処理室101は、真空チャンバ(チャンバ)2と、電極フランジ4と、真空チャンバ2および電極フランジ4に挟持された絶縁フランジ81とから構成されている。
真空チャンバ2はアルミニウム、アルミニウム合金などで形成されている。
サセプタ(支持部)15とベースプレート17とは、上下に離間して配置されている。
サセプタ(支持部)15とベースプレート17とは、互いに平行に配置されている。
枠状のベースプレート17における中央部分の貫通孔には、支柱16が貫通している。
ベースプレート17と支柱16とは、互いに接触していない。
また、ベース昇降駆動部(昇降駆動部)16Aによって、サセプタ(支持部)15とベースプレート17とは、後述するアースプレート19の可動範囲で、別々に昇降可能とされている。
真空チャンバ2には、ベースプレート17よりも底部11に近接する位置に、排気管27が接続されている。排気管27の先端には、真空ポンプ28が設けられている。真空ポンプ28は、真空チャンバ2内が真空状態となるように減圧する。
真空チャンバ2において、壁部24その上端には、段差部25、および、高周波電極支持部23が設けられている。段差部25および高周波電極支持部23は、それぞれ導電材で構成されている。
段差部25および高周波電極支持部23は、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成される。
高周波電極支持部23は、段差部25とほぼ同じ内径寸法を有して、段差部25に積層されている。
高周波電極支持部23の上端には、シールドカバー13の下端が載置されている。
段差部25の下面よりもサセプタ15の上面は、シャワープレート5に近接した位置にある。
段差部25および/または高周波電極支持部23とサセプタ15とは、離間している。
絶縁フランジ81は壁部24よりも小さい径方向寸法を有する。絶縁フランジ81の径方向断面は、略Z字状に形成される。すなわち、絶縁フランジ81は、段差部25および/または高周波電極支持部23の径方向内側に接するとともに、壁部24に平行に延在する枠部81bを有する。
上絶縁フランジ部81cは、高周波電極支持部23の上端に接して、絶縁フランジ81を支持可能とする。
なお、下絶縁フランジ部81aの径方向内側輪郭は、電極フランジ4およびシャワープレート5が成膜空間2aに露出する範囲を制限している。下絶縁フランジ部81aは、電極絶縁カバーとして機能する。
電極フランジ4は、周壁43の開口部が基板10の鉛直方向において下方に位置するように配置されている。周壁43の下端によって形成される開口部には、シャワープレート5が取り付けられている。上板41とシャワープレート5とは上下方向に離間して、互いに略平行に配置される。これにより、電極フランジ4とシャワープレート5との間に空間14が形成される。
また、処理室101の外部に設けられたプロセスガス供給部21とガス導入口42との間には、ガス導入管7が設けられている。
ガス導入管7は、後述するシールドカバー13を貫通している。ガス導入管7を通じて、プロセスガス供給部21から空間14にプロセスガスが供給される。
シャワープレート5には、複数のガス噴出口6が形成されている。
空間14内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口6から真空チャンバ2内の成膜空間2aに噴出される。
電極フランジ4の周囲には、電極フランジ4を覆うようにシールドカバー13が設けられている。
シールドカバー13は、電極フランジ4と非接触である。シールドカバー13は、真空チャンバ2に電気的に接続するように配置されている。
マッチングボックス12は、シールドカバー13に取り付けられている。
電極フランジ4およびシャワープレート5は、カソード電極として構成されている。
真空チャンバ2は、シールドカバー13を介して接地されている。
サセプタ15は、ヒータを内蔵してもよい。サセプタ15は、載置した基板10をヒータによって加熱および温度調節可能としてもよい。
サセプタ15には、その上面に絶縁膜15aが設けられていてもよい。
サセプタ15に基板10が配置された状態で、ガス噴出口6からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基板10の処理面10a上の空間に供給される。
サセプタ15の内部には図示しないヒータ線が設けられている。ヒータ線によってサセプタ15の温度が所定の温度に調整される。
ヒータ線は、サセプタ15の略中央部および支柱16に形成された貫通孔の内部に挿通されて、真空チャンバ2の外部へと導かれている。ヒータ線は、真空チャンバ2の外部において、電源(不図示)に接続される。
ヒータ線は、電源から供給される電力に応じて、サセプタ15および基板10の温度を調節する。
基板絶縁カバー82は、基板10の全周に設けられる。基板絶縁カバー82の厚さ寸法は、基板10の厚さ寸法よりも大きくされる。つまり、基板絶縁カバー82の高さは、基板10の処理面10aよりも上向きに突出することができる。
基板絶縁カバー82は、サセプタ15の側面を覆うように設けることができる。
あるいは、基板絶縁カバー82の高さは、基板10の処理面10aよりも低くすることができる。
ベースプレート17は、導電性を有する金属等で形成されている。例えば、ベースプレート17は、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成されている。
アースプレート19は、ベースプレート17の内周縁に沿って略等間隔で多数配置されている。
アースプレート19は、例えば、ニッケル系合金又はアルミ合金などで形成されている。
アースプレート19は、ベースプレート17の上面およびサセプタ15の下面と電気的に接続されている。
このため、ベースプレート17の上面およびサセプタ15の下面に絶縁膜が設けられる場合には、ベースプレート17の上面およびサセプタ15の下面では、アースプレート19の接続位置の絶縁膜が除去される。
真空チャンバ2の側壁24における外側面には、搬出入部26を開閉するドアバルブ26aが設けられている。ドアバルブ26aは、上下方向にスライド可能である。
一方、ドアバルブ26aが上方(電極フランジ4に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部26が閉口され、基板10の処理(成膜処理)を行うことができる。
図4は、本実施形態におけるプラズマ処理装置のキャパシタ形成部を説明するための拡大断面図である。
段差部25の内周縁部には、図1,図3,図4に示すように、キャパシタ形成部30が形成されている。
導電帯部31は、ベースプレート17の全周に亘って設けられる。
導電帯部31は、ベースプレート17の全周に亘って等幅、すなわち、略均一に設けられる。
導電帯部31は、矩形とされるベースプレート17の各辺と平行に設けられる。
導電帯部31は、ベースプレート17の全周に亘って平面視してサセプタ15の外縁である基板絶縁カバー82と離間して設けられる。
導電帯部31とベースプレート17の外形輪郭との離間距離は、ベースプレート17の全周に亘って等しく設けられる。
絶縁膜32は、基板絶縁カバー82の下側、つまり、サセプタ15の下側となる領域まで連続して設けられてもよい。
絶縁膜33は、ベースプレート17の側方端面まで連続して設けられてもよい。
絶縁膜32および絶縁膜33は、アルマイト合金等とすることができる。
絶縁膜32および絶縁膜33は、同じ厚さ寸法を有する。
基板絶縁カバー82、絶縁膜32および絶縁膜33は、絶縁部材を構成する。
導電帯部31は、ベースプレート17の上面において、絶縁膜32および絶縁膜33よりも凹んだ状態とされる。
導電帯部31は、基板絶縁カバー82よりも下側に位置するベースプレート17の上面に設けられる。
導電帯部35は、導電帯部31に対応して、段差部25の全周に亘って設けられる。
導電帯部35は、段差部25の全周に亘って等幅に設けられる。
導電帯部35は、導電帯部31と同様に、矩形とされる段差部25の内側輪郭の各辺と平行に設けられる。
導電帯部35は、段差部25の全周に亘って段差部25の内側輪郭と離間して設けられる。
導電帯部35は、段差部25の全周に亘って壁部(側壁)24の上端における内面と離間して設けられる。
導電帯部35とベースプレート17の外形輪郭との離間距離は、導電帯部31と同様に、ベースプレート17の全周に亘って等しく設定される。
また、導電帯部35よりも、側壁(壁部)24に隣接する段差部25の表面には、領域37が存在する。
領域36および領域37は、いずれも、導電帯部35と面一で連続している。導電帯部35、領域36および領域37は、段差部25の下面に位置している。
つまり、段差部25の下面は、たとえば、アルミニウムとされる導電体が全面で露出している。
つまり、導電帯部35は、導電帯部31と対向することで、段差部25の下面において形成される。
図5は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の高周波リターン電流を説明するための断面図である。
この際、ベースプレート17は、サセプタ15よりも底部11側に位置している。
基板10を載置する前は、サセプタ15およびベースプレート17は真空チャンバ2内の下方に位置している。
基板10を載置する前は、サセプタ15は搬出入部26よりも下方に位置している。
つまり、サセプタ15とシャワープレート5との間隔が広くなっているので、ロボットアーム(不図示)を用いて基板10をサセプタ15上に容易に載置することができる。
これにより、ベースプレート17の上面において、その周縁部分が段差部25の下面に近接する。
このとき、アースプレート19が変形することで、サセプタ15およびベースプレート17は電気的に接続された状態を維持する。
また、アースプレート19が可撓性を有することで、サセプタ15およびベースプレート17は互いに上下方向位置を変化できる。
具体的には、ベースプレート17の上面と段差部25の下面とのギャップGは、0.1mm〜10mm程度の範囲、即ち、ナローギャップに設定される。
これによって、適切に成膜を行うために必要なキャパシタが、ベースプレート17の外周に沿って全周に形成される。
したがって、サセプタ15の外周に沿って全周に均一な高周波リターン電流が形成可能となる。
このため、ベースプレート17の全周におけるキャパシタを確実に形成することができる。
同時に、ベースプレート17の全周において均一な値のキャパシタを確実に形成することができる。
すると、電極フランジ4の表面からシャワープレート5の表面を伝って高周波電流が流れ、シャワープレート5とサセプタ15との間に放電が生じる。そして、シャワープレート5と基板10の処理面10aとの間にプラズマPが発生する。
サセプタ15に伝達された高周波電流は、アースプレート19、ベースプレート17、キャパシタ形成部30を介して段差部25および高周波電極支持部23の内周面に流れる(図5)。
そして、高周波電流は、シールドカバー13を伝ってリターンされる(リターン電流)。
つまり、真空チャンバ2における搬出入部26の有無に関係なく、高周波リターン電流は、真空チャンバ2の底部11および側壁24を伝ってリターンされない。
また、高周波リターン電流の経路の距離を、サセプタ15、および、ベースプレート17の全周に亘って等しくすることができる。つまり、サセプタ15、および、ベースプレート17の全周に亘って、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを同一にすることができる。
これにより、サセプタ15、および、ベースプレート17の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
このため、ベースプレート17と段差部25との間のギャップGと独立して、プラズマ処理条件のみによって、シャワープレート5に対して設定されるサセプタ15の高さを最適化することができる。
したがって、プラズマ処理条件、および、高周波デバイスリターン電流の経路におけるキャパシタを、同時に最適化することが容易に可能となる。
また、同時に、高周波リターン電流の経路に対して、搬出入部26が影響を及ぼさないことで、高周波リターン電流の経路が、サセプタ15の周方向において、均等に形成されることになる。
なお、絶縁膜32および絶縁膜33の膜厚、つまり、導電帯部31の凹んだ寸法は、0.1〜1mmとすることができる。
同時に、サセプタ15の下面よりもベースプレート17の上面および段差部25の下面が下側に位置して居る。
このため、プラズマPがキャパシタ形成部30に近接することを防止して、発生させたプラズマPがキャパシタ形成部30付近に到達してしまうことを防止できる。
図6は、本実施形態におけるキャパシタ形成部を示す拡大断面図であり、本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、キャパシタ形成部30に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
絶縁膜36aは、導電帯部35と段差部25の内側輪郭との間に設けられる。
絶縁膜36aは、第1実施形態における領域36を覆うように形成される。
絶縁膜37aは、第1実施形態における領域37を覆うように形成される。
絶縁膜37aは、段差部25における側壁(壁部)24の上端面に接する位置まで連続して設けられてもよい。
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、アルマイト合金等とすることができる。
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、同じ厚さ寸法を有する。
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、絶縁部材を構成する。
導電帯部35は、段差部25の下面において、全面に形成された絶縁膜36および絶縁膜37を剥離することで形成される。
導電帯部35は、段差部25の下面において、絶縁膜36および絶縁膜37よりも凹んだ状態とされる。
なお、絶縁膜36aおよび絶縁膜37aの膜厚、つまり、導電帯部35の凹んだ寸法は、0.1mm〜1mmとすることができる。
つまり、絶縁膜36aおよび絶縁膜37aによって、導電帯部35の幅寸法を設定して、導電帯部31と導電帯部35とによって高周波リターン電流の経路におけるキャパシタの大きさを設定することができる。この場合、導電帯部31と導電帯部35との幅寸法を等しくする、あるいは、導電帯部31と導電帯部35との幅寸法を異なるように設定することも可能である。
図7は、本発明の実施形態における導電帯部をベースプレート17の上面へ配置する際の例を示す上面図である。
なお、図において、アースプレート19、基板絶縁カバー82等は省略している。
これにより、絶縁膜33は、ベースプレート17の上面には設けられていない。
図8は、本発明の実施形態における導電帯部をベースプレート17の上面へ配置する際の例を示す上面図である。
なお、図において、アースプレート19、基板絶縁カバー82等は省略している。
つまり、導電帯部31bおよび導電帯部31cは、互いに平行に設けられる。
導電帯部31bと導電帯部31cとの間には、絶縁膜32aが、設けられている。
これにより、絶縁膜33は、ベースプレート17の径方向の幅寸法が小さくされている。
図9は、本発明の実施形態における導電帯部をベースプレート17の上面へ配置する際の例を示す上面図である。
なお、図において、アースプレート19、基板絶縁カバー82等は省略している。
これにより、絶縁膜32と絶縁膜33とは、連続する部分を有する。
図10は、本発明の実施形態における導電帯部をベースプレート17の上面へ配置する際の例を示す上面図である。
なお、図において、アースプレート19、基板絶縁カバー82等は省略している。
図11は、本発明の実施形態における導電帯部をベースプレート17の上面へ配置する際の例を示す上面図である。
なお、図において、アースプレート19、基板絶縁カバー82等は省略している。
これにより、絶縁膜32と絶縁膜33とは、矩形のベースプレート17の輪郭形状の四辺の中央部に対応する部分において、連続する部分を有する。
また、キャパシタ形成部30における導電帯部31の幅は10mm以上とすることが好ましく、20mm以上とすることがより好ましい。
段差部25とベースプレート17間のギャップGは、0.1mm以上10mm以下とすることが好ましく、0.5mm以上5mm以下とすることが好ましい。
2…真空チャンバ(チャンバ)
2a…成膜空間
4…電極フランジ
5…シャワープレート
6…ガス噴出口
7…ガス導入管
9…高周波電源
10…基板
10a…処理面
11…底部(内底面)
12…マッチングボックス
13…シールドカバー
14…空間
15…サセプタ(支持部)
16…支柱
16A…ベース昇降駆動部(昇降駆動部)
17…ベースプレート
18…支柱
19…アースプレート
23…高周波電極支持部
24…壁部(側壁)
25…段差部
26…搬出入部
26a…ドアバルブ
27…排気管
28…真空ポンプ
30…キャパシタ形成部
31…導電帯部
31a,31b,31c,31d,31e,31f,35…導電帯部
32,32a,33,36a,37a…絶縁膜
41…上板
42…ガス導入口
43…周壁
81…絶縁フランジ
82…基板絶縁カバー
101…処理室
G…間隙(ギャップ)
G…ギャップ
P…プラズマ
Claims (12)
- プラズマ処理装置であって、
電極フランジと、
側壁および底部を有するチャンバと、
前記チャンバと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記支持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記支持部と電気的に接続されるとともに前記支持部の径方向外側に位置するベースプレートと、
前記ベースプレートを前記支持部と独立して昇降駆動するベース昇降駆動部と、
前記ベースプレートの上面の縁部に周設されたキャパシタ形成部と、
前記チャンバの前記側壁に形成されて前記底部に向かう下面において、前記ベースプレートの前記キャパシタ形成部に対向する位置に周設されたキャパシタ形成部と、
を有し、
前記ベース昇降駆動部によって前記ベースプレートを昇降させ、前記ベースプレートの前記上面と前記チャンバの前記下面との間にギャップを形成して、
互いに対向する前記キャパシタ形成部どうしの間に、プラズマ形成時の高周波リターン電流に対するキャパシタを前記基板の全周となる位置に形成する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記キャパシタ形成部は、前記基板の径方向における幅寸法が、前記基板の周方向において略均一に形成される
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 - 前記キャパシタ形成部が、前記基板の周方向において、連続的または断続的に形成される
ことを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。 - 互いに対向する前記ベースプレートの前記上面と前記チャンバの前記下面との少なくともいずれか一方に絶縁部材が配置される
ことを特徴とする請求項1から3のいずれか記載のプラズマ処理装置。 - 前記支持部の前記キャパシタ形成部が、隣接する前記ベースプレートの前記上面よりも凹状に形成される
ことを特徴とする請求項4記載のプラズマ処理装置。 - 前記支持部の前記上面において、前記基板の径方向外側には絶縁部材が配置される
ことを特徴とする請求項1から5のいずれか記載のプラズマ処理装置。 - 前記ベースプレートと前記支持部とが、アースプレートにより電気的に接続される
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか記載のプラズマ処理装置。 - 前記処理室には、前記電極フランジに電気的に接続されるとともに前記反応室の上側に位置するシャワープレートが設けられ、
前記ベースプレートにおける前記キャパシタ形成部の内周輪郭が、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭よりも大きな形状を有する
ことを特徴とする請求項1から6のいずれか記載のプラズマ処理装置。 - 前記チャンバの前記側壁には、前記反応室の径寸法が前記電極フランジに近接する位置よりも前記底部に近接する位置を拡径するように周設された段差部が形成され、
前記段差部における前記底部に対向する前記下面に前記キャパシタ形成部が形成される
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか記載のプラズマ処理装置。 - 前記段差部の内周輪郭が、前記支持部の外周輪郭よりも大きな形状を有する
ことを特徴とする請求項9記載のプラズマ処理装置。 - 前記チャンバの前記側壁には、前記反応室に前記基板を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部が設けられ、
前記段差部の前記下面が、前記搬出入部よりも前記電極フランジに近接する位置に設けられる
ことを特徴とする請求項9または10記載のプラズマ処理装置。 - 前記チャンバの前記下面に対向する前記ベースプレートの前記上面の前記キャパシタ形成部は、前記ベースプレートの前記上面に対向する前記下面の前記キャパシタ形成部に電気的に接続されている
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか記載のプラズマ処理装置。
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