JP2023054909A - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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博一 上田
Hiroichi Ueda
淳 森
Atsushi Mori
聡 川上
Satoshi Kawakami
昌樹 平山
Masaki Hirayama
尚己 梅下
Naomi Umeshita
敏和 秋元
Toshikazu Akimoto
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    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Abstract

To provide a technique capable of effectively generating an OH radical.SOLUTION: A plasma processing apparatus according to an embodiment of a present disclosure, comprises: a plasma generation mechanism for generating a plasma in a processing container; a flow channel of an ion liquid, provided so as to be contacted to the plasma generated in the processing container; and an OH containing liquid supply part that adds an OH containing liquid to the ion liquid.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。 The present disclosure relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method.

OHラジカルを酸化処理に使用する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。 A technique of using OH radicals for oxidation treatment is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2006-190877号公報JP 2006-190877 A

本開示は、OHラジカルを効率的に生成できる技術を提供する。 The present disclosure provides a technique capable of efficiently generating OH radicals.

本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、処理容器内にプラズマを生成するためのプラズマ生成機構と、前記処理容器内に生成される前記プラズマに接するように設けられるイオン液体の流路と、前記イオン液体にOH含有液体を添加するOH含有液体供給部と、を備える。 A plasma processing apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a plasma generating mechanism for generating plasma within a processing container, an ionic liquid flow path provided in contact with the plasma generated within the processing container, and an OH-containing liquid supply unit for adding an OH-containing liquid to the ionic liquid.

本開示によれば、OHラジカルを効率的に生成できる。 According to the present disclosure, OH radicals can be efficiently generated.

第1の実施形態のプラズマ処理装置を示す概略断面図1 is a schematic sectional view showing a plasma processing apparatus of a first embodiment; FIG. シャワープレートの一例を示す平面図A plan view showing an example of a shower plate 図2のIII-III線矢視断面図Cross-sectional view taken along line III-III in FIG. 図2のIV-IV線矢視断面図IV-IV line cross-sectional view of FIG. シャワープレートの第1変形例を示す側面図The side view which shows the 1st modification of a shower plate シャワープレートの第2変形例を示す側面図The side view which shows the 2nd modification of a shower plate シャワープレートの第3変形例を示す平面図The top view which shows the 3rd modification of a shower plate 図7のVIII-VIII線矢視断面図VIII-VIII line cross-sectional view of FIG. 図7のIX-IX線矢視断面図IX-IX line cross-sectional view of FIG. 第1の実施形態の第1変形例のプラズマ処理装置を示す概略断面図Schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus of a first modification of the first embodiment 第1の実施形態の第2変形例のプラズマ処理装置を示す概略断面図Schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus of a second modification of the first embodiment 第1の実施形態の第3変形例のプラズマ処理装置を示す概略断面図Schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus of a third modification of the first embodiment 第2の実施形態のプラズマ処理装置を示す概略図Schematic diagram showing a plasma processing apparatus of a second embodiment 第3の実施形態のプラズマ処理装置を示す概略図Schematic diagram showing a plasma processing apparatus of a third embodiment

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。 Non-limiting exemplary embodiments of the present disclosure will now be described with reference to the accompanying drawings. In all the attached drawings, the same or corresponding members or parts are denoted by the same or corresponding reference numerals, and overlapping descriptions are omitted.

〔第1の実施形態〕
図1~図9を参照し、第1の実施形態のプラズマ処理装置について説明する。第1の実施形態のプラズマ処理装置1は、例えば500℃以下の低温で酸化処理により酸化膜を形成するプロセス(プラズマ処理方法)に好適に利用できる。酸化膜としては、例えば二酸化ケイ素(SiO)が挙げられる。また、酸化膜としては、例えば、酸化アルミニウム(Al)、酸化ジルコニウム(ZrO)、酸化ハフニウム(HfO)、チタン酸ストロンチウム(STO;SrTiO)、チタン酸バリウム(BTO;BaTiO)等の高誘電膜(High-k膜)が挙げられる。
[First embodiment]
A plasma processing apparatus according to a first embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 9. FIG. The plasma processing apparatus 1 of the first embodiment can be suitably used for a process (plasma processing method) of forming an oxide film by oxidation treatment at a low temperature of 500° C. or less, for example. Examples of oxide films include silicon dioxide (SiO 2 ). Examples of oxide films include aluminum oxide (Al 2 O 3 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), hafnium oxide (HfO 2 ), strontium titanate (STO; SrTiO 3 ), and barium titanate (BTO; BaTiO 3 ) . ) and other high dielectric films (High-k films).

プラズマ処理装置1は、チャンバ10、ステージ20、マイクロ波導入機構30、ガス供給部40、シャワープレート50、液体循環部60、OH含有液体供給部70、排気部80及び制御部90を備える。 The plasma processing apparatus 1 includes a chamber 10 , a stage 20 , a microwave introduction mechanism 30 , a gas supply section 40 , a shower plate 50 , a liquid circulation section 60 , an OH-containing liquid supply section 70 , an exhaust section 80 and a control section 90 .

チャンバ10は、略円筒状に形成されている。チャンバ10の底壁11の略中央部には、開口部12が形成されている。底壁11には、開口部12と連通し、下方に突出する排気室13が設けられている。チャンバ10の側壁14には、基板Wが通過する搬入出口15が形成されている。搬入出口15は、ゲートバルブ16によって開閉される。チャンバ10は、マイクロ波導入機構30の一部と共に内部を減圧可能な処理容器を構成する。処理容器の内部には基板Wが収容される。 The chamber 10 is formed in a substantially cylindrical shape. An opening 12 is formed in a substantially central portion of a bottom wall 11 of the chamber 10 . The bottom wall 11 is provided with an exhaust chamber 13 that communicates with the opening 12 and protrudes downward. A loading/unloading port 15 through which the substrate W passes is formed in the side wall 14 of the chamber 10 . The loading/unloading port 15 is opened and closed by a gate valve 16 . The chamber 10 constitutes a processing container capable of decompressing the inside together with a part of the microwave introducing mechanism 30 . A substrate W is accommodated inside the processing container.

ステージ20は、処理対象となる基板Wを載置する載置台である。ステージ20は、略円板状を有する。ステージ20は、窒化アルミニウム(AlN)等のセラミックスにより形成されている。ステージ20は、排気室13の底部略中央から上方に延びる略円筒状のAlN等のセラミックスからなる支柱21に支持されている。 The stage 20 is a mounting table on which the substrate W to be processed is mounted. The stage 20 has a substantially disk shape. The stage 20 is made of ceramics such as aluminum nitride (AlN). The stage 20 is supported by a substantially cylindrical column 21 made of ceramic such as AlN and extending upward from substantially the center of the bottom of the exhaust chamber 13 .

マイクロ波導入機構30はプラズマ生成機構を構成しており、チャンバ10の上部に設けられている。マイクロ波導入機構30は、チャンバ10内にマイクロ波を供給する。マイクロ波導入機構30は、マイクロ波出力部、マイクロ波伝送部、マイクロ波放射部等を含む。マイクロ波は、マイクロ波出力部により出力され、マイクロ波伝送部及びマイクロ波放射部を通ってチャンバ10の内部に導入される。マイクロ波の周波数は、例えば300MHz~10GHzである。 The microwave introduction mechanism 30 constitutes a plasma generation mechanism and is provided above the chamber 10 . A microwave introduction mechanism 30 supplies microwaves into the chamber 10 . The microwave introduction mechanism 30 includes a microwave output section, a microwave transmission section, a microwave radiation section, and the like. Microwaves are output by the microwave output section and introduced into the interior of the chamber 10 through the microwave transmission section and the microwave radiation section. The frequency of microwaves is, for example, 300 MHz to 10 GHz.

ガス供給部40は、チャンバ10の天壁17の下方かつシャワープレート50の上方に位置するプラズマ励起空間A1にプラズマ励起ガスを供給する。ガス供給部40は、例えばチャンバ10の側壁14を貫通するガスノズルであってよい。プラズマ励起空間A1には、ガス供給部40からプラズマ励起ガスが供給され、プラズマ励起ガスがマイクロ波により励起されてプラズマPが発生する。プラズマ励起ガスとしては、例えばアルゴン(Ar)、クリプトン(Kr)、キセノン(Xe)等の希ガスが挙げられる。 The gas supply unit 40 supplies plasma excitation gas to the plasma excitation space A<b>1 located below the ceiling wall 17 of the chamber 10 and above the shower plate 50 . Gas supply 40 may be, for example, a gas nozzle penetrating sidewall 14 of chamber 10 . A plasma excitation gas is supplied from the gas supply unit 40 to the plasma excitation space A1, and the plasma excitation gas is excited by microwaves to generate plasma P. As shown in FIG. Rare gases such as argon (Ar), krypton (Kr), and xenon (Xe) are examples of plasma excitation gases.

シャワープレート50は、チャンバ10内を、プラズマPが生成されるプラズマ励起空間A1と、ステージ20が設けられるプロセス空間A2とに仕切る。シャワープレート50は、ステンレス鋼、アルミニウム等の金属材料により形成されている。シャワープレート50は、平面形状が円形の平板である(図2)。シャワープレート50は、外枠51、プラズマ通過部52及び溝53を有する(図2)。 The shower plate 50 partitions the inside of the chamber 10 into a plasma excitation space A1 in which plasma P is generated and a process space A2 in which the stage 20 is provided. Shower plate 50 is made of a metal material such as stainless steel or aluminum. The shower plate 50 is a flat plate having a circular planar shape (FIG. 2). The shower plate 50 has an outer frame 51, plasma passages 52 and grooves 53 (FIG. 2).

外枠51は、チャンバ10の内径と略同じ外径を有する円環状を有する。外枠51は、チャンバ10の内壁に取り付けられる。 The outer frame 51 has an annular shape with an outer diameter approximately equal to the inner diameter of the chamber 10 . The outer frame 51 is attached to the inner wall of the chamber 10 .

プラズマ通過部52は、外枠51の内側に位置する。プラズマ通過部52は、略90度で交差して格子をなす複数の筋52aを有する。複数の筋52aは、例えば10cm以下の間隔で設けられる。プラズマ励起空間A1において発生したプラズマPは、複数の筋52aによって画定される開口52bを通過し、プロセス空間A2へと供給される。 The plasma passage portion 52 is positioned inside the outer frame 51 . The plasma passage portion 52 has a plurality of stripes 52a that intersect at approximately 90 degrees to form a lattice. The plurality of streaks 52a are provided at intervals of 10 cm or less, for example. Plasma P generated in plasma excitation space A1 passes through openings 52b defined by a plurality of streaks 52a and is supplied to process space A2.

溝53は、シャワープレート50上、すなわち、外枠51上及び筋52a上に形成されている。溝53は、シャワープレート50上においてイオン液体ILが流れる流路(以下「液体流路」ともいう。)を形成する。溝53は、液体受け部53a、液体排出部53b及び流路形成部53cを含む。 The grooves 53 are formed on the shower plate 50, that is, on the outer frame 51 and the stripes 52a. The grooves 53 form channels (hereinafter also referred to as “liquid channels”) through which the ionic liquid IL flows on the shower plate 50 . The groove 53 includes a liquid receiving portion 53a, a liquid discharging portion 53b, and a flow path forming portion 53c.

液体受け部53aは、外枠51上に設けられる。ただし、液体受け部53aは筋52a上に設けられてもよい。液体受け部53aには、OH含有液体を含むイオン液体ILが滴下される。 The liquid receiver 53 a is provided on the outer frame 51 . However, the liquid receiver 53a may be provided on the streak 52a. An ionic liquid IL containing an OH-containing liquid is dropped onto the liquid receiver 53a.

液体排出部53bは、例えばシャワープレート50の中心Oを挟んで液体受け部53aと反対側の外枠51上に設けられる。ただし、液体排出部53bは筋52a上に設けられてもよい。液体排出部53bは、シャワープレート50上からイオン液体ILを排出する。液体排出部53bから排出されるイオン液体ILは、例えば側壁14の内面を伝って底壁11まで流れる。 The liquid discharge portion 53b is provided, for example, on the outer frame 51 on the side opposite to the liquid receiving portion 53a with the center O of the shower plate 50 interposed therebetween. However, the liquid discharge portion 53b may be provided on the streak 52a. The liquid discharge part 53b discharges the ionic liquid IL from above the shower plate 50 . The ionic liquid IL discharged from the liquid discharge portion 53b flows to the bottom wall 11 along the inner surface of the side wall 14, for example.

流路形成部53cは、外枠51上及び筋52a上に形成されている。流路形成部53cは、一端が液体受け部53aと連通し、他端が液体排出部53bと連通する。流路形成部53cは、液体受け部53aに滴下されたイオン液体ILを液体排出部53bに向けて輸送する。流路形成部53cを流れるイオン液体ILは、プラズマ励起空間A1において生成されるプラズマPに接する。これにより、イオン液体ILがプラズマPにより加熱されて、イオン液体ILに含まれるOH含有液体が蒸発する。さらに、蒸発したOH含有液体がプラズマPにより励起されることでOHラジカルが生成される。生成されたOHラジカルは、シャワープレート50の開口52bを介してプロセス空間A2へ供給される。これにより、基板Wへの酸化処理が行われる。流路形成部53cは、図2に示されるように、液体受け部53aから液体排出部53bに向かってジグザグ状に蛇行するように形成されることが好ましい。これにより、シャワープレート50上においてプラズマPに接するイオン液体ILの量が増えるので、OHラジカルの生成量が増加する。 The flow path forming portion 53c is formed on the outer frame 51 and the stripes 52a. One end of the flow path forming portion 53c communicates with the liquid receiving portion 53a, and the other end communicates with the liquid discharging portion 53b. The flow path forming portion 53c transports the ionic liquid IL dripped onto the liquid receiving portion 53a toward the liquid discharging portion 53b. The ionic liquid IL flowing through the flow path forming portion 53c contacts the plasma P generated in the plasma excitation space A1. Thereby, the ionic liquid IL is heated by the plasma P, and the OH-containing liquid contained in the ionic liquid IL evaporates. Furthermore, the evaporated OH-containing liquid is excited by the plasma P to generate OH radicals. The generated OH radicals are supplied to the process space A2 through the openings 52b of the shower plate 50. As shown in FIG. Thereby, the substrate W is oxidized. As shown in FIG. 2, the flow path forming portion 53c is preferably formed to zigzag from the liquid receiving portion 53a toward the liquid discharging portion 53b. This increases the amount of the ionic liquid IL in contact with the plasma P on the shower plate 50, thereby increasing the amount of OH radicals generated.

流路形成部53cは、上流部Uの高さ位置が下流部Dの高さ位置よりも高いことが好ましい。これにより、イオン液体ILが自重で上流部Uから下流部Dに向かって流れる。上流部Uは、液体受け部53aと連通する位置の近傍である。下流部Dは、液体排出部53bと連通する位置の近傍である。例えば、図5に示されるように、上流部Uが下流部Dよりも高くなるようにシャワープレート50を水平面Hに対して傾斜させることにより、上流部Uの高さ位置を下流部Dの高さ位置よりも高くできる。また、例えば図6に示されるように、上流部Uのシャワープレート50の厚さが下流部Dのシャワープレート50の厚さよりも厚くなるようにシャワープレート50を形成することにより、上流部Uの高さ位置を下流部Dの高さ位置よりも高くできる。 The height position of the upstream portion U of the flow path forming portion 53c is preferably higher than the height position of the downstream portion D thereof. As a result, the ionic liquid IL flows from the upstream portion U toward the downstream portion D under its own weight. The upstream portion U is in the vicinity of the position communicating with the liquid receiving portion 53a. The downstream portion D is in the vicinity of the position communicating with the liquid discharge portion 53b. For example, as shown in FIG. 5, by inclining the shower plate 50 with respect to the horizontal plane H so that the upstream portion U is higher than the downstream portion D, the height position of the upstream portion U is changed to the height of the downstream portion D. It can be higher than the horizontal position. Further, as shown in FIG. 6, for example, by forming the shower plate 50 so that the thickness of the shower plate 50 in the upstream portion U is thicker than the thickness of the shower plate 50 in the downstream portion D, the thickness of the shower plate 50 in the upstream portion U The height position can be higher than the height position of the downstream portion D.

流路形成部53cは、図7に示されるように、プラズマ励起空間A1に露出する露出部V1と、プラズマ励起空間A1に露出しない非露出部V2とを有していてもよい。露出部V1は、溝53の上方の開口が蓋54で塞がれていない領域である。非露出部V2は、溝53の上方の開口が蓋54で塞がれることにより形成される。非露出部V2ではHOの蒸発が抑制されるので、下流部Dにおいてイオン液体ILに含まれるOH含有液体の量を確保できる。その結果、上流部Uにおいて発生するOHラジカルと下流部Dにおいて発生するOHラジカルの密度差を小さくできる。蓋54の数や大きさは限定されないが、例えば下流部Dより上流部Uに多くの蓋54を配置することが好ましい。これにより、上流部UにおけるOH含有液体の蒸発量が選択的に抑制されるので、下流部Dにおいてイオン液体ILに含まれるOH含有液体の量を確保できる。また、上流部Uに配置される蓋54は、下流部Dに配置される蓋54よりも、液体流路に沿った方向の長さが長いことが好ましい。これにより、上流部UにおけるOH含有液体の蒸発量を下流部DにおけるOH含有液体の蒸発量よりも抑制できるので、下流部Dにおいてイオン液体ILに含まれるOH含有液体の量を確保できる。また、図8に示されるように、溝53の両脇に溝53から溢れたイオン液体ILを通流させる側溝55が設けられていてもよい。側溝55の深さは、例えば溝53の深さよりも浅くてよい。側溝55は、溝53の片脇のみに設けられていてもよい。また、図9に示されるように、蓋54の上面を覆うようにイオン液体ILを流すことが好ましい。これにより、蓋54がプラズマPに晒されることが防止されるので、蓋54がプラズマダメージを受けることが抑制される。 As shown in FIG. 7, the flow path forming portion 53c may have an exposed portion V1 exposed to the plasma excitation space A1 and a non-exposed portion V2 not exposed to the plasma excitation space A1. The exposed portion V1 is a region in which the upper opening of the groove 53 is not closed by the lid 54 . The non-exposed portion V2 is formed by covering the upper opening of the groove 53 with the lid 54. As shown in FIG. Since evaporation of H 2 O is suppressed in the non-exposed portion V2, the amount of the OH-containing liquid contained in the ionic liquid IL in the downstream portion D can be ensured. As a result, the density difference between the OH radicals generated in the upstream portion U and the OH radicals generated in the downstream portion D can be reduced. Although the number and size of the lids 54 are not limited, it is preferable to arrange more lids 54 in the upstream portion U than in the downstream portion D, for example. As a result, the evaporation amount of the OH-containing liquid in the upstream portion U is selectively suppressed, so that the amount of the OH-containing liquid contained in the ionic liquid IL in the downstream portion D can be ensured. Further, it is preferable that the lid 54 arranged in the upstream portion U is longer than the lid 54 arranged in the downstream portion D in the direction along the liquid flow path. As a result, the evaporation amount of the OH-containing liquid in the upstream portion U can be suppressed more than the evaporation amount of the OH-containing liquid in the downstream portion D, so that the amount of the OH-containing liquid contained in the ionic liquid IL in the downstream portion D can be secured. Further, as shown in FIG. 8, side grooves 55 may be provided on both sides of the groove 53 to allow the ionic liquid IL overflowing from the groove 53 to flow. The depth of the side groove 55 may be shallower than the depth of the groove 53, for example. The side groove 55 may be provided only on one side of the groove 53 . Moreover, as shown in FIG. 9, it is preferable to flow the ionic liquid IL so as to cover the upper surface of the lid 54 . Since this prevents the lid 54 from being exposed to the plasma P, plasma damage to the lid 54 is suppressed.

液体循環部60は、チャンバ10内からイオン液体ILを回収すると共に、回収したイオン液体ILをシャワープレート50上の溝53に供給する。液体循環部60は、貯留タンク61、回収口62、温調器63、粘性ポンプ64、供給管65及び流量制御器66を含む。 The liquid circulation unit 60 recovers the ionic liquid IL from the chamber 10 and supplies the recovered ionic liquid IL to the grooves 53 on the shower plate 50 . The liquid circulation section 60 includes a storage tank 61 , a recovery port 62 , a temperature controller 63 , a viscosity pump 64 , a supply pipe 65 and a flow rate controller 66 .

貯留タンク61は、イオン液体ILを貯留する。イオン液体ILとしては、例えば1-エチル-3-メチルイミダゾリウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、1-n-オクチルピリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、1-n-ブチル-1-メチルピペリジニウムビス(トリフルオロメタンス ルホニル)イミド、1,1,1-トリ-n-ブチル-1-n-ドデシルホスホニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド、トリブチルヘキサデシルホスホニウム3-トリメチルシリル-1-プロパンスルホネート(BHDP・DSS)、N,N-ジエチル-N-メチル-N-(2-メトキシエチル)アンモニウムテトラフルオロボラート(DEME・BF4)、N-(2-メトキシエチル)-N-メチルピロリジニウムビス(トリフルオロメタンスルホニル)イミド(MEMP・TFSI)、1-エチル-3-メチルイミダゾリウムアセテート(EMI・AcO)、コリンクロライドウレアが挙げられる。なお、イオン液体ILはこれに限定されるものではなく、OH含有液体を吸収する性質を有するものであれば、別のイオン液体ILを利用してもよい。OH含有液体としてHOを用いる場合、HOを吸収しやすいという観点から、イオン液体ILとしては、DEME・BF4が好適である。 The storage tank 61 stores the ionic liquid IL. Examples of the ionic liquid IL include 1-ethyl-3-methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 1-n-octylpyridinium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 1-n-butyl-1-methylpiperidinium Bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, 1,1,1-tri-n-butyl-1-n-dodecylphosphonium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide, tributylhexadecylphosphonium 3-trimethylsilyl-1-propanesulfonate (BHDP・DSS), N,N-diethyl-N-methyl-N-(2-methoxyethyl)ammonium tetrafluoroborate (DEME BF4), N-(2-methoxyethyl)-N-methylpyrrolidinium bis(trifluoro romethanesulfonyl)imide (MEMP-TFSI), 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate (EMI-AcO), choline chloride urea. Note that the ionic liquid IL is not limited to this, and another ionic liquid IL may be used as long as it has the property of absorbing the OH-containing liquid. When H 2 O is used as the OH-containing liquid, DEME·BF4 is suitable as the ionic liquid IL from the viewpoint of easily absorbing H 2 O.

回収口62は、排出溝62a及び排出穴62bを含む。排出溝62aは、底壁11上に円環状に形成されている。排出溝62aは、底壁11に到達したイオン液体ILを排出穴62bに誘導する。排出穴62bは、排出溝62aの底面に形成され、底壁11を貫通する。排出溝62aに到達したイオン液体ILは排出穴62bを介して貯留タンク61に流れ込む。 The recovery port 62 includes a discharge groove 62a and a discharge hole 62b. The discharge groove 62 a is formed in an annular shape on the bottom wall 11 . The discharge groove 62a guides the ionic liquid IL reaching the bottom wall 11 to the discharge hole 62b. The discharge hole 62b is formed in the bottom surface of the discharge groove 62a and penetrates the bottom wall 11. As shown in FIG. The ionic liquid IL that has reached the discharge groove 62a flows into the storage tank 61 through the discharge hole 62b.

温調器63は、ヒータ、温度センサ(いずれも図示せず)等を含む。温調器63は、温度センサの検出値に基づいてヒータを制御することにより、貯留タンク61内のイオン液体ILの温度を調整する。 The temperature controller 63 includes a heater, a temperature sensor (none of which are shown), and the like. The temperature controller 63 adjusts the temperature of the ionic liquid IL in the storage tank 61 by controlling the heater based on the detected value of the temperature sensor.

粘性ポンプ64は、貯留タンク61に接続される。粘性ポンプ64は、例えば貯留タンク61の鉛直方向下方に位置する。粘性ポンプ64は、貯留タンク61内から供給管65にイオン液体ILを送液する。 A viscous pump 64 is connected to the reservoir tank 61 . The viscous pump 64 is positioned vertically below the storage tank 61, for example. The viscous pump 64 feeds the ionic liquid IL from inside the storage tank 61 to the supply pipe 65 .

供給管65は、一端が粘性ポンプ64に接続され、他端が側壁14を貫通してプラズマ励起空間A1に位置する。供給管65は、シャワープレート50の上方から溝53にイオン液体ILを滴下する。溝53に滴下されたイオン液体ILは、液体受け部53aから流路形成部53cを通って液体排出部53bまで流れた後、側壁14の内面を伝って底壁11まで流れる。 The supply pipe 65 has one end connected to the viscous pump 64 and the other end passing through the side wall 14 and positioned in the plasma excitation space A1. The supply pipe 65 drips the ionic liquid IL into the groove 53 from above the shower plate 50 . The ionic liquid IL dripped into the groove 53 flows from the liquid receiving portion 53 a through the flow path forming portion 53 c to the liquid discharging portion 53 b and then along the inner surface of the side wall 14 to the bottom wall 11 .

流量制御器66は、供給管65に介設されている。流量制御器66は、供給管65を流れるイオン液体ILの流量を制御する。流量制御器66は、例えば液体マスフローコントローラである。 A flow controller 66 is interposed in the supply pipe 65 . A flow controller 66 controls the flow rate of the ionic liquid IL flowing through the supply pipe 65 . Flow controller 66 is, for example, a liquid mass flow controller.

OH含有液体供給部70は、イオン液体ILにOH含有液体を添加する。OH含有液体供給部70は、供給源71、供給管72及び流量制御器73を含む。 The OH-containing liquid supply unit 70 adds the OH-containing liquid to the ionic liquid IL. The OH-containing liquid supply section 70 includes a supply source 71 , a supply pipe 72 and a flow controller 73 .

供給源71は、OH含有液体の供給源である。OH含有液体としては、例えば水(HO)、重水(DO)、アルコールが挙げられる。 Source 71 is a source of OH-containing liquid. OH-containing liquids include, for example, water (H 2 O), heavy water (D 2 O), and alcohols.

供給管72は、一端が供給源71に接続されている。供給管72は、他端がチャンバ10外において供給管65に接続され、チャンバ10外において供給管65を流れるイオン液体ILにOH含有液体を添加する。ただし、供給管72は、他端がチャンバ10内において供給管65に接続され、チャンバ10内において供給管65を流れるイオン液体ILにOH含有液体を添加してもよい。また、供給管72は、他端が供給管65に接続されることなく、側壁14を貫通してシャワープレート50の上方に位置し、シャワープレート50の上方から溝53にOH含有液体を滴下するように構成されていてもよい。この場合、溝53上にはイオン液体ILとは別にOH含有液体が滴下され、溝53内においてイオン液体ILにOH含有液体が添加される。このように、供給管72は、粘性ポンプ64の下流側においてイオン液体ILにOH含有液体を供給する。 One end of the supply pipe 72 is connected to the supply source 71 . The other end of the supply pipe 72 is connected to the supply pipe 65 outside the chamber 10 and adds the OH-containing liquid to the ionic liquid IL flowing through the supply pipe 65 outside the chamber 10 . However, the other end of the supply pipe 72 may be connected to the supply pipe 65 inside the chamber 10 and the OH-containing liquid may be added to the ionic liquid IL flowing through the supply pipe 65 inside the chamber 10 . Moreover, the supply pipe 72 passes through the side wall 14 and is positioned above the shower plate 50 without being connected to the supply pipe 65 at the other end, and drips the OH-containing liquid into the groove 53 from above the shower plate 50 . It may be configured as In this case, the OH-containing liquid is dropped onto the grooves 53 separately from the ionic liquid IL, and the OH-containing liquid is added to the ionic liquid IL within the grooves 53 . Thus, the supply pipe 72 supplies the OH-containing liquid to the ionic liquid IL on the downstream side of the viscous pump 64 .

流量制御器73は、供給管72を流れるOH含有液体の流量を制御する。流量制御器73は、例えばOH含有液体の流量をイオン液体ILの流量の0.1%~3.0%に調整する。流量制御器73は、例えば液体マスフローコントローラである。 A flow rate controller 73 controls the flow rate of the OH-containing liquid flowing through the supply pipe 72 . The flow rate controller 73 adjusts the flow rate of the OH-containing liquid to, for example, 0.1% to 3.0% of the flow rate of the ionic liquid IL. Flow controller 73 is, for example, a liquid mass flow controller.

排気部80は、排気管81及び排気装置82を含む。排気管81は、排気室13の底壁に設けられている。排気装置82は、排気管81に接続されている。排気装置82は、真空ポンプ、圧力制御弁等を含み、排気管81を介してチャンバ10内を排気して減圧する。 The exhaust section 80 includes an exhaust pipe 81 and an exhaust device 82 . The exhaust pipe 81 is provided on the bottom wall of the exhaust chamber 13 . The exhaust device 82 is connected to the exhaust pipe 81 . The evacuation device 82 includes a vacuum pump, a pressure control valve, etc., and evacuates the inside of the chamber 10 through the evacuation pipe 81 to reduce the pressure.

制御部90は、メモリ、プロセッサ、入出力インターフェイス等を有する。メモリには、プロセッサによって実行されるプログラム及び各処理の条件等を含むレシピが格納されている。プロセッサは、メモリから読み出したプログラムを実行し、メモリ内に記憶されたレシピに基づいて、入出力インターフェイスを介して、プラズマ処理装置1の各部を制御する。 The control unit 90 has a memory, a processor, an input/output interface, and the like. The memory stores programs executed by the processor and recipes including conditions for each process. The processor executes a program read from the memory and controls each part of the plasma processing apparatus 1 through the input/output interface based on the recipe stored in the memory.

以上に説明したように、プラズマ処理装置1は、チャンバ10内に生成されるプラズマPに接するように設けられる液体流路を含むシャワープレート50と、イオン液体ILにOH含有液体を添加するOH含有液体供給部70とを備える。これにより、シャワープレート50上に形成される液体流路に、OH含有液体が添加されたイオン液体ILを流すことができる。液体流路を流れるイオン液体ILはプラズマPに接するため、イオン液体ILがプラズマPにより加熱されてイオン液体ILに含まれるOH含有液体が蒸発し、OHラジカルが生成される。このように、プラズマPの発生源の近傍にOH含有液体が供給されるので、OHラジカルを効率的に生成できる。また、シャワープレート50上に形成される液体流路をイオン液体ILが流れることによりOHラジカルが生成されるので、OHラジカルを発生させるためにチャンバ10内に別途水蒸気(HO)を供給しなくてよい。そのため、チャンバ10内に水蒸気を供給するための水蒸気供給ノズルが不要となる。 As described above, the plasma processing apparatus 1 includes the shower plate 50 including the liquid flow path provided so as to be in contact with the plasma P generated in the chamber 10, and the OH-containing liquid for adding the OH-containing liquid to the ionic liquid IL. and a liquid supply unit 70 . As a result, the ionic liquid IL added with the OH-containing liquid can flow through the liquid flow path formed on the shower plate 50 . Since the ionic liquid IL flowing through the liquid channel is in contact with the plasma P, the ionic liquid IL is heated by the plasma P, the OH-containing liquid contained in the ionic liquid IL evaporates, and OH radicals are generated. Since the OH-containing liquid is supplied to the vicinity of the source of plasma P in this manner, OH radicals can be efficiently generated. In addition, since OH radicals are generated by the ionic liquid IL flowing through the liquid channels formed on the shower plate 50, water vapor (H 2 O) is separately supplied into the chamber 10 in order to generate OH radicals. You don't have to. Therefore, a water vapor supply nozzle for supplying water vapor into the chamber 10 becomes unnecessary.

また、プラズマ処理装置1によれば、シャワープレート50上に形成される液体流路にイオン液体ILを流すことにより、液体流路がプラズマPに晒されることが防止される。これにより、シャワープレート50に対するプラズマダメージが軽減され、チャンバ10内において金属汚染等のコンタミネーションが生じることを抑制できる。 In addition, according to the plasma processing apparatus 1 , the liquid channel is prevented from being exposed to the plasma P by causing the ionic liquid IL to flow through the liquid channel formed on the shower plate 50 . As a result, plasma damage to the shower plate 50 is reduced, and contamination such as metal contamination in the chamber 10 can be suppressed.

また、プラズマ処理装置1によれば、液体流路を流れるイオン液体ILの温度を調整することにより、イオン液体ILを温調流体として機能させることができる。例えば、チャンバ10内においてプラズマ処理が行われると、シャワープレート50がプラズマPに晒されるため高温となる。そこで、液体流路に低温のイオン液体ILを流すことにより、シャワープレート50を冷却してシャワープレート50が高温になることを抑制できる。 Further, according to the plasma processing apparatus 1, by adjusting the temperature of the ionic liquid IL flowing through the liquid channel, the ionic liquid IL can function as a temperature control fluid. For example, when plasma processing is performed in the chamber 10, the shower plate 50 is exposed to the plasma P and becomes hot. Therefore, by flowing the low-temperature ionic liquid IL through the liquid flow channel, the shower plate 50 can be cooled and the temperature of the shower plate 50 can be suppressed.

次に、図10を参照し、第1の実施形態の第1変形例のプラズマ処理装置について説明する。図10に示されるように、第1変形例のプラズマ処理装置1Aにおいては、側壁14の内面に、チャンバ10の周方向に沿ってイオン液体を流動させるガイド溝14aが形成されている。ガイド溝14aは、例えば側壁14の内面の周方向に沿って延びる螺旋状を有する。これにより、液体排出部53bから回収口62までの経路を確定させることができる。他の構成は、プラズマ処理装置1と同様である。第1変形例のプラズマ処理装置1Aによってもプラズマ処理装置1と同様の効果を得ることができる。 Next, referring to FIG. 10, a plasma processing apparatus according to a first modified example of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 10, in the plasma processing apparatus 1A of the first modified example, guide grooves 14a are formed in the inner surface of the side wall 14 to allow the ionic liquid to flow along the circumferential direction of the chamber 10. As shown in FIG. The guide groove 14a has a spiral shape extending along the circumferential direction of the inner surface of the side wall 14, for example. Thereby, the path from the liquid discharge portion 53b to the recovery port 62 can be determined. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 1 . Effects similar to those of the plasma processing apparatus 1 can also be obtained by the plasma processing apparatus 1A of the first modified example.

次に、図11を参照し、第1の実施形態の第2変形例のプラズマ処理装置について説明する。図11に示されるように、第2変形例のプラズマ処理装置1Bは、第2ガス供給部42を有する。第2ガス供給部42は、プロセス空間A2にプロセスガスを供給する。第2ガス供給部42は、例えばチャンバ10の側壁14を貫通するガスノズルであってよい。プロセスガスとしては、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガスが挙げられる。他の構成は、プラズマ処理装置1と同様である。第2変形例のプラズマ処理装置1Bによってもプラズマ処理装置1と同様の効果を得ることができる。 Next, with reference to FIG. 11, a plasma processing apparatus according to a second modification of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 11, the plasma processing apparatus 1B of the second modification has a second gas supply section 42. As shown in FIG. The second gas supply unit 42 supplies process gas to the process space A2. The second gas supply 42 may be, for example, a gas nozzle penetrating the side wall 14 of the chamber 10 . Examples of process gases include silicon-containing gases and metal-containing gases. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 1 . Effects similar to those of the plasma processing apparatus 1 can also be obtained by the plasma processing apparatus 1B of the second modification.

次に、図12を参照し、第1の実施形態の第3変形例のプラズマ処理装置について説明する。図12に示されるように、第3変形例のプラズマ処理装置1Cは、第3ガス供給部43を有する。第3ガス供給部43は、供給源43a、流路43b及び噴出孔43cを有する。供給源43aは、プロセスガスの供給源である。プロセスガスとしては、例えばシリコン含有ガス、金属含有ガスが挙げられる。流路43bは、シャワープレート50に形成されている。噴出孔43cは、流路43bからシャワープレート50の下方に開口する。第3ガス供給部43は、供給源43aから、流路43b及び噴出孔43cを介してプロセス空間A2にプロセスガスを供給する。他の構成は、プラズマ処理装置1と同様である。第3変形例のプラズマ処理装置1Cによってもプラズマ処理装置1と同様の効果を得ることができる。 Next, with reference to FIG. 12, a plasma processing apparatus according to a third modification of the first embodiment will be described. As shown in FIG. 12, the plasma processing apparatus 1C of the third modified example has a third gas supply section 43. As shown in FIG. The third gas supply section 43 has a supply source 43a, a flow path 43b, and ejection holes 43c. The supply source 43a is a process gas supply source. Examples of process gases include silicon-containing gases and metal-containing gases. Flow path 43 b is formed in shower plate 50 . The ejection hole 43c opens below the shower plate 50 from the flow path 43b. The third gas supply unit 43 supplies the process gas from the supply source 43a to the process space A2 through the flow path 43b and the ejection holes 43c. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 1 . Effects similar to those of the plasma processing apparatus 1 can also be obtained by the plasma processing apparatus 1C of the third modification.

また、第1変形例から第3変形例の2つ以上を組み合わせてもよい。すなわち、プラズマ処理装置は、ガイド溝14a、第2ガス供給部42及び第3ガス供給部43のうち2つ以上を有していてもよい。 Also, two or more of the first to third modifications may be combined. That is, the plasma processing apparatus may have two or more of the guide groove 14a, the second gas supply section 42, and the third gas supply section 43. FIG.

〔第2の実施形態〕
図13を参照し、第2の実施形態のプラズマ処理装置の一例について説明する。図13に示されるように、第2の実施形態のプラズマ処理装置2は、シャワープレート50を有しておらず、側壁14及び天壁17に固定された液体供給部材100を有する。他の構成は、プラズマ処理装置1と同様である。
[Second embodiment]
An example of the plasma processing apparatus according to the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 13, the plasma processing apparatus 2 of the second embodiment does not have the shower plate 50, but has the liquid supply member 100 fixed to the side walls 14 and the ceiling wall 17. As shown in FIG. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 1 .

液体供給部材100は、チャンバ10の周方向に沿って設けられている。液体供給部材100には、第1流路101及び第2流路102が形成されている。第1流路101は、液体供給部材100の内部に、チャンバ10の周方向に沿って形成されている。第1流路101は、円環状を有する。第1流路101には、供給管65からイオン液体ILが供給される。第2流路102は、一端が第1流路101と連通し、他端がチャンバ10内と連通する。第2流路102の他端は、チャンバ10内に生成されるプラズマPに接するように設けられる。第2流路102は、チャンバ10の周方向に間隔をあけて複数設けられていることが好ましい。これにより、側壁14の広範囲にイオン液体ILを供給できるので、プラズマPに接するイオン液体ILの量が増加する。その結果、OH含有液体の蒸発量が増加し、OHラジカルの生成量が増加する。 The liquid supply member 100 is provided along the circumferential direction of the chamber 10 . A first channel 101 and a second channel 102 are formed in the liquid supply member 100 . The first channel 101 is formed along the circumferential direction of the chamber 10 inside the liquid supply member 100 . The first channel 101 has an annular shape. The ionic liquid IL is supplied to the first channel 101 from the supply pipe 65 . One end of the second channel 102 communicates with the first channel 101 and the other end communicates with the inside of the chamber 10 . The other end of the second flow path 102 is provided so as to contact the plasma P generated within the chamber 10 . It is preferable that a plurality of second flow paths 102 be provided at intervals in the circumferential direction of the chamber 10 . As a result, the ionic liquid IL can be supplied to a wide range of the side wall 14, so the amount of the ionic liquid IL in contact with the plasma P increases. As a result, the amount of evaporation of the OH-containing liquid increases and the amount of OH radicals generated increases.

第1流路101に供給されるイオン液体ILは、第2流路102を介してチャンバ10内に供給され、側壁14の内面を伝って底壁11まで流れる。このとき、イオン液体ILは、チャンバ10内において生成されるプラズマPに接する。これにより、イオン液体ILがプラズマPにより加熱されて、イオン液体ILに含まれるOH含有液体が蒸発する。さらに、蒸発したOH含有液体がプラズマPにより励起されることでOHラジカルが生成される。また、側壁14の内面に、チャンバ10の周方向に沿ってイオン液体を流動させる溝(図示せず)が形成されていてもよい。また、側壁14の一部に石英等により形成される透過窓(図示せず)を設け、透過窓を介して側壁14の内面を流れるOH含有液体を含むイオン液体ILに紫外光を照射する照射源(図示せず)を設けてもよい。照射源からOH含有液体を含むイオン液体ILに紫外光を照射することにより、OHラジカルの生成量が増加する。 The ionic liquid IL supplied to the first channel 101 is supplied into the chamber 10 via the second channel 102 and flows along the inner surface of the side wall 14 to the bottom wall 11 . At this time, the ionic liquid IL contacts the plasma P generated within the chamber 10 . Thereby, the ionic liquid IL is heated by the plasma P, and the OH-containing liquid contained in the ionic liquid IL evaporates. Furthermore, the evaporated OH-containing liquid is excited by the plasma P to generate OH radicals. Further, grooves (not shown) for flowing the ionic liquid along the circumferential direction of the chamber 10 may be formed on the inner surface of the side wall 14 . In addition, a transmission window (not shown) formed of quartz or the like is provided in a part of the side wall 14, and the ionic liquid IL containing the OH-containing liquid flowing on the inner surface of the side wall 14 through the transmission window is irradiated with ultraviolet light. A source (not shown) may be provided. By irradiating the ionic liquid IL containing the OH-containing liquid with ultraviolet light from the irradiation source, the amount of OH radicals generated increases.

第2の実施形態のプラズマ処理装置2によってもプラズマ処理装置1と同様の効果を得ることができる。 Effects similar to those of the plasma processing apparatus 1 can also be obtained by the plasma processing apparatus 2 of the second embodiment.

〔第3の実施形態〕
図14を参照し、第3の実施形態のプラズマ処理装置の一例について説明する。図14に示されるように、第3の実施形態のプラズマ処理装置3は、マイクロ波導入機構30を有しておらず、誘導結合プラズマ生成機構31を有する。他の構成は、プラズマ処理装置2と同様である。
[Third embodiment]
An example of the plasma processing apparatus according to the third embodiment will be described with reference to FIG. As shown in FIG. 14, the plasma processing apparatus 3 of the third embodiment does not have a microwave introduction mechanism 30, but has an inductively coupled plasma generation mechanism 31. As shown in FIG. Other configurations are the same as those of the plasma processing apparatus 2 .

誘導結合プラズマ生成機構31はプラズマ生成機構を構成しており、チャンバ10の上部に設けられている。誘導結合プラズマ生成機構31は、高周波電源、コイル等を有する。高周波電源からコイルに高周波電流が供給されることにより、チャンバ10内に供給されるプラズマ励起ガスが励起されてプラズマPが発生する。 The inductively coupled plasma generation mechanism 31 constitutes a plasma generation mechanism and is provided above the chamber 10 . The inductively coupled plasma generation mechanism 31 has a high frequency power source, a coil, and the like. A high-frequency current is supplied from the high-frequency power source to the coil, thereby exciting the plasma excitation gas supplied into the chamber 10 and generating plasma P. As shown in FIG.

第3の実施形態のプラズマ処理装置3によってもプラズマ処理装置1と同様の効果を得ることができる。なお、プラズマ処理装置は、誘導結合プラズマ生成機構31に代えて、容量結合プラズマ生成機構を有していてもよい。 Effects similar to those of the plasma processing apparatus 1 can also be obtained by the plasma processing apparatus 3 of the third embodiment. The plasma processing apparatus may have a capacitively coupled plasma generating mechanism instead of the inductively coupled plasma generating mechanism 31 .

なお、上記の実施形態において、シャワープレート50は仕切部材の一例であり、プラズマ励起空間A1は第1空間の一例であり、プロセス空間A2は第2空間の一例である。 In the above embodiments, the shower plate 50 is an example of a partition member, the plasma excitation space A1 is an example of a first space, and the process space A2 is an example of a second space.

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。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are illustrative in all respects and not restrictive. The above-described embodiments may be omitted, substituted or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the appended claims.

1、1A~1C、2、3 プラズマ処理装置
10 チャンバ
30 マイクロ波導入機構
31 誘導結合プラズマ生成機構
53 溝
70 OH含有液体供給部
1, 1A to 1C, 2, 3 plasma processing apparatus 10 chamber 30 microwave introduction mechanism 31 inductively coupled plasma generation mechanism 53 groove 70 OH-containing liquid supply unit

Claims (7)

処理容器内にプラズマを生成するためのプラズマ生成機構と、
前記処理容器内に生成される前記プラズマに接するように設けられるイオン液体の流路と、
前記イオン液体にOH含有液体を添加するOH含有液体供給部と、
を備える、プラズマ処理装置。
a plasma generating mechanism for generating plasma within the processing vessel;
an ionic liquid flow path provided in contact with the plasma generated in the processing container;
an OH-containing liquid supply unit that adds an OH-containing liquid to the ionic liquid;
A plasma processing apparatus comprising:
前記処理容器内に設けられる載置台と、
前記処理容器内を前記プラズマが生成される第1空間と前記載置台が設けられる第2空間とに仕切る仕切部材と、
を備え、
前記流路は、前記仕切部材に形成されている、
請求項1に記載のプラズマ処理装置。
a mounting table provided in the processing container;
a partition member that partitions the inside of the processing container into a first space in which the plasma is generated and a second space in which the mounting table is provided;
with
wherein the channel is formed in the partition member,
The plasma processing apparatus according to claim 1.
前記流路は、
前記第1空間に露出する露出部と、
前記第1空間に露出しない非露出部と、を含む、
請求項2に記載のプラズマ処理装置。
The flow path is
an exposed portion exposed to the first space;
and a non-exposed portion that is not exposed to the first space,
The plasma processing apparatus according to claim 2.
前記流路は、上流部の高さ位置が下流部の高さ位置よりも高い、
請求項2又は3に記載のプラズマ処理装置。
The height position of the upstream portion of the flow channel is higher than the height position of the downstream portion,
4. The plasma processing apparatus according to claim 2 or 3.
前記OH含有液体供給部は、前記上流部の高さ位置よりも高い位置から前記流路に前記OH含有液体を滴下する、
請求項4に記載のプラズマ処理装置。
The OH-containing liquid supply unit drips the OH-containing liquid into the channel from a position higher than the height position of the upstream part.
The plasma processing apparatus according to claim 4.
前記OH含有液体は、HOである、
請求項1乃至5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
the OH-containing liquid is H2O ;
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
処理容器内に基板を収容することと、
前記処理容器内にイオン液体を供給することと、
前記イオン液体にOH含有液体を添加することと、
前記OH含有液体が添加されたイオン液体をプラズマに晒すことによりOHラジカルを生成することと、
生成された前記OHラジカルにより前記基板に酸化処理を行うことと、
を有する、プラズマ処理方法。
housing the substrate in a processing vessel;
supplying an ionic liquid into the processing vessel;
adding an OH-containing liquid to the ionic liquid;
exposing the ionic liquid to which the OH-containing liquid is added to plasma to generate OH radicals;
performing an oxidation treatment on the substrate with the generated OH radicals;
A plasma processing method comprising:
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