JP2023056629A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマ処理空間に面するシリコン部材での高周波電力の損失を低減すること。【解決手段】プラズマ処理装置は、チャンバと、電源と、シリコン部材と、導電膜とを有する。チャンバは、プラズマ処理空間を提供する。電源は、プラズマ処理空間内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する。シリコン部材は、シリコン含有材料からなり、チャンバの内部に配置され、プラズマ処理空間に面する第１面を有する。導電膜は、導電性材料からなり、シリコン部材のプラズマ処理空間に面しない第２面に形成される。【選択図】図２
Description
本開示は、プラズマ処理装置に関する。
従来、プラズマ処理空間を提供するチャンバの側壁の内壁面に沿って、アルミニウム等の金属からなるデポシールドを設けたプラズマ処理装置がある（特許文献１参照）。
本開示は、プラズマ処理空間に面するシリコン部材での高周波電力の損失を低減することができる技術を提供する。
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、チャンバと、電源と、シリコン部材と、導電膜とを有する。チャンバは、プラズマ処理空間を提供する。電源は、プラズマ処理空間内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する。シリコン部材は、シリコン含有材料からなり、チャンバの内部に配置され、プラズマ処理空間に面する第１面を有する。導電膜は、導電性材料からなり、シリコン部材のプラズマ処理空間に面しない第２面に形成される。
本開示によれば、プラズマ処理空間に面するシリコン部材での高周波電力の損失を低減することができる。
以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置が限定されるものではない。
ところで、金属からなるデポシールドは、チャンバ内においてプラズマに晒されることにより、パーティクルを発生させる可能性がある。これに対し、金属からなるデポシールドに代えて、例えば、シリコン、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、又は窒化ケイ素等のシリコン含有材料からなるデポシールドを用いることが検討されている。シリコン含有材料は、プラズマ中において気化するため、パーティクルの発生を抑制することができる。
しかしながら、シリコン含有材料は、金属よりも抵抗値が高い。このため、シリコン含有材料からなるデポシールドを用いたプラズマ処理装置では、プラズマを生成するために高周波電源からプラズマ処理空間内に高周波電力が供給される場合に、デポシールドでの高周波電力の損失が増大するおそれがある。
また、プラズマ処理装置では、デポシールドだけでなく、プラズマ処理空間に面する他の部材にも、シリコン含有材料からなるシリコン部材が用いられる場合がある。例えば、プラズマ処理装置では、バッフル板、上部電極の電極板、又はシャッタにシリコン含有材料が用いられる場合がある。このような、プラズマ処理空間に面するシリコン部材に関しても、デポシールドと同様に高周波電力の損失が発生するおそれがある。
そこで、プラズマ処理空間に面するシリコン部材での高周波電力の損失を低減することができる技術が期待されている。
［実施形態］
［プラズマ処理システムの構成］
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、実施形態に係る容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
［プラズマ処理システムの構成］
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、実施形態に係る容量結合型のプラズマ処理装置の構成例を説明するための図である。
プラズマ処理システムは、容量結合型のプラズマ処理装置１及び制御部２を含む。容量結合型のプラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ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つのガス排出口とを有する。プラズマ処理チャンバ１０の側壁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の筐体とは電気的に絶縁される。
プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａの内壁面には、側壁１０ａとの間に隙間を空けてデポシールド１０１が設けられている。デポシールド１０１は、シリコン含有材料からなるシリコン部材であり、プラズマ処理空間１０ｓに面している。デポシールド１０１を構成するシリコン含有材料としては、例えば、シリコン（Ｓｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、又は窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）等を使用することができる。デポシールド１０１は、上部が水平方向内側に屈曲しており、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａに設けられた導電性の接地用部材１０２に接触している。また、側壁１０ａには、基板Ｗを搬入出するための搬入出口１０３が設けられおり、デポシールド１０１の搬入出口１０３に対応する位置には、開閉可能なシャッタ（不図示）が設けられている。なお、図１の例では、デポシールド１０１のシャッタが閉じられている状態を示している。デポシールド１０１のシャッタは、デポシールド１０１と同様に、シリコン含有材料からなるシリコン部材であり、プラズマ処理空間１０ｓに面している。
プラズマ処理チャンバ１０の内部には、基板支持部１１を囲むように、複数の通気孔を有する環状のバッフル板１０４が配置されている。バッフル板１０４は、プラズマ処理空間１０ｓからガス排出口１０ｅへのプラズマの漏洩を防止する。バッフル板１０４は、デポシールド１０１及びデポシールド１０１のシャッタと同様に、シリコン含有材料からなるシリコン部材であり、プラズマ処理空間１０ｓに面している。
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Ｗを支持するための中央領域１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域１１１ｂとを有する。ウェハは基板Ｗの一例である。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。従って、中央領域１１１ａは、基板Ｗを支持するための基板支持面とも呼ばれ、環状領域１１１ｂは、リングアセンブリ１１２を支持するためのリング支持面とも呼ばれる。
一実施形態において、本体部１１１は、基台１１１０及び静電チャック１１１１を含む。基台１１１０は、導電性部材を含む。基台１１１０の導電性部材は下部電極として機能し得る。静電チャック１１１１は、基台１１１０の上に配置される。静電チャック１１１１は、セラミック部材１１１１ａとセラミック部材１１１１ａ内に配置される静電電極１１１１ｂとを含む。セラミック部材１１１１ａは、中央領域１１１ａを有する。一実施形態において、セラミック部材１１１１ａは、環状領域１１１ｂも有する。なお、環状静電チャックや環状絶縁部材のような、静電チャック１１１１を囲む他の部材が環状領域１１１ｂを有してもよい。この場合、リングアセンブリ１１２は、環状静電チャック又は環状絶縁部材の上に配置されてもよく、静電チャック１１１１と環状絶縁部材の両方の上に配置されてもよい。また、後述するＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）電源３１及び／又はＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）電源３２に結合される少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極がセラミック部材１１１１ａ内に配置されてもよい。この場合、少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極が下部電極として機能する。後述するバイアスＲＦ信号及び／又はＤＣ信号が少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極に供給される場合、ＲＦ／ＤＣ電極はバイアス電極とも呼ばれる。なお、基台１１１０の導電性部材と少なくとも１つのＲＦ／ＤＣ電極とが複数の下部電極として機能してもよい。また、静電電極１１１１ｂが下部電極として機能してもよい。従って、基板支持部１１は、少なくとも１つの下部電極を含む。
リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。一実施形態において、１又は複数の環状部材は、１又は複数のエッジリングと少なくとも１つのカバーリングとを含む。エッジリングは、導電性材料又は絶縁材料で形成され、カバーリングは、絶縁材料で形成される。
また、基板支持部１１は、静電チャック１１１１、リングアセンブリ１１２及び基板のうち少なくとも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１１１０ａ、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路１１１０ａには、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。一実施形態において、流路１１１０ａが基台１１１０内に形成され、１又は複数のヒータが静電チャック１１１１のセラミック部材１１１１ａ内に配置される。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と中央領域１１１ａとの間の間隙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。
シャワーヘッド１３は、絶縁性の遮蔽部材１０５を介して、プラズマ処理チャンバ１０の上部に支持されている。シャワーヘッド１３は、少なくとも一つの導電性部材を含み、上部電極として機能する。シャワーヘッド１３は、電極板１４、及び電極支持体１５を有する。電極板１４は、デポシールド１０１、デポシールド１０１のシャッタ及びバッフル板１０４と同様に、シリコン含有材料からなるシリコン部材であり、プラズマ処理空間１０ｓに面している。電極板１４には複数のガス吐出口１４ａが形成されている。
電極支持体１５は、例えば、アルミニウム等の導電性材料により構成されている導電性部材である。電極支持体１５は、電極板１４を上方から着脱自在に支持する。電極支持体１５は、保安接地されている。電極支持体１５は、図示しない冷却構造を有し得る。電極支持体１５の内部には、拡散室１５ａが形成されている。拡散室１５ａからは、電極板１４のガス吐出口１４ａに連通する複数のガス流通口１５ｂが下方に（基板支持部１１に向けて）延びている。電極支持体１５には、拡散室１５ａに処理ガスを導くガス入口１５ｃが設けられており、ガス入口１５ｃには、配管を介して、ガス供給部２０が接続されている。
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。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、少なくとも１つの処理ガスをガス入口１５ｃから拡散室１５ａ、ガス流通口１５ｂ、ガス吐出口１４ａを介してプラズマ処理空間１０ｓに供給するように構成される。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：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
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。
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に結合される高周波（ＲＦ：Radio Frequency）電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極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信号を少なくとも１つの下部電極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。
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少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に結合され、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、１０ＭＨｚ～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、少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に供給される。
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少なくとも１つの下部電極に結合され、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。バイアスＲＦ信号の周波数は、ソースＲＦ信号の周波数と同じであっても異なっていてもよい。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号の周波数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、１００ｋＨｚ～６０ＭＨｚ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、少なくとも１つの下部電極に供給される。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。
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、少なくとも１つの下部電極に接続され、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、少なくとも１つの下部電極に印加される。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、少なくとも１つの上部電極に接続され、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、少なくとも１つの上部電極に印加される。
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。この場合、電圧パルスのシーケンスが少なくとも１つの下部電極及び／又は少なくとも１つの上部電極に印加される。電圧パルスは、矩形、台形、三角形又はこれらの組み合わせのパルス波形を有してもよい。一実施形態において、ＤＣ信号から電圧パルスのシーケンスを生成するための波形生成部が第１のＤＣ生成部３２ａと少なくとも１つの下部電極との間に接続される。従って、第１のＤＣ生成部３２ａ及び波形生成部は、電圧パルス生成部を構成する。第２のＤＣ生成部３２ｂ及び波形生成部が電圧パルス生成部を構成する場合、電圧パルス生成部は、少なくとも１つの上部電極に接続される。電圧パルスは、正の極性を有してもよく、負の極性を有してもよい。また、電圧パルスのシーケンスは、１周期内に１又は複数の正極性電圧パルスと１又は複数の負極性電圧パルスとを含んでもよい。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。
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。
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、処理部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。制御部２は、例えばコンピュータ２ａにより実現される。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２からプログラムを読み出し、読み出されたプログラムを実行することにより種々の制御動作を行うように構成され得る。このプログラムは、予め記憶部２ａ２に格納されていてもよく、必要なときに、媒体を介して取得されてもよい。取得されたプログラムは、記憶部２ａ２に格納され、処理部２ａ１によって記憶部２ａ２から読み出されて実行される。媒体は、コンピュータ２ａに読み取り可能な種々の記憶媒体であってもよく、通信インターフェース２ａ３に接続されている通信回線であってもよい。処理部２ａ１は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）であってもよい。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、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（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）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。
ところで、プラズマ処理装置１では、パーティクルの発生を抑制する観点から、プラズマ処理空間１０ｓに面する部材に、シリコン含有材料からなるシリコン部材が用いられることがある。例えば、上述のように、デポシールド１０１、シャワーヘッド１３の電極板１４、バッフル板１０４及びデポシールド１０１のシャッタにシリコン部材が用いられている。シリコン含有材料は、金属と比べて抵抗値が高い。このため、シリコン含有材料からなるシリコン部材が用いられたプラズマ処理装置１では、プラズマを生成するためにＲＦ電源３１からプラズマ処理空間１０ｓ内にＲＦ電力が供給される場合に、シリコン部材でのＲＦ電力の損失が増大するおそれがある。
そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置１では、シリコン部材のプラズマ処理空間１０ｓに面する第１面とは反対側の第２面に、導電性材料からなる導電膜を形成する。導電膜は、シリコン部材の第２面の全体に形成されてもよく、シリコン部材の第２面の一部の領域に形成されてもよい。
導電膜を構成する導電性材料としては、例えば、アルミニウム、ニッケル合金、又はグラフェン等を使用することができる。ニッケル合金は、例えば、ハステロイ（登録商標）やインコネル（登録商標）等の耐食性に優れた金属であってもよい。グラフェンは、導電率に指向性を有しており、面方向の導電率が比較的に高い。このため、導電膜にグラフェンが使用されることにより、導電膜の面方向の抵抗値が減少し、電流の流れが促進される。
図２は、実施形態におけるシリコン部材の構造の一例を模式的に示す図である。図２に示すシリコン部材１２０は、デポシールド１０１、シャワーヘッド１３の電極板１４、バッフル板１０４及びデポシールド１０１のシャッタのずれか一つに対応する。シリコン部材１２０は、プラズマ処理空間１０ｓに面する第１面１２０ａを有する。そして、シリコン部材１２０の第１面１２０ａとは反対側の第２面１２０ｂに、導電膜１２１が形成されている。
シリコン部材１２０の第１面１２０ａとは反対側の第２面１２０ｂに導電膜１２１が形成されることにより、シリコン部材１２０と導電膜１２１による合成抵抗により、全体の抵抗値が低下して、ＲＦ電力による電流が流れ易くなる。その結果、シリコン部材１２０でのＲＦ電力の損失を低減することができる。また、シリコン部材１２０の第１面１２０ａがプラズマ処理空間１０ｓに面することにより、導電膜１２１を形成する金属によるパーティクルの発生を抑制できる。
導電膜１２１は、例えば、溶射、化学蒸着（ＣＶＤ）、又は物理蒸着等を用いて形成される。導電膜１２１は、ＲＦ電源３１からプラズマ処理空間１０ｓ内に供給されるＲＦ電力の周波数における表皮深さ（skin depth）以上の厚さを有していればよい。例えば、導電膜１２１を構成する導電性材料がアルミニウムである場合、導電膜１２１の厚さは、ＲＦ電力の周波数１０ＭＨｚに対して３０μｍ以上であればよく、ＲＦ電力の周波数１００ＭＨｚに対して１０μｍ以上であればよい。
導電膜１２１の厚さがＲＦ電力の周波数における表皮深さより浅い場合は、ＲＦ電力の周波数における抵抗値が上昇し、ＲＦ電力の損失を増大させる。従って、導電膜１２１の厚さがＲＦ電力の周波数における表皮深さ以上であることにより、導電膜１２１の抵抗値が減少するため、シリコン部材１２０でのＲＦ電力の損失をより低減することができる。
なお、導電膜１２１の表面上に、図３に示すように、陽極酸化膜１２２が形成されてもよい。図３は、実施形態におけるシリコン部材の構造の他の一例を模式的に示す図である。導電膜１２１の表面が陽極酸化膜１２２で被覆されることにより、導電膜１２１をプラズマ処理空間１０ｓに供給される処理ガスから保護することができる。陽極酸化膜１２２は、例えば、溶射、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）又はＰＶＤ（Physical Vapor Deposition）によって成膜された膜である。また、陽極酸化膜１２２の成膜は、シリコン含有膜、ＩＩＩ族元素およびランタノイド系元素の少なくとも1つを含む化合物の溶射や、フッ素樹脂によるコーティングによって実現することができる。
次に、シリコン部材のプラズマ処理空間１０ｓに面する第１面とは反対側の第２面に導電膜１２１を形成した具体的な構成の一例を説明する。以下の説明では、シリコン部材であるデポシールド１０１の第２面に導電膜１２１を形成する具体的な構成の一例を説明する。
図４は、実施形態に係るデポシールド１０１の第２面に導電膜１２１を形成する具体的な構成の一例を説明する図である。図４には、デポシールド１０１近傍を拡大した図が示されている。
図４に示すように、プラズマ処理チャンバ１０は、側壁１０ａの内壁面に沿ってデポシールド１０１が配置されている。デポシールド１０１は、側壁１０ａとの間に隙間１３０を空けて配置されている。デポシールド１０１は、シリコン含有材料からなるシリコン部材であり、第１面１０１ａにおいてプラズマ処理空間１０ｓに面している。デポシールド１０１は、上部が水平方向内側に屈曲しており、第１面１０１ａとは反対側の第２面１０１ｂにおいて、側壁１０ａに設けられた導電性の接地用部材１０２に接触して接地用部材１０２と電気的に導通している。換言すれば、デポシールド１０１は、接地用部材１０２を介して側壁１０ａと電気的に導通している。側壁１０ａは接地されているため、デポシールド１０１は、接地用部材１０２に接触することにより、アノード電極を構成する。すなわち、デポシールド１０１は、ＲＦ電源３１から高周波電力が供給される電極（例えば、下部電極又は上部電極）とプラズマ処理空間１０ｓのプラズマを介して対向するアノード電極を構成する。
デポシールド１０１の第１面１０１ａとは反対側の第２面１０１ｂには、導電膜１２１が形成されている。本実施形態においては、デポシールド１０１の第２面１０１ｂの全体に導電膜１２１が形成されている。
デポシールド１０１の第２面１０１ｂに導電膜１２１が形成されることにより、デポシールド１０１と導電膜１２１による合成抵抗により、全体の抵抗値が低下して、ＲＦ電力による電流が流れ易くなる。その結果、デポシールド１０１でのＲＦ電力の損失を低減することができる。また、接地用部材１０２との接触面である第２面１０１ｂが導電膜１２１よって被覆されるため、第２面１０１ｂにおいて自然酸化膜の形成に起因した接触抵抗の増加を抑止することができる。さらに、第２面１０１ｂの抵抗値が低下することにより、接地された側壁１０ａとアノード電極であるデポシールド１０１との電位差が、放電が発生する限界値未満の電位差まで下がり、結果として、隙間１３０での異常放電（意図しない放電）の発生を抑制することができる。
また、デポシールド１０１の第２面１０１ｂの全体に導電膜１２１が形成されることにより、接地された側壁１０ａとアノード電極であるデポシールド１０１との電位差をより下げることができるため、隙間１３０での異常放電の発生をより抑制することができる。
なお、図４の例では、デポシールド１０１の第２面１０１ｂの全体に導電膜１２１が形成される場合を示したが、導電膜１２１は、第２面１０１ｂの一部の領域に形成されてもよい。この場合、導電膜１２１は、第２面１０１ｂのうち、少なくとも接地用部材１０２に接触する領域に形成されてもよい。これにより、異常放電の発生を抑制しつつ、導電膜１２１の形成プロセスを簡素化することができる。
次に、シリコン部材のプラズマ処理空間１０ｓに面する第１面とは反対側の第２面に導電膜１２１を形成した具体的な構成の他の一例を説明する。以下の説明では、シリコン部材である電極板１４の第２面に導電膜１２１を形成する具体的な構成の一例を説明する。
図５は、実施形態に係るシャワーヘッド１３の電極板１４の第２面に導電膜１２１を形成する具体的な構成の一例を説明する図である。図５には、シャワーヘッド１３を拡大した図が示されている。なお、図５において、便宜上、ガス吐出口１４ａ、拡散室１５ａ、ガス流通口１５ｂ、ガス入口１５ｃを省略している。
図５に示すように、シャワーヘッド１３は、電極板１４、及び電極支持体１５を有する。電極板１４は、シリコン含有材料からなるシリコン部材であり、第１面１４ｂにおいてプラズマ処理空間１０ｓに面している。電極板１４は、第１面１４ｂとは反対側の第２面１４ｃにおいて、導電性の電極支持体１５に接触して電極支持体１５と電気的に導通している。
電極板１４の第１面１４ｂとは反対側の第２面１４ｃには、導電膜１２１が形成されている。本実施形態においては、電極板１４の第２面１４ｃの全体に導電膜１２１が形成されている。
電極板１４の第２面１４ｃに導電膜１２１が形成されることにより、電極板１４の抵抗値が低下して、ＲＦ電力による電流が流れ易くなる。その結果、電極板１４でのＲＦ電力の損失を低減することができる。また、電極支持体１５の接触面である第２面１４ｃが導電膜１２１によって被覆されるため、第２面１４ｃにおいて自然酸化膜の形成に起因した接触抵抗の増加を抑止することができる。
ところで、シャワーヘッド１３においては、電極板１４と電極支持体１５の熱膨張率の違い等により、電極板１４又は電極支持体１５が変形して、電極板１４と電極支持体１５との間に隙間が発生する場合がある。図６は、実施形態に係るシャワーヘッド１３での隙間の発生の一例を示す図である。図６は、図５に示したシャワーヘッド１３において隙間が発生した状態を示している。すなわち、図６は、シャワーヘッド１３が常温状態から高温状態となることにより、電極板１４に電極支持体１５よりも大きい変形が発生し、電極板１４の中央部と電極支持体１５との間に隙間１３１が発生した状態を示している。この状態では、電極板１４は、第２面１４ｃのうち、中央部を囲む周縁部の領域のみにおいて、導電性の電極支持体１５に接触して電極支持体１５と電気的に導通している。
このように、電極板１４と電極支持体１５との間に隙間１３１が発生する場合でも、電極支持体１５との接触面である第２面１４ｃが導電膜１２１によって被覆され、電極支持体１５と第２面１４ｃが導通することで、電極板１４と電極支持体１５との電位差が下がる。これにより、電極板１４と電極支持体１５との電位差が、放電が発生する限界値よりも小さくなり、結果として、隙間１３１での異常放電の発生を抑制することができる。
なお、図５及び図６の例では、電極板１４の第２面１４ｃの全体に導電膜１２１が形成される場合を示したが、導電膜１２１は、第２面１４ｃの一部の領域に形成されてもよい。この場合、導電膜１２１は、第２面１４ｃのうち、電極板１４と電極支持体１５との間に隙間１３１が形成された状態で少なくとも電極支持体１５に接触する領域（つまり、第２面１４ｃの周縁部の領域）に形成されてもよい。これにより、異常放電の発生を抑制しつつ、導電膜１２１の形成プロセスを簡素化することができる。
以上のように、実施形態に係るプラズマ処理装置（例えば、プラズマ処理装置１）は、チャンバ（例えば、プラズマ処理チャンバ１０）と、電源（例えば、ＲＦ電源３１）と、シリコン部材（例えば、デポシールド１０１、シャワーヘッド１３の電極板１４、バッフル板１０４及びデポシールド１０１のシャッタ）と、導電膜（例えば、導電膜１２１）とを有する。チャンバは、プラズマ処理空間（例えば、プラズマ処理空間１０ｓ）を提供する。電源は、プラズマ処理空間内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する。シリコン部材は、シリコン含有材料からなり、チャンバの内部に配置され、プラズマ処理空間に面する第１面（例えば、第１面１０１ａ、１４ｂ）を有する。導電膜は、導電性材料からなり、シリコン部材のプラズマ処理空間に面しない第２面（例えば、第２面１０１ｂ、１４ｃ）に形成される。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理空間に面するシリコン部材での高周波電力の損失を低減することができる。
また、実施形態に係る導電膜は、シリコン部材の第２面の全体に形成されてもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、シリコン部材の第２面と対向する導電性部材（例えば、側壁１０ａ、電極支持体１５）とシリコン部材との隙間（例えば、隙間１３０、１３１）での異常放電の発生を抑制することができる。
また、実施形態に係る導電膜は、シリコン部材の第２面の一部の領域に形成されてもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、異常放電の発生を抑制しつつ、導電膜の形成プロセスを簡素化することができる。
また、実施形態に係る第２面は、シリコン部材の第１面の反対側に形成されてもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、異常放電の発生を抑制することができる。また、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、シリコン部材がプラズマ処理空間に面することにより、導電膜を形成する金属によるパーティクルの発生を抑制できる。
また、実施形態に係るシリコン部材は、第２面において導通対象部材（例えば、接地用部材１０２、電極支持体１５）に接触して導通対象部材と電気的に導通してもよい。そして、導電膜は、シリコン部材の第２面のうち、少なくとも導通対象部材に接触する領域に形成されてもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、異常放電の発生を抑制しつつ、導電膜の形成プロセスを簡素化することができる。
また、実施形態に係る導電膜は、電源から供給される高周波電力の周波数における表皮深さ以上の厚さを有してもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、シリコン部材での電流の流れが促進されて導電膜の抵抗値が減少するため、シリコン部材でのＲＦ電力の損失をより低減することができる。
また、実施形態に係る導電膜を構成する導電性材料は、アルミニウム、ニッケル合金、又はグラフェンであってもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理空間に面するシリコン部材での高周波電力の損失を低減することができる。
また、実施形態に係るプラズマ処理装置は、導電膜の表面上に形成された陽極酸化膜をさらに有してもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、導電膜をプラズマ処理空間に供給される処理ガスから保護することができる。
また、実施形態に係るシリコン部材は、電源から高周波電力を供給される電極とプラズマ処理空間のプラズマを介して対向するアノード電極を構成してもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理空間に面するアノード電極での高周波電力の損失を低減することができる。
また、実施形態に係るシリコン部材を構成するシリコン含有材料は、シリコン、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、又は窒化ケイ素であってもよい。
また、実施形態に係るシリコン部材は、チャンバの内壁面に沿って配置されたデポシールド、バッフル板、上部電極の電極板、及びシャッタの少なくともいずれか一つであってもよい。これにより、実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、デポシールド、バッフル板、上部電極の電極板、及びシャッタでの高周波電力の損失を低減することができる。
なお、今回開示された実施形態は全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。実に、上記した実施形態は多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、添付の特許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 プラズマ処理装置
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ａ 側壁
１０ｓ プラズマ処理空間
１３ シャワーヘッド
１４ 電極板
１５ 電極支持体
３１ ＲＦ電源
１０１ デポシールド
１０２ 接地用部材
１０４ バッフル板
１２０ シリコン部材
１２１ 導電膜
１２２ 陽極酸化膜
１３０、１３１ 隙間
１０ プラズマ処理チャンバ
１０ａ 側壁
１０ｓ プラズマ処理空間
１３ シャワーヘッド
１４ 電極板
１５ 電極支持体
３１ ＲＦ電源
１０１ デポシールド
１０２ 接地用部材
１０４ バッフル板
１２０ シリコン部材
１２１ 導電膜
１２２ 陽極酸化膜
１３０、１３１ 隙間
Claims (11)
- プラズマ処理空間を提供するチャンバと、
前記プラズマ処理空間内にプラズマを生成するための高周波電力を供給する電源と、
シリコン含有材料からなり、前記チャンバの内部に配置され、前記プラズマ処理空間に面する第１面を有するシリコン部材と、
導電性材料からなり、前記シリコン部材の前記プラズマ処理空間に面しない第２面に形成された導電膜と
を有する、プラズマ処理装置。 - 前記導電膜は、
前記シリコン部材の前記第２面の全体に形成された、請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記導電膜は、
前記シリコン部材の前記第２面の一部の領域に形成された、請求項１に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第２面は、前記第１面の反対側に形成された、請求項１～３のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
- 前記シリコン部材は、
前記第２面において導通対象部材に接触して前記導通対象部材と電気的に導通し、
前記導電膜は、
前記シリコン部材の前記第２面のうち、少なくとも前記導通対象部材に接触する領域に形成された、請求項４に記載のプラズマ処理装置。 - 前記導電膜は、
前記電源から供給される高周波電力の周波数における表皮深さ以上の厚さを有する、請求項１～５のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。 - 前記導電膜を構成する導電性材料は、
アルミニウム、ニッケル合金、又はグラフェンである、請求項１～６のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。 - 前記導電膜の表面上に形成された陽極酸化膜をさらに有する、請求項１～７のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
- 前記シリコン部材は、
前記電源から高周波電力が供給される電極と前記プラズマ処理空間のプラズマを介して対向するアノード電極を構成する、請求項１～８のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。 - 前記シリコン部材を構成するシリコン含有材料は、
シリコン、炭化ケイ素、二酸化ケイ素、又は窒化ケイ素である、請求項１～９のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。 - 前記シリコン部材は、
前記チャンバの内壁面に沿って配置されたデポシールド、バッフル板、上部電極の電極板、及びシャッタの少なくともいずれか一つである、請求項１～１０のいずれか一つに記載のプラズマ処理装置。
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