JP4506557B2 - Shower head and surface wave excitation plasma processing apparatus - Google Patents

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Description

本発明は、表面波励起プラズマ処理室に対して各種ガスを供給するシャワーヘッドおよびこのシャワーヘッドを用いる表面波励起プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a shower head for supplying various gases to a surface wave excited plasma processing chamber and a surface wave excited plasma processing apparatus using the shower head.

表面波励起プラズマを利用したプラズマ処理装置では、導波管内を伝搬するマイクロ波を誘電体窓を通してチャンバ内に導入し、誘電体窓の表面に生じた表面波によってチャンバ内の触媒ガスを励起し、表面波励起プラズマを生成する。被処理物を処理する反応性のメインガスは、チャンバの側面に設けられた1つのガス導入口からチャンバ内に導入されている(例えば、特許文献1参照)。   In a plasma processing apparatus using surface wave excitation plasma, a microwave propagating in a waveguide is introduced into a chamber through a dielectric window, and the catalyst gas in the chamber is excited by the surface wave generated on the surface of the dielectric window. Generate surface wave excitation plasma. A reactive main gas for processing an object to be processed is introduced into the chamber from one gas inlet provided on the side surface of the chamber (see, for example, Patent Document 1).

特開2000−348898号公報(第4頁、図1)JP 2000-348898 (page 4, FIG. 1)

上記の特許文献1の装置では、チャンバ側方の1つのガス導入口からガスを噴出させるので、チャンバ内の被処理物に対してガスの供給が不均一になるという問題がある。   In the apparatus disclosed in Patent Document 1, since gas is ejected from one gas inlet on the side of the chamber, there is a problem that the supply of gas to the object to be processed in the chamber becomes uneven.

(1)請求項1の発明は、表面波励起プラズマ処理装置のチャンバ内へ処理用ガスを噴出させる噴出管を有するシャワーヘッドに適用され、噴出管には、その長手軸の方向に延在する1または複数の隔壁によって分割され、長手軸の方向に延在する複数段の中空室が設けられ、隔壁には、初段の中空室から導入された処理用ガスを次段の中空室へ流入させる複数の連通孔が長手軸の方向に所定間隔で設けられ、最終段の中空室には、処理用ガスをチャンバ内へ噴出させる複数のガス噴出孔が長手軸の方向に所定間隔で設けられ、ガス噴出孔は、長手軸と直交する一方向に処理用ガスが噴出するように設けられ、噴出管には、更にガス噴出孔の向きを変更するために長手軸の回りに回転可能にチャンバに取り付ける取付部が設けられることを特徴とする。
(2)請求項2の発明は、表面波励起プラズマ処理装置のチャンバ内へ処理用ガスを噴出させる噴出管を有するシャワーヘッドに適用され、噴出管には、その長手軸の方向に延在する1または複数の隔壁によって分割され、長手軸の方向に延在する複数段の中空室が設けられ、隔壁には、初段の中空室から導入された処理用ガスを次段の中空室へ流入させる複数の連通孔が長手軸の方向に所定間隔で設けられ、最終段の中空室には、処理用ガスをチャンバ内へ噴出させる複数のガス噴出孔が長手軸の方向に所定間隔で設けられ、最終段の中空室は、初段の中空室の両側に長手軸の方向に延在してそれぞれ設けられ、最終段の中空室の前記ガス噴出孔は、長手軸方向と直交して互いに外方に向いた方向にそれぞれ処理用ガスを噴出するように設けられることを特徴とする。
(3)請求項3によるシャワーヘッドは、請求項1に記載のシャワーヘッドにおいて、最終段の中空室に面して設けられるガス流入孔としての連通孔とガス噴出孔、もしくは中間段の中空室に面して設けられるガス流入孔としての連通孔とガス流出孔としての連通孔とは互いに対向しないように配設されていることを特徴とする。
(4)請求項4によるシャワーヘッドは、請求項2に記載のシャワーヘッドにおいて、最終段の中空室のガス噴出孔が形成される外面を覆って、ガス噴出孔に対向する位置に小孔を有する防着板が配設されることを特徴とする。
(5)請求項5によるシャワーヘッドは、請求項4に記載のシャワーヘッドにおいて、小孔の径は、防着板の厚さと寸法が同じか小さいことを特徴とする。
(6)請求項6の発明による表面波励起プラズマ処理装置は、チャンバ内の上部空間で表面波励起プラズマを生成し、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシャワーヘッドを水平方向に延在するように配置してチャンバ内の下部空間へ処理用ガスを導入し、処理用ガスを解離、反応させて各種プラズマ処理を行うことを特徴とする。
(7)請求項7の発明は、請求項6に記載の表面波励起プラズマ処理装置において、チャンバ内の中央部には、請求項2、4、5のいずれか一項に記載のシャワーヘッドのうち、処理用ガスを互いに外方を向いた方向に噴出させるように構成された第1のシャワーヘッドを配置し、第1のシャワーヘッドの両側には、請求項1および3のいずれか一項に記載のシャワーヘッドのうち、処理用ガスを一方向に噴出させるように構成された第2のシャワーヘッドをそれぞれ配置することを特徴とする。
(1) The invention of claim 1 is applied to a shower head having an ejection pipe for ejecting a processing gas into a chamber of a surface wave excitation plasma processing apparatus, and the ejection pipe extends in the direction of its longitudinal axis. A plurality of stages of hollow chambers divided by one or a plurality of partition walls and extending in the direction of the longitudinal axis are provided, and the processing gas introduced from the first-stage hollow chambers flows into the partition walls of the next stage. A plurality of communication holes are provided at predetermined intervals in the direction of the longitudinal axis, and a plurality of gas ejection holes for injecting the processing gas into the chamber are provided at predetermined intervals in the direction of the longitudinal axis in the final-stage hollow chamber. The gas ejection hole is provided so that the processing gas is ejected in one direction orthogonal to the longitudinal axis, and the ejection pipe is further provided in the chamber so as to be rotatable around the longitudinal axis in order to change the direction of the gas ejection hole. A mounting part is provided. To.
(2) The invention of claim 2 is applied to a shower head having an ejection pipe for ejecting a processing gas into a chamber of a surface wave excitation plasma processing apparatus, and the ejection pipe extends in the direction of its longitudinal axis. A plurality of stages of hollow chambers divided by one or a plurality of partition walls and extending in the direction of the longitudinal axis are provided, and the processing gas introduced from the first-stage hollow chambers flows into the partition walls of the next stage. A plurality of communication holes are provided at predetermined intervals in the direction of the longitudinal axis, and a plurality of gas ejection holes for injecting the processing gas into the chamber are provided at predetermined intervals in the direction of the longitudinal axis in the final-stage hollow chamber. The final-stage hollow chambers are provided on both sides of the first-stage hollow chamber so as to extend in the direction of the longitudinal axis, and the gas ejection holes of the final-stage hollow chamber are orthogonal to the longitudinal axis direction. Set so that the processing gas is ejected in each direction. And characterized in that it is.
(3) The shower head according to claim 3 is the shower head according to claim 1, wherein the communication hole and the gas ejection hole as the gas inflow hole provided facing the final-stage hollow chamber or the intermediate-stage hollow chamber The communication hole as the gas inflow hole and the communication hole as the gas outflow hole provided so as to face each other are arranged so as not to face each other.
(4) The shower head according to claim 4 is the shower head according to claim 2, wherein a small hole is formed at a position facing the gas ejection hole so as to cover the outer surface where the gas ejection hole of the final hollow chamber is formed. The adhesion prevention board which has is arrange | positioned.
(5) The shower head according to claim 5 is characterized in that, in the shower head according to claim 4, the diameter of the small hole is the same as or smaller than the thickness and dimension of the deposition preventing plate.
(6) A surface wave excitation plasma processing apparatus according to the invention of claim 6 generates surface wave excitation plasma in an upper space in the chamber, and the shower head according to any one of claims 1 to 5 is horizontally arranged. The plasma processing is performed by introducing the processing gas into the lower space in the chamber so as to extend, and dissociating and reacting the processing gas.
(7) According to a seventh aspect of the present invention, in the surface wave excitation plasma processing apparatus according to the sixth aspect, the shower head according to any one of the second, fourth , and fifth aspects is provided at the center of the chamber. Among these, the 1st shower head comprised so that the process gas may be spouted in the direction which mutually turned outward is arrange | positioned, and either side of a 1st shower head is any one of Claim 1 and 3 Among the shower heads described in 1), the second shower head configured to eject the processing gas in one direction is disposed.

本発明によれば、初段の中空室へ導入した処理用ガスを、連通孔を介して次段の中空室へ導いた後にガス噴出孔からチャンバ内へ噴出するようにしたので、各段の中空室内ではガス圧が一様になり、チャンバ内の被処理物に対して処理用ガスを均一に供給することができる。   According to the present invention, since the processing gas introduced into the first-stage hollow chamber is guided to the next-stage hollow chamber through the communication hole and then ejected from the gas ejection hole into the chamber, The gas pressure becomes uniform in the room, and the processing gas can be supplied uniformly to the object to be processed in the chamber.

以下、本発明の実施の形態によるシャワーヘッドを用いた表面波励起プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)処理装置(以下、SWP処理装置と略す)について、図1〜6を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態によるSWP処理装置の構成を模式的に示す縦断面図(X−Z面切断)である。図2は、本発明の実施の形態によるSWP処理装置の構成を模式的に示す縦断面図(Y−Z面切断)である。
Hereinafter, a surface wave plasma (SWP) processing apparatus (hereinafter abbreviated as SWP processing apparatus) using a shower head according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
FIG. 1 is a longitudinal sectional view (XZ plane cut) schematically showing a configuration of a SWP processing apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a longitudinal sectional view (YZ plane cut) schematically showing the configuration of the SWP processing apparatus according to the embodiment of the present invention.

図1、図2を参照すると、SWP処理装置100は、チャンバ1と、マイクロ波導波管2と、誘電体板3と、表面波励起プラズマを生成させるプロセスガスを導入する複数のプロセスガス導入部4と、表面波励起プラズマによって分解される材料ガス(この明細書では処理用ガスとも呼ぶ)を導入する複数のシャワーヘッド10A,10B,20とを備える。チャンバ1は、チャンバ本体1aと蓋体1bとを有する密閉容器であり、その内部空間に生成するプラズマを利用して被処理基板Sに対してエッチングや成膜などのプラズマ処理を施す。チャンバ本体1aには、被処理基板Sを保持する基板ホルダー5と、不図示の真空ポンプに配管接続され、チャンバ1内の排気をするための真空排気口6とが設けられている。基板ホルダー5は、Z方向の移動や回転が可能であり、ヒータ5aが組み込まれている。チャンバ本体1aの側面(Y−Z面)には円形の開口部がシャワーヘッド10A,10B,20に対応して設けられている。後述するように、その開口部にOリング1eを介してシャワーヘッド10A,10B,20が回転可能に支持される。   Referring to FIGS. 1 and 2, the SWP processing apparatus 100 includes a chamber 1, a microwave waveguide 2, a dielectric plate 3, and a plurality of process gas introduction units that introduce a process gas that generates surface wave excitation plasma. 4 and a plurality of shower heads 10A, 10B, and 20 for introducing a material gas (also referred to as a processing gas in this specification) that is decomposed by surface wave excitation plasma. The chamber 1 is a sealed container having a chamber body 1a and a lid 1b, and performs plasma processing such as etching and film formation on the substrate S to be processed using plasma generated in the internal space thereof. The chamber body 1a is provided with a substrate holder 5 that holds the substrate S to be processed and a vacuum exhaust port 6 that is connected to a vacuum pump (not shown) and exhausts the inside of the chamber 1. The substrate holder 5 can move and rotate in the Z direction, and has a heater 5a incorporated therein. A circular opening is provided on the side surface (YZ plane) of the chamber body 1a corresponding to the shower heads 10A, 10B, and 20. As will be described later, the shower heads 10A, 10B, and 20 are rotatably supported by the opening via an O-ring 1e.

マイクロ波導波管2は、アルミニウム合金や銅合金などで作製され、Y方向に延在する直管状を呈し、チャンバ1の蓋体1bに取り付けられている。マイクロ波導波管2の底板2aには、管の軸方向に沿って複数のスロットアンテナ2bが所定間隔で配設されている。スロットアンテナ2bは、例えば、底板2aを貫通して形成される長矩形状の開口である。底板2aの内面は磁界面(H面)と呼ばれる。   The microwave waveguide 2 is made of an aluminum alloy, a copper alloy, or the like, has a straight tubular shape extending in the Y direction, and is attached to the lid 1 b of the chamber 1. A plurality of slot antennas 2b are arranged on the bottom plate 2a of the microwave waveguide 2 at predetermined intervals along the axial direction of the tube. The slot antenna 2b is, for example, a long rectangular opening formed through the bottom plate 2a. The inner surface of the bottom plate 2a is called a magnetic field surface (H surface).

誘電体板3は、石英、アルミナ、ジルコニア等の誘電性材料を平板状に加工したものであり、また、その板厚方向にプロセスガスを導入するための貫通孔3aが穿設されている。誘電体板3は、X−Y面に沿って広がる平板であり、その上面がマイクロ波導波管2の底板2aに接して配設されているとともに、Oリング1cを介して蓋体1bに取り付けられているので、チャンバ1内の気密を保持できる。   The dielectric plate 3 is obtained by processing a dielectric material such as quartz, alumina, zirconia or the like into a flat plate shape, and has a through hole 3a for introducing a process gas in the plate thickness direction. The dielectric plate 3 is a flat plate extending along the XY plane. The top surface of the dielectric plate 3 is disposed in contact with the bottom plate 2a of the microwave waveguide 2 and is attached to the lid 1b via an O-ring 1c. Therefore, the airtightness in the chamber 1 can be maintained.

プロセスガス導入部4は、チャンバ1の蓋体1bに固設されており、不図示のガス供給系からのプロセスガスを蓋体1bの貫通孔1dへ導く。プロセスガスは誘電体板3の貫通孔3aを通してチャンバ1内へ導入される。プロセスガスは、Nガス、Oガス、Hガス等の反応性のガスおよびArガス、Heガス、Neガス、Krガス、Xeガス等の希ガスである。 The process gas introduction unit 4 is fixed to the lid 1b of the chamber 1, and guides a process gas from a gas supply system (not shown) to the through hole 1d of the lid 1b. The process gas is introduced into the chamber 1 through the through hole 3 a of the dielectric plate 3. The process gas is a reactive gas such as N 2 gas, O 2 gas, or H 2 gas, and a rare gas such as Ar gas, He gas, Ne gas, Kr gas, or Xe gas.

シャワーヘッド10Aと10Bは同型であり、いずれも、図1、図2のX方向に延在する直管状を呈し、誘電体板3と被処理基板Sとの間に互いに平行に配置されている。シャワーヘッド20も、図2のX方向に延在する直管状を呈し、2本のシャワーヘッド10A,10Bのほぼ中間に、シャワーヘッド10A,10Bと平行に配置されている。なお、シャワーヘッド10A,10B,20の矢印は、後述するガスの噴出方向を表す。   The shower heads 10A and 10B are of the same type, both of which have a straight tube shape extending in the X direction in FIGS. 1 and 2, and are disposed in parallel between the dielectric plate 3 and the substrate S to be processed. . The shower head 20 also has a straight tube shape extending in the X direction in FIG. 2, and is arranged in the middle of the two shower heads 10A and 10B in parallel with the shower heads 10A and 10B. In addition, the arrow of shower head 10A, 10B, 20 represents the jetting direction of the gas mentioned later.

図3も参照して、シャワーヘッド10A,10Bについて詳細に説明する。図3は、シャワーヘッド10A,10Bを模式的に示す図であり、図3(a)は、図2のIII−III線断面図、すなわちシャワーヘッド10A,10Bをその長手方向に沿って切断した縦断面図、図3(b)は、図3(a)のI−I線で切断した断面図である。   The shower heads 10A and 10B will be described in detail with reference to FIG. 3 is a diagram schematically showing the shower heads 10A and 10B. FIG. 3A is a cross-sectional view taken along the line III-III of FIG. 2, that is, the shower heads 10A and 10B are cut along the longitudinal direction thereof. FIG. 3B is a longitudinal sectional view taken along the line II of FIG. 3A.

シャワーヘッド10A,10Bは、それぞれ円筒断面の取付け部101と、矩形筒状のガス噴出部102と、防着板103とを備える。シャワーヘッド10A,10Bは、取付け部101をOリング1eを介した状態でチャンバ本体1aに取り付けられ、図1に示されるように、軸廻りに回転できる構造になっている。取付け部101の外周部はOリング1eに密着しているので、シャワーヘッド10A,10Bを回転させてもチャンバ1内の気密を保持できる。   The shower heads 10 </ b> A and 10 </ b> B are each provided with an attachment portion 101 having a cylindrical cross section, a rectangular cylindrical gas ejection portion 102, and a deposition preventing plate 103. The shower heads 10A and 10B are attached to the chamber main body 1a with the attachment portion 101 interposed through the O-ring 1e, and have a structure that can rotate around the axis as shown in FIG. Since the outer peripheral portion of the attachment portion 101 is in close contact with the O-ring 1e, the airtightness in the chamber 1 can be maintained even if the shower heads 10A and 10B are rotated.

ガス噴出部102には、上下2段の中空構造を形成する第1室11および第2室12が設けられ、取付け部101には、不図示のガス供給系からの材料ガスを第1室11へ導くガス導入ポート14が設けられる。ここで、第1室11が初段の中空室であり、第2室12が最終段の中空室である。上段の第1室11と下段の第2室12とを仕切る隔壁、つまり第1室11の底板である分散板11aには、開口径がほぼ等しい複数のガス噴出孔11bが穿設されている。これらのガス噴出孔11bは、第1室11と第2室12とを互いに連通する連通孔である。下段の第2室12の底板は分散板12aであり、分散板12aには開口径がほぼ等しい複数のガス噴出孔12bが穿設されている。   The gas ejection section 102 is provided with a first chamber 11 and a second chamber 12 that form a two-stage hollow structure in the upper and lower stages, and a material gas from a gas supply system (not shown) is supplied to the mounting section 101 in the first chamber 11. A gas introduction port 14 leading to is provided. Here, the first chamber 11 is the first-stage hollow chamber, and the second chamber 12 is the last-stage hollow chamber. A partition wall that partitions the upper first chamber 11 and the lower second chamber 12, that is, a dispersion plate 11a that is a bottom plate of the first chamber 11, is provided with a plurality of gas ejection holes 11b having substantially the same opening diameter. . These gas ejection holes 11b are communication holes that allow the first chamber 11 and the second chamber 12 to communicate with each other. The bottom plate of the lower second chamber 12 is a dispersion plate 12a, and a plurality of gas ejection holes 12b having substantially the same opening diameter are formed in the dispersion plate 12a.

図3(a)に示されるように、ガス噴出孔11bと12bは、いずれも規則正しく配置されている。但し、ガス噴出孔11bと12bとは、図3(a)の上下方向で一列に並ばないように、つまり、ガス噴出孔11bと12bとが対向しないようにずらして配置されている。また、ガス噴出孔11b,12bは、ガス導入ポート14の開口に比べて遥かに小さい断面積の孔として形成されている。   As shown in FIG. 3A, the gas ejection holes 11b and 12b are both regularly arranged. However, the gas ejection holes 11b and 12b are arranged so as not to line up in a line in the vertical direction of FIG. 3A, that is, so that the gas ejection holes 11b and 12b do not face each other. Further, the gas ejection holes 11 b and 12 b are formed as holes having a cross-sectional area far smaller than the opening of the gas introduction port 14.

分散板12aの表面には、分散板12aのガス噴出孔12bの配置、開口径に合わせて小孔103aが穿設されている防着板103が設けられている。すなわち、防着板103は、分散板12aのガス噴出孔12bを除いた領域をカバーするように配設されている。
小孔103aの内径は、防着板103の厚さ以下に設定され、また、図3(b)に示されるように、小孔103aの開口部103bには面取り加工が施されている。
On the surface of the dispersion plate 12a, an adhesion preventing plate 103 having small holes 103a formed in accordance with the arrangement and opening diameter of the gas ejection holes 12b of the dispersion plate 12a is provided. That is, the deposition preventing plate 103 is disposed so as to cover the region excluding the gas ejection holes 12b of the dispersion plate 12a.
The inner diameter of the small hole 103a is set to be equal to or less than the thickness of the deposition preventing plate 103, and the opening 103b of the small hole 103a is chamfered as shown in FIG.

図4も参照して、シャワーヘッド20について詳細に説明する。図4は、シャワーヘッド20を模式的に示す図であり、図4(a)は、図2のIV−IV線断面図、すなわちシャワーヘッド20をその長手方向に沿って切断した縦断面図、図4(b)は、図4(a)のII−II線で切断した断面図である。   The shower head 20 will be described in detail with reference to FIG. 4 is a diagram schematically showing the shower head 20, and FIG. 4A is a cross-sectional view taken along the line IV-IV in FIG. 2, that is, a vertical cross-sectional view of the shower head 20 cut along its longitudinal direction. FIG. 4B is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG.

シャワーヘッド20は、円筒断面の取付け部201と、矩形筒状のガス噴出部202と、防着板203とを備える。すなわち、シャワーヘッド20も、シャワーヘッド10A,10Bと同様に、取付け部201をOリングを介した状態でチャンバ本体1aに回転可能に取り付けられている。   The shower head 20 includes a mounting section 201 having a cylindrical cross section, a rectangular cylindrical gas ejection section 202, and a deposition preventing plate 203. That is, the shower head 20 is also rotatably attached to the chamber body 1a with the attachment portion 201 interposed via the O-ring, like the shower heads 10A and 10B.

ガス噴出部202には、中央の第1室21と、第1室21を挟んで両側に設けられる第2室22の合計3室が設けられる。取付け部201には、不図示のガス供給系からの材料ガスを第1室21へ導くガス導入ポート24が設けられる。ここで、第1室21が初段の中空室であり、第2室22が最終段の中空室である。中央の第1室21とその両側の第2室22とを仕切る隔壁、つまり第1室21の底板である分散板21aには、開口径がほぼ等しい複数のガス噴出孔21bが穿設されている。これらのガス噴出孔21bは、第1室11と第2室22とを互いに連通する連通孔である。第2室22の底板は分散板22aであり、分散板22aには開口径がほぼ等しい複数のガス噴出孔22bが穿設されている。   The gas ejection part 202 is provided with a total of three chambers: a central first chamber 21 and second chambers 22 provided on both sides of the first chamber 21. The attachment portion 201 is provided with a gas introduction port 24 that guides a material gas from a gas supply system (not shown) to the first chamber 21. Here, the first chamber 21 is a first-stage hollow chamber, and the second chamber 22 is a final-stage hollow chamber. A partition partitioning the central first chamber 21 and the second chambers 22 on both sides thereof, that is, the dispersion plate 21a, which is the bottom plate of the first chamber 21, is provided with a plurality of gas ejection holes 21b having substantially the same opening diameter. Yes. These gas ejection holes 21b are communication holes that allow the first chamber 11 and the second chamber 22 to communicate with each other. The bottom plate of the second chamber 22 is a dispersion plate 22a, and a plurality of gas ejection holes 22b having substantially the same opening diameter are formed in the dispersion plate 22a.

図4(a)に示されるように、ガス噴出孔21bと22bは、いずれも規則正しく配置されている。但し、ガス噴出孔21bと22bとは、図4(a)の上下方向で一列に並ばないように、つまり、ガス噴出孔21bと22bとが対向しないようにずらして配置されている。また、ガス噴出孔21b,22bは、ガス導入ポート24の開口に比べて遥かに小さい断面積の孔として形成されている。   As shown in FIG. 4A, the gas ejection holes 21b and 22b are both regularly arranged. However, the gas ejection holes 21b and 22b are arranged so as not to line up in a line in the vertical direction of FIG. 4A, that is, so that the gas ejection holes 21b and 22b do not face each other. Further, the gas ejection holes 21 b and 22 b are formed as holes having a cross-sectional area far smaller than the opening of the gas introduction port 24.

分散板22aの表面には、分散板22aのガス噴出孔22bの配置、開口径に合わせて小孔203aが穿設された防着板203が設けられている。すなわち、防着板203は、分散板22aのガス噴出孔22bを除いた領域をカバーするように配設されている。小孔203aの内径は、防着板203の厚さ以下に設定され、図4(b)に示されるように、小孔203aの開口部203bには面取り加工が施されている。なお、以上の説明から分かるように、シャワーヘッド20は、図4(b)において左右対称構造である。   On the surface of the dispersion plate 22a, an adhesion preventing plate 203 having small holes 203a formed in accordance with the arrangement and opening diameter of the gas ejection holes 22b of the dispersion plate 22a is provided. That is, the deposition preventing plate 203 is disposed so as to cover the region excluding the gas ejection holes 22b of the dispersion plate 22a. The inner diameter of the small hole 203a is set to be equal to or less than the thickness of the deposition preventing plate 203, and as shown in FIG. 4B, the opening 203b of the small hole 203a is chamfered. As can be seen from the above description, the shower head 20 has a symmetrical structure in FIG.

図5は、実施の形態によるSWP処理装置の概略構成を示す平面図であり、複数のシャワーヘッド10A,10B,20への材料ガスの供給経路を示すものである。シャワーヘッド10A,10B,20には、ガス供給系7によりガスG1が、ガス供給系8によりガスG1とは別種のガスG2が供給される。ガス供給系7では、不図示のガス供給源に接続される配管7aが3本に分岐され、3本の配管のそれぞれにマスフローコントローラ7b,7c,7dが配設されている。同様に、ガス供給系8では、3本の分岐配管のそれぞれにマスフローコントローラ8b,8c,8dが配設されている。   FIG. 5 is a plan view showing a schematic configuration of the SWP processing apparatus according to the embodiment, and shows a supply path of the material gas to the plurality of shower heads 10A, 10B, 20. The shower heads 10 </ b> A, 10 </ b> B, and 20 are supplied with a gas G <b> 1 by the gas supply system 7 and a gas G <b> 2 different from the gas G <b> 1 by the gas supply system 8. In the gas supply system 7, a pipe 7 a connected to a gas supply source (not shown) is branched into three, and mass flow controllers 7 b, 7 c, and 7 d are disposed in each of the three pipes. Similarly, in the gas supply system 8, mass flow controllers 8b, 8c, and 8d are disposed in each of the three branch pipes.

マスフローコントローラ7b,7c,7dの出口側とマスフローコントローラ8b,8c,8dの出口側とがそれぞれ接続されているので、ガスG1,G2が混合され、材料ガスとしてシャワーヘッド10A,10B,20に供給される。つまり、シャワーヘッド10Aには、マスフローコントローラ7b,8bからの材料ガスが、シャワーヘッド10Bには、マスフローコントローラ7d,8dからの材料ガスが、シャワーヘッド20には、マスフローコントローラ7c,8cからの材料ガスが供給される。材料ガスは、例えばSiHガス、Siガス、NHガス等のシリコン薄膜或いはシリコン化合物薄膜の成分を含むガスである。 Since the outlet sides of the mass flow controllers 7b, 7c and 7d are connected to the outlet sides of the mass flow controllers 8b, 8c and 8d, the gases G1 and G2 are mixed and supplied to the shower heads 10A, 10B and 20 as material gases. Is done. That is, the material gas from the mass flow controllers 7b and 8b is supplied to the shower head 10A, the material gas from the mass flow controllers 7d and 8d is supplied to the shower head 10B, and the material gas from the mass flow controllers 7c and 8c is supplied to the shower head 20. Gas is supplied. The material gas is a gas containing components of a silicon thin film or a silicon compound thin film such as SiH 4 gas, Si 2 H 6 gas, NH 3 gas, or the like.

再び図1〜図4を参照しながら、上記のように構成されたSWP処理装置100によるプラズマ処理について説明する。プロセスガス導入部4によりプロセスガスを、シャワーヘッド10A,10B,20により材料ガスをチャンバ1内へ導入しながら、真空排気口6を介して排気を行うことによって、チャンバ1内は所定の圧力に保持される。   The plasma processing by the SWP processing apparatus 100 configured as described above will be described with reference to FIGS. 1 to 4 again. While the process gas is introduced through the vacuum exhaust port 6 while the process gas is introduced into the chamber 1 by the process gas introduction unit 4 and the material gas is introduced into the chamber 1 by the shower heads 10A, 10B and 20, the chamber 1 is brought to a predetermined pressure. Retained.

図2および3に示されるように、材料ガスは、シャワーヘッド10A,10Bのガス導入ポート14から第1室11へ導かれ、複数のガス噴出孔11bを通って第2室12へ移送され、複数のガス噴出孔12b、小孔103aを通ってシャワーヘッド10A,10Bの外部、すなわちチャンバ1内へ放出される。ガス噴出孔11bの開口断面積は非常に小さいので、第1室11へ導入された材料ガスは、ガス噴出孔11b,12bの多段配置により、複数のガス噴出孔12bから均一に噴出される。すなわち、シャワーヘッド10A,10Bから被処理基板Sへ向けて材料ガスが均等に供給される。   As shown in FIGS. 2 and 3, the material gas is guided from the gas introduction port 14 of the shower heads 10A and 10B to the first chamber 11, and is transferred to the second chamber 12 through the plurality of gas ejection holes 11b. The gas is discharged to the outside of the shower heads 10A and 10B, that is, into the chamber 1 through the plurality of gas ejection holes 12b and the small holes 103a. Since the opening cross-sectional area of the gas ejection holes 11b is very small, the material gas introduced into the first chamber 11 is uniformly ejected from the plurality of gas ejection holes 12b by the multistage arrangement of the gas ejection holes 11b and 12b. That is, the material gas is uniformly supplied from the shower heads 10A and 10B toward the substrate S to be processed.

図2および4に示されるように、材料ガスは、シャワーヘッド20のガス導入ポート24から第1室21へも導かれる。第1室21へも導かれた材料ガスは、複数のガス噴出孔21bを通って第2室22へ移送され、複数のガス噴出孔22b、小孔203aを通ってシャワーヘッド20の両側から外部、すなわちチャンバ1内へ水平方向に放出される。ガス噴出孔21bの開口断面積は非常に小さいので、第1室21へ導入された材料ガスは、
ガス噴出孔21b,22bの多段配置により、複数のガス噴出孔22bから均一に噴出される。すなわち、シャワーヘッド20から被処理基板Sに対して材料ガスが均等に供給される。
As shown in FIGS. 2 and 4, the material gas is also led from the gas introduction port 24 of the shower head 20 to the first chamber 21. The material gas guided also to the first chamber 21 is transferred to the second chamber 22 through the plurality of gas ejection holes 21b, and from the both sides of the shower head 20 through the plurality of gas ejection holes 22b and the small holes 203a. That is, it is discharged into the chamber 1 in the horizontal direction. Since the opening cross-sectional area of the gas ejection hole 21b is very small, the material gas introduced into the first chamber 21 is
Due to the multistage arrangement of the gas ejection holes 21b and 22b, the gas ejection holes are uniformly ejected from the plurality of gas ejection holes 22b. That is, the material gas is uniformly supplied from the shower head 20 to the substrate S to be processed.

不図示のマイクロ波発生装置からマイクロ波をマイクロ波導波管2へ導入し、スロットアンテナ2bを通して誘電体板3へ放射させ、誘電体板3を介してチャンバ1内に導入する。このマイクロ波のエネルギーによりチャンバ1内のプロセスガスが電離、解離してプラズマが生成される。プラズマの電子密度がカットオフ以上になると、マイクロ波は表面波となってプラズマと誘電体板3との境界面に沿って伝搬し、誘電体板3の全域に拡がる。その結果、誘電体板3の面積に対応する領域に高密度プラズマ、すなわち表面波励起プラズマが生成する。この表面波励起プラズマにより材料ガスが分解、反応を起こし、プラズマの近傍に配置された被処理基板Sに対してCVD成膜、エッチング、アッシングなどのプラズマ処理が行われる。   A microwave is introduced from a microwave generator (not shown) into the microwave waveguide 2, radiated to the dielectric plate 3 through the slot antenna 2 b, and introduced into the chamber 1 through the dielectric plate 3. The process gas in the chamber 1 is ionized and dissociated by the microwave energy to generate plasma. When the electron density of the plasma becomes equal to or higher than the cut-off, the microwave becomes a surface wave and propagates along the boundary surface between the plasma and the dielectric plate 3 and spreads over the entire area of the dielectric plate 3. As a result, high-density plasma, that is, surface wave excitation plasma is generated in a region corresponding to the area of the dielectric plate 3. The material gas is decomposed and caused to react by the surface wave excitation plasma, and plasma processing such as CVD film formation, etching, and ashing is performed on the substrate S to be processed disposed in the vicinity of the plasma.

図6を参照しながら、表面波励起プラズマを用いて被処理基板SにCVD成膜するプロセスを説明する。
図6は、実施の形態によるSWP処理装置におけるチャンバ内部の反応過程を示す模式図である。図6では、シャワーヘッド10Aのみが図示されているが、実際は、図2または図5のように複数のシャワーヘッド10A,10B,20が配置されている。図6で説明するのは、シリコン窒化膜の成膜過程の例であり、プロセスガスとしてNガス、Hガス、Arガスを用い、材料ガスとしてSiHガス、NHガスを用い、チャンバ1内の圧力を1〜100Paの範囲の所定圧力に設定する。ガスの導入比率やチャンバ1内の圧力などは適宜選択する。
A process for forming a CVD film on the substrate S to be processed using surface wave excitation plasma will be described with reference to FIG.
FIG. 6 is a schematic diagram showing a reaction process inside the chamber in the SWP processing apparatus according to the embodiment. In FIG. 6, only the shower head 10A is shown, but actually, a plurality of shower heads 10A, 10B, and 20 are arranged as shown in FIG. 2 or FIG. FIG. 6 illustrates an example of a silicon nitride film forming process, in which N 2 gas, H 2 gas, and Ar gas are used as process gases, SiH 4 gas and NH 3 gas are used as material gases, and a chamber is used. The pressure in 1 is set to a predetermined pressure in the range of 1 to 100 Pa. The gas introduction ratio and the pressure in the chamber 1 are appropriately selected.

誘電体板3から被処理基板Sまでの空間領域を5つに分けて説明すると、領域1では、表面波励起プラズマが生成され、活性な窒素ラジカルが多数生成される。ラジカルの他にもイオンや電子が生成される。
領域2は、生成された窒素ラジカルの拡散領域である。生成されたラジカル種は、被処理基板Sの方向、つまり図6中、下方向に拡散し、シャワーヘッド10A,10B,20に到達するまでに十分均一に分布している。窒素ラジカルは、各シャワーヘッドの間を通過し、さらに下方向に拡散していく。この領域に、シャワーヘッド10A,10B,20からSiHガスとNHガスを上述したように均一に放出する。
When the space region from the dielectric plate 3 to the substrate S to be processed is divided into five, the surface wave-excited plasma is generated in the region 1, and a large number of active nitrogen radicals are generated. In addition to radicals, ions and electrons are generated.
Region 2 is a diffusion region of generated nitrogen radicals. The generated radical species diffuse in the direction of the substrate S to be processed, that is, in the downward direction in FIG. 6, and are sufficiently uniformly distributed until reaching the shower heads 10A, 10B, and 20. Nitrogen radicals pass between each shower head and diffuse further downward. In this region, the SiH 4 gas and the NH 3 gas are uniformly discharged from the shower heads 10A, 10B, and 20 as described above.

領域3では、窒素ラジカルによるSiHガス、NHガスの解離反応が促進され、窒化シリコンの前駆体が領域内の各地点で均一に生成され、下方向に拡散していく。
領域4は、シリコン窒化膜の形成可能領域である。
領域5では、被処理基板Sまで到達した窒化シリコン分子が基板表面に堆積する。窒化シリコン分子は、基板ホルダー5に組み込まれたヒータ5aにより加熱された被処理基板Sの表面温度により、マイグレーションを起こし、最終的に薄膜の膜質(結晶性、屈折率、内部応力など)が決定される。
In region 3, the dissociation reaction of SiH 4 gas and NH 3 gas by nitrogen radicals is promoted, and a precursor of silicon nitride is uniformly generated at each point in the region and diffuses downward.
The region 4 is a region where a silicon nitride film can be formed.
In the region 5, the silicon nitride molecules that have reached the target substrate S are deposited on the substrate surface. Silicon nitride molecules undergo migration due to the surface temperature of the substrate to be processed S heated by the heater 5a incorporated in the substrate holder 5, and finally the film quality (crystallinity, refractive index, internal stress, etc.) of the thin film is determined. Is done.

以上説明した表面波励起プラズマ処理装置では、次のようにして基板Sに対して各種のプラズマ処理を行う。すなわち、チャンバ1内の上部空間で表面波励起プラズマを励起させてプロセスガスからラジカル種を生成し、シャワーヘッド10A,10B,20により下部空間へ材料ガスを導入し、各シャワーヘッドの間を通過してチャンバ1内の下部空間へダウンフローするラジカル種により材料ガスを解離、反応させて、被処理基板S上に成膜する。   In the surface wave excitation plasma processing apparatus described above, various types of plasma processing are performed on the substrate S as follows. That is, the surface wave excitation plasma is excited in the upper space in the chamber 1 to generate radical species from the process gas, the material gas is introduced into the lower space by the shower heads 10A, 10B, and 20 and passes between the shower heads. Then, the material gas is dissociated and reacted by the radical species that flow down to the lower space in the chamber 1 to form a film on the substrate S to be processed.

上述した本実施の形態のシャワーヘッド10A,10B,20を有するSWP処理装置100は、次のような作用効果を奏する。
(1)シャワーヘッド10A,10Bの第1室11および第2室12の順に材料ガスを送出するとき、第1室11、第2室12と多段に配置したことで、ガス噴出孔12bから被処理基板Sに対して材料ガスを均一に供給することができる。シャワーヘッド20も同様の作用効果を奏する。
(2)シャワーヘッド10A,10Bのガス噴出孔11bと12bとを図3(a)の上下方向で一列に並ばないようにずらして配置することにより、第2室12のガス圧力分布の均一性が更に向上し、被処理基板Sに対して材料ガス供給の均一化を一層向上させることができる。シャワーヘッド20も同様の作用効果を奏する。
(3)シャワーヘッド10A,10Bを軸廻りに回転させることにより、ガス噴出方向を変えることができるので、他のシャワーヘッドによるガス供給状態を考慮して、被処理基板S上でのガス濃度分布の均一化を一層図ることができる。
(4)シャワーヘッド20を、チャンバ1内で水平の両方向にガスを噴出するように構成したので、隣接するシャワーヘッド10A,10Bとの間にも十分に材料ガスを供給でき、被処理基板S上でのガス濃度分布の均一化を図ることができる。
(5)シャワーヘッド10A,10Bの分散板12aの外表面に防着板103を配設することにより、分散板12aへの反応生成物の付着を防止でき、分散板12aのメンテナンス頻度を低減できる。つまり、防着板103の交換だけで済み、分散板12aのクリーニングや交換の回数が減る。また、小孔103aの孔径を防着板103の厚さ以下に設定しているので、ローディング効果を利用でき、ガス噴出孔12bの目詰まりを防止することができる。シャワーヘッド20の防着板203についても同様の作用効果を奏する。
(6)上記(1)〜(4)の効果により、SWP処理装置100は、被処理基板Sに対して均一なCVD成膜が可能となり、膜厚、膜質が均一な薄膜が得られる。
(7)複数のシャワーヘッド10A,10B,20を並設するとともに、シャワーヘッド毎にマスフローコントローラを設けてガス供給量やガスG1,G2の混合比率を細かく制御するようにした。その結果、被処理基板S上でのガス濃度分布の均一性が向上するので、プラズマの大面積化、基板の大型化にも対応できる。
The SWP processing apparatus 100 having the shower heads 10A, 10B, and 20 of the present embodiment described above has the following operational effects.
(1) When the material gas is sent out in the order of the first chamber 11 and the second chamber 12 of the shower heads 10A and 10B, it is arranged in multiple stages with the first chamber 11 and the second chamber 12, so The material gas can be uniformly supplied to the processing substrate S. The shower head 20 also has the same effect.
(2) Uniformity of gas pressure distribution in the second chamber 12 by disposing the gas ejection holes 11b and 12b of the shower heads 10A and 10B so as not to be aligned in a line in the vertical direction of FIG. This further improves the uniformity of the supply of the material gas to the substrate S to be processed. The shower head 20 also has the same effect.
(3) Since the gas ejection direction can be changed by rotating the shower heads 10A and 10B around the axis, the gas concentration distribution on the substrate S to be processed in consideration of the gas supply state by other shower heads. Can be made more uniform.
(4) Since the shower head 20 is configured to eject gas in both horizontal directions in the chamber 1, the material gas can be sufficiently supplied to the adjacent shower heads 10A and 10B. It is possible to make the gas concentration distribution uniform above.
(5) By disposing the adhesion preventing plate 103 on the outer surface of the dispersion plate 12a of the shower heads 10A and 10B, adhesion of reaction products to the dispersion plate 12a can be prevented, and the maintenance frequency of the dispersion plate 12a can be reduced. . That is, it is only necessary to replace the deposition prevention plate 103, and the number of times of cleaning and replacement of the dispersion plate 12a is reduced. Moreover, since the hole diameter of the small hole 103a is set to be equal to or smaller than the thickness of the deposition preventing plate 103, the loading effect can be used and the gas ejection hole 12b can be prevented from being clogged. The same effect can be obtained with the deposition preventing plate 203 of the shower head 20.
(6) Due to the effects (1) to (4), the SWP processing apparatus 100 can perform uniform CVD film formation on the substrate S to be processed, and a thin film with uniform film thickness and film quality can be obtained.
(7) A plurality of shower heads 10A, 10B, and 20 are arranged in parallel, and a mass flow controller is provided for each shower head to finely control the gas supply amount and the mixing ratio of the gases G1 and G2. As a result, since the uniformity of the gas concentration distribution on the substrate S to be processed is improved, it is possible to cope with an increase in the plasma area and an increase in the size of the substrate.

以上では、SWP処理装置100により被処理基板Sに成膜する場合について説明したが、本発明によるSWP処理装置によりエッチング処理やアッシング処理を行うこともできる。この場合、プラズマ発生に寄与するプロセスガスをチャンバの上部空間に噴出させ、エッチング処理やアッシング処理に寄与する処理用ガス(本実施の形態では、材料ガス)を、上述したシャワーヘッド10A,10B,20からチャンバの下方空間に噴出させればよい。   Although the case where a film is formed on the substrate S to be processed by the SWP processing apparatus 100 has been described above, etching processing or ashing processing can also be performed by the SWP processing apparatus according to the present invention. In this case, a process gas that contributes to plasma generation is jetted into the upper space of the chamber, and a processing gas (in this embodiment, a material gas) that contributes to the etching process or the ashing process is used as the above-described shower heads 10A, 10B, What is necessary is just to eject from 20 to the lower space of a chamber.

次に、図7および図8を参照してSWP処理装置100の変形例について説明する。
図7は、SWP処理装置100Aを模式的に示す縦断面図である。図8は、図7のSWP処理装置100Aの概略構成を示す平面図であり、複数のシャワーヘッド10C,10D,20Aへの材料ガスの供給経路を示すものである。図7および図8で説明する変形例は、上述した実施形態のシャワーヘッド10A,10B,20あるいはSWP処理装置100と下記2点で異なる。
(1)シャワーヘッド10C,10Dは、それぞれ両端にガス導入ポート14A,14Bを有する。また、シャワーヘッド20Aも、両端にガス導入ポート24A,24Bを有する。シャワーヘッド10C,10Dは、ガス導入ポート14A,14Bの外周部をOリング1eに密着させて軸廻りに回転できる構造になっている。なお、シャワーヘッド10C,10Dは同型のものであるが、説明の便宜上、区別して示す。
(2)SWP処理装置100Aは、真空排気口6を覆うように近接配置された排気補正板30を有する。
Next, a modification of the SWP processing apparatus 100 will be described with reference to FIGS.
FIG. 7 is a longitudinal sectional view schematically showing the SWP processing apparatus 100A. FIG. 8 is a plan view showing a schematic configuration of the SWP processing apparatus 100A of FIG. 7, and shows supply paths of the material gas to the plurality of shower heads 10C, 10D, and 20A. 7 and 8 differ from the shower heads 10A, 10B, 20 or the SWP processing apparatus 100 of the above-described embodiment in the following two points.
(1) The shower heads 10C and 10D have gas introduction ports 14A and 14B at both ends, respectively. The shower head 20A also has gas introduction ports 24A and 24B at both ends. The shower heads 10C and 10D have a structure in which the outer peripheral portions of the gas introduction ports 14A and 14B are in close contact with the O-ring 1e and can be rotated around the axis. The shower heads 10C and 10D are of the same type, but are shown separately for convenience of explanation.
(2) The SWP processing apparatus 100 </ b> A includes an exhaust correction plate 30 that is disposed close to the vacuum exhaust port 6.

上記(1)について図8を参照すると、チャンバ1内のシャワーヘッド10C,20A,10Dには、ガス供給系7によりガスG1が、ガス供給系8によりガスG1とは別種のガスG2が供給される。ガス供給系7は、配管7aが3本に分岐され、3本の配管のそれぞれにマスフローコントローラ7b,7c,7dが配設されている。同様に、ガス供給系8では、3本の分岐配管のそれぞれにマスフローコントローラ8b,8c,8dが配設されている。マスフローコントローラ7b,7c,7dの出口側とマスフローコントローラ8b,8c,8dの出口側とがそれぞれ接続されているので、ガスG1,G2が混合される。混合ガス(G1+G2)は、それぞれ分岐部P11,P12,P13で2つに分岐する。そして、分岐部P11で分岐した混合ガスは、シャワーヘッド10Dのガス導入ポート14A,14Bから、分岐部P12で分岐した混合ガスは、シャワーヘッド20Aのガス導入ポート24A,24Bから、分岐部P13で分岐した混合ガスは、シャワーヘッド10Cのガス導入ポート14A,14Bから各シャワーヘッドへ導入される。このように、シャワーヘッド10C,20A,10Dのそれぞれの第1段の室へ各シャワーヘッドの両端からガス導入が可能な構造としたので、第1段の室のガス圧力分布はより均一となり、最終段の室のガス圧力分布の均一性も増し、被処理基板Sに対して材料ガス供給の均一化を図ることができる。   Referring to FIG. 8 regarding the above (1), the gas G1 is supplied from the gas supply system 7 to the shower heads 10C, 20A, and 10D in the chamber 1, and the gas G2 different from the gas G1 is supplied from the gas supply system 8. The In the gas supply system 7, a pipe 7a is branched into three, and mass flow controllers 7b, 7c, and 7d are arranged in each of the three pipes. Similarly, in the gas supply system 8, mass flow controllers 8b, 8c, and 8d are disposed in each of the three branch pipes. Since the outlet sides of the mass flow controllers 7b, 7c, and 7d and the outlet sides of the mass flow controllers 8b, 8c, and 8d are connected to each other, the gases G1 and G2 are mixed. The mixed gas (G1 + G2) branches into two at the branch portions P11, P12, and P13, respectively. The mixed gas branched at the branch portion P11 is supplied from the gas introduction ports 14A and 14B of the shower head 10D, and the mixed gas branched at the branch portion P12 is supplied from the gas introduction ports 24A and 24B of the shower head 20A to the branch portion P13. The branched mixed gas is introduced into each shower head from the gas introduction ports 14A and 14B of the shower head 10C. As described above, since the gas can be introduced into the first stage chambers of the shower heads 10C, 20A, and 10D from both ends of each shower head, the gas pressure distribution in the first stage chamber becomes more uniform. The uniformity of the gas pressure distribution in the final chamber is also increased, and the material gas supply to the substrate S can be made uniform.

上記(2)について図7を参照すると、排気補正板30は、チャンバ1の下方に、基板ホルダー5の支柱5bを取り囲むように設けられる環状の板である。一般に、SWP処理装置は、基板ホルダー5を中央に配置するため、真空排気口6は中央から離れた位置に配置せざるを得ない。したがって、チャンバ1内のガスの流れ、あるいはガス濃度分布が装置内で非対称となる傾向がある。排気補正板30を真空排気口6を覆うように近接配置することにより、ガスの流れ、あるいはガス濃度分布の対称性が向上し、均一なプラズマ処理が可能となる。   Referring to FIG. 7 for the above (2), the exhaust correction plate 30 is an annular plate provided below the chamber 1 so as to surround the column 5 b of the substrate holder 5. Generally, since the SWP processing apparatus arranges the substrate holder 5 in the center, the vacuum exhaust port 6 must be arranged at a position away from the center. Therefore, the gas flow in the chamber 1 or the gas concentration distribution tends to be asymmetric in the apparatus. By disposing the exhaust correction plate 30 so as to cover the vacuum exhaust port 6, the symmetry of the gas flow or gas concentration distribution is improved, and uniform plasma processing is possible.

本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定されない。例えば、シャワーヘッド10A〜10Dおよびシャワーヘッド20,20Aの中空構造は、2段に限らず3段以上の多段としてもよい。3段以上の中空室を設ける場合、中間に位置する中空室のガス流入孔とガス流出孔との位置関係も、対向させずにずらすようにするのが好ましい。また、シャワーヘッドのガス噴出孔11b,21b,12b,22bの寸法、形状、配置などに関しては様々な変形が考えられる。さらに、チャンバ内でのシャワーヘッド10A〜10D,20,20Aの配置や個数に関しても様々な変形が考えられる。例えば、被処理基板が小面積の場合は、シャワーヘッド10A〜10Dのうち、1つを用いてもよい。   The present invention is not limited to the embodiments described above as long as the characteristics are not impaired. For example, the hollow structures of the shower heads 10A to 10D and the shower heads 20 and 20A are not limited to two stages, and may be multistages of three or more stages. When three or more stages of hollow chambers are provided, the positional relationship between the gas inflow holes and the gas outflow holes of the hollow chamber located in the middle is preferably shifted without being opposed to each other. Moreover, various deformation | transformation can be considered regarding the dimension, shape, arrangement | positioning, etc. of the gas ejection hole 11b, 21b, 12b, 22b of a shower head. Furthermore, various modifications can be considered with respect to the arrangement and number of shower heads 10A to 10D, 20, and 20A in the chamber. For example, when the substrate to be processed has a small area, one of the shower heads 10A to 10D may be used.

本発明の実施の形態に係るSWP処理装置の構成を模式的に示す縦断面図(X−Z面切断)である。It is a longitudinal cross-sectional view (XZ plane cutting | disconnection) which shows typically the structure of the SWP processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施の形態に係るSWP処理装置の構成を模式的に示す縦断面図(Y−Z面切断)である。It is a longitudinal cross-sectional view (YZ plane cutting | disconnection) which shows typically the structure of the SWP processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 実施の形態に係るシャワーヘッド10A,10Bを模式的に示す図であり、図3(a)は、シャワーヘッド10A,10Bをその長手方向に沿って切断した縦断面図、図3(b)は、図3(a)のI−I線で切断した断面図である。FIG. 3A is a diagram schematically illustrating shower heads 10A and 10B according to the embodiment. FIG. 3A is a longitudinal sectional view of the shower heads 10A and 10B cut along the longitudinal direction, and FIG. FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. 実施の形態に係るシャワーヘッド20を模式的に示す図であり、図4(a)は、シャワーヘッド20をその長手方向に沿って切断した縦断面図、図4(b)は、図4(a)のII−II線で切断した断面図である。It is a figure which shows typically the shower head 20 which concerns on embodiment, FIG. 4 (a) is the longitudinal cross-sectional view which cut | disconnected the shower head 20 along the longitudinal direction, FIG.4 (b) is FIG. It is sectional drawing cut | disconnected by the II-II line | wire of a). 実施の形態に係るSWP処理装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the SWP processing apparatus which concerns on embodiment. 実施の形態に係るSWP処理装置におけるチャンバ内部の反応過程を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the reaction process inside the chamber in the SWP processing apparatus which concerns on embodiment. SWP処理装置100の変形例を模式的に示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows the modification of SWP processing apparatus 100 typically. 図7の変形例のSWP処理装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the SWP processing apparatus of the modification of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1:チャンバ 2:マイクロ波導波管
3:誘電体板 4:プロセスガス導入部
10A〜10D,20,20A:シャワーヘッド
11,21:第1室 11a,21a:分散板
11b,21b:ガス噴出孔 12,22:第2室
12a,22a:分散板 12b,22b:ガス噴出孔
14,14A,14B,24,24A,24B:ガス導入ポート
30:排気補正板 100:SWP処理装置
101,201:取付け部 102,202:ガス噴出部
103,203:防着板 103a,203a:小孔
S:被処理基板
1: Chamber 2: Microwave waveguide 3: Dielectric plate 4: Process gas introduction part 10A to 10D, 20, 20A: Shower head 11, 21: First chamber 11a, 21a: Dispersion plate 11b, 21b: Gas ejection hole 12, 22: Second chamber 12a, 22a: Dispersion plate 12b, 22b: Gas injection hole 14, 14A, 14B, 24, 24A, 24B: Gas introduction port 30: Exhaust correction plate 100: SWP processing device 101, 201: Installation Part 102, 202: Gas ejection part 103, 203: Depositing plate 103a, 203a: Small hole S: Substrate to be processed

Claims (7)

表面波励起プラズマ処理装置のチャンバ内へ処理用ガスを噴出させる噴出管を有するシャワーヘッドであって、
前記噴出管には、その長手軸の方向に延在する1または複数の隔壁によって分割され、前記長手軸の方向に延在する複数段の中空室が設けられ、
前記隔壁には、初段の前記中空室から導入された前記処理用ガスを次段の中空室へ流入させる複数の連通孔が前記長手軸の方向に所定間隔で設けられ、
最終段の中空室には、前記処理用ガスを前記チャンバ内へ噴出させる複数のガス噴出孔が前記長手軸の方向に所定間隔で設けられ、
前記ガス噴出孔は、前記長手軸と直交する一方向に前記処理用ガスが噴出するように設けられ、
前記噴出管には、更に前記ガス噴出孔の向きを変更するために前記長手軸の回りに回転可能に前記チャンバに取り付ける取付部が設けられることを特徴とするシャワーヘッド。
A shower head having an ejection pipe for ejecting a processing gas into a chamber of a surface wave excitation plasma processing apparatus,
The ejection pipe is divided by one or a plurality of partition walls extending in the direction of the longitudinal axis, and provided with a plurality of stages of hollow chambers extending in the direction of the longitudinal axis,
In the partition wall, a plurality of communication holes through which the processing gas introduced from the first-stage hollow chamber flows into the second-stage hollow chamber are provided at predetermined intervals in the longitudinal axis direction,
In the final-stage hollow chamber, a plurality of gas ejection holes for ejecting the processing gas into the chamber are provided at predetermined intervals in the direction of the longitudinal axis,
The gas ejection hole is provided so that the processing gas is ejected in one direction orthogonal to the longitudinal axis,
The shower head is further provided with a mounting portion attached to the chamber so as to be rotatable around the longitudinal axis in order to change the direction of the gas ejection hole.
表面波励起プラズマ処理装置のチャンバ内へ処理用ガスを噴出させる噴出管を有するシャワーヘッドであって、
前記噴出管には、その長手軸の方向に延在する1または複数の隔壁によって分割され、前記長手軸の方向に延在する複数段の中空室が設けられ、
前記隔壁には、初段の前記中空室から導入された前記処理用ガスを次段の中空室へ流入させる複数の連通孔が前記長手軸の方向に所定間隔で設けられ、
最終段の中空室には、前記処理用ガスを前記チャンバ内へ噴出させる複数のガス噴出孔が前記長手軸の方向に所定間隔で設けられ、
前記最終段の中空室は、前記初段の中空室の両側に前記長手軸の方向に延在してそれぞれ設けられ、
前記最終段の中空室の前記ガス噴出孔は、前記長手軸方向と直交して互いに外方に向いた方向にそれぞれ前記処理用ガスを噴出するように設けられることを特徴とするシャワーヘッド。
A shower head having an ejection pipe for ejecting a processing gas into a chamber of a surface wave excitation plasma processing apparatus,
The ejection pipe is divided by one or a plurality of partition walls extending in the direction of the longitudinal axis, and provided with a plurality of stages of hollow chambers extending in the direction of the longitudinal axis,
In the partition wall, a plurality of communication holes through which the processing gas introduced from the first-stage hollow chamber flows into the second-stage hollow chamber are provided at predetermined intervals in the longitudinal axis direction,
In the final-stage hollow chamber, a plurality of gas ejection holes for ejecting the processing gas into the chamber are provided at predetermined intervals in the direction of the longitudinal axis,
The final-stage hollow chambers are respectively provided on both sides of the first-stage hollow chamber so as to extend in the direction of the longitudinal axis.
The shower head is characterized in that the gas ejection holes of the hollow chamber in the final stage are provided so as to eject the processing gas in directions orthogonal to the longitudinal axis direction and facing each other.
請求項1に記載のシャワーヘッドにおいて、
前記最終段の中空室に面して設けられるガス流入孔としての前記連通孔と前記ガス噴出孔、もしくは中間段の中空室に面して設けられるガス流入孔としての前記連通孔とガス流出孔としての前記連通孔とは互いに対向しないように配設されていることを特徴とするシャワーヘッド。
The showerhead according to claim 1, wherein
The communication hole and the gas ejection hole as the gas inflow hole provided facing the hollow chamber of the final stage, or the communication hole and the gas outflow hole as a gas inflow hole provided to face the hollow chamber of the intermediate stage The shower head is arranged so as not to face each other as the communication hole.
請求項2に記載のシャワーヘッドにおいて、
前記最終段の中空室の前記ガス噴出孔が形成される外面を覆って、前記ガス噴出孔に対向する位置に小孔を有する防着板が配設されることを特徴とするシャワーヘッド。
The shower head according to claim 2,
A shower head, characterized in that a deposition plate having a small hole is disposed at a position facing the gas ejection hole so as to cover an outer surface of the final-stage hollow chamber where the gas ejection hole is formed.
請求項4に記載のシャワーヘッドにおいて、
前記小孔の径は、前記防着板の厚さと寸法が同じか小さいことを特徴とするシャワーヘッド。
The shower head according to claim 4,
The diameter of the small hole is the same as or smaller than the thickness and dimension of the deposition preventing plate.
チャンバ内の上部空間で表面波励起プラズマを生成し、請求項1〜5のいずれか一項に記載のシャワーヘッドを水平方向に延在するように配置して前記チャンバ内の下部空間へ処理用ガスを導入し、前記処理用ガスを解離、反応させて各種プラズマ処理を行うことを特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。   A surface wave excitation plasma is generated in an upper space in the chamber, and the shower head according to any one of claims 1 to 5 is disposed so as to extend in a horizontal direction to be processed in the lower space in the chamber. A surface wave excitation plasma processing apparatus for performing various plasma processing by introducing a gas and dissociating and reacting the processing gas. 請求項6に記載の表面波励起プラズマ処理装置において、
前記チャンバ内の中央部には、請求項2、4、5のいずれか一項に記載のシャワーヘッドのうち、前記処理用ガスを互いに外方を向いた方向に噴出させるように構成された第1のシャワーヘッドを配置し、
前記第1のシャワーヘッドの両側には、請求項1および3のいずれか一項に記載のシャワーヘッドのうち、前記処理用ガスを一方向に噴出させるように構成された第2のシャワーヘッドをそれぞれ配置することを特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。
In the surface wave excitation plasma processing apparatus according to claim 6,
The shower head according to any one of claims 2 , 4 , and 5 , wherein the processing gas is ejected in a central portion of the chamber in a direction facing each other. 1 shower head,
The 2nd shower head comprised so that the said process gas may be ejected in one direction among the shower heads as described in any one of Claim 1 and 3 on the both sides of the said 1st shower head. A surface-wave-excited plasma processing apparatus, characterized in that each is disposed.
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