WO2023243540A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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WO2023243540A1
WO2023243540A1 PCT/JP2023/021400 JP2023021400W WO2023243540A1 WO 2023243540 A1 WO2023243540 A1 WO 2023243540A1 JP 2023021400 W JP2023021400 W JP 2023021400W WO 2023243540 A1 WO2023243540 A1 WO 2023243540A1
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WO
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plasma processing
processing apparatus
conductor
chamber
gas
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/021400
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English (en)
French (fr)
Inventor
太郎 池田
聡文 北原
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/31Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to form insulating layers thereon, e.g. for masking or by using photolithographic techniques; After treatment of these layers; Selection of materials for these layers
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05HPLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24Generating plasma
    • H05H1/46Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • An exemplary embodiment of the present disclosure relates to a plasma processing apparatus.
  • Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus using VHF waves.
  • VHF waves are introduced into the chamber via a power supply.
  • the power feeding section includes a resonant section.
  • the resonator includes a pair of metal reflectors.
  • the pair of metal reflecting plates are arranged at an interval of 1/4 of the wavelength of the VHF wave.
  • a plasma processing apparatus in one exemplary embodiment, includes a chamber and a waveguide.
  • the waveguide is configured to propagate electromagnetic waves to generate a plasma within the chamber.
  • the waveguide includes a resonator configured to resonate electromagnetic waves therein.
  • the resonator includes a microstrip and a dielectric member. A portion of the dielectric member constitutes a dielectric layer of the microstrip.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a plasma processing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a waveguide section of a plasma processing apparatus according to an exemplary embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment.
  • FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view of a waveguide section of a plasma processing apparatus according to one exemplary embodiment.
  • the plasma processing apparatus 1 shown in FIGS. 1 and 2 is configured to generate plasma using electromagnetic waves.
  • the electromagnetic waves are VHF waves or UHF waves.
  • the band of VHF waves is 30 MHz to 300 MHz, and the band of UHF waves is 300 MHz to 3 GHz.
  • the plasma processing apparatus 1 includes a chamber 10.
  • Chamber 10 defines an interior space.
  • the substrate W is processed within the interior space of the chamber 10.
  • the chamber 10 has an axis AX as its central axis.
  • the axis AX is an axis extending in the vertical direction.
  • the chamber 10 may include a chamber body 12.
  • the chamber body 12 has a substantially cylindrical shape and is open at the top. Chamber body 12 provides the side walls and bottom of chamber 10 . Chamber body 12 is made of metal such as aluminum. Chamber body 12 is grounded.
  • the side wall of the chamber body 12 provides a passage 12p.
  • the passage 12p can be opened and closed by a gate valve 12v.
  • the gate valve 12v is provided along the side wall of the chamber body 12.
  • the chamber 10 may further include a top wall 14.
  • the top wall 14 is made of metal such as aluminum.
  • the upper wall 14 closes the upper opening of the chamber body 12 together with a coaxial waveguide 42 which will be described later.
  • the upper wall 14 is grounded together with the chamber body 12.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include a substrate support section 18.
  • the substrate support section 18 is provided within the chamber 10 .
  • the substrate support section 18 is configured to support the substrate W placed thereon.
  • the substrate W is placed on the substrate support 18 in a substantially horizontal state.
  • the substrate support section 18 may be supported by a support member 19.
  • Support member 19 extends upwardly from the bottom of chamber 10.
  • Substrate support portion 18 and support member 19 may be formed from a dielectric material such as aluminum nitride.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include a shower head 20.
  • the shower head 20 is made of metal such as aluminum.
  • the shower head 20 has a substantially disk shape and may have a hollow structure.
  • the shower heads 20 share an axis AX as their central axis.
  • the shower head 20 is provided above the substrate support section 18 and below the top wall 14 .
  • the shower head 20 constitutes a top section that defines the interior space of the chamber 10.
  • the shower head 20 provides a plurality of gas holes 20h.
  • the plurality of gas holes 20h are open toward the internal space of the chamber 10.
  • showerhead 20 further provides a gas diffusion chamber 20c therein.
  • the plurality of gas holes 20h are connected to the gas diffusion chamber 20c and extend downward from the gas diffusion chamber 20c.
  • the plasma processing apparatus 1 may include an inner conductor 421 of the coaxial waveguide 42, which will be described later, as a gas supply pipe.
  • the inner conductor 421 is configured as a cylindrical tube.
  • Inner conductor 421 is made of metal such as aluminum.
  • the inner conductor 421 extends vertically above the shower head 20.
  • the inner conductors 421 share the axis AX as their central axis.
  • the lower end of the inner conductor 421 is connected to the upper center of the shower head 20.
  • the top center of the showerhead 20 provides an inlet for gas.
  • the inlet is connected to the gas diffusion chamber 20c.
  • Inner conductor 421 supplies gas to showerhead 20 . Gas from the inner conductor 421 is introduced into the chamber 10 through the plurality of gas holes 20h via the inlet of the shower head 20 and the gas diffusion chamber 20c.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include a first gas source 24, a second gas source 26, and a remote plasma source 28.
  • the first gas source 24 is connected to the inner conductor 421 (ie, the gas supply tube).
  • the first gas source 24 may be a deposition gas source.
  • the film-forming gas may contain silicon-containing gas.
  • the silicon-containing gas includes, for example, SiH 4 .
  • the film-forming gas may further contain other gases.
  • the film-forming gas may further contain NH 3 gas, N 2 gas, a rare gas such as Ar, or the like.
  • Gas (eg, a deposition gas) from the first gas source 24 is introduced into the chamber 10 from the showerhead 20 via the inner conductor 421 (ie, gas supply pipe).
  • the inner conductor 421 (i.e., the gas supply pipe) may have a relatively large diameter.
  • the outer diameter (diameter) of the inner conductor 421 is, for example, 40 mm or more. In one example, the outer diameter (diameter) of the inner conductor 421 is 80 mm.
  • the inner conductor 421 has a cylindrical shape, and the outer diameter (diameter) of the inner conductor 421 is the outer diameter of the inner conductor 421 at another portion 421a of the flange 421f, which will be described later.
  • the flange portion 421f constitutes a part of the inner conductor 421 in the longitudinal direction.
  • the collar portion 421f has an annular shape and extends centered on the axis AX.
  • the flange portion 421f protrudes from the other portion 421a of the inner conductor 421 in the radial direction.
  • the inner conductor 421 may constitute a part of the waveguide section 40 described later.
  • the shower head 20 is spaced downward from the top wall 14.
  • the space between the shower head 20 and the upper wall 14 constitutes a part of the waveguide 30.
  • the waveguide 30 also includes the space provided by the inner conductor 421 between the inner conductor 421 and the top wall 14 .
  • the plasma processing apparatus 1 further includes a waveguide section 40.
  • the waveguide 40 is configured to propagate electromagnetic waves to generate plasma within the chamber 10 .
  • the waveguide 40 may be provided above the chamber 10.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include an electromagnetic wave supply path 36.
  • the supply path 36 is connected to the waveguide section 40 .
  • supply channel 36 has a coaxial structure. That is, the supply path 36 includes a center conductor 361 and an outer conductor 362.
  • the outer conductor 362 has a substantially cylindrical shape. Outer conductor 362 is connected to outer conductor 422 of coaxial waveguide 42 .
  • the center conductor 361 has a rod shape and is provided coaxially with the outer conductor 362 within the outer conductor 362 .
  • the supply path 36 may further include a dielectric member 363.
  • Dielectric member 363 fills the gap between center conductor 361 and outer conductor 362.
  • the dielectric member 363 is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), for example.
  • the plasma processing apparatus 1 may further include a matching box 50 and a power source 60.
  • the other end of the center conductor 361 is connected to the power source 60 via the matching box 50.
  • the power source 60 is an electromagnetic wave generator.
  • Matching box 50 has an impedance matching circuit.
  • the impedance matching circuit is configured to match the impedance of the load of power supply 60 to the output impedance of power supply 60.
  • the impedance matching circuit has variable impedance.
  • the impedance matching circuit may be, for example, a ⁇ -type circuit.
  • electromagnetic waves from the power supply 60 are transmitted from the introduction part 32 to the chamber via the matching box 50, the supply path 36 (center conductor 361), the waveguide 40, and the waveguide 30 around the shower head 20. will be introduced within 10.
  • This electromagnetic wave excites the gas (eg, deposition gas) from the first gas source 24 within the chamber 10 to generate plasma.
  • the waveguide section 40 includes a resonant section 44.
  • the waveguide section 40 may further include a coaxial waveguide 42 and a lid 43 (lid conductor).
  • coaxial waveguide 42 extends vertically above chamber 10, and its central axis is axis AX.
  • Coaxial waveguide 42 includes the above-described inner conductor 421 and outer conductor 422.
  • the outer conductor 422 is made of metal such as aluminum and has a substantially cylindrical shape.
  • the inner conductor 421 is provided coaxially with the outer conductor 422 within the outer conductor 422 .
  • the lid 43 is made of metal such as aluminum, and closes the opening between the inner conductor 421 and the outer conductor 422 at one end (for example, the upper end) of the coaxial waveguide 42.
  • the lid body 43 is electrically connected to the outer conductor 422.
  • the other end (eg, the lower end) of the outer conductor 422 is connected to the top wall 14 .
  • the resonant section 44 is configured to cause electromagnetic waves to resonate there.
  • the resonator 44 includes a microstrip 45 and a dielectric member 46 .
  • the resonator 44 may be provided between one end (for example, the upper end) and the other end (for example, the lower end) of the coaxial waveguide 42 . That is, the microstrip 45 and the dielectric member 46 may be provided between one end (for example, the upper end) and the other end (for example, the lower end) of the coaxial waveguide 42.
  • the resonance part 44 is provided upward from the lower surface of the collar part 421f.
  • the dielectric member 46 is made of polytetrafluoroethylene (PTFE), for example.
  • the dielectric member 46 includes a dielectric layer 463 as a part thereof.
  • Dielectric layer 463 constitutes microstrip 45.
  • a portion of the dielectric member 46 constitutes the microstrip dielectric layer 463.
  • Other parts of the dielectric member 46 also constitute the resonant section 44 . Therefore, the resonant section 44 includes a plurality of parts having different impedances.
  • the microstrip 45 and the dielectric member 46 enable the resonator 44 to resonate electromagnetic waves even if its size is small.
  • the resonator 44 may further include a ground conductor 48 in addition to the dielectric member 46.
  • the ground conductor 48 may be provided on the dielectric member 46.
  • the ground conductor 48 is electrically connected to the lid 43.
  • the microstrip 45 of the resonant section 44 may include a microstrip conductor, a dielectric layer 463, and an annular ground section 481.
  • the microstrip conductor of the microstrip 45 is the above-mentioned flange 421f.
  • the dielectric layer 463 has an annular shape and extends centered on the axis AX.
  • the dielectric layer 463 is provided on the microstrip conductor, that is, the collar portion 421f.
  • the annular ground portion 481 is a part of the ground conductor 48.
  • the annular gland portion 481 has an annular shape and extends centered on the axis AX.
  • the annular ground portion 481 is provided on the dielectric layer 463.
  • the dielectric member 46 may further include a first cylindrical portion 461 and a second cylindrical portion 462.
  • the first cylindrical portion 461 has a substantially cylindrical shape.
  • the first cylindrical portion 461 is interposed between the outer edge of the collar portion 421f and the outer conductor 422, and extends toward one end (for example, the upper end) of the coaxial waveguide 42.
  • the central axis of the first cylindrical portion 461 may be the axis AX.
  • the above-described ground conductor 48 may further include a cylindrical ground portion 482.
  • the cylindrical gland portion 482 has a substantially cylindrical shape and extends centered on the axis AX.
  • the cylindrical gland portion 482 extends along the first cylindrical portion 461 from the outer edge of the annular gland portion 481 toward one end (for example, the upper end) of the coaxial waveguide 42 .
  • the ground conductor 48 may further include another annular ground portion 483.
  • the annular gland portion 483 has an annular shape and extends centered on the axis AX.
  • the annular gland portion 483 extends radially outward from one end (for example, the upper end) of the cylindrical gland portion 482.
  • the ground conductor 48 may be electrically connected to the lid 43 by sandwiching the annular ground portion 483 between the lid 43 and the first cylindrical portion 461 of the dielectric member 46 .
  • [E1] a chamber; a waveguide configured to propagate electromagnetic waves to generate plasma within the chamber, the waveguide including a resonator configured to resonate the electromagnetic waves therein; Equipped with The resonant section includes a microstrip and a dielectric member, A part of the dielectric member constitutes a dielectric layer of the microstrip, Plasma processing equipment.
  • [E6] further comprising an electromagnetic wave supply path having a coaxial structure and connected between a power source and the coaxial waveguide,
  • the supply path includes a center conductor connected to the flange.
  • the coaxial waveguide extends vertically above the chamber, and The resonance part is provided upward from the lower surface of the collar part, The plasma processing apparatus according to any one of [E2] to [E6].
  • a substrate support provided in the chamber; a shower head made of metal, provided above the substrate support, and provided with a plurality of gas holes opening toward the space within the chamber; an introduction part formed of a dielectric material and provided along the outer periphery of the showerhead or a side wall of the chamber so as to introduce electromagnetic waves from there into the chamber; further comprising;
  • the gas supply pipe extends vertically above the chamber and is connected to the upper center of the shower head, and connects the waveguide connected to the resonator between the resonator and the introduction section.

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Abstract

開示されるプラズマ処理装置は、チャンバ及び導波部を備える。導波部は、チャンバ内でプラズマを生成するために電磁波を伝播するように構成されている。導波部は、そこにおいて電磁波を共振させるように構成された共振部を含む。共振部は、マイクロストリップと誘電体部材を含む。誘電体部材の一部は、マイクロストリップの誘電体層を構成する。

Description

プラズマ処理装置
 本開示の例示的実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。
 プラズマ処理装置がデバイス製造において用いられている。下記の特許文献1は、VHF波を用いるプラズマ処理装置を開示している。VHF波は、給電部を介してチャンバに導入される。給電部は、共振部を含む。共振部は、一対の金属反射板を含む。一対の金属反射板は、VHF波の波長の1/4の間隔で配置されている。
特開2019-106290号公報
 本開示は、プラズマ処理装置において電磁波の共振部のサイズを小さくする技術を提供する。
 一つの例示的実施形態において、プラズマ処理装置が提供される。プラズマ処理装置は、チャンバ及び導波部を備える。導波部は、チャンバ内でプラズマを生成するために電磁波を伝播するように構成されている。導波部は、そこにおいて電磁波を共振させるように構成された共振部を含む。共振部は、マイクロストリップと誘電体部材を含む。誘電体部材の一部は、マイクロストリップの誘電体層を構成する。
 一つの例示的実施形態によれば、プラズマ処理装置において電磁波の共振部のサイズを小さくする技術が提供される。
一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。 一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の導波部の部分拡大断面図である。
 以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
 図1は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置を概略的に示す断面図である。図2は、一つの例示的実施形態に係るプラズマ処理装置の導波部の部分拡大断面図である。図1及び図2に示すプラズマ処理装置1は、電磁波によりプラズマを生成するように構成されている。電磁波は、VHF波又はUHF波である。VHF波の帯域は30MHz~300MHzであり、UHF波の帯域は300MHz~3GHzである。
 プラズマ処理装置1は、チャンバ10を備えている。チャンバ10は、内部空間を画成している。基板Wはチャンバ10の内部空間の中で処理される。チャンバ10は、その中心軸線として軸線AXを有している。軸線AXは、鉛直方向に延びる軸線である。
 一実施形態においては、チャンバ10は、チャンバ本体12を含んでいてもよい。チャンバ本体12は、略円筒形状を有しており、その上部において開口されている。チャンバ本体12は、チャンバ10の側壁及び底部を提供している。チャンバ本体12は、アルミニウムのような金属から形成されている。チャンバ本体12は、接地されている。
 チャンバ本体12の側壁は、通路12pを提供している。基板Wは、チャンバ10の内部と外部との間で搬送されるときに、通路12pを通過する。通路12pは、ゲートバルブ12vによって開閉可能である。ゲートバルブ12vは、チャンバ本体12の側壁に沿って設けられている。
 チャンバ10は、上壁14を更に含んでいてもよい。上壁14は、アルミニウムのような金属から形成されている。上壁14は、後述する同軸導波管42と共にチャンバ本体12の上部の開口を閉じている。上壁14は、チャンバ本体12と共に接地されている。
 チャンバ10の底部は、排気口を提供している。排気口は、排気装置16に接続されている。排気装置16は、自動圧力制御弁のような圧力制御器及びターボ分子ポンプのような真空ポンプを含んでいる。
 プラズマ処理装置1は、基板支持部18を更に備えていてもよい。基板支持部18は、チャンバ10内に設けられている。基板支持部18は、その上に載置される基板Wを支持するように構成されている。基板Wは、略水平な状態で基板支持部18上に載置される。基板支持部18は、支持部材19によって支持されていてもよい。支持部材19は、チャンバ10の底部から上方に延びている。基板支持部18及び支持部材19は、窒化アルミニウム等の誘電体から形成され得る。
 プラズマ処理装置1は、シャワーヘッド20を更に備えていてもよい。シャワーヘッド20は、アルミニウムのような金属から形成されている。シャワーヘッド20は、略円盤形状を有しており、中空構造を有し得る。シャワーヘッド20は、その中心軸線として軸線AXを共有している。シャワーヘッド20は、基板支持部18の上方、且つ、上壁14の下方に設けられている。シャワーヘッド20は、チャンバ10の内部空間を画成する天部を構成している。
 シャワーヘッド20は、複数のガス孔20hを提供している。複数のガス孔20hは、チャンバ10の内部空間に向けて開口している。シャワーヘッド20は、その中にガス拡散室20cを更に提供している。複数のガス孔20hは、ガス拡散室20cに接続しており、ガス拡散室20cから下方に延びている。
 プラズマ処理装置1は、ガス供給管として、同軸導波管42の後述する内側導体421を備えていてもよい。内側導体421は、円筒形状の管として構成されている。内側導体421は、アルミニウムのような金属から形成されている。内側導体421は、シャワーヘッド20の上方において、鉛直方向に延在している。内側導体421は、その中心軸線として軸線AXを共有している。内側導体421の下端は、シャワーヘッド20の上部中央に接続している。シャワーヘッド20の上部中央は、ガスの入口を提供している。入口は、ガス拡散室20cに接続している。内側導体421は、ガスをシャワーヘッド20に供給する。内側導体421からのガスは、シャワーヘッド20の入口及びガス拡散室20cを介して、複数のガス孔20hからチャンバ10内に導入される。
 一実施形態において、プラズマ処理装置1は、第1のガス源24、第2のガス源26、及びリモートプラズマ源28を更に備えていてもよい。第1のガス源24は、内側導体421(即ち、ガス供給管)に接続されている。第1のガス源24は、成膜ガスのガス源であり得る。成膜ガスは、シリコン含有ガスを含んでいてもよい。シリコン含有ガスは、例えばSiHを含む。成膜ガスは、他のガスを更に含んでいてもよい。例えば、成膜ガスは、NHガス、Nガス、Arのような希ガス等を更に含んでいてもよい。第1のガス源24からのガス(例えば成膜ガス)は、内側導体421(即ち、ガス供給管)を介してシャワーヘッド20からチャンバ10内に導入される。
 第2のガス源26は、リモートプラズマ源28を介して、内側導体421(即ち、ガス供給管)に接続されている。第2のガス源26は、クリーニングガスのガス源であり得る。クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスを含んでいてもよい。ハロゲン含有ガスは、例えばNF及び/又はClを含む。クリーニングガスは、他のガスを更に含んでいてもよい。クリーニングガスは、Arのような希ガスを更に含んでいてもよい。
 リモートプラズマ源28は、チャンバ10から離れた場所で第2のガス源26からのガスを励起させてプラズマを生成する。一実施形態では、リモートプラズマ源28は、クリーニングガスからプラズマを生成する。リモートプラズマ源28は、如何なるタイプのプラズマ源であってもよい。リモートプラズマ源28としては、容量結合型のプラズマ源、誘導結合型のプラズマ源、又はマイクロ波によってプラズマを生成する型のプラズマ源が例示される。リモートプラズマ源28において生成されたプラズマ中のラジカルは、内側導体421を介してシャワーヘッド20からチャンバ10内に導入される。
 ラジカルの失活を抑制するために、内側導体421(即ち、ガス供給管)は、比較的太い直径を有し得る。内側導体421の外径(直径)は、例えば40mm以上である。一例において、内側導体421の外径(直径)は80mmである。なお、内側導体421は、円筒形状を有しており、内側導体421の外径(直径)は、後述する鍔部421fの他の部分421aでの内側導体421の外径である。鍔部421fは、内側導体421の長手方向の一部を構成している。鍔部421fは、環形状を有しており、軸線AX中心に延在している。鍔部421fは、内側導体421の他の部分421aから径方向に突き出している。内側導体421は、後述する導波部40の一部を構成し得る。
 シャワーヘッド20は、上壁14から下方に離れている。シャワーヘッド20と上壁14との間の空間は、導波路30の一部を構成している。この導波路30は、内側導体421が、内側導体421と上壁14との間に提供している空間も含む。
 プラズマ処理装置1は、導入部32を更に備えていてもよい。導入部32は、酸化アルミニウムのような誘電体から形成されている。導入部32は、そこからチャンバ10内に電磁波を導入するようにシャワーヘッド20の外周に沿って設けられている。導入部32は、環形状を有する。導入部32は、シャワーヘッド20とチャンバ本体12との間の間隙を閉じており、導波路30に繋がっている。なお、導入部32は、チャンバ10の側壁に沿って設けられていてもよい。
 プラズマ処理装置1は、導波部40を更に備えている。導波部40は、チャンバ10内でプラズマを生成するために、電磁波を伝播するように構成されている。導波部40は、チャンバ10の上方に設けられ得る。
 プラズマ処理装置1は、電磁波の供給路36を更に備えていてもよい。供給路36は、導波部40に接続されている。一実施形態において、供給路36は、同軸構造を有している。即ち、供給路36は、中心導体361及び外側導体362を含んでいる。外側導体362は、略円筒形状を有している。外側導体362は、同軸導波管42の外側導体422に接続されている。中心導体361は、棒状をなしており、外側導体362の中で、外側導体362と同軸状に設けられている。供給路36は、誘電体部材363を更に含んでいてもよい。誘電体部材363は、中心導体361と外側導体362の間の間隙を埋めている。誘電体部材363は、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成される。
 中心導体361は、内側導体421に接続されている。具体的に、中心導体361の一端は、鍔部421fに接続されている。なお、鍔部421fは、中心導体361の一部であってもよい。或いは、鍔部421fは、内側導体421と中心導体361から構成されていてもよい。
 プラズマ処理装置1は、整合器50及び電源60を更に備えていてもよい。中心導体361の他端は、整合器50を介して、電源60に接続されている。電源60は、電磁波の発生器である。整合器50は、インピーダンス整合回路を有する。インピーダンス整合回路は、電源60の負荷のインピーダンスを、電源60の出力インピーダンスに整合させるように構成される。インピーダンス整合回路は、可変インピーダンスを有する。インピーダンス整合回路は、例えばπ型の回路であり得る。
 プラズマ処理装置1において、電源60からの電磁波は、整合器50、供給路36(中心導体361)、導波部40、及びシャワーヘッド20の周りの導波路30を介して、導入部32からチャンバ10内に導入される。この電磁波は、第1のガス源24からのガス(例えば成膜ガス)をチャンバ10内で励起させて、プラズマを生成させる。
 導波部40は、共振部44を含む。導波部40は、同軸導波管42及び蓋体43(蓋導体)を更に含んでいてもよい。一実施形態において、同軸導波管42は、チャンバ10の上方で鉛直方向に沿って延びており、その中心軸線は、軸線AXである。同軸導波管42は、上述の内側導体421及び外側導体422を含んでいる。外側導体422は、アルミニウムのような金属から形成されており、略円筒形状を有している。内側導体421は、外側導体422の中で外側導体422と同軸状に設けられている。
 蓋体43は、アルミニウムのような金属から形成されており、同軸導波管42の一端(例えば上端)において内側導体421と外側導体422との間の開口を閉じている。蓋体43は、外側導体422に電気的に接続している。外側導体422の他端(例えば下端)は、上壁14に接続している。
 共振部44は、そこにおいて電磁波を共振させるように構成されている。共振部44は、マイクロストリップ45及び誘電体部材46を含む。共振部44は、同軸導波管42の一端(例えば上端)と他端(例えば下端)との間に設けられていてもよい。即ち、マイクロストリップ45及び誘電体部材46は、同軸導波管42の一端(例えば上端)と他端(例えば下端)との間に設けられていてもよい。一実施形態において、共振部44は、鍔部421fの下面から上方に設けられている。
 誘電体部材46は、例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)から形成される。誘電体部材46は、その一部として、誘電体層463を含んでいる。誘電体層463は、マイクロストリップ45を構成している。このように、プラズマ処理装置1では、誘電体部材46の一部がマイクロストリップの誘電体層463を構成している。誘電体部材46の他の部分も共振部44を構成している。したがって、共振部44は、異なるインピーダンスを有する複数の部分を含んでいる。プラズマ処理装置1では、共振部44は、かかるマイクロストリップ45及び誘電体部材46により、そのサイズが小さくても、電磁波を共振させることが可能となる。
 一実施形態において、共振部44は、誘電体部材46に加えて、グランド導体48を更に含んでいてもよい。グランド導体48は、誘電体部材46上に設けられていてもよい。グランド導体48は、蓋体43に電気的に接続している。
 共振部44のマイクロストリップ45は、マイクロストリップ導体、誘電体層463、及び環状グランド部481を含んでいてもよい。マイクロストリップ45のマイクロストリップ導体は、上述の鍔部421fである。誘電体層463は、環形状を有しており、軸線AX中心に延在している。誘電体層463は、マイクロストリップ導体、即ち鍔部421f上に設けられている。環状グランド部481は、グランド導体48の一部でいる。環状グランド部481は、環形状を有しており、軸線AX中心に延在している。環状グランド部481は、誘電体層463上に設けられている。
 一実施形態において、誘電体部材46は、第1の筒状部461及び第2の筒状部462を更に含んでいてもよい。第1の筒状部461は、略円筒形状を有している。第1の筒状部461は、鍔部421fの外縁と外側導体422との間に介在しており、同軸導波管42の一端(例えば上端)に向けて延びている。第1の筒状部461の中心軸線は、軸線AXであり得る。
 第2の筒状部462は、略円筒形状を有している。第2の筒状部462は、第1の筒状部461の内側に設けられており、内側導体421に沿って鍔部421fから同軸導波管42の一端(例えば上端)に向けて延びている。第2の筒状部462の中心軸線は、軸線AXであり得る。
 誘電体層463は、第1の筒状部461と第2の筒状部462との間で延在している。誘電体層463は、第1の筒状部461の長手方向(高さ方向)の中間位置と第2の筒状部462の下端との間で延在していてもよい。
 一実施形態において、誘電体部材46は、凹部44rを提供していてもよい。凹部44rは、空洞であり、誘電体層463上、且つ、第1の筒状部461と第2の筒状部462との間で延在している。凹部44rは、環形状を有しており、軸線AX中心に延在している。
 上述のグランド導体48は、筒状グランド部482を更に含んでいてもよい。筒状グランド部482は、略円筒形状を有しており、軸線AX中心に延在している。筒状グランド部482は、環状グランド部481の外縁から同軸導波管42の一端(例えば上端)に向けて第1の筒状部461に沿って延びている。
 グランド導体48は、別の環状グランド部483を更に含んでいてもよい。環状グランド部483は、環形状を有しており、軸線AX中心に延在している。環状グランド部483は、筒状グランド部482の一端(例えば上端)から径方向外側に延在している。グランド導体48は、環状グランド部483を蓋体43と誘電体部材46の第1の筒状部461との間で挟持することにより、蓋体43に電気的に接続されていてもよい。
 一実施形態において、誘電体部材46は、第1の筒状部461、マイクロストリップ45、第2の筒状部462、及び凹部44rにおいてそれぞれ異なるインピーダンスを提供することができる。したがって、誘電体部材46により、そのサイズが相当に小さくても、共振部44において電磁波を共振させることが可能となる。
 また、マイクロストリップ45から凹部44rに向けて伝搬する電磁波の電界の強度は、内側導体421に沿った領域で高くなるが、当該領域には第2の筒状部462が設けられているので、当該領域における異常放電が抑制される。
 また、プラズマ処理装置1では、内側導体421がシャワーヘッド20の上部中央に接続されており、電磁波の供給路36の中心導体361は、この内側導体421の鍔部421fに接続されている。したがって、内側導体421の周りで均一に電磁波が伝播する。電磁波は、内側導体421及びシャワーヘッド20を介して、シャワーヘッド20の外周に沿って設けられた導入部32から、チャンバ10内に導入される。故に、プラズマ処理装置1によれば、チャンバ10内でのプラズマの密度の分布の均一性を高めることが可能となる。
 また、プラズマ処理装置1によれば、成膜処理によりチャンバ10内に形成された堆積物を、クリーニングガスのプラズマからのラジカルにより除去することができる。クリーニングガスのプラズマからのラジカルはガス供給管である内側導体421及びシャワーヘッド20を介して供給されるので、その失活が抑制され、且つ、チャンバ10内に均一に供給される。したがって、プラズマ処理装置1によれば、チャンバ10のクリーニングが均一且つ効率的に行われ得る。
 以上、種々の例示的実施形態について説明してきたが、上述した例示的実施形態に限定されることなく、様々な追加、省略、置換、及び変更がなされてもよい。また、異なる実施形態における要素を組み合わせて他の実施形態を形成することが可能である。
 ここで、本開示に含まれる種々の例示的実施形態を、以下の[E1]~[E12]に記載する。
[E1]
 チャンバと、
 前記チャンバ内でプラズマを生成するために電磁波を伝播するように構成された導波部であり、そこにおいて該電磁波を共振させるように構成された共振部を含む、該導波部と、
を備え、
 前記共振部は、マイクロストリップと誘電体部材を含み、
 前記誘電体部材の一部が、前記マイクロストリップの誘電体層を構成する、
プラズマ処理装置。
 [E1]の実施形態では、誘電体部材の一部がマイクロストリップの誘電体層を構成している。また、誘電体部材の他の部分も共振部を構成している。したがって、[E1]の実施形態では、共振部は、異なるインピーダンスを有する複数の部分を含んでいる。[E1]の実施形態によれば、かかるマイクロストリップ及び誘電体部材により、共振部は、そのサイズが小さくても、電磁波を共振させることが可能となる。
[E2]
 前記導波部は、
  外側導体及び環状の鍔部を有し該外側導体の中に設けられた内側導体を含む同軸導波管と、
  前記同軸導波管の一端において前記内側導体と前記外側導体との間の開口を閉じる蓋導体と、
 を更に含み、
 前記共振部は、
  前記同軸導波管の前記一端と他端との間に設けられた前記誘電体部材と、
  前記誘電体部材上に設けられたグランド導体と、
 を更に含み、
 前記マイクロストリップは、
  前記鍔部であるマイクロストリップ導体と、
  環形状を有し、前記マイクロストリップ導体上に設けられた前記誘電体層と、
  前記グランド導体の一部であり、前記誘電体層上に設けられた環状グランド部と、
 を含む、
[E1]に記載のプラズマ処理装置。
[E3]
 前記誘電体部材は、
  前記鍔部の外縁と前記外側導体との間に介在し、前記同軸導波管の一端に向けて延びる第1の筒状部と、
  前記内側導体に沿って前記鍔部から前記同軸導波管の一端に向けて延びる第2の筒状部と、
  前記第1の筒状部と前記第2の筒状部との間で延びる前記誘電体層と、
 を含む、[E2]に記載のプラズマ処理装置。
[E4]
 前記誘電体部材は、前記誘電体層上、且つ、前記第1の筒状部と前記第2の筒状部との間の空洞である凹部を提供する、[E3]に記載のプラズマ処理装置。
[E5]
 前記グランド導体は、前記凹部の中で前記第1の筒状部に沿って延びる筒状グランド部を更に含む、[E4]に記載のプラズマ処理装置。
[E6]
 同軸構造を有し、電源と前記同軸導波管との間で接続された電磁波の供給路を更に備え、
 前記供給路は、前記鍔部に接続された中心導体を含む、
[E2]~[E5]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E7]
 前記同軸導波管は、前記チャンバの上方で鉛直方向に沿って延びており、
 前記共振部は、前記鍔部の下面から上方に設けられている、
[E2]~[E6]の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
[E8]
 前記同軸導波管の前記内側導体はガス供給管を構成している、[E7]に記載のプラズマ処理装置。
[E9]
 前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
 金属から形成されており、前記チャンバ内の空間に向けて開口した複数のガス孔を提供し、前記基板支持部の上方に設けられたシャワーヘッドと、
 誘電体から形成されており、電磁波をそこから前記チャンバ内に導入するように前記シャワーヘッドの外周又は前記チャンバの側壁に沿って設けられた導入部と、
を更に備え、
 前記ガス供給管は、前記チャンバの上方で鉛直方向に延在して、前記シャワーヘッドの上部中央に接続されており、前記共振部に接続された導波路を該共振部と前記導入部との間で提供している、[E8]に記載のプラズマ処理装置。
[E10]
 前記ガス供給管に接続された成膜ガスの第1のガス源と、
 クリーニングガスの第2のガス源と、
 前記第2のガス源と前記ガス供給管との間で接続されたリモートプラズマ源と、
を更に備える、[E8]又は[E9]に記載のプラズマ処理装置。
[E11]
 前記成膜ガスは、シリコン含有ガスを含む、[E10]に記載のプラズマ処理装置。
[E12]
 前記クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスを含む、[E10]又は[E11]に記載のプラズマ処理装置。
 以上の説明から、本開示の種々の実施形態は、説明の目的で本明細書で説明されており、本開示の範囲及び主旨から逸脱することなく種々の変更をなし得ることが、理解されるであろう。したがって、本明細書に開示した種々の実施形態は限定することを意図しておらず、真の範囲と主旨は、添付の特許請求の範囲によって示される。
 1…プラズマ処理装置、10…チャンバ、40…導波部、44…共振部、45…マイクロストリップ、46…誘電体部材、463…誘電体層。

Claims (12)

  1.  チャンバと、
     前記チャンバ内でプラズマを生成するために電磁波を伝播するように構成された導波部であり、そこにおいて該電磁波を共振させるように構成された共振部を含む、該導波部と、
    を備え、
     前記共振部は、マイクロストリップと誘電体部材を含み、
     前記誘電体部材の一部が、前記マイクロストリップの誘電体層を構成する、
    プラズマ処理装置。
  2.  前記導波部は、
      外側導体及び環状の鍔部を有し該外側導体の中に設けられた内側導体を含む同軸導波管と、
      前記同軸導波管の一端において前記内側導体と前記外側導体との間の開口を閉じる蓋導体と、
     を更に含み、
     前記共振部は、
      前記同軸導波管の前記一端と他端との間に設けられた前記誘電体部材と、
      前記誘電体部材上に設けられたグランド導体と、
     を更に含み、
     前記マイクロストリップは、
      前記鍔部であるマイクロストリップ導体と、
      環形状を有し、前記マイクロストリップ導体上に設けられた前記誘電体層と、
      前記グランド導体の一部であり、前記誘電体層上に設けられた環状グランド部と、
     を含む、
    請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  3.  前記誘電体部材は、
      前記鍔部の外縁と前記外側導体との間に介在し、前記同軸導波管の一端に向けて延びる第1の筒状部と、
      前記内側導体に沿って前記鍔部から前記同軸導波管の一端に向けて延びる第2の筒状部と、
      前記第1の筒状部と前記第2の筒状部との間で延びる前記誘電体層と、
     を含む、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
  4.  前記誘電体部材は、前記誘電体層上、且つ、前記第1の筒状部と前記第2の筒状部との間の空洞である凹部を提供する、請求項3に記載のプラズマ処理装置。
  5.  前記グランド導体は、前記凹部の中で前記第1の筒状部に沿って延びる筒状グランド部を更に含む、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
  6.  同軸構造を有し、電源と前記同軸導波管との間で接続された電磁波の供給路を更に備え、
     前記供給路は、前記鍔部に接続された中心導体を含む、
    請求項2~5の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7.  前記同軸導波管は、前記チャンバの上方で鉛直方向に沿って延びており、
     前記共振部は、前記鍔部の下面から上方に設けられている、
    請求項2~5の何れか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8.  前記同軸導波管の前記内側導体はガス供給管を構成している、請求項7に記載のプラズマ処理装置。
  9.  前記チャンバ内に設けられた基板支持部と、
     金属から形成されており、前記チャンバ内の空間に向けて開口した複数のガス孔を提供し、前記基板支持部の上方に設けられたシャワーヘッドと、
     誘電体から形成されており、電磁波をそこから前記チャンバ内に導入するように前記シャワーヘッドの外周又は前記チャンバの側壁に沿って設けられた導入部と、
    を更に備え、
     前記ガス供給管は、前記チャンバの上方で鉛直方向に延在して、前記シャワーヘッドの上部中央に接続されており、前記共振部に接続された導波路を該共振部と前記導入部との間で提供している、請求項8に記載のプラズマ処理装置。
  10.  前記ガス供給管に接続された成膜ガスの第1のガス源と、
     クリーニングガスの第2のガス源と、
     前記第2のガス源と前記ガス供給管との間で接続されたリモートプラズマ源と、
    を更に備える、請求項8に記載のプラズマ処理装置。
  11.  前記成膜ガスは、シリコン含有ガスを含む、請求項10に記載のプラズマ処理装置。
  12.  前記クリーニングガスは、ハロゲン含有ガスを含む、請求項10に記載のプラズマ処理装置。
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