JP4781711B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Description

本発明は,2系統のガス供給手段を用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for supplying a processing gas into a processing container using two systems of gas supply means.

従来から,処理容器の上下に設けられた2系統のガス供給機構(たとえば,ガスシャワーヘッド)から2種類の異なる性質のガスをそれぞれ供給するプラズマ処理装置が提案されている(たとえば,特許文献1を参照。)。   Conventionally, there has been proposed a plasma processing apparatus that supplies two different types of gas from two gas supply mechanisms (for example, gas showerheads) provided above and below a processing vessel (for example, Patent Document 1). See).

特開平7−312348号公報JP 7-31348 A

一方,近年,基板の大面積化に対応するため,その基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置も大型化している。これに伴い,処理容器内にて均一なプラズマを発生させるため,ガスシャワーヘッドもまた大型化させる必要がある。しかし,上記従来技術によれば,ガスシャワーヘッドは一体化して形成されていたため,ガスシャワーヘッドの剛性を考慮すると,ガスシャワーヘッドを大型化させるには限界があった。   On the other hand, in recent years, in order to cope with an increase in the area of a substrate, a plasma processing apparatus for plasma processing the substrate has been increased in size. Along with this, in order to generate uniform plasma in the processing vessel, the gas shower head also needs to be enlarged. However, according to the above prior art, since the gas shower head is integrally formed, there is a limit in increasing the size of the gas shower head in consideration of the rigidity of the gas shower head.

本発明は,このような問題に鑑みてなされたもので,その目的とするところは,複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method for supplying a processing gas into a processing container using a plurality of gas supply pipe parts. It is to provide.

上記課題を解決するために,本発明のある観点によれば,処理容器内に供給された処理ガスをマイクロ波によりプラズマ化させ,基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって,処理ガスを導入する複数のガス導入部と,複数本のガス供給管パーツと,少なくともいずれかのガス導入部に導入された第1の処理ガスを上記処理容器内に放出する第1のガス供給手段と,少なくともいずれかのガス導入部に導入された第2の処理ガスを上記複数本のガス供給管パーツを用いて上記処理容器内に放出する第2のガス供給手段と,を備えることを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。   In order to solve the above-described problems, according to one aspect of the present invention, a plasma processing apparatus that plasma-processes a substrate by plasma-processing a processing gas supplied into a processing vessel and introducing the processing gas. A plurality of gas introduction parts, a plurality of gas supply pipe parts, a first gas supply means for releasing a first processing gas introduced into at least one of the gas introduction parts into the processing container, and at least And a second gas supply means for discharging the second processing gas introduced into any of the gas introduction portions into the processing container using the plurality of gas supply pipe parts. A processing device is provided.

前述したとおり,従来のガス供給機構(たとえば,ガスシャワーヘッド)は,一体的に形成されていた。これに対して,本発明のガス供給機構は,複数のガス供給管パーツから形成される。この結果,ガス供給管パーツの本数を増やすだけで,ガスシャワーヘッドを容易に大面積化することができる。   As described above, a conventional gas supply mechanism (for example, a gas shower head) is integrally formed. In contrast, the gas supply mechanism of the present invention is formed of a plurality of gas supply pipe parts. As a result, the gas shower head can be easily increased in area simply by increasing the number of gas supply pipe parts.

また,本発明によれば,第1のガス供給手段および第2のガス供給手段により2系統の処理ガスが処理容器内に別々に供給される。これにより,1つの処理プロセスにおいて2種類以上の処理ガスを別々にプラズマ化させることができる。この結果,処理ガスの性質に合わせてそれぞれのガスを適度に解離または電離させることができ,これにより生じたプラズマにより基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。   Further, according to the present invention, the two processing gases are separately supplied into the processing container by the first gas supply means and the second gas supply means. Thereby, two or more kinds of processing gases can be separately converted into plasma in one processing process. As a result, each gas can be appropriately dissociated or ionized in accordance with the properties of the processing gas, and a desired plasma processing can be performed on the substrate by the plasma generated thereby.

また,処理プロセス中に生じるイオンの衝突によりガス供給管パーツが劣化した場合などのように,ガス供給管パーツに不具合が生じた場合にも,不具合が生じたパーツのみを交換すればよく,ガスシャワーヘッド全体を交換する必要はない。この結果,プラズマ処理装置の保守管理が容易になるとともにプラズマ処理装置の保守に必要な費用を軽減することができる。   In addition, when a gas supply pipe part fails, such as when the gas supply pipe part deteriorates due to ion collisions occurring during the treatment process, only the defective part needs to be replaced. There is no need to replace the entire showerhead. As a result, maintenance and management of the plasma processing apparatus can be facilitated and costs required for maintenance of the plasma processing apparatus can be reduced.

ここで,上記複数本のガス供給管パーツは,上記第1の処理ガスが供給される供給口より下方に設置されていてもよい。   Here, the plurality of gas supply pipe parts may be installed below a supply port to which the first processing gas is supplied.

これによれば,第1の処理ガスがプラズマ化され,そのプラズマにより第2の処理ガスがプラズマ化される。この結果,第2の処理ガスの解離が促進されず,基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。   According to this, the first processing gas is turned into plasma, and the second processing gas is turned into plasma by the plasma. As a result, dissociation of the second processing gas is not promoted, and a desired plasma process can be performed on the substrate.

また,上記複数本のガス供給管パーツは,非金属から形成されていてもよいが,誘電体から形成されていることが好ましい。特に,ガス供給管パーツが誘電体から形成されている場合には,ガス供給管パーツが金属から形成されていたときのように,ガス供給管パーツの表面にシースの影響が少ないため,ガス供給管パーツの表面近傍の電磁界が乱れず,プラズマ生成の分布を歪めることがない。このため,より均一なプラズマを生成することができる。また,これによれば,ガスシャワーヘッドが金属から形成されていたときに生じていた問題,すなわち,ガス供給管が熱変形したり(たとえば,ガス供給管がプラズマの熱で折れたり,溶ける),ガス供給管がプラズマ処理中に腐食するという問題を解消することができる。   The plurality of gas supply pipe parts may be formed of a non-metal, but is preferably formed of a dielectric. In particular, when the gas supply pipe part is made of a dielectric, the gas supply pipe part is less affected by the sheath, as in the case where the gas supply pipe part is made of metal. The electromagnetic field near the surface of the tube parts is not disturbed, and the distribution of plasma generation is not distorted. For this reason, more uniform plasma can be generated. Further, according to this, the problem that occurred when the gas shower head was made of metal, that is, the gas supply pipe was thermally deformed (for example, the gas supply pipe was broken or melted by the heat of the plasma). The problem that the gas supply pipe corrodes during plasma processing can be solved.

また,上記複数本のガス供給管パーツには,複数の気孔がそれぞれ設けられ,上記第2のガス供給手段は,上記第2の処理ガスを上記複数本のガス供給管パーツに設けられた複数の気孔から上記処理容器内にシャワー状に放出するようにしてもよい。   The plurality of gas supply pipe parts are provided with a plurality of pores, respectively, and the second gas supply means supplies the second processing gas to the plurality of gas supply pipe parts. You may make it discharge | emit into the said processing container in the shape of a shower from the pore.

これによれば,第2の処理ガスは,複数本のガス供給管パーツに設けられた複数の気孔から処理容器内にシャワー状に放出される。これにより,第2の処理ガスを処理容器中に均一に放出することができる。この結果,第2の処理ガスからプラズマをより均一に発生させることができる。   According to this, the second processing gas is discharged in a shower shape into the processing container from the plurality of pores provided in the plurality of gas supply pipe parts. Thereby, the second processing gas can be uniformly discharged into the processing container. As a result, plasma can be generated more uniformly from the second processing gas.

なお,複数本のガス供給管パーツが設けられる処理容器内の所定の位置とは,たとえば,処理容器に設けられた誘電体と,この誘電体に対向して設けられた載置台と,の間の位置であって,第1の処理ガスが供給される位置より誘電体から離れた位置であってもよい。   Note that the predetermined position in the processing vessel where the plurality of gas supply pipe parts are provided is, for example, between a dielectric provided in the processing vessel and a mounting table provided opposite to the dielectric. And a position farther from the dielectric than the position where the first processing gas is supplied.

また,上記プラズマ処理装置は,さらに,上記複数本のガス供給管パーツを支持する支持体を備えていてもよい。これによれば,支持体が複数本のガス供給管パーツを支持することによってガスシャワーヘッド全体の剛性を保つことができるとともに,ガス供給管パーツの本数を増やすことによってガスシャワーヘッドを大面積化することができる。   The plasma processing apparatus may further include a support that supports the plurality of gas supply pipe parts. According to this, the support body can maintain the rigidity of the entire gas shower head by supporting a plurality of gas supply pipe parts, and the area of the gas shower head can be increased by increasing the number of gas supply pipe parts. can do.

具体的には,従来は,シャワーヘッド全体が誘電体にて一体的に形成され,シャワーヘッド自体が処理容器の壁に支えられるように設けられていた。しかし,本発明では,上述したように,支持体で支持された複数本のガス供給管パーツによりシャワーヘッドが形成されている。そして,この支持体は,金属から形成されていてもよい。これによれば,シャワーヘッド全体が誘電体にて一体的に形成されていた従来に比べて,ガス供給管パーツから金属の支持体へ効率よく熱を逃がすことができる。この結果,プロセス処理中にプラズマ熱などによりガス供給管パーツが高温になることによって,ガス供給管パーツが破損してしまうことを防ぐことができる。   Specifically, conventionally, the entire shower head is integrally formed of a dielectric, and the shower head itself is provided to be supported by the wall of the processing vessel. However, in the present invention, as described above, the shower head is formed by a plurality of gas supply pipe parts supported by the support. And this support body may be formed from the metal. According to this, heat can be efficiently released from the gas supply pipe parts to the metal support as compared with the conventional case where the entire shower head is integrally formed of a dielectric. As a result, it is possible to prevent the gas supply pipe part from being damaged due to the high temperature of the gas supply pipe part due to plasma heat or the like during the process.

また,上記支持体は,上記処理容器に対して伸縮可能に固定されていてもよい。これによれば,支持体の伸縮により複数のガス供給管パーツを処理容器内の所望の位置に移動させることができる。これにより,第1の処理ガスがプラズマ化されるときに弱められた電磁界や第1の処理ガスから発生したプラズマとの衝突により,第2の処理ガスがプラズマ化されることを考慮して,処理プロセスに応じて供給される各種の処理ガスの性質に基づき,最も良好なプラズマを発生するような位置にガス供給管パーツを移動させることができる。この結果,より均一で電子温度(Te)が低く,電子密度(Ne)が高いプラズマによってガスを解離したい度合いに合わせて,複数のガス供給管パーツの位置を設定することができる。   Moreover, the said support body may be fixed with respect to the said processing container so that expansion-contraction is possible. According to this, a plurality of gas supply pipe parts can be moved to a desired position in the processing container by expansion and contraction of the support. This takes into account that the second process gas is turned into plasma due to the electromagnetic field weakened when the first process gas is turned into plasma or the collision with the plasma generated from the first process gas. The gas supply pipe parts can be moved to a position where the best plasma is generated based on the properties of various processing gases supplied according to the processing process. As a result, the positions of a plurality of gas supply pipe parts can be set in accordance with the degree of gas dissociation by plasma that is more uniform, has a low electron temperature (Te), and a high electron density (Ne).

また,上記支持体および上記ガス導入部は,それぞれ複数設けられ,上記複数の支持体の内部には,上記複数のガス導入部にそれぞれ連結された第1の経路または第2の経路の少なくともいずれかが設けられていてもよい。このとき,上記第1のガス供給手段は,少なくともいずれかのガス導入部を介して上記第1の経路から上記第1の処理ガスを供給してもよい。また,上記第2のガス供給手段は,少なくともいずれかのガス導入部および上記第2の経路を介して上記複数本のガス供給管パーツから上記第2の処理ガスを供給してもよい。   A plurality of the support bodies and the gas introduction sections are provided, and at least one of the first path and the second path respectively connected to the plurality of gas introduction sections is provided inside the plurality of support bodies. May be provided. At this time, the first gas supply means may supply the first processing gas from the first path via at least one of the gas introduction portions. Further, the second gas supply means may supply the second processing gas from the plurality of gas supply pipe parts via at least one of the gas introduction portions and the second path.

これによれば,第1の処理ガスは,第1の経路から供給され,第2の処理ガスは,第2の経路を介して複数本のガス供給管パーツから供給される。これにより,第2の処理ガスは,第1の処理ガスが通る経路と異なる経路を経て処理容器内の別々の位置に供給される。これにより,一つの処理プロセス中にて2種類以上の処理ガスを所望の状態に別々にプラズマ化させることができる。この結果,処理ガスから,より均一で電子温度(Te)が低く,電子密度(Ne)が高いプラズマを生成し,そのプラズマにより基板を精度よくプラズマ処理することができる。   According to this, the first processing gas is supplied from the first path, and the second processing gas is supplied from a plurality of gas supply pipe parts via the second path. Thereby, the second processing gas is supplied to different positions in the processing container through a path different from the path through which the first processing gas passes. Thereby, two or more kinds of processing gases can be separately converted into plasma in a desired state in one processing process. As a result, plasma with higher uniformity, lower electron temperature (Te), and higher electron density (Ne) can be generated from the processing gas, and the substrate can be subjected to plasma processing with high accuracy.

供給されるガスの種類としては,たとえば,第1の処理ガスが,第2の処理ガスより分子結合エネルギーの大きいガスであってもよい。これによれば,第1の処理ガスをプラズマ化させるときにエネルギーを消耗して,ややエネルギーが弱くなったマイクロ波により第2の処理ガスがプラズマ化される。これにより,分子結合エネルギーの大きい,不活性なガスである第1の処理ガスから強いプラズマを発生させることができるとともに,分子結合エネルギーの小さい,反応性ガスである第2の処理ガスの解離をあまり促進しない程度にプラズマ化させることができる。この結果,より均一で電子密度(Ne)が高いプラズマであって,かつ,電子温度(Te)が低いプラズマにより基板を精度よくプラズマ処理することができる。   As a kind of gas supplied, for example, the first processing gas may be a gas having a higher molecular bond energy than the second processing gas. According to this, when the first processing gas is turned into plasma, energy is consumed, and the second processing gas is turned into plasma by the microwave whose energy is slightly weakened. As a result, strong plasma can be generated from the first processing gas, which is an inert gas having a large molecular bonding energy, and the second processing gas, which is a reactive gas having a low molecular bonding energy, can be dissociated. Plasma can be generated to such an extent that it does not promote much. As a result, the substrate can be processed with high accuracy by plasma that is more uniform and has a high electron density (Ne) and a low electron temperature (Te).

たとえば,第1の処理ガスが,分子結合エネルギーの大きいアルゴンガス(Ar)であり,第2の処理ガスが,分子結合エネルギーの小さいシランガス(SiH)や水素ガス(H)である場合,アルゴンガスは,強いエネルギーを持ったマイクロ波により十分に解離または電離する。一方,シランガスや水素ガスは,誘電体から構成されたスロットアンテナから離れており電界が弱いマイクロ波によりほどよく解離または電離する。たとえば,SiHは,SiHラジカルまで解離するが,SiHラジカルまで解離するほど解離は進まない。この結果,SiHラジカルにより膜を劣化させることなく,生成されたプラズマを用いて基板上に精度の高いアモルファスシリコン膜を生成することができる。 For example, when the first processing gas is argon gas (Ar) having a large molecular bond energy and the second processing gas is silane gas (SiH 4 ) or hydrogen gas (H 2 ) having a low molecular bond energy, Argon gas is sufficiently dissociated or ionized by microwaves with strong energy. On the other hand, silane gas and hydrogen gas are dissociated or ionized moderately by microwaves that are separated from the slot antenna made of a dielectric and have a weak electric field. For example, SiH 4 dissociates to SiH 3 radicals, but the dissociation does not progress so much as it dissociates to SiH 2 radicals. As a result, a highly accurate amorphous silicon film can be generated on the substrate using the generated plasma without deteriorating the film by SiH 2 radicals.

また,本発明の他の観点によれば,処理容器内に供給された処理ガスをマイクロ波によりプラズマ化させ,基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって,ガスを導入する複数のガス導入部のうち,少なくともいずれかのガス導入部を介して第1の経路から第1の処理ガスを上記処理容器内に供給する工程と,上記第1の処理ガスを供給するガス導入部とは異なるガス導入部および第2の経路を介して複数本のガス供給管パーツから第2の処理ガスを上記処理容器内に供給する工程と,を備えることを特徴とするプラズマ処理方法が提供される。   According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma processing method for plasma-processing a substrate by converting a processing gas supplied into a processing vessel into a plasma by using a microwave, and a plurality of gas introducing portions for introducing the gas Of these, a gas different from the step of supplying the first processing gas into the processing container from the first path via at least one of the gas introducing portions and the gas introducing portion for supplying the first processing gas. And a step of supplying a second processing gas into the processing container from a plurality of gas supply pipe parts via an introduction part and a second path.

これによれば,第1の経路から第1の処理ガスが処理容器内に供給され,第2の経路を介して複数のガス供給管パーツから第2の処理ガスが供給される。これにより,ガス供給管パーツの本数を増やすことによってガスシャワーヘッドを容易に大面積化することができる。また,1つの処理プロセスにおいて2種類以上の処理ガスを別々に供給することができることにより,それぞれのガスの性質に合わせてプラズマを生成することができ,この結果,基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。   According to this, the first processing gas is supplied into the processing container from the first path, and the second processing gas is supplied from the plurality of gas supply pipe parts via the second path. Accordingly, the area of the gas shower head can be easily increased by increasing the number of gas supply pipe parts. Further, since two or more kinds of processing gases can be separately supplied in one processing process, plasma can be generated in accordance with the properties of each gas, and as a result, a desired plasma processing is performed on the substrate. be able to.

以上説明したように,本発明によれば,複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method for supplying a processing gas into a processing container using a plurality of gas supply pipe parts.

以下に添付図面を参照しながら,本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお,本明細書及び図面において,実質的に同一の機能構成を有する構成要素については,同一の符号を付することにより重複説明を省略する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the present specification and drawings, components having substantially the same functional configuration are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

(マイクロ波プラズマ処理装置の構成)
まず,本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置について,図1を参照しながら,その構成を説明する。図1は,マイクロ波プラズマ処理装置100をx軸方向およびz軸方向に平行な面で切断した断面図である。マイクロ波プラズマ処理装置100は,プラズマ処理装置の一例である。本実施形態では,マイクロ波プラズマ処理装置100によりアモルファスシリコン膜(a−Si)が生成される例を挙げて説明する。
(Configuration of microwave plasma processing equipment)
First, the configuration of a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of the microwave plasma processing apparatus 100 cut along a plane parallel to the x-axis direction and the z-axis direction. The microwave plasma processing apparatus 100 is an example of a plasma processing apparatus. In the present embodiment, an example in which an amorphous silicon film (a-Si) is generated by the microwave plasma processing apparatus 100 will be described.

マイクロ波プラズマ処理装置100は,処理容器10と蓋体20とからなる筐体を有している。処理容器10は,上部が開口した有底直方体形状を有していて,接地されている。処理容器10は,たとえば,アルミニウム(Al)などの金属から形成されている。処理容器10の内部には,略中央にて,たとえば,ガラス基板W(以下,「基板W」という。)を載置する載置台であるサセプタ11が設けられている。サセプタ11は,たとえば,窒化アルミニウムから形成されている。   The microwave plasma processing apparatus 100 has a casing composed of a processing container 10 and a lid 20. The processing container 10 has a bottomed rectangular parallelepiped shape with an open top and is grounded. The processing container 10 is made of a metal such as aluminum (Al). A susceptor 11, which is a mounting table on which, for example, a glass substrate W (hereinafter referred to as “substrate W”) is mounted, is provided at approximately the center in the processing container 10. The susceptor 11 is made of aluminum nitride, for example.

サセプタ11の内部には,給電部11aおよびヒータ11bが設けられている。給電部11aには,整合器12a(たとえば,コンデンサ)を介して高周波電源12bが接続されている。また,給電部11aには,コイル13aを介して高圧直流電源13bが接続されている。整合器12a,高周波電源12b,コイル13aおよび高圧直流電源13bは,処理容器10の外部に設けられていて,高周波電源12bおよび高圧直流電源13bは,接地されている。   Inside the susceptor 11, a power feeding unit 11a and a heater 11b are provided. A high frequency power supply 12b is connected to the power supply unit 11a via a matching unit 12a (for example, a capacitor). In addition, a high-voltage DC power supply 13b is connected to the power supply unit 11a via a coil 13a. The matching unit 12a, the high-frequency power source 12b, the coil 13a, and the high-voltage DC power source 13b are provided outside the processing vessel 10, and the high-frequency power source 12b and the high-voltage DC power source 13b are grounded.

給電部11aは,高周波電源12bから出力された高周波電力により処理容器10の内部に所定のバイアス電圧を印加させるようになっている。また,給電部11aは,高圧直流電源13bから出力された直流電流により基板Wを静電吸着するようになっている。   The power feeding unit 11a applies a predetermined bias voltage to the inside of the processing container 10 by the high frequency power output from the high frequency power source 12b. Further, the power feeding unit 11a electrostatically attracts the substrate W by a DC current output from the high-voltage DC power supply 13b.

ヒータ11bには,処理容器10の外部に設けられた交流電源14が接続されていて,交流電源14から出力された交流電流により基板Wを所定の温度に保持するようになっている。   An AC power supply 14 provided outside the processing container 10 is connected to the heater 11b, and the substrate W is held at a predetermined temperature by an AC current output from the AC power supply 14.

処理容器10の底面は筒状に開口され,開口された外周近傍にてベローズ15の一端が処理容器10の外部に向かって装着されている。ベローズ15の他端には,昇降プレート16が固着されている。このようにして,処理容器10底面の開口部分は,ベローズ15および昇降プレート16により密閉されている。   The bottom surface of the processing container 10 is opened in a cylindrical shape, and one end of the bellows 15 is mounted toward the outside of the processing container 10 in the vicinity of the opened outer periphery. A lifting plate 16 is fixed to the other end of the bellows 15. In this way, the opening at the bottom of the processing vessel 10 is sealed by the bellows 15 and the lifting plate 16.

サセプタ11は,昇降プレート16上に固定された筒体17に支持されていて,昇降プレート16よび筒体17と一体となって昇降する。これにより,サセプタ11は,処理プロセスに応じた高さに調整されるようになっている。   The susceptor 11 is supported by a cylindrical body 17 fixed on the lifting plate 16 and moves up and down integrally with the lifting plate 16 and the cylindrical body 17. Thereby, the susceptor 11 is adjusted to a height corresponding to the processing process.

サセプタ11の周囲には,処理容器内のガスの流れを好ましい状態に制御するための整流板18が設けられている。また,処理容器10の底面には,図示しない真空ポンプに接続されたガス排出管19が設けられている。真空ポンプは,ガス排出管19から処理容器内のガスを排出することにより,処置容器内を所望の真空度まで排気するようになっている。   A rectifying plate 18 is provided around the susceptor 11 to control the gas flow in the processing container to a preferable state. A gas discharge pipe 19 connected to a vacuum pump (not shown) is provided on the bottom surface of the processing container 10. The vacuum pump is configured to exhaust the inside of the treatment container to a desired degree of vacuum by discharging the gas in the processing container from the gas discharge pipe 19.

蓋体20は,処理容器10の上方にて処理容器10を密閉するように配設されている。蓋体20は,処理容器10と同様に,たとえば,アルミニウム(Al)などの金属から形成されている。また,蓋体20は,処理容器10と同様に接地されている。蓋体20には,蓋本体21,導波管22a〜導波管22f,スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23f,および,誘電体24a〜誘電体24fが設けられている。   The lid 20 is disposed so as to seal the processing container 10 above the processing container 10. The lid 20 is formed of a metal such as aluminum (Al), for example, in the same manner as the processing container 10. The lid 20 is grounded in the same manner as the processing container 10. The lid 20 is provided with a lid body 21, waveguides 22a to 22f, slot antennas 23a to 23f, and dielectrics 24a to 24f.

処理容器10と蓋体20とは,蓋本体21の下面外周部と処理容器10の上面外周部との間に配置されたOリング25により,気密性が保持されるように固定されていて,蓋本体21の下部に,前述した導波管22a〜導波管22fが形成されている。   The processing container 10 and the lid body 20 are fixed so as to maintain airtightness by an O-ring 25 disposed between the lower surface outer peripheral portion of the lid main body 21 and the upper surface outer peripheral portion of the processing container 10. The waveguide 22a to the waveguide 22f described above are formed in the lower part of the lid body 21.

導波管22a〜導波管22fは,軸方向に垂直な断面の形状が矩形状である矩形導波管により形成されていて,図2に示したように,マイクロ波発生器29a〜マイクロ波発生器29fに接続されている。たとえば,TE10モード(TE波:transverse electric wave;磁界がマイクロ波の進行方向成分を持つ波)の場合,導波管22の広い管壁は磁界に平行なH面となり,狭い管壁は電界に平行なE面となる。導波管22の軸方向(長手方向)に垂直な方向にて切断した面の長辺方向(導波管の幅)と短辺方向とをどのように配置するかは,モード(導波管内の電磁界分布)によって変化する。   The waveguides 22a to 22f are formed by rectangular waveguides having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the axial direction. As shown in FIG. It is connected to the generator 29f. For example, in the TE10 mode (TE wave: transverse electric wave), the wide tube wall of the waveguide 22 is an H plane parallel to the magnetic field, and the narrow tube wall is an electric field. Parallel E plane. How to arrange the long side direction (width of the waveguide) and the short side direction of the surface cut in the direction perpendicular to the axial direction (longitudinal direction) of the waveguide 22 depends on the mode (inside the waveguide). Depending on the electromagnetic field distribution).

図1のスロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23fは,導波管22a〜導波管22fの下部にそれぞれ設けられている。スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23fは,たとえば,アルミニウム(Al)などの金属から形成されている。スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23fには,複数のスロット(開口)がそれぞれ設けられている。   The slot antenna 23a to the slot antenna 23f in FIG. 1 are provided below the waveguides 22a to 22f, respectively. Slot antenna 23a to slot antenna 23f are made of a metal such as aluminum (Al), for example. The slot antenna 23a to the slot antenna 23f are each provided with a plurality of slots (openings).

スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23fの下部には,誘電体24a〜誘電体24fがそれぞれ設けられている。各誘電体24は,マイクロ波を透過するように,たとえば,石英,アルミナ(酸化アルミニウム:Al)などから形成されている。 Dielectrics 24a to 24f are provided below the slot antennas 23a to 23f, respectively. Each dielectric 24 is made of, for example, quartz, alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ) or the like so as to transmit microwaves.

誘電体24a〜誘電体24fは,たとえば,アルミなどの金属にて形成された梁26a〜梁26gによりその両端をそれぞれ支持されている。また,梁26a〜梁26gの下部には,金属にて形成された支持体27a〜支持体27gがそれぞれ固定されていて,ガス供給管パーツ(ガス供給機構(たとえば,ガスシャワーヘッド)を構成する一単位となるパーツ)であるガスパイプ28a〜ガスパイプ28fの両端にて各ガスパイプ28を支持している。なお,誘電体24とガスパイプ28との間の距離は,25mm程度である。また,誘電体24とサセプタ11との間の距離は,70mm〜210mm程度である。   The dielectrics 24a to 24f are respectively supported at both ends by beams 26a to 26g made of metal such as aluminum. Further, support members 27a to 27g made of metal are respectively fixed to the lower portions of the beams 26a to 26g, and constitute gas supply pipe parts (gas supply mechanism (for example, gas shower head)). The gas pipes 28 are supported at both ends of the gas pipes 28a to 28f, which are parts as one unit. The distance between the dielectric 24 and the gas pipe 28 is about 25 mm. Further, the distance between the dielectric 24 and the susceptor 11 is about 70 mm to 210 mm.

ガスパイプ28は,アルミナ(酸化アルミニウム:Al)などの誘電体から形成されている。このため,ガスパイプ28が金属から形成されていた従来と比べて,ガスパイプ28の表面でのシースの影響が少ないことにより,ガスパイプ28の表面近傍の電磁界が乱れず,プラズマ生成の分布を歪めることがない。この結果,より均一なプラズマを生成することができる。また,ガスシャワーヘッドが金属から形成されていたときに生じていた問題,すなわち,ガスパイプ28が熱変形したり(たとえば,ガス供給管パーツがプラズマの熱で折れたり溶ける),ガスパイプ28がプラズマ処理中に腐食するという問題を解消することができる。 The gas pipe 28 is made of a dielectric such as alumina (aluminum oxide: Al 2 O 3 ). For this reason, compared with the conventional case where the gas pipe 28 is made of metal, the influence of the sheath on the surface of the gas pipe 28 is less, so that the electromagnetic field near the surface of the gas pipe 28 is not disturbed and the distribution of plasma generation is distorted. There is no. As a result, more uniform plasma can be generated. Further, the problem that occurred when the gas shower head was made of metal, that is, the gas pipe 28 was thermally deformed (for example, the gas supply pipe parts were broken or melted by the heat of the plasma), or the gas pipe 28 was plasma-treated. The problem of corrosion inside can be solved.

また,ガスパイプ28は管状となっていて,その直径は8mm程度である。また,サセプタ11側からガスパイプ28側を見上げた図である図2に示したように,各ガスパイプ28には,ガスを処理容器内に供給するための細孔(気孔)が設けられている。この細孔の直径は,0.5mm程度である。   The gas pipe 28 is tubular and has a diameter of about 8 mm. Further, as shown in FIG. 2, which is a view of the gas pipe 28 side from the susceptor 11 side, each gas pipe 28 is provided with pores (pores) for supplying gas into the processing container. The diameter of the pore is about 0.5 mm.

このようにして,誘電体のガスパイプ28が,支持体27により支持されることによってガスシャワーヘッド全体の剛性を保つことができるとともに,ガスパイプ28の本数を増やすことによってガスシャワーヘッドを大面積化することができる。また,処理プロセス中のイオンの衝突によりガスパイプ28が劣化した場合などのように,ガスパイプ28に不具合が生じた場合にも,不具合が生じたパーツのみを交換すればよく,ガスシャワーヘッド全体を交換する必要はない。この結果,マイクロ波プラズマ処理装置100の保守管理が容易になるとともにマイクロ波プラズマ処理装置100の保守に必要な費用を軽減することができる。   In this way, the dielectric gas pipe 28 is supported by the support 27, whereby the rigidity of the entire gas shower head can be maintained, and the area of the gas shower head can be increased by increasing the number of gas pipes 28. be able to. In addition, when the gas pipe 28 is defective, such as when the gas pipe 28 is deteriorated due to ion collision during the processing process, only the defective part needs to be replaced, and the entire gas shower head is replaced. do not have to. As a result, maintenance management of the microwave plasma processing apparatus 100 can be facilitated and costs required for maintenance of the microwave plasma processing apparatus 100 can be reduced.

また,支持体27が金属から形成されていることにより,熱伝導性の低い誘電体のガスパイプ28から熱伝導性の高い金属の支持体27および金属の梁26に熱を逃がすことができる。この結果,プロセス処理中にプラズマ熱などによりガスパイプ28が高温になることを防ぐことができる。   Further, since the support 27 is made of metal, heat can be released from the dielectric gas pipe 28 having low thermal conductivity to the metal support 27 and metal beam 26 having high thermal conductivity. As a result, it is possible to prevent the gas pipe 28 from becoming high temperature due to plasma heat or the like during the process.

以上に説明したような構成により,マイクロ波発生器29a〜マイクロ波発生器29fから出力された,たとえば,2.45GHzのマイクロ波は,導波管22a〜導波管22fを伝播して,スロットアンテナ23a〜スロットアンテナ23に設けられたスロットを通過し,誘電体24a〜誘電体24fを透過して処理容器内に入射され,複数のガスパイプ28まで伝播するようになっている。   With the configuration described above, for example, a 2.45 GHz microwave output from the microwave generator 29a to the microwave generator 29f propagates through the waveguide 22a to the waveguide 22f, and is slotted. It passes through the slots provided in the antenna 23a to the slot antenna 23, passes through the dielectrics 24a to 24f, enters the processing container, and propagates to the plurality of gas pipes 28.

(第1のガス供給手段および第2のガス供給手段)
つぎに,本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100にかかるガス供給機構について説明した後,第1のガス供給手段および第2のガス供給手段の動作について説明する。
(First gas supply means and second gas supply means)
Next, after describing the gas supply mechanism according to the microwave plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, the operation of the first gas supply means and the second gas supply means will be described.

ガス導入管30a〜ガス導入管30gは,梁26a〜梁26gの内部を貫通している。各ガス導入管30のうち,図1に示したように,ガス導入管30a,ガス導入管30c,ガス導入管30eおよびガス導入管30gの一端には,第1の流路31aを介して処理ガス供給源32内のアルゴンガス供給源32a4が接続されている。また,ガス導入管30b,ガス導入管30dおよびガス導入管30fには,第2の流路31bを介して処理ガス供給源32内のシランガス供給源32b4および水素供給源32b8が接続されている。   The gas introduction pipe 30a to the gas introduction pipe 30g penetrate the insides of the beams 26a to 26g. As shown in FIG. 1, among the gas introduction pipes 30, one end of the gas introduction pipe 30a, the gas introduction pipe 30c, the gas introduction pipe 30e, and the gas introduction pipe 30g is processed through the first flow path 31a. An argon gas supply source 32a4 in the gas supply source 32 is connected. In addition, a silane gas supply source 32b4 and a hydrogen supply source 32b8 in the processing gas supply source 32 are connected to the gas introduction pipe 30b, the gas introduction pipe 30d, and the gas introduction pipe 30f through the second flow path 31b.

処理ガス供給源32は,バルブ32a1,マスフロコントローラ32a2,バルブ32a3,アルゴンガス供給源32a4,バルブ32b1,マスフロコントローラ32b2,バルブ32b3,シランガス供給源32b4,バルブ32b5,マスフロコントローラ32b6,バルブ32b7および水素ガス供給源32b8から構成されている。   The processing gas supply source 32 includes a valve 32a1, a mass flow controller 32a2, a valve 32a3, an argon gas supply source 32a4, a valve 32b1, a mass flow controller 32b2, a valve 32b3, a silane gas supply source 32b4, a valve 32b5, a mass flow controller 32b6, and a valve 32b7. And a hydrogen gas supply source 32b8.

処理ガス供給源32は,バルブ32a1,バルブ32a3,バルブ32b1,バルブ32b3,バルブ32b5およびバルブ32b7の開閉を制御することにより,アルゴン(Ar)ガス(第1の処理ガスに相当),シラン(SiH)ガスおよび水素(H)ガス(第2の処理ガスに相当)を処理容器内にそれぞれ供給するようになっている。また,マスフロコントローラ32a2,マスフロコントローラ32b2およびマスフロコントローラ32b6は,それぞれが供給する処理ガスの流量を制御することにより所望の濃度のガスを処理容器内に供給させるようになっている。 The processing gas supply source 32 controls the opening and closing of the valve 32a1, valve 32a3, valve 32b1, valve 32b3, valve 32b5 and valve 32b7, so that argon (Ar) gas (corresponding to the first processing gas), silane (SiH 4 ) Gas and hydrogen (H 2 ) gas (corresponding to the second processing gas) are supplied into the processing container. In addition, the mass flow controller 32a2, the mass flow controller 32b2, and the mass flow controller 32b6 are configured to supply a gas having a desired concentration into the processing container by controlling the flow rate of the processing gas supplied by each.

また,図3にその一部を示したように,アルゴンガスが供給されるガス導入管30a,ガス導入管30c,ガス導入管30eおよびガス導入管30gの他端には,各梁26の下面から伸びている支持体27a,支持体27c,支持体27eおよび支持体27g内部の経路A(第1の経路に相当)の一端が連結されている。経路Aの他端は,ガスパイプ28の上部にて開口している。   Also, as shown in part in FIG. 3, the other end of the gas introduction pipe 30a, the gas introduction pipe 30c, the gas introduction pipe 30e, and the gas introduction pipe 30g to which argon gas is supplied, One end of the path A (corresponding to the first path) inside the support body 27a, the support body 27c, the support body 27e, and the support body 27g extending from the front is connected. The other end of the path A opens at the upper part of the gas pipe 28.

また,シランガスおよび水素ガスが供給されるガス導入管30b,ガス導入管30dおよびガス導入管30fの他端には,各梁26から伸びている支持体27b,支持体27dおよび支持体27f内部の経路B(第2の経路に相当)の一端が連結されている。さらに,経路Bの他端は,支持体27により支持されたガスパイプ28の一端に連結されている。   In addition, the other ends of the gas introduction pipe 30b, the gas introduction pipe 30d, and the gas introduction pipe 30f to which silane gas and hydrogen gas are supplied are provided inside the support 27b, the support 27d, and the support 27f extending from each beam 26. One end of the path B (corresponding to the second path) is connected. Further, the other end of the path B is connected to one end of the gas pipe 28 supported by the support body 27.

このようなガス供給機構を用いて,第1のガス供給手段は,ガス導入管30a,ガス導入管30c,ガス導入管30eおよびガス導入管30gおよびそれらのガス導入管30にそれぞれ連結された各経路Aからアルゴンガスを各誘電体24と各ガスパイプ28との間の空間に放出する。   Using such a gas supply mechanism, the first gas supply means includes a gas introduction pipe 30a, a gas introduction pipe 30c, a gas introduction pipe 30e, a gas introduction pipe 30g, and each of the gas introduction pipes 30 connected thereto. Argon gas is discharged from the path A into the space between each dielectric 24 and each gas pipe 28.

マイクロ波プラズマ処理装置100は,各誘電体24を透過して処理容器内に入射されたマイクロ波により,各誘電体24と各ガスパイプ28との間の空間に放出されたアルゴンガスからプラズマP1を発生させる。   The microwave plasma processing apparatus 100 generates plasma P <b> 1 from the argon gas released into the space between each dielectric 24 and each gas pipe 28 by the microwave that has passed through each dielectric 24 and entered the processing container. generate.

一方,第2のガス供給手段は,ガス導入管30b,ガス導入管30d,ガス導入管30fおよびそれらのガス導入管30にそれぞれ連結された各経路Bを介して,ガスパイプ28に設けられた細孔からシランガスおよび水素ガスをガスパイプ28下部に放出する。   On the other hand, the second gas supply means includes a gas introduction pipe 30b, a gas introduction pipe 30d, a gas introduction pipe 30f, and a fine pipe provided in the gas pipe 28 via each path B connected to the gas introduction pipe 30. Silane gas and hydrogen gas are discharged from the hole to the lower part of the gas pipe 28.

マイクロ波プラズマ処理装置100は,プラズマP1を生成させるときにエネルギーを消耗して,弱められたマイクロ波により,ガスパイプ28の下部にシャワー状に放出されたシランガスおよび水素ガスからプラズマP2を発生させる。   The microwave plasma processing apparatus 100 consumes energy when generating the plasma P1, and generates plasma P2 from silane gas and hydrogen gas discharged in a shower-like manner at the lower part of the gas pipe 28 by the weakened microwave.

これにより,不活性なアルゴンガスに対して強くプラズマを発生させることができるとともに,活性なシランガスおよび水素ガスをほどよくプラズマ化することができる。ここで,「ほどよくプラズマ化する」とは,たとえば,やや弱められたマイクロ波によりシランガスがSiHラジカルまで解離し,SiHラジカルまで過剰解離されない程度の解離をいう。 As a result, plasma can be generated strongly against inert argon gas, and active silane gas and hydrogen gas can be converted into plasma moderately. Here, “moderately into plasma” means dissociation to the extent that, for example, the silane gas is dissociated to SiH 3 radicals and not excessively dissociated to SiH 2 radicals by a slightly weakened microwave.

以上のように,2系統の処理ガスが,第1のガス供給手段および第2のガス供給手段により処理容器内に別々に供給される。これにより,2種類以上の処理ガスを別々にプラズマ化させることができる。また,複数本のガスパイプ28が,第1の処理ガスを供給する供給口より下方に設置される。これにより,1つの処理プロセスにおいて,別々にプラズマ化された処理ガスのうち,まず,第1の処理ガスがプラズマ化され,そのプラズマにより第2の処理ガスがプラズマ化される。この結果,この結果,第2の処理ガスの解離が促進されず,基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。   As described above, the two systems of processing gas are separately supplied into the processing container by the first gas supply means and the second gas supply means. Thereby, two or more kinds of processing gases can be separately converted into plasma. A plurality of gas pipes 28 are installed below the supply port for supplying the first processing gas. Thereby, in one processing process, among the processing gases separately converted into plasma, first, the first processing gas is converted into plasma, and the second processing gas is converted into plasma by the plasma. As a result, dissociation of the second processing gas is not promoted, and a desired plasma process can be performed on the substrate.

これに対して,たとえば,入射時のマイクロ波のパワーを低く抑えることによりガスをほどよく解離させようと考えた場合には,生成されるプラズマが不安定となり,ガスの解離も一定でないため,良質なアモルファスシリコン膜を生成することができない。しかし,本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100によれば,入射時のマイクロ波のパワーを抑えることなく,生じたプラズマP1およびプラズマP2により基板W上に非常に良質なアモルファスシリコン膜を生成することができる。   On the other hand, for example, when the gas is considered to be dissociated moderately by suppressing the microwave power at the time of incidence, the generated plasma becomes unstable and the dissociation of the gas is not constant. A high-quality amorphous silicon film cannot be produced. However, according to the microwave plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, a very good quality amorphous silicon film is generated on the substrate W by the generated plasma P1 and plasma P2 without suppressing the power of the microwave at the time of incidence. be able to.

以上に説明したように,本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100によれば,第1の処理ガス(アルゴンガス)は,第1の経路(経路A)から供給され,第2の処理ガス(シランガスおよび水素ガス)は,第2の経路(経路B)を介して複数本のガス供給管パーツ(ガスパイプ28)から供給される。これにより,別々に生じたプラズマによって基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。また,ガスシャワーヘッドが複数本のガス供給管パーツから形成されることにより,ガスシャワーヘッド全体の剛性を保ちながらガスシャワーヘッドを容易に大面積化することができる。   As described above, according to the microwave plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, the first processing gas (argon gas) is supplied from the first path (path A), and the second processing gas ( Silane gas and hydrogen gas) are supplied from a plurality of gas supply pipe parts (gas pipes 28) via the second path (path B). Thus, a desired plasma treatment can be performed on the substrate by separately generated plasma. Further, since the gas shower head is formed of a plurality of gas supply pipe parts, the area of the gas shower head can be easily increased while maintaining the rigidity of the entire gas shower head.

以上に説明した第1の処理ガスは,分子結合エネルギーの大きい不活性ガスであることが好ましい。また,第2の処理ガスは,分子結合エネルギーの小さい反応性ガスであることが好ましい。ちなみに,アルゴンのイオン化エネルギーは,15.759(eV)である。また,HとHとの分子結合エネルギーは,4.48(eV)であり,SiとHとの分子結合エネルギーは,3.2(eV)である。このことから,アモルファスシリコンCVDプロセスでは,シランや水素より分子結合エネルギーが大きいアルゴンは,第1の処理ガスとして処理容器の上部から供給され,シランや水素は,第2の処理ガスとして処理容器の下部から供給された。   The first processing gas described above is preferably an inert gas having a large molecular bond energy. The second processing gas is preferably a reactive gas having a small molecular bond energy. Incidentally, the ionization energy of argon is 15.759 (eV). The molecular bond energy between H and H is 4.48 (eV), and the molecular bond energy between Si and H is 3.2 (eV). Therefore, in the amorphous silicon CVD process, argon having a molecular bond energy larger than that of silane or hydrogen is supplied from the upper part of the processing vessel as the first processing gas, and silane or hydrogen is supplied as the second processing gas from the processing vessel. Supplied from the bottom.

上記各実施形態において,各部の動作はお互いに関連しており,互いの関連を考慮しながら,一連の動作として置き換えることができる。したがって,このように置き換えることにより,以上に説明したプラズマ処理装置の発明は,プラズマ処理方法の発明の実施形態とすることができる。   In each of the above embodiments, the operations of the respective units are related to each other, and can be replaced as a series of operations in consideration of the mutual relationship. Therefore, by replacing in this way, the invention of the plasma processing apparatus described above can be an embodiment of the invention of the plasma processing method.

以上,添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが,本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば,特許請求の範囲に記載された範疇内において,各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり,それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

たとえば,プラズマ処理装置は,マイクロ波プラズマ処理装置に限られず,誘導結合型プラズマ処理装置やECR(electron-cyclotron-resonance)プラズマ処理装置など,プラズマを拡散させるタイプのプラズマ処理装置であればよい。   For example, the plasma processing apparatus is not limited to a microwave plasma processing apparatus, but may be any plasma processing apparatus that diffuses plasma, such as an inductively coupled plasma processing apparatus or an ECR (electron-cyclotron-resonance) plasma processing apparatus.

また,供給される処理ガスとしては,たとえば,第1の処理ガスは,分子結合エネルギーが大きいガス(たとえば,イオン化しやすい不活性ガス(アルゴンガス,キセノンガス(Xe)等)であってもよく,第2の処理ガスは,分子結合エネルギーが小さいガス(たとえば,シランガス(SiH),水素ガス(H)などの反応性ガス)であってもよい。 Further, as the processing gas to be supplied, for example, the first processing gas may be a gas having a large molecular bond energy (for example, an inert gas (argon gas, xenon gas (Xe), etc.) that is easily ionized). The second processing gas may be a gas having a small molecular bond energy (for example, a reactive gas such as silane gas (SiH 4 ) or hydrogen gas (H 2 )).

また,第1の処理ガスおよび第2の処理ガスとしては,成膜ガスに限られず,エッチングガス,スパッタリングガス等であってもよい。   Further, the first processing gas and the second processing gas are not limited to the film forming gas, and may be an etching gas, a sputtering gas, or the like.

また,本発明におけるガス導入部は,ガス導入管30a〜ガス導入管30gのみから構成されていてもよく,第1の流路31aおよび第2の流路31bのみから構成されていてもよく,あるいは,ガス導入管30a〜ガス導入管30g,第1の流路31aおよび第2の流路31bから構成されていてもよい。   Moreover, the gas introduction part in this invention may be comprised only from the gas introduction pipe | tube 30a-the gas introduction pipe | tube 30g, and may be comprised only from the 1st flow path 31a and the 2nd flow path 31b, Or you may be comprised from the gas inlet tube 30a-the gas inlet tube 30g, the 1st flow path 31a, and the 2nd flow path 31b.

また,本発明における支持体27は,処理容器10に対して上下動可能(伸縮可能)に固定されていてもよい。これによれば,支持体27の伸縮により複数のガスパイプ28の位置を上下動させて,第2の処理ガスを放出する位置を適宜変えることができる。これにより,第1の処理ガスがプラズマ化するときに弱められた電磁界や第1の処理ガスから発生したプラズマとの衝突により第2の処理ガスがプラズマ化されることを考慮して,供給される処理ガスの性質に基づき,最も良好なプラズマを発生するような位置にガス供給管パーツを移動させることができる。この結果,第2の処理ガスから,より均一で電子温度(Te)が低く,電子密度(Ne)が高いプラズマを生成することができる。   In addition, the support body 27 in the present invention may be fixed so as to be movable up and down (expandable) with respect to the processing container 10. According to this, the position of the plurality of gas pipes 28 can be moved up and down by the expansion and contraction of the support 27, and the position where the second processing gas is released can be changed as appropriate. As a result, the second process gas is supplied into the plasma in consideration of the electromagnetic field weakened when the first process gas is turned into plasma and the collision with the plasma generated from the first process gas. Based on the nature of the processing gas to be produced, the gas supply pipe part can be moved to a position where the best plasma is generated. As a result, a more uniform plasma having a low electron temperature (Te) and a high electron density (Ne) can be generated from the second processing gas.

また,支持体27a〜支持体27g内部には,第1の経路または第2の経路のいずれかが設けられていた。しかし,本発明は,これに限られず,支持体27a〜支持体27gは,その内部に第1の経路および第2の経路の両方を設けるとともに,第1の経路または第2の経路のいずれかを選択できる機構を設け,選択した経路にガスを供給するようにしてもよい。   In addition, either the first path or the second path is provided inside the support body 27a to the support body 27g. However, the present invention is not limited to this, and the support body 27a to the support body 27g are provided with both the first path and the second path therein, and either the first path or the second path. It is also possible to provide a mechanism that can select gas and supply gas to the selected path.

また,複数本のガス供給管パーツは,セラミックス,クォーツ(石英),ガラス管などの誘電体から形成されていることが好ましいが,樹脂などの非金属から形成されていてもよい。   The plurality of gas supply pipe parts are preferably formed of a dielectric material such as ceramics, quartz (quartz), or glass tube, but may be formed of non-metal such as resin.

本発明は,複数本のガス供給管パーツを用いて処理ガスを処理容器内に供給するプラズマ処理装置に適用可能である。   The present invention can be applied to a plasma processing apparatus that supplies a processing gas into a processing container using a plurality of gas supply pipe parts.

本発明の一実施形態にかかるプラズマ処理装置を示した断面図である。It is sectional drawing which showed the plasma processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 処理容器の下部から見上げたガスパイプを説明する図である。It is a figure explaining the gas pipe looked up from the lower part of a processing container. 図1のマイクロ波プラズマ処理装置の一部を示した断面図である。It is sectional drawing which showed a part of microwave plasma processing apparatus of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 処理容器
11 サセプタ
20 蓋体
22a〜22f 導波管
23a〜23f スロットアンテナ
24a〜24f 誘電体
26a〜26g 梁
27 支持体
28 ガスパイプ
29 マイクロ波発生器
30a〜30g ガス導入管
31a 第1の流路
31b 第2の流路
32 ガス供給源
32a4 アルゴンガス供給源
32b4 シランガス供給源
32b8 水素ガス供給源
100 マイクロ波プラズマ処理装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing container 11 Susceptor 20 Lid 22a-22f Waveguide 23a-23f Slot antenna 24a-24f Dielectric 26a-26g Beam 27 Support 28 Gas pipe 29 Microwave generator 30a-30g Gas introduction pipe 31a 1st flow path 31b Second channel 32 Gas supply source 32a4 Argon gas supply source 32b4 Silane gas supply source 32b8 Hydrogen gas supply source 100 Microwave plasma processing apparatus

Claims (7)

処理容器内に供給された処理ガスを、誘電体を透過して前記処理容器内に入射されたマイクロ波によりプラズマ化させ,基板をプラズマ処理するプラズマ処理装置であって:
前記誘電体を支持する金属から形成された梁と;
前記梁を貫通する第1及び第2のガス導入管と;
非金属から形成された複数本のガス供給管パーツと;
前記ガス供給管パーツをそれぞれ支持する金属から形成された複数の支持体と;
前記第1のガス導入管に第1の処理ガスを供給する第1のガス供給手段と;
前記第2のガス導入管に第2の処理ガスを供給する第2のガス供給手段と;を備え,
前記複数の支持体は,前記梁に固定され,
前記複数の支持体のいずれかの内部には、前記第2のガス導入管と前記ガス供給管パーツとを連結する第2の経路が設けられることを特徴とするプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus that plasma-processes a substrate by converting a processing gas supplied into a processing container into plasma by a microwave that passes through a dielectric and enters the processing container:
A beam formed from a metal supporting the dielectric;
First and second gas introduction pipes penetrating the beam;
A plurality of gas supply pipe parts made of non-metal;
A plurality of supports formed of metal that respectively support the gas supply pipe parts;
First gas supply means for supplying a first processing gas to the first gas introduction pipe;
A second gas supply means for supplying a second process gas to the second gas introduction pipe,
The plurality of supports are fixed to the beam;
A plasma processing apparatus, wherein a second path connecting the second gas introduction pipe and the gas supply pipe part is provided inside any of the plurality of supports.
前記複数本のガス供給管パーツは,
前記第1の処理ガスが供給される供給口より下方に設置されることを特徴とする請求項1に記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of gas supply pipe parts are:
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is installed below a supply port to which the first processing gas is supplied.
前記複数の支持体のうち、前記第2の経路が設けられていない支持体の内部には、前記第1のガス導入管と連結する第1の経路が設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載されたプラズマ処理装置。   2. The first path connected to the first gas introduction pipe is provided in a support body in which the second path is not provided among the plurality of support bodies. Or the plasma processing apparatus described in 2. 前記複数本のガス供給管パーツを形成する非金属は,誘電体であることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載されたプラズマ処理装置。 It said plurality of non-metallic forming the gas supply pipe parts, plasma processing apparatus according to claim 1, characterized in that a dielectric. 前記複数本のガス供給管パーツには,複数の気孔がそれぞれ設けられ,
前記第2のガス供給手段は,
前記第2の処理ガスを前記複数本のガス供給管パーツにそれぞれ設けられた複数の気孔から前記処理容器内にシャワー状に放出することを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of gas supply pipe parts are provided with a plurality of pores,
The second gas supply means includes
To any one of claims 1 to 4, characterized in that to release the second process gas in a shower shape into the processing chamber from a plurality of pores provided respectively on the gas supply pipe parts of said plurality of The plasma processing apparatus described.
前記支持体は,
前記処理容器に対して伸縮可能に固定されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載されたプラズマ処理装置。
The support is
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the plasma processing apparatus is fixed to the processing container so as to be extendable and contractible.
誘電体を支持する金属から形成された梁と;前記梁を貫通する第1及び第2のガス導入管と;非金属から形成された複数本のガス供給管パーツと;前記梁に固定され、前記ガス供給管パーツをそれぞれ支持する金属から形成された複数の支持体と;を備えたプラズマ処理装置を用いて、処理容器内に供給された処理ガスを前記誘電体を透過して前記処理容器内に入射されたマイクロ波によりプラズマ化させ,基板をプラズマ処理するプラズマ処理方法であって:
前記複数の支持体のいずれかの内部に形成され、前記第1のガス導入管と連結する第1の経路から第1の処理ガスを前記処理容器内に供給する工程と;
前記複数の支持体のうち、前記第1の経路が設けられていない支持体の内部に形成され、前記第2のガス導入管と前記ガス供給管パーツとを連結する第2の経路を介して前記複数本のガス供給管パーツから第2の処理ガスを前記処理容器内に供給する工程と;
を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
A beam formed of a metal supporting a dielectric; first and second gas introduction pipes penetrating the beam; a plurality of gas supply pipe parts formed of a non-metal; fixed to the beam; A plurality of supports made of metal that respectively support the gas supply pipe parts; and a processing gas supplied into the processing container through the dielectric and using the plasma processing apparatus. A plasma processing method in which a substrate is plasmatized by a microwave incident on the substrate and plasma-processed the substrate:
Supplying a first processing gas into the processing container from a first path formed inside any of the plurality of supports and connected to the first gas introduction pipe;
Among the plurality of supports, the second path is formed inside a support that is not provided with the first path, and connects the second gas introduction pipe and the gas supply pipe part. Supplying a second processing gas into the processing vessel from the plurality of gas supply pipe parts;
A plasma processing method comprising:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100757470B1 (en) 2006-11-22 2007-09-11 (주)퓨전에이드 Gas supplying apparatus of rotary type
US7767028B2 (en) * 2007-03-14 2010-08-03 Lam Research Corporation Cleaning hardware kit for composite showerhead electrode assemblies for plasma processing apparatuses
JP5103223B2 (en) * 2008-02-27 2012-12-19 東京エレクトロン株式会社 Microwave plasma processing apparatus and method of using microwave plasma processing apparatus
US8501624B2 (en) * 2008-12-04 2013-08-06 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Excited gas injection for ion implant control
CN102157327B (en) * 2009-12-31 2014-12-03 丽佳达普株式会社 Gas supply structure of substrate processing apparatus
CN102634775A (en) * 2011-02-09 2012-08-15 理想能源设备有限公司 Plasma enhanced chemical vapor deposition method
WO2016024586A1 (en) * 2014-08-13 2016-02-18 国立研究開発法人産業技術総合研究所 Processing device for metal material
JP7346698B2 (en) * 2019-07-15 2023-09-19 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド Large-area high-density plasma processing chamber for flat panel displays

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02114530A (en) * 1988-10-25 1990-04-26 Mitsubishi Electric Corp Thin film formation device
US5525159A (en) * 1993-12-17 1996-06-11 Tokyo Electron Limited Plasma process apparatus
JP3422583B2 (en) * 1994-03-23 2003-06-30 東京エレクトロン株式会社 Processing equipment
JP2001329368A (en) * 2000-05-18 2001-11-27 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Method for depositing silicon film
JP4338355B2 (en) * 2002-05-10 2009-10-07 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment

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