JP7166147B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本開示は、プラズマ処理装置に関する。 The present disclosure relates to plasma processing apparatuses.
特許文献1には、基板が載置される載置台の周囲に、プラズマ処理を行う処理領域と排気系に繋がる排気領域とに仕切るように、導電性材料からなり接地電位とされた複数の仕切り部材を設けたプラズマ処理装置が開示されている。 Patent Document 1 discloses a plurality of partitions made of a conductive material and grounded so as to divide a mounting table on which a substrate is placed into a processing area where plasma processing is performed and an exhaust area connected to an exhaust system. A plasma processing apparatus having a member is disclosed.
本開示は、不安定な放電を抑制する技術を提供する。 The present disclosure provides technology for suppressing unstable discharge.
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、処理室と、高周波電源と、複数の板状部材とを有する。処理室は、基板が載置される載置台が内部に設けられ、基板に対するプラズマ処理が実施される。高周波電源は、載置台にバイアス用の高周波電力を印加する。複数の板状部材は、導電性材料からなり、接地電位に接続され、処理室の内面に配置される。 A plasma processing apparatus according to one aspect of the present disclosure includes a processing chamber, a high frequency power supply, and a plurality of plate members. The processing chamber is internally provided with a mounting table on which the substrate is mounted, and plasma processing is performed on the substrate. The high-frequency power supply applies high-frequency power for bias to the mounting table. A plurality of plate members are made of a conductive material, connected to a ground potential, and arranged on the inner surface of the processing chamber.
本開示によれば、不安定な放電を抑制できる。 According to the present disclosure, unstable discharge can be suppressed.
以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、本実施形態により、開示するプラズマ処理装置が限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the plasma processing apparatus disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present embodiment does not limit the disclosed plasma processing apparatus.
ところで、フラットパネルディスプレイ(FPD)の製造工程では、ガラス基板などの基板に対しプラズマエッチングや成膜処理等のプラズマ処理を行う工程が存在する。プラズマ処理には、プラズマエッチング装置やプラズマCVD成膜装置等の種々のプラズマ処理装置が用いられる。 By the way, in the manufacturing process of a flat panel display (FPD), there is a process of subjecting a substrate such as a glass substrate to plasma processing such as plasma etching and film formation processing. Various plasma processing apparatuses such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD film forming apparatus are used for plasma processing.
プラズマ処理装置では、プラズマ中のイオンを効果的に引き込むために、基板を載置する載置台に高周波バイアスを印加する。大型の基板の場合、プラズマ処理装置では、載置台に高パワーの高周波バイアスを印加する。しかし、載置台に高パワーの高周波電力を印加した場合、排気系などにおいて、不安定な放電が発生する場合がある。そこで、不安定な放電を抑制することが期待されている。 In a plasma processing apparatus, a high-frequency bias is applied to a mounting table on which a substrate is mounted in order to effectively attract ions in plasma. In the case of a large substrate, the plasma processing apparatus applies a high-power high-frequency bias to the mounting table. However, when high-power high-frequency power is applied to the mounting table, unstable discharge may occur in an exhaust system or the like. Therefore, suppression of unstable discharge is expected.
[プラズマ処理装置の構成]
最初に、実施形態に係るプラズマ処理装置10の構成について説明する。図1は、実施形態に係るプラズマ処理装置の概略構成の一例を示す垂直断面図である。本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、誘導結合プラズマを生成して、例えば、FPD用ガラス基板のような矩形の基板に対しエッチング処理やアッシング処理等の誘導結合プラズマ処理を行う誘導結合型のプラズマ処理装置として構成される。
[Configuration of plasma processing apparatus]
First, the configuration of the
プラズマ処理装置10は、導電性材料、例えば、内壁面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の気密な本体容器1を有する。本体容器1は、分解可能に組み立てられており、接地線1aにより接地されている。本体容器1は、誘電体壁2により上下にアンテナ室3および処理室4に区画されている。誘電体壁2は、処理室4の天井壁を構成している。誘電体壁2は、Al2O3等のセラミックス、石英等で構成されている。
The
本体容器1におけるアンテナ室3の側壁3aと処理室4の側壁4aとの間には内側に突出する支持棚5が設けられている。支持棚5の上には、誘電体壁2が載置される。
A supporting
誘電体壁2の下側部分には、処理ガス供給用のシャワー筐体11が嵌め込まれている。シャワー筐体11は、十字状に設けられており、誘電体壁2を下から支持する構造、例えば、梁構造となっている。なお、上記誘電体壁2を支持するシャワー筐体11は、複数本のサスペンダ(図示せず)により本体容器1の天井に吊された状態となっている。支持棚5およびシャワー筐体11は、誘電体部材で被覆されていてもよい。
A
シャワー筐体11は、導電性材料、望ましくは金属、例えば汚染物が発生しないように内面または外面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成されている。シャワー筐体11には、水平に伸びるガス流路12が形成されている。ガス流路12には、下方に向かって延びる複数のガス吐出孔12aが連通している。一方、誘電体壁2の上面中央には、ガス流路12に連通するようにガス供給管20aが設けられている。ガス供給管20aは、本体容器1の天井から外側へ貫通し、処理ガス供給源およびバルブシステム等を含む処理ガス供給系20に接続されている。したがって、プラズマ処理において、処理ガス供給系20から供給された処理ガスは、ガス供給管20aを介してシャワー筐体11のガス流路12に供給され、シャワー筐体11の下面に形成されたガス吐出孔12aから処理室4内へ吐出される。
The
アンテナ室3内には、高周波(RF)アンテナ13が配設されている。高周波アンテナ13は、銅やアルミニウム等の良導電性の金属からなるアンテナ線13aを環状や渦巻状等の従来用いられる任意の形状に配置して構成される。高周波アンテナ13は、複数のアンテナ部を有する多重アンテナであってもよい。
A radio frequency (RF)
アンテナ線13aの端子22には、アンテナ室3の上方へ延びる給電部材16が接続されている。給電部材16の上端には、給電線19より高周波電源15が接続されている。また、給電線19には、整合器14が設けられている。さらに、高周波アンテナ13は、絶縁部材からなるスペーサ17により誘電体壁2から離間している。プラズマ処理の際、高周波アンテナ13には、高周波電源15から、例えば、周波数が13.56MHzの高周波電力が供給される。これにより、処理室4内には、誘導電界が形成され、誘導電界によりシャワー筐体11から供給された処理ガスがプラズマ化されて、誘導結合プラズマが生成される。
A
処理室4内の底壁4b上には、誘電体壁2を挟んで高周波アンテナ13と対向するように、矩形状の基板Gを載置するための載置面23cを有する載置台23が設けられている。載置台23は、絶縁体部材24を介して固定されている。絶縁体部材24は、額縁状をなしている。載置台23は、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムで構成された本体23aと、本体23aの外周を囲むように設けられた絶縁体枠23bとを有している。載置台23に載置された基板Gは、静電チャック(図示せず)により吸着保持される。
A mounting table 23 having a mounting
載置台23は、基板Gの搬入出のためのリフターピン(図示せず)が、本体容器1の底壁4b、絶縁体部材24を介して挿通されている。リフターピンは、本体容器1外に設けられた昇降機構(図示せず)により昇降駆動して基板Gの搬入出を行うようになっている。なお、載置台23は、昇降機構により昇降可能な構造としてもよい。
A lifter pin (not shown) for loading and unloading the substrate G is inserted through the mounting table 23 through the
載置台23の本体23aには、給電線25により、整合器26を介してバイアス用の高周波電源27が接続されている。高周波電源27は、プラズマ処理中に、高周波バイアス(バイアス用高周波電力)を載置台に印加する。高周波バイアスの周波数は、例えば6MHzである。処理室4内に生成されたプラズマ中のイオンは、バイアス用の高周波電力により、効果的に基板Gに引き込まれる。
A
また、載置台23内には、基板Gの温度を制御するため、セラミックヒータ等の加熱手段や冷媒流路等からなる温度制御機構と、温度センサーとが設けられている(いずれも図示せず)。 Further, in order to control the temperature of the substrate G, the mounting table 23 is provided with a temperature control mechanism including a heating means such as a ceramic heater, a coolant flow path, and the like, and a temperature sensor (neither is shown). ).
さらに、載置台23は、基板Gが載置された際に、基板Gの裏面側に冷却空間(図示せず)が形成される。冷却空間には、熱伝達用ガスとしてのHeガスを所定の圧力で供給するためのHeガス流路28が接続されている。このように、基板Gの裏面側に熱伝達用ガスを供給することにより、真空下において基板Gの温度制御性を良好にすることができる。
Furthermore, the mounting table 23 forms a cooling space (not shown) on the back surface side of the substrate G when the substrate G is mounted. A He
処理室4の底壁4bの底部中央には、開口部4cが形成されている。給電線25、Heガス流路28、および温度制御機構の配管や配線は、開口部4cを通して本体容器1外に導出される。
An
処理室4の四つの側壁4aのうち一つには、基板Gを搬入出するための搬入出口29aおよびそれを開閉するゲートバルブ29が設けられている。
One of the four
処理室4の底壁4bには、載置台23の側部に排気口30が設けられている。排気口30は、載置台23の載置面23cよりも低い位置となるように、底壁4bに設けられている。排気口30には、排気部40が設けられている。排気部40は、排気口30に接続された排気配管31と、排気配管31の開度を調整することにより処理室4内の圧力を制御する自動圧力制御バルブ(APC)32と、処理室4内を排気配管31を介して排気するための真空ポンプ33とを有している。そして、真空ポンプ33により処理室4内が排気され、プラズマ処理中、自動圧力制御バルブ(APC)32の開度を調整して処理室4内を所定の真空雰囲気に設定、維持される。
An
図2は、実施形態に係る処理室内の構成の一例を示す水平断面図である。図2には、処理室4内の載置台23付近を上方から見た断面図が示されている。処理室4内には、中央に載置台23が配置されている。載置台23の載置面23cは、矩形状の基板Gを載置するため、矩形状に形成されている。排気口30は、処理室4の載置台23の周囲に複数形成されている。本実施形態では、矩形状の載置台23の各辺の両端付近に排気口30がそれぞれ設けられている。なお、排気口30の数や位置は、装置の大きさに応じて適宜設定される。例えば、排気口30は、処理室4の各側壁4aに沿って1個ずつ設けられてもよい。
FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view showing an example of the internal configuration of the processing chamber according to the embodiment. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the vicinity of the mounting table 23 in the
処理室4の内壁(側壁4aの内側部分)と載置台23との間には、仕切り部材50が設けられている。本実施形態では、載置台23の各辺の側面側に、1つの仕切り部材50で2つの排気口30を覆うように、4枚の仕切り部材50が設けられている。図1に示すように、処理室4は、仕切り部材50により、基板Gに対してプラズマ処理を行う処理領域41と、排気口30に繋がる排気領域42とに仕切られている。処理領域41は、処理室4のうち仕切り部材50よりも上の領域であり、基板Gをプラズマ処理するための誘導結合プラズマが形成される領域である。排気領域42は、処理室4のうち仕切り部材50よりも下の領域であり、処理領域41からの処理ガスが導かれ、それを排気するための領域である。
A
仕切り部材50は、金属等の導電性材料からなり、開口部を有さない矩形の板材に形成されている。各仕切り部材50は、上面が、載置台23の載置面23cよりも低い位置となるように載置台23の各側面に配置されている。各仕切り部材50は、接地線50aにより接地電位に接続されている。なお、仕切り部材50を側壁4aと電気的に接続させて、本体容器1を介して接地するようにしてもよい。
The
隣接する仕切り部材50どうしは、その間に、処理領域41に供給されたガスを排気領域42に導く間口60が形成されるように離間して配置されている。本実施形態では、間口60は、仕切り部材50の形成面の四隅に存在している。処理室4の処理領域41のガスは、各間口60から排気領域42に流れ、各排気口30から排気される。
排気領域42には、フィン61が複数配置されている。図2では、仕切り部材50に覆われた部分にフィン61が複数並列に配置されている。フィン61は、金属等の導電性材料からなり、矩形の板状部材として形成されている。各フィン61は、排気口30の上部以外の部分で、処理室4の底面(底壁4b)と接続されており、長手方向が載置台23の側面と並行な方向となるように配置されている。すなわち、各フィン61は、排気領域42において、排気口30への排気の流れを形成するように配置されている。各フィン61の間隔は、10~200mmとすることが好ましい。各フィン61は、不図示の接地部材により接地電位に接続されている。なお、各フィン61の少なくとも一部を仕切り部材50と電気的に接続させて、仕切り部材50を介して接地するようにしてもよい。
A plurality of
フィン61は、仕切り部材50と接続してもよい。図3Aは、実施形態に係るフィンの構成の一例を示す斜視図である。図3Aに示すように、各フィン61は、処理室4の底面(底壁4b)に立てた状態で固定されており、上部が仕切り部材50と接続している。これにより、各フィン61は、仕切り部材50を介して接地できる。
また、フィン61は、仕切り部材50と隙間が形成されてもよい。図3Bは、実施形態に係るフィンの他の構成の一例を示す斜視図である。図3Bに示すように、各フィン61は、処理室4の底面(底壁4b)に立てた状態で固定されており、上部が仕切り部材50と接続しておらず、隙間を有している。仕切り部材50は、上面がプラズマに晒されるために、プラズマの条件によっては高温となる場合がある。一方、フィン61は、仕切り部材50に覆われてプラズマに晒されないため、仕切り部材50ほど高温とはならない。フィン61と仕切り部材50とを接続せずに分離することにより、仕切り部材50が高温になるような場合でも仕切り部材50とフィン61に熱膨張の違いにより歪が発生することを抑制できる。
Also, the
図1に戻る。排気口30には、それぞれ排気網部70が設けられている。図4Aは、実施形態に係る排気網部の構成の一例を示す斜視図である。図4Bは、実施形態に係る排気網部の構成の一例を示す断面図である。排気網部70は、フレーム71を有する。フレーム71は、排気口30に対応したサイズの開口を有し、排気口30に取り付け可能とされている。フレーム71の開口には、第1の開口バッフル板72が設けられている。また、フレーム71には、第1の開口バッフル板72と重なるように、第2の開口バッフル板73と第3の開口バッフル板74とが間隔を空けて設けられている。すなわち、排気網部70には、上下に三段の開口バッフル板が設けられている。第1の開口バッフル板72、第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74は、金属等の導電性材料からなり、多数の開口を有している。例えば、第1の開口バッフル板72、第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74は、多数のスリットが形成された部材や、メッシュ部材、多数のパンチング孔を有する部材により形成されている。
Return to FIG. An
第1の開口バッフル板72は、フレーム71の開口に取り付けられており、不図示の接地部材により接地されている。一方、第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74は、絶縁性の絶縁部材75を介して、第1の開口バッフル板72と重なるようにフレーム71に取り付けられている。第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74は、電気的にフローティング状態となっている。これら三段の開口バッフル板は、たがいに安定放電可能な間隔で配置されている。第1の開口バッフル板72と第2の開口バッフル板73の間隔および第1の開口バッフル板72と第2の開口バッフル板73の間隔の好ましい範囲は、1~20mmである。
The first
図1に戻る。実施形態に係るプラズマ処理装置10は、マイクロプロセッサ(コンピュータ)からなる制御部100、ユーザーインターフェース101、記憶部102を有している。制御部100は、プラズマ処理装置10の各構成部、例えばバルブ、高周波電源、真空ポンプ等に指令を送り、これらを制御するようになっている。また、ユーザーインターフェース101は、オペレータによるプラズマ処理装置10を管理するためのコマンド入力等の入力操作を行うキーボードや、プラズマ処理装置10の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等を有する。ユーザーインターフェース101は、制御部100に接続されている。記憶部102は、プラズマ処理装置10で実行される各種処理を制御部100の制御にて実現するための制御プログラムや、処理条件に応じてプラズマ処理装置10の各構成部に処理を実行させるためのプログラムすなわち処理レシピが格納されている。記憶部102は、制御部100に接続されている。処理レシピは、記憶部102の中の記憶媒体に記憶されている。記憶媒体は、コンピュータに内蔵されたハードディスクや半導体メモリであってもよいし、CDROM、DVD、フラッシュメモリ等の可搬性のものであってもよい。また、他の装置から、例えば専用回線を介してレシピを適宜伝送させるようにしてもよい。そして、必要に応じて、ユーザーインターフェース101からの指示等にて任意の処理レシピを記憶部102から呼び出して制御部100に実行させることで、制御部100の制御下で、プラズマ処理装置10での所望の処理が行われる。
Return to FIG. The
次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置10を用いて基板Gに対してプラズマ処理、例えばプラズマエッチングやプラズマアッシングを施す際の処理動作について説明する。
Next, a processing operation when plasma processing, for example, plasma etching or plasma ashing is performed on the substrate G using the
まず、プラズマ処理装置10は、ゲートバルブ29を開にした状態とする。基板Gは、搬送機構(図示せず)により搬入出口29aから処理室4内に搬入され、載置台23の載置面23cに載置される。プラズマ処理装置10は、静電チャック(図示せず)により基板Gを載置台23上に固定する。次に、プラズマ処理装置10は、処理ガス供給系20からシャワー筐体11のガス吐出孔12aを介して処理ガスを処理室4内に供給する。また、プラズマ処理装置10は、自動圧力制御バルブ(APC)32により圧力を制御しつつ排気口30から排気配管31を介して真空ポンプ33により処理室4内を真空排気することにより、処理室内を例えば0.66~26.6Pa程度の圧力雰囲気に維持する。
First, the
また、このとき、プラズマ処理装置10は、基板Gの温度上昇や温度変化を回避するために、Heガス流路28を介して、基板Gの裏面側の冷却空間に熱伝達用ガスとしてのHeガスを供給する。
At this time, in order to avoid temperature rise and temperature change of the substrate G, the
次いで、プラズマ処理装置10は、高周波電源15から、例えば、13.56MHzの高周波を高周波アンテナ13に印加し、これにより誘電体壁2を介して処理室4内に均一な誘導電界を形成する。このようにして形成された誘導電界により、処理室4内で処理ガスがプラズマ化し、高密度の誘導結合プラズマが生成される。このプラズマにより、基板Gに対してプラズマ処理、例えば基板Gの所定の膜に対しプラズマエッチングやプラズマアッシングが行われる。このとき同時に、プラズマ処理装置10は、高周波電源27から高周波バイアスとして、例えば周波数が6MHzの高周波電力を載置台23に印加して、処理室4内に生成されたプラズマ中のイオンが効果的に基板Gに引き込まれるようにする。
Next, the
処理ガスは、処理室4内の処理領域41でプラズマ化してプラズマ処理に供された後、真空ポンプ33により吸引されることにより、隣接する仕切り部材50の間に形成された間口60から排気領域42に至り、排気口30から排気配管31を経て排気される。
The processing gas is turned into plasma in the processing region 41 in the
ここで、プラズマ処理装置10は、基板Gが大型化するほど、載置台23に高パワーの高周波電力を印加する必要がある。しかし、プラズマ処理装置10は、載置台23に高パワーの高周波電力を印加すると、アーキングを生じたりして電気的に不安定になる。例えば、プラズマ処理装置10は、基板Gのサイズが第8世代のサイズ(2160mm×2460mm)以上のサイズとなると、より高パワーの高周波電力を載置台23に印加する必要がある。しかし、プラズマ処理装置10は、処理可能な基板Gのサイズが大きくなるほど、基板Gを載置する載置台23の面積に対して、対向電極として機能する処理室4の内壁(側壁4aの内側部分)の面積の比率が低下する。この結果、プラズマ処理装置10は、処理可能な基板Gのサイズが大きくなるほど、対向電極に対するリターン電流密度が増加し、アーキングを生じやすくなる等、電気的に不安定になる。
Here, the
そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置10では、処理室4の内壁と載置台23との間の位置に、接地電位とした複数のフィン61や仕切り部材50を設けている。図5は、処理室内の電気的な状態の一例を模式的に示した図である。フィン61および仕切り部材50は、接地電位としたことにより、高周波バイアスが印加される載置台23に対する対向電極として機能する。すなわち、プラズマ処理装置10は、フィン61および仕切り部材50を配置することにより、対向電極の面積を拡大している。例えば、載置台23の面積に対して対向電極の面積が、アーキングの発生が抑制される所定倍(例えば、3倍)以上となるようにフィン61を配置して、対向電極の面積を拡大する。これにより、プラズマ処理装置10は、基板Gの大型化に伴って載置台23を大型化した場合でも、電気的安定性を確保でき、不安定な放電を抑制できる。
Therefore, in the
また、フィン61は、排気口30への排気の流れの上流側に並列に配置されている。これにより、プラズマ化したガスが排気口30へ流れた際に、ガスがフィン61に接触して失活する。これにより、プラズマ化したガスが排気口30に流れて排気部40の内部で不安定な放電が発生することを抑制できる。
Further, the
なお、図2の例では、フィン61を仕切り部材50に覆われた部分のみに配置した場合を例に説明したが、フィン61の配置はこれに限定されるものではない。フィン61は、対向電極の拡大に寄与させる場合、処理室4の内面に配置されていれば、何れの位置に設けてもよい。例えば、フィン61は、側壁4aに設けられていてもよい。なお、フィン61は、付着したデポなどの副生成物が載置台23の載置面23cに落ちることを抑制するため、載置台23の載置面23cよりも低い位置に配置することが好ましい。
In the example of FIG. 2, the case where the
また、フィン61は、排気口30へ流れるプラズマ化したガスを失活させる場合、排気口30への排気の流れに対して排気口30よりも上流側に少なくとも配置されていればよい。また、フィン61は、間口60に対応する部分に配置されてもよい。図6Aは、フィンの配置の他の一例を示す図である。図6Aの場合、フィン61は、載置台23の周囲を囲むように並列に配置してもよい。これにより、対向電極の面積をより拡大できる。また、フィン61は、間口60から排気口30の間に対応する部分に少なくとも配置してもよい。また、フィン61は、排気領域42において排気口30に対応する領域よりも排気口30以外の領域(底壁4bに排気口30を設けていない領域)に多く配置してもよい。図6Bは、フィンの配置の他の一例を示す図である。図6Bの場合、フィン61の数は、排気口30よりも排気口30の間の部分に多く配置している。排気口30の上方に対応する部分のフィン61の数を減らすことにより、排気口30への排気の流れをスムーズにすることができる。また、フィン61は、排気口30までの排気の流れの上流側にのみ配置してもよい。図6Cは、フィンの配置の他の一例を示す図である。図6Cの場合、フィン61は、排気口30と間口60の間に配置されている。
Further, when deactivating the plasmatized gas flowing to the
また、フィン61は、プラズマに晒されてもよい。図7A~図7Cは、フィンの配置の他の一例を示す図である。図7A~図7Cの場合、仕切り部材50は、載置台23の各辺の排気口30に対応する部分に設けられている。各辺の排気口30の間の部分は、仕切り部材50で覆われておらず、フィン61aが複数並列に設けられている。フィン61aは、仕切り部材50で覆われていないため、プラズマに晒される。仕切り部材50に覆われた排気領域42の一方側(四隅の反対側)は、封止板80により封止されている。これにより、排気口30には、フィン61a側から排気が流れない。一方、排気領域42の四隅側には、封止されておらず、フィン61bが複数並列に設けられている。処理室4の処理領域41のガスは、間口60からフィン61bの間を介して排気領域42に流れ、各排気口30から排気される。この場合、フィン61aが載置台23に対する対向電極として直接機能するので、対向電極の拡大の効果を高めることができる。
The
ところで、実施形態に係るプラズマ処理装置10では、複数のフィン61を設けても、処理条件によっては、真空ポンプ33で吸引することによりプラズマが排気口30近傍に引き寄せられて排気部40の内部に侵入する場合がある。そして、プラズマ処理装置10では、侵入したプラズマにより、例えば、自動圧力制御バルブ(APC)32近傍で放電による発光(アーキング)が生じ、その表面の陽極酸化皮膜などが消耗してしまう場合がある。
By the way, in the
これに対して、例えば、排気口30に、接地された第1の開口バッフル板72のみを設ける。図8Aは、第1の開口バッフル板のみを設けた場合の作用効果を説明するための図である。この場合、プラズマは、第1の開口バッフル板72で失活するため、排気部40へのプラズマの侵入が抑制され、自動圧力制御バルブ(APC)32近傍での放電による発光(アーキング)を抑制することができる。しかし、処理室4で接地電位に偏りが生じ、その上方領域に不安定なグロー放電が発生して、放電が動き回るちらつきが発生し、処理室4内のプラズマが不安定になってしまう。
On the other hand, for example, only the grounded first opening
また、例えば、排気口30に、フローティング状態の第2の開口バッフル板73のみを設ける。図8Bは、第2の開口バッフル板のみを設けた場合の作用効果を説明するための図である。この場合、第2の開口バッフル板73は、プラズマ電位であるから、その上方領域に不安定なグロー放電が発生することはない。しかし、フローティング状態の第2の開口バッフル板73では、プラズマは失活しないので、排気部40へのプラズマの侵入を有効に防止できず、自動圧力制御バルブ(APC)32の近傍での放電による発光(アーキング)を十分に抑制することができない。
Further, for example, only the second
そこで、実施形態に係るプラズマ処理装置10では、排気口30に、上下に三段の開口バッフル板を重ねた排気網部70を設けている。図8Cは、実施形態に係る排気網部を設けた場合の作用効果を説明するための図である。実施形態に係るプラズマ処理装置10では、下段側の接地された第1の開口バッフル板72を設けて、その上段側(排気経路の上流側)にフローティング状態の第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74を重ねて設けている。つまり、フローティング状態の第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74はプラズマ電位となり、接地された第1のバッフル板との間で電位差を生じる。このため、これらの開口バッフル間の間隔を適切に調整することによりこれらの間に安定的な放電が形成されプラズマが保持される。そして、第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74を透過したイオンや電子は、プラズマによりトラップされる。これにより、第3の開口バッフル板74から第1の開口バッフル板72の間でちらつきのない安定的なグロー放電が形成されるものと推測される。また、排気口30に引き寄せられたプラズマは、下段側の第1の開口バッフル板72で失活するため、自動圧力制御バルブ(APC)32の近傍での放電による発光(アーキング)を抑制することができる。さらに、上段側の第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74はプラズマ電位であるから処理室4の接地電位の偏りが緩和される。そして、これらによって処理室4内に安定的なプラズマを生成することができる。また、フローティング状態の第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74を重ねて設けることで、流れ込んできたプラズマが水平方向に拡散する。このため、排気網部70の面内でのプラズマの局所集中が緩和されるので、不安定なグロー放電が抑制され、処理室4内に安定的なプラズマを生成することができる。
Therefore, in the
以上のように、本実施形態に係るプラズマ処理装置10は、処理室4と、高周波電源15と、複数のフィン61とを有する。処理室4は、基板Gが載置される載置台23が内部に設けられ、基板Gに対するプラズマ処理が実施される。高周波電源15は、載置台23にバイアス用の高周波電力を印加する。複数のフィン61は、導電性材料からなり、接地電位に接続され、処理室4の内面に配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、不安定な放電を抑制できる。
As described above, the
また、プラズマ処理装置10は、排気口30と、仕切り部材50と、をさらに有する。排気口30は、載置台23の周囲の、載置台23の基板Gが載置される載置面23cよりも低い位置に設けられ、処理室4内を排気する。仕切り部材50は、導電性材料からなり、接地電位に接続され、排気口30を覆うように配置され、処理室4を、基板Gに対してプラズマ処理を行う処理領域41と、排気口30に繋がる排気領域42とに仕切る。フィン61は、排気領域42内の、排気口30への排気の流れに対して排気口30よりも上流側に少なくとも配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、排気口30へ流れるプラズマ化したガスをフィン61で失活させることができるため、不安定な放電を抑制できる。
Moreover, the
また、仕切り部材50は、載置台23の周囲に、隣接する仕切り部材50との間に間口60が形成されるように離間して複数配置される。フィン61は、仕切り部材50により覆われた部分に少なくとも配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、フィン61がプラズマに晒されることを抑制できる。また、プラズマ処理装置10は、仕切り部材50により覆われた部分に配置されたフィン61により排気口30への排気の流れを形成すると共にプラズマ化したガスを失活させることができる。
A plurality of
また、仕切り部材50は、載置台23の周囲に、隣接する仕切り部材50との間に間口60が形成されるように離間して複数配置される。フィン61は、排気口30から間口60の部分に少なくとも配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、フィン61がプラズマに晒されることを抑制できる。また、プラズマ処理装置10は、排気口30から間口60の部分に配置されたフィン61により排気口30への排気の流れを形成すると共にプラズマ化したガスを失活させることができる。
A plurality of
また、フィン61は、載置台23の周囲を囲むように配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、対向電極の面積を大きくすることができ、電気的安定性を確保できる。
Further, the
また、仕切り部材50は、排気口30よりも排気口30以外に多く配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、排気口30への排気の流れをスムーズにすることができる。
In addition,
また、フィン61と仕切り部材50は、接続されている。これにより、プラズマ処理装置10は、仕切り部材50を介してフィン61を接地させることができる。
Also, the
また、フィン61と仕切り部材50の間には、隙間が形成される。これにより、プラズマ処理装置10は、仕切り部材50とフィン61に熱膨張の違いにより歪が発生することを抑制できる。
A gap is formed between the
また、フィン61は、長手方向が載置台23の側面と並行な方向に複数配置されている。これにより、プラズマ処理装置10は、排気の流れを遮ることなくフィン61を設置できる。
A plurality of
また、フィン61は、処理室4の底面と接続されている。これにより、プラズマ処理装置10は、フィン61を垂直方向に配置でき、多数のフィン61を少ない配置スペースで配置できるため、少ない配置スペースで対向電極の面積を大きくすることができる。
The
また、フィン61の端部には、載置台23の側面と交差する交差方向に封止板80が設けられる。これにより、プラズマ処理装置10は、封止板80により排気の流れを調整できる。
A sealing
また、排気口30には、排気経路の下流から上流に向かって、導電性材料からなり、複数の開口を有する第1の開口バッフル板72、第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74が設けられている。第1の開口バッフル板72は、接地されている。第2の開口バッフル板73および第3の開口バッフル板74は、電気的にフローティング状態とされている。これにより、プラズマ処理装置10は、第3の開口バッフル板74から第1の開口バッフル板72の間でちらつきのない安定的なグロー放電を発生させることができ、処理室4内に安定的なプラズマを生成することができる。
Further, in the
以上、実施形態について説明してきたが、今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。実に、上記した実施形態は、多様な形態で具現され得る。また、上記の実施形態は、請求の範囲およびその趣旨を逸脱することなく、様々な形態で省略、置換、変更されてもよい。 Although the embodiments have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as examples and not restrictive in all respects. Indeed, the above-described embodiments may be embodied in many different forms. Also, the above-described embodiments may be omitted, substituted, or modified in various ways without departing from the scope and spirit of the claims.
例えば、上記実施形態では、フィン61を処理室4の底面(底壁4b)に立てた状態で配置する場合を例に説明したが、これに限定されるものではない。フィン61は、載置台23の側面および処理室4の側面(側壁4a)から垂直に複数並列に設けてもよい。この場合、フィン61は、載置台23の側面および処理室4の側面から交互に、互い違いとなるように配置してもよい。各フィン61の先端側は、平面視した場合に、重なってもよい。また、フィン61は、少なくとも排気口30付近では、排気口30に近い下側ほど、載置台23の側面および処理室4の側面からの高さを小さくすることが好ましい。図9は、フィンの配置の他の一例を示す図である。4つのフィン61は、載置台23の側面および処理室4の側面から交互に、互い違いとなるように配置されている。上側の2つのフィン61の先端側は、上方から平面視した場合に、重なっている。また、4つのフィン61は、排気口30に近い下側ほど、載置台23の側面および処理室4の側面からの高さが小さくなっている。これにより、各フィン61の間の排気を排気口30にスムーズに流すことができる。このように、フィン61を設けることにより、プラズマが排気口30に引き寄せられることを抑制することができる。
For example, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、フィン61を載置台23と並列に配置した場合について示したが、これに限定されるものではない。フィン61は、載置台23と並列にならなくてもよい。例えば、フィン61は、間口60と排気口30の位置によっては載置台23と並列にならなくてもよい。
Also, in the above embodiment, the case where the
また、上記実施形態では、誘導結合型のプラズマ処理装置10として処理室の上部に誘電体窓(誘電体壁2)を介して高周波アンテナが設けられた場合について示したが、誘電体窓ではなく金属窓を介して高周波アンテナが設けられた場合についても適用できる。この場合、処理ガスの供給は、梁構造等の十字状のシャワー筐体からではなく金属窓にガスシャワーを設けて供給してもよい。
Further, in the above-described embodiment, the inductively coupled
さらにまた、上記実施形態では、間口60を処理室の四隅に形成した例について示したが、これに限るものではない。
Furthermore, in the above embodiment, an example in which the
さらにまた、上記実施形態では、排気網部70を、排気機構の穴部分に適用した例について示したが、ビューポートや基板搬入出口など、プラズマ処理装置10の処理容器に設けられた開口であれば適用することができる。
Furthermore, in the above-described embodiment, an example in which the
さらにまた、上記実施形態は、プラズマエッチングやプラズマアッシングを行う装置として説明したが、CVD成膜等の他のプラズマ処理装置10に適用することができる。さらに、上記実施形態では、基板としてFPD用の矩形基板を用いた例を示したが、他の矩形基板を処理する場合にも適用可能であるし、矩形に限らず例えば半導体ウエハ等の円形の基板にも適用可能である。
Furthermore, the above embodiment has been described as an apparatus for performing plasma etching or plasma ashing, but can be applied to other
1 本体容器
2 誘電体壁(誘電体部材)
3 アンテナ室
4 処理室
13 高周波アンテナ
14 整合器
15 高周波電源
16 給電部材
19 給電線
20 処理ガス供給系
23 載置台
23c 載置面
27 高周波電源
30 排気口
31 排気配管
32 自動圧力制御バルブ(APC)
33 真空ポンプ
40 排気部
41 処理領域
42 排気領域
50 仕切り部材
60 間口
61、61a、61b フィン
70 排気網部
72 第1の開口バッフル板
73 第2の開口バッフル板
74 第3の開口バッフル板
100 制御部
G 基板
1 main container 2 dielectric wall (dielectric member)
3
33
Claims (11)
前記載置台にバイアス用の高周波電力を印加する高周波電源と、
前記載置台の周囲の、前記載置台の前記基板が載置される載置面よりも低い位置に設けられ、前記処理室内を排気する排気口と、
導電性材料からなり、接地電位に接続され、前記排気口を覆うように配置され、前記処理室を、前記基板に対してプラズマ処理を行う処理領域と、前記排気口に繋がる排気領域とに仕切る仕切り部材と、
導電性材料からなり、接地電位に接続され、前記処理室の内面に配置された複数の板状部材と、
を有し、
前記複数の板状部材は、長手方向を前記載置台の側面と並行な方向として間隔を開けて並列に配置されたことを特徴とするプラズマ処理装置。 a processing chamber in which a mounting table on which the substrate is mounted is provided and in which the substrate is subjected to plasma processing;
a high-frequency power source that applies bias high-frequency power to the mounting table;
an exhaust port provided around the mounting table at a position lower than a mounting surface of the mounting table on which the substrate is mounted, for exhausting the inside of the processing chamber;
It is made of a conductive material, is connected to a ground potential, is arranged so as to cover the exhaust port, and divides the processing chamber into a processing region in which plasma processing is performed on the substrate and an exhaust region connected to the exhaust port. a partition member;
a plurality of plate-shaped members made of a conductive material, connected to a ground potential, and arranged on the inner surface of the processing chamber;
has
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of plate-like members are arranged in parallel with a space therebetween with the longitudinal direction parallel to the side surface of the mounting table .
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said plate member is arranged at least upstream of said exhaust port with respect to a flow of exhaust gas to said exhaust port within said exhaust region. .
前記板状部材は、前記仕切り部材により覆われた部分に少なくとも配置された
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。 A plurality of partition members are arranged around the mounting table so as to form a frontage between adjacent partition members,
3. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the plate member is arranged at least in a portion covered by the partition member.
前記板状部材は、前記排気口から前記間口の部分に少なくとも配置された
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。 A plurality of partition members are arranged around the mounting table so as to form a frontage between adjacent partition members,
3. The plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the plate-like member is arranged at least in a portion extending from the exhaust port to the frontage.
ことを特徴とする請求項1~4の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the plate member is arranged so as to surround the mounting table.
ことを特徴とする請求項1~5の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 6. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein more plate-like members are arranged outside the exhaust port than in the exhaust port.
ことを特徴とする請求項1~6の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the plate member and the partition member are connected.
ことを特徴とする請求項1~6の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein a gap is formed between the plate member and the partition member.
ことを特徴とする請求項1~8の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8 , wherein the plate member is connected to the bottom surface of the processing chamber.
ことを特徴とする請求項1~9の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 10. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 9 , wherein a sealing plate is provided at an end portion of said plate-like member in a crossing direction crossing a side surface of said mounting table.
前記第1の開口バッフル板は、接地され、
前記第2の開口バッフル板および前記第3の開口バッフル板は、電気的にフローティング状態とされた
ことを特徴とする請求項1~10の何れか1つに記載のプラズマ処理装置。 The exhaust port is provided with a first opening baffle plate, a second opening baffle plate, and a third opening baffle plate made of a conductive material and having a plurality of openings from downstream to upstream of the exhaust path. ,
the first open baffle plate is grounded;
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10 , wherein said second opening baffle plate and said third opening baffle plate are in an electrically floating state.
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