JP7492900B2 - Plasma Processing Equipment - Google Patents
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Description
本発明はプラズマ処理装置に用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to technology suitable for use in plasma processing equipment.
従来から、プラズマを用いて原料ガスを分解し、例えば、基板の被成膜面に薄膜を形成するプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置においては、例えば、特許文献1,2に示すように、チャンバと、電極フランジと、チャンバおよび電極フランジによって挟まれた絶縁フランジとによって、処理室が構成されている。処理室は、成膜空間(反応室)を有する。
Conventionally, plasma processing apparatuses have been known that use plasma to decompose a source gas and, for example, form a thin film on a film-forming surface of a substrate. In these plasma processing apparatuses, as shown in, for example,
処理室内には、シャワープレートと、基板が配置されるヒータとが設けられている。シャワープレートは、電極フランジに接続され複数の噴出口を有する。シャワープレートと電極フランジとの間には空間が形成される。この空間は、原料ガスが導入されるガス導入空間である。つまり、シャワープレートは、処理室内を、基板に膜が形成される成膜空間と、ガス導入空間とに区画している。 A shower plate and a heater on which a substrate is placed are provided within the processing chamber. The shower plate is connected to an electrode flange and has multiple nozzles. A space is formed between the shower plate and the electrode flange. This space is a gas introduction space into which raw material gas is introduced. In other words, the shower plate divides the processing chamber into a film formation space, where a film is formed on the substrate, and a gas introduction space.
チャンバは、接地電位に接続されている。これによってヒータは、アノード電極として機能する。一方、電極フランジには高周波電源が接続されている。電極フランジおよびシャワープレートは、カソード電極として機能する。電極フランジの周囲には、例えば、電極フランジを覆うように形成され、かつチャンバに接続されたシールドカバーなどが設けられている。 The chamber is connected to a ground potential. This causes the heater to function as an anode electrode. Meanwhile, a high-frequency power supply is connected to the electrode flange. The electrode flange and the shower plate function as a cathode electrode. Around the electrode flange, for example, a shield cover is provided that is formed to cover the electrode flange and is connected to the chamber.
特許文献1,2において、ヒータの下面には、アースプレートの一端が接続されている。アースプレートの他端は、チャンバの内底面近傍に電気的に接続されている。
また、特許文献1において、ヒータの側部には、別のアースプレート(高周波デバイス)の一端が接続されている。このアースプレートの他端は、チャンバの側面の近傍に電気的に接続されている。
In
In addition, in
このような構成において、ガス導入空間に導入されたガスは、シャワープレートの各噴出口から成膜空間に均一に噴出される。このとき、高周波電源を起動して電極フランジに高周波電圧を印加し、成膜空間内にプラズマを発生させる。そして、プラズマによって分解された原料ガスが基板の被成膜面に到達することにより所望の膜が形成される。 In this configuration, the gas introduced into the gas introduction space is uniformly ejected into the film formation space from each nozzle of the shower plate. At this time, the high-frequency power supply is started and a high-frequency voltage is applied to the electrode flange, generating plasma in the film formation space. The raw material gas is then decomposed by the plasma and reaches the film formation surface of the substrate, forming the desired film.
電極フランジに高周波電圧を印加してプラズマを発生させる際、プラズマの発生に伴って流れる電流は、シャワープレート,ヒータ,およびアースプレートの順に伝達される。さらに、この電流は、チャンバおよびシールドカバーに伝達され、マッチングボックスにリターンされる。プラズマの発生に伴う電流は、このような電流経路を通じて流れる。 When a high-frequency voltage is applied to the electrode flange to generate plasma, the current that flows as the plasma is generated is transmitted in the order of the shower plate, heater, and earth plate. This current is then transmitted to the chamber and shield cover, and returned to the matching box. The current that flows as the plasma is generated flows through this current path.
ところで、特許文献1の図4や、特許文献2に記載されるように、チャンバの側壁には、基板をチャンバ内に搬出又は搬入するために用いられる搬出入部が設けられ、これを開閉するドアバルブが設けられている。
As shown in FIG. 4 of
しかし、特許文献1の図4や、特許文献2に記載されるように、搬出入部が形成されている場合、搬出入部が形成されているチャンバの内側面を流れる高周波電流の経路は、搬出入部が形成されていないチャンバの内側面を流れる高周波電流の経路よりも長くなる。これによって、搬出入部が形成されている内側面を流れる高周波電流の経路において、インダクタンスが大きくなる。
However, as shown in FIG. 4 of
このため、基板およびヒータの周方向において、リターン電流の分布が均一でなくなるため、電場勾配が不均一となり、局所放電(異常放電)やプラズマの偏りを生じ、成膜の均一性に影響を与えるという問題があった。 As a result, the distribution of the return current becomes non-uniform in the circumferential direction of the substrate and heater, resulting in a non-uniform electric field gradient, which causes localized discharges (abnormal discharges) and plasma bias, affecting the uniformity of film formation.
特に、高周波電圧を大きくする必要がある場合には、搬出入部の近傍における異常放電が発生するおそれがある。
このため、異常放電に起因するインピーダンスの不整合が生じ、電極フランジに印加できる高周波電圧が低下してしまうという課題がある。
In particular, when it is necessary to increase the high frequency voltage, there is a risk of abnormal discharge occurring near the loading/unloading section.
This causes an impedance mismatch due to abnormal discharge, which reduces the high-frequency voltage that can be applied to the electrode flange.
特許文献1では、このドアバルブよりもシャワープレートに近接する位置に高周波デバイスを設けて、これを防止している。
また、特許文献2では、ドアバルブを二重にして、これを防止している。
In
In addition, in
しかし、特許文献1,2に記載されるように、成膜空間に、変形する部分、接触する部分あるいは摺動する部分があると、パーティクルの発生原因となる可能性があるため、好ましくない。
特に、特許文献1に記載されるように、成膜処理時あるいは基板が昇降したときのいずれにおいても、基板よりもシャワープレートに近接する位置に、これら変形する部分、接触する部分あるいは摺動する部分があると、非常に好ましくない。
However, as described in
In particular, as described in
また、特許文献2のように、成膜空間に可動部分あるいは駆動部分があると、パーティクルの発生原因となる場合があるため、好ましくない。
Furthermore, as in
また、特許文献1,2に記載されるように、リターン電流が、ヒータの下面、アースプレート、チャンバ底部を経由してシールドカバーに伝達される場合、基板の周方向におけるリターン電流の不均一性は改善されるが、さらにリターン電流の経路を短縮して、インダクタンスを減少させたいという要求があった。
Furthermore, as described in
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたもので、以下の目的を達成しようとするものである。
1.パーティクルの発生を防止すること。
2.プラズマ形成における均一性を向上すること。
3.高周波リターン電流の経路の短縮を図ること。
4.基板周方向における高周波リターン電流の分布均一性を向上すること。
5.高周波リターン電流の経路においてインダクタンスの低減を図ること。
6.高周波リターン電流の経路の安定性を向上すること。
7.これらを同時に実現すること。
The present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to achieve the following objects.
1. Preventing particle generation.
2. Improving uniformity in plasma formation.
3. Shorten the path of high frequency return current.
4. To improve the uniformity of the distribution of high frequency return current in the circumferential direction of the substrate.
5. Reducing the inductance in the path of the high-frequency return current.
6. To improve the stability of the high frequency return current path.
7. Achieve these goals simultaneously.
本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマ処理装置であって、
電極フランジと、
側壁および底部を有するチャンバと、
前記チャンバと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記支持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記支持部の側周面に周設されたキャパシタ形成部と、
前記チャンバの前記側壁に形成されて、前記チャンバの径方向で中心に向かう内周面において前記支持部の前記キャパシタ形成部に対向する位置に周設されたキャパシタ形成部と、
を有し、
前記昇降駆動部によって前記支持部を昇降させ、前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部との間にギャップを形成して、
互いに対向する前記キャパシタ形成部どうしの間に、プラズマ形成時の高周波リターン電流に対するキャパシタを前記支持部の全周となる位置に形成する
ことにより上記課題を解決した。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部は、前記昇降駆動部による前記支持部の昇降方向における幅寸法が、前記支持部の全周において略均一に形成される
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記キャパシタ形成部とは、前記基板の径方向における離間距離(ギャップ)が、前記支持部の全周において略均一に形成される
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部は、前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部よりも、前記基板の厚さ方向における幅寸法が大きく形成される
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記キャパシタ形成部が、前記基板の周方向において、連続的または断続的に形成される
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記側周面において、前記キャパシタ形成部の上方には絶縁部材が配置される
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部において、前記キャパシタ形成部よりも径方向内側となる上面には絶縁部材が配置される
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記処理室には、前記電極フランジに電気的に接続されるとともに前記反応室の上側に位置するシャワープレートが設けられ、
前記支持部の前記上面における前記絶縁部材の内周輪郭と、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭とが、対応する形状(平面視して一致するかその近傍)を有する
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部とは、いずれも前記昇降駆動部による前記支持部の昇降方向に沿った面(鉛直面)に延在する
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記チャンバの前記側壁には、前記反応室に前記基板を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部が設けられ、
前記キャパシタ形成部の下端が、前記搬出入部よりも前記電極フランジに近接する位置に設けられる
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の昇降方向において、前記支持部の前記上面における前記絶縁部材と前記絶縁フランジとの間となる前記チャンバの前記側壁の内周面には、絶縁部材が設けられる
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記キャパシタ形成部とが、容量結合により電気的に接続されている
ことができる。
本発明のプラズマ処理装置は、
前記昇降駆動部は、前記支持部を昇降駆動する駆動支柱と、前記支持部の昇降姿勢を維持する姿勢規制支柱と、を有する
ことができる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
A plasma processing apparatus comprising:
An electrode flange;
a chamber having a sidewall and a bottom;
an insulating flange disposed between the chamber and the electrode flange;
a processing chamber having a reaction chamber constituted by the chamber, the electrode flange, and the insulating flange;
a support part that is accommodated in the reaction chamber, on which a substrate having a processing surface is placed and that is capable of controlling a temperature of the substrate;
A lifting drive unit that lifts and lowers the support unit;
a high frequency power source connected to the electrode flange and configured to apply a high frequency voltage;
a capacitor forming portion provided around a side peripheral surface of the support portion;
a capacitor forming portion formed on the side wall of the chamber and provided on an inner circumferential surface of the chamber radially toward the center thereof at a position facing the capacitor forming portion of the support portion;
having
The support part is raised and lowered by the lifting drive part to form a gap between the capacitor formation part on the side peripheral surface of the support part and the capacitor formation part on the inner peripheral surface of the sidewall of the chamber,
The above problem was solved by forming a capacitor for high frequency return current during plasma generation between the opposing capacitor formation portions at a position covering the entire circumference of the support portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion on the side peripheral surface of the support portion may be formed so that a width dimension in a direction in which the support portion is lifted and lowered by the lift drive portion is substantially uniform around the entire circumference of the support portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion of the support portion and the capacitor forming portion of the sidewall of the chamber can be formed such that a separation distance (gap) in a radial direction of the substrate is approximately uniform around the entire circumference of the support portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion on the inner circumferential surface of the sidewall of the chamber may be formed to have a width dimension in a thickness direction of the substrate larger than that of the capacitor forming portion on the lateral surface of the support portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor formation portion may be formed continuously or discontinuously in the circumferential direction of the substrate.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
An insulating member may be disposed on the side surface of the support portion above the capacitor formation portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
An insulating member may be disposed on an upper surface of the support portion, the upper surface being radially inward from the capacitor formation portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
a shower plate electrically connected to the electrode flange and located above the reaction chamber is provided in the processing chamber;
An inner peripheral contour of the insulating member on the upper surface of the support and an outer peripheral contour of the shower plate exposed to the reaction chamber can have corresponding shapes (they may be the same or nearly so in plan view).
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion on the side surface of the support portion and the capacitor forming portion on the inner surface of the side wall of the chamber can both extend in a plane (vertical plane) along the direction in which the support portion is raised and lowered by the lifting drive portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
a transfer unit used for transferring the substrate into or out of the reaction chamber is provided on the side wall of the chamber;
A lower end of the capacitor formation portion may be provided at a position closer to the electrode flange than the carry-in/out portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
An insulating member may be provided on an inner circumferential surface of the side wall of the chamber between the insulating member on the upper surface of the support portion and the insulating flange in the ascending and descending direction of the support portion.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor-forming portion of the support and the capacitor-forming portion of the sidewall of the chamber may be electrically connected by capacitive coupling.
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The elevation drive section may have a drive support column that drives the support section to elevate and lower, and a position restriction support column that maintains the elevation position of the support section.
本発明のプラズマ処理装置は、
プラズマ処理装置であって、
電極フランジと、
側壁および底部を有するチャンバと、
前記チャンバと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記支持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記支持部の側周面に周設されたキャパシタ形成部と、
前記チャンバの前記側壁に形成されて、前記チャンバの径方向で中心に向かう内周面において前記支持部の前記キャパシタ形成部に対向する位置に周設されたキャパシタ形成部と、
を有し、
前記昇降駆動部によって前記支持部を昇降させ、前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記内周面の前記キャパシタ形成部との間にギャップを形成して、
互いに対向する前記キャパシタ形成部どうしの間に、プラズマ形成時の高周波リターン電流に対するキャパシタを前記支持部の全周となる位置に形成する。
これにより、支持部の側周面とチャンバの側壁の内周面との間に数ミリ程度の極小の間隙(ギャップ)が形成される。また、高周波電圧が印加されている際に、高周波リターン電流の経路として、支持部の側周面とチャンバの側壁の内周面とは容量結合を介して互いに電気的に接続される。
この構成によれば、電極フランジに高周波の高電力を供給したときに、高周波電流を電極フランジから支持部を介してチャンバ側壁に流すことができる。従って、電極フランジと支持部との間にプラズマを発生させることができる。
このとき、プラズマ形成時に、マッチングボックスにリターンする高周波リターン電流の経路を、支持部、支持部の側周面のキャパシタ形成部、チャンバ側壁の内周面のキャパシタ形成部、チャンバ側壁、とすることができる。
これにより、高周波リターン電流の経路が、チャンバ底部を経由する場合よりも短くすることができる。したがって、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを減少することができる。
同時に、昇降駆動部によって設定される支持部の高さに関わりなく、支持部の側周面とチャンバ側壁の内周面との間のギャップを均一幅寸法に形成することが可能となる。このため、高周波リターン電流経路が、基板の周方向の全周において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向の全周において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
また、高周波リターン電流の経路が、キャパシタ形成部よりもチャンバの底部に近接する位置を経由しない。これにより、高周波リターン電流の経路が経由しない位置である、キャパシタ形成部よりも底部に近接する位置となるチャンバの側壁に搬出入部を設けることが可能となる。
これにより、高周波リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼすことを防止できる。これにより、搬出入部によるインダクタンスの増加を防止することができ、高周波リターン電流のインダクタンスを低下させることができる。
したがって、プラズマを発生させる際、搬出入部内における異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
また、同時に、高周波リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼさないことで、高周波リターン電流の経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
このような構成においては、支持部の側周面とチャンバ側壁の内周面とが接触しないとともに、昇降駆動部以外の可動部分が処理室内に存在しないため、互いに摺動する部分がなく、パーティクル(塵埃)などが発生することを防止できる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
A plasma processing apparatus comprising:
An electrode flange;
a chamber having a sidewall and a bottom;
an insulating flange disposed between the chamber and the electrode flange;
a processing chamber having a reaction chamber constituted by the chamber, the electrode flange, and the insulating flange;
a support part that is accommodated in the reaction chamber, on which a substrate having a processing surface is placed and that is capable of controlling a temperature of the substrate;
A lifting drive unit that lifts and lowers the support unit;
a high frequency power source connected to the electrode flange and configured to apply a high frequency voltage;
a capacitor forming portion provided around a side peripheral surface of the support portion;
a capacitor forming portion formed on the side wall of the chamber and provided on an inner circumferential surface of the chamber toward the center in a radial direction of the chamber at a position facing the capacitor forming portion of the support portion;
having
The support part is raised and lowered by the lifting drive part, and a gap is formed between the capacitor formation part on the side peripheral surface of the support part and the capacitor formation part on the inner peripheral surface of the chamber,
A capacitor for a high frequency return current during plasma generation is formed between the opposing capacitor formation portions at a position covering the entire circumference of the support portion.
As a result, a very small gap of about several millimeters is formed between the side surface of the support part and the inner surface of the side wall of the chamber. Furthermore, when a high frequency voltage is applied, the side surface of the support part and the inner surface of the side wall of the chamber are electrically connected to each other via capacitive coupling as a path for the high frequency return current.
According to this configuration, when high radio frequency power is supplied to the electrode flange, a radio frequency current can be caused to flow from the electrode flange through the support to the side wall of the chamber, thereby generating plasma between the electrode flange and the support.
In this case, when plasma is generated, the path of the high-frequency return current returning to the matching box can be the support portion, the capacitor forming portion on the side surface of the support portion, the capacitor forming portion on the inner surface of the chamber side wall, and the chamber side wall.
This allows the path of the high frequency return current to be shorter than the path via the bottom of the chamber, thereby reducing the inductance in the path of the high frequency return current.
At the same time, it is possible to form a gap between the side surface of the support part and the inner surface of the chamber side wall with a uniform width regardless of the height of the support part set by the lift drive part, so that the high frequency return current path is formed uniformly all around the circumference of the substrate.
This makes it possible to suppress non-uniformity in the electric field gradient over the entire circumference of the substrate in the circumferential direction, and to maintain a uniform distribution of the plasma processing characteristics, that is, the film formation characteristics.
In addition, the path of the high frequency return current does not pass through a position closer to the bottom of the chamber than the capacitor formation portion, which makes it possible to provide a load/unload portion on the side wall of the chamber at a position closer to the bottom than the capacitor formation portion, which is a position where the path of the high frequency return current does not pass.
This prevents the carry-in/out section from affecting the path of the high-frequency return current, thereby preventing an increase in inductance due to the carry-in/out section and reducing the inductance of the high-frequency return current.
Therefore, when plasma is generated, abnormal discharge within the loading/unloading section can be prevented, and the high frequency voltage that can be applied to the electrode flange can be increased.
At the same time, since the carry-in/out section does not affect the path of the high frequency return current, the path of the high frequency return current is formed uniformly in the circumferential direction of the substrate.
This makes it possible to suppress non-uniformity of the electric field gradient in the circumferential direction of the substrate, and to maintain a uniform distribution of the plasma processing characteristics, that is, the film formation characteristics.
In such a configuration, the side surface of the support part does not come into contact with the inner surface of the chamber side wall, and there are no moving parts other than the lifting and lowering drive part inside the processing chamber, so there are no parts that slide against each other, preventing the generation of particles (dust, etc.).
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部は、前記昇降駆動部による前記支持部の昇降方向における幅寸法が、前記支持部の全周において略均一に形成される。
これにより、支持部の側周面のキャパシタ形成部と、チャンバ側壁の内周面のキャパシタ形成部と、で形成されるキャパシタが、基板の周方向において均等に形成される。
したがって、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
これにより、基板の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
従って、プラズマを発生させる際、インダクタンスが変動した部分で発生する異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion on the side peripheral surface of the support portion has a width dimension in a direction in which the support portion is lifted and lowered by the lift drive portion that is substantially uniform around the entire circumference of the support portion.
As a result, a capacitor formed by the capacitor forming portion on the side peripheral surface of the support portion and the capacitor forming portion on the inner peripheral surface of the chamber sidewall is formed uniformly in the circumferential direction of the substrate.
Therefore, the high frequency return current path is formed uniformly in the circumferential direction of the substrate.
This makes it possible to suppress non-uniformity of the electric field gradient in the circumferential direction of the substrate, and to maintain a uniform distribution of the plasma processing characteristics, that is, the film formation characteristics.
Therefore, when generating plasma, it is possible to prevent abnormal discharge from occurring in a portion where the inductance has changed, and it is possible to increase the high frequency voltage that can be applied to the electrode flange.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記キャパシタ形成部とは、前記基板の径方向における離間距離(ギャップ)が、前記支持部の全周において略均一に形成される。
これにより、支持部のキャパシタ形成部と、チャンバの側壁のキャパシタ形成部とによって形成されるギャップが、基板の周方向の全周において均等に形成されることになる。したがって、高周波リターン電流の経路となるキャパシタが、基板の周方向の全周において均等に形成される。これにより、基板の周方向の全周において、高周波リターン電流の経路が均等に形成されることができる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion of the support portion and the capacitor forming portion of the sidewall of the chamber are spaced apart (gap) in the radial direction of the substrate substantially uniformly around the entire circumference of the support portion.
As a result, the gap formed by the capacitor forming portion of the support portion and the capacitor forming portion of the sidewall of the chamber is formed evenly all around the circumference of the substrate in the circumferential direction. Therefore, the capacitor that serves as the path of the high frequency return current is formed evenly all around the circumference of the substrate in the circumferential direction. As a result, the path of the high frequency return current can be formed evenly all around the circumference of the substrate in the circumferential direction.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部は、前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部よりも、前記基板の厚さ方向における幅寸法が大きく形成される。
これにより、サセプタ(支持部)の高さ位置が変化した状態でプラズマ処理をおこなう場合でも、前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部が、前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部に対して、その全面積が互いに対向した状態を維持することができる。この状態で、プラズマ処理条件にともなって変化したサセプタ(支持部)の高さ位置に影響されることなく、キャパシタ形成部による必要なキャパシタの形成が維持される。これにより、必要な高周波リターン電流の経路が均等に形成されることを維持可能である。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor formation portion on the inner circumferential surface of the sidewall of the chamber is formed to have a width dimension in a thickness direction of the substrate larger than that of the capacitor formation portion on the lateral surface of the support portion.
As a result, even when plasma processing is performed with the height position of the susceptor (supporting part) changed, the capacitor forming part on the side peripheral surface of the supporting part can maintain a state in which the entire area faces the capacitor forming part on the inner peripheral surface of the side wall of the chamber. In this state, the formation of the necessary capacitor by the capacitor forming part is maintained without being affected by the height position of the susceptor (supporting part) that changes with the plasma processing conditions. This makes it possible to maintain the uniform formation of the path of the necessary high frequency return current.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記キャパシタ形成部が、前記基板の周方向において、連続的または断続的に形成される。
これにより、前記キャパシタ形成部を、基板の輪郭形状および支持部の輪郭形状に因って影響を受けないように、前記基板の周方向において配置することが容易となる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor formation portion is formed continuously or intermittently in the circumferential direction of the substrate.
This makes it easy to arrange the capacitor formation portion in the circumferential direction of the substrate so as not to be affected by the contour shape of the substrate and the contour shape of the support portion.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記側周面において、前記キャパシタ形成部の上方には絶縁部材が配置される。
これにより、サセプタ(支持部)の上面外周部付近を絶縁部材で覆うことができる。したがって、サセプタ(支持部)の上面外周部付近へのプラズマの回り込みによるキャパシタ形成部へ着膜を防止する。また、高周波リターン経路の安定化を図る。
また、前記支持部の前記側周面と前記チャンバの前記側壁の前記内周面とで、互いに対向するキャパシタ形成部により、高周波リターン電流へのキャパシタを形成可能である。同時に、前記支持部の前記側周面のキャパシタ形成部において、導電部材が露出する領域の面積を規定して、所望の値となるキャパシタ形成を可能とすることができる。
さらに、支持部(サセプタ)における側周面の上側位置で、電極フランジあるいはシャワープレート等に対する異常放電の発生を防止することができる。
従って、前記支持部の前記側周面と前記チャンバの前記側壁の前記内周面との間で異常放電が生じるのを抑制することができる。結果として、装置に供給できる高周波電力の上限値を上昇させることができる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
An insulating member is disposed on the side peripheral surface of the support portion above the capacitor formation portion.
This allows the vicinity of the outer periphery of the upper surface of the susceptor (supporting part) to be covered with an insulating material, thus preventing deposition of a film on the capacitor formation part due to plasma intrusion around the vicinity of the outer periphery of the upper surface of the susceptor (supporting part), and stabilizing the high frequency return path.
In addition, a capacitor for a high frequency return current can be formed by a capacitor forming portion that faces the side peripheral surface of the support portion and the inner peripheral surface of the side wall of the chamber. At the same time, the area of a region where a conductive member is exposed in the capacitor forming portion on the side peripheral surface of the support portion can be specified, thereby enabling the formation of a capacitor with a desired value.
Furthermore, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge to the electrode flange, shower plate, or the like at the upper position of the side peripheral surface of the support portion (susceptor).
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge between the side peripheral surface of the support portion and the inner peripheral surface of the side wall of the chamber, and as a result, it is possible to increase the upper limit of the high frequency power that can be supplied to the apparatus.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部において、前記キャパシタ形成部よりも径方向内側となる上面には絶縁部材が配置される。
これにより、サセプタ(支持部)の上面縁部付近を絶縁部材で覆うことができる。したがって、サセプタ(支持部)の上面縁部付近へのプラズマの回り込みによるキャパシタ形成部へ着膜を防止する。また、高周波リターン経路の安定化を図る。
また、支持部(サセプタ)における上面縁部付近で、電極フランジあるいはシャワープレート等に対する異常放電の発生を防止することができる。
従って、前記支持部の前記側周面と前記チャンバの前記側壁の前記内周面との間で異常放電が生じるのを抑制することができる。結果として、装置に供給できる高周波電力の上限値を上昇させることができる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
An insulating member is disposed on an upper surface of the support portion, the upper surface being radially inward from the capacitor formation portion.
This allows the upper edge of the susceptor (support) to be covered with an insulating material, preventing deposition of a film on the capacitor formation area due to plasma intrusion around the upper edge of the susceptor (support), and stabilizing the high frequency return path.
Furthermore, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge to the electrode flange, shower plate, or the like near the upper edge of the support portion (susceptor).
Therefore, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge between the side peripheral surface of the support portion and the inner peripheral surface of the side wall of the chamber, and as a result, it is possible to increase the upper limit of the high frequency power that can be supplied to the apparatus.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記処理室には、前記電極フランジに電気的に接続されるとともに前記反応室の上側に位置するシャワープレートが設けられ、
前記支持部の前記上面における前記絶縁部材の内周輪郭と、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭とが、対応する形状を有する。
ここで、前記支持部の前記上面における前記絶縁部材の内周輪郭と、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭とが、対応する形状であるとは、平面視してこれらの輪郭が一致する状態であるか、これらの輪郭が一致する近傍にあり、形成するプラズマが基板の縁部よりも外側に影響を及ぼさない状態を意味する。
これにより、前記支持部の前記上面における前記絶縁部材の内周輪郭と、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭と、を上下方向に結んだ内側である基板の上方にプラズマの形成される空間を主に限定することができる。したがって、プラズマ処理中に、キャパシタ形成部よりも、チャンバの径方向内側に位置する基板に対して、発生させるプラズマがキャパシタ形成部付近には到達することを防止できる。
これにより、キャパシタ形成部にプラズマが影響を及ぼすことを防止して、高周波リターン電流の経路におけるキャパシタを確実に形成することが可能となる。
したがって、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
さらに、基板サイズを縮小することなく、高周波リターン電流の経路となるキャパシタを容易に形成することが可能となる。
しかも、昇降駆動部以外の可動部分を処理室内に設ける必要がないため、パーティクル(塵埃)などが発生することを防止して、成膜特性が低下することを防止できる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
a shower plate electrically connected to the electrode flange and located above the reaction chamber is provided in the processing chamber;
An inner peripheral contour of the insulating member on the upper surface of the support and an outer peripheral contour of the shower plate exposed to the reaction chamber have corresponding shapes.
Here, the corresponding shapes of the inner peripheral contour of the insulating member on the upper surface of the support and the outer peripheral contour of the shower plate exposed to the reaction chamber mean a state in which these contours coincide when viewed in a plane, or are so close to coinciding that the plasma being formed does not affect areas outside the edge of the substrate.
This makes it possible to mainly limit the space in which plasma is formed above the substrate, which is an inner side of a line connecting an inner peripheral contour of the insulating member on the upper surface of the support portion and an outer peripheral contour of the shower plate exposed to the reaction chamber in the vertical direction. Therefore, during plasma processing, it is possible to prevent the generated plasma from reaching the vicinity of the capacitor formation portion for a substrate located radially inward of the capacitor formation portion in the chamber.
This makes it possible to prevent the plasma from affecting the capacitor formation portion, and to reliably form a capacitor in the path of the high frequency return current.
Therefore, the high frequency return current path is formed uniformly in the circumferential direction of the substrate.
Furthermore, it is possible to easily form a capacitor that serves as a path for a high-frequency return current without reducing the size of the substrate.
Moreover, since there is no need to provide any movable parts other than the elevation drive unit inside the processing chamber, it is possible to prevent particles (dust) and the like from being generated and to prevent deterioration of film formation characteristics.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部とは、いずれも前記昇降駆動部による前記支持部の昇降方向に沿った面に延在する。
つまり、支持部の側周面が支持部の輪郭に沿って鉛直方向に切り立った面とされ、前記チャンバ側壁の内周面がチャンバの輪郭に沿って鉛直方向に切り立った面とされる。これにより、支持部の側周面と、チャンバ側壁の内周面とが、同心状に形成されるとともに、チャンバの径方向にギャップを有した状態で互いに離間する。
したがって、支持部のキャパシタ形成部と、チャンバ側壁のキャパシタ形成部とが、互いに平行な筒状に形成される。
これにより、支持部が昇降駆動された際に、ギャップの間隔を維持したままで上下方向に移動できる。また、支持部のキャパシタ形成部と、チャンバ側壁のキャパシタ形成部とのギャップを、高さ方向の全長で一定にすることができる。また、ギャップが一定の状態を、支持部が昇降駆動された際に維持することができる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion on the side peripheral surface of the support portion and the capacitor forming portion on the inner peripheral surface of the sidewall of the chamber both extend on a plane along a direction in which the support portion is lifted and lowered by the lift drive portion.
In other words, the side circumferential surface of the support part is a steep surface that rises vertically along the contour of the support part, and the inner circumferential surface of the chamber side wall is a steep surface that rises vertically along the contour of the chamber, so that the side circumferential surface of the support part and the inner circumferential surface of the chamber side wall are formed concentrically and are separated from each other with a gap in the radial direction of the chamber.
Therefore, the capacitor formation portion of the support portion and the capacitor formation portion of the chamber sidewall are formed into cylindrical shapes parallel to each other.
This allows the support to move up and down while maintaining the gap when it is raised and lowered. Also, the gap between the capacitor forming portion of the support and the capacitor forming portion of the chamber side wall can be kept constant over the entire length in the height direction. Also, the constant gap can be maintained when the support is raised and lowered.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記チャンバの前記側壁には、前記反応室に前記基板を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部が設けられ、
前記キャパシタ形成部の下端が、前記搬出入部よりも前記電極フランジに近接する位置に設けられる。
これにより、リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼすことを防止できる。これにより、搬出入部によるインダクタンスの増加を防止することができ、高周波リターン電流のインダクタンスを低下させることができる。
従って、プラズマを発生させる際、搬出入部内における異常放電を防止でき、電極フランジに印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
また、同時に、リターン電流の経路に対して、搬出入部が影響を及ぼさないことで、高周波リターン電流経路が、基板の周方向において、均等に形成されることになる。
さらに、キャパシタ形成部よりも底部に近接する位置となるチャンバの側壁に搬出入部が位置するため、搬出入部で発生したパーティクルが基板に到達することを抑制して、成膜特性が低下することを防止できる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
a transfer unit used for transferring the substrate into or out of the reaction chamber is provided on the side wall of the chamber;
A lower end of the capacitor formation portion is provided at a position closer to the electrode flange than the carry-in/out portion.
This prevents the carry-in/out section from affecting the path of the return current, thereby preventing an increase in inductance due to the carry-in/out section and reducing the inductance of the high-frequency return current.
Therefore, when plasma is generated, abnormal discharge within the loading/unloading section can be prevented, and the high frequency voltage that can be applied to the electrode flange can be increased.
At the same time, since the carry-in/out section does not affect the path of the return current, the high-frequency return current path is formed uniformly in the circumferential direction of the substrate.
Furthermore, since the loading/unloading section is located on the side wall of the chamber, which is closer to the bottom than the capacitor formation section, particles generated in the loading/unloading section are prevented from reaching the substrate, thereby preventing a deterioration in the film formation characteristics.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の昇降方向において、前記支持部の前記上面における前記絶縁部材と前記絶縁フランジとの間となる前記チャンバの前記側壁の前記内周面には、絶縁部材が設けられる。
ここで、前記支持部の前記上面における前記絶縁部材と前記絶縁フランジとの間となる前記チャンバ側壁の内周面は、プラズマの形成される空間の径方向外側となる側壁部分となる。したがって、この部分に形成された絶縁部材によって、電極プレートやシャワープレートからチャンバ側壁の内周面への異常放電が発生することを防止できる。同時に、支持部上面あるいは基板の比処理面からチャンバ側壁の内周面への異常放電が発生することを防止できる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
An insulating member is provided on the inner circumferential surface of the side wall of the chamber between the insulating member on the upper surface of the support portion and the insulating flange in the lifting and lowering direction of the support portion.
Here, the inner peripheral surface of the chamber sidewall between the insulating member on the upper surface of the support and the insulating flange is the sidewall portion that is radially outward of the space in which plasma is generated. Therefore, the insulating member formed in this portion can prevent abnormal discharge from the electrode plate or shower plate to the inner peripheral surface of the chamber sidewall. At the same time, it can prevent abnormal discharge from the upper surface of the support or the non-processing surface of the substrate to the inner peripheral surface of the chamber sidewall.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記支持部の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記キャパシタ形成部とが、容量結合により電気的に接続されている。
これにより、互いに対向するキャパシタ形成部によって、キャパシタを形成し、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを低下させるとともに、基板の周方向において、略等しいインダクタンスを形成することが可能となる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The capacitor forming portion of the support and the capacitor forming portion of the sidewall of the chamber are electrically connected by capacitive coupling.
This allows a capacitor to be formed by the opposing capacitor forming portions, thereby reducing the inductance in the path of the high frequency return current and forming a substantially uniform inductance in the circumferential direction of the substrate.
本発明のプラズマ処理装置は、
前記昇降駆動部は、前記支持部を昇降駆動する駆動支柱と、前記支持部の昇降姿勢を維持する姿勢規制支柱と、を有する。
これにより、支持部(サセプタ)の全周に形成されるキャパシタ形成部のギャップを維持したままで、支持部(サセプタ)の昇降を可能として、プラズマ形成条件による支持部(サセプタ)の高さ位置の変動にもキャパシタの値を適正な範囲に維持することが可能となる。したがって、支持部(サセプタ)の高さ位置によらずに、基板の周方向において、略等しいインダクタンスを維持することが可能となる。
The plasma processing apparatus of the present invention comprises:
The elevation drive unit has a drive support pillar that drives the support unit to elevate and lower, and a position restriction support pillar that maintains the elevation position of the support unit.
This allows the support (susceptor) to be raised and lowered while maintaining the gap of the capacitor formation portion formed around the entire circumference of the support (susceptor), and makes it possible to maintain the capacitor value within an appropriate range even when the height position of the support (susceptor) varies depending on the plasma generation conditions. Therefore, it becomes possible to maintain an approximately equal inductance in the circumferential direction of the substrate, regardless of the height position of the support (susceptor).
本発明によれば、成膜空間において昇降駆動部以外の変形部、可動部、接触部を設けることなく、パーティクルの発生を防止し、搬出入部から基板へ到達するパーティクルを低減し、高周波リターン電流の経路を短縮する。
これらとともに、基板周方向における高周波リターン電流の分布均一性を向上し、高周波リターン電流の経路においてインダクタンスを低下させることを可能とするとともに、これらを同時に実現することができるという効果を奏することが可能となる。
According to the present invention, the generation of particles is prevented, the number of particles reaching the substrate from the loading/unloading section is reduced, and the path of the high-frequency return current is shortened, without providing any deforming parts, movable parts, or contact parts in the film formation space other than the lifting/lowering drive section.
In addition to these, it is possible to improve the distribution uniformity of the high-frequency return current in the circumferential direction of the substrate and reduce the inductance in the path of the high-frequency return current, thereby achieving the effects of simultaneously achieving these.
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第1実施形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本実施形態におけるプラズマ処理装置を示す概略断面図であり、図において、符号1は、プラズマ処理装置である。
A first embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present embodiment, in which
本実施形態に係るプラズマ処理装置1は、プラズマCVD法を用いた成膜装置である。 プラズマ処理装置1は、図1に示すように、反応室である成膜空間2aを有する処理室101を含む。
処理室101は、真空チャンバ(チャンバ)2と、電極フランジ4と、真空チャンバ2および電極フランジ4に挟持された絶縁フランジ81とから構成されている。
The
The
真空チャンバ2は、底部(内底面)11と、底部(内底面)11の周縁から立設された側壁(壁部)24と、を有する。
真空チャンバ2は、アルミニウム、アルミニウム合金等で形成される。
The
The
真空チャンバ2の底部(内底面)11には、開口部が形成されている。この開口部には支柱16が挿通され、支柱16は真空チャンバ2の下部に配置されている。
支柱16の先端は、真空チャンバ2内に位置する。支柱16の先端には、板状のサセプタ(支持部)15が接続されている。
底部(内底面)11と側壁(壁部)24とは、アルミニウム、アルミニウム合金等で形成される。
An opening is formed in the bottom (inner bottom surface) 11 of the
The tip of the
The bottom portion (inner bottom surface) 11 and the side wall (wall portion) 24 are formed from aluminum, an aluminum alloy, or the like.
支柱16は、真空チャンバ2の外部に設けられた昇降駆動部(昇降機構)16Aに接続されている。支柱16は、昇降駆動部(昇降機構)16Aによって、上下方向に移動可能である。つまり、支柱16の先端に接続されているサセプタ15は、上下方向に昇降可能に構成されている。サセプタ15は、真空チャンバ2の内部に収容されている。
The
真空チャンバ2の外部においては、支柱16の外周を覆うようにベローズ(不図示)が設けられている。ベローズにより、支柱16が上下動した際に、成膜空間2aの密閉が維持される。
Outside the
真空チャンバ2には、サセプタ15の上下移動する範囲よりも底部11に近接する高さ位置に、排気管27が接続されている。排気管27の先端には、真空ポンプ28が設けられている。真空ポンプ28は、真空チャンバ2内が真空状態となるように減圧する。
An
真空チャンバ2の上部には、絶縁フランジ81を介して電極フランジ4が取り付けられている。
真空チャンバ2において、側壁24の上端には、高周波電極支持部23が設けられている。
高周波電極支持部23は、それぞれ導電材で構成されている。高周波電極支持部23は、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成される。
高周波電極支持部23の上端には、シールドカバー13の下端が載置されている。
An
In the
The high-frequency
The lower end of the
側壁24は、略円筒状とされて、真空チャンバ2の高さ方向の全長においてほぼ等しい内径寸法を有する。側壁24の内径寸法は、サセプタ15の外径寸法よりもやや大きく設定される。
側壁24の内径寸法は、高周波電極支持部23の内径寸法とほぼ等しく設定される。
側壁24の上端には、その内周面24aに沿って絶縁部材25が設けられる。
The
The inner diameter of the
An insulating
絶縁部材25は、側壁24の内周面24aにおいて、プラズマPの形成される成膜空間2aに対応する位置に露出している。具体的には、側壁24の内周面24aにおいて、後述する絶縁フランジ81の下端から、プラズマ処理時における基板絶縁カバー82の上面までに対応する高さを有する。
The insulating
絶縁部材25の厚さ寸法、つまり、真空チャンバ2の径方向における寸法は、プラズマ形成時に、側壁24を絶縁可能であれば、特に限定されない。
なお、絶縁部材25の上端は、側壁24の上端と同じ高さ位置とされる。また、絶縁部材25の下端は、後述するキャパシタ形成部30の導電帯部35まで到達しなければ特に限定されない。絶縁部材25の内周面は、絶縁部材25のない側壁24内周面24aと面一となるように設定される。
The thickness dimension of the insulating
The upper end of the insulating
側壁24上端、絶縁部材25、高周波電極支持部23の径方向内側には、絶縁フランジ81が接している。
絶縁フランジ81は側壁24よりも小さい径方向寸法を有する。絶縁フランジ81の径方向断面は、略Z字状に形成される。すなわち、絶縁フランジ81は、側壁24上端、絶縁部材25、高周波電極支持部23の径方向内側に接するとともに、側壁24に平行に延在する枠部81bを有する。
An insulating
The insulating
絶縁フランジ81における枠部81bの上端には、径方向外側に向けて突出する上絶縁フランジ部81cが設けられる。絶縁フランジ81における枠部81bの下端には、径方向内側に向けて突出する下絶縁フランジ部81aが設けられる。
上絶縁フランジ部81cは、高周波電極支持部23の上端に接して、絶縁フランジ81を支持可能とする。
An upper insulating
The upper insulating
下絶縁フランジ部81aおよび枠部81bの径方向内側には、電極フランジ4の下端およびシャワープレート5が接している。
なお、下絶縁フランジ部81aの径方向内側輪郭は、電極フランジ4およびシャワープレート5が成膜空間2aに露出する範囲を制限している。下絶縁フランジ部81aは、電極絶縁カバーとして機能する。
The lower end of the
The radially inner contour of the lower insulating
電極フランジ4は、上板41と周壁43とを有する。
電極フランジ4は、周壁43の開口部が基板10の鉛直方向において下方に位置するように配置されている。
The
The
周壁43の下端によって形成される開口部には、シャワープレート5が取り付けられている。上板41とシャワープレート5とは上下方向に離間して、互いに略平行に配置される。これにより、電極フランジ4とシャワープレート5との間に空間14が形成される。
The
電極フランジ4の上板41は、シャワープレート5に対向している。上板41には、ガス導入口42が設けられている。
また、処理室101の外部に設けられたプロセスガス供給部21とガス導入口42との間には、ガス導入管7が設けられている。
An
Furthermore, a
ガス導入管7の一端は、ガス導入口42に接続される。ガス導入管7の他端は、プロセスガス供給部21に接続されている。
ガス導入管7は、後述するシールドカバー13を貫通している。ガス導入管7を通じて、プロセスガス供給部21から空間14にプロセスガスが供給される。
One end of the
The
空間14は、プロセスガスが導入されるガス導入空間として機能する。
シャワープレート5には、複数のガス噴出口6が形成されている。
空間14内に導入されたプロセスガスは、ガス噴出口6から真空チャンバ2内の成膜空間2aに噴出される。
The
The
The process gas introduced into the
電極フランジ4とシャワープレート5は、それぞれ導電材で構成されている。
電極フランジ4の周囲には、電極フランジ4を覆うようにシールドカバー13が設けられている。
シールドカバー13は、電極フランジ4と非接触である。シールドカバー13は、真空チャンバ2に電気的に接続するように配置されている。
The
A
The
電極フランジ4には、真空チャンバ2の外部に設けられた高周波電源(RF電源)9がマッチングボックス12を介して接続されている。
マッチングボックス12は、シールドカバー13に取り付けられている。
電極フランジ4およびシャワープレート5は、カソード電極として構成されている。 真空チャンバ2は、シールドカバー13を介して接地されている。
A high frequency power source (RF power source) 9 provided outside the
The
The
サセプタ(支持部)15は、表面が平坦に形成された板状の部材である。サセプタ15の上面には、基板10が載置される。サセプタ15は、載置された基板10の法線方向が、支柱16の軸線と平行となるように形成される。
サセプタ15は、ヒータを内蔵してもよい。サセプタ15は、載置した基板10をヒータによって加熱制御可能および温度調節可能としてもよい。
The susceptor (support) 15 is a plate-like member having a flat surface. The
The
サセプタ15は、接地電極、つまりアノード電極として機能する。このため、サセプタ15は、導電性を有する金属等で形成されている。例えば、サセプタ15は、アルミニウム、アルミニウム合金などで形成されている。
The susceptor 15 functions as a ground electrode, i.e., an anode electrode. For this reason, the
サセプタ15は、アルミニウム、アルミニウム合金の表面にアルマイト処理したものとされる。
基板10がサセプタ15上に配置されると、基板10とシャワープレート5とは互いに近接して平行に位置される。
The
When the
サセプタ15に基板10が配置された状態で、ガス噴出口6からプロセスガスを噴出させると、プロセスガスは基板10の処理面10a上の空間に供給される。
サセプタ15の内部には図示しないヒータ線が設けられている。ヒータ線によってサセプタ15の温度が所定の温度に調整される。
When a process gas is ejected from the
A heater wire (not shown) is provided inside the
ヒータ線は、サセプタ15の鉛直方向から見たサセプタ15の略中央部の裏面から下方に向けて突出されている。
ヒータ線は、サセプタ15の略中央部および支柱16に形成された貫通孔の内部に挿通されて、真空チャンバ2の外部へと導かれている。
The heater wire protrudes downward from the rear surface of the
The heater wire is inserted through through-holes formed in the approximate center of the
ヒータ線は、真空チャンバ2の外部において、電源(不図示)に接続される。
ヒータ線は、電源から供給される電力に応じて、サセプタ15および基板10の温度を調節する。
The heater wire is connected to a power source (not shown) outside the
The heater wire adjusts the temperature of the
サセプタ15の上面には、基板10の径方向外側に隣接する位置に、基板絶縁カバー(絶縁部材)82が周設される。
基板絶縁カバー82は、基板10の全周に配置される。基板絶縁カバー82の厚さ寸法は、基板10の厚さ寸法よりも大きくされる。つまり、基板絶縁カバー82の高さは、基板10の処理面10aよりも上向きに突出することができる。
A substrate insulating cover (insulating member) 82 is provided around the upper surface of the
The
または、基板絶縁カバー82の高さは、基板10の処理面10aと同じとすることができる。あるいは、基板絶縁カバー82の高さは、基板10の処理面10aよりも低くすることができる。
基板絶縁カバー82の内周輪郭と、シャワープレート6における反応室2aに露出する外周輪郭とが対応する形状を有する。つまり、基板絶縁カバー82の内周輪郭と、シャワープレート6における反応室2aに露出する外周輪郭とが平面視して一致するかその近傍に配置される。
Alternatively, the height of the
The inner peripheral contour of the
真空チャンバ2の側壁24には、基板10を搬出又は搬入するために用いられる搬出入部26(搬出入口)が形成されている。
真空チャンバ2の側壁24における外側面には、搬出入部26を開閉するドアバルブ26aが設けられている。ドアバルブ26aは、上下方向にスライド可能である。
A transfer section 26 (transfer entrance) used for transferring the
A
ドアバルブ26aが下方(真空チャンバ2の底部11に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部26が開口され、搬出入部26からロボットハンド等の基板搬送部が挿入されて、基板10を搬出又は搬入することができる。
一方、ドアバルブ26aが上方(電極フランジ4に向けた方向)にスライド移動したときは、搬出入部26が閉口され、基板10の処理(プラズマ処理)をおこなうことができる。
When the
On the other hand, when the
図2は、本実施形態におけるプラズマ処理装置のキャパシタ形成部を説明するための拡大断面図である。図3は、本実施形態におけるプラズマ処理装置のキャパシタ形成部を説明するためのサセプタを平面視した図である。
サセプタ15の側周面15aには、図1~図3に示すように、キャパシタ形成部30が形成されている。
真空チャンバ2の側壁24の内周面24aには、図1~図3に示すように、キャパシタ形成部30が形成されている。
Fig. 2 is an enlarged cross-sectional view for explaining a capacitor forming portion of the plasma processing apparatus in this embodiment. Fig. 3 is a plan view of a susceptor for explaining the capacitor forming portion of the plasma processing apparatus in this embodiment.
As shown in FIGS. 1 to 3, a
As shown in FIGS. 1 to 3, a
キャパシタ形成部30としては、サセプタ15の側周面15aにおいて、基板絶縁カバー82の径方向外側に近接する位置に、導電帯部31が周設される。
導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って連続的または断続的に設けられる。
導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って略均一の幅寸法、つまり等幅に設けられる。つまり、導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って等しい上下方向の寸法(幅寸法)を有する。
導電帯部31の幅寸法は、サセプタ15の厚さ寸法とほぼ同じ幅寸法とされるか、サセプタ15の厚さ寸法よりも小さい幅寸法を有する。
The
The
The
The width of the
導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って連続して設けられる。導電帯部31は、鉛直面である側周面15aに配置される。
導電帯部31は、平面視して円形輪郭とされるサセプタ15の側周面15aにおいて、サセプタ15の上面と下面とに平行に周設される。
導電帯部31は、略円筒面である側周面15aの全周に亘って、同一高さに設けられる。
導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って基板絶縁カバー82の外縁の下側位置に接触して設けられる。
The
The
The
The
導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って、サセプタ15の側周面15aと平行に設けられる。導電帯部31は、サセプタ15の全周に亘って、鉛直方向に延在するサセプタ15の外形輪郭となる側周面15aと同様に、鉛直方向に延在する。
平面視して、導電帯部31とサセプタ15の外形輪郭とは、サセプタ15の全周に亘って一致する。
The
In plan view, the
サセプタ15の側周面15aにおいて、導電帯部31と基板絶縁カバー82の外縁との離間距離は、サセプタ15の全周に亘って等しく設けられる。
サセプタ15の側周面15aにおいて、導電帯部31と基板絶縁カバー82との間には、絶縁部材33が形成された領域が存在する。
On the side
On the side
絶縁部材33は、サセプタ15の側周面15aにおいて、基板絶縁カバー82の下側となる領域まで連続して設けられる。
絶縁部材33は、サセプタ15の上面縁部に周設される。絶縁部材33は、サセプタ15の全周に亘ってサセプタ15の外形輪郭に沿って形成される。絶縁部材33は、サセプタ15の径方向において、基板絶縁カバー82の内周輪郭よりも外側に位置する。
サセプタ15の側周面15aにおいて、絶縁部材33の形成されていない導体材料の露出した部分が、導電帯部31とされている。
The insulating
The insulating
On the side
絶縁部材33より径方向内側となるサセプタ15の上面には、絶縁膜32が形成されていてもよい。
導電帯部31と基板絶縁カバー82との間には、絶縁膜32で覆われた領域が存在してもよい。
絶縁膜32は、基板絶縁カバー82の下側となる領域まで連続して設けられてもよい。
An insulating
Between the
The insulating
導電帯部31よりも、底部11に近接するサセプタ15の裏面は、絶縁膜で覆われていてもよい。
絶縁部材33は、サセプタ15の側周面15aの上側を覆っていれば基板絶縁カバー82と連続して形成されていてもよい。
絶縁膜32および絶縁部材33は、いずれも、セラミック等の絶縁体からなることができる。
The back surface of the
The insulating
Both the insulating
さらに、導電帯部31よりも、底部11に近接するサセプタ15の側周面15aの下側が、絶縁膜で覆われていてもよい。この場合、導電帯部31の幅寸法を小さくすることができる。
Furthermore, the lower side of the
絶縁膜32および絶縁部材33は、アルマイト合金等とすることができる。
なお、図において、絶縁部材33の厚さ寸法が、絶縁膜32の厚さ寸法よりも大きく図示しているが、この構成に限定されない。
絶縁膜32の厚さ寸法と、絶縁部材33の厚さ寸法とは、同じ値とすることもできる。ここで、絶縁部材33の厚さ寸法とは、サセプタ15の側周面15aの法線方向を意味する。
基板絶縁カバー82、絶縁膜32および絶縁部材33は、絶縁部材を構成する。
The insulating
In the drawing, the thickness dimension of the insulating
The thickness of the insulating
The
導電帯部31は、サセプタ15の側周面15aにおいて、上方位置形成された絶縁部材33がなく、導体材料が露出することで形成される。
導電帯部31は、サセプタ15の側周面15aにおいて、絶縁部材33の側周面と面一に形成される。
導電帯部31は、サセプタ15の側周面15aにおいて、基板絶縁カバー82の側周面と面一に形成される。あるいは、導電帯部31は、サセプタ15の側周面15aにおいて、基板絶縁カバー82の側周面よりも凹んだ状態とされてもよい。
The
The
The
キャパシタ形成部30としては、真空チャンバ2の側壁(壁部)24の内周面24aにおいて、サセプタ15の導電帯部31に対向する位置に、導電帯部35が周設される。
導電帯部35は、導電帯部31に対応して、内周面24aの全周に亘って設けられる。
導電帯部35は、内周面24aの全周に亘って等幅に設けられる。
The
The
The
導電帯部35は、導電帯部31と同様に、内周面24aの全周に亘って連続して設けられる。
導電帯部35は、導電帯部31と同様に、平面視して円形とされるサセプタ15の輪郭に対して、同心状となる内周面24aの輪郭と一致または同心状の円形に形成される。
導電帯部35は、略円筒面である側周面15aに形成された導電帯部31よりも拡径された略円筒面である内周面24aに設けられる。
導電帯部35は、略円筒面である内周面24aの全周に亘って、同一高さに設けられる。
導電帯部35は、サセプタ15の上面および下面に平行に配置される。
導電帯部35は、内周面24aの全周に亘ってサセプタ15の輪郭である側周面15aと離間して設けられる。
Similar to the
Similar to the
The
The
The
The
導電帯部35は、内周面24aの全周に亘って等幅に設けられる。つまり、導電帯部35は、内周面24aの全周に亘って等しい上下方向の寸法(幅寸法)を有する。
導電帯部35の幅寸法は、導電帯部31の幅寸法よりも大きく設定される。これは、プラズマ形成状態においてサセプタ15が上下動した場合でも、導電帯部31に対して、導電帯部35が対向する位置を維持することが可能な幅寸法を確保するためである。
導電帯部35は、プラズマ形成状態においてサセプタ15が上下動した場合に、上限位置における導電帯部31の上端位置よりも導電帯部35の上端が上方に位置し、下限位置における導電帯部31の下端位置よりも導電帯部35の下端が下方に位置する。
The
The width dimension of the
When the
導電帯部35の上端よりも上方に位置する側壁24の内周面24aには、領域36が存在する。
導電帯部35の下端よりも下方に位置する側壁24の内周面24aには、領域37が存在する。
A
A
領域36は、側壁(壁部)24の内周面24aにおける絶縁部材25の下端に接する位置まで連続している。
領域36は、たとえば、内周面24aのうち、絶縁部材33の側周面、および、基板絶縁カバー82の側周面の一部に対向する位置とされる。
The
領域37は、側壁(壁部)24の内周面24aにおけるサセプタ15の裏面、あるいは、プラズマ形成状態においてサセプタ15が上下動した場合に、サセプタ15の下限位置における側周面15aの下端より下方となる位置まで連続している。
領域37は、例えば、側周面15aにおいて、プラズマ形成状態における導電帯部31の下端に対向する位置より下方の領域とされる。
The
領域37は、側壁(壁部)24における内周面24aの下端に接する位置まで連続している。
領域36および領域37は、いずれも、導電帯部35と面一で連続している。導電帯部35、領域36および領域37は、絶縁部材25の下側となる内周面24aに位置している。
The
The
つまり、側壁(壁部)24における絶縁部材25の下側となる内周面24aは、たとえば、アルミニウムとされる導電体が全面で露出している。
導電帯部35は、導電帯部31に対向するキャパシタ形成部30対向面として、その範囲が規定される。
つまり、導電帯部35は、導電帯部31と対向することで、内周面24aにおいて形成される。
That is, an inner
The
In other words, the
導電帯部31と導電帯部35との離間距離(ギャップ)Gは、側周面15aおよび内周面24aの全周に亘って等しく設定される。
導電帯部31と導電帯部35との離間距離(ギャップ)Gは、側周面15aおよび内周面24aの全周に亘って、導電帯部31と導電帯部35との周方向の全長で略均一に設定される。
なお、導電帯部31と導電帯部35との離間距離(ギャップ)Gとは、真空チャンバ2の径方向における 導電帯部31と導電帯部35との離間距離を意味する。
The distance (gap) G between the
The distance (gap) G between the
The distance (gap) G between the
次に、プラズマ処理装置1を用いて基板10の処理面10aに膜を形成する場合の作用について説明する。
図4は、本実施形態におけるプラズマ処理装置の高周波リターン電流を説明するための断面図である。
Next, the operation of forming a film on the
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a high-frequency return current of the plasma processing apparatus in this embodiment.
まず、真空ポンプ28を用いて真空チャンバ2内を減圧する。真空チャンバ2内が真空に維持された状態で、ドアバルブ26aが開き、真空チャンバ2の搬出入部26を介して、真空チャンバ2の外部から成膜空間2aに向けて基板10が搬入される。基板10は、サセプタ15上に載置される。基板10は、基板絶縁カバー82によって、サセプタ15上における載置位置を規定される。
First, the
基板10を搬入した後、ドアバルブ26aが閉じる(閉動作)。
基板10を載置する前には、サセプタ15が真空チャンバ2内の下方に位置している。
基板10を載置する前には、サセプタ15が搬出入部26よりも下方に位置している。 つまり、サセプタ15とシャワープレート5との間隔が広くなっているので、ロボットアーム(不図示)を用いて基板10をサセプタ15上に容易に載置することができる。
After the
Before the
Before the
基板10がサセプタ15上に載置された後には、昇降駆動部16Aを駆動し、支柱16を上昇させる。支柱16上端のサセプタ15も上方へ移動する。上方へ押し上げられたサセプタ15上に載置された基板10も上方へ移動する。これによって、適切に成膜を行うために必要な間隔になるようにシャワープレート5と基板10との間隔が所望の値に設定され、この間隔が維持される。
このとき、真空チャンバ2の径方向において、絶縁フランジ81と基板絶縁カバー82との外側位置には絶縁部材25が位置する。
After the
At this time, the insulating
サセプタ15の上昇時には、サセプタ15の側周面15aと側壁(壁部)24の内周面24aとが離間した状態を維持する。
さらに、サセプタ15の上昇を終了して停止した状態で、サセプタ15の側周面15aにおいて、導電帯部31が側壁(壁部)24の内周面24aとの導電帯部35に対向する位置となる。
When the
Furthermore, when the
このとき、少なくとも導電帯部31の上端は導電帯部35の上端よりも下側位置にあり、かつ、導電帯部31の下端は導電帯部35の下端よりも上側位置にある。つまり、導電帯部31の全領域が導電帯部35と対向した状態となっている。
At this time, at least the upper end of the
さらに、サセプタ15の側周面15aの導電帯部31と、側壁(壁部)24の内周面24aの導電帯部35とのギャップGは、後述する高周波リターン電流の経路におけるキャパシタを形成するために、必要な間隔になるように所望の値に決定され、この間隔が維持される。
Furthermore, the gap G between the
具体的には、サセプタ15の導電帯部31と側壁24の導電帯部35とのギャップGは、0.1mm~10mm程度の範囲、より好ましくは、1mm~8mm程度の範囲、2mm~5mm程度の範囲、即ち、ナローギャップに設定される。
Specifically, the gap G between the
サセプタ15の側周面15aと側壁(壁部)24の内周面24aとにおいて、導電帯部31と導電帯部35とは、平面視して互いに同心状となる位置に形成されている。したがって、サセプタ15の外周に沿って、高周波リターン電流の経路におけるキャパシタが形成される。
On the
ここで、キャパシタ形成部30としてのキャパシタの値は、対向電極となる導電帯部31と導電帯部35との面積、および、導電帯部31と導電帯部35とのギャップGの値によって設定される。
対向電極となる導電帯部31と導電帯部35との面積は、露出している導体材料である導電帯部31の面積によって規定される。導電帯部35の面積は、導電帯部31の面積よりも広いため、導電帯部35の面積によってはキャパシタの値は設定されない。
つまり、導電帯部31の面積によってキャパシタの値が設定される。
Here, the value of the capacitor serving as capacitor-forming
The area of the
In other words, the value of the capacitor is determined by the area of the
ここで、導電帯部31と導電帯部35とは、サセプタ15の全周に亘って形成されているため、対向電極としての導電帯部31の面積は、導電帯部31における上下方向(昇降方向)の幅寸法Wによって規定される。
具体的には、導電帯部31における上下方向の幅寸法Wは、20mm~120mm程度の範囲、より好ましくは、60mm~80mm程度の範囲に設定される。
なお、上記のギャップGおよび幅寸法Wの範囲は、シリコンウェーハ等の処理、すなわち、Φ200mm~Φ300mm~Φ450mm程度の基板10のプラズマ処理をおこなう場合の値である。
Here, since the
Specifically, the width W in the vertical direction of the
The above-mentioned ranges of gap G and width W are values when processing silicon wafers or the like, that is, when performing plasma processing of
これによって、適切に成膜を行うために必要なキャパシタが、サセプタ15の外周に沿って全周に形成される。
This allows the capacitors necessary for proper film formation to be formed all around the outer periphery of the
導電帯部31と導電帯部35との間で形成されるキャパシタは、サセプタ15の外周に沿って全周で均一な値を有する。
したがって、サセプタ15の外周に沿って全周に均一な高周波リターン電流が形成可能となる。
The capacitor formed between the
Therefore, a uniform high-frequency return current can be generated all around the outer periphery of the
しかも、この、サセプタ15の全周におけるキャパシタ形成は、昇降駆動部16Aによるサセプタ15の昇降位置を設定するだけで、容易におこなうことができる。
ここで、導電帯部31の上側となる側周面15aは、導電帯部35に対向する部分が絶縁部材33で覆われている。
Moreover, the formation of the capacitor over the entire circumference of the
Here, the portion of the side
このため、サセプタ15の全周におけるキャパシタを確実に形成することができる。
同時に、サセプタ15の全周において均一な値のキャパシタを確実に形成することができる。
Therefore, a capacitor can be reliably formed around the entire periphery of the
At the same time, a capacitor of uniform value can be reliably formed around the entire circumference of the
その後、プロセスガス供給部21からガス導入管7およびガス導入口42を介して空間14にプロセスガスが導入される。そして、シャワープレート5のガス噴出口6から成膜空間2a内にプロセスガスが噴出される。
Then, the process gas is introduced from the process gas supply unit 21 into the
次に、高周波電源9を起動して電極フランジ4に高周波電力を印加する。
すると、電極フランジ4の表面からシャワープレート5の表面を伝って高周波電流が流れ、シャワープレート5とサセプタ15との間に放電が生じる。そして、シャワープレート5と基板10の処理面10aとの間にプラズマPが発生する。
Next, the high
Then, a high-frequency current flows from the surface of the
こうして発生したプラズマP内でプロセスガスが分解され、プラズマ状態のプロセスガスが得られ、基板10の処理面10aで気相成長反応が生じ、薄膜が処理面10a上に成膜される。
サセプタ15に伝達された高周波電流は、キャパシタ形成部30を介して側壁(壁部)24および高周波電極支持部23の内周面に流れる(図4)。
そして、高周波電流は、シールドカバー13を伝ってリターンされる(リターン電流)。
The process gas is decomposed in the plasma P thus generated, obtaining a process gas in a plasma state, and a vapor phase growth reaction occurs on the
The high frequency current transmitted to the
The high frequency current then returns through the shield cover 13 (return current).
このとき、キャパシタ形成部30から、導電帯部35より下側の真空チャンバ2の側壁(壁部)24に、高周波リターン電流はリターンされない。
つまり、真空チャンバ2における搬出入部26の有無に関係なく、高周波リターン電流は、真空チャンバ2の底部11および側壁24を伝ってリターンされない。
At this time, the high frequency return current is not returned from the
In other words, regardless of the presence or absence of the load/unload
したがって、高周波リターン電流の経路を削減して、サセプタ15の全周に亘って、インダクタンスを小さくすることができる。
また、高周波リターン電流の経路の距離を、サセプタ15の全周に亘って等しくすることができる。つまり、サセプタ15の全周に亘って、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを同一にすることができる。
Therefore, the path of the high-frequency return current can be reduced, and the inductance can be reduced over the entire circumference of the
Furthermore, the length of the path of the high frequency return current can be made equal over the entire circumference of the
しかも、キャパシタ形成部30は、高周波リターン電流の経路において、特許文献1,2のアースプレートのように、導体を介したリアクタンスではないため、インダクタンスを小さくすることが可能である。
Moreover, the capacitor-forming
本実施形態におけるプラズマ処理装置1においては、サセプタ(支持部)15の側周面15aと側壁(壁部)24の内周面24aとの間に、数ミリ程度の極小の離間距離である間隙(ギャップ)Gを形成することで、対向する導電帯部31と導電帯部35により、高周波リターン電流の経路としてキャパシタを形成することができる。
In the
このとき、プラズマ形成時に、マッチングボックス12にリターンする高周波リターン電流の経路を、サセプタ15、キャパシタ形成部30として、サセプタ15の側周面15aの導電帯部31、側壁(壁部)24の内周面24aの導電帯部35、側壁(壁部)24、高周波電極支持部23、シールドカバー13とすることができる。
At this time, when plasma is formed, the path of the high-frequency return current returning to the
これにより、高周波リターン電流の経路を、真空チャンバ2の底部11を経由する場合よりも短い距離にすることができる。したがって、高周波リターン電流の経路におけるインダクタンスを減少することができる。
This allows the path of the high-frequency return current to be shorter than if it were to pass through the bottom 11 of the
同時に、サセプタ15の高さを昇降駆動部16Aによって設定するだけで、キャパシタ形成部30として、サセプタ15の側周面15aの導電帯部31と、側壁(壁部)24の内周面24aの導電帯部35との間のギャップGおよび幅寸法Wをサセプタ15の全周に亘って均一幅寸法に形成することが可能となる。このため、高周波リターン電流経路が、サセプタ15の周方向において、均等に形成されることになる。
At the same time, simply by setting the height of the
これにより、サセプタ15の周方向において、電場勾配の不均一を抑制でき、プラズマ処理特性、つまり、成膜特性の分布を均等に維持することができる。
したがって、プラズマを発生させる際、搬出入部26等における異常放電を防止でき、電極フランジ4に印加できる高周波電圧を大きくすることができる。
This makes it possible to suppress non-uniformity of the electric field gradient in the circumferential direction of the
Therefore, when plasma is generated, abnormal discharge in the loading/
また、同時に、高周波リターン電流の経路に対して、搬出入部26が影響を及ぼさないことで、高周波リターン電流の経路が、サセプタ15の周方向において、均等に形成されることになる。
At the same time, since the loading/
また、側壁24の内周面24aの上端における絶縁部材25と、絶縁フランジ81の下端と、シャワープレート5の下面と、基板絶縁カバー82の上面と、基板10の処理面10aと、によって、プラズマ処理時におけるプラズマPの形成される成膜空間2aが囲まれている。
The insulating
このように、成膜空間2aの周囲には、絶縁部材25と高周波電極支持部23とが配置されており、さらに、サセプタ15には絶縁部材33が配置されているため、プラズマPがキャパシタ形成部30に近接するように回り込むことを防止することができる。したがって、発生させたプラズマPが、導体の露出しているキャパシタ形成部30付近に到達してしまうことを防止できる。
In this way, the insulating
これにより、異常放電の発生を防止して、安定した高周波リターンを実現し、発生するプラズマPの安定性を確保することができる。これにより、成膜特性の均一性を向上することができる。 This prevents the occurrence of abnormal discharge, achieves a stable high-frequency return, and ensures the stability of the generated plasma P. This improves the uniformity of the film formation characteristics.
このような構成においては、サセプタ15の側周面15aと側壁(壁部)24の内周面24aとが接触しないとともに、昇降駆動部16Aによる支柱16以外の可動部分が処理室101内に存在しないため、パーティクル(塵埃)などが発生することを防止できる。これにより、成膜特性が低下することを防止できる。
In this configuration, the
サセプタ15の側周面15aと側壁(壁部)24の内周面24aとの間がギャップGとされており、この「ギャップはサセプタ15の上下移動によって変化しないので、このギャップGの制御を正確におこなうことが可能となる。
A gap G is defined between the
さらに、昇降駆動部16Aによってサセプタ15を昇降させている際に、導電帯部31および導電帯部35は当接しないため、導電帯部31および導電帯部35における表面状態の変化によってキャパシタの変動が発生することを防止できる。
Furthermore, when the
さらに、サセプタ15の側周面15aにキャパシタ形成部30としての導電帯部31を形成したことにより、サセプタ15の上面には、基板10および基板絶縁カバー82のみがあるため、基板10のサイズを縮小することなく、高周波リターン電流の経路となるキャパシタを容易に形成することが可能となる。
Furthermore, by forming a
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第2実施形態を、図面に基づいて説明する。
図5は、本実施形態におけるプラズマ処理装置を示す断面図であり、図6は、本実施形態におけるプラズマ処理装置を示す平面図である。本実施形態において、上述した第1実施形態と異なるのは、昇降駆動部に関する点であり、これ以外の上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。
A second embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will now be described with reference to the drawings.
Fig. 5 is a cross-sectional view showing the plasma processing apparatus of this embodiment, and Fig. 6 is a plan view showing the plasma processing apparatus of this embodiment. This embodiment differs from the first embodiment described above in terms of the lifting and lowering drive unit, and other configurations corresponding to those of the first embodiment described above are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
本実施形態におけるプラズマ処理装置1は、図5,図6に示すように、サセプタ15を昇降駆動する構成として、16が支柱16a,16b,16cを有する。
支柱16a,16b,16cは、互いに平行に立設される。支柱16a,16b,16cは、互いに離間して立設される。
As shown in FIGS. 5 and 6, the
The
支柱16a,16b,16cは、いずれも、上方の先端にサセプタ(支持部)15が接続されている。支柱16a,16b,16cは、いずれも、サセプタ15の中心から等距離となるように配置される。具体的には、平面視して、サセプタ15と同心の円上に 支柱16a,16b,16cの中心が位置している。支柱16a,16b,16cは、互いに等距離離間して配置される。
The susceptor (support) 15 is connected to the upper tip of each of the
支柱16a,16b,16cは、互いに一体として上下動する。支柱16a,16b,16cは、昇降駆動部16Aによって、一体として駆動される。なお、図において、支柱16a,16b,16cは、いずれも昇降駆動部16Aによって駆動されるように示しているが、1本だけが昇降駆動部15Aによって駆動されるとともに、他の2本がサセプタ15の姿勢維持用のガイドとして機能する構成とすることもできる。
The
支柱16a,16b,16cは、なるべくサセプタ15の縁部に近接する位置に配置される。これにより、支柱16a,16b,16cによるサセプタ15の姿勢制御が容易になる。
The
ここで、支柱16a,16b,16cによるサセプタ15の姿勢制御とは、昇降駆動部16Aによって、サセプタ15が上下動された際に、基板10の載置されるサセプタ15の上面が水平状態を維持することを意味する。同時に、昇降駆動部16Aによって、サセプタ15が上下動された際に、サセプタ15の側周面15aと真空チャンバ2の側壁24の内周面24aとの離間距離が一定に維持されることを意味すする。あるいは、昇降駆動部16Aによって、サセプタ15が上下動された際に、平面視したサセプタ15の中心位置が移動しないことを意味する。
Here, controlling the posture of the
支柱16a,16b,16cは、いずれも、真空チャンバ2の底部(内底面)11に形成された開口部に挿通されている。
支柱16a,16b,16cは、真空チャンバ2の外部において、下端側の外周を覆うようにベローズ(不図示)が設けられている。ベローズにより、支柱16a,16b,16cが上下動した際に、成膜空間2aの密閉が維持される。
The
Bellows (not shown) are provided to cover the outer periphery of the lower end side of the
本実施形態においては、支柱16a,16b,16cのうち、昇降駆動部16Aによって駆動される駆動支柱と、サセプタ(支持部)15の昇降姿勢を維持する姿勢規制支柱との機能を有する。
昇降駆動部16Aは、駆動支柱と、姿勢規制支柱とを有すると称することができる。ここで、支柱16a,16b,16cのうち、どれが駆動支柱であり、また、どれが姿勢規制支柱であるという区別は意味がないことになる。
In this embodiment, among the
The lifting
本実施形態においては、3本の支柱16a,16b,16cによって、昇降駆動部16Aによりサセプタ15が上下動された際に、サセプタ15の姿勢制御をおこなうことが可能となる。したがって、サセプタ15が上下動された際に、サセプタ(支持部)15の側周面15aと真空チャンバ2の側壁24の内周面24aとの離間距離Gを、一定に維持することができる。
In this embodiment, the three
このため、サセプタ(支持部)15の側周面15aの全周に形成される導電帯部31と、真空チャンバ2の側壁24の内周面24aに形成される導電帯部35と、の離間距離Gを、一定に維持することができる。
これにより、キャパシタを形成するキャパシタ形成部30において、キャパシタ値を設定するファクターであるギャップGを維持したままで、支持部(サセプタ)の昇降を可能とすることができる。
Therefore, the distance G between the
This makes it possible to raise and lower the support portion (susceptor) while maintaining the gap G, which is a factor for setting the capacitor value, in the
そして、プラズマ形成条件によって、サセプタ(支持部)15の高さ位置の変動が必要になった場合でも、キャパシタの値を適正な範囲に維持することが可能となる。したがって、サセプタ(支持部)15の高さ位置に依存することなく、基板10の周方向において、略等しいインダクタンスを維持することが可能となる。
And even if the plasma formation conditions require the height position of the susceptor (support) 15 to be changed, it is possible to maintain the capacitor value within an appropriate range. Therefore, it is possible to maintain an approximately equal inductance in the circumferential direction of the
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。 This embodiment can achieve the same effects as the above-mentioned embodiment.
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第3実施形態を、図面に基づいて説明する。 The third embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図7は、本実施形態のプラズマ処理装置におけるキャパシタ形成部を示す拡大断面図である。
本実施形態において上述した第1および第2実施形態と異なるのはキャパシタ形成部30に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a capacitor forming portion in the plasma processing apparatus of this embodiment.
This embodiment differs from the first and second embodiments described above in terms of the
本実施形態におけるキャパシタ形成部30は、図7に示すように、真空チャンバ2の側壁(壁部)24の内周面24aにおいて、導電帯部35と近接する位置に、絶縁膜36aおよび絶縁膜37aが形成されている。
絶縁膜36aは、内周面24aにおいて、導電帯部35と絶縁部材25の下端との間に設けられる。
絶縁膜36aは、内周面24aにおいて、第1実施形態における領域36を覆うように形成される。
なお、絶縁膜36aは、絶縁部材25と一体に形成されていることもできる。
As shown in FIG. 7 , in the
The insulating
The insulating
The insulating
絶縁膜37aは、導電帯部35よりも、真空チャンバ2の底部(内底面)11に近接する内周面24aに設けられる。
絶縁膜37aは、内周面24aにおいて、第1実施形態における領域37を覆うように形成される。
The insulating
The insulating
絶縁膜37aの上端は、導電帯部35との境界まで連続して内周面24aを覆っている。
絶縁膜37aの下端は、内周面24aにおいて、真空チャンバ2における底部(内底面)11に接する位置まで連続して設けられてもよい。
The upper end of the insulating
The lower end of the insulating
また、絶縁膜37aは、真空チャンバ2における底部(内底面)11に接する位置よりも上側まで連続して設けられてもよい。この場合、絶縁膜37aは、基板10の搬送のために搬出入部26(搬出入口)に近接する下方の高さ位置とされたサセプタ15において、側周面15aの下端よりも下側まで連続していればよい。
The insulating
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、いずれも、絶縁体からなる。
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、アルマイト合金等とすることができる。
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、同じ厚さ寸法を有する。
絶縁膜36aおよび絶縁膜37aは、絶縁部材を構成する。
The insulating
The insulating
The insulating
The insulating
導電帯部35の上下方向に隣接する内周面24aは、絶縁膜36aおよび絶縁膜37aで覆われている。
導電帯部35は、真空チャンバ2の壁部(側壁)24において、内周面24aの全領域に形成された絶縁膜36aおよび絶縁膜37aを剥離することで形成される。
The inner
The
なお、プラズマ処理をおこなって、導電帯部35として露出していた導電材料に成膜材料が付着する、あるいは、絶縁膜、酸化膜等が形成されてしまった場合には、内周面24aにおける所定の領域において、付着物あるいは絶縁膜、酸化膜等の付着膜を除去することで、所望のキャパシタ形成部30としての導電帯部35を再形成することが可能となる。
特に、メンテナンス工程等において、このように内周面24aの膜を除去して導電帯部35を再形成する再形成工程を有することができる。
In addition, if plasma processing causes a film-forming material to adhere to the conductive material exposed as the
In particular, a maintenance process or the like may include a re-forming process in which the film on the inner
導電帯部35は、壁部(側壁)24の内周面24aにおいて、絶縁膜a36および絶縁膜37aよりも凹んだ状態とされる。つまり、導電帯部35は、壁部(側壁)24の内周面24aにおいて、絶縁膜36aおよび絶縁膜37aよりも、サセプタ15の側周面15aから大きく離間した状態とされる。
なお、絶縁膜36aおよび絶縁膜37aの膜厚、つまり、導電帯部35の凹んだ寸法は、0.1mm~1mmとすることができる。
The
The thickness of the insulating
本実施形態におけるキャパシタ形成部30は、第1実施形態と同様に、導電帯部31と、導電帯部31に対向する導電帯部35とで高周波リターン電流の経路におけるキャパシタを形成することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。 This embodiment can achieve the same effects as the above-mentioned embodiment.
以下、本発明に係るプラズマ処理装置の第4実施形態を、図面に基づいて説明する。 The fourth embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図8は、本実施形態のプラズマ処理装置におけるキャパシタ形成部を示す拡大断面図である。
本実施形態において上述した第1~第3実施形態と異なるのはキャパシタ形成部30に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view showing a capacitor forming portion in the plasma processing apparatus of this embodiment.
This embodiment differs from the first to third embodiments described above in terms of the
本実施形態におけるキャパシタ形成部30は、図7に示すように、サセプタ15の側周面15aにおいて、導電帯部31と近接する位置に、絶縁膜33aおよび絶縁膜33bが形成されている。
絶縁膜33aは、側周面15aにおいて、導電帯部31と基板絶縁カバー82の下端との間に設けられる。
絶縁膜33aは、サセプタ15において、上面に形成された絶縁膜32と連続していてもよい。この場合、絶縁部材33を設けないこともできる。または、絶縁膜33aは、絶縁部材33と一体に形成されていることもできる。
As shown in FIG. 7, the
The insulating
The insulating
絶縁膜33bは、導電帯部31よりも、サセプタ15の下面に近接する側周面15aに設けられる。
絶縁膜33bの上端は、導電帯部31との境界まで連続して側周面15aを覆っている。
絶縁膜33bの下端は、側周面15aにおいて、サセプタ15の下面に接する位置まで連続して設けられる。
なお図示していないが、サセプタ15の下面に絶縁膜を設けることもできる。この場合、側周面15aに近接する領域のみ絶縁膜をサセプタ15の下面に設けることもできる。
The insulating
The upper end of the insulating
The lower end of the insulating
Although not shown, an insulating film may be provided on the lower surface of the
絶縁膜33aおよび絶縁膜33bは、いずれも、絶縁体からなる。
絶縁膜33aおよび絶縁膜33bは、アルマイト合金等とすることができる。
絶縁膜33aおよび絶縁膜33bは、同じ厚さ寸法を有する。
絶縁膜33aおよび絶縁膜33bは、絶縁部材を構成する。
The insulating
The insulating
The insulating
The insulating
導電帯部31の上下方向に隣接する側周面15aは、絶縁膜33aおよび絶縁膜33bで覆われている。
導電帯部31は、サセプタ15において、側周面15aの全領域に形成された絶縁膜33aおよび絶縁膜33bを剥離することで形成される。
The vertically adjacent side
The
なお、プラズマ処理をおこなって、導電帯部31として露出していた導電材料に成膜材料が付着する、あるいは、絶縁膜、酸化膜等が形成されてしまった場合には、側周面15aにおける所定の領域において、付着物あるいは絶縁膜、酸化膜等の付着膜を除去することで、所望のキャパシタ形成部30としての導電帯部31を再形成することが可能となる。
特に、メンテナンス工程等において、このように側周面15aの膜を除去して導電帯部31を再形成する再形成工程を有することができる。
In addition, if plasma processing causes a film-forming material to adhere to the conductive material exposed as the
In particular, a maintenance process or the like may include a re-forming process in which the film on the side
導電帯部31は、サセプタ15の側周面15aにおいて、絶縁膜33aおよび絶縁膜33bよりも凹んだ状態とされる。つまり、導電帯部31は、サセプタ15の側周面15aにおいて、絶縁膜33aおよび絶縁膜33bよりも、壁部(側壁)24の内周面24aから大きく離間した状態とされる。
なお、絶縁膜33aおよび絶縁膜33bの膜厚、つまり、導電帯部31の凹んだ寸法は、0.1mm~1mmとすることができる。
The
The thickness of the insulating
本実施形態におけるキャパシタ形成部30は、第1実施形態と同様に、導電帯部31と、導電帯部31に対向する導電帯部35とで高周波リターン電流の経路におけるキャパシタを形成することができる。
In the present embodiment, the
本実施形態においては、上述した実施形態と同等の効果を奏することができる。 This embodiment can achieve the same effects as the above-mentioned embodiment.
なお、上記の各実施形態において、導電帯部31を、1本の線状に形成したが、複数本をまとめて、キャパシタ形成部30を構成することもできる。
また、上記の各実施形態において、導電帯部31を、サセプタの全周に亘って連続した線状に形成したが、サセプタ15の周方向に分割されていてもよい。この場合、側壁24の内周面24aに形成される導電帯部35も対応して、周方向に分割された配置、あるいは、周方向に破断された配置とすることができる。
In each of the above embodiments, the
In each of the above embodiments, the
さらに、サセプタ15の厚さ寸法が大きい場合には、導電帯部31の幅寸法Wを導電帯部35の幅寸法より大きく設定することもできる。この場合、キャパシタ形成部30においてキャパシタ値を設定する作用は導電帯部35となる。
Furthermore, if the thickness dimension of the
なお、上記の各実施形態において、基板10およびサセプタ15の平面視した輪郭形状を円形として説明したが、矩形輪郭を有するものとすることができる。この場合、第2実施形態で説明した支柱が複数本設けられた昇降駆動部16Aを有することが好ましい。これは、サセプタ15の輪郭形状が矩形である場合には、より精密なサセプタ15の姿勢制御が必要となるためである。
In the above embodiments, the outline shape of the
また、絶縁膜33a,33b,36a,37aに変えて、絶縁部材25,33のように、別部材としてサセプタ15あるいは側壁24に埋め込むように配置する絶縁部材を有する構成とすることもできる。
In addition, instead of the insulating
さらに、本発明においては、上記の各実施形態で説明した構成を、各々個別に組み合わせて構成することや、特性の構成を省略した構成とすることも可能である。 Furthermore, in the present invention, it is possible to combine the configurations described in each of the above embodiments individually, or to omit certain characteristic configurations.
本発明の活用例として、プラズマCVD装置、プラズマエッチング装置、プラズマ表面処理装置などを挙げることができる。 Examples of applications of the present invention include plasma CVD devices, plasma etching devices, and plasma surface treatment devices.
1…プラズマ処理装置
2…真空チャンバ(チャンバ)
2a…成膜空間(反応室)
4…電極フランジ
5…シャワープレート
6…ガス噴出口
7…ガス導入管
9…高周波電源
10…基板
10a…処理面
11…底部(内底面)
12…マッチングボックス
13…シールドカバー
14…空間
15…サセプタ(支持部)
15a…側周面
16,16a,16b,16c…支柱
16A…昇降駆動部(昇降機構)
23…高周波電極支持部
24…壁部(側壁)
24a…内周面
25,33…絶縁部材
26…搬出入部
26a…ドアバルブ
27…排気管
28…真空ポンプ
30…キャパシタ形成部
31,35…導電帯部
32,33a,33b,36a,37a…絶縁膜
41…上板
42…ガス導入口
43…周壁
81…絶縁フランジ
82…基板絶縁カバー
101…処理室
G…間隙(ギャップ)
W…幅寸法
P…プラズマ
1...
2a...film formation space (reaction chamber)
4...
12: Matching box 13: Shield cover 14: Space 15: Susceptor (supporting portion)
15a... Side
23... High-frequency
24a...inner
W: width dimension P: plasma
Claims (13)
電極フランジと、
側壁および底部を有するチャンバと、
前記チャンバと前記電極フランジとの間に配置された絶縁フランジと、
前記チャンバと前記電極フランジと前記絶縁フランジとから構成されて反応室を有する処理室と、
前記反応室内に収容され処理面を有する基板が載置されるとともに前記基板の温度を制御可能な支持部と、
前記支持部を昇降駆動する昇降駆動部と、
前記電極フランジに接続され、高周波電圧を印加する高周波電源と、
前記支持部の側周面に周設されたキャパシタ形成部と、
前記チャンバの前記側壁に形成されて、前記チャンバの径方向で中心に向かう内周面において前記支持部の前記キャパシタ形成部に対向する位置に周設されたキャパシタ形成部と、
を有し、
前記昇降駆動部によって前記支持部を昇降させ、前記支持部の前記側周面の前記キャパシタ形成部と、前記チャンバの前記側壁の前記内周面の前記キャパシタ形成部との間にギャップを形成して、
互いに対向する前記キャパシタ形成部どうしの間に、プラズマ形成時の高周波リターン電流に対するキャパシタを前記支持部の全周となる位置に形成する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus comprising:
An electrode flange;
a chamber having a sidewall and a bottom;
an insulating flange disposed between the chamber and the electrode flange;
a processing chamber having a reaction chamber constituted by the chamber, the electrode flange, and the insulating flange;
a support part that is accommodated in the reaction chamber, on which a substrate having a processing surface is placed and that is capable of controlling a temperature of the substrate;
A lifting drive unit that lifts and lowers the support unit;
a high frequency power source connected to the electrode flange and configured to apply a high frequency voltage;
a capacitor forming portion provided around a side peripheral surface of the support portion;
a capacitor forming portion formed on the side wall of the chamber and provided on an inner circumferential surface of the chamber toward the center in a radial direction of the chamber at a position facing the capacitor forming portion of the support portion;
having
The support part is raised and lowered by the lifting drive part, and a gap is formed between the capacitor formation part on the side peripheral surface of the support part and the capacitor formation part on the inner peripheral surface of the sidewall of the chamber,
A plasma processing apparatus comprising: a capacitor for a high frequency return current during plasma generation formed between the opposing capacitor formation portions at a position covering the entire circumference of the support portion.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the capacitor forming portion on the side surface of the support portion has a width dimension in a direction in which the support portion is raised and lowered by the lifting and lowering drive portion, which is formed to be approximately uniform around the entire circumference of the support portion.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the capacitor forming portion of the support portion and the capacitor forming portion of the side wall of the chamber are spaced apart from each other by a distance that is substantially uniform around the entire circumference of the support portion in the radial direction of the substrate.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the capacitor forming portion on the inner surface of the sidewall of the chamber is formed to have a width dimension in the thickness direction of the substrate larger than that of the capacitor forming portion on the side surface of the support portion.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the capacitor formation portion is formed continuously or intermittently in a circumferential direction of the substrate.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an insulating member is disposed on the side surface of the support portion above the capacitor forming portion.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an insulating member is disposed on an upper surface of the support portion, the upper surface being radially inward from the capacitor forming portion.
前記支持部の前記上面における前記絶縁部材の内周輪郭と、前記シャワープレートにおける前記反応室に露出する外周輪郭とが、対応する形状を有する
ことを特徴とする請求項7記載のプラズマ処理装置。 a shower plate electrically connected to the electrode flange and located above the reaction chamber is provided in the processing chamber;
8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein an inner peripheral contour of the insulating member on the upper surface of the support and an outer peripheral contour of the shower plate exposed to the reaction chamber have corresponding shapes.
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the capacitor forming portion on the side peripheral surface of the support portion and the capacitor forming portion on the side wall of the chamber both extend in a plane (vertical plane) along the direction in which the support portion is raised and lowered by the lifting and lowering drive unit.
前記キャパシタ形成部の下端が、前記搬出入部よりも前記電極フランジに近接する位置に設けられる
ことを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。 a transfer unit used for transferring the substrate into or out of the reaction chamber is provided on the side wall of the chamber;
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a lower end of the capacitor forming section is provided at a position closer to the electrode flange than the carry-in/out section is.
ことを特徴とする請求項8記載のプラズマ処理装置。 9. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein an insulating member is provided on the inner peripheral surface of the side wall of the chamber between the insulating member on the upper surface of the support part and the insulating flange in the lifting and lowering direction of the support part.
ことを特徴とする請求項1から11のいずれか記載のプラズマ処理装置。 12. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the capacitor forming portion of the support portion and the capacitor forming portion of the side wall of the chamber are electrically connected by capacitive coupling.
ことを特徴とする請求項12記載のプラズマ処理装置。 13. The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein the elevation drive unit includes a drive column that drives the support unit to ascend and descend, and a position control column that maintains the elevation position of the support unit.
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