JP2023030588A - 半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体製造装置及び半導体装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】プラズマ中の電界強度の均一性を高めることができる技術を提供する。【解決手段】本開示の一態様による半導体製造装置は、複数の基板を棚状に保持した基板保持具を収容する処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理ガスからプラズマを生成するマイクロ波導入部と、を備え、前記マイクロ波導入部は、前記処理容器の長手方向に沿って設けられ、マイクロ波を放射する複数のスロットを有する方形導波管と、前記方形導波管の終端に設けられ、前記方形導波管内を伝搬するマイクロ波の位相を制御する位相制御器と、を有する。【選択図】図１

Description

本開示は、半導体製造装置及び半導体装置の製造方法に関する。
誘導結合プラズマ源を搭載したバッチ式の基板処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１４－９３２２６号公報
本開示は、プラズマ中の電界強度の均一性を高めることができる技術を提供する。
本開示の一態様による半導体製造装置は、複数の基板を棚状に保持した基板保持具を収容する処理容器と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、前記処理ガスからプラズマを生成するマイクロ波導入部と、を備え、前記マイクロ波導入部は、前記処理容器の長手方向に沿って設けられ、マイクロ波を放射する複数のスロットを有する方形導波管と、前記方形導波管の終端に設けられ、前記方形導波管内を伝搬するマイクロ波の位相を制御する位相制御器と、を有する。
本開示によれば、プラズマ中の電界強度の均一性を高めることができる。
実施形態の半導体製造装置の一例を示す斜視図 実施形態の半導体製造装置の一例を示す縦断面図 実施形態の半導体製造装置の一例を示す横断面図 マイクロ波導入部の一例を示す縦断面図 スロットを説明する斜視図 位相制御器を説明する斜視図 実施例における表面波プラズマ中の電界強度分布の解析結果を示す図（１） 実施例における表面波プラズマ中の電界強度分布の解析結果を示す図（２） 比較例における表面波プラズマ中の電界強度分布の解析結果を示す図
以下、添付の図面を参照しながら、本開示の限定的でない例示の実施形態について説明する。添付の全図面中、同一又は対応する部材又は部品については、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。
〔半導体製造装置〕
図１～図６を参照し、実施形態の半導体製造装置の一例について説明する。図１は実施形態の半導体製造装置の一例を示す斜視図である。図２は実施形態の半導体製造装置の一例を示す縦断面図である。図３は実施形態の半導体製造装置の一例を示す横断面図であり、図２におけるＡ－Ａ線矢視断面図である。図４はマイクロ波導入部の一例を示す縦断面図であり、図３におけるＢ－Ｂ線矢視断面図である。図５はスロットを説明する斜視図である。図６は位相制御器を説明する斜視図であり、マイクロ波導入部の一部を拡大して示す図である。
実施形態の半導体製造装置１は、複数の基板Ｗに対して一度に処理を行うバッチ式の装置である。半導体製造装置１は、処理容器１０、ガス供給部３０、マイクロ波導入部４０、排気部５０、加熱部６０及び制御部９０を備える。
処理容器１０は、上下方向を長手方向とし、下端が開口された有天井の円筒体状を有する。処理容器１０は、後述する基板保持具１４を収容する。処理容器１０は、例えば石英により形成されている。処理容器１０内の上端近傍には、天井板１１が設けられている。天井板１１の下側の領域は、封止されている。天井板１１は、例えば石英により形成されている。処理容器１０の下端の開口には、円筒体状に成形された金属製のマニホールド１２がＯリング等のシール部材１３を介して連結されている。
マニホールド１２は、処理容器１０の下端を支持する。マニホールド１２の下方から基板保持具１４が処理容器１０内に挿入される。
基板保持具１４は、複数（例えば２５～１５０枚）の基板Ｗを上下方向に所定の間隔をあけて略水平に保持する。すなわち、基板保持具１４は複数の基板Ｗを棚状に保持する。基板Ｗは、例えば半導体ウエハである。基板保持具１４は、例えば石英により形成されている。基板保持具１４は、３本の支柱１５を有する。基板保持具１４は、支柱１５に形成された溝（図示せず）により複数の基板Ｗを支持する。基板保持具１４は、石英により形成された保温筒１６を介してテーブル１７上に載置されている。保温筒１６は、処理容器１０の下方側からの放熱による処理容器１０内の温度低下を抑制する。テーブル１７は、回転軸１８上に支持される。回転軸１８は、マニホールド１２の下端の開口を開閉する金属（例えばステンレス鋼）製の蓋体１９を貫通する。
回転軸１８の貫通部には、磁性流体シール２０が設けられている。磁性流体シール２０は、回転軸１８を気密に封止すると共に、回転軸１８を回転可能に支持する。蓋体１９の周辺部とマニホールド１２の下端との間には、処理容器１０内の気密性を保持するためのＯリング等のシール部材２１が設けられている。回転軸１８は、例えばボートエレベータ等の昇降機構（図示せず）に支持されたアーム２２の先端に取り付けられている。アーム２２が昇降することにより、基板保持具１４と蓋体１９とが一体となって昇降して処理容器１０内に対して挿脱される。
ガス供給部３０は、ガスノズル３１～３３を有する。ガスノズル３１～３３は、例えば石英により形成されている。
ガスノズル３１は、マニホールド１２の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に延びる。ガスノズル３１の基端は処理容器１０の外部に位置し、ガス配管ＧＰ１を介してガスソースＧＳ１に接続されている。ガス配管ＧＰ１には、流量制御器ＭＦＣ１及び開閉弁Ｖ１が介設されている。ガスノズル３１の垂直部分は、処理容器１０内に位置する。ガスノズル３１の垂直部分には、基板保持具１４の基板支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス孔３１ｈが所定の間隔をあけて形成されている。ガスノズル３１は、ガスソースＧＳ１からガス配管ＧＰ１を介して導入される第１の処理ガスを、複数のガス孔３１ｈから処理容器１０内に水平方向に吐出する。第１の処理ガスは、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガス等の原料ガスである。
ガスノズル３２は、マニホールド１２の側壁を内側へ貫通して上方へ屈曲されて垂直に延びる。ガスノズル３２の基端は処理容器１０の外部に位置し、ガス配管ＧＰ２を介してガスソースＧＳ２に接続されている。ガス配管ＧＰ２には、流量制御器ＭＦＣ２及び開閉弁Ｖ２が介設されている。ガスノズル３２の垂直部分は、後述するプラズマ生成空間Ｐに位置する。ガスノズル３２の垂直部分には、基板保持具１４の基板支持範囲に対応する上下方向の長さに亘って複数のガス孔３２ｈが所定の間隔をあけて形成されている。ガスノズル３２は、ガスソースＧＳ２からガス配管ＧＰ２を介して導入される第２の処理ガスを、複数のガス孔３２ｈからプラズマ生成空間Ｐに水平方向に吐出する。第２の処理ガスは、例えば酸化ガス、窒化ガスである。
ガスノズル３３は、マニホールド１２の側壁を内側へ貫通して水平に延びる。ガスノズル３３の基端は処理容器１０の外部に位置し、ガス配管ＧＰ３を介してガスソースＧＳ３に接続されている。ガス配管ＧＰ３には、流量制御器ＭＦＣ３及び開閉弁Ｖ３が介設されている。ガスノズル３３の先端は処理容器１０内に位置し、開口する。ガスノズル３３は、ガスソースＧＳ３からガス配管ＧＰ３を介して導入される第３の処理ガスを、先端の開口した部分から処理容器１０内に水平方向に吐出する。第３の処理ガスは、例えばアルゴンガス、窒素ガス等の不活性ガスである。
なお、ガス供給部３０が３本のガスノズル３１～３３を有する場合を説明したが、ガスノズルの本数は限定されない。例えば、ガスノズルは１本又は２本であってもよく、４本以上であってもよい。また、各ガスノズル３１～３３から供給されるガスの種類も例示したガスに限定されない。
マイクロ波導入部４０は、処理容器１０の側壁の一部に設けられている。マイクロ波導入部４０は、後述するプラズマ生成空間Ｐにマイクロ波を導入することにより、プラズマ生成空間Ｐにおいてガスノズル３２が吐出する第２の処理ガスから表面波プラズマを生成する。プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中のラジカル等の反応種は、処理容器１０内に供給される。マイクロ波導入部４０は、プラズマ区画壁４１、透過板４２、方形導波管４３、位相制御器４４及びマイクロ波発生器４５を有する。
プラズマ区画壁４１は、処理容器１０の外壁に気密に溶接されている。プラズマ区画壁４１は断面凹状をなし、処理容器１０の側壁に形成された開口１０ａを覆うように設けられている。開口１０ａは、基板保持具１４に支持されている全ての基板Ｗを上下方向にカバーできるように上下方向に細長く形成されている。プラズマ区画壁４１は、処理容器１０内と連通する空間（以下「プラズマ生成空間Ｐ」という。）を形成する。プラズマ区画壁４１は、プラズマ生成空間Ｐから処理容器１０内にラジカル等の反応種を供給する。プラズマ生成空間Ｐには、ガスノズル３２が配置されている。プラズマ区画壁４１の一側面には、導入口４１ａが形成されている。導入口４１ａは、開口１０ａと同様、基板保持具１４に支持されている全ての基板Ｗを上下方向にカバーできるように、上下方向に細長く形成されている。プラズマ区画壁４１は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）等の金属材料により形成されている。
透過板４２は、導入口４１ａよりも僅かに大きいサイズを有する。透過板４２は、プラズマ区画壁４１の一側面に、導入口４１ａを塞ぐように取り付けられている。プラズマ区画壁４１と透過板４２との間は、Ｏリング等のシール部材（図示せず）により気密に封止されている。これにより、プラズマ生成空間Ｐは気密に保持される。透過板４２は、マイクロ波を透過させる材料、例えばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ、石英等の誘電体材料により形成されている。
方形導波管４３は、プラズマ区画壁４１の一側面に透過板４２を挟んで設けられている。方形導波管４３は、上下方向に延在する。すなわち、方形導波管４３の管軸は上下方向と平行である。方形導波管４３は、下端（始端）がマイクロ波発生器４５に接続され、上端（終端）が位相制御器４４に接続されている。方形導波管４３は、第１内側導体４３ａと、第１内側導体４３ａの周囲に設けられた第１外側導体４３ｂとを有する内軸付き方形導波管であることが好ましい。内軸付き方形導波管ではカットオフ（遮断）周波数がないので導波管の寸法を小さくできる。方形導波管４３は、例えばアルミニウム、ステンレス鋼、インコネル（登録商標）等の金属材料により形成されている。方形導波管４３は、マイクロ波を放射する複数の長方形状のスロット４３ｓを有する。
複数のスロット４３ｓは、方形導波管４３における透過板４２側の壁を貫通して形成されている。各スロット４３ｓの長さＬ１は方形導波管４３内のマイクロ波の波長（λｇ１）の半分、すなわちλｇ１／２であることが好ましい。これにより、方形導波管４３内からプラズマ生成空間Ｐに効率よくマイクロ波を放射させることができる。各スロット４３ｓは、水平方向に対して管軸方向の側に所定の角度θだけ傾斜することが好ましい。これにより、各スロット４３ｓの長さＬ１をλｇ１／２にし、またはλｇ１／２に近づけ、かつ、方形導波管４３における透過板４２側の壁の水平方向の長さを短くできる。所定の角度θは、例えば４５°であってよい。各スロット４３ｓの幅Ｌ２は、方形導波管４３内のマイクロ波の波長及び透過板４２を形成する材料に応じて決定される。各スロット４３ｓの幅Ｌ２はλｇ１／２よりも小さい値、例えば１０ｍｍであってよい。スロット４３ｓの配列間隔Ｌ３はλｇ１／２よりも小さい値、例えばスロット４３ｓの幅Ｌ２と同じ値であってよい。スロット４３ｓの配列間隔Ｌ３をλｇ１／２よりも小さくすることにより、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の電界強度の山と谷の位置を多くできる。
位相制御器４４は、方形導波管４３内を伝搬するマイクロ波の位相を制御する。位相制御器４４は、同軸導波管４４１及び一対の誘電体部材４４２を有する。
同軸導波管４４１は、方形導波管４３の上端に接続されている。同軸導波管４４１は、方形導波管４３の上端から下方へ屈曲されて垂直に延びる。同軸導波管４４１の垂直部分は、例えば方形導波管４３と平行であり、その長さは例えば方形導波管４３の長さと略同じである。同軸導波管４４１は、第２内側導体４４１ａと、第２内側導体４４１ａの周囲に設けられた第２外側導体４４１ｂとを有する。同軸導波管ではカットオフ（遮断）周波数がないので導波管の寸法を小さくできる。例えば、第２内側導体４４１ａと第２外側導体４４１ｂとは、同心円状に配置されている。第２内側導体４４１ａは第１内側導体４３ａに接続され、第２外側導体４４１ｂは第１外側導体４３ｂに接続されている。
一対の誘電体部材４４２は、同軸導波管４４１内に、上下方向にλｇ２／２の間隔をあけて設けられている。なお、λｇ２は同軸導波管４４１内のマイクロ波の波長である。一対の誘電体部材４４２は、λｇ２／２の間隔を維持した状態で上下方向に移動可能に構成されている。一対の誘電体部材４４２は、例えばλｇ２／２×ｎ（ｎ：自然数）の距離を往復運動するように構成される。各誘電体部材４４２は、上下方向を軸方向とする円環板状を有する。各誘電体部材４４２は、例えば軸方向の長さ（厚さ）がλｇ２／４であり、内径が第２内側導体４４１ａの外径と略同じであり、外径が第２外側導体４４１ｂの内径と略同じである。各誘電体部材４４２は、例えばＡｌ２Ｏ３、ＡｌＮ等の誘電体材料により形成されている。
マイクロ波発生器４５は、マイクロ波を発生させる。マイクロ波発生器４５は、発生させたマイクロ波を方形導波管４３に供給する。マイクロ波の周波数は、方形導波管４３内でのマイクロ波の減衰を抑制する観点から、１ＧＨｚ以下であることが好ましい。マイクロ波の周波数は、スロット４３ｓの長さを短くし、導波管や周辺部品を小型化する観点から、８００ＭＨｚ以上であることが好ましい。
係るマイクロ波導入部４０は、マイクロ波発生器４５が発生させたマイクロ波を方形導波管４３に伝送し、位相制御器４４により位相を制御し、複数のスロット４３ｓ及び透過板４２を介してプラズマ生成空間Ｐに導入する。
排気部５０は、排気ポート５１、カバー部材５２、排気配管５３、圧力制御弁５４及び排気装置５５を有する。排気ポート５１は、開口１０ａに対向する処理容器１０の側壁部分に設けられている。排気ポート５１は、基板保持具１４に対応して上下に細長く形成されている。カバー部材５２は、処理容器１０の排気ポート５１に対応する部分に、排気ポート５１を覆うように取り付けられている。カバー部材５２は、断面Ｕ字状を有し、処理容器１０の側壁に沿って上下方向に延在する。排気配管５３は、カバー部材５２の下部に接続されている。圧力制御弁５４は、排気配管５３に介設されている。圧力制御弁５４は、処理容器１０内の圧力を制御する。排気装置５５は、排気配管５３に介設されている。排気装置５５は、真空ポンプ等を含む。係る排気部５０は、排気装置５５により排気ポート５１及び排気配管５３を介して処理容器１０内を排気する。
加熱部６０は、円筒体状を有し、処理容器１０の周囲に設けられている。加熱部６０は、例えばヒータ及び断熱部材を含む。加熱部６０は、ヒータにより処理容器１０内の基板Ｗを加熱する。
制御部９０は、半導体製造装置１の各部を制御する。例えば、制御部９０は、一対の誘電体部材４４２を移動させながらプラズマ生成空間Ｐにマイクロ波を導入することにより、ガスノズル３２が吐出する第２の処理ガスから表面波プラズマを生成するようにガス供給部３０及びマイクロ波導入部４０を制御する。これにより、方形導波管４３内のマイクロ波の入射波に対する反射波の位相が経時的にずれるので、方形導波管４３内のマイクロ波の定在波の腹と節の位置が経時的に変化する。その結果、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の山と谷の位置が経時的に変化するので、該表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の時間平均分布の均一性を高めることができる。
制御部９０は、例えばコンピュータ等であってよい。半導体製造装置１の各部の動作を制御するコンピュータのプログラムは、記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、例えばフレキシブルディスク、コンパクトディスク、ハードディスク、フラッシュメモリ、ＤＶＤ等であってよい。
〔半導体装置の製造方法〕
半導体製造装置１により実施される半導体装置の製造方法の一例について説明する。以下、第１の処理ガスとしてシリコン含有ガス、第２の処理ガスとして窒化ガス、第３の処理ガスとして窒素ガスを用いた原子層堆積（ＡＬＤ：Atomic Layer Deposition）法によりシリコン窒化膜を形成する場合を例に挙げて説明する。
まず、処理容器１０内を所定の温度に調整し、複数の基板Ｗを搭載した基板保持具１４を処理容器１０内に搬入する。続いて、排気装置５５により処理容器１０内を排気しながら、処理容器１０内を所定の圧力に調整する。
続いて、吸着工程、第１パージ工程、窒化工程及び第２パージ工程を所定の回数だけ繰り返し、所定の膜厚のシリコン窒化膜を成膜する。
吸着工程では、ガスノズル３１から処理容器１０内にシリコン含有ガスを供給する。これにより、基板Ｗの表面にシリコン含有ガスが吸着する。
第１パージ工程では、排気装置５５により処理容器１０内を排気しながら、ガスノズル３３から処理容器１０内に窒素ガスを供給する。これにより、処理容器１０内に残るシリコン含有ガスが排出され、処理容器１０内の雰囲気が窒素ガスに置換される。
窒化工程では、ガスノズル３２からプラズマ生成空間Ｐに窒化ガスを供給すると共に、マイクロ波導入部４０によりプラズマ生成空間Ｐにマイクロ波を導入する。これにより、プラズマ生成空間Ｐにおいて窒化ガスから表面波プラズマが生成され、表面波プラズマ中のラジカル等の反応種が処理容器１０内に供給される。このとき、一対の誘電体部材４４２を、λｇ２／２の間隔を維持した状態でλｇ２／２×ｎ（ｎ：自然数）の距離を往復運動させることにより、方形導波管４３内を伝搬するマイクロ波の位相を制御する。これにより、方形導波管４３内のマイクロ波の入射波に対する反射波の位相が経時的にずれるので、方形導波管４３内のマイクロ波の定在波の腹と節の位置が経時的に変化する。その結果、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の山と谷の位置が経時的に変化するので、該表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の時間平均分布の均一性を高めることができる。
第２パージ工程では、排気装置５５により処理容器１０内を排気しながら、ガスノズル３３から処理容器１０内に窒素ガスを供給する。これにより、処理容器１０内に残る窒化ガスが排出され、処理容器１０内の雰囲気が窒素ガスに置換される。
続いて、シリコン窒化膜が成膜された複数の基板Ｗを搭載した基板保持具１４を処理容器１０内から搬出し、処理を終了する。
上記の実施形態では、ＡＬＤ法によりシリコン窒化膜を形成する場合を説明したがこれに限定されない。例えば、化学気相堆積（ＣＶＤ：Chemical Vapor Deposition）法によりシリコン窒化膜を形成してもよい。例えば、シリコン窒化膜に代えてシリコン酸化膜、金属窒化膜、金属酸化膜を形成してもよい。
〔効果〕
実施形態によれば、プラズマ生成空間Ｐに第２の処理ガスを供給すると共にマイクロ波を導入し、プラズマ生成空間Ｐにおいて第２の処理ガスから表面波プラズマを生成する。そのため、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）などのプラズマで問題となるプラズマ生成空間Ｐから処理容器１０内へのプラズマ中の電界強度が高い部分の染み出しが少なく、エネルギーの低いラジカル等の反応種を処理容器１０内に供給できる。また、マイクロ波はラジカル等の反応種の生成効率が高いので、生産性が向上する。
また、実施形態によれば、一対の誘電体部材４４２を移動させながらプラズマ生成空間Ｐにマイクロ波を導入することにより、ガスノズル３２が吐出する第２の処理ガスから表面波プラズマを生成する。これにより、方形導波管４３内のマイクロ波の入射波に対する反射波の位相が経時的にずれるので、方形導波管４３内のマイクロ波の定在波の腹と節の位置が経時的に変化する。その結果、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の山と谷の位置が経時的に変化するので、該表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の時間平均分布の均一性を高めることができる。
〔解析結果〕
まず、半導体製造装置１のプラズマ生成空間Ｐにおいて表面波プラズマを生成する際に方形導波管４３内を伝搬するマイクロ波の位相を制御することが、表面波プラズマ中の電界強度の分布に与える影響について解析により検証した。解析では、ガスノズル３２からプラズマ生成空間Ｐにアルゴンガスを供給すると共に、一対の誘電体部材４４２を、λｇ２／２の間隔を維持した状態でλｇ２／２の距離を往復運動させた場合について、上下方向における電界強度の分布を計算した（実施例）。また、比較のために、ガスノズル３２からプラズマ生成空間Ｐにアルゴンガスを供給すると共に、一対の誘電体部材４４２を移動させずに固定した場合について、上下方向における電界強度の分布を計算した（比較例）。
図７は実施例における表面波プラズマ中の電界強度分布の解析結果を示す図であり、一対の誘電体部材４４２の位置が異なる複数の時点における表面波プラズマ中の電界強度分布を示す。図７中、横軸は上下方向における位置［ｍｍ］を示し、０ｍｍがプラズマ区画壁４１の上端であり、９００ｍｍがプラズマ区画壁４１の下端である。図７中、縦軸は電界強度［Ｖ／ｍ］を示す。図７では、一対の誘電体部材４４２の位置が異なる場合における表面波プラズマ中の電界強度を異なる線種で示す。
図７に示されるように、一対の誘電体部材４４２を、λｇ２／２の間隔を維持した状態でλｇ２／２の距離を往復運動させると、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の山と谷の位置が変化することが分かる。
図８は実施例における表面波プラズマ中の電界強度分布の解析結果を示す図であり、図７に示される複数の電界強度のスペクトルを積算した結果を示す。図８中、横軸は上下方向における位置［ｍｍ］を示し、０ｍｍがプラズマ区画壁４１の上端であり、９００ｍｍがプラズマ区画壁４１の下端である。図８中、縦軸は電界強度［Ｖ／ｍ］を示す。
図８に示されるように、位置が１５０ｍｍ～７５０ｍｍの範囲において電界強度の積算値が略一定になっていることが分かる。これは、図７に示されるように、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の山と谷の位置が経時的に変化したことによると考えられる。
図９は比較例における表面波プラズマ中の電界強度分布の解析結果を示す図であり、一対の誘電体部材４４２の位置を固定し、複数の時点における表面波プラズマ中の複数の電界強度のスペクトルを積算した結果を示す。図９中、横軸は上下方向における位置［ｍｍ］を示し、０ｍｍがプラズマ区画壁４１の上端であり、９００ｍｍがプラズマ区画壁４１の下端である。図９中、縦軸は電界強度［Ｖ／ｍ］を示す。
図９に示されるように、位置が１５０ｍｍ～７５０ｍｍの範囲において電界強度の積算値が波打つように変化していることが分かる。これは、プラズマ生成空間Ｐにおいて生成される表面波プラズマ中の上下方向に沿った電界強度の山と谷の位置が経時的に変化しないことによると考えられる。
次に、半導体製造装置１のプラズマ生成空間Ｐにおいて表面波プラズマを生成する際に方形導波管４３内を伝搬するマイクロ波の位相を制御することが、表面波プラズマへの電力吸収効率に与える影響について解析により検証した。解析では、ガスノズル３２からプラズマ生成空間Ｐにアルゴンガスを供給すると共に、一対の誘電体部材４４２を、λｇ２／２の間隔を維持した状態でλｇ２／２の距離を往復運動させた場合について、方形導波管４３の入口でのマイクロ波の反射率を計算した。
解析の結果、一対の誘電体部材４４２を、λｇ２／２の間隔を維持した状態でλｇ２／２の距離を往復運動させた場合の方形導波管４３の入口でのマイクロ波の反射率は０．６程度でほぼ安定していることが確認できた。この結果から、一対の誘電体部材４４２を、λｇ２／２の間隔を維持した状態でλｇ２／２の距離を往復運動させた場合であっても、表面波プラズマへの電力吸収効率にほとんど影響を与えないことが示された。
今回開示された実施形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。
１ 半導体製造装置
１０ 処理容器
１４ 基板保持具
３０ ガス供給部
４０ マイクロ波導入部
４３ 方形導波管
４３ｓ スロット
４４ 位相制御器
Ｗ 基板

Claims (10)

  1. 複数の基板を棚状に保持した基板保持具を収容する処理容器と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給部と、
    前記処理ガスからプラズマを生成するマイクロ波導入部と、
    を備え、
    前記マイクロ波導入部は、
    前記処理容器の長手方向に沿って設けられ、マイクロ波を放射する複数のスロットを有する方形導波管と、
    前記方形導波管の終端に設けられ、前記方形導波管内を伝搬するマイクロ波の位相を制御する位相制御器と、
    を有する、
    半導体製造装置。
  2. 前記位相制御器は、
    前記終端に接続された同軸導波管と、
    前記同軸導波管内に、前記同軸導波管の管軸方向にλｇ２／２（λｇ２：同軸導波管内のマイクロ波の波長）の間隔で設けられ、該管軸方向に移動可能な一対の誘電体部材と、
    を含む、
    請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 前記一対の誘電体部材の各々は、前記管軸方向を軸方向とし、厚さがλｇ２／４である円環板状を有する、
    請求項２に記載の半導体製造装置。
  4. 前記一対の誘電体部材は、前記管軸方向に沿ってλｇ２／２×ｎ（ｎ：自然数）の距離を往復運動するように構成される、
    請求項２又は３に記載の半導体製造装置。
  5. 前記一対の誘電体部材を移動させながら前記マイクロ波を導入して前記処理ガスからプラズマを生成するように前記ガス供給部及び前記マイクロ波導入部を制御する制御部を備える、
    請求項２乃至４のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
  6. 前記方形導波管は、内軸付き方形導波管である、
    請求項１乃至５のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
  7. 前記複数のスロットの各々は、水平方向に対して前記方形導波管の管軸方向の側に傾斜する、
    請求項１乃至６のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
  8. 前記処理容器の側壁には開口が形成されており、
    前記マイクロ波導入部は、
    前記開口を覆うプラズマ区画壁であり、前記複数のスロットが放射するマイクロ波を前記プラズマ区画壁内に導入する導入口が形成されたプラズマ区画壁と、
    前記方形導波管と前記プラズマ区画壁との間に設けられ、前記マイクロ波を透過させる透過板と、
    を有する、
    請求項１乃至７のいずれか一項に記載の半導体製造装置。
  9. 前記ガス供給部は、前記プラズマ区画壁内に設けられるガスノズルを有する、
    請求項８に記載の半導体製造装置。
  10. 処理容器内に複数の基板を棚状に保持した基板保持具を収容する工程と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給する工程と、
    マイクロ波を導入して前記処理ガスからプラズマを生成する工程と、
    を有し、
    前記プラズマを生成する工程は、前記処理容器の長手方向に沿って設けられ、マイクロ波を放射する複数のスロットを有する方形導波管の終端に設けられた位相制御器により、前記方形導波管内を伝搬するマイクロ波の位相を制御することを含む、
    半導体装置の製造方法。
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