JP2022189082A

JP2022189082A - Plasma processing device

Info

Publication number: JP2022189082A
Application number: JP2021097449A
Authority: JP
Inventors: 秀一高橋; Shuichi Takahashi
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2021-06-10
Filing date: 2021-06-10
Publication date: 2022-12-22

Abstract

To provide a plasma processing device for suppressing particles.SOLUTION: A plasma processing device includes a chamber having a chamber housing and a top portion closing an upper opening of the chamber housing, and the top portion includes an upper electrode, and an insulating member provided around the upper electrode to electrically insulate the upper electrode from the chamber housing, and the lower portion of the insulating member is arranged closer to the outer periphery than the upper portion of the insulating member.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。 The present disclosure relates to plasma processing apparatuses.

上部電極に電圧又は電流を印加するプラズマ処理装置が知られている。 A plasma processing apparatus that applies voltage or current to an upper electrode is known.

特許文献１には、減圧可能な内部空間の中でプラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記内部空間をその中に提供するチャンバと、前記内部空間の中に設けられており、その上に載置される基板を支持するように構成された支持台と、各々が、前記チャンバに含まれるか、前記チャンバとは別体である一つ以上の第１部材であり、各々の少なくとも一部が、前記内部空間を含む減圧環境に晒されるように設けられた、該一つ以上の第１部材と、各々が、前記チャンバに含まれるか、前記チャンバとは別体である一つ以上の第２部材であり、各々が、前記一つ以上の第１部材のうち対応の第１部材に接し、各々の少なくとも一部が、大気圧環境下に配置された、該一つ以上の第２部材と、各々が前記一つ以上の第２部材のうち対応の第２部材の中に設けられた空洞に冷媒を供給するように構成された一つ以上の供給器と、を備える、プラズマ処理装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus that performs plasma processing in an internal space that can be decompressed, comprising: a chamber that provides the internal space therein; and one or more first members each included in the chamber or separate from the chamber, each at least one said one or more first members provided such that a portion is exposed to a reduced pressure environment including said interior space; and one or more each included in said chamber or separate from said chamber each of which is in contact with a corresponding first member of the one or more first members, and at least a portion of each is placed under an atmospheric pressure environment. and one or more supplies each configured to supply coolant to a cavity provided in a corresponding one or more of the one or more second members. A processing device is disclosed.

特開２０１９－１９７８４９号公報JP 2019-197849 A

ところで、特許文献１に開示されているプラズマ処理装置において、チャンバは、有底略円筒形状のチャンバ本体と、チャンバ本体の上部開口を閉じる天部と、を有している。天部は、上部電極と、チャンバ本体の側壁の上に設けられる略環状の金属部材と、上部電極と金属部材との間に設けられる絶縁部材と、を有している。天部の部材間の隙間からパーティクルが生じ、ウエハ上に付着するおそれがある。 By the way, in the plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1, the chamber has a substantially cylindrical chamber body with a bottom, and a top portion that closes an upper opening of the chamber body. The ceiling has an upper electrode, a substantially annular metal member provided on the side wall of the chamber body, and an insulating member provided between the upper electrode and the metal member. Particles are generated from the gaps between the top members and may adhere to the wafer.

一の側面では、本開示は、パーティクルを抑制するプラズマ処理装置を提供する。 In one aspect, the present disclosure provides a plasma processing apparatus that suppresses particles.

上記課題を解決するために、一の態様によれば、チャンバ筐体及び前記チャンバ筐体の上部開口を閉じる天部を有するチャンバを備える、プラズマ処理装置であって、前記天部は、上部電極と、前記上部電極の周囲に設けられ、前記上部電極と前記チャンバ筐体とを電気的に絶縁する絶縁部材と、を有し、前記絶縁部材の下部は、前記絶縁部材の上部よりも外周側に配置される、プラズマ処理装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect, there is provided a plasma processing apparatus comprising a chamber having a chamber housing and a ceiling closing an upper opening of the chamber housing, wherein the ceiling comprises an upper electrode and an insulating member that is provided around the upper electrode and electrically insulates the upper electrode from the chamber housing, wherein the lower portion of the insulating member is closer to the outer periphery than the upper portion of the insulating member. A plasma processing apparatus is provided, which is located in a.

一の側面によれば、パーティクルを抑制するプラズマ処理装置を提供することができる。 According to one aspect, it is possible to provide a plasma processing apparatus that suppresses particles.

一実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例を示す図。1 is a diagram showing a configuration example of a plasma processing system according to one embodiment; FIG. 一実施形態に係るプラズマ処理装置の上部電極の構造を説明する断面模式図の一例。An example of the cross-sectional schematic diagram explaining the structure of the upper electrode of the plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment. 参考例に係るプラズマ処理装置の上部電極の構造を説明する断面模式図の一例。An example of the cross-sectional schematic diagram explaining the structure of the upper electrode of the plasma processing apparatus which concerns on a reference example.

以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present disclosure will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description may be omitted.

以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図１は、一実施形態に係るプラズマ処理システムの構成例を示す図である。 A configuration example of the plasma processing system will be described below. FIG. 1 is a diagram showing a configuration example of a plasma processing system according to one embodiment.

プラズマ処理システムは、容量結合プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ（チャンバ）１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３（図２で後述する上部電極５１ともいう。）を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓに供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間１０ｓからガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口１０ｅとを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。 The plasma processing system includes a capacitively-coupled plasma processing apparatus 1 and a controller 2 . The capacitively-coupled plasma processing apparatus 1 includes a plasma processing chamber (chamber) 10 , a gas supply section 20 , a power supply 30 and an exhaust system 40 . Further, the plasma processing apparatus 1 includes a substrate support section 11 and a gas introduction section. The gas introduction is configured to introduce at least one process gas into the plasma processing chamber 10 . The gas introduction part includes the shower head 13 (also referred to as an upper electrode 51 described later with reference to FIG. 2). A substrate support 11 is positioned within the plasma processing chamber 10 . The showerhead 13 is arranged above the substrate support 11 . In one embodiment, showerhead 13 forms at least a portion of the ceiling of plasma processing chamber 10 . The plasma processing chamber 10 has a plasma processing space 10 s defined by a showerhead 13 , side walls 10 a of the plasma processing chamber 10 and a substrate support 11 . The plasma processing chamber 10 has at least one gas supply port for supplying at least one processing gas to the plasma processing space 10s and at least one gas exhaust port 10e for exhausting gas from the plasma processing space 10s. . Side wall 10a is grounded. The showerhead 13 and substrate support 11 are electrically insulated from the plasma processing chamber 10 housing.

基板支持部１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台及び静電チャックを含む。基台は、導電性部材を含む。基台の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャックは、基台の上に配置される。静電チャックの上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。 The substrate support portion 11 includes a body portion 111 and a ring assembly 112 . The body portion 111 has a central region (substrate support surface) 111 a for supporting the substrate (wafer) W and an annular region (ring support surface) 111 b for supporting the ring assembly 112 . The annular region 111b of the body portion 111 surrounds the central region 111a of the body portion 111 in plan view. The substrate W is arranged on the central region 111 a of the main body 111 , and the ring assembly 112 is arranged on the annular region 111 b of the main body 111 so as to surround the substrate W on the central region 111 a of the main body 111 . In one embodiment, body portion 111 includes a base and an electrostatic chuck. The base includes an electrically conductive member. The conductive member of the base functions as a lower electrode. An electrostatic chuck is arranged on the base. The upper surface of the electrostatic chuck has a substrate support surface 111a. Ring assembly 112 includes one or more annular members. At least one of the one or more annular members is an edge ring. Also, although not shown, the substrate supporter 11 may include a temperature control module configured to control at least one of the electrostatic chuck, the ring assembly 112, and the substrate W to a target temperature. The temperature control module may include heaters, heat transfer media, flow paths, or combinations thereof. A heat transfer fluid, such as brine or gas, flows through the channel. Further, the substrate support section 11 may include a heat transfer gas supply section configured to supply a heat transfer gas between the back surface of the substrate W and the substrate support surface 111a.

シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：ＳｉｄｅＧａｓＩｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。 The showerhead 13 is configured to introduce at least one processing gas from the gas supply 20 into the plasma processing space 10s. The showerhead 13 has at least one gas supply port 13a, at least one gas diffusion chamber 13b, and multiple gas introduction ports 13c. The processing gas supplied to the gas supply port 13a passes through the gas diffusion chamber 13b and is introduced into the plasma processing space 10s through a plurality of gas introduction ports 13c. Showerhead 13 also includes a conductive member. A conductive member of the showerhead 13 functions as an upper electrode. In addition to the showerhead 13, the gas introduction part may include one or more side gas injectors (SGI: Side Gas Injectors) attached to one or more openings formed in the side wall 10a.

ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する１又はそれ以上の流量変調デバイスを含んでもよい。 Gas supply 20 may include at least one gas source 21 and at least one flow controller 22 . In one embodiment, gas supply 20 is configured to supply at least one process gas from respective gas sources 21 through respective flow controllers 22 to showerhead 13 . Each flow controller 22 may include, for example, a mass flow controller or a pressure controlled flow controller. Additionally, gas supply 20 may include one or more flow modulation devices that modulate or pulse the flow of at least one process gas.

電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ処理チャンバ１０において１又はそれ以上の処理ガスからプラズマを生成するように構成されるプラズマ生成部の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。 Power supply 30 includes an RF power supply 31 coupled to plasma processing chamber 10 via at least one impedance match circuit. RF power supply 31 is configured to supply at least one RF signal (RF power), such as a source RF signal and a bias RF signal, to conductive members of substrate support 11 and/or conductive members of showerhead 13 . be done. Thereby, plasma is formed from at least one processing gas supplied to the plasma processing space 10s. Accordingly, RF power source 31 may function as at least part of a plasma generator configured to generate a plasma from one or more process gases in plasma processing chamber 10 . Further, by supplying the bias RF signal to the conductive member of the substrate supporting portion 11, a bias potential is generated in the substrate W, and ion components in the formed plasma can be drawn into the substrate W. FIG.

一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。 In one embodiment, the RF power supply 31 includes a first RF generator 31a and a second RF generator 31b. The first RF generator 31a is coupled to the conductive member of the substrate support 11 and/or the conductive member of the showerhead 13 via at least one impedance matching circuit to provide a source RF signal for plasma generation (source RF electrical power). In one embodiment, the source RF signal has a frequency within the range of 13 MHz to 150 MHz. In one embodiment, the first RF generator 31a may be configured to generate multiple source RF signals having different frequencies. The generated one or more source RF signals are provided to conductive members of the substrate support 11 and/or conductive members of the showerhead 13 . The second RF generator 31b is coupled to the conductive member of the substrate support 11 via at least one impedance matching circuit and configured to generate a bias RF signal (bias RF power). In one embodiment, the bias RF signal has a lower frequency than the source RF signal. In one embodiment, the bias RF signal has a frequency within the range of 400 kHz to 13.56 MHz. In one embodiment, the second RF generator 31b may be configured to generate multiple bias RF signals having different frequencies. One or more bias RF signals generated are provided to the conductive members of the substrate support 11 . Also, in various embodiments, at least one of the source RF signal and the bias RF signal may be pulsed.

また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のバイアスＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。 Power supply 30 may also include a DC power supply 32 coupled to plasma processing chamber 10 . The DC power supply 32 includes a first DC generator 32a and a second DC generator 32b. In one embodiment, the first DC generator 32a is connected to a conductive member of the substrate support 11 and configured to generate the first DC signal. The generated first bias DC signal is applied to the conductive members of substrate support 11 . In one embodiment, the first DC signal may be applied to other electrodes, such as electrodes in an electrostatic chuck. In one embodiment, the second DC generator 32b is connected to the conductive member of the showerhead 13 and configured to generate the second DC signal. The generated second DC signal is applied to the conductive members of showerhead 13 . In various embodiments, at least one of the first and second DC signals may be pulsed. Note that the first and second DC generators 32a and 32b may be provided in addition to the RF power supply 31, and the first DC generator 32a may be provided instead of the second RF generator 31b. good.

排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。また、プラズマ処理装置１は、バッフル板１４を有している。バッフル板１４は、側壁１０ａと基板支持部１１の間に設けられ、プラズマ処理空間１０ｓからガス排出口１０ｅへのガスの流れを調整する。 The exhaust system 40 may be connected to a gas outlet 10e provided at the bottom of the plasma processing chamber 10, for example. Exhaust system 40 may include a pressure regulating valve and a vacuum pump. The pressure regulating valve regulates the pressure in the plasma processing space 10s. Vacuum pumps may include turbomolecular pumps, dry pumps, or combinations thereof. The plasma processing apparatus 1 also has a baffle plate 14 . The baffle plate 14 is provided between the side wall 10a and the substrate supporting portion 11, and adjusts the gas flow from the plasma processing space 10s to the gas exhaust port 10e.

制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：ＣｅｎｔｒａｌＰｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（ＨａｒｄＤｉｓｋＤｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＤｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（ＬｏｃａｌＡｒｅａＮｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。 Controller 2 processes computer-executable instructions that cause plasma processing apparatus 1 to perform the various steps described in this disclosure. Controller 2 may be configured to control elements of plasma processing apparatus 1 to perform the various processes described herein. In one embodiment, part or all of the controller 2 may be included in the plasma processing apparatus 1 . The control unit 2 may include, for example, a computer 2a. The computer 2a may include, for example, a processing unit (CPU: Central Processing Unit) 2a1, a storage unit 2a2, and a communication interface 2a3. Processing unit 2a1 can be configured to perform various control operations based on programs stored in storage unit 2a2. The storage unit 2a2 may include RAM (Random Access Memory), ROM (Read Only Memory), HDD (Hard Disk Drive), SSD (Solid State Drive), or a combination thereof. The communication interface 2a3 may communicate with the plasma processing apparatus 1 via a communication line such as a LAN (Local Area Network).

次に、プラズマ処理装置１のプラズマ処理チャンバ１０について、図２を用いて更に説明する。図２は、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の構造を説明する断面模式図の一例である。なお、図２において、後述する上部電極５１、絶縁部材５２、導通部材５３間の隙間は、誇張して図示している。 Next, the plasma processing chamber 10 of the plasma processing apparatus 1 will be further described with reference to FIG. FIG. 2 is an example of a cross-sectional schematic diagram illustrating the structure of the plasma processing apparatus 1 according to one embodiment. In FIG. 2, gaps between upper electrodes 51, insulating members 52, and conducting members 53, which will be described later, are exaggerated.

プラズマ処理チャンバ１０は、側壁１０ａを有し上部が開口するチャンバ筐体と、チャンバ筐体の上部開口を閉じる天部と、を有している。天部は、上部電極５１（図１に示すシャワーヘッド１３ともいう）と、絶縁部材５２と、導通部材５３と、を有している。 The plasma processing chamber 10 has a chamber housing having side walls 10a and an upper opening, and a ceiling closing the upper opening of the chamber housing. The top portion has an upper electrode 51 (also referred to as the showerhead 13 shown in FIG. 1), an insulating member 52 and a conducting member 53 .

上部電極５１は、導電性部材で形成され、電源３０（図１参照）から信号が入力される。また、上部電極５１には、ガス供給口１３ａ、ガス拡散室１３ｂ（図１参照）、ガス導入口１３ｃ（図１参照）が形成されている。また、上部電極５１は、円柱状の上部５１ａと、上部５１ａよりも拡径した円柱状の下部５１ｂと、を有する。即ち、下部５１ｂの側面（外周面）は、上部５１ａの側面（外周面）よりも外周側に（径方向外側に）配置される。 The upper electrode 51 is made of a conductive material and receives a signal from the power supply 30 (see FIG. 1). Further, the upper electrode 51 is formed with a gas supply port 13a, a gas diffusion chamber 13b (see FIG. 1), and a gas introduction port 13c (see FIG. 1). The upper electrode 51 has a columnar upper portion 51a and a columnar lower portion 51b having a larger diameter than the upper portion 51a. That is, the side surface (peripheral surface) of the lower portion 51b is arranged on the outer peripheral side (outer in the radial direction) than the side surface (peripheral surface) of the upper portion 51a.

上部電極５１の周囲には、絶縁部材５２が設けられる。絶縁部材５２は、絶縁部材で形成され、上部電極５１と導通部材５３との間に設けられる。これにより、絶縁部材５２は、上部電極５１と導通部材５３とを絶縁する。即ち、絶縁部材５２は、上部電極５１（図１に示すシャワーヘッド１３）とチャンバ筐体とを絶縁する。また、絶縁部材５２は、円環状の上部５２ａと、円環状の下部５２ｂと、を有する。ここで、絶縁部材５２の下部５２ｂは、絶縁部材５２の上部５２ａよりも外周側に配置されている、また、下部５２ｂの内周面は上部５２ａの内周面よりも外周側に（径方向外側に）配置され、下部５２ｂの外周面は上部５２ａの外周面よりも外周側に（径方向外側に）配置される。 An insulating member 52 is provided around the upper electrode 51 . The insulating member 52 is made of an insulating material and provided between the upper electrode 51 and the conducting member 53 . Thereby, the insulating member 52 insulates the upper electrode 51 and the conducting member 53 from each other. That is, the insulating member 52 insulates the upper electrode 51 (shower head 13 shown in FIG. 1) from the chamber housing. The insulating member 52 has an annular upper portion 52a and an annular lower portion 52b. Here, the lower portion 52b of the insulating member 52 is arranged on the outer peripheral side than the upper portion 52a of the insulating member 52, and the inner peripheral surface of the lower portion 52b is arranged on the outer peripheral side (in the radial direction) than the inner peripheral surface of the upper portion 52a. outside), and the outer peripheral surface of the lower portion 52b is arranged on the outer peripheral side (outside in the radial direction) of the outer peripheral surface of the upper portion 52a.

絶縁部材５２の周囲には、導通部材５３が設けられる。導通部材５３は、導電性部材で形成され、チャンバ筐体の側壁１０ａの上に設けられ、チャンバ筐体と電気的に接続される。また、導通部材５３は、円環状の上部５３ａと、上部５３ａの内周面よりも拡径した内周面を有する円環状の下部５３ｂと、を有する。ここで、導通部材５３の下部５３ｂの内周面は、導通部材５３の上部５３ａの内周面よりも外周側に（径方向外側に）配置される。なお、下部５２ｂの外周面及び上部５２ａの外周面は、側壁１０ａの外周面と一致するように生成されていてもよい。 A conducting member 53 is provided around the insulating member 52 . The conducting member 53 is made of a conductive material, is provided on the side wall 10a of the chamber housing, and is electrically connected to the chamber housing. Further, the conducting member 53 has an annular upper portion 53a and an annular lower portion 53b having an inner peripheral surface larger in diameter than the inner peripheral surface of the upper portion 53a. Here, the inner peripheral surface of the lower portion 53b of the conducting member 53 is arranged on the outer peripheral side (outside in the radial direction) of the inner peripheral surface of the upper portion 53a of the conducting member 53 . The outer peripheral surface of the lower portion 52b and the outer peripheral surface of the upper portion 52a may be formed so as to match the outer peripheral surface of the side wall 10a.

また、上部電極５１の下部５１ｂの側面（外周面）は、絶縁部材５２の上部５２ａの内周面よりも外周側に（径方向外側に）配置される。このような構成により、上部電極５１の下部５１ｂの上面５１ｃと、絶縁部材５２の上部５２ａの下面５２ｃと、が当接する。そして、上部電極５１は、図示しないボルト等の固定部材によって絶縁部材５２に固定される。例えば、上部電極５１の下部５１ｂと絶縁部材５２の上部５２ａとが固定部材によって固定される。 In addition, the side surface (outer peripheral surface) of the lower portion 51b of the upper electrode 51 is arranged on the outer peripheral side (outer in the radial direction) than the inner peripheral surface of the upper portion 52a of the insulating member 52 . With such a configuration, the upper surface 51c of the lower portion 51b of the upper electrode 51 and the lower surface 52c of the upper portion 52a of the insulating member 52 are in contact with each other. The upper electrode 51 is fixed to the insulating member 52 by a fixing member such as a bolt (not shown). For example, the lower portion 51b of the upper electrode 51 and the upper portion 52a of the insulating member 52 are fixed by a fixing member.

また、絶縁部材５２の下部５２ｂの外周面は、導通部材５３の上部５３ａの内周面よりも外周側に（径方向外側に）配置される。このような構成により、絶縁部材５２の下部５２ｂの上面５２ｄと、導通部材５３の上部５３ａの下面５３ｃと、が当接する。そして、絶縁部材５２は、図示しないボルト等の固定部材によって導通部材５３に固定される。例えば、絶縁部材５２の下部５２ｂと導通部材５３の上部５３ａとが固定部材によって固定される。そして、導通部材５３は、チャンバ筐体の側壁１０ａの上に固定される。 In addition, the outer peripheral surface of the lower portion 52b of the insulating member 52 is arranged on the outer peripheral side (outer in the radial direction) than the inner peripheral surface of the upper portion 53a of the conducting member 53 . With such a configuration, the upper surface 52d of the lower portion 52b of the insulating member 52 and the lower surface 53c of the upper portion 53a of the conducting member 53 are in contact with each other. The insulating member 52 is fixed to the conductive member 53 by a fixing member such as a bolt (not shown). For example, the lower portion 52b of the insulating member 52 and the upper portion 53a of the conducting member 53 are fixed by a fixing member. And the conducting member 53 is fixed on the side wall 10a of the chamber housing.

これにより、上部電極５１と絶縁部材５２との隙間は、上部電極５１の上部５１ａ外周面と絶縁部材５２の上部５２ａ内周面との間の円筒形状の隙間と、上部電極５１の下部５１ｂの上面５１ｃと絶縁部材５２の上部５２ａの下面５２ｃとの間の円環形状の隙間と、上部電極５１の下部５１ｂ外周面と絶縁部材５２の下部５２ｂ内周面との間の円筒形状の隙間と、を有する。 As a result, the gap between the upper electrode 51 and the insulating member 52 is divided into the cylindrical gap between the outer peripheral surface of the upper portion 51a of the upper electrode 51 and the inner peripheral surface of the upper portion 52a of the insulating member 52, and the lower portion 51b of the upper electrode 51. An annular gap between the upper surface 51c and the lower surface 52c of the upper portion 52a of the insulating member 52, and a cylindrical gap between the outer peripheral surface of the lower portion 51b of the upper electrode 51 and the inner peripheral surface of the lower portion 52b of the insulating member 52. , has

また、上部電極５１と絶縁部材５２との隙間は、プラズマ処理チャンバ１０の外からプラズマ処理空間１０ｓに向かって、プラズマ処理チャンバ１０の中心軸から外側を向く構造となっている。即ち、下部５１ｂ外周面と下部５２ｂ内周面との間の円筒形状の隙間は、上部５１ａ外周面と上部５２ａ内周面との間の円筒形状の隙間よりも拡径している。また、上部電極５１と絶縁部材５２との隙間をプラズマ処理チャンバ１０の外からプラズマ処理空間１０ｓへと見た場合、上部電極５１の上面５１ｃと絶縁部材５２の下面５２ｃとの間の隙間は、径方向外側に向かって延びている。 Further, the gap between the upper electrode 51 and the insulating member 52 is structured to face outward from the central axis of the plasma processing chamber 10 toward the plasma processing space 10s from the outside of the plasma processing chamber 10 . That is, the cylindrical gap between the outer peripheral surface of the lower portion 51b and the inner peripheral surface of the lower portion 52b is wider than the cylindrical gap between the outer peripheral surface of the upper portion 51a and the inner peripheral surface of the upper portion 52a. When the gap between the upper electrode 51 and the insulating member 52 is viewed from outside the plasma processing chamber 10 toward the plasma processing space 10s, the gap between the upper surface 51c of the upper electrode 51 and the lower surface 52c of the insulating member 52 is It extends radially outward.

また、上部電極５１と絶縁部材５２との隙間は、プラズマ処理空間１０ｓと面する位置において、基板支持部１１よりも外周側でプラズマ処理空間１０ｓに連通する。また、上部電極５１と絶縁部材５２との隙間のプラズマ処理空間１０ｓ側の端部は、バッフル板１４の上方に位置している。 Further, the gap between the upper electrode 51 and the insulating member 52 communicates with the plasma processing space 10s on the outer peripheral side of the substrate supporting portion 11 at a position facing the plasma processing space 10s. Also, the edge of the gap between the upper electrode 51 and the insulating member 52 on the side of the plasma processing space 10 s is located above the baffle plate 14 .

同様に、絶縁部材５２と導通部材５３との隙間は、絶縁部材５２の上部５２ａ外周面と導通部材５３の上部５３ａ内周面との間の円筒形状の隙間と、絶縁部材５２の下部５２ｂの上面５２ｄと導通部材５３の上部５３ａの下面５３ｃとの間の円環形状の隙間と、絶縁部材５２の下部５２ｂ外周面と導通部材５３の下部５３ｂ内周面との間の円筒形状の隙間と、を有する。 Similarly, the gap between the insulating member 52 and the conductive member 53 is defined by the cylindrical gap between the outer peripheral surface of the upper portion 52a of the insulating member 52 and the inner peripheral surface of the upper portion 53a of the conductive member 53, and the lower portion 52b of the insulating member 52. An annular gap between the upper surface 52d and the lower surface 53c of the upper part 53a of the conducting member 53, and a cylindrical gap between the outer peripheral surface of the lower part 52b of the insulating member 52 and the inner peripheral surface of the lower part 53b of the conducting member 53. , has

また、絶縁部材５２と導通部材５３との隙間は、プラズマ処理チャンバ１０の外からプラズマ処理空間１０ｓに向かって、プラズマ処理チャンバ１０の中心軸から外側を向く構造となっている。即ち、下部５２ｂ外周面と下部５３ｂ内周面との間の円筒形状の隙間は、上部５２ａ外周面と上部５３ａ内周面との間の円筒形状の隙間よりも拡径している。また、絶縁部材５２と導通部材５３との隙間をプラズマ処理チャンバ１０の外からプラズマ処理空間１０ｓへと見た場合、絶縁部材５２の上面５２ｄと導通部材５３の下面５３ｃとの間の隙間は、径方向外側に向かって延びている。 Further, the gap between the insulating member 52 and the conductive member 53 is structured to face outward from the central axis of the plasma processing chamber 10 toward the plasma processing space 10s from the outside of the plasma processing chamber 10 . That is, the cylindrical gap between the outer peripheral surface of the lower portion 52b and the inner peripheral surface of the lower portion 53b is wider than the cylindrical gap between the outer peripheral surface of the upper portion 52a and the inner peripheral surface of the upper portion 53a. When the gap between the insulating member 52 and the conducting member 53 is viewed from outside the plasma processing chamber 10 toward the plasma processing space 10s, the gap between the upper surface 52d of the insulating member 52 and the lower surface 53c of the conducting member 53 is It extends radially outward.

また、絶縁部材５２と導通部材５３との隙間は、プラズマ処理空間１０ｓと面する位置において、基板支持部１１よりも外周側に配置されている。また、絶縁部材５２と導通部材５３との隙間は、プラズマ処理空間１０ｓと面する位置において、バッフル板１４の上方に位置している。 Further, the gap between the insulating member 52 and the conductive member 53 is arranged on the outer peripheral side of the substrate supporting portion 11 at the position facing the plasma processing space 10s. Further, the gap between the insulating member 52 and the conductive member 53 is positioned above the baffle plate 14 at a position facing the plasma processing space 10s.

ここで、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の天部を組み立てる一例について説明する。まず、上部電極５１、絶縁部材５２及び導通部材５３を図２に示す向きから上下逆さにして、導通部材５３の内側に絶縁部材５２を挿入して組み付ける。更に絶縁部材５２の内側に上部電極５１を挿入して組み付ける。そして、組み立てられた天部（上部電極５１、絶縁部材５２及び導通部材５３）を図２に示す向きとなるように上下逆さにして、チャンバ筐体の側壁１０ａの上に固定する。 Here, an example of assembling the top portion of the plasma processing apparatus 1 according to one embodiment will be described. First, the upper electrode 51, the insulating member 52, and the conducting member 53 are turned upside down from the direction shown in FIG. Furthermore, the upper electrode 51 is inserted and assembled inside the insulating member 52 . Then, the assembled top portion (upper electrode 51, insulating member 52, and conductive member 53) is turned upside down so as to be oriented as shown in FIG. 2 and fixed on the side wall 10a of the chamber housing.

ここで、参考例に係るプラズマ処理装置１のプラズマ処理チャンバ１０について、図３を用いて更に説明する。図３は参考例に係るプラズマ処理装置１の構造を説明する断面模式図の一例である。 Here, the plasma processing chamber 10 of the plasma processing apparatus 1 according to the reference example will be further described with reference to FIG. FIG. 3 is an example of a schematic cross-sectional view for explaining the structure of the plasma processing apparatus 1 according to the reference example.

プラズマ処理チャンバ１０は、側壁１０ａを有するチャンバ筐体と、チャンバ筐体の上部開口を閉じる天部と、を有している。天部は、上部電極１５１（図１のシャワーヘッド１３ともいう）と、絶縁部材１５２と、金属部材１５３と、を有している。 The plasma processing chamber 10 has a chamber housing with side walls 10a and a top closing an upper opening of the chamber housing. The top portion has an upper electrode 151 (also referred to as the showerhead 13 in FIG. 1), an insulating member 152 and a metal member 153 .

参考例において、また、上部電極１５１と絶縁部材１５２との隙間は、プラズマ処理チャンバ１０の外からプラズマ処理空間１０ｓに向かって、プラズマ処理チャンバ１０の内側を向く構造となっている。また、絶縁部材１５２と金属部材１５３との隙間は、プラズマ処理チャンバ１０の外からプラズマ処理空間１０ｓに向かって、プラズマ処理チャンバ１０の内側を向く構造となっている。 In the reference example, the gap between the upper electrode 151 and the insulating member 152 is structured to face the inside of the plasma processing chamber 10 from the outside of the plasma processing chamber 10 toward the plasma processing space 10s. Also, the gap between the insulating member 152 and the metal member 153 is structured to face the inside of the plasma processing chamber 10 from the outside of the plasma processing chamber 10 toward the plasma processing space 10s.

ここで、参考例に係るプラズマ処理装置１の天部を組み立てる一例について説明する。まず、上部電極１５１、絶縁部材１５２及び金属部材１５３を図３に示す向きにして、金属部材１５３の内側に絶縁部材１５２を挿入して組み付ける。更に絶縁部材１５２の内側に上部電極１５１を挿入して組み付ける。そして、組み立てられた天部（上部電極１５１、絶縁部材１５２及び金属部材１５３）をチャンバ筐体の側壁１０ａの上に固定する。 Here, an example of assembling the top portion of the plasma processing apparatus 1 according to the reference example will be described. First, the upper electrode 151, the insulating member 152, and the metal member 153 are oriented as shown in FIG. Furthermore, the upper electrode 151 is inserted and assembled inside the insulating member 152 . Then, the assembled top portion (the upper electrode 151, the insulating member 152 and the metal member 153) is fixed on the side wall 10a of the chamber housing.

次に、参考例に係るプラズマ処理装置１の天部の構造（図３参照）と対比しつつ、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の天部の構造（図２参照）について、説明する。 Next, the structure of the top portion of the plasma processing apparatus 1 according to one embodiment (see FIG. 2) will be described in comparison with the structure of the top portion of the plasma processing apparatus 1 according to the reference example (see FIG. 3).

ここで、上部電極５１（１５１）と絶縁部材５２（１５２）とは、異なる材料で構成される。また、絶縁部材５２（１５２）と導通部材５３（１５５）は、異なる材料で構成される。このため、圧力変化や温度変化によって、部材同士が擦れ合い、パーティクルが発生するおそれがある。また、反応副生成物が隙間の壁面に付着し、部材同士が擦れ合うことにより、反応副生成物のパーティクルが発生するおそれがある。 Here, the upper electrode 51 (151) and the insulating member 52 (152) are made of different materials. Also, the insulating member 52 (152) and the conducting member 53 (155) are made of different materials. Therefore, there is a risk that the members will rub against each other due to changes in pressure or temperature, and particles will be generated. In addition, reaction by-products may adhere to the wall surfaces of the gaps and members may rub against each other, generating particles of reaction by-products.

参考例に係るプラズマ処理装置１の天部の構造（図３参照）において、天部の隙間はプラズマ処理チャンバ１０の中心方向に集まるように構成されている。このため、天部の部材間の隙間で生じたパーティクルは、破線矢印に示すように、プラズマ処理チャンバ１０の中心方向に向かい、パーティクルが基板Ｗの上に乗るおそれがある。 In the structure of the top portion of the plasma processing apparatus 1 according to the reference example (see FIG. 3), gaps in the top portion are configured to gather toward the center of the plasma processing chamber 10 . For this reason, particles generated in the gap between the members of the top part are directed toward the center of the plasma processing chamber 10 as indicated by the dashed arrow, and there is a risk that the particles may land on the substrate W. FIG.

これに対し、一実施形態に係るプラズマ処理装置１の天部の構造によれば、天部の部材間の隙間をプラズマ処理チャンバ１０の外側方向に向けることができる。これにより、天部の部材間の隙間で生じたパーティクルは、破線矢印に示すように、排気方向（バッフル板１４）へと流れるので、パーティクルが基板Ｗの上に乗ることを抑制することができる。 In contrast, according to the structure of the top portion of the plasma processing apparatus 1 according to one embodiment, the gap between members of the top portion can be directed outward of the plasma processing chamber 10 . As a result, the particles generated in the gap between the members of the top portion flow in the exhaust direction (baffle plate 14) as indicated by the dashed arrow, so the particles can be prevented from riding on the substrate W. .

以上、プラズマ処理システムの実施形態等について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。 Although the embodiments and the like of the plasma processing system have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments and the like. Improvements are possible.

Ｗ基板
１プラズマ処理装置
２制御部
１０プラズマ処理チャンバ（チャンバ）
１０ａ側壁
１０ｅガス排出口
１０ｓプラズマ処理空間
１１基板支持部（載置部）
１３シャワーヘッド
１４バッフル板
２０ガス供給部
３０電源
４０排気システム
５１上部電極
５１ａ上部
５１ｂ下部
５１ｃ上面
５２絶縁部材
５２ａ上部
５２ｂ下部
５２ｃ下面
５２ｄ上面
５３導通部材
５３ａ上部
５３ｂ下部
５３ｃ下面 W substrate 1 plasma processing apparatus 2 control unit 10 plasma processing chamber (chamber)
10a side wall 10e gas exhaust port 10s plasma processing space 11 substrate supporting portion (mounting portion)
13 Shower head 14 Baffle plate 20 Gas supply part 30 Power supply 40 Exhaust system 51 Upper electrode 51a Upper part 51b Lower part 51c Upper surface 52 Insulating member 52a Upper part 52b Lower part 52c Lower surface 52d Upper surface 53 Conductive member 53a Upper part 53b Lower part 53c Lower surface

Claims

A plasma processing apparatus comprising a chamber having a chamber housing and a top portion closing an upper opening of the chamber housing,
The top is
an upper electrode;
an insulating member provided around the upper electrode and electrically insulating the upper electrode and the chamber housing;
The lower portion of the insulating member is arranged closer to the outer periphery than the upper portion of the insulating member.
Plasma processing equipment.

the lower side surface of the upper electrode is arranged closer to the outer periphery than the upper side surface of the upper electrode;
The lower inner peripheral surface of the insulating member is arranged on the outer peripheral side of the upper inner peripheral surface of the insulating member,
The lower side surface of the upper electrode is arranged on the outer peripheral side of the upper inner peripheral surface of the insulating member,
The plasma processing apparatus according to claim 1.

The top is
a conducting member provided around the insulating member and conducting with the chamber housing;
The lower outer peripheral surface of the insulating member is arranged on the outer peripheral side than the upper outer peripheral surface of the insulating member,
The lower inner peripheral surface of the conducting member is arranged on the outer peripheral side than the upper inner peripheral surface of the conducting member,
The lower outer peripheral surface of the insulating member is arranged on the outer peripheral side than the upper inner peripheral surface of the conducting member.
3. The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.

A substrate support that supports the substrate in the chamber;
The gap between the upper electrode and the insulating member communicates with the space in the chamber on the outer peripheral side of the substrate support.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.