JP2022112423A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2022112423A
JP2022112423A JP2021008287A JP2021008287A JP2022112423A JP 2022112423 A JP2022112423 A JP 2022112423A JP 2021008287 A JP2021008287 A JP 2021008287A JP 2021008287 A JP2021008287 A JP 2021008287A JP 2022112423 A JP2022112423 A JP 2022112423A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
antenna
plasma
plasma processing
ion trap
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Granted
Application number
JP2021008287A
Other languages
English (en)
Other versions
JP7500450B2 (ja
Inventor
寿 加藤
Hisashi Kato
宏之 菊地
Hiroyuki Kikuchi
伸二 浅利
Shinji Asari
雄司 澤田
Yuji Sawada
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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 Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2021008287A priority Critical patent/JP7500450B2/ja
Priority claimed from JP2021008287A external-priority patent/JP7500450B2/ja
Priority to KR1020220003153A priority patent/KR20220106044A/ko
Priority to CN202210038157.8A priority patent/CN114807908A/zh
Priority to US17/648,436 priority patent/US20220230852A1/en
Publication of JP2022112423A publication Critical patent/JP2022112423A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP7500450B2 publication Critical patent/JP7500450B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/50—Chemical 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
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical 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 deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/458—Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING 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
    • C23C—COATING 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
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical 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
    • C23C16/458—Chemical 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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4584—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally the substrate being rotated
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32422—Arrangement for selecting ions or species in the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/12—Supports; Mounting means
    • H01Q1/22—Supports; Mounting means by structural association with other equipment or articles
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/202—Movement
    • H01J2237/20214—Rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/32—Processing objects by plasma generation
    • H01J2237/33—Processing objects by plasma generation characterised by the type of processing
    • H01J2237/332—Coating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02109—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates
    • H01L21/02112—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer
    • H01L21/02123—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon
    • H01L21/02164—Forming insulating materials on a substrate characterised by the type of layer, e.g. type of material, porous/non-porous, pre-cursors, mixtures or laminates characterised by the material of the layer the material containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68764—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a movable susceptor, stage or support, others than those only rotating on their own vertical axis, e.g. susceptors on a rotating caroussel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68771—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by supporting more than one semiconductor substrate

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

【課題】プラズマにより発生するイオンの供給量を調整することができるプラズマ処理装置を提供する。【解決手段】処理室と、前記処理室内に設けられ、基板を周方向に沿って載置可能な回転テーブルと、前記回転テーブルに処理ガスを供給可能な処理ガス供給ノズルと、前記処理室上であって、前記処理ガス供給ノズルの少なくとも一部を覆う位置に設けられたプラズマアンテナと、前記処理ガス供給ノズルよりも上方であって、前記処理室内の前記プラズマアンテナの少なくとも一部と重なる位置に設けられたイオントラッププレートと、を有する。【選択図】図１４

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。
従来から、長手方向及び短手方向を有する所定の周回形状を形成するように、所定の周回形状に沿って延在し、長手方向における連結位置が短手方向において対向して対をなすように端部同士が連結された複数のアンテナ部材と、隣接する複数のアンテナ部材の端部同士を連結する変形可能で導電性を有する連結部材と、複数のアンテナ部材の少なくとも２個に個別に連結され、複数のアンテナ部材の少なくとも２個を上下動させて連結部材を支点とする曲げ角度を変更可能な少なくとも２個の上下動機構と、を有するアンテナ装置を有するプラズマ処理装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１８－４１６８５号公報
本開示は、プラズマにより発生するイオンの供給量を調整することができるプラズマ処理装置を提供する。
上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置は、処理室と、
前記処理室内に設けられ、基板を周方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
前記回転テーブルに処理ガスを供給可能な処理ガス供給ノズルと、
前記処理室上であって、前記処理ガス供給ノズルの少なくとも一部を覆う位置に設けられたプラズマアンテナと、
前記処理ガス供給ノズルよりも上方であって、前記処理室内の前記プラズマアンテナの少なくとも一部と重なる位置に設けられたイオントラッププレートと、を有する。
本開示によれば、プラズマアンテナにより生成されるイオンの供給量を調整することができる。
本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略縦断面図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略平面図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のサセプタの同心円に沿った断面図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部の一例の縦断面図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部の一例の分解斜視図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部に設けられる筐体の一例の斜視図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のサセプタの回転方向に沿って真空容器を切断した縦断面図を示した図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ処理領域に設けられたプラズマ処理用ガスノズルを拡大して示した斜視図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部の一例の平面図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置のプラズマ発生部に設けられるファラデーシールドの一部を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の斜視図である。 本発明の実施形態に係るプラズマ発生装置の側面図である。 アンテナの側面図である。 イオントラッププレートを設けた本実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。 イオントラッププレートの一例を示した図である。 可動式イオントラッププレートの一例を示した図である。 イオントラッププレートの真空容器内における配置例を示した図である。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための形態の説明を行う。
［プラズマ処理装置の構成］
図１に、本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略縦断面図を示す。また、図２に、本実施形態に係るプラズマ処理装置の一例の概略平面図を示す。なお、図２では、説明の便宜上、天板１１の描画を省略している。
図１に示すように、本実施形態に係るプラズマ処理装置は、平面形状が概ね円形である真空容器１と、この真空容器１内に設けられ、真空容器１の中心に回転中心を有すると共にウェハＷを公転させるためのサセプタ２と、を備えている。
真空容器１は、ウェハＷを収容してウェハＷの表面上に形成された膜等にプラズマ処理を行うための処理室である。真空容器１は、サセプタ２の後述する凹部２４に対向する位置に設けられた天板（天井部）１１と、容器本体１２とを備えている。また、容器本体１２の上面の周縁部には、リング状に設けられたシール部材１３が設けられている。そして、天板１１は、容器本体１２から着脱可能に構成されている。平面視における真空容器１の直径寸法（内径寸法）は、限定されないが、例えば１１００ｍｍ程度とすることができる。
真空容器１内の上面側における中央部には、真空容器１内の中心部領域Ｃにおいて互いに異なる処理ガス同士が混ざり合うことを抑制するために分離ガスを供給する、分離ガス供給管５１が接続されている。
サセプタ２は、中心部にて概略円筒形状のコア部２１に固定されており、このコア部２１の下面に接続されると共に鉛直方向に伸びる回転軸２２に対して、鉛直軸周り、図２に示す例では時計回りに、駆動部２３によって回転自在に構成されている。サセプタ２の直径寸法は、限定されないが、例えば１０００ｍｍ程度とすることができる。
回転軸２２及び駆動部２３は、ケース体２０に収納されており、このケース体２０は、上面側のフランジ部分が真空容器１の底面部１４の下面に気密に取り付けられている。また、このケース体２０には、サセプタ２の下方領域に窒素ガス等をパージガス（分離ガス）として供給するためのパージガス供給管７２が接続されている。
真空容器１の底面部１４におけるコア部２１の外周側は、サセプタ２に下方側から近接するようにリング状に形成されて突出部１２ａをなしている。
サセプタ２の表面部には、直径寸法が例えば３００ｍｍのウェハＷを載置するための円形状の凹部２４が基板載置領域として形成されている。この凹部２４は、サセプタ２の回転方向に沿って、複数個所、例えば５箇所に設けられている。凹部２４は、ウェハＷの直径よりも僅かに、具体的には１ｍｍ乃至４ｍｍ程度大きい内径を有する。また、凹部２４の深さは、ウェハＷの厚さにほぼ等しいか、又はウェハＷの厚さよりも大きく構成される。したがって、ウェハＷが凹部２４に収容されると、ウェハＷの表面と、サセプタ２のウェハＷが載置されない領域の表面とが同じ高さになるか、ウェハＷの表面がサセプタ２の表面よりも低くなる。なお、凹部２４の深さは、ウェハＷの厚さよりも深い場合であっても、あまり深くすると成膜に影響が出ることがあるので、ウェハＷの厚さの３倍程度の深さまでとすることが好ましい。また、凹部２４の底面には、ウェハＷを下方側から突き上げて昇降させるための例えば後述する３本の昇降ピンが貫通する、図示しない貫通孔が形成されている。
図２に示すように、サセプタ２の回転方向に沿って、第１の処理領域Ｐ１と、第２の処理領域Ｐ２と、第３の処理領域Ｐ３とが互いに離間して設けられる。第３の処理領域Ｐ３は、プラズマ処理領域であるので、以後、プラズマ処理領域Ｐ３と表してもよいこととする。また、サセプタ２における凹部２４の通過領域と対向する位置には、例えば石英からなる複数本、例えば７本のガスノズル３１、３２、３３、３４、３５、４１、４２が真空容器１の周方向に互いに間隔をおいて放射状に配置されている。これら各々のガスノズル３１～３５、４１、４２は、サセプタ２と天板１１との間に配置される。また、これら各々のガスノズル３１～３４、４１、４２は、例えば真空容器１の外周壁から中心部領域Ｃに向かってウェハＷに対向して水平に伸びるように取り付けられている。一方、ガスノズル３５は、真空容器１の外周壁から中心領域Ｃに向かって延びた後、屈曲して直線的に中心部領域Ｃに沿うように反時計回り（サセプタ２の回転方向の反対方向）に延びている。図２に示す例では、後述する搬送口１５から時計回り（サセプタ２の回転方向）に、プラズマ処理用ガスノズル３３、３４、プラズマ処理用ガスノズル３５、分離ガスノズル４１、第１の処理ガスノズル３１、分離ガスノズル４２、第２の処理ガスノズル３２がこの順番で配列されている。なお、第２の処理ガスノズル３２で供給されるガスは、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５で供給されるガスと同質のガスが供給される場合が多いが、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５で当該ガスの供給が十分な場合には、必ずしも設けられなくてもよい。
また、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５は、１本のプラズマ処理用ガスノズルで代用してもよい。この場合、例えば、第２の処理ガスノズル３２と同様に、真空容器１の外周壁から中心領域Ｃに向かって延びたプラズマ処理用ガスノズルを設けるようにしてもよい。
第１の処理ガスノズル３１は、第１の処理ガス供給部をなしている。また、第２の処理ガスノズル３２は、第２の処理ガス供給部をなしている。更に、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５は、各々プラズマ処理用ガス供給部をなしている。また、分離ガスノズル４１、４２は、各々分離ガス供給部をなしている。
各ノズル３１～３５、４１、４２は、流量調整バルブを介して、図示しない各々のガス供給源に接続されている。
これらのノズル３１～３５、４１、４２の下面側（サセプタ２に対向する側）には、前述の各ガスを吐出するためのガス吐出孔３６がサセプタ２の半径方向に沿って複数箇所に例えば等間隔に形成されている。各ノズル３１～３５、４１、４２の各々の下端縁とサセプタ２の上面との離間距離が例えば１～５ｍｍ程度となるように配置されている。
第１の処理ガスノズル３１の下方領域は、第１の処理ガスをウェハＷに吸着させるための第１の処理領域Ｐ１であり、第２の処理ガスノズル３２の下方領域は、第１の処理ガスと反応して反応生成物を生成可能な第２の処理ガスをウェハＷに供給する第２の処理領域Ｐ２である。また、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の下方領域は、ウェハＷ上の膜の改質処理を行うための第３の処理領域Ｐ３となる。分離ガスノズル４１、４２は、第１の処理領域Ｐ１と第２の処理領域Ｐ２及び第３の処理領域Ｐ３と第１の処理領域Ｐ１とを分離する分離領域Ｄを形成するために設けられる。なお、第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３との間には分離領域Ｄは設けられていない。第２の処理領域Ｐ２で供給する第２の処理ガスと、第３処理領域Ｐ３で供給する混合ガスは、混合ガスに含まれている成分の一部が第２の処理ガスと共通する場合が多いので、特に分離ガスを用いて第２の処理領域Ｐ２と第３の処理領域Ｐ３とを分離する必要が無いからである。
詳細は後述するが、第１の処理ガスノズル３１からは、成膜しようとする膜の主成分をなす原料ガスが第１の処理ガスとして供給される。例えば、成膜しようとする膜がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の場合には、有機アミノシランガス等のシリコン含有ガスが供給される。第２の処理ガスノズル３２からは、原料ガスと反応して反応生成物を生成可能な反応ガスが第２の処理ガスとして供給される。例えば、成膜しようとする膜がシリコン酸化膜（ＳｉＯ２）の場合には、酸素ガス、オゾンガス等の酸化ガスが供給される。プラズマ処理用ガスノズル３３～３５からは、成膜された膜の改質処理を行うため、第２の処理ガスと同様のガスと希ガスとを含む混合ガスが供給される。ここで、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５は、サセプタ２上の異なる領域にガスを供給する構造となっているので、領域毎に、希ガスの流量比を異ならせ、改質処理が全体で均一に行われるように供給してもよい。
図３に、本実施形態に係るプラズマ処理装置のサセプタの同心円に沿った断面図を示す。なお、図３は、分離領域Ｄから第１の処理領域Ｐ１を経て分離領域Ｄまでの断面図である。
分離領域Ｄにおける真空容器１の天板１１には、概略扇形の凸状部４が設けられている。凸状部４は、天板１１の裏面に取り付けられており、真空容器１内には、凸状部４の下面である平坦な低い天井面４４（第１の天井面）と、この天井面４４の周方向両側に位置する、天井面４４よりも高い天井面４５（第２の天井面）とが形成される。
天井面４４を形成する凸状部４は、図２に示すように、頂部が円弧状に切断された扇型の平面形状を有している。また、凸状部４には、周方向中央において、半径方向に伸びるように形成された溝部４３が形成され、分離ガスノズル４１、４２がこの溝部４３内に収容されている。なお、凸状部４の周縁部（真空容器１の外縁側の部位）は、各処理ガス同士の混合を阻止するために、サセプタ２の外端面に対向すると共に容器本体１２に対して僅かに離間するように、Ｌ字型に屈曲している。
第１の処理ガスノズル３１の上方側には、第１の処理ガスをウェハＷに沿って通流させるために、且つ分離ガスがウェハＷの近傍を避けて真空容器１の天板１１側を通流するように、ノズルカバー２３０が設けられている。ノズルカバー２３０は、図３に示すように、第１の処理ガスノズル３１を収納するために下面側が開口する概略箱形のカバー体２３１と、このカバー体２３１の下面側開口端におけるサセプタ２の回転方向上流側及び下流側に各々接続された板状体である整流板２３２とを備えている。なお、サセプタ２の回転中心側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１の先端部に対向するようにサセプタ２に向かって伸び出している。また、サセプタ２の外縁側におけるカバー体２３１の側壁面は、第１の処理ガスノズル３１に干渉しないように切り欠かれている。
図２に示されるように、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の上方側には、真空容器１内に吐出されるプラズマ処理用ガスをプラズマ化するために、プラズマ発生装置８０が設けられている。
図４に、本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の縦断面図を示す。また、図５に、本実施形態に係るプラズマ発生部の一例の分解斜視図を示す。さらに、図６に、本実施形態に係るプラズマ発生部に設けられる筐体の一例の斜視図を示す。
プラズマ発生装置８０は、金属線等から形成されるアンテナ８３をコイル状に例えば鉛直軸回りに３重に巻回して構成されている。また、プラズマ発生装置８０は、平面視でサセプタ２の径方向に伸びる帯状体領域を囲むように、且つサセプタ２上のウェハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。
アンテナ８３は、整合器８４を介して周波数が例えば１３．５６ＭＨｚ及び出力電力が例えば５０００Ｗの高周波電源８５に接続されている。そして、アンテナ８３は、真空容器１の内部領域から気密に区画されるように設けられている。なお、図１及び図３において、アンテナ８３と整合器８４及び高周波電源８５とを電気的に接続するための接続電極８６が設けられている。
なお、アンテナ８３は、上下に折り曲げ可能な構成を有し、アンテナ８３を自動的に上下に折り曲げ可能な上下動機構が設けられるが、図２においてはそれらの詳細は省略されている。その詳細については後述する。
図４及び図５に示すように、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の上方側における天板１１には、平面視で概略扇形に開口する開口部１１ａが形成されている。
また、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の上には、イオントラッププレート１４０が配置される。イオントラッププレート１４０は、生成したプラズマイオンのウェハＷへの供給を制限し、プラズマ処理の面内均一性を高めるための遮蔽板である。イオントラッププレート１３０の詳細については後述する。まず、プラズマ処理装置の前提となるイオントラッププレート１３０以外の構成要素を中心に説明する。
開口部１１ａには、図４に示すように、開口部１１ａの開口縁部に沿って、この開口部１１ａに気密に設けられる環状部材８２を有する。後述する筐体９０は、この環状部材８２の内周面側に気密に設けられる。即ち、環状部材８２は、外周側が天板１１の開口部１１ａに臨む内周面１１ｂに対向すると共に、内周側が後述する筐体９０のフランジ部９０ａに対向する位置に、気密に設けられる。そして、この環状部材８２を介して、開口部１１ａには、アンテナ８３を天板１１よりも下方側に位置させるために、例えば石英等の誘導体により構成された筐体９０が設けられる。筐体９０の底面は、プラズマ発生領域Ｐ２の天井面４６を構成する。
筐体９０は、図６に示すように、上方側の周縁部が周方向に亘ってフランジ状に水平に伸び出してフランジ部９０ａをなすと共に、平面視において、中央部が下方側の真空容器１の内部領域に向かって窪むように形成されている。
筐体９０は、この筐体９０の下方にウェハＷが位置した場合に、サセプタ２の径方向におけるウェハＷの直径部分を跨ぐように配置されている。なお、環状部材８２と天板１１との間には、Ｏ－リング等のシール部材１１ｃが設けられる。
真空容器１の内部雰囲気は、環状部材８２及び筐体９０を介して気密に設定されている。具体的には、環状部材８２及び筐体９０を開口部１１ａ内に落とし込み、次いで環状部材８２及び筐体９０の上面であって、環状部材８２及び筐体９０の接触部に沿うように枠状に形成された押圧部材９１によって筐体９０を下方側に向かって周方向に亘って押圧する。さらに、この押圧部材９１を図示しないボルト等により天板１１に固定する。これにより、真空容器１の内部雰囲気は気密に設定される。なお、図５においては、簡単のため、環状部材８２を省略して示している。
図６に示すように、筐体９０の下面には、当該筐体９０の下方側の処理領域Ｐ２を周方向に沿って囲むように、サセプタ２に向かって垂直に伸び出す突起部９２が形成されている。そして、この突起部９２の内周面、筐体９０の下面及びサセプタ２の上面により囲まれた領域には、前述したプラズマ処理用ガスノズル３３～３５が収納されている。なお、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の基端部（真空容器１の内壁側）における突起部９２は、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の外形に沿うように概略円弧状に切り欠かれている。
筐体９０の下方（第２の処理領域Ｐ２）側には、図４に示すように、突起部９２が周方向に亘って形成されている。シール部材１１ｃは、この突起部９２によって、プラズマに直接曝されず、即ち、第２の処理領域Ｐ２から隔離されている。そのため、第２の処理領域Ｐ２からプラズマが例えばシール部材１１ｃ側に拡散しようとしても、突起部９２の下方を経由して行くことになるので、シール部材１１ｃに到達する前にプラズマが失活することとなる。
また、図４に示すように、筐体９０の下方の第３の処理領域Ｐ３内には、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５が設けられ、アルゴンガス供給源１２０、ヘリウムガス供給源１２１及び酸素ガス供給源１２２に接続されている。また、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５とアルゴンガス供給源１２０、ヘリウムガス供給源１２１及び酸素ガス供給源１２２との間には、各々に対応する流量制御器１３０、１３１、１３２が設けられている。アルゴンガス供給源１２０、ヘリウムガス供給源１２１及び酸素ガス供給源１２２から各々流量制御器１３０、１３１、１３２を介してＡｒガス、Ｈｅガス及びＯ２ガスが所定の流量比（混合比）で各プラズマ処理用ガスノズル３３～３５に供給され、供給される領域に応じてＡｒガス、Ｈｅガス及びＯ２ガスが定められる。
なお、プラズマ処理用ガスノズルが１本の場合には、例えば、上述のＡｒガス、Ｈｅガス及びＯ２ガスの混合ガスを１本のプラズマ処理用ガスノズルに供給するようにする。
図７は、サセプタ２の回転方向に沿って真空容器１を切断した縦断面図を示した図である。図７に示されるように、プラズマ処理中にはサセプタ２が時計周りに回転するので、Ｎ２ガスがこのサセプタ２の回転に連れられてサセプタ２と突起部９２との間の隙間から筐体９０の下方側に侵入しようとする。そのため、隙間を介して筐体９０の下方側へのＮ２ガスの侵入を阻止するために、隙間に対して筐体９０の下方側からガスを吐出させている。具体的には、プラズマ発生用ガスノズル３３のガス吐出孔３６について、図４及び図７に示すように、この隙間を向くように、即ちサセプタ２の回転方向上流側且つ下方を向くように配置している。鉛直軸に対するプラズマ発生用ガスノズル３３のガス吐出孔３６の向く角度θは、図７に示すように例えば４５°程度であってもよいし、突起部９２の内側面に対向するように、９０°程度であってもよい。つまり、ガス吐出孔３６の向く角度θは、Ｎ２ガスの侵入を適切に防ぐことができる４５°～９０°程度の範囲内で用途に応じて設定することができる。
図８は、プラズマ処理領域Ｐ３に設けられたプラズマ処理用ガスノズル３３～３５を拡大して示した斜視図である。図８に示されるように、プラズマ処理用ガスノズル３３は、ウェハＷが配置される凹部２４の全体をカバーでき、ウェハＷの全面にプラズマ処理用ガスを供給可能なノズルである。一方、プラズマ処理用ガスノズル３４は、プラズマ処理用ガスノズル３３よりもやや上方に、プラズマ処理用ガスノズル３３と略重なるように設けられた、プラズマ処理用ガスノズル３３の半分程度の長さを有するノズルである。また、プラズマ処理用ガスノズル３５は、真空容器１の外周壁から扇型のプラズマ処理領域Ｐ３のサセプタ２の回転方向下流側の半径に沿うように延び、中心領域Ｃ付近に到達したら中心領域Ｃに沿うように直線的に屈曲した形状を有している。以後、区別の容易のため、全体をカバーするプラズマ処理用ガスノズル３３をベースノズル３３、外側のみカバーするプラズマ処理用ガスノズル３４を外側ノズル３４、内側まで延びたプラズマ処理用ガスノズル３５を軸側ノズル３５と呼んでもよいこととする。
ベースノズル３３は、プラズマ処理用ガスをウェハＷの全面に供給するためのガスノズルであり、図７で説明したように、プラズマ処理領域Ｐ３を区画する側面を構成する突起部９２の方に向かってプラズマ処理用ガスを吐出する。
一方、外側ノズル３４は、ウェハＷの外側領域に重点的にプラズマ処理用ガスを供給するためのノズルである。
軸側ノズル３５は、ウェハＷのサセプタ２の軸側に近い中心領域にプラズマ処理用ガスを重点的に供給するためのノズルである。
なお、プラズマ処理用ガスノズルを１本とする場合には、ベースノズル３３のみを設けるようにすればよい。
次に、プラズマ発生装置８０のファラデーシールド９５について、より詳細に説明する。図４及び図５に示すように、筐体９０の上方側には、当該筐体９０の内部形状に概略沿うように形成された導電性の板状体である金属板例えば銅などからなる、接地されたファラデーシールド９５が収納されている。このファラデーシールド９５は、筐体９０の底面に沿うように水平に係止された水平面９５ａと、この水平面９５ａの外終端から周方向に亘って上方側に伸びる垂直面９５ｂと、を備えており、平面視で例えば概略六角形となるように構成されていても良い。
図９は、アンテナ８３の構造の詳細及び上下動機構を省略したプラズマ発生装置８０の一例の平面図である。図１０は、プラズマ発生装置８０に設けられるファラデーシールド９５の一部を示す斜視図を示す。
サセプタ２の回転中心からファラデーシールド９５を見た場合の右側及び左側におけるファラデーシールド９５の上端縁は、各々、右側及び左側に水平に伸び出して支持部９６を為している。そして、ファラデーシールド９５と筐体９０との間には、支持部９６を下方側から支持すると共に筐体９０の中心部領域Ｃ側及びサセプタ２の外縁部側のフランジ部９０ａに各々支持される枠状体９９が設けられている。
電界がウェハＷに到達する場合、ウェハＷの内部に形成されている電気配線等が電気的にダメージを受けてしまう場合がある。そのため、図１０に示すように、水平面９５ａには、アンテナ８３において発生する電界及び磁界（電磁界）のうち電界成分が下方のウェハＷに向かうことを阻止すると共に、磁界をウェハＷに到達させるために、多数のスリット９７が形成されている。
スリット９７は、図９及び図１０に示すように、アンテナ８３の巻回方向に対して直交する方向に伸びるように、周方向に亘ってアンテナ８３の下方位置に形成されている。ここで、スリット９７は、アンテナ８３に供給される高周波に対応する波長の１／１００００以下程度の幅寸法となるように形成されている。また、各々のスリット９７の長さ方向における一端側及び他端側には、これらスリット９７の開口端を塞ぐように、接地された導電体等から形成される導電路９７ａが周方向に亘って配置されている。ファラデーシールド９５においてこれらスリット９７の形成領域から外れた領域、即ち、アンテナ８３の巻回された領域の中央側には、当該領域を介してプラズマの発光状態を確認するための開口部９８が形成されている。なお、図２においては、簡単のために、スリット９７を省略しており、スリット９７の形成領域例を、一点鎖線で示している。
図５に示すように、ファラデーシールド９５の水平面９５ａ上には、ファラデーシールド９５の上方に載置されるプラズマ発生装置８０との間の絶縁性を確保するために、厚み寸法が例えば２ｍｍ程度の石英等から形成される絶縁板９４が積層されている。即ち、プラズマ発生装置８０は、筐体９０、ファラデーシールド９５及び絶縁板９４を介して真空容器１の内部（サセプタ２上のウェハＷ）を覆うように配置されている。
次に、本発明の実施形態に係るアンテナを保持するアンテナ装置８１及びプラズマ発生装置８０の一例について説明する。
図１１は、アンテナ装置８１及びプラズマ発生装置８０の斜視図である。図１２は、アンテナ装置８１及びプラズマ発生装置８０の側面図である。
アンテナ装置８１は、アンテナ８３と、接続電極８６と、上下動機構８７と、リニアエンコーダー８８と、支点治具８９とを有する。
また、プラズマ発生装置８０は、アンテナ装置８１と、整合器８４と、高周波電源８５とを更に備える。
アンテナ８３は、アンテナ部材８３０と、連結部材８３１と、スペーサ８３２とを有する。アンテナ８３は、全体としては、コイル形状、周回形状に構成され、平面視的には、長手方向及び短手方向（又は幅方向）を有する細長い環状に構成される。平面形状としては、角を有する楕円、又は角が取れた長方形の枠に近い形状を有する。このようなアンテナ８３の周回形状は、アンテナ部材８３０を連結することにより形成されている。アンテナ部材８３０は、アンテナ８３の一部を構成する部材であり、周回形状に沿って延在する複数の小さなアンテナ部材８３０の端部同士を連結することにより、アンテナ８３が形成される。アンテナ部材８３０は、直線的な形状を有する直線部８３０１と、直線部８３０１同士を曲げて接続するための曲線的な形状を有する曲線部８３０２とを含む。
そして、直線部８３０１と、曲線部８３０２とを組み合わせて連結することにより、アンテナ部材８３０は、両端部８３０ａ、８３０ｂと、中央部８３０ｃ、８３０ｄとが連結されて全体として周回形状が形成されている。図１１において、アンテナ８３は、全体形状としては、両端部８３０ａ、８３０ｂが円弧に近い形状を有し、中央部８３０ｃ、８３０ｄが直線的な形状を有する。そして、円弧に近い形状の両端部のアンテナ部材８３０ａ、８３０ｂ同士を、中央の直線的な形状のアンテナ部材８３０ｃ、８３０ｄが接続し、中央のアンテナ部材８３０ｃ、８３０ｄ同士が略平行に対向する形状となっている。アンテナ８３は、全体的には、アンテナ部材８３０ｃ、８３０ｄが長辺をなし、アンテナ部材８３０ａ、８３０ｂが短辺をなすような形状となっている。
また、図１１に示されるように、アンテナ部材８３０ａ、８３０ｂは、３本の直線部８３０１同士を２個の曲線部８３０２が連結して円弧形状に近似した形状に形成されている。アンテナ部材８３０ｃは、１本の長い直線部８３０１から構成されている。また、図１１及び図１２に示されるように、アンテナ部材８３０ｄは、２本の長い直線部８３０１とその間の１本の短い直線部を上下に段差を設けて小さな２個の曲線部８３０２が蓮結することにより構成されている。
アンテナ部材８３０は、全体として多段となるように周回形状を形成し、図１１、１２においては、３段の周回形状を形成するアンテナ部材８３０が示されている。
連結部材８３１は、隣接するアンテナ部材８３０同士を連結するための部材であり、導電性を有するとともに、変形可能な材質から構成される。連結部材８３１は、例えば、フレキシブル基板等から構成されてもよく、材質としては、銅材から構成されてもよい。銅材は、高い導電性を有するとともに柔らかい素材であるので、アンテナ部材８３０同士を連結するのに適している。
連結部材８３１は、フレキシブルな材料から構成されているため、連結部材８３１を支点として、アンテナ部材８３０を折り曲げることが可能となる。これにより、アンテナ部材８３０を連結部材８３１の箇所で折り曲げた状態に維持することが可能となり、アンテナ８３の立体形状を種々変化させることができる。アンテナ８３とウェハＷとの距離は、プラズマ処理の強度に影響し、アンテナ８３をウェハＷに接近させるとプラズマ処理の強度が高くなり、アンテナ８３をウェハＷから遠ざけるとプラズマ処理の強度は低くなる傾向がある。
なお、アンテナ８３の形状の定め方及び形状の詳細については後述する。
サセプタ２の凹部２４上にウェハＷを載置し、サセプタ２を回転させてプラズマ処理を行うと、ウェハＷはサセプタ２の周方向に沿って配置されているため、サセプタ２の中心側の移動速度が遅く、外周側の移動速度が速くなる。そうすると、長くプラズマに照射されているウェハＷの中心側のプラズマ処理の強度（又は処理量）が、外周側のプラズマ処理の強度よりも高くなる傾向がある。これを是正するために、例えば、中心側に配置された端部のアンテナ部材８３０ａを上方に折り曲げ、外周側に配置されたアンテナ部材８３０ｂを下方に折り曲げるような形状とすれば、中心側のプラズマ処理強度を低下させ、外周側のプラズマ処理強度を高め、サセプタ２の半径方向において、全体のプラズマ処理量を均一化することができる。
なお、図１１においては、４個のアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄを連結するため、４個の連結部材８３１が設けられている。しかしながら、アンテナ部材８３０及び連結部材８３１の個数は、用途に応じて増減させることができる。最低限、両端部のアンテナ部材８３０ａ、８３０ｂが存在すればよく、これを両端部のみならず中央部まで延在する長いＵ型の形状に構成し、２個のアンテナ部材８３０ａとアンテナ部材８３０ｂを２個の連結部材８３１で連結するような構成としてもよい。また、より多様にアンテナ８３の形状を変化させたい場合には、中央部に４個のアンテナ部材８３０を配置し、より折り曲げ可能な箇所を増やすように構成してもよい。
いずれの場合であっても、対向する連結部材８３１の位置が、長手方向において同じ位置となるように、つまり対向するアンテナ部材８３０の長手方向における長さが等しくなるように構成することが好ましい。上述のように、アンテナ８３は、長手方向において高さを調整するものであり、折れ曲がり箇所は、互いに短手方向において対向し、長手方向において一致するように構成することが好ましい。本実施形態においては、アンテナ部材８３０ａとアンテナ部材８３０ｃとを連結する連結部材８３１と、アンテナ部材８３０ａとアンテナ部材８３０ｄとを連結する連結部材８３１は、短手方向において互いに対向し、長手方向において同じ位置となるように構成されている。同様に、アンテナ部材８３０ｂとアンテナ部材８３０ｃとを連結する連結部材８３１と、アンテナ部材８３０ｂとアンテナ部材８３０ｄとを連結する連結部材８３１は、やはり短手方向において互いに対向し、長手方向において同じ位置となるように構成されている。このような構成とすることにより、長手方向におけるプラズマ処理の強度を調整するようにアンテナ８３の形状を変化させることができる。
但し、折り曲げる箇所を斜めにずらして、平行四辺形のような変形を行いたい場合には、短手方向において互いに正面に対向するのではなく、斜め方向において対向し、連結部材８３１の長手方向の位置が、８３０ｃ側と８３０ｄ側とで異なる位置に設定する構成も可能である。
スペーサ８３２は、アンテナ８３が変形しても、上下段で接触してショートが発生しないように、多段のアンテナ部材８３０を上下に離間するための部材である。
上下動機構８７は、アンテナ部材８３０を上下動させるための上下動機構である。上下動機構８７は、アンテナ保持部８７０と、駆動部８７１と、フレーム８７２とを有する。アンテナ保持部８７０は、アンテナ８３を保持する部分であり、駆動部８７１は、アンテナ保持部８７０を介してアンテナ８３を上下動させるための駆動部分である。アンテナ保持部８７０は、アンテナ８３のアンテナ部材８３０を保持できれば、種々の構成を有してよいが、例えば、図１２に示されるように、アンテナ部材８３０の周囲を覆ってアンテナ部材８３０を保持する構造であってもよい。
駆動部８７１も、アンテナ部材８３０を上下動できれば、種々の駆動手段が用いられてよいが、例えば、エアー駆動を行うエアシリンダーを用いてもよい。図１２においては、エアシリンダーを上下動機構８７の駆動部８７１に適用した例が示されている。その他、モータ等も上下動機構８７に用いることができる。
フレーム８７２は、駆動部８７１を保持するための支持部であり、駆動部８７１を適切な位置に保持する。なお、アンテナ保持部８７０は、駆動部８７１により保持されている。
上下動機構８７は、複数のアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄのうち、少なくとも２個以上に個別に設けられる。本実施形態では、アンテナ８３の変形は、作業員が調整するのではなく、上下動機構８７を用いて自動的に行う。よって、アンテナ８３を種々の形状に変形するためには、アンテナ部材８３０ａ～８３０ｄの各々に個別に上下動機構８７が設けられ、各々が独立した動作をすることが好ましい。よって、好ましくはアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄの各々に個別に上下動機構８７を設けるようにし、総てのアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄに上下動機構８７が設けられない場合であって、少なくとも２個のアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄには、上下動機構８７を設けるようにする。
図１１及び図１２には、上下動機構８７は１個しか示されていないが、折り曲げ対象となるアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄには個別に設けるようにする。例えば、サセプタ２の回転方向の中心側にアンテナ部材８３０ａを上下動させる上下動機構８７を設けるとともに、アンテナ部材８３０ｃ、８３０ｄを上下動させる上下動機構８７を更に設けるようにすれば、アンテナ部材８３０ａ、８３０ｃ、８３０ｄを任意の形状に変形させることができる。その際、例えば、中心側端部のアンテナ部材８３０ａを上方に折り曲げたい場合、アンテナ部材８３０ａを対応する上下動機構８７が引き上げ、アンテナ部材８３０ｃ、８３０ｄを対応する上下動機構８７が固定する又は引き下げる動作を行い、複数の上下動機構８７で協働してアンテナ８３の変形を行うようにしてもよい。連結部材８３１が十分柔らかく、対応する上下動機構８７の上下動のみでアンテナ８３の折り曲げが可能な場合はこのような動作は必ずしも行う必要は無いが、連結部材８３１が変形可能であるが、変形にある程度力を加えることが必要な場合には、このように、複数の上下動機構８７で協働してアンテナ８３の折り曲げ動作を行うようにしてもよい。
なお、アンテナ８３の折り曲げは、連結部材８３１を支点とし、連結部材８３１を挟む両側のアンテナ部材８３０ａ～８３０ｄと連結部材８３１とで形成する角度を変化させることにより行われる。
リニアエンコーダー８８は、直線軸の位置を検出し、位置情報として出力する装置である。これにより、アンテナ部材８３０ａのファラデーシールド９５の上面からの距離を正確に計測することができる。なお、リニアエンコーダー８８も、正確に位置情報したい任意の箇所に設けることができ、複数個設けるようにしてもよい。また、アンテナ８３の位置、高さを測定できれば、リニアエンコーダー８８は、光学式、磁気式、電磁誘導式のいずれの方式であってもよい。更に、アンテナ８３の位置、高さを測定できれば、リニアエンコーダー８８以外の高さ測定手段を用いてもよい。
支点治具８９は、最も下段のアンテナ部材８３０を回動可能に固定するための部材である。これにより、アンテナ８３を傾斜させることが容易になる。なお、支点治具８９は、外周側の端部の最下段のアンテナ部材８３０ｂを支持するように設けられるのが一般的である。上述のように、中心側を高くするようにアンテナ８３を変形する場合が多いからである。但し、支点治具８９を設けることは必須ではなく、むしろ、アンテナ部材８３０ｂを上下動させる上下動機構８７を設けることが好ましい。
接続電極８６は、アンテナ接続部８６０と、調整用バスバー８６１とを有する。接続電極８６は、高周波電源８５から出力される高周波電力をアンテナ８３に供給する枠割を果たす接続配線である。アンテナ接続部８６０は、アンテナ８３に直接接続される接続配線であり、調整用バスバー８６１は、アンテナ８３の上下動により、アンテナ接続部８６０も上下動したときに、その変形を吸収するために弾力性を有する構造とされた箇所である。電極であるので、総て金属等の導電性材料で構成される。
このように、アンテナ８３の形状を自動的に任意の形状に変形することができるアンテナ装置８１及びプラズマ発生装置８０を用いてもよい。
図１３は、本発明の実施形態に係るアンテナ８３の側面図である。図１３に示されるように、連結部材８３１を支点として、アンテナ部材８３０の曲げ角度を種々変化させるとともに、アンテナ部材８３０の高さも場所に応じて変化させることができる。
しかしながら、アンテナ部材８３０ａの高さをあまり高くすると、筐体９０の底面とアンテナ部材８３０ａとの距離が長くなり、プラズマのパワーが真空容器１内に届きにくくなる。そうすると、プラズマが着火にしにくい、失活しやすい等の現象が見られるようになった。具体的には、例えば、アンテナ部材８３０ａの高さを２０ｍｍ以上とすると、そのような現象が生じやすくなる。
よって、アンテナ部材８３０ａと筐体９０の底面との間の距離をあまり大きくせずに、回転テーブル２の中心軸側と外周側との間のプラズマ強度を均一化する必要がある。
かかる観点から、アンテナ部材８３０ａの高さをなるべく低くし、調整量の不足は、真空容器１内にイオントラッププレート１４０を設けて補うこととした（図４参照）。
［イオントラッププレート］
図１４は、イオントラッププレートを設けた本実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示した図である。図１４においては、プラズマ処理領域Ｐ３を拡大して示している。図１４は、透過的にプラズマ処理領域Ｐ３が示されているが、筐体９０は透明であるから、上面図と同義である。図４で説明したように、プラズマトラッププレート１４０は、真空容器１内に設けられる。
図１４に示されるように、例えば、イオントラッププレート１４０は、筐体９０の底面の外形の一部と重なるような形状に構成される。図１４において、イオントラッププレート１４０は、アンテナ８３の地点８３ａから地点８３ｂの間のカバー領域８３ｃの部分がイオントラッププレート１４０により覆われている。
カバー領域８３ｃは、アンテナ８３の回転テーブル２の中心側の領域が多く含まれており、最も外周側の部分は含まれていない。即ち、アンテナ８３の中心側の領域が多くイオントラッププレート１４０に覆われ、アンテナ８３の外周側の部分は少なく又は全く覆われない状態となっている。
このように、アンテナ８３と重なる領域にイオントラッププレート１４０を設けることにより、プラズマにより発生するイオンをブロックし、プラズマの酸化力を低下させることができる。よって、イオントラッププレート１４０をイオンブロックプレート又はイオン遮蔽プレートと呼んでもよい。これにより、アンテナ８３（アンテナ部材８３０ａ）の設定高さを低くしても、回転テーブル２の中心軸側の領域の酸化力を低下させ、半径方向におけるプラズマ酸化力を均一にすることができる。
なお、イオントラッププレート１４０は、必ずしもイオンをトラップしなくても、イオンを遮蔽（ブロック）すればよく、アンテナ８３の中心軸側の領域において、酸化ガスのイオンのウェハＷへの供給を一部制限できればよい。
例えば、アンテナ部材８３０ａの高さを１５ｍｍ、１０ｍｍ、０ｍｍと１５ｍｍ以下に設定することも可能となり、プラズマの失火、着火の失敗を防止することができる。
なお、イオンブロックプレート１４０の形状、アンテナ８３と重なる領域については、用途に応じて種々設定することができる。図１４においては、アンテナ８３を斜めに横切るような形状にイオントラッププレート１４０の平面形状が構成されているが、用途に応じて種々の変形が可能である。
図１５は、イオントラッププレート１４０の一例を示した図である。回転テーブル２の中心軸側に周方向に延びる辺１４１を有するとともに、半径方向に延びる辺１４５を有する。また、中心軸側の辺１４１の端部と半径方向に延びる辺１４４の外周側の端部を結ぶように、半径方向に斜めに延びる辺１４２と、周方向に沿って延びる辺１４３を有し、辺１４２と辺１４３が丸め加工された曲線部１４４で曲線的に接続されており、曲線的な角を形成している。
イオントラッププレート１４０は、文字通り板状に構成されることが好ましい。真空容器１内のスペースは限られており、イオンを遮蔽又はトラップする機能を果たすためには、薄い板形状で十分だからである。
イオントラッププレート１４０の材質は、イオンを遮蔽又はトラップできれば適宜用途に応じて使用可能であるが、例えば、石英を用いてもよい。筐体９０も石英であること、高温に耐えうること、汚染を発生し難いこと等から、石英を好適に利用することができる。
図１６は、可動式イオントラッププレート１４６の一例を示した図である。図１６に示されるように、ピボット軸１５０を設け、ピボット軸１５０を中心に可動式イオントラッププレート１４６と回転移動させ、アンテナ８３を覆う範囲を変更するようにしてもよい。
可動式イオントラッププレート１４６として構成する場合、全体を小さく構成し、プラズマ処理領域Ｐ３内で移動可能な形状に構成することが好ましい。図１６においては、先端を細くし、全体の幅もイオントラッププレート１４０よりも小さく構成している。
可動式に構成することにより、プロセスに応じてイオンのトラップ量、ブロック量を調整することができ、酸化力の微調整を行うことができる。このように、用途に応じて、このような可動式イオントラッププレート１４６として構成してもよい。
図１７は、イオントラッププレートの真空容器１内における配置例を示した図である。図１７（ａ）は、イオントラッププレート１４７が筐体９０の左側の領域に設けられた例を示している。このように、イオントラッププレート１４７は、アンテナ８３の中心軸側の領域を効果的に覆うことができれば、左右問わず配置することができる。
図１７（ｂ）は、イオントラッププレート１４７を配置したプラズマ処理装置の鉛直方向の構造の一例を示した一部断面図である。図１７（ｂ）に示されるように、イオントラッププレート１４７は、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５の上方に設けられる。イオントラッププレート１４７は、複数の爪１４８を有してプラズマ処理用ガスノズル３３～３５に固定して設けられてもよい。図１７（ｂ）においては、イオントラッププレート１４７がプラズマ処理用ガスノズル３３～３５上に載置された例が挙げられているが、別な支持手段により支持されて、プラズマ処理用ガスノズル３３～３５と間隔を開けて上方に設けられてもよい。
なお、イオントラッププレート１４０、１４６もイオントラッププレート１４７と同様にして真空容器１内に設けることができる。
プラズマ処理用ガスノズル３３～３５上又はそれよりも上方の位置にイオントラッププレート１４０、１４６、１４７を設けることにより、プラズマ処理用ガスの流れを妨げることなくイオンをトラップすることができ、酸化力を調整することができる。
これにより、アンテナ８３の傾斜を低くし、安定した状態でプラズマを維持することができる。
以上、本発明の好ましい実施形態について詳説したが、本発明は、上述した実施形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
１ 真空容器
２ サセプタ
２４ 凹部
３１、３２ 処理ガスノズル
３３～３５ プラズマ処理用ガスノズル
３６ ガス吐出孔
４１、４２ 分離ガスノズル
８０ プラズマ発生装置
８１ アンテナ装置
８３ アンテナ
８５ 高周波電源
８６ 接続電極
８７ 上下動機構
８８ リニアエンコーダー
８９ 支点治具
９５ ファラデーシールド
１２０～１２２ ガス供給源
１３０～１３２ 流量制御器
１４０～１４７ イオントラッププレート
１５０ ピボット軸
８３０、８３０ａ～８３０ｄ アンテナ部材
８３１ 連結部材
８３２ スペーサ
Ｐ１ 第１の処理領域（原料ガス供給領域）
Ｐ２ 第２の処理領域（反応ガス供給領域）
Ｐ３ 第３の処理領域（プラズマ処理領域）
Ｗ ウエハ

Claims (10)

  1. 処理室と、
    前記処理室内に設けられ、基板を周方向に沿って載置可能な回転テーブルと、
    前記回転テーブルに処理ガスを供給可能な処理ガス供給ノズルと、
    前記処理室上であって、前記処理ガス供給ノズルの少なくとも一部を覆う位置に設けられたプラズマアンテナと、
    前記処理ガス供給ノズルよりも上方であって、前記処理室内の前記プラズマアンテナの少なくとも一部と重なる位置に設けられたイオントラッププレートと、を有するプラズマ処理装置。
  2. 前記プラズマアンテナは、前記回転テーブルを半径方向において覆うように設けられ、
    前記イオントラッププレートは、前記半径方向に延在する平面形状を有する請求項１に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記イオントラッププレートの前記プラズマアンテナと重なる領域が、前記回転テーブルの外周側よりも中心側において広くなるように前記イオントラッププレートが配置される請求項２に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記プラズマアンテナは、前記半径方向に沿って延びたコイル形状を有し、
    前記イオントラッププレートは、前記プラズマアンテナの一部を斜めに覆うように配置される請求項３に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記プラズマアンテナは、前記回転テーブルの前記中心側が前記外周側よりも高くなるように傾斜して配置されている請求項３又は４に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記イオントラッププレートは、前記処理ガス供給ノズル上に配置された請求項３～５のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記イオントラッププレートは、イオンを遮蔽できる部材で構成された請求項３～６のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記イオントラッププレートは、石英からなる請求項７に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記イオントラッププレートは、可動である請求項３～８のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記イオントラッププレートは、前記中心側にピボット固定され、角度調整が可能である請求項９に記載のプラズマ処理装置。
JP2021008287A 2021-01-21 2021-01-21 プラズマ処理装置 Active JP7500450B2 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021008287A JP7500450B2 (ja) 2021-01-21 プラズマ処理装置
KR1020220003153A KR20220106044A (ko) 2021-01-21 2022-01-10 플라스마 처리 장치
CN202210038157.8A CN114807908A (zh) 2021-01-21 2022-01-13 等离子体处理装置
US17/648,436 US20220230852A1 (en) 2021-01-21 2022-01-20 Plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021008287A JP7500450B2 (ja) 2021-01-21 プラズマ処理装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2022112423A true JP2022112423A (ja) 2022-08-02
JP7500450B2 JP7500450B2 (ja) 2024-06-17

Family

ID=

Also Published As

Publication number Publication date
CN114807908A (zh) 2022-07-29
US20220230852A1 (en) 2022-07-21
KR20220106044A (ko) 2022-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102255120B1 (ko) 플라스마 생성 방법 및 이를 이용한 플라스마 처리 방법, 그리고 플라스마 처리 장치
JP6647180B2 (ja) アンテナ装置及びこれを用いたプラズマ発生装置、並びにプラズマ処理装置
US20140123895A1 (en) Plasma process apparatus and plasma generating device
JP6750534B2 (ja) 成膜装置
KR101888224B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
US11131023B2 (en) Film deposition apparatus and film deposition method
JP2015213108A (ja) 成膜方法及び成膜装置
US11118264B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP2024069245A (ja) プラズマ処理方法、プラズマ処理装置及び制御装置
US9502215B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
US10920316B2 (en) Substrate processing apparatus
US20220223375A1 (en) Antenna and plasma processing apparatus
KR101990667B1 (ko) 성막 장치
JP7500450B2 (ja) プラズマ処理装置
US10287675B2 (en) Film deposition method
JP2022112423A (ja) プラズマ処理装置
US20210351005A1 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP7500448B2 (ja) アンテナの製造方法及びプラズマ処理装置の製造方法
JP7118025B2 (ja) 成膜方法
JP2023051104A (ja) 成膜方法及び成膜装置
JP2020198390A (ja) 成膜方法及び成膜装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230822

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240229

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240305

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20240417

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20240507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20240605