WO2007055185A1 - シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置 - Google Patents

シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2007055185A1
WO2007055185A1 PCT/JP2006/322136 JP2006322136W WO2007055185A1 WO 2007055185 A1 WO2007055185 A1 WO 2007055185A1 JP 2006322136 W JP2006322136 W JP 2006322136W WO 2007055185 A1 WO2007055185 A1 WO 2007055185A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
shower plate
plasma processing
flow path
gas flow
processing apparatus
Prior art date
Application number
PCT/JP2006/322136
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Tadahiro Ohmi
Takaaki Matsuoka
Original Assignee
Tohoku University
Tokyo Electron Limited
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tohoku University, Tokyo Electron Limited filed Critical Tohoku University
Priority to CN2006800417352A priority Critical patent/CN101305451B/zh
Priority to US12/092,826 priority patent/US20080318431A1/en
Priority to KR1020087011261A priority patent/KR101046902B1/ko
Priority to JP2007544131A priority patent/JP4993610B2/ja
Priority to EP06823049A priority patent/EP1956645A4/en
Publication of WO2007055185A1 publication Critical patent/WO2007055185A1/ja

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45565Shower nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45568Porous nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45572Cooled nozzles
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45563Gas nozzles
    • C23C16/45574Nozzles for more than one gas
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/511Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244Gas supply means
    • H01J37/32449Gas control, e.g. control of the gas flow

Definitions

  • the present invention relates to a semiconductor and semiconductor-related device manufacturing apparatus, and more particularly to a shower plate used in a processing chamber of a plasma processing apparatus and a plasma processing apparatus using this kind of shower plate.
  • an oxide film, a nitride film, and an oxynitride film on a substrate surface are formed by oxidation, nitridation, oxynitridation, or CVD, respectively.
  • the process of removing and removing these films by etching is performed in various steps.
  • processing devices that perform their own processes are performed by processing devices that perform their own processes. Each installation is limited in terms of cost, and requires a processing device that can execute multiple processes with one or a few processing devices.
  • an oxygen radical excited by plasma and a nitrogen radical react with a substrate surface to form an oxide film, a nitride film, an oxynitride film, or these radicals and silane ( SiH) gas is reacted to form an oxide film and a nitride film
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-299331 discloses such a device.
  • a dielectric upper stage shower plate that discharges plasma and radical generating gas almost uniformly downward to the processing chamber and a reactive gas into the chamber (processing chamber) of the processing apparatus.
  • a lower shower plate arranged in a grid so that a large number of openings through which plasma and excited radicals pass from the upper shower plate are formed by pipes having a large number of small openings that discharge almost uniformly in the direction of the substrate, and the upper stage
  • An antenna that emits microwaves for generating plasma from above the shower plate toward the upper shower plate is provided.
  • the oxide film is formed by oxidizing the substrate, Ar, Kr gas and oxygen gas are supplied from the corrugated shower plate, plasma is generated by microwaves, and oxygen radicals excited there are exposed to the substrate surface to form an oxide film.
  • Ar, Kr gas and ammonia (NH) gas are supplied to the upper shower plate to generate plasma by microwaves.
  • Si N silicon nitride film
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-299331
  • a lower shower plate used in a conventional plasma processing apparatus has a structure in which a plurality of pipes in which nozzles having the same shape are arranged at a predetermined interval are arranged in a grid pattern.
  • the inside of the pipe is connected to each other to form a passage for the source gas to be supplied.
  • the flow rate of the raw material gas at the nozzle force is determined by the pressure of the raw material gas at the nozzle inlet corresponding to the nozzle outlet. As long as the pressure of the source gas at each nozzle inlet is constant, the nozzle characteristics are the same, so that a substantially uniform source gas is blown from the nozzle at the center and the periphery of the shower plate.
  • an object of the present invention is to provide a shower plate for a plasma processing apparatus that can control a gas flow pattern by reducing the flow velocity of a raw material gas.
  • Another object of the present invention is to provide a shower plate for a plasma processing apparatus in which a nozzle capable of spouting a source gas with a spatial expansion is formed.
  • Another object of the present invention is to provide a shower plate for a plasma processing apparatus that can effectively control the temperature rise of the shower plate due to recombination of ions and electrons in the plasma.
  • the first gas flow path and the second gas flow path including the porous material member that is connected to the first gas flow path and has a permeability characteristic to the processing gas.
  • a shower plate for a plasma processing apparatus having a structure in which a plurality of pipes formed inside and outside are formed so as to form openings between adjacent pipes is obtained.
  • the second gas flow path is outwardly convex and has a convex shape.
  • the thickness of the second gas flow path at the cut surface is preferably a shape that is thick at the center and decreases as it goes to the periphery.
  • the porosity of the porous material member in the second gas flow path in the central part may be different from the porosity of the porous material member in the second gas flow path in the peripheral part.
  • the pipe has a refrigerant gas flow path formed therein.
  • a first gas flow path for flowing a predetermined gas a first gas flow path for flowing a predetermined gas
  • a second gas flow path connected to the first gas flow path and releasing the predetermined gas to the outside
  • a shower for a plasma processing apparatus having a structure in which a plurality of pipes in which a third gas flow path for allowing refrigerant gas to flow is formed forms an opening between adjacent pipes. A plate is obtained.
  • the first gas flow path is connected in the plurality of pipes arranged, and the third gas flow path is arranged in parallel with the first gas flow path. It is desirable.
  • the pipe is formed of an alloy containing copper and tungsten! Speak.
  • the alloy containing copper and tungsten is 10 to 20% copper and 90% tungsten.
  • the porous material member described above is formed of a large number of fine metal wires.
  • the fine metal wire contains a copper-tungsten alloy.
  • the fine metal wire has an yttrium oxide film formed thereon.
  • the outer surface of the pipe is coated with an yttrium oxide coating.
  • the pipes may be arranged in a ring shape! /, Or in a grid pattern.
  • the plasma processing shower plate is provided as a lower shower plate.
  • a plasma processing method can be obtained in which a processing gas is introduced into a plasma apparatus using the shower plate described above, and plasma processing is performed on the substrate.
  • the raw material gas blowout port is formed of a porous material, the flow rate of the blowout rocker can be reduced and a controlled gas flow pattern can be created.
  • the shower plate of the present invention has a structure in which the raw material gas is blown out through the porous material member formed along the pipe and protruding outward, the raw material gas is blown out in the direction of the pipe. Can be expanded laterally and blown out. Therefore, the source gas can uniformly reach the substrate surface.
  • the refrigerant fluid passage is formed in the pipe along the source gas passage, the temperature increase of the shower plate due to recombination of electrons and ions in the plasma can be controlled. As a result, it is possible to prevent the lower shower plate from being bent and mechanically deformed, and if the material of the lower shower plate is heat-sensitive (for example, an aluminum alloy), it is possible to prevent deterioration due to heat.
  • FIG. 1 is a schematic view of a plasma processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view of the slot plate of the plasma processing apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a plan view of a lower shower plate according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the annular piping of the lower shower plate in FIG.
  • FIG. 5 (a) is a cross-sectional view perpendicular to the paper surface along the line AA in FIG. 3, (b) is a detailed cross-sectional view of the individual piping, and (c) is a cross-sectional view showing the discharge state of the source gas. is there.
  • FIG. 6 is a plan view of an upper force of a lower shower plate according to a second embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a plan view showing the lower force of the lower shower plate according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view perpendicular to the paper surface along the line BB in FIG. 6 and FIG.
  • FIG. 1 shows a configuration of a microwave plasma processing apparatus 10 that is a semiconductor flat panel display manufacturing apparatus using a shower plate according to the present invention.
  • the process chamber of the manufacturing apparatus is a microwave-excited plasma process chamber capable of processing a plurality of processes such as CVD, RIE, oxidation, and nitridation.
  • the upper shower plate 14 has an upper gas supply port made of ceramics with a uniform opening, and the lower shower plate 31 (process gas supply structure) 31 has a continuous nozzle that blows out the raw material gas.
  • the processing container (process chamber) 11 is made of A1N or Al 2 O, preferably formed by hot isostatic pressing (HIP), which holds the substrate 12 to be processed by an electrostatic chuck.
  • HIP hot isostatic pressing
  • the holding table 13 is disposed, and at least two places in the processing vessel 11 are equidistant in the space 11A surrounding the holding table 13, that is, in a substantially axisymmetric relationship with the substrate 12 to be processed on the holding table 13.
  • exhaust ports 11a are formed at three or more locations.
  • the processing vessel 11 is exhausted and depressurized by an unequal pitch unequal angle screw pump through an exhaust port 11a.
  • the upper shower plate 14 is made of dense Al 2 O 3 formed by the same HIP process.
  • a plasma generating gas flow path 14B is formed in communication with each of the nozzle openings 14A, and the plasma generating gas flow path 14B is formed inside the shower plate 14. In addition, it communicates with another plasma generation gas channel 14C communicating with the plasma inlet l ip on the outer wall of the processing vessel 11.
  • the shower plate 14 is held by an overhanging portion ib formed on the inner wall of the processing container 11, and the portion of the overhanging portion ib that holds the shower plate 14 is used to suppress abnormal discharge. A roundness (not shown) is formed!
  • Plasma inlet gas 1 such as Ar or Kr supplied to the plasma inlet 1 lp passes through the channels 14C and 14B inside the shower plate 14 and then passes through the opening 14A. It is supplied uniformly in the space 11B immediately below 14.
  • a disc-shaped slot plate 16 (see FIG. 2) provided in close contact with the cover plate 15 and formed with a number of slots 16a and 16b, and the slot plate 16 are held. Consists of a disk-shaped antenna body 17 and a slow phase plate 18 made of a low-loss dielectric material such as AlO, SiO, or SiN sandwiched between the slot plate 16 and the antenna body 17.
  • a radial line slot antenna 20 is provided.
  • the radial slot line antenna 20 is mounted via a seal ring (not shown) on the processing vessel 11, and the radial line slot antenna 20 is connected to an external micro-channel via a coaxial waveguide 21.
  • a frequency of 2.45 GHz is supplied from a wave source (not shown)! /, And 8.3 GHz microwaves are supplied.
  • the supplied microwave is radiated from the slots 16a and 16b (see Fig. 2) on the slot plate 16 into the processing vessel 11 through the cover plate 15 and the shower plate 14, and the space immediately below the shower plate 14 In 11B, plasma is excited in the plasma generating gas supplied from the opening 14A.
  • the cover plate 15 and the shaft made of Al 2 O are used.
  • the warplate 14 acts as an efficient microwave transmission window.
  • the outer waveguide 21 A is connected to the disk-shaped antenna body 17, and the central conductor 21 B is connected to the slot plate 16 through an opening formed in the slow wave plate 18. It is connected to the.
  • the microwave supplied to the coaxial waveguide 21A is radiated from the slots 16a and 16b while traveling in a radial direction between the antenna body 17 and the slot plate 16.
  • the slots 16a are arranged concentrically, and corresponding slots 16a are formed concentrically.
  • the slots 16a and 16b are formed in the radial direction of the slot plate 16 at intervals corresponding to the wavelength of the microwaves compressed by the slow phase plate 18. As a result, the microwaves are substantially flat from the slot plate 16. Radiated as a wave. At this time, since the slots 16a and 16b are formed in a mutually orthogonal relationship, the microwave radiated in this way forms a circularly polarized wave including two orthogonally polarized components.
  • a lower shower plate (processing gas supply) disposed between the upper shower plate 14 in the processing vessel 11 of the microwave plasma processing apparatus 10 and the substrate 12 to be processed on the holding base 13.
  • (Structure) 31 is provided with piping that constitutes a processing gas passage that receives processing gas (raw material gas) from a processing gas inlet 1 lr provided on the outer wall of the processing vessel 11 and sends it to a number of processing gas nozzles. ing.
  • the piping has a configuration as will be described later, and a plurality of openings are formed between the piping.
  • a desired uniform substrate processing is performed in the space 11C between the lower shower plate 31 and the substrate 12 to be processed.
  • Such substrate processing includes plasma oxidation processing, plasma nitriding processing, plasma oxynitriding processing, plasma CVD processing, and the like.
  • C F from processing gas supply structure 31 to space 11C
  • Fluorocarbon gas that easily dissociates such as F or C F, F type or C1 type
  • Reactive ion etching can be performed on the substrate to be processed 12 by supplying an etching gas and applying a high frequency voltage to the holding table 13 from the high frequency power source 13A.
  • FIG. Fig. 3 is a plan view of the lower shower plate as seen from the upper shower plate side.
  • the lower shower plate has a plurality of annular pipes 31 Al, 31A2, 31 A3 and 31 A4 arranged concentrically. These pipes are connected to an annular frame pipe (base pipe) 31E by connecting pipes 31F1, 31F2, 31F3 and 31F4, respectively. Openings 31CI, 31C2, 31C3, and 31C4 are formed between adjacent annular pipes, respectively. Through these openings, the plasma generated in the lower space 11B of the upper shower plate diffuses from the upper side to the lower side of the lower shower plate.
  • FIG. 4 is a schematic perspective view of the annular pipe 31A3 shown in FIG. 3.
  • the annular pipe 31A3 is composed of a first pipe member 46 and a second pipe member 47. And it has a vertical cross section 49 along the pipe of the annular pipe 31A3.
  • the first piping member 46 of 1A3 is an annular alloy such as a Cu-W (copper-tungsten) alloy. It consists of a certain metal member 41 and an yttrium oxide (Y ⁇ ) thin film 45 formed on the outer surface thereof.
  • annular alloy such as a Cu-W (copper-tungsten) alloy. It consists of a certain metal member 41 and an yttrium oxide (Y ⁇ ) thin film 45 formed on the outer surface thereof.
  • the annular alloy together with the second piping member 47, has a raw material gas passage 43 constituting a raw material gas passage and a refrigerant passage 42 for cooling the shower plate.
  • the second piping member 47 is formed of a porous material member 44.
  • the porous material member 44 has a convex shape to the outside, has a thick central portion, and is thinned toward the periphery.
  • an yttrium oxide ( ⁇ ) thin film is formed on the outer surface of the porous material member 44.
  • the central annular pipe 31A1 is also a cylindrical first pipe member and a second pipe member that has an outer surface forming part of a sphere. It has a rotationally symmetric shape with respect to its central axis. Since the cross section passing through the central axis has a shape almost similar to that shown in FIG. 5 (b), the details are omitted.
  • the raw material gas flow path and the refrigerant flow path are formed inside.
  • FIG. 5A shows a cross section perpendicular to the paper surface along the line AA in FIG.
  • Annular pipes 31A2, 31A3, and 31A4 are arranged on both sides of the central pipe 31A1, and openings 31C1, 31C2, 31C3, and 31C4 are formed as spaces between adjacent pipes.
  • the detailed cross sections of the annular pipes 31A2, 31A3 and 31A4 are the structures shown in Fig. 5 (b), but in Fig. 5 (a) they are shown in a simplified manner. .
  • the annular frame pipe 31E has a source gas flow path 31E1 and a refrigerant gas flow path 31E2 formed therein, and the annular pipes 31A1, 31A2, 31A3, and 31A4 are formed by connecting pipes 31F1, 31F2, 31F3, and 31F4, respectively.
  • the raw material gas flow path 43 and the refrigerant gas flow path 42 are connected.
  • the annular frame pipe is connected to the source gas supply port 1lr and the refrigerant gas supply port 1lw by piping.
  • the material of the first piping member of the annular piping is required to have a sufficiently high thermal conductivity.
  • the Cu—W alloy used in this example is an alloy of 10-20% Cu, 90-80% W so as to satisfy these conditions.
  • This alloy has a thermal conductivity of 80-200 WZm'K.
  • the thermal expansion coefficient of the alloy is 7 ⁇ 8 X 10- 6 ZK, ⁇ thermal expansion coefficient of 7 to 8 X 10 of Omicron "6 / kappa
  • the yttrium oxide film is approximately 200 m thick by plasma spraying. Formed. This Yo membrane has pores through which the source gas can permeate.
  • the yttrium oxide film has a structure in which the feed position of the raw material is supplied to the plasma generation unit by the plasma spraying apparatus so that the yttria powder raw material can be sufficiently melted during plasma spraying, and the raw material is sufficiently melted.
  • a metal filter coated with ceramics can be used. Specifically, it has a metal filter structure formed of a material obtained by coating each metal thin wire of copper tungsten alloy with yttrium oxide (Y 2 O 3). sand
  • the surface of the pores of the metal filter is coated with yttrium oxide.
  • the flow rate of the raw material gas can be controlled by selecting the porosity of the metal filter. By using such a porous material, it is possible to control the gas flow pattern by reducing the flow rate of the raw material gas to several lOcmZ seconds and several cmZ seconds.
  • the material of the porous material it is possible to change the flow rate of the raw material gas that also blows out each annular piping force and to have a distribution in the raw material gas flow rate.
  • the gas flow rate VI of the porous gas outlet of the central annular pipe 31A1 and the next annular pipe 31A2 is the same as that of the annular pipe 31A3 and the next annular pipe 31A4.
  • the thickness of the porous material may be made thinner for the annular pipes 31A1 and 31A2 than for the annular pipes 31A3 and 31A4. In this way, by changing the porosity or changing the thickness of the porous material, it is possible to change the supply flow rate of the raw material gas by changing the flow rate of the raw material gas at the central part and the peripheral part of the shower plate.
  • an A1 alloy may be used instead of the Cu-W alloy.
  • the thermal expansion coefficient of the A1 alloy cracks in Upsilon Omicron film becomes extremely large instrument the surface protective film with 23 X 10- 6 ZK Yes There is a potential.
  • it is necessary to make the thermal expansion coefficient as small as that of Cu-W alloy by impregnating silicon carnotite (SiC) or carbon (C) fiber with A1.
  • SiC silicon carnotite
  • C carbon
  • FIG. 6 and 7 relate to a second embodiment of the lower shower plate of the present invention
  • FIG. 7 is a plan view seen from the upper shower plate side
  • FIG. 7 is a rear view seen from the substrate to be processed.
  • the main difference between the second embodiment and the first embodiment is that the annular pipes are concentrically arranged in the first embodiment, but in this embodiment, the pipes other than the annular frame pipes are arranged. Are arranged in a grid pattern.
  • pipes arranged in a grid pattern are connected to an annular frame pipe 31E having a source gas passage and a refrigerant gas passage inside.
  • a plurality of horizontal pipes 31H parallel to each other are arranged in the horizontal direction of the grid-like pipe.
  • a plurality of vertical pipes 3 IV, which are parallel to each other in the vertical direction, are arranged on the horizontal pipe.
  • a raw material gas passage and a refrigerant gas passage are formed, and these passages are connected to the raw material gas passage and the refrigerant gas passage of the annular frame pipe 31E, respectively.
  • FIG. 8 a cross section in the vertical direction is displayed along the line BB in FIG. 6 and FIG. This cross section is similar to FIG. 5 (a) in the first embodiment.
  • horizontal pipes 31H are arranged at equal intervals, and an opening 31C serving as a plasma flow path is formed between the horizontal pipes.
  • the horizontal piping 31H includes a first piping member 46 having a refrigerant flow path 42 and a raw material gas flow path 43 therein, and a second piping member 47 that forms a raw material gas flow path together with the piping member 46 so as to face the piping member 46. It consists of.
  • the second piping member is composed of a force material-like porous material member 44 protruding outward.
  • the details of the first piping member and the second piping member are the same as those in FIGS. 5 (b) and 5 (c) relating to the first embodiment, and the detailed description thereof is omitted.
  • Source gas is released through the pores of the member 44. Since the porous material member 44 has a thin shape toward the periphery where the central portion is thick, the raw material gas is discharged with a spread in the lateral direction. Also in the case of the present embodiment, if a material having a different porosity is selected as the porous material member and spatially arranged, the flow rate of the source gas can be made different between the central portion and the peripheral portion of the lower shower plate. Can do. Also, use materials with different porosity. Instead of this, the thickness of the porous material member may be different between the central portion and the peripheral portion of the lower shower plate.
  • the cross section along the line CC in FIGS. 6 and 7 is also substantially the same as the cross section along the line BB, and the description thereof is omitted.
  • the reference numeral 48 corresponds to a ridge line connecting the vertices of the second convexly projecting pipe member in the length direction of the pipe.
  • the lower shower plate of the present invention has a control device that can reduce the flow velocity of the outlet because the outlet of the source gas is formed of a porous material member. Gas flow patterns can be created.
  • the lower shower plate of the present invention has a configuration in which nozzles are continuously arranged along the piping direction, and is in a direction transverse to the nozzle connection direction. Since the raw material gas can be discharged with a spread, the semiconductor liquid crystal device manufacturing apparatus using this can perform a more controlled process on the substrate.
  • the refrigerant fluid passage is formed in the pipe along the source gas passage, the temperature increase of the shower plate due to recombination of electrons and ions in the plasma is effectively suppressed. it can.
  • the shower plate according to the present invention can be applied to various plasma processing apparatuses and semiconductor manufacturing apparatuses that perform processes such as CVD and RIE.

Abstract

 複数の配管で形成されたプラズマ処理用シャワープレート31であって、配管31A3は、配管に沿って配置された原料ガスに対し所定の気孔率を有し外側に対して凸状の多孔質材料部材44と多孔質材料部材44に対向して配置され多孔質材料部材44とともに原料ガス流路43を形成する金属部材41とで形成されているプラズマ処理用シャワープレートが提供される。拡がりを持って原料ガスを放出できるノズル構造を実現できる。

Description

明 細 書
シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置 技術分野
[0001] 本発明は、半導体や、半導体関連デバイスの製造装置、特にプラズマ処理装置の 処理室で使用されるシャワープレート及びこの種シャワープレートを用いたプラズマ 処理装置に関する。
背景技術
[0002] 半導体乃至半導体関連デバイスの製造プロセスでは、基板表面への酸化膜、窒化 膜、酸窒化膜を、それぞれ酸化、窒化、酸窒化作用によって、あるいは、 CVDによつ て成膜させて形成するプロセスや、エッチングによってこれら膜を取り除くプロセスが 種々の過程で実行される。汎用 DRAMなど大量に同一品種を製造する場合には、 これらプロセスは、それぞれ固有のプロセスを実行する処理装置で行われる力 少量 、多品種生産が行われるカスタム LSIなどでは、高価な処理装置をプロセス毎に設置 することはコスト面から制約があり、 1つあるいは少ない処理装置で、複数のプロセス の実行ができる処理装置が必要になる。
[0003] 多機能のプロセスを行える処理装置として、プラズマによって励起された酸素ラジカ ル、窒素ラジカルによって基板表面と反応させ酸化膜、窒化膜、酸窒化膜を形成し、 あるいは、これらラジカルとシラン (SiH )ガスを反応させて酸ィ匕膜、窒化膜を成膜す
4
る技術が知られている。
[0004] 特開 2002— 299331号公報 (特許文献)は、この種装置を開示している。同文献 によれば、処理装置のチェンバ(処理室)に、プラズマ及びラジカル生成用のガスを 処理室の下方に向けてほぼ一様に放出する誘電体製の上段シャワープレートと、反 応性ガスを基板方向にほぼ一様に放出する小さな多数の開口を有するパイプを上 段シャワープレートからのプラズマや励起ラジカルを通過させる多数の開口が形成さ れるように格子状に配列した下段シャワープレートと、上段シャワープレート上方から 上段シャワープレートに向けてプラズマを生成するためのマイクロ波を放射するアン テナとが設けられている。そして、基板を酸化させて酸化膜を形成する場合には、上 段シャワープレートから Ar, Krガスと酸素ガスを供給し、マイクロ波によってプラズマ を生成し、そこで励起された酸素ラジカルを基板表面に曝して酸化膜を形成する。ま た、プラズマ CVDによって窒化膜を成膜する場合には、上段シャワープレートに Ar, Krガスとアンモニア(NH )ガスを供給してマイクロ波によってプラズマを生成し、そこ
3
で励起された窒素ラジカルと、下段シャワープレートから放出するシラン (SiH )ガス
4 とを反応させて、シリコン窒化膜 (Si N )を基板上に成膜する。
3 4
[0005] リアクティブイオンエッチングでは、上段シャワープレートから、 Ar, Krガスを導入し て、マイクロ波でプラズマを作り、下段シャワープレートから反応性ガスである C Hガ スを導入し基板にノィァス電圧を印加することにより基板上のシリコン酸ィ匕膜のエツ チングを行うことができる。
[0006] 特許文献 1 :特開 2002— 299331号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] 従来のプラズマ処理装置に使用される下段シャワープレートは、複数の同一形状 のノズルが所定の間隔で配置された配管を格子状に配列した構造をしている。配管 内部は互いに接続され、供給される原料ガスの通路を形成している。そして、ノズル 力 の原料ガスの流量は、ノズルの出口に対応するノズル入口の原料ガスの圧力で 決まる。各ノズル入口における原料ガスの圧力が一定である限り、ノズルの特性は同 一であるから、シャワープレートの中心部と周辺部でほぼ均一な原料ガスがノズルか ら吹き出される。
[0008] しかしながら、従来のシャワープレーは、ノズルの構造から原料ガスの流速力 数 1 OOmZ秒から数 kmZ秒と大きくチェンバー内のガスフローパターンをコントロールす るのが難しい。
[0009] 従来のシャワープレートは、また、原料ガスの吹き出しがノズルの真下に集中し、ノ ズル真下の周辺領域への拡がりが得られな 、ため、横方向に拡がりを持たせて原料 ガスを吹き出すには難点があった。
[0010] また、下段シャワープレートは、プラズマ中のイオンと電子の再結合によって温度が 上昇し、その形成材料が熱に弱いもののときは、機械的に劣化、変形したり、また、熱 に強い材料でも温度上昇の不均一によって、たわみや変形が生じてしまうという欠点 があった。
[0011] したがって、本発明の目的は、原料ガスの流速を落としてガスフローパターンを制 御することのできるプラズマ処理装置用シャワープレートを提供することにある。
[0012] 本発明の別の目的は、空間的に拡がりを持たせて原料ガスを噴出すことのできるノ ズルが形成されたプラズマ処理装置用シャワープレートを提供することにある。
[0013] 本発明の他の目的は、プラズマ中のイオンと電子の再結合によるシャワープレート の温度上昇を効果的に制御できるプラズマ処理装置用シャワープレートを提供する ことにある。
課題を解決するための手段
[0014] 本発明によれば、第 1のガス流路と、前記第 1のガス流路に連結して配置され処理 用ガスに対する透過特性を有する多孔質材料部材を含む第 2のガス流路とが内部に 形成された配管が、隣接する配管の間に開口部を形成するように複数配置された構 造のプラズマ処理装置用シャワープレートが得られる。
[0015] 前記第 2のガス流路の断面が最小と成る切断面において、前記第 2のガス流路は 外側に向力つて凸形状である。
[0016] 前記切断面における前記第 2のガス流路の厚みは、中心部で厚く周辺に行くにし たがって減少する形状が望ま 、。
[0017] 中心部の前記第 2のガス流路における前記多孔質材料部材の気孔率は、周辺部 の前記第 2のガス流路における多孔質材料部材の気孔率と異ならせてもよい。
[0018] 望ましくは、前記配管は、その内部に冷媒ガスの流路が形成される。
[0019] 本発明によれば、所定のガスを流す第 1のガス流路と、前記第 1のガス流路に接続 して外部に前記所定のガスを放出する第 2のガス流路と、その内部に冷媒ガスを流 通させる第 3のガス流路とが内部に形成された配管が、隣接する配管の間に開口部 を形成するように、複数配置された構造のプラズマ処理装置用シャワープレートが得 られる。
[0020] この場合、前記第 1のガス流路は前記複数配置された配管内で連結され、かつ、前 記第 3のガス流路が前記第 1のガス流路に平行して配置されていることが望ましい。 [0021] 前記配管は,好ましくは、銅とタングステンを含む合金で形成されて!ヽる。
[0022] この場合、前記銅とタングステンを含む合金は、銅が 10〜20%、タングステンが 90
〜80%を含む合金であることが望まし 、。
[0023] 上記した多孔質材料部材は多数の金属細線で形成される。
[0024] この場合、前記金属細線は銅一タングステン合金を含むことが望ましい。
[0025] 前記金属細線には、酸化イットリウム被膜が形成されて 、ることが望ま 、。
[0026] 前記配管はその外面に、酸化イットリウム被膜がコーティングするのが望ましい。
[0027] 前記配管は環状に配置してもよ!/、し、格子状に配置してもよ 、。
[0028] 本発明によれば、上記した構造のプラズマ処理装置用シャワープレートを用いたプ ラズマ処理装置が得られる。
[0029] 前記プラズマ処理用シャワープレートは下段シャワープレートとして設けられる。
[0030] 本発明によれば、上記したシャワープレートを用いて処理用ガスをプラズマ装置内 に導入し、基板に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法が得られる。
[0031] 更に、本発明によれば、上記したプラズマ処理を工程中に含む電子装置の製造方 法が得られる。
発明の効果
[0032] 本発明のシャワープレートは、原料ガスの吹き出し口が多孔質材料で形成されて ヽ るため、吹き出しロカ の流速を落とすことができ制御されたガスフローパターンを作 り出すことができる。
[0033] 本発明のシャワープレートは、配管に沿って形成され外側に対して凸状の多孔質 材料部材を透して原料ガスを吹き出させる構造であるため、原料ガスの吹き出しを配 管の方向に横方向に拡げて吹き出させることができる。それゆえに、基板表面に均一 に原料ガスを到達させることができる。
[0034] 本発明は、また、配管内部に冷媒用流体通路が原料ガス流路に沿って形成されて いるので、プラズマ中の電子とイオンの再結合によるシャワープレートの温度上昇を 制御できる。それによつて、下段シャワープレートのたわみ、機械的変形を防止する ことが出来るし、下段シャワープレートの材料が熱に弱いものの場合 (例えば、アルミ 合金等)、熱による劣化を防ぐことができる。 図面の簡単な説明
[0035] [図 1]図 1は本発明に関するプラズマ処理装置の概略図である。
[図 2]図 2は図 1に示すプラズマ処理装置のスロット板の平面図である。
[図 3]図 3は本発明の第 1の実施例に関する下段シャワープレートの平面図である。
[図 4]図 4は図 3の下段シャワープレートの環状配管の概略斜視図である。
[図 5]図 5 (a)は図 3の線 AAに沿って紙面に垂直な断面図、(b)は個別配管の詳細 断面図、(c)は原料ガスの放出状態を示す断面図である。
[図 6]図 6は本発明の第 2の実施例の下段シャワープレートの上側力 見た平面図で ある。
[図 7]図 7は本発明の第 2の実施例の下段シャワープレートの下側力 見た平面図で ある。
[図 8]図 8は図 6及び図 7の線 BBに沿って紙面に垂直な断面図である。
符号の説明
[0036] 10 マイクロ波プラズマ処理装置
11 処理容器
12 基板
13 保持台
14 上段シャワープレート
14A ノズル開口咅
15 カバープレート
17 アンテナ本体
31 下段シャワープレート
31A1, 31A2, 31 A3, 31A4 環状配管
31C1, 31C2, 31C3, 31C4 開口部
31F1, 31F2, 31F3, 31F4 連結配管
31H 水平配管
31V 垂直配管 41 金属部材
42 冷媒流路
43 原料ガス流路
44 多孔質材料部材
45 酸化イットリウム膜
46 第 1の配管部材
47 第 2の配管部材
発明を実施するための最良の形態
[0037] 以下に、本発明の実施の形態について述べる。
[0038] 図 1は、本発明に係るシャワープレートが使用される半導体 ·平板ディスプレイ製造 装置であるマイクロ波プラズマ処理装置 10の構成を示す。
[0039] 図 1において、製造装置のプロセスチャンバは、 CVDや RIE、酸化、窒化といった複 数のプロセスが処理可能なマイクロ波励起プラズマプロセス用チャンバであり、処理 用チャンバ (真空容器) 11内に,一様に吹き出し口が開いたセラミックス製上段ガス 供給口を有する上段シャワープレート 14および下段力も原料ガスを吹き出す連続ノ ズルを有する下段シャワープレート (処理ガス供給構造) 31が配置されている。
[0040] 処理容器 (プロセスチェンバ) 11内には、被処理基板 12を静電チャックにより保持 する好ましくは熱間等方圧加圧法 (HIP)により形成された A1Nもしくは Al Oよりなる
2 3 保持台 13が配置され、処理容器 11内には保持台 13を囲む空間 11Aに等間隔に、 すなわち保持台 13上の被処理基板 12に対して略軸対称な関係で少なくとも二箇所 、好ましくは三箇所以上に排気ポート 11aが形成されている。処理容器 11は、排気ポ ート 11aを介して不等ピッチ不等傾角スクリューポンプにより、排気'減圧される。
[0041] 上段シャワープレート 14上には同様な HIP処理により形成された緻密な Al Oより
2 3 なるカバープレート 15力 シールリングを介して設けられている。シャワープレート 14 のカバープレート 15と接する側にはノズル開口部 14Aの各々に連通しプラズマ生成 用ガス流路 14Bが形成されており、プラズマ生成用ガス流路 14Bはシャワープレート 14の内部に形成され、処理容器 11の外壁のプラズマ用入口 l ipに連通する別のプ ラズマ生成用ガス流路 14Cに連通している。 [0042] シャワープレート 14は処理容器 11の内壁に形成された張り出し部 l ibにより保持さ れており、張り出し部 l ibのうち、シャワープレート 14を保持する部分には異常放電 を抑制するために丸み(図示せず)が形成されて!、る。
[0043] プラズマ用入口 1 lpに供給された Arや Kr等のプラズマ生成用ガスは、シャワープ レート 14内部の流路 14Cおよび 14Bを^!次通過した後、開口部 14Aを介してシャヮ 一プレート 14直下の空間 11B中に一様に供給される。
[0044] カバープレート 15の上には、カバープレート 15に密接して設けられ、多数のスロット 16a, 16bが形成されたディスク状のスロット板 16 (図 2参照)と、スロット板 16を保持 するディスク状のアンテナ本体 17と、スロット板 16とアンテナ本体 17との間に挟持さ れた Al O、 SiOあるいは Si Nの低損失誘電体材料よりなる遅相板 18とにより構成
2 3 2 3 4
されたラジアルラインスロットアンテナ 20が設けられている。
[0045] 当該ラジアルスロットラインアンテナ 20は処理容器 11上〖こシールリング(図示せず) を介して装着されており、ラジアルラインスロットアンテナ 20には同軸導波管 21を介 して外部のマイクロ波源(図示せず)より周波数が 2.45GHzある!/、は 8. 3GHzのマイ クロ波が供給される。
[0046] 供給されたマイクロ波はスロット板 16上のスロット 16a, 16b (図 2参照)からカバープ レート 15およびシャワープレート 14を介して処理容器 11中に放射され、シャワープレ ート 14直下の空間 11Bにおいて、開口部 14Aから供給されたプラズマ生成用ガス中 にプラズマを励起する。その際、 Al Oにより形成されたカバープレート 15およびシャ
2 3
ワープレート 14は効率的なマイクロ波透過窓として作用する。
[0047] 同軸導波管 21のうち、外側の導波管 21Aはディスク状のアンテナ本体 17に接続さ れ、中心導体 21Bは、遅波板 18に形成された開口部を介してスロット板 16に接続さ れている。同軸導波管 21Aに供給されたマイクロ波は、アンテナ本体 17とスロット板 1 6との間を径方向に進行しながら、スロット 16a, 16bより放射される。
[0048] 図 2を参照すると、スロット 16aは同心円状に配列されており、各々のスロット 16aに 対応して、これに直行するスロット 16bが同じく同心円状に形成されている。スロット 1 6a, 16bは、スロット板 16の半径方向に、遅相板 18により圧縮されたマイクロ波の波 長に対応した間隔で形成されており、その結果マイクロ波はスロット板 16から略平面 波となって放射される。その際、スロット 16aおよび 16bを相互の直交する関係で形成 しているため、このようにして放射されたマイクロ波は、二つの直交する偏波成分を含 む円偏波を形成する。
[0049] 再び図 1を参照すると、マイクロ波プラズマ処理装置 10の処理容器 11内の上段シ ャワープレート 14と保持台 13上の被処理基板 12との間に配置された下段シャワー プレート(処理ガス供給構造) 31は、処理容器 11の外壁に設けられた処理ガス注入 口 1 lrから処理ガス (原料ガス)の供給を受け、これを多数の処理ガスノズル部に送る 処理ガス通路を構成する配管を備えている。当該配管は、後述するような構成を有し 、配管と配管との間には、複数の開口部が形成されている。下段シャワープレート 31 と被処理基板 12との間の空間 11Cにおいて、所望の均一な基板処理がなされる。か カゝる基板処理には、プラズマ酸ィ匕処理、プラズマ窒化処理、プラズマ酸窒化処理、プ ラズマ CVD処理等が含まれる。また、処理ガス供給構造 31から空間 11Cに C F
4 8、 C
Fまたは C Fなどの解離しやすいフルォロカーボンガスや、 F系あるいは C1系等の
5 8 4 6
エッチングガスを供給し、保持台 13に高周波電源 13Aから高周波電圧を印加するこ とにより、被処理基板 12に対して反応性イオンエッチングを行うことが可能である。
[0050] 図 3を参照して本発明の下段シャワープレートについて説明する。図 3は、上段シャ ワープレート側から見た下段シャワープレートの平面図である。下段シャワープレート は、同心状に配置された複数の環状配管 31 Al, 31A2, 31 A3及び 31 A4を有する 。これら配管は環状枠配管 (ベース配管) 31Eにそれぞれ連結配管 31F1, 31F2, 3 1F3及び 31F4で接続されている。隣接する環状配管の間にはそれぞれ開口部 31 CI, 31C2, 31C3及び 31C4が形成されている。これら開口部を通して、上段シャヮ 一プレートの下部空間 11Bで生成されたプラズマが下段シャワープレートの上側から 下側に向けて拡散する。
[0051] 図 4は、図 3に示す環状配管 31A3の概略斜視図で、環状配管 31A3は、第 1の配 管部材 46と第 2の配管部材 47から構成されている。そして、環状配管 31A3の配管 に沿って垂直な断面部 49を有する。
[0052] 図 5 (b)を参照すると、図 4に示した断面部 49の詳細が図示されている。環状配管 3 1A3の第 1の配管部材 46は、 Cu—W (銅一タングステン)合金カゝらなる環状合金で ある金属部材 41とその外面に形成された酸化イットリウム (Y Ο )薄膜 45とからなる。
2 3
環状合金は、その内部に、第 2の配管部材 47と共に、原料ガスの流路を構成する原 料ガス流路 43とシャワープレートを冷却するための冷媒流路 42を有する。第 2の配 管部材 47は、多孔質材料部材 44で形成されている。多孔質材料部材 44は、外部に 凸形状をなし、中心部の肉厚が厚く周辺に向力つて薄くなつている。多孔質材料部 材 44の外面は、酸化イットリウム (Υ Ο )薄膜が形成されている。
2 3
[0053] 図 3に示された環状配管 31A2, 31A4も、環状配管 31A3と同じような形状なので その説明を省略する。中心部の環状配管 31A1は、円筒状の第 1の配管部材と、外 面が球の 1部をなしている第 2の配管部材カもなる。その中心軸に対して回転対称の 形状をしている。中心軸を通る断面は、図 5 (b)に示したものとほぼ類似の形状なの でその詳細は省略する力 内部に原料ガス流路と冷媒流路が形成されて 、る。
[0054] 図 5 (a)は、図 3の線 AAに沿って紙面に垂直な断面を示す。中心の配管 31A1の 両側に、環状配管 31A2, 31A3及び 31A4が配置され、隣接する配管の間のスぺ ースとして開口部 31C1、 31C2、 31C3及び 31C4が形成されている。図 5 (a)にお いて、環状配管の 31A2, 31A3及び 31A4詳細な断面は、図 5 (b)に示す構造であ るが、図 5 (a)では、簡略ィ匕して示してある。
[0055] 環状枠配管 31Eは、内部に原料ガス流路 31E1と冷媒ガス流路 31E2が形成され ており、それぞれ連結配管 31F1、 31F2, 31F3及び 31F4によって環状配管 31A1 、 31A2, 31 A3及び 31 A4の原料ガス流路 43及び冷媒ガス流路 42に接続されてい る。
[0056] また、環状枠配管は、原料ガス供給口 1 lr及び冷媒ガス供給口 1 lwに配管で接続 されている。
[0057] 環状配管の第 1の配管部材の材料は、熱伝導率の十分高いものが必要とされる。
本実施例で用いる Cu— W合金はこれらを満たすように、 10〜20%Cu、 90-80% Wの合金を用いる。この合金は、 80〜200WZm'Kの熱伝導率が得られる。また、 この合金の熱膨張係数は 7〜8 X 10— 6ZKで、 Υ Οの熱膨張係数 7〜8 X 10"6
2 3
とほとんど等しい。このため Cu—W合金の保護膜として厚い Y O膜のコーコ一ティ
2 3
ングすることができる。酸化イットリウム膜は、プラズマ溶射によりほぼ 200 mの厚さ に形成される。この Y o膜は原料ガスが透過できる気孔を有する。
2 3
[0058] 酸化イットリウム膜は、プラズマ溶射時にイットリア粉末原料の溶け込みが十分に行 えるように、プラズマ溶射装置で原料の投入位置をプラズマ発生部に供給する構造 とし、原料の溶融を十分に行う。
[0059] 多孔質材料部材 44としては、メタルフィルタにセラミックスをコーティングしたもの使 用することができる。具体的には、銅 タングステン合金の金属細線の 1本 1本に酸 ィ匕イットリウム (Y O )を被膜した素材で形成されるメタルフィルタ構造を有する。すな
2 3
わちメタルフィルタの気孔の表面に酸化イットリウムが被膜されて 、る。メタルフィルタ の気孔率の選定によって原料ガスの吹き出し流速を制御できる。このような多孔質材 料を用いることによって、原料ガスの流速を数 lOcmZ秒力 数 cmZ秒に落とし、ガ スフローパターンを制御できるようになる。
[0060] また、図 5 (c)に示すように、多孔質材料部材の厚みを中心部から周辺に向かって 厚くすることによって原料ガスの吹き出しに拡がりを持たせることができる。このため、 隣接する配管の原料ガス吹き出し口からの吹き出しガスの拡がりと 1部で重なりをもた せることにより均一な分布の原料ガスを吹き出させることができる。
[0061] また、多孔質材料の材質を変えることによって、各環状配管力も吹き出す原料ガス の流量を変え原料ガス流量に分布を持たせることができる。例えば、図 5 (a)及び図 3 において、中心部の環状配管 31A1と次の環状配管 31A2の多孔質ガス吹き出し口 力ものガス流量 VIを、環状配管 31 A3とその次の環状配管 31 A4の多孔質ガス吹き 出し口のガス流量 V2より大きくする。このために、多孔質材料の気孔率が環状配管 3 1A1と 31A2に対しては、環状配管 31A3と 31A4の気孔率より大きな材料を採用す る。また、気孔率を変える代わりに環状配管 31A1と 31A2に対しては、環状配管 31 A3と 31A4に対するものより多孔質材料の厚みを薄くするようにしてもよい。このよう にして、気孔率を変化させ、あるいは多孔質材料の厚みを変化させてシャワープレー トの中心部と周辺部で原料ガスの吹き出し流量を変え原料ガスの供給量を変えること ができる。
[0062] Cu— W合金の代わりに、 A1合金の使用も可能である。しかし、 A1合金の熱膨張係 数は 23 X 10— 6ZKと極めて大きぐその表面保護膜となる Υ Ο膜にクラックが入る可 能性がある。このため、シリコンカーノイト(SiC)や炭素(C)繊維に A1を含浸させるな どして、熱膨張係数を Cu— W合金並みに小さくする必要がある。その上で環状配管 に細力 、穴を開けるなど精密機械加工が行える材料でなければならな 、。
[0063] 図 6及び図 7は、本発明の下段シャワープレートの第 2の実施例に関し、図 7は、上 段シャワープレート側から見た平面図、図 7は被処理基板側から見た背面の平面図 である。
[0064] 第 2の実施例の第 1の実施例との主たる相違は、第 1の実施例では環状配管が同 心状に配置されていたが、本実施例では、環状枠配管以外の配管が格子状に配列 されている点である。
[0065] 図 6及び図 7を参照すると、原料ガス通路及び冷媒ガス流路を内部に有する環状 枠配管 31Eに格子状に配列された配管が接続されている。格子状配管の水平方向 には、互いに平行な複数の水平配管 31Hが配置されている。水平配管に垂直方向 に互 、に平行な複数の垂直配管 3 IVが配置されて 、る。水平配管及び垂直配管に は、その内部に原料ガス流路及び冷媒ガス流路が形成され、これら流路は、環状枠 配管 31Eのそれぞれ原料ガス流路及び冷媒ガス流路に接続されている。
[0066] 図 8を参照すると、図 6及び図 7の線 BBに沿って紙面に垂直方向の断面が表示さ れている。この断面は第 1の実施例における図 5 (a)に類似している。図 8において、 水平配管 31Hが等間隔に配列され、互いの水平配管の間はプラズマの流路となる 開口部 31Cとなっている。水平配管 31Hは、内部に冷媒流路 42、原料ガス流路 43 を有する第 1の配管部材 46と、配管部材 46に対向して配管部材と共に原料ガス流 路を形成する第 2の配管部材 47とからなる。第 2の配管部材は、外側に凸の力まぼこ 状の多孔質材料部材 44からなる。これら第 1の配管部材及び第 2の配管部材の詳細 は、第 1の実施例に関する図 5 (b)及び図 5 (c)と同じでありその詳細説明は省略する 力 要は、多孔質材料部材 44の気孔を通して原料ガスが放出される。この多孔質材 料部材 44は中心部が厚ぐ周辺に向けて薄い形状であるため、原料ガスは、横方向 に拡がりを持って放出される。本実施例の場合にも、多孔質材料部材として気孔率 の異なる材料を選択して、空間的な配置をすれば、下段シャワープレート中心部と周 辺部で、原料ガスの流量を異ならせることができる。また、気孔率の異なる材料を用 、る代わりに、多孔質材料部材の厚みを下段シャワープレートの中心部と周辺部とで 異ならせてもよい。
[0067] 図 6及び図 7の線 CCに沿っての断面も線 BBに沿っての断面とほぼ同じなのでその 説明を省略する。なお、図 7において参照数字 48は、外側に凸の第 2の配管部材の 凸部頂点を配管の長さ方向に結んだ稜線に対応する。
[0068] 上記実施例で説明したように、本発明の下段シャワープレートは、原料ガスの吹き 出し口が多孔質材料部材で形成されて 、るため、吹き出し口力もの流速を落とすこと ができ制御されたガスフローパターンを作り出すことができる。
[0069] 上記実施例で説明したように、本発明の下段シャワープレートは、配管方向に沿つ てノズルが連続的に連なって配列された構成であり、ノズルの連なり方向に対して横 方向に拡がりを持って原料ガスを放出できるので、これを用いた半導体'液晶装置の 製造装置は、基板に対してより制御された処理を行うことができる。
[0070] 本発明は、また、配管内部に冷媒用流体通路が原料ガス流路に沿って形成されて いるので、プラズマ中の電子とイオンの再結合によるシャワープレートの温度上昇を 効果的に抑制できる。
産業上の利用可能性
[0071] 本発明に係るシャワープレートは、 CVD、 RIE等の処理を行う各種のプラズマ処理 装置、半導体製造装置に適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] 第 1のガス流路と、前記第 1のガス流路に連結して配置され処理用ガスに対する透 過特性を有する多孔質材料部材を含む第 2のガス流路とが内部に形成された配管 力 隣接する配管の間に開口部を形成するように複数配置された構造のプラズマ処 理装置用シャワープレート。
[2] 前記第 2のガス流路の断面が最小と成る切断面において、前記第 2のガス流路は 外側に向力つて凸形状であることを特徴とする請求項 1記載のプラズマ処理装置用 シャワープレート。
[3] 前記切断面における前記第 2のガス流路の厚みは、中心部で厚く周辺に行くにし たがって減少することを特徴とする請求項 1記載のプラズマ処理装置用シャワープレ ート。
[4] 中心部の前記第 2のガス流路における前記多孔質材料部材の気孔率は、周辺部 の前記第 2のガス流路における多孔質材料部材の気孔率と異なることを特徴とする 請求項 1乃至 3のいずれか 1つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[5] 前記配管は、その内部に冷媒ガスの流路が形成されていることを特徴とする請求項
1乃至 4のいずれ力 1つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[6] 所定のガスを流す第 1のガス流路と、前記第 1のガス流路に接続して外部に前記所 定のガスを放出する第 2のガス流路と、その内部に冷媒ガスを流通させる第 3のガス 流路とが内部に形成された配管が、隣接する配管の間に開口部を形成するように、 複数配置された構造のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[7] 前記第 1のガス流路は前記複数配置された配管内で連結され、かつ、前記第 3の ガス流路が前記第 1のガス流路に平行して配置されていることを特徴とする請求項 6 記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[8] 前記配管は,銅とタングステンを含む合金で形成されていることを特徴とする請求 項 1乃至 7のいずれか 1つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[9] 前記銅とタングステンの合金は、銅が 10〜20%、タングステンが 90〜80%を含む 合金であることを特徴とする請求項 8記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[10] 前記多孔質材料部材は多数の金属細線で形成されていることを特徴とする請求項 1〜5および 8〜9のいずれか 1つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[11] 前記金属細線は銅一タングステン合金を含むことを特徴とする請求項 10記載のプ ラズマ処理装置用シャワープレート。
[12] 前記金属細線には、酸化イットリウム被膜が形成されていることを特徴とする請求項
11記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[13] 前記配管はその外面に、酸化イットリウム被膜がコーティングされていることを特徴 とする請求項 1乃至 12のいずれか 1つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレー
[14] 前記配管は環状に配置されていることを特徴とする請求項 1乃至 12のいずれか 1 つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[15] 前記配管は格子状に配置されていることを特徴とする請求項 1乃至 12のいずれか
1つに記載のプラズマ処理装置用シャワープレート。
[16] 請求項 1乃至 15のいずれか 1つに記載のプラズマ処理用シャワープレートを用い たプラズマ処理装置。
[17] 請求項 16において、前記プラズマ処理用シャワープレートを下段シャワープレート として設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
[18] 請求項 1〜15のいずれかに記載されたシャワープレートを用いて処理用ガスをプラ ズマ装置内に導入し、基板に対するプラズマ処理を行うプラズマ処理方法。
[19] 請求項 18のプラズマ処理を工程の中に含むことを特徴とする電子装置の製造方法
PCT/JP2006/322136 2005-11-08 2006-11-07 シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置 WO2007055185A1 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2006800417352A CN101305451B (zh) 2005-11-08 2006-11-07 簇射极板及采用该簇射极板的等离子体处理装置
US12/092,826 US20080318431A1 (en) 2005-11-08 2006-11-07 Shower Plate and Plasma Treatment Apparatus Using Shower Plate
KR1020087011261A KR101046902B1 (ko) 2005-11-08 2006-11-07 샤워 플레이트 및 샤워 플레이트를 사용한 플라즈마 처리장치
JP2007544131A JP4993610B2 (ja) 2005-11-08 2006-11-07 シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置
EP06823049A EP1956645A4 (en) 2005-11-08 2006-11-07 ASPERSION PLATE AND PLASMA PROCESSING APPARATUS USING THE ASPERSION PLATE

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005-323534 2005-11-08
JP2005323534 2005-11-08

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2007055185A1 true WO2007055185A1 (ja) 2007-05-18

Family

ID=38023188

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2006/322136 WO2007055185A1 (ja) 2005-11-08 2006-11-07 シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20080318431A1 (ja)
EP (1) EP1956645A4 (ja)
JP (1) JP4993610B2 (ja)
KR (1) KR101046902B1 (ja)
CN (1) CN101305451B (ja)
TW (1) TW200805489A (ja)
WO (1) WO2007055185A1 (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008066413A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Tokyo Electron Ltd シャワーヘッド構造及びこれを用いた処理装置
JP2009147216A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
JP2010010297A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
JP2010538164A (ja) * 2007-09-04 2010-12-09 ユージン テクノロジー カンパニー リミテッド シャワーヘッドおよびこれを含む基板処理装置、並びにシャワーヘッドを用いてプラズマを供給する方法
JPWO2009119285A1 (ja) * 2008-03-24 2011-07-21 東京エレクトロン株式会社 シャワープレートとこれを用いたプラズマ処理装置
JP2013167003A (ja) * 2012-02-16 2013-08-29 Toppan Printing Co Ltd プラズマ処理用ガス供給管ユニットおよびそれを用いる被膜形成方法

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7772098B2 (en) * 2007-03-29 2010-08-10 Panasonic Corporation Method for manufacturing semiconductor device
US8622021B2 (en) * 2007-10-31 2014-01-07 Lam Research Corporation High lifetime consumable silicon nitride-silicon dioxide plasma processing components
KR102350588B1 (ko) 2015-07-07 2022-01-14 삼성전자 주식회사 인젝터를 갖는 박막 형성 장치
CN106340434B (zh) * 2015-07-10 2018-12-14 东京毅力科创株式会社 等离子体处理装置和喷淋头
JP6643096B2 (ja) * 2016-01-18 2020-02-12 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
CN106086807B (zh) * 2016-07-22 2018-04-20 京东方科技集团股份有限公司 一种用于沉积装置的下极板及沉积装置
US11694911B2 (en) * 2016-12-20 2023-07-04 Lam Research Corporation Systems and methods for metastable activated radical selective strip and etch using dual plenum showerhead
CN109402609B (zh) * 2018-12-21 2024-04-12 成都中科卓尔智能科技集团有限公司 一种气体簇射装置
CN109939618A (zh) * 2019-03-26 2019-06-28 沈阳拓荆科技有限公司 喷淋结构及化学源供给系统
CN110141957A (zh) * 2019-06-19 2019-08-20 众一阿美科福斯特惠勒工程有限公司 一种喷淋流化分离氮氧化物的设备及方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001064777A (ja) * 1999-08-30 2001-03-13 Ebara Corp ガス噴射ヘッド
JP2001230242A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ltd プラズマcvd装置及びそのガス供給ノズル
JP2001274151A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及び方法、ガス供給リング及び誘電体
JP2002299331A (ja) * 2001-03-28 2002-10-11 Tadahiro Omi プラズマ処理装置
JP2004119807A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体結晶の成長方法及びそれを用いた素子
JP2005123339A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラズマcvd装置とプラズマcvd装置用電極
JP2005243988A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4820371A (en) * 1987-12-15 1989-04-11 Texas Instruments Incorporated Apertured ring for exhausting plasma reactor gases
US5134963A (en) * 1991-10-28 1992-08-04 International Business Machines Corporation LPCVD reactor for high efficiency, high uniformity deposition
KR950020993A (ko) * 1993-12-22 1995-07-26 김광호 반도체 제조장치
JP3360098B2 (ja) * 1995-04-20 2002-12-24 東京エレクトロン株式会社 処理装置のシャワーヘッド構造
US6161500A (en) * 1997-09-30 2000-12-19 Tokyo Electron Limited Apparatus and method for preventing the premature mixture of reactant gases in CVD and PECVD reactions
KR100416308B1 (ko) * 1999-05-26 2004-01-31 동경 엘렉트론 주식회사 플라즈마 처리 장치
JPWO2003005435A1 (ja) * 2001-07-05 2004-10-28 大見 忠弘 基板処理装置および基板処理方法、基板平坦化方法
KR100427996B1 (ko) * 2001-07-19 2004-04-28 주식회사 아이피에스 박막증착용 반응용기 및 그를 이용한 박막증착방법
US20030192645A1 (en) * 2002-04-16 2003-10-16 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for creating circumferential process gas flow in a semiconductor wafer plasma reactor chamber
JP2003324072A (ja) * 2002-05-07 2003-11-14 Nec Electronics Corp 半導体製造装置
US7311797B2 (en) * 2002-06-27 2007-12-25 Lam Research Corporation Productivity enhancing thermal sprayed yttria-containing coating for plasma reactor
JP2004193484A (ja) * 2002-12-13 2004-07-08 Sumitomo Precision Prod Co Ltd オゾン処理装置
JP4221526B2 (ja) * 2003-03-26 2009-02-12 キヤノンアネルバ株式会社 金属酸化物を基板表面上に形成する成膜方法
JP2007525822A (ja) * 2003-05-30 2007-09-06 アヴィザ テクノロジー インコーポレイテッド ガス分配システム

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001064777A (ja) * 1999-08-30 2001-03-13 Ebara Corp ガス噴射ヘッド
JP2001230242A (ja) * 2000-02-18 2001-08-24 Hitachi Ltd プラズマcvd装置及びそのガス供給ノズル
JP2001274151A (ja) * 2000-03-24 2001-10-05 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置及び方法、ガス供給リング及び誘電体
JP2002299331A (ja) * 2001-03-28 2002-10-11 Tadahiro Omi プラズマ処理装置
JP2004119807A (ja) * 2002-09-27 2004-04-15 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体結晶の成長方法及びそれを用いた素子
JP2005123339A (ja) * 2003-10-15 2005-05-12 Mitsubishi Heavy Ind Ltd プラズマcvd装置とプラズマcvd装置用電極
JP2005243988A (ja) * 2004-02-27 2005-09-08 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008066413A (ja) * 2006-09-05 2008-03-21 Tokyo Electron Ltd シャワーヘッド構造及びこれを用いた処理装置
JP2010538164A (ja) * 2007-09-04 2010-12-09 ユージン テクノロジー カンパニー リミテッド シャワーヘッドおよびこれを含む基板処理装置、並びにシャワーヘッドを用いてプラズマを供給する方法
JP2009147216A (ja) * 2007-12-17 2009-07-02 Renesas Technology Corp 半導体装置の製造装置および半導体装置の製造方法
JPWO2009119285A1 (ja) * 2008-03-24 2011-07-21 東京エレクトロン株式会社 シャワープレートとこれを用いたプラズマ処理装置
JP2010010297A (ja) * 2008-06-25 2010-01-14 Tokyo Electron Ltd マイクロ波プラズマ処理装置
JP2013167003A (ja) * 2012-02-16 2013-08-29 Toppan Printing Co Ltd プラズマ処理用ガス供給管ユニットおよびそれを用いる被膜形成方法

Also Published As

Publication number Publication date
EP1956645A1 (en) 2008-08-13
JPWO2007055185A1 (ja) 2009-04-30
JP4993610B2 (ja) 2012-08-08
CN101305451A (zh) 2008-11-12
CN101305451B (zh) 2012-07-04
KR20080054441A (ko) 2008-06-17
TW200805489A (en) 2008-01-16
US20080318431A1 (en) 2008-12-25
EP1956645A4 (en) 2010-04-28
KR101046902B1 (ko) 2011-07-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2007055185A1 (ja) シャワープレート及びシャワープレートを用いたプラズマ処理装置
TWI650815B (zh) 具有多個電漿配置構件之半導體處理系統
CN108155113B (zh) 基底加工设备及加工基底的方法
US8343308B2 (en) Ceiling plate and plasma process apparatus
JP4012466B2 (ja) プラズマ処理装置
CN100483620C (zh) 等离子体处理装置
KR20200028041A (ko) 플라즈마 식각 프로세스들에서, 코팅된 부분들을 사용한 프로세스 윈도우 확장
TW201300570A (zh) 用於電感耦合電漿蝕刻反應器之氣體分配噴淋頭
JP2007208208A (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4524354B2 (ja) マイクロ波プラズマ処理装置、それに用いる誘電体窓部材および誘電体窓部材の製造方法
CN112534552B (zh) 等离子处理装置
JP2008235288A (ja) プラズマ処理装置及び遅波板
JP4113895B2 (ja) プラズマ処理装置
JP4113896B2 (ja) プラズマ処理装置
JP4517935B2 (ja) シャワープレートおよび表面波励起プラズマ処理装置
US11244837B2 (en) Process gas supply apparatus and wafer treatment system including the same
JP2006165173A (ja) 半導体装置の製造装置および製造方法
TW202410158A (zh) 具有改良均勻性之電漿噴灑頭
JP2008060236A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR200222491Y1 (ko) 반도체 장치의 플라즈마 소오스 구조
JP2009158732A (ja) プラズマ処理装置
JP2008270839A (ja) プラズマ処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200680041735.2

Country of ref document: CN

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2007544131

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 12092826

Country of ref document: US

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020087011261

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2006823049

Country of ref document: EP