JP2022072152A - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

Figure 2022072152000001
【課題】電磁波によりチャンバ内でプラズマを生成するプラズマ処理装置において電磁波の導波部における共振部の長さを短くする技術を提供する。
【解決手段】開示されるプラズマ処理装置は、チャンバ及び導波部を備える。導波部は、チャンバ内でプラズマを生成するためにＶＨＦ波又はＵＨＦ波である電磁波を伝播するように構成されている。導波部は、電磁波の共振部を含む。共振部は、第１の導波路、第２の導波路、及び負荷インピーダンス部を含む。第１の導波路は、第１の特性インピーダンスを有する。第２の導波路は、第２の特性インピーダンスを有する。第２の導波路は、グランド電位を有する短絡端において終端されている。負荷インピーダンス部は、第１の導波路と第２の導波路との間で接続されている。第２の特性インピーダンスは、第１の特性インピーダンスよりも大きい。
【選択図】図１

Description

本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
プラズマ処理装置がデバイス製造において用いられている。特開２０１１－２４３６３５号公報（以下、「特許文献１」という）は、プラズマ処理装置の一種として、平行平板型のプラズマ処理装置を開示している。
特許文献１のプラズマ処理装置は、チャンバ及び上部電極を備える。上部電極は、シャワーヘッドを構成している。シャワーヘッドは、成膜ガスをチャンバ内に導入する。上部電極は、高周波電源に接続されている。高周波電源は、上部電極に高周波電力を供給する。上部電極に供給される高周波電力は、チャンバ内で高周波電界を生成する。生成された高周波電界は、チャンバ内で成膜ガスを励起させて、プラズマを生成する。基板に対する成膜処理では、プラズマからの化学種が基板上に堆積して、基板上に膜を形成する。
また、特許文献１のプラズマ処理装置は、チャンバをクリーニングする機能を備えている。具体的に、特許文献１のプラズマ処理装置は、クリーニングガスのリモートプラズマからのラジカルといった化学種をチャンバの側壁からチャンバ内に導入するように構成されている。
特開２０１１－２４３６３５号公報
本開示は、電磁波によりチャンバ内でプラズマを生成するプラズマ処理装置において電磁波の導波部における共振部の長さを短くする技術を提供する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ及び導波部を備える。導波部は、チャンバ内でプラズマを生成するためにＶＨＦ波又はＵＨＦ波である電磁波を伝播するように構成されている。導波部は、そこにおいて電磁波を共振させる共振部を含む。共振部は、第１の導波路、第２の導波路、及び負荷インピーダンス部を含む。第１の導波路は、第１の特性インピーダンスを有する。第２の導波路は、第２の特性インピーダンスを有する。第２の導波路は、グランド電位を有する短絡端において終端されている。負荷インピーダンス部は、第１の導波路と第２の導波路との間で接続されている。第２の特性インピーダンスは、第１の特性インピーダンスよりも大きい。
一つの例示的実施形態によれば、電磁波によりチャンバ内でプラズマを生成するプラズマ処理装置において電磁波の導波部における共振部の長さを短くすることが可能となる。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の部分拡大断面図である。 図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ってとった断面図である。 図２のＩＶ－ＩＶ線に沿ってとった断面図である。
以下、種々の例示的実施形態について説明する。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ及び導波部を備える。導波部は、チャンバ内でプラズマを生成するためにＶＨＦ波又はＵＨＦ波である電磁波を伝播するように構成されている。導波部は、そこにおいて電磁波を共振させる共振部を含む。共振部は、第１の導波路、第２の導波路、及び負荷インピーダンス部を含む。第１の導波路は、第１の特性インピーダンスを有する。第２の導波路は、第２の特性インピーダンスを有する。第２の導波路は、グランド電位を有する短絡端において終端されている。負荷インピーダンス部は、第１の導波路と第２の導波路との間で接続されている。第２の特性インピーダンスは、第１の特性インピーダンスよりも大きい。
上記実施形態では、第２の特性インピーダンスが、第１の特性インピーダンスよりも大きいので、第２の導波路の長さが短くても、共振部において共振条件が満たされる。したがって、電磁波によりチャンバ内でプラズマを生成するプラズマ処理装置において電磁波の導波部における共振部の長さを短くすることが可能となる。
一つの例示的実施形態において、第１の導波路の長さと第２の導波路の長さは、実質的に同一であってもよい。
一つの例示的実施形態において、共振部の長さである第２の導波路の長さは、共振部内での電磁波の実効波長の１／８未満の長さを有していてもよい。
一つの例示的実施形態において、第１の導波路は、内側導体及び外側導体を含む第１の同軸管によって提供されていてもよい。負荷インピーダンス部は、第１の導波路に連続して第１の同軸管が延在する方向に沿って延在していてもよい。第２の導波路は、第１の同軸管の外側導体である内側導体及び外側導体を含む第２の同軸管によって提供されていてもよく、第１の導波路及び負荷インピーダンス部を囲むように延在していてもよい。共振部において、第２の導波路は、第１の導波路及び負荷インピーダンスから構成される部分に対して折り返されていてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、誘電体部を更に備えていてもよい。誘電体部は、誘電体材料から形成されており、第１の同軸管の内側導体と第１の同軸管の外側導体との間に配置されている。誘電体部は、第１の導波路の端部から負荷インピーダンス部の中の位置まで突き出るように、第１の同軸管の内側導体に沿って延在していてもよい。この実施形態では、誘電体部が第２の導波路から第１の同軸管の内側導体を隠すように延在しているので、アーク放電、鉛面放電といった共振部内での異常放電が抑制される。
一つの例示的実施形態において、第１の同軸管の内側導体はガス供給管を構成していてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、基板支持部、シャワーヘッド、及び導入部を更に備えていてもよい。基板支持部は、チャンバ内に設けられている。シャワーヘッドは、金属から形成されており、基板支持部の上方に設けられている。シャワーヘッドは、チャンバ内の空間に向けて開口した複数のガス孔を提供している。導入部は、誘電体から形成されており、電磁波をそこからチャンバ内に導入するようにシャワーヘッドの外周又はチャンバの側壁に沿って設けられている。ガス供給管は、チャンバの上方で鉛直方向に延在して、シャワーヘッドの上部中央に接続されており、共振部に接続された導波路を該共振部と導入部との間で提供している。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、電磁波の供給路を更に備えていてもよい。ガス供給管は、環状の鍔部を含んでいてもよい。供給路は、鍔部に接続された導体を含んでいてもよい。共振部は、チャンバに対して鍔部の上方に設けられていてもよい。
一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置は、第１のガス源、第２のガス源、及びリモートプラズマ源を更に備えていてもよい。第１のガス源は、成膜ガスのガス源であり、ガス供給管に接続されている。第２のガス源は、クリーニングガスのガス源である。リモートプラズマ源は、第２のガス源とガス供給管との間に接続されている。
一つの例示的実施形態において、成膜ガスは、シリコン含有ガスを含んでいてもよい。一つの例示的実施形態において、クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
図１は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図２は、図１に示すプラズマ処理装置の部分拡大図である。図３は、図２のＩＩＩ－ＩＩＩ線に沿ってとった断面図である。図４は、図２のＩＶ－ＩＶ線に沿ってとった断面図である。図１～図４に示すプラズマ処理装置１は、電磁波によりプラズマを生成するように構成されている。電磁波は、ＶＨＦ波又はＵＨＦ波である。ＶＨＦ波の帯域は３０ＭＨｚ～３００ＭＨｚであり、ＵＨＦ波の帯域は３００ＭＨｚ～３ＧＨｚである。
プラズマ処理装置１は、チャンバ１０を備えている。チャンバ１０は、内部空間を画成している。基板Ｗはチャンバ１０の内部空間の中で処理される。チャンバ１０は、その中心軸線として軸線ＡＸを有している。軸線ＡＸは、鉛直方向に延びる軸線である。
一実施形態においては、チャンバ１０は、チャンバ本体１２を含んでいてもよい。チャンバ本体１２は、略円筒形状を有しており、その上部において開口されている。チャンバ本体１２は、チャンバ１０の側壁及び底部を提供している。チャンバ本体１２は、アルミニウムのような金属から形成されている。チャンバ本体１２は、接地されている。
チャンバ本体１２の側壁は、通路１２ｐを提供している。基板Ｗは、チャンバ１０の内部と外部との間で搬送されるときに、通路１２ｐを通過する。通路１２ｐは、ゲートバルブ１２ｖによって開閉可能である。ゲートバルブ１２ｖは、チャンバ本体１２の側壁に沿って設けられている。
チャンバ１０は、上壁１４を更に含んでいてもよい。上壁１４は、アルミニウムのような金属から形成されている。上壁１４は、後述するカバー導体と共にチャンバ本体１２の上部の開口を閉じている。上壁１４は、チャンバ本体１２と共に接地されている。
チャンバ１０の底部は、排気口を提供している。排気口は、排気装置１６に接続されている。排気装置１６は、自動圧力制御弁のような圧力制御器及びターボ分子ポンプのような真空ポンプを含んでいる。
プラズマ処理装置１は、基板支持部１８を更に備えていてもよい。基板支持部１８は、チャンバ１０内に設けられている。基板支持部１８は、その上に載置される基板Ｗを支持するように構成されている。基板Ｗは、略水平な状態で基板支持部１８上に載置される。基板支持部１８は、支持部材１９によって支持されていてもよい。支持部材１９は、チャンバ１０の底部から上方に延びている。基板支持部１８及び支持部材１９は、窒化アルミニウム等の誘電体から形成され得る。
プラズマ処理装置１は、シャワーヘッド２０を更に備えていてもよい。シャワーヘッド２０は、アルミニウムのような金属から形成されている。シャワーヘッド２０は、略円盤形状を有しており、中空構造を有し得る。シャワーヘッド２０は、その中心軸線として軸線ＡＸを共有している。シャワーヘッド２０は、基板支持部１８の上方、且つ、上壁１４の下方に設けられている。シャワーヘッド２０は、チャンバ１０の内部空間を画成する天部を構成している。
シャワーヘッド２０は、複数のガス孔２０ｈを提供している。複数のガス孔２０ｈは、チャンバ１０の内部空間に向けて開口している。シャワーヘッド２０は、その中にガス拡散室２０ｃを更に提供している。複数のガス孔２０ｈは、ガス拡散室２０ｃに接続しており、ガス拡散室２０ｃから下方に延びている。
プラズマ処理装置１は、ガス供給管２２を更に備えていてもよい。ガス供給管２２は、円筒形状の管である。ガス供給管２２は、アルミニウムのような金属から形成されている。ガス供給管２２は、シャワーヘッド２０の上方において、鉛直方向に延在している。ガス供給管２２は、その中心軸線として軸線ＡＸを共有している。ガス供給管２２の下端は、シャワーヘッド２０の上部中央に接続している。シャワーヘッド２０の上部中央は、ガスの入口を提供している。入口は、ガス拡散室２０ｃに接続している。ガス供給管２２は、ガスをシャワーヘッド２０に供給する。ガス供給管２２からのガスは、シャワーヘッド２０の入口及びガス拡散室２０ｃを介して、複数のガス孔２０ｈからチャンバ１０内に導入される。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、第１のガス源２４、第２のガス源２６、及びリモートプラズマ源２８を更に備えていてもよい。第１のガス源２４は、ガス供給管２２に接続されている。第１のガス源２４は、成膜ガスのガス源であり得る。成膜ガスは、シリコン含有ガスを含んでいてもよい。シリコン含有ガスは、例えばＳｉＨ４を含む。成膜ガスは、他のガスを更に含んでいてもよい。例えば、成膜ガスは、ＮＨ３ガス、Ｎ２ガス、Ａｒのような希ガス等を更に含んでいてもよい。第１のガス源２４からのガス（例えば成膜ガス）は、ガス供給管２２を介してシャワーヘッド２０からチャンバ１０内に導入される。
第２のガス源２６は、リモートプラズマ源２８を介して、ガス供給管２２に接続されている。第２のガス源２６は、クリーニングガスのガス源であり得る。クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。ハロゲン含有ガスは、例えばＮＦ３及び／又はＣｌ２を含む。クリーニングガスは、他のガスを更に含んでいてもよい。クリーニングガスは、Ａｒのような希ガスを更に含んでいてもよい。
リモートプラズマ源２８は、チャンバ１０から離れた場所で第２のガス源２６からのガスを励起させてプラズマを生成する。一実施形態では、リモートプラズマ源２８は、クリーニングガスからプラズマを生成する。リモートプラズマ源２８は、如何なるタイプのプラズマ源であってもよい。リモートプラズマ源２８としては、容量結合型のプラズマ源、誘導結合型のプラズマ源、又はマイクロ波によってプラズマを生成する型のプラズマ源が例示される。リモートプラズマ源２８において生成されたプラズマ中のラジカルは、ガス供給管２２を介してシャワーヘッド２０からチャンバ１０内に導入される。ラジカルの失活を抑制するために、ガス供給管２２は、比較的太い直径を有し得る。ガス供給管２２の外径（直径）は、例えば４０ｍｍ以上である。一例において、ガス供給管２２の外径（直径）は８０ｍｍである。なお、ガス供給管２２は、円筒形状を有しており、ガス供給管２２の外径（直径）は、鍔部２２ｆの他の部分２２ａでのガス供給管２２の外径である。環状の鍔部２２ｆは、ガス供給管２２の長手方向の一部を構成している。鍔部２２ｆは、ガス供給管２２の他の部分２２ａから径方向に突き出している。このガス供給管２２は、後述する導波部４０の一部を構成し得る。
シャワーヘッド２０は、上壁１４から下方に離れている。シャワーヘッド２０と上壁１４との間の空間は、導波路３０の一部を構成している。この導波路３０は、ガス供給管２２が、ガス供給管２２と上壁１４との間に提供している空間も含む。
プラズマ処理装置１は、導入部３２を更に備えていてもよい。導入部３２は、酸化アルミニウムのような誘電体から形成されている。導入部３２は、そこからチャンバ１０内に電磁波を導入するようにシャワーヘッド２０の外周に沿って設けられている。導入部３２は、環形状を有する。導入部３２は、シャワーヘッド２０とチャンバ本体１２との間の間隙を閉じており、導波路３０に繋がっている。なお、導入部３２は、チャンバ１０の側壁に沿って設けられていてもよい。
プラズマ処理装置１は、導波部４０を更に備えている。導波部４０は、チャンバ１０内でプラズマを生成するために、電磁波を伝播するように構成されている。導波部４０は、チャンバ１０の上方に設けられ得る。
プラズマ処理装置１は、電磁波の供給路３６を更に備えていてもよい。供給路３６は、導波部４０に接続されている。一実施形態において、供給路３６は、導体３６ｃを含んでいる。供給路３６の導体３６ｃは、ガス供給管２２に接続されている。具体的に、導体３６ｃの一端は、鍔部２２ｆに接続されている。
プラズマ処理装置１は、整合器５０及び電源６０を更に備えていてもよい。導体３６ｃの他端は、整合器５０を介して、電源６０に接続されている。電源６０は、電磁波の発生器である。整合器５０は、インピーダンス整合回路を有する。インピーダンス整合回路は、電源６０の負荷のインピーダンスを、電源６０の出力インピーダンスに整合させるように構成される。インピーダンス整合回路は、可変インピーダンスを有する。インピーダンス整合回路は、例えばπ型の回路で有り得る。
プラズマ処理装置１において、電源６０からの電磁波は、整合器５０、供給路３６（導体３６ｃ）、導波部４０、及びシャワーヘッド２０の周りの導波路３０を介して、導入部３２からチャンバ１０内に導入される。この電磁波は、第１のガス源２４からのガス（例えば成膜ガス）をチャンバ１０内で励起させて、プラズマを生成させる。
導波部４０は、そこにおいて電磁波を共振させる共振部４２を含む。一実施形態において、共振部４２は、鍔部２２ｆに対して上方に設けられている。共振部４２は、第１の導波路４２ａ、第２の導波路４２ｂ、及び負荷インピーダンス部４２ｃを含む。第１の導波路４２ａは、第１の特性インピーダンスＺ１を有する。第２の導波路４２ｂは、第２の特性インピーダンスＺ２を有する。第２の導波路４２ｂは、短絡端４２ｅにおいて終端されている。短絡端４２ｅは、金属から形成されており、グランド電位を有する。負荷インピーダンス部４２ｃは、第１の導波路４２ａと第２の導波路４２ｂとの間で接続された導波路である。
一実施形態において、第１の導波路４２ａは、円筒形状を有する導波路であり、鉛直方向に延在する。第１の導波路４２ａの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。一実施形態において、第１の導波路４２ａは、第１の同軸管４２１によって提供されている。第１の同軸管４２１は、内側導体４２１ｉ及び外側導体４２１ｏを含んでいる。内側導体４２１ｉ及び外側導体４２１ｏは、円筒形状を有している。内側導体４２１ｉ及び外側導体４２１ｏは、それらの中心軸線として、軸線ＡＸを互いに共有している。第１の導波路４２ａは、内側導体４２１ｉと外側導体４２１ｏとの間に形成されている。一実施形態において、内側導体４２１ｉは、ガス供給管２２（又は部分２２ａ）によって提供され得る。
負荷インピーダンス部４２ｃは、第１の導波路４２ａに連続して第１の同軸管４２１が延在する方向に沿って延在している。負荷インピーダンス部４２ｃは、第２の導波路４２ｂに接続されている。
一実施形態において、第２の導波路４２ｂは、円筒形状を有する導波路であり、鉛直方向に延在する。第２の導波路４２ｂの中心軸線は、軸線ＡＸに略一致している。第２の導波路４２ｂは、第１の導波路４２ａ及び負荷インピーダンス部４２ｃを囲むように延在している。第２の導波路４２ｂは、第１の導波路４２ａ及び負荷インピーダンス部４２ｃから構成される部分に対して端部４２ｄで折り返されている。端部４２ｄは、金属から形成されており、グランド電位を有する。また、第２の導波路４２ｂの下端は、略水平に延在する短絡端４２ｅで終端されている。
一実施形態において、第２の導波路４２ｂは、第２の同軸管４２２によって提供されている。第２の同軸管４２２は、内側導体４２２ｉ及び外側導体４２２ｏを含んでいる。内側導体４２２ｉ及び外側導体４２２ｏは、円筒形状を有している。内側導体４２２ｉ及び外側導体４２２ｏは、それらの中心軸線として、軸線ＡＸを互いに共有している。第２の導波路４２ｂは、内側導体４２２ｉと外側導体４２２ｏとの間に形成されている。一実施形態において、第２の同軸管４２２は、第１の同軸管４２１の外側導体４２１ｏを、その内側導体４２２ｉとして有している。
一実施形態において、第２の導波路４２ｂの長さＬ２は、共振部４２の鉛直方向における長さに略等しい。第２の導波路４２ｂの長さＬ２、即ち共振部４２の鉛直方向における長さは、共振部４２内での電磁波の実効波長λｇの１／８未満であり得る。また、一実施形態において、第２の導波路４２ｂの長さＬ２は、第１の導波路４２ａの長さＬ１と実質的に同一である。具体的には、第２の導波路４２ｂの長さＬ２と第１の導波路４２ａの長さＬ１との差は、短絡端４２ｅでの反射を無くす観点からλg／８の１０％以下であってもよく、５％以下であることが更に好ましい。反対に、大気放電を防止する観点からは、２ｍｍ以上であることが好ましい。また、負荷インピーダンス部４２ｃの長さＬ３は、短絡端４２ｅの板厚を無視すると、第２の導波路４２ｂの長さＬ２と第１の導波路４２ａの長さＬ１との差と同様に、λg／８の１０％以下の長さになる。
一実施形態において、プラズマ処理装置１は、カバー導体４４及び誘電体部４６を更に備えていてもよい。カバー導体４４は、略円筒形状を有している。カバー導体４４は、チャンバ１０の上方で、ガス供給管２２を囲んでいる。カバー導体４４は、接地されており、グランド電位を有する。
カバー導体４４は、その上端においてガス供給管２２に接続されている。即ち、カバー導体４４の上端は、カバー導体４４とガス供給管２２との間の空間を閉じている。カバー導体４４の上端は、略水平に延在していてもよく、共振部４２の端部４２ｄを提供していてもよい。また、カバー導体４４は、第２の同軸管４２２の外側導体４２２ｏを提供していてもよい。
カバー導体４４は、第１の同軸管４２１の外側導体４２１ｏ及び第２の同軸管４２２の内側導体４２２ｉを提供していてもよい。また、カバー導体４４は、共振部４２の短絡端４２ｅを提供していてもよい。なお、第１の同軸管４２１の外側導体４２１ｏ、第２の同軸管４２２の内側導体４２２ｉ、及び共振部４２の短絡端４２ｅは、カバー導体４４とは別個の導体から形成されていてもよい。
カバー導体４４の下端は、チャンバ１０に接続されている。一実施形態では、カバー導体４４の下端は、上壁１４に接続されていてもよい。カバー導体４４は、導体３６ｃを囲んでいてもよい。或いは、カバー導体４４と別体の導体が、導体３６ｃを囲んでいてもよい。カバー導体４４と導体３６ｃとの間の空間は、誘電体部で埋められていてもよい。この誘電体部は、誘電体部４６と一体化されていてもよい。
誘電体部４６は、誘電体から形成されている。誘電体部４６は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されている。カバー導体４４の内側における誘電体部４６の下端の位置は、鍔部２２ｆの下面の鉛直方向の位置と略同一である。誘電体部４６は、短絡端４２ｅの下面から下方では、ガス供給管２２の外周面からカバー導体４４の内周面まで延在している。また、誘電体部４６は、内側導体４２１ｉと外側導体４２２ｏとの間に配置されている。即ち、内側導体４２１ｉと外側導体４２２ｏとの間の空間は、誘電体部４６で埋められている。一実施形態において、誘電体部４６は、第１の導波路４２ａの端部（上端）から負荷インピーダンス部４２ｃの中の位置まで突き出るように、内側導体４２１ｉに沿って延在している。
ここで、共振部４２の入力インピーダンスＺｉｎは、下記の式（１）で表される。
Figure 2022072152000002
式（１）において、ＺＬ１は、第１の導波路４２ａに対する負荷インピーダンス、即ち、負荷インピーダンス部４２ｃのインピーダンスであり、下記の式（２）で表される。
Figure 2022072152000003
式（２）において、ＺＬ２は、第２の導波路４２ｂの負荷インピーダンスである。式（１）及び式（２）における、θ１及びθ２は、下記の式（３）及び（４）でそれぞれ表される電気角である。
Figure 2022072152000004
Figure 2022072152000005
第２の導波路４２ｂは短絡端４２ｅで短絡されているので、ＺＬ２は０である。よって、式（２）から以下の式（５）が導かれる。
Figure 2022072152000006
また、第１の導波路４２ａの長さＬ１と第２の導波路４２ｂの長さＬ２は互いに略同一であるので、θ１とθ２は互いに略同一である。よって、式（１）と式（５）から下記の式（６）が導かれる。
Figure 2022072152000007
さらに、共振条件が満たされる場合には、入力インピーダンスＺｉｎは無限大である。よって、式（６）から下記の式（７）が導かれる。
Figure 2022072152000008
プラズマ処理装置１では、第２の特性インピーダンスＺ２が、第１の特性インピーダンスＺ１よりも大きい。したがって、式（７）及び式（４）から理解されるように、第２の導波路４２ｂの長さＬ２を短くしても、共振部４２において共振条件が満たされる。故に、プラズマ処理装置１によれば、共振部４２の長さを短くすることが可能となる。例えば、上述したように、共振部４２の長さは、実効波長λｇの１／８未満であり得る。共振部４２の長さは、実効波長λｇの約１／１６の長さであってもよい。
一実施形態においては、上述したように、誘電体部４６は、第１の導波路４２ａの端部（上端）から負荷インピーダンス部４２ｃの中の位置まで突き出るように、内側導体４２１ｉに沿って延在している。この場合には、誘電体部４６が、第２の導波路４２ｂから第１の同軸管４２１の内側導体４２１ｉを隠すように延在しているので、アーク放電、鉛面放電といった共振部４２内での異常放電が抑制される。
また、プラズマ処理装置１では、ガス供給管２２がシャワーヘッド２０の上部中央に接続されており、電磁波の供給路３６の導体３６ｃは、このガス供給管２２の鍔部２２ｆに接続されている。したがって、ガス供給管２２の周りで均一に電磁波が伝播する。電磁波は、ガス供給管２２及びシャワーヘッド２０を介して、シャワーヘッド２０の外周に沿って設けられた導入部３２から、チャンバ１０内に導入される。故に、プラズマ処理装置１によれば、チャンバ１０内でのプラズマの密度の分布の均一性を高めることが可能となる。
また、プラズマ処理装置１によれば、成膜処理によりチャンバ１０内に形成された堆積物を、クリーニングガスのプラズマからのラジカルにより除去することができる。クリーニングガスのプラズマからのラジカルはガス供給管２２及びシャワーヘッド２０を介して供給されるので、その失活が抑制され、且つ、チャンバ１０内に均一に供給される。したがって、プラズマ処理装置１によれば、チャンバ１０のクリーニングが均一且つ効率的に行われ得る。電磁波としてＶＨＦ波又はＵＨＦ波を用いるプラズマ処理装置では、チャンバ内でのプラズマの密度の分布を均一に保つためには、シャワーヘッドの中心部を介してチャンバ内に電磁波を供給する必要がある。また、チャンバ内のクリーニングを効率的に且つ均一に行うためには、リモートプラズマ源からのクリーニング用のラジカルを、シャワーヘッドの中心部に接続された比較的太いガス供給管を介してチャンバ内に導入する必要がある。しかしながら、従来のプラズマ処理装置の構造では、プラズマの密度の分布の均一性とクリーニングの均一性を両立させることが難しかった。その理由は、シャワーヘッドの中心部を介するチャンバ内への電磁波の導入と、シャワーヘッドの中心部に接続されたガス供給管を介するチャンバ内へのラジカルの導入とを両立させることが困難であったからである。一方、プラズマ処理装置１によれば、チャンバ１０内でのプラズマの密度の分布の均一性向上と、チャンバ１０内のクリーニングの均一性向上とを両立することが可能となっている。
以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
１…プラズマ処理装置、１０…チャンバ、４０…導波部、４２…共振部、４２ａ…第１の導波路、４２ｂ…第２の導波路、４２ｃ…負荷インピーダンス部。
誘電体部４６は、誘電体から形成されている。誘電体部４６は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）から形成されている。カバー導体４４の内側における誘電体部４６の下端の位置は、鍔部２２ｆの下面の鉛直方向の位置と略同一である。誘電体部４６は、短絡端４２ｅの下面から下方では、ガス供給管２２の外周面からカバー導体４４の内周面まで延在している。また、誘電体部４６は、内側導体４２１ｉと外側導体４２１ｏとの間に配置されている。即ち、内側導体４２１ｉと外側導体４２１ｏとの間の空間は、誘電体部４６で埋められている。一実施形態において、誘電体部４６は、第１の導波路４２ａの端部（上端）から負荷インピーダンス部４２ｃの中の位置まで突き出るように、内側導体４２１ｉに沿って延在している。

Claims (11)

  1. チャンバと、
    前記チャンバ内でプラズマを生成するためにＶＨＦ波又はＵＨＦ波である電磁波を伝播する導波部であり、そこにおいて該電磁波を共振させる共振部を含む、該導波部と、
    を備え、
    前記共振部は、
    第１の特性インピーダンスを有する第１の導波路と、
    第２の特性インピーダンスを有し、グランド電位を有する短絡端において終端された第２の導波路と、
    前記第１の導波路と前記第２の導波路との間で接続された負荷インピーダンス部と、
    を含み、
    前記第２の特性インピーダンスは、第１の特性インピーダンスよりも大きい、
    プラズマ処理装置。
  2. 前記第１の導波路の長さと前記第２の導波路の長さは、実質的に同一である、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記共振部の長さである前記第２の導波路の長さは、該共振部内での前記電磁波の実効波長の１／８未満の長さを有する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記第１の導波路は、内側導体及び外側導体を含む第１の同軸管によって提供されており、
    前記負荷インピーダンス部は、前記第１の導波路に連続して前記第１の同軸管が延在する方向に沿って延在しており、
    前記第２の導波路は、前記第１の同軸管の前記外側導体である内側導体及び外側導体を含む第２の同軸管によって提供されており、前記第１の導波路及び前記負荷インピーダンス部を囲むように延在しており、
    前記共振部において、前記第２の導波路は、前記第１の導波路及び前記負荷インピーダンス部から構成される部分に対して折り返されている、
    請求項１～３の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 誘電体材料から形成されており、前記第１の同軸管の前記内側導体と前記第１の同軸管の前記外側導体との間に配置された誘電体部を更に備え、
    前記誘電体部は、前記第１の導波路の端部から前記負荷インピーダンス部の中の位置まで突き出るように、前記第１の同軸管の前記内側導体に沿って延在している、
    請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記第１の同軸管の前記内側導体はガス供給管を構成している、請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
    金属から形成されており、前記チャンバ内の空間に向けて開口した複数のガス孔を提供し、前記基板支持部の上方に設けられたシャワーヘッドと、
    誘電体から形成されており、電磁波をそこから前記チャンバ内に導入するように前記シャワーヘッドの外周又は前記チャンバの側壁に沿って設けられた導入部と、
    を更に備え、
    前記ガス供給管は、前記チャンバの上方で鉛直方向に延在して、前記シャワーヘッドの上部中央に接続されており、前記共振部に接続された導波路を該共振部と前記導入部との間で提供している、請求項６に記載のプラズマ処理装置。
  8. 電磁波の供給路を更に備え、
    前記ガス供給管は、環状の鍔部を含み、
    前記供給路は、前記鍔部に接続された導体を含み、
    前記共振部は、前記チャンバに対して前記鍔部の上方に設けられている、
    請求項６又は７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記ガス供給管に接続された成膜ガスの第１のガス源と、
    クリーニングガスの第２のガス源と、
    前記第２のガス源と前記ガス供給管との間で接続されたリモートプラズマ源と、
    を更に備える、請求項６～８の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記成膜ガスは、シリコン含有ガスを含む、請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスを含む、請求項９又は１０に記載のプラズマ処理装置。
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