JP2024073302A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2024073302A
JP2024073302A JP2022184424A JP2022184424A JP2024073302A JP 2024073302 A JP2024073302 A JP 2024073302A JP 2022184424 A JP2022184424 A JP 2022184424A JP 2022184424 A JP2022184424 A JP 2022184424A JP 2024073302 A JP2024073302 A JP 2024073302A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
processing vessel
plasma
electrodes
processing apparatus
processing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2022184424A
Other languages
English (en)
Inventor
廣行 松浦
Hiroyuki Matsuura
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2022184424A priority Critical patent/JP2024073302A/ja
Priority to KR1020230152352A priority patent/KR20240072927A/ko
Priority to CN202311477502.9A priority patent/CN118053727A/zh
Priority to US18/388,974 priority patent/US20240170265A1/en
Publication of JP2024073302A publication Critical patent/JP2024073302A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32091—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32458—Vessel
    • H01J37/32522—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/3255—Material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H01J37/32761—Continuous moving
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Abstract

【課題】基板上にプラズマを生成して基板に処理を施すプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】処理容器と、前記処理容器に挿入され、多数枚の基板を多段に載置する基板保持具と、前記基板保持具を前記処理容器内で回転可能な回転軸と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給管と、前記処理容器内を排気する排気部と、前記処理容器の外側に配置され、前記処理容器の中心に対して対向して配置される１対の電極と、一対の前記電極に高周波電力を印加して前記処理容器内に容量結合プラズマを生成する高周波電源と、を備える、プラズマ処理装置。【選択図】図３

Description

本開示は、プラズマ処理装置に関する。
特許文献１には、処理容器と、複数のウエハを保持して処理容器内へ挿脱されるウエハボートと、処理容器の側壁の一部を凹部状に外側へ窪ませることにより一側が処理容器内に開口されて連通されると共に、処理容器の高さ方向に沿って設けられたプラズマ発生部とを備え、プラズマ発生部で発生したラジカルはプラズマ発生部の開口より処理容器内の中心方向に向けて放出されて拡散して、ウエハの相互間に層流状態で流れるプラズマ処理装置が開示されている。
特許４３２９４０３号公報
一の側面では、本開示は、基板上にプラズマを生成して基板に処理を施すプラズマ処理装置を提供する。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器と、前記処理容器に挿入され、多数枚の基板を多段に載置する基板保持具と、前記基板保持具を前記処理容器内で回転可能な回転軸と、前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給管と、前記処理容器内を排気する排気部と、前記処理容器の外側に配置され、前記処理容器の中心に対して対向して配置される１対の電極と、一対の前記電極に高周波電力を印加して前記処理容器内に容量結合プラズマを生成する高周波電源と、を備える、プラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、基板上にプラズマを生成して基板に処理を施すプラズマ処理装置を提供することができる。
プラズマ処理装置の一例を示す縦断面構成図。 Ａ矢視図であって、プラズマ処理装置の一例を示す縦断面構成図。 Ｂ－Ｂ断面におけるプラズマ処理装置の一例を示す横断面構成図。 各電極に印加する高周波電力を示すグラフの一例。 電極間の基板が配置される領域におけるプラズマ密度の一例を示すグラフ。
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。
〔プラズマ処理装置〕
本実施形態に係るプラズマ処理装置（基板処理装置）について、図１から図３を用いて説明する。図１は、プラズマ処理装置の一例を示す縦断面構成図である。図２は、図１に示すＡ矢視図であって、プラズマ処理装置の一例を示す縦断面構成図である。図３は、図２に示すＢ－Ｂ断面におけるプラズマ処理装置の一例を示す横断面構成図である。図１から図３に示すプラズマ処理装置は、複数の基板Ｗに対して基板処理（例えば、成膜処理等）を施すバッチ式のプラズマ処理装置である。
プラズマ処理装置は、下端が開口された有天井の円筒体状の処理容器１を有する。処理容器１の全体は、例えば石英により形成されている。処理容器１内の上端近傍には、石英により形成された天井板２が設けられており、天井板２の下側の領域が封止されている。
処理容器１の下方は開口しており、処理容器１の下方から被処理基板として多数枚（例えば数枚～１００枚程度）の半導体ウエハ（以下「基板Ｗ」という。）を多段に載置したウエハボート（基板保持具）３が処理容器１内に挿入される。このように処理容器１内には、上下方向に沿って間隔ＬＷの空間１ｃを有して多数枚の基板Ｗが略水平に収容される。ウエハボート３は、例えば石英により形成されている。ウエハボート３は、４本のロッド４を有し（図３参照。図１，２では２本を図示する。）、ロッド４に形成された溝（図示せず）により多数枚の基板Ｗが支持される。
ウエハボート３は、石英により形成された保温筒５を介してテーブル６上に載置されている。テーブル６は、処理容器１の下端の開口を開閉する金属（ステンレス）製の蓋体７を貫通する回転軸８上に支持される。
回転軸８の貫通部には、磁性流体シール９が設けられており、回転軸８を気密に封止し、且つ回転可能に支持している。蓋体７の周辺部と処理容器１の下端との間には、処理容器１内の気密性を保持するためのシール部材１０が設けられている。
回転軸８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１１の先端に取り付けられており、ウエハボート３と蓋体７とは一体として昇降し、処理容器１内に対して挿脱される。なお、テーブル６を蓋体７側へ固定して設け、ウエハボート３を回転させることなく基板Ｗの処理を行うようにしてもよい。
また、プラズマ処理装置は、処理容器１内へ処理ガス、パージガス等の所定のガスを供給するガス供給部を有する。
ガス供給部は、ガス供給管２０を有する。ガス供給管２０は、例えば石英により形成されており、処理容器１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。ガス供給管２０の垂直部分には、ウエハボート３のウエハ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２０ｇが所定間隔で形成されている。各ガス孔２０ｇは、水平方向にガスを吐出する。ガス供給管２０には、ガス配管を介してガス供給源（図示せず）から処理ガスが供給される。ガス配管には、流量制御器（図示せず）及び開閉弁（図示せず）が設けられている。これにより、ガス供給源からの処理ガスは、ガス配管及びガス供給管２０を介して処理容器１内に供給される。流量制御器は、ガス供給管２０から処理容器１内に供給されるガスの流量を制御可能に構成されている。開閉弁は、ガス供給管２０から処理容器１内に供給されるガスの供給・停止を制御可能に構成されている。
なお、図３において、４つのガス供給管２０が図示されているが、ガス供給管２０の数はこれに限られるものではない。また、４つのガス供給管２０は、それぞれ異なるガスを処理容器１内に供給する構成であってもよく、少なくとも２つ以上のガス供給管２０が同じガスを処理容器１内に供給する構成であってもよい。
処理容器１の外側には、一対の電極３１Ａ，３１Ｂが設けられている。一対の電極３１Ａ，３１Ｂは、それぞれ平板で形成され、処理容器１の外側に設けられた電極設置部１ａ，１ｂに設置される。また、一対の電極３１Ａ，３１Ｂは、処理容器１の中心（ウエハボート３に支持される基板Ｗの中心）に対して対向して配置される。即ち、電極３１Ａ，３１Ｂは、処理容器１の周方向において１８０°回転した位置に配置される。また、一対の電極３１Ａ，３１Ｂは、互いに平行に配置される。なお、電極設置部１ａ，１ｂは、処理容器１と一体に形成されていてもよく、別体に形成されていてもよい。
電極３１Ａ，３１Ｂは、金属等の良導体により形成される。また、電極３１Ａ，３１Ｂの材料は、ニッケル合金を用いることが好ましい。電極３１Ａ，３１Ｂの材料としてニッケル合金を用いることにより、電極３１Ａ，３１Ｂの材料として銅を用いる場合と比較して、処理容器１への金属汚染（石英で形成される処理容器１への金属原子の拡散）の影響を抑制することができる。また、ニッケル合金は、プラズマ処理装置の使用可能温度範囲（後述する加熱機構５０によって加熱される温度。例えば、室温から９００℃までの範囲）において使用可能な高耐熱性を有している。また、ニッケル合金は、耐酸化性を有している。
各電極３１Ａ，３１Ｂには、インピーダンス整合器３２を介して、高周波電源３３に接続される。高周波電源３３及びインピーダンス整合器３２は、高周波制御システムを構成する。高周波制御システムは、インピーダンス整合された高周波電力を各電極３１Ａ，３１Ｂにそれぞれ印加する。なお、図１，２において、１組のインピーダンス整合器３２及び高周波電源３３から各電極３１Ａ，３１Ｂに高周波電力を供給するものとして図示しているが、この構成に限られるものではない。電極３１Ａに高周波電力を供給するインピーダンス整合器３２及び高周波電源３３と、電極３１Ｂに高周波電力を供給するインピーダンス整合器３２及び高周波電源３３とが、個別に設けられる構成であってもよい。
電極３１Ａ，３１Ｂの給電ラインは、電極中央に接続されることが好ましい。これにより、電極３１Ａ，３１Ｂの中央に対して高周波電力が印加される。
電極３１Ａ，３１Ｂに印加される高周波電力の周波数は、１ｋＨｚから１００ＭＨｚの範囲内を用いることができる。また、電極３１Ａ，３１Ｂに印加される高周波電力の周波数は、電極上に発生する電圧定在波の波長が成膜処理（基板処理）に影響を与えることを抑制するため、４０ＭＨｚ以下の周波数を用いることが好ましい。
処理容器１の内側は、後述する排気装置４２によって排気され、減圧（真空雰囲気）されている。また、処理容器１の内側には、ガス供給管２０から処理ガスが供給される。一方、処理容器１の外側は、大気雰囲気となっている。電極３１Ａ，３１Ｂは、処理容器１の外側の大気雰囲気の空間に配置されている。
各高周波電源３３から各電極３１Ａ，３１Ｂに高周波電力を印加することにより、処理容器１内に電場を形成し、処理容器１内に容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を生成する。
図１及び図２に示すように、電極３１Ａ，３１Ｂは、高さ方向において、ウエハボート３に載置される多数枚の基板Ｗの高さ方向の範囲よりも広い範囲に配置される。換言すれば、電極３１Ａ，３１Ｂの高さ方向の幅ＬＥは、ウエハボート３に載置される多数枚の基板Ｗの高さ方向の範囲よりも広い。即ち、ウエハボート３に載置される最上段の基板Ｗよりも高い位置まで電極３１Ａ，３１Ｂが形成され、ウエハボート３に載置される最下段の基板Ｗよりも低い位置まで電極３１Ａ，３１Ｂが形成されている。
図３に示すように、電極３１Ａは、幅方向（水平方向）において、電極３１Ａの水平方向の両端と処理容器１の中心（ウエハボート３に支持される基板Ｗの中心）とを結んで作られる角度θＷは、２０°から６０°の範囲内である。また、角度θＷは、２５°から４０°の範囲内がより好ましい。
また、電極３１Ｂの幅は、電極３１Ａの幅と等しい。また、一対の電極３１Ａ，３１Ｂは、処理容器１の中心（ウエハボート３に支持される基板Ｗの中心）に対して対向して配置され、かつ、互いに平行に配置される。これにより、２つの電極３１Ａ，３１Ｂによって形成される電界方向３００を図３において矢印で示す。図３に示すように、基板Ｗ上に均一な電界を形成することができる。
また、後述する加熱機構５０（ヒータ素線５１）と処理容器１との関係において、電極３１Ａ，３１Ｂは、加熱機構５０（ヒータ素線５１）から処理容器１への輻射熱を遮蔽する。このため、電極３１Ａ，３１Ｂによって遮蔽される処理容器１の周方向の長さは、例えば全周の１／３以下とすることが好ましい。換言すれば、角度θＷは、６０°以下とすることが好ましい。また、電極３１Ａ，３１Ｂの電力密度等を考慮して、角度θＷは、２５°から６０°の範囲内とすることが好ましい。
処理容器１の側壁部分には、処理容器１内を真空排気するための排気口１２が設けられている。排気口１２には、処理容器１内の圧力を制御する圧力制御バルブ４１及び真空ポンプ等を含む排気装置（排気部）４２が接続されており、排気装置４２により排気管を介して処理容器１内が排気される。
また、処理容器１内には、処理容器１の内壁面に沿って熱電対１３が配置される。熱電対１３は高さ方向に複数設けられている。制御部７０は、熱電対１３で温度を検出し、検出された温度は基板Ｗの温度制御に用いられる。
また、図３に示すように、ガス供給管２０及び熱電対１３は、電極３１Ａ，３１Ｂによって形成される電界（電界方向３００の範囲）を避けて配置されている。
処理容器１の周囲には、円筒体状の加熱機構５０が設けられている。加熱機構５０は、巻回されたヒータ素線５１を有する。ヒータ素線５１は、処理容器１及び複数の電極３１Ａ，３１Ｂを囲むように配置される。なお、加熱機構５０と処理容器１との間の空間は、大気雰囲気となっており、この空間に電極３１Ａ，３１Ｂが配置される。加熱機構５０は、処理容器１及びその内部の基板Ｗを加熱する。加熱機構５０は、処理容器１の温度が所望の温度となるように制御する。これにより、処理容器１内の基板Ｗは、処理容器１の壁面からの輻射熱等で加熱される。なお、加熱機構５０によって加熱される処理容器１の温度は、例えば室温から９００℃の範囲内である。また、成膜処理において、処理容器１の温度は、例えば１５０℃から６００℃の範囲内である。また、成膜処理において、処理容器１の温度は、例えば２００℃から５００℃の範囲内が好適に用いられる。
また、加熱機構５０の外側には、シールド６０が設けられている。即ち、シールド６０は、処理容器１、複数の電極３１Ａ，３１Ｂ及び加熱機構５０を囲むように配置される。シールド６０は、例えば金属等の良導体により形成され、接地される。
また、プラズマ処理装置は、制御部７０を有する。制御部７０は、例えばプラズマ処理装置の各部の動作の制御、例えば開閉弁の開閉による各ガスの供給・停止、流量制御器によるガス流量の制御、排気装置４２による排気制御を行う。また、制御部７０は、例えば高周波電源３３による高周波電力のオン・オフ制御、加熱機構５０による処理容器１及びその内部の基板Ｗの温度の制御を行う。
制御部７０は、例えばコンピュータ等であってよい。また、プラズマ処理装置の各部の動作を行う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。
このような構成により、プラズマ処理装置は、排気装置４２によって処理容器１内を減圧し、ガス供給管２０から処理容器１内に処理ガスを供給し、電極３１Ａ，３１Ｂに高周波電力を印加することにより、処理容器１内に容量結合プラズマ（ＣＣＰ）を生成し、基板Ｗに処理（成膜処理、エッチング処理、等）を施すことができる。また、容量結合プラズマは、基板Ｗの間の空間１ｃにも生成される。これにより、基板Ｗの中心部及び外周部において、プラズマによって生成されるラジカルや活性種の均一性を向上させることができる。また、基板Ｗの中心部及び外周部において、基板処理に十分な濃度のラジカルや活性種を生成して、基板Ｗに供給することができる。
図４は、各電極３１Ａ，３１Ｂに印加される高周波電力の一例を示すグラフである。上段のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電極３１Ａに印加される電圧を示す。下段のグラフにおいて、横軸は時間を示し、縦軸は電極３１Ｂに印加される電圧を示す。
図４に示すように、インピーダンス整合器３２から電極３１Ａ，３１Ｂへ印加される高周波電力は、電圧が逆位相（位相差が１８０°）、かつ、同じ電圧の振幅及び周波数を有する。換言すれば、電圧が逆位相（位相差が１８０°）、かつ、同じ電圧の振幅及び周波数となるように、インピーダンス整合器３２の整合回路が決定される。これにより、低い電力で、高いＶｐｐ（電極電圧の最大振幅差）が得られる。
図５は、電極間の基板が配置される領域におけるプラズマ密度の一例を示すグラフである。ここでは、処理容器１内に基板Ｗを収容していない状態で電極３１Ａ，３１Ｂに１３．５６ＭＨｚの高周波電力を印加して処理容器１内にアルゴン（Ａｒ）プラズマを生成した場合におけるプラズマ密度（電子密度）の一例を示す。横軸は、基板Ｗの中心からの距離を示し、プラス方向は一方の電極（３１Ａ）に向かう方向であり、マイナス方向は他方の電極（３１Ｂ）に向かう方向である。縦軸は、生成されるプラズマの密度を示す。なお、電極３１Ａ，３１Ｂ近傍のプラズマ密度は省略してある。
実線は圧力１におけるプラズマ密度を示す。破線は、圧力１とは異なる圧力２におけるプラズマ密度を示す。なお、「圧力１＜圧力２」の大小関係を有する。図５に示すように、圧力を変化させることで、基板Ｗの径方向におけるプラズマ密度の分布を変化させることができる。換言すれば、圧力を制御することにより、基板Ｗの径方向におけるプラズマ密度の均一性を向上させることができる。
具体的には、水素プラズマにおいて、処理容器１内の圧力を２５Ｐａ以下、好ましくは１５Ｐａ以下とすることが好ましい。これにより、基板Ｗの径方向におけるプラズマ密度の均一性を向上させることができる。
また、回転軸８によって保温筒５及びウエハボート３が回転する。これにより、基板Ｗの周方向における基板処理（プラズマ処理）の均一性を向上させることができる。
処理容器１内の複数の基板Ｗは、ウエハボート３によって高さ方向に空間を有して保持されている。また、電極３１Ａ，３１Ｂに高周波電力を印加することにより、処理容器１内に容量結合プラズマを生成する。即ち、基板Ｗの間の空間にプラズマが生成される。ここで、基板Ｗの間隔ＬＷは、１０ｍｍ以上とすることが好ましい。これにより、基板Ｗ間の空間に生成されるプラズマの面内均一性を向上させることができる。また、プラズマ処理装置による基板処理の生産性や処理容器１の大きさを考慮して、基板間隔は、１５ｍｍ～４０ｍｍの範囲内とすることが好ましい。
また、処理ガスとして水素やアンモニアなど、水素（Ｈ）を含むガスを用いてプラズマを生成する場合において、少なくとも電極設置部１ａ，１ｂの材質は、ＯＨ基濃度が２００ｐｐｍ以上の合成石英ガラスを使用することが好ましい。
ここで、水素（Ｈ）を含むガスのプラズマ中に生成されるイオンや水素を含む活性種により、電極設置部１ａ，１ｂにおける処理容器１の内壁がスパッタやエッチングされ、シリコンリッチな表面に変質する。変質した内壁部分（電極設置部１ａ，１ｂ）と、その他の変質していない内壁部分との境界において、大きな応力が発生し、処理容器１が破損するおそれがある。これに対し、少なくとも電極設置部１ａ，１ｂにＯＨ基濃度が２００ｐｐｍ以上の合成石英ガラスを用いることにより、スパッタやエッチングを抑制し、シリコンリッチな表面に変質することを抑制し、応力による処理容器１の破損を抑制することができる。
また、プラズマにより電極設置部１ａ，１ｂの処理容器１内壁がスパッタやエッチングされるため、電極設置部１ａ，１ｂにおける処理容器１の内壁又は処理容器１全体をＯＨ基濃度が２００ｐｐｍ以上の合成石英ガラスを用いることにより、天然石英を原料とする溶融石英ガラスを用いた場合と比較して、石英由来の金属汚染レベルを相対的に低減することができる。
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせ等、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
Ｗ 基板
１ 処理容器
２ 天井板
３ ウエハボート（基板保持具）
４ ロッド
５ 保温筒
６ テーブル
７ 蓋体
８ 回転軸
９ 磁性流体シール
１０ シール部材
１１ アーム
１２ 排気口
２０ ガス供給管
２４ｇ ガス孔
３１，３１Ａ，３１Ｂ 電極
３２ インピーダンス整合器
３３ 高周波電源
５０ 加熱機構
５１ ヒータ素線
６０ シールド
７０ 制御部

Claims (11)

  1. 処理容器と、
    前記処理容器に挿入され、多数枚の基板を多段に載置する基板保持具と、
    前記基板保持具を前記処理容器内で回転可能な回転軸と、
    前記処理容器内に処理ガスを供給するガス供給管と、
    前記処理容器内を排気する排気部と、
    前記処理容器の外側に配置され、前記処理容器の中心に対して対向して配置される１対の電極と、
    一対の前記電極に高周波電力を印加して前記処理容器内に容量結合プラズマを生成する高周波電源と、を備える、
    プラズマ処理装置。
  2. 一対の前記電極には、逆位相かつ同じ振幅の高周波電力が印加される、
    請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記電極の水平方向の両端と前記処理容器の中心とを結んで作られる角度は、２０°から６０°の範囲内である、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記電極の水平方向の両端と前記処理容器の中心とを結んで作られる角度は、２５°から４０°の範囲内である、
    請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 複数の前記電極は、前記基板保持具に載置される多数枚の前記基板の高さ方向の範囲よりも広い範囲に配置される、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記基板保持具に保持される前記基板間の高さ方向の間隔は、１０ｍｍ以上である、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記基板保持具に保持される前記基板間の高さ方向の間隔は、１５ｍｍから４０ｍｍの範囲内である、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記処理容器内で水素プラズマを生成する際、前記処理容器内の圧力は２５Ｐａ以下である、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記処理容器内で水素プラズマを生成する際、前記処理容器内の圧力は１５Ｐａ以下である、
    請求項８に記載のプラズマ処理装置。
  10. 一対の前記電極は、ニッケル合金で形成される、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記処理容器及び複数の前記電極を囲む加熱機構をさらに有する、
    請求項１又は請求項２に記載のプラズマ処理装置。
JP2022184424A 2022-11-17 2022-11-17 プラズマ処理装置 Pending JP2024073302A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022184424A JP2024073302A (ja) 2022-11-17 2022-11-17 プラズマ処理装置
KR1020230152352A KR20240072927A (ko) 2022-11-17 2023-11-07 플라즈마 처리 장치
CN202311477502.9A CN118053727A (zh) 2022-11-17 2023-11-08 等离子体处理装置
US18/388,974 US20240170265A1 (en) 2022-11-17 2023-11-13 Plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022184424A JP2024073302A (ja) 2022-11-17 2022-11-17 プラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2024073302A true JP2024073302A (ja) 2024-05-29

Family

ID=91052720

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2022184424A Pending JP2024073302A (ja) 2022-11-17 2022-11-17 プラズマ処理装置

Country Status (4)

Country Link
US (1) US20240170265A1 (ja)
JP (1) JP2024073302A (ja)
KR (1) KR20240072927A (ja)
CN (1) CN118053727A (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
US20240170265A1 (en) 2024-05-23
CN118053727A (zh) 2024-05-17
KR20240072927A (ko) 2024-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5262878B2 (ja) 載置台構造及びプラズマ成膜装置
US9236246B2 (en) Substrate processing apparatus and a method of manufacturing a semiconductor device
JP4470970B2 (ja) プラズマ処理装置
JP3996771B2 (ja) 真空処理装置及び真空処理方法
US20060207725A1 (en) Substrate mounting table, substrate processing apparatus and substrate processing method
KR20090060182A (ko) 처리 장치, 처리 방법 및 기억 매체
JP7055035B2 (ja) 真空処理装置および排気制御方法
KR20180133225A (ko) 플라즈마 처리 장치 및 가스 샤워 헤드
JP2020013967A (ja) 熱処理装置及び熱処理方法
WO2015114977A1 (ja) 基板処理装置
JP5479013B2 (ja) プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板
JP2019201086A (ja) 処理装置、部材及び温度制御方法
JP6317138B2 (ja) 高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法
JP2024073302A (ja) プラズマ処理装置
JP7012585B2 (ja) 熱処理装置及び熱処理方法
JP5171584B2 (ja) 基板処理装置の基板載置台、基板処理装置及び半導体デバイスの製造方法
US20240079208A1 (en) Plasma processing apparatus
JP2018148099A (ja) 基板処理装置
JP2009283794A (ja) 基板処理装置
JP2021012960A (ja) プラズマ処理装置
JP5725911B2 (ja) 基板処理装置及び半導体装置の製造方法
US20230395371A1 (en) Substrate processing method and substrate processing apparatus
JP2009152233A (ja) 半導体製造装置
JP5728565B2 (ja) プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板
JP2006128529A (ja) 成膜装置、成膜方法及び記憶媒体