JP2009021272A - Plasma processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that generates a plasma in a processing container to process a substrate.
従来から、例えば成膜処理やエッチング処理においては、例えばマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が使用されている。さらにマイクロ波を用いたプラズマ処理装置にあっては、処理容器内において基板を載置させる載置台の上方に水平に配置された、シャワープレートと呼ばれるガス供給部材を有するものが提案されている(特許文献1、2、3)。
Conventionally, for example, in a film forming process or an etching process, for example, a plasma processing apparatus using a microwave is used. Furthermore, plasma processing apparatuses using microwaves have been proposed that have a gas supply member called a shower plate, which is horizontally disposed above a mounting table on which a substrate is mounted in a processing container (
シャワープレートには、処理空間側にプラズマ生成ガスや処理ガスを供給するための吐出孔が多数形成されている。かかるシャワープレートを有するプラズマ処理装置によれば、高い処理効率の下で基板に対するダメージを軽減して、均一なプラズマ処理が可能であった。 The shower plate has a large number of discharge holes for supplying plasma generation gas and processing gas to the processing space side. According to the plasma processing apparatus having such a shower plate, damage to the substrate can be reduced under high processing efficiency, and uniform plasma processing can be performed.
ところで最近では、処理容器内において、プラズマ生成ガスの吐出孔を有する第1のガス供給部材を上方に配置し、処理ガスの吐出孔を有する第2のガス供給部材を下方に配置した、いわゆる2段シャワーが開発されている。かかる2段シャワーによれば、下方に配置された第2のガス供給部材から処理ガスを供給することによって、処理容器内の上部における堆積物の付着等を低減でき、プロセス中のパーティクル発生を抑えることができる。 Recently, in the processing container, a first gas supply member having a discharge hole for plasma-generating gas is disposed above, and a second gas supply member having a process gas discharge hole is disposed below, so-called 2 A corrugated shower has been developed. According to such a two-stage shower, by supplying the processing gas from the second gas supply member arranged below, adhesion of deposits and the like on the upper part in the processing container can be reduced, and generation of particles during the process is suppressed. be able to.
しかしながら、このような2段シャワーを備えたプラズマ処理装置において、下方に配置された第2のガス供給部材に対しては、相当に多量の反応生成物が付着し、第2のガス供給部材に形成された処理ガスの吐出孔が閉塞されるといった問題があった。特に、処理容器内にRFバイアスを印加しながら基板の成膜を行うGap−Fill−CVDの場合、処理ガスの吐出孔が閉塞されやすかった。また、吐出孔の閉塞による処理ガスの供給不足を回避するために、第2のガス供給部材の清掃や交換が必要となり、メンテナンスが煩雑であった。 However, in such a plasma processing apparatus equipped with a two-stage shower, a considerably large amount of reaction product adheres to the second gas supply member disposed below, and the second gas supply member There has been a problem that the formed process gas discharge hole is blocked. In particular, in the case of Gap-Fill-CVD in which a substrate is formed while applying an RF bias in the processing container, the processing gas discharge hole is likely to be blocked. In addition, in order to avoid insufficient supply of the processing gas due to the blockage of the discharge holes, the second gas supply member needs to be cleaned or replaced, and maintenance is complicated.
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、2段シャワーを備えたプラズマ処理装置において、下方に配置された第2のガス供給部材に形成された処理ガスの吐出孔の閉塞を回避することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above points, and in a plasma processing apparatus provided with a two-stage shower, avoids blockage of a processing gas discharge hole formed in a second gas supply member disposed below. The purpose is that.
前記目的を達成するため、本発明によれば、処理容器内に基板を収納し、処理ガスをプラズマ化して基板を処理するプラズマ処理装置であって、前記処理容器内において基板を載置させる載置台の上方に、プラズマ生成ガスの吐出孔を有する第1のガス供給部材と、処理ガスの吐出孔を有する第2のガス供給部材を配置し、かつ、前記第1のガス供給部材を前記第2のガス供給部材よりも上方に配置し、前記第2のガス供給部材に設けられた吐出孔を、前記第2のガス供給部材の上半面に設けたことを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。なお、前記第2のガス供給部材は、例えば縦断面が円形状の管材で構成され、前記吐出孔が、前記第2のガス供給部材の中心角において、水平よりも上方の180°の範囲に設けられている。 In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a plasma processing apparatus for storing a substrate in a processing container and converting the processing gas into plasma to process the substrate, wherein the substrate is placed in the processing container. A first gas supply member having a discharge hole for plasma generation gas and a second gas supply member having a discharge hole for processing gas are disposed above the mounting table, and the first gas supply member is disposed on the first stage. A plasma processing apparatus, wherein the plasma processing apparatus is disposed above the second gas supply member, and an ejection hole provided in the second gas supply member is provided in an upper half surface of the second gas supply member. Provided. The second gas supply member is made of, for example, a pipe having a circular longitudinal section, and the discharge hole is in a range of 180 ° above the horizontal at the central angle of the second gas supply member. Is provided.
このプラズマ処理装置において、前記第1のガス供給部材と前記第2のガス供給部材には、上下に貫通する開口部が形成されていても良い。この場合、前記第1のガス供給部材に形成された開口部と前記第2のガス供給部材に形成された開口部は、上下に重なる位置に配置されていることが望ましい。 In the plasma processing apparatus, the first gas supply member and the second gas supply member may be formed with openings that penetrate vertically. In this case, it is desirable that the opening formed in the first gas supply member and the opening formed in the second gas supply member are arranged at positions that overlap vertically.
また、前記第1のガス供給部材は、同心円状に配置された複数のリング部を有し、前記複数のリング部の内部にはプラズマ生成ガスの流路が形成されていても良い。同様に、前記第2のガス供給部材は、同心円状に配置された複数のリング部を有し、前記複数のリング部の内部には処理ガスの流路が形成されていても良い。 The first gas supply member may have a plurality of ring portions arranged concentrically, and a flow path of a plasma generation gas may be formed inside the plurality of ring portions. Similarly, the second gas supply member may include a plurality of ring portions arranged concentrically, and a flow path for processing gas may be formed inside the plurality of ring portions.
なお、前記第2のガス供給部材に設けられた各吐出孔から、処理ガスを0.6sccm以上の流量で吐出しても良い。 Note that the processing gas may be discharged at a flow rate of 0.6 sccm or more from each discharge hole provided in the second gas supply member.
本発明によれば、処理容器内に発生するプラズマによって、第2のガス供給部材の上半面に対する堆積物の付着を抑制することができ、吐出孔が閉塞されるのを防止することができる。その結果、処理ガスの供給不足を回避でき、第2のガス供給部材の清掃や交換に要するメンテナンスの手間を軽減できる。 According to the present invention, deposits on the upper half surface of the second gas supply member can be suppressed by the plasma generated in the processing container, and the discharge holes can be prevented from being blocked. As a result, a shortage of processing gas supply can be avoided, and maintenance work required for cleaning and replacement of the second gas supply member can be reduced.
以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図1は、本実施の形態にかかるプラズマ処理装置1の概略的な構成を示す縦断面図である。図2は、このプラズマ装置1が備える第1のガス供給部材としての上シャワープレート41の下面図、図3は、図2中のX−X断面における拡大図である。図4は、このプラズマ装置1が備える第2のガス供給部材としての下シャワープレート42の下面図、図5は、図4中のY−Y断面における拡大図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a
図1に示すように、このプラズマ処理装置1は例えばアルミニウムからなる、上部が開口した有底円筒形状の処理容器2を備えている。処理容器2の内壁面には、例えばアルミナなどの保護膜が被覆されている。処理容器2は電気的に接地されている。
As shown in FIG. 1, the
処理容器2内の底部には、基板として例えば半導体ウェハ(以下ウェハという)Wを載置するための載置台としてのサセプタ3が設けられている。このサセプタ3は例えばアルミニウムからなり、その内部には、外部電源4からの電力の供給によって発熱するヒータ5が設けられている。これによって、サセプタ3上のウェハWを所定温度に加熱することが可能である。
A
処理容器2の底部には、真空ポンプなどの排気装置11によって処理容器2内の雰囲気を排気するための排気管12が設けられている。
An
処理容器2の上部開口には、気密性を確保するためのOリングなどのシール材21を介して、たとえば誘電体の石英部材からなる透過窓22が設けられている。透過窓22は略円盤形状である。石英部材に代えて、他の誘電体材料、たとえばAl2O3、AlN等のセラミックスを使用してもよい。
The upper opening of the
透過窓22の上方には、平面状のアンテナ部材、例えば円板状のラジアルラインスロットアンテナ23が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ23は、導電性を有する材質、たとえばAg、Au等でメッキやコーティングされた銅の薄い円板からなり、多数のスリット24が、例えば渦巻状や同心円状に整列して形成されている。
A planar antenna member, for example, a disc-shaped radial
ラジアルラインスロットアンテナ23の上面には後述するマイクロ波の波長を短縮するための遅波板25が配置されている。遅波板25は導電性のカバー26によって覆われている。カバー26には円環状の熱媒流路27が設けられ、この熱媒流路27を流れる熱媒によって、カバー26と透過窓22を所定温度に維持するようになっている。
On the upper surface of the radial
カバー26の中央には同軸導波管29が接続されており、この同軸導波管29は、内側導体29aと外管29bとによって構成されている。内側導体29aは、上述のラジアルラインスロットアンテナ23と接続されている。内側導体29aのラジアルラインスロットアンテナ23側は円錐形に形成されて、ラジアルラインスロットアンテナ23に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。
A
同軸導波管29は、マイクロ波供給装置31で発生させた、たとえば2.45GHzのマイクロ波を、矩形導波管32、モード変換器33、同軸導波管29、遅波板25、ラジアルラインスロットアンテナ23を介して、透過窓22に放射させる。そして、その際のマイクロ波エネルギーによって透過窓22の下面に電界が形成され、処理容器2内にプラズマが生成される。
The
処理容器2内には、ガス供給機構としての2段シャワー40が設けられている。2段シャワー40は、第1のガス供給部材としての上シャワープレート41と第2のガス供給部材としての下シャワープレート42で構成されている。これら上シャワープレート41と下シャワープレート42はいずれも水平に配置され、かつ、上シャワープレート41が下シャワープレート42の上方に配置されている。
A two-
図2に示すように、上シャワープレート41は、円筒形状に形成された処理容器2の中心軸を中心として同心円状に配置された3重のリング部45、46、47で構成されている。このように上シャワープレート41を複数のリング部45、46、47で構成することにより、上シャワープレート41には、上下に貫通する開口部48が、各リング部45、46、47同士の間、最も内側のリング部45の内方、最も外側のリング部47の外方において形成されている。
As shown in FIG. 2, the
各リング部45、46、47は、縦断面が円形状の中空の管材で構成されており、各リング部45、46、47の内部には、プラズマ生成ガスとして窒素、Ar(アルゴン)、酸素等が供給される流路50が形成されている。各リング部45、46、47は、例えば石英管で構成されている。
Each of the
各リング部45、46、47の下面には、プラズマ生成ガスの吐出孔51が複数個所に開口している。各吐出孔51は、各リング部45、46、47の内部に形成された流路50に連通している。図3に示すように、上シャワープレート41においては、吐出孔51は、垂直下方向に指向するように、各リング部45、46、47の最下部に配置されている。
On the lower surface of each of the
各リング部45、46、47は、複数の支持部材55によって処理容器2の内壁面に固定されている。複数の支持部材55のうち一部の支持部材55の内部には、各リング部45、46、47の内部に形成された流路50に連通する流路56が形成されている。
Each
流路56には、処理容器2の外部に配置されたプラズマ生成ガス供給源60が、配管61を介して接続されている。プラズマ生成ガス供給源60には、プラズマ生成用のガスとして例えば窒素、Ar、酸素などが貯留されている。このプラズマ生成ガス供給源60から、配管61、流路56を通じて、上シャワープレート41(各リング部45、46、47)の内部の流路50にプラズマ生成ガスが導入され、吐出孔51から処理容器2内に向けてプラズマ生成ガスが下向きに供給されるようになっている。
A plasma generation
図4に示すように、下シャワープレート42は、円筒形状に形成された処理容器2の中心軸を中心として同心円状に配置された3重のリング部65、66、67で構成されている。下シャワープレート42のこれらリング部65、66、67は、上シャワープレート41の各リング部45、46、47とそれぞれ同じ直径であり、リング部45の直下にリング部65が配置され、リング部46の直下にリング部66が配置され、リング部47の直下にリング部67が配置されている。
As shown in FIG. 4, the
このように下シャワープレート42を複数のリング部65、66、67で構成することにより、下シャワープレート42には、上下に貫通する開口部68が、各リング部65、66、67同士の間、最も内側のリング部65の内方、最も外側のリング部67の外方において形成されている。この場合、上シャワープレート41に形成された開口部48と、下シャワープレート42に形成された開口部68は、上下に重なる位置に配置されている。
By configuring the
各リング部65、66、67は、縦断面が円形状の中空の管材で構成されており、各リング部65、66、67の内部には、処理ガスとしてTEOS(Si(OC2H5)4)等が供給される流路70が形成されている。各リング部65、66、67は、例えば石英管で構成されている。
Each of the
各リング部65、66、67の上面には、処理ガスの吐出孔71が複数個所に開口している。各吐出孔71は、各リング部65、66、67の内部に形成された流路70に連通している。図5に示すように、下シャワープレート42においては、吐出孔71は、各リング部65、66、67の上半部、即ち、各リング部65、66、67の中心を通る水平面65’、66’、67’から上方の中心角で180°の範囲aにおいて開口しており、各吐出孔71は、水平方向もしくは水平方向よりも上方に向けて指向するように、各リング部65、66、67の上半部に配置されている。
On the upper surface of each of the
上シャワープレート41と同様に、下シャワープレート42の各リング部65、66、67は、複数の支持部材75によって処理容器2の内壁面に固定されている。複数の支持部材75のうち一部の支持部材75の内部には、各リング部65、66、67の内部に形成された流路70に連通する流路76が形成されている。
Similarly to the
流路76には、処理容器2の外部に配置された処理ガス供給源80が、配管81を介して接続されている。処理ガス供給源80には、処理ガスとして例えばTEOSなどが貯留されている。この処理ガス供給源80から、配管81、流路76を通じて、下シャワープレート42(各リング部65、66、67)の内部の流路70に処理ガスが導入され、吐出孔71から処理容器2内に向けて処理ガスが横向きもしくは水平よりも上向きに供給されるようになっている。
A processing
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置1の作用について説明する。なお、プラズマ処理の一例として、プラズマ生成ガスとしてAr、酸素を用い、処理ガスとしてTEOSを使用して、絶縁膜(SiO2膜)を成膜する例を説明する。
Next, the operation of the
このプラズマ処理装置1において例えばプラズマ成膜処理を行う際には、図1に示すように先ずウェハWが処理容器2内に搬入され、サセプタ3上に載置される。そして、排気管12から排気が行われて処理容器2内が減圧される。更に、処理容器2内の上方に配置された上シャワープレート41の下面に配置された吐出孔51からはプラズマ生成ガス(Ar、酸素)が処理容器2内に下向きに供給され、下方に配置された下シャワープレート42の上半部に配置された吐出孔71からはプラズマ成膜用の処理ガス(TEOS)が処理容器2内に水平方向もしくは水平方向よりも上方に向けて供給される。そして、マイクロ波供給装置31の作動により、透過窓22の下面に電界が発生し、前記プラズマ生成ガスがプラズマ化され、更に、処理ガスがプラズマ化されて、その際に発生した活性種によって、ウェハW上に成膜処理がなされる。
For example, when performing a plasma film forming process in the
そして、所定時間成膜処理が行われた後、マイクロ波供給装置31の作動と、処理容器2内への処理ガスの供給が停止され、ウェハWが処理容器2内から搬出されて、一連のプラズマ成膜処理が終了する。
Then, after the film forming process is performed for a predetermined time, the operation of the
プラズマ処理中、上シャワープレート41からはプラズマ生成ガスのみが供給され、成膜に寄与する処理ガスは、上シャワープレート41よりも下方に配置された下シャワープレート42のみから供給されるので、処理容器2内の上部における堆積物の付着が抑制され、プロセス中のパーティクル発生が防止される。この場合、下シャワープレート42の吐出孔71からは処理ガスが水平方向もしくは水平方向よりも上方に向けて供給されるが、上シャワープレート41の吐出孔51から下向きに吐出されて供給されるプラズマ生成ガスのダウンフローによって、処理ガスが上シャワープレート41の位置まで到達することを防ぐことができる。これにより、処理容器2内の上部に加えて、上シャワープレート41に対する堆積物の付着も防止でき、上シャワープレート41に設けられた吐出孔51の閉塞といった問題が回避される。このため、処理容器2内にプラズマ生成ガスを安定して供給できる。
During the plasma processing, only the plasma generation gas is supplied from the
一方、下シャワープレート42の近傍では、処理ガスがプラズマ化されて発生した活性種が存在するため、下シャワープレート42に対しては堆積物が付着する可能性がある。しかしながら、上述のように下シャワープレート42においては、処理ガスの吐出孔71が各リング部65、66、67の上半部の範囲aに開口している。この場合、各リング部65、66、67の上半部に対しては、上シャワープレート41の吐出孔51から吐出されたプラズマ生成ガスがプラズマ化された状態で連続的に供給される。かかるプラズマ化されたプラズマ生成ガスの作用により、スパッタリング現象が生じて、各リング部65、66、67の上半部に対する堆積物の付着が防止される。このため、2段シャワー40の下シャワープレート42に設けられた吐出孔71の閉塞といった問題が回避される。このため、処理容器2内に処理ガスを安定して供給でき、好適なプラズマ成膜処理を実現できる。
On the other hand, in the vicinity of the
したがって、このプラズマ処理装置1によれば、従来吐出孔が閉塞されやすかったGap−Fill−CVDプラズマ処理などについても、好適な成膜処理を実現できるようになる。また、下シャワープレート42の清掃や交換についての作業負担も軽減でき、メンテナンスが容易となる。
Therefore, according to the
なお、下シャワープレート42に設けられた各吐出孔71からは、処理ガスを0.6sccm以上の流量で吐出することが望ましい。なぜならば、下シャワープレート42においては、処理ガスの吐出孔71が各リング部65、66、67の上半部の範囲aに開口しているため、処理ガスの流量が不十分であると、プラズマ化されたプラズマ生成ガスが吐出孔71から各リング部65、66、67の内部(流路70)に入り込み、吐出孔71の内部や流路70の内部において処理ガスがプラズマ化され、堆積物の付着が発生する恐れがある。一つあたりの吐出孔71から吐出される処理ガスの流量を0.6sccm以上とすることにより、吐出孔71および各リング部65、66、67の内部へのプラズマ生成ガスの侵入を防止でき、吐出孔71や流路70内における堆積物の付着の発生を防止できるようになる。
In addition, it is desirable to discharge the processing gas at a flow rate of 0.6 sccm or more from each
例えば、以上のようなプラズマ処理装置1において直径8inchのウェハWをプラズマ成膜処理する場合、プラズマ処理中、処理容器2内の雰囲気は1〜5mTorr程度に保たれ、サセプタ3上のウェハWに対して2.5kW程度のバイアス電力が印加される。また、上シャワープレート41の吐出孔51からAr:100〜200sccm程度、酸素:200sccm程度の流量でプラズマ生成ガスが供給される。また、処理ガス供給源80の処理ガスの供給圧力は50〜100mTorr程度に設定される。かかる条件下では、下シャワープレート42を構成する各リング部65、66、67内に形成される流路70の内径を1.5mm以上とし、各リング部65、66、67に開口させる吐出孔71の孔径は0.5mm以下とすることにより、各吐出孔71から吐出される処理ガスの流量を0.6sccm以上に保つことができる。また、このように吐出孔71の孔径(0.5mm以下)に対して各リング部65、66、67内に形成される流路70の内径(1.5mm以上)を十分に大きくすれば、各リング部65、66、67に吐出孔71を開口させる加工作業が容易にできるようになる。
For example, when the
また、上シャワープレート41は、プラズマ発生部付近に近接させて配置させるのが良く、ラジアルラインスロットアンテナ23を有するプラズマ処理装置1の場合、透過窓22から5cm以内の距離に上シャワープレート41が配置されると良い。また、上シャワープレート41と下シャワープレート42の間隔は10mm以内にするのが良い。かかる位置関係とすることにより、マイクロ波供給装置31で発生させたマイクロ波エネルギーによって、処理容器2内にプラズマを好適に生成させることができる。
Further, the
また、図5で説明したように、下シャワープレート42に形成される処理ガスの吐出孔71は、各リング部65、66、67の中心を通る水平面65’、66’、67’から上方の180°の範囲aに開口させれば良いが、より好ましくは、吐出孔71を水平方向から上向きに45°の範囲(図5における角度θ=0〜45°の範囲)に設けると良い。θが45°より大きくなると、下シャワープレート42の吐出孔71から上向きに供給された処理ガスが処理容器2内の上部に到達しやすくなり、処理容器2内の上部に堆積物が付着しやすくなるからである。
Further, as described in FIG. 5, the processing gas discharge holes 71 formed in the
更に、プラズマ処理装置1においてプラズマ処理を行わない時期には、上シャワープレート41あるいは下シャワープレート42から処理容器2内にNF3等のクリーニング用ガスを供給し、マイクロ波供給装置31で発生させたマイクロ波エネルギーによって、処理容器2内にプラズマを生成させることにより、処理容器2内のクリーニングを実施することができる。かかる場合、クリーニング用ガスを下シャワープレート42の吐出孔71から供給し、上シャワープレート41の吐出孔51からは窒素、酸素、Ar等の成膜に寄与しないガスを供給すると良い。これにより、下シャワープレート42の内部(流路70)においてクリーニング用ガスをプラズマ化させて、流路70や吐出孔71をクリーニングできるようになる。
Further, when plasma processing is not performed in the
以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although an example of preferable embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the form illustrated here. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.
例えば、上シャワープレートおよび下シャワープレートはリング部によって構成されなくても良く、例えば、複数の直線形状の管材を平行に並べた構成の上シャワープレート(下シャワープレート)、複数の直線形状の管材を格子状に組み合わせた構成の上シャワープレート(下シャワープレート)なども適用できる。また、上シャワープレート(下シャワープレート)を冷却または加熱する温度制御機構を備えていても良い。 For example, the upper shower plate and the lower shower plate may not be configured by the ring portion. For example, an upper shower plate (lower shower plate) having a plurality of linear pipes arranged in parallel, and a plurality of linear pipes An upper shower plate (lower shower plate) having a configuration in which the two are combined in a lattice shape can also be applied. Moreover, you may provide the temperature control mechanism which cools or heats an upper shower plate (lower shower plate).
なお、以上の実施の形態では、マイクロ波を用いたプラズマ処理装置を例にとって説明したが、これに限定されず、高周波電圧を用いたプラズマ処理装置についても本発明を適用できるのは勿論である。また、以上の実施の形態では、本発明を成膜処理を行うプラズマ処理装置1に適用していたが、本発明は、成膜処理以外の基板処理、例えばエッチング処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は、半導体ウェハ、有機EL基板、FPD(フラットパネルディスプレイ)用の基板等のいずれのものであってもよい。
In the above embodiment, the plasma processing apparatus using microwaves has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the present invention can of course be applied to a plasma processing apparatus using high-frequency voltages. . In the above embodiment, the present invention is applied to the
図6に示すように、上シャワープレート41(各リング部45、46、47)の下面にプラズマ生成ガスの吐出孔51が配置され、下シャワープレート42(各リング部65、66、67)の下面に処理ガスの吐出孔71が配置された従来のプラズマ処理装置を用いて、プラズマ成膜処理を行った。その結果、図7に示すように、下シャワープレート42(各リング部65、66、67)の下半面に堆積物90の付着が発生し、下シャワープレート42下面に設けられた処理ガスの吐出孔71が堆積物90で閉塞された。一方、下シャワープレート42(各リング部65、66、67)の上半部では、堆積物90の付着が発生しなかった。したがって、処理ガスの吐出孔71を下シャワープレート42(各リング部65、66、67)の上半部の範囲aに開口させれば、吐出孔71の閉塞といった問題が回避されることが分かった。
As shown in FIG. 6, the discharge holes 51 of the plasma generation gas are arranged on the lower surface of the upper shower plate 41 (the
次に、プラズマ処理装置1において、直径12inchのウェハWをプラズマ成膜処理する場合において、吐出孔71からの処理ガスの流量を調べた。プラズマ処理中、処理容器2内の雰囲気を1〜40mTorrに保ち、マイクロ波供給装置31の供給電力を3kW、サセプタ3上のウェハWに印加するバイアス電力を1.5kWとした。また、上シャワープレート41の吐出孔51から、酸素:60〜600sccmの流量でプラズマ生成ガスを供給し、下シャワープレート42の吐出孔71から、TEOS:30〜200sccmの流量で処理ガスを供給した。また、下シャワープレート42を構成する各リング部65、66、67内に形成される流路70の内径は4mm、吐出孔71の孔径は0.3mmであった。
Next, in the
吐出孔71から吐出される処理ガスの流量が0.3sccm、0.5sccm、0.6sccmの場合、吐出孔71内における酸素のモル濃度(kmol/m3)は、図8に示す結果となった。各吐出孔71から吐出される処理ガスの流量が0.3sccmの場合は、定常状態となった後も、吐出孔71内における酸素のモル濃度が0にならなかった。また、各吐出孔71から吐出される処理ガスの流量が0.5sccmの場合は、定常状態になるまで0.1秒近くもかかった。一方、各吐出孔71から吐出される処理ガスの流量が0.6sccmの場合は、処理ガスの供給開始直後(0.01秒未満)で定常状態となり、吐出孔71内における酸素のモル濃度が供給開始直後からほぼ0に保たれた。吐出孔71から吐出される処理ガスの流量を0.6sccm以上にすれば、プラズマ化されたプラズマ生成ガスが吐出孔71から内部(流路70)に入り込むことが回避され、吐出孔71や流路70内における堆積物の付着の発生が防止できると考えられる。
When the flow rate of the processing gas discharged from the
本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理に適用できる。 The present invention can be applied to plasma processing in which plasma is generated in a processing container to process a substrate.
W ウェハ
1 プラズマ処理装置
2 処理容器
3 サセプタ(載置台)
22 透過窓
29 同軸導波管
31 マイクロ波供給装置
40 2段シャワー
41 上シャワープレート(第1のガス供給部材)
42 下シャワープレート(第2のガス供給部材)
45、46、47 リング部
48 開口部
50 流路
51 吐出孔
60 プラズマ生成ガス供給源
65、66、67 リング部
68 開口部
70 流路
71 吐出孔
80 処理ガス供給源
22
42 Lower shower plate (second gas supply member)
45, 46, 47
Claims (7)
前記処理容器内において基板を載置させる載置台の上方に、プラズマ生成ガスの吐出孔を有する第1のガス供給部材と、処理ガスの吐出孔を有する第2のガス供給部材を配置し、かつ、前記第1のガス供給部材を前記第2のガス供給部材よりも上方に配置し、
前記第2のガス供給部材に設けられた吐出孔を、前記第2のガス供給部材の上半面に設けたことを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for storing a substrate in a processing container and converting the processing gas into plasma to process the substrate,
A first gas supply member having a discharge hole for plasma generation gas and a second gas supply member having a discharge hole for processing gas are disposed above a mounting table on which a substrate is placed in the processing container; and , Disposing the first gas supply member above the second gas supply member,
A plasma processing apparatus, wherein an ejection hole provided in the second gas supply member is provided in an upper half surface of the second gas supply member.
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