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公開番号2024055134
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-18
出願番号2022161812
出願日2022-10-06
発明の名称プラズマ処理を行う装置、及びプラズマ処理を行う方法
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人弁理士法人弥生特許事務所
主分類C23C 16/505 20060101AFI20240411BHJP(金属質材料への被覆;金属質材料による材料への被覆;化学的表面処理;金属質材料の拡散処理;真空蒸着,スパッタリング,イオン注入法,または化学蒸着による被覆一般;金属質材料の防食または鉱皮の抑制一般)
要約【課題】プラズマ化した処理ガスに含まれるイオンを除去して、基板に対してプラズマ処理を行う技術を提供する。
【解決手段】処理容器内の基板にプラズマ化した処理ガスを供給してプラズマ処理を行う装置は、処理容器内に設けられ、基板を載置するための載置台の上方側に、処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ形成機構を構成するプラズマ形成空間と、プラズマ形成空間と載置台が設けられている基板の処理空間との間に配置され、プラズマ化した処理ガスが流れる複数の処理ガス供給流路が形成されると共に、各々の処理ガス供給流路の途中に、3次元四重極構造のイオン除去部が設けられたシャワープレートと、イオン除去部に高周波電力を供給する高周波電源部と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
処理容器内の基板にプラズマ化した処理ガスを供給してプラズマ処理を行う装置であって、
前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、
前記載置台の上方側に配置され、前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ形成機構を構成するプラズマ形成空間と、
前記プラズマ形成空間に前記処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
前記プラズマ形成空間と、前記載置台が設けられている基板の処理空間との間に配置され、前記プラズマ形成空間から前記処理空間へ向けて、プラズマ化した前記処理ガスが流れる複数の処理ガス供給流路が形成されると共に、各々の前記処理ガス供給流路の途中に、第１のエンドキャップ電極と、前記処理ガス供給流路の一部を構成するイオン除去空間を介して前記第１のエンドキャップ電極と対向するように配置された第２のエンドキャップ電極と、前記イオン除去空間を囲むリング電極と、を備えた３次元四重極構造のイオン除去部が設けられたシャワープレートと、
前記イオン除去部に高周波電力を供給する高周波電源部と、を備える装置。
続きを表示（約 1,700 文字）【請求項２】
前記第１のエンドキャップ電極を構成する複数の凸部が設けられ、各々の前記凸部に前記処理ガス供給流路が形成された第１の電極板と、
前記第２のエンドキャップ電極を構成する複数の凸部が設けられ、各々の前記凸部に前記処理ガス供給流路が形成された第２の電極板と、
前記リング電極を構成するために、前記第１の電極板の凸部と前記第２の電極板の凸部とが各々挿入される複数の穴部が設けられた第３の電極板と、を備え、
前記第１の電極板と前記第２の電極板との間に前記第３の電極板を挟んで配置することにより、複数の前記イオン除去部が構成された、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記高周波電源部は、前記第３の電極板に高周波電力を供給するように構成され、前記第１の電極板及び前記第２の電極板が接地された、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記第１の電極板と前記第３の電極板との隙間、及び前記第３の電極板と前記第２の電極板との隙間に、パージガスとして、不活性ガスまたはプラズマ化されていない前記処理ガスを供給するパージガス供給部を備えた、請求項２に記載の装置。
【請求項５】
前記第３の電極板には、複数の網目を有する網材が設けられ、これら網目によって複数の前記穴部が構成された、請求項２に記載の装置。
【請求項６】
前記リング電極の側壁面は、双曲線の一方、円弧または、前記イオン除去空間へ向けて突出する夾角を挟んだ２本の直線から選択したいずれか一つの輪郭線を前記イオン除去空間の中心軸周りに回転させて得られる回転面となっている、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記イオン除去部よりも下流側の前記処理ガス供給流路の出口領域には、流路径が次第に大きくなる拡径部が設けられている、請求項１に記の装置。
【請求項８】
前記イオン除去部よりも下流側の前記処理ガス供給流路の出口領域には、前記イオン除去部からのプラズマ化した前記処理ガスの流出方向に対し、当該処理ガスの流れ方向を変化させる屈曲部が設けられている、請求項１に記の装置。
【請求項９】
前記シャワープレートには、複数の前記処理ガス供給流路に加え、前記処理空間内へ向けて、プラズマ化した前記処理ガスと反応して前記基板に膜を形成するための原料ガスを供給するための複数の原料ガス供給孔が形成された、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
処理容器内の基板にプラズマ化した処理ガスを供給してプラズマ処理を行う方法であって、
前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、前記載置台の上方側に配置され、前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ形成機構を構成するプラズマ形成空間と、前記プラズマ形成空間と、前記載置台が設けられている基板の処理空間との間に配置され、前記プラズマ形成空間から前記処理空間へ向けて、プラズマ化した前記処理ガスが流れる複数の処理ガス供給流路が形成されると共に、各々の前記処理ガス供給流路の途中に、第１のエンドキャップ電極と、前記処理ガス供給流路の一部を構成するイオン除去空間を介して前記第１のエンドキャップ電極と対向するように配置された第２のエンドキャップ電極と、前記イオン除去空間を囲むリング電極と、を備えた３次元四重極構造のイオン除去部が設けられたシャワープレートと、を用い、
前記プラズマ形成空間に前記処理ガスを供給する工程と、
前記プラズマ形成機構により、前記プラズマ形成空間に供給された前記処理ガスをプラズマ化する工程と、
前記シャワープレートの複数の前記処理ガス供給流路を介し、前記イオン除去空間にプラズマ化された前記処理ガスを流通させると共に、前記イオン除去部に高周波電力を印加し、前記処理ガスに含まれるイオンを除去する工程と、
前記処理ガス供給流路を介して、前記処理空間内の前記載置台上の基板に、前記イオンが除去された後のプラズマ化された前記処理ガスを供給する工程と、を含む方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理を行う装置、及びプラズマ処理を行う方法に関する。
続きを表示（約 2,100 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造工程にて、半導体ウエハ（以下、「ウエハ」と記載する）に対して処理ガスをプラズマ化することにより得られた反応性の高い活性種を用いて、成膜処理やエッチング処理を行うことが知られている。活性種にはイオンやラジカルが含まれるが、このうちラジカルを選択的に用いてプラズマ処理を行う場合がある。
【０００３】
例えば特許文献１には、処理容器内において、ウエハとプラズマソースとの間に、ラジカルフィルタを配置する構成が提案されている。ラジカルフィルタは、夫々貫通孔が形成された第１の遮蔽板と第２の遮蔽板とを備え、これら遮蔽板に互いに極性の異なる直流電圧を印加することにより、プラズマからラジカルを選択的に通過させることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１３－８４５５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本開示は、プラズマ化した処理ガスに含まれるイオンを除去して、基板に対してプラズマ処理を行う技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示は、処理容器内の基板にプラズマ化した処理ガスを供給してプラズマ処理を行う装置であって、
前記処理容器内に設けられ、前記基板を載置するための載置台と、
前記載置台の上方側に配置され、前記処理ガスをプラズマ化するためのプラズマ形成機構を構成するプラズマ形成空間と、
前記プラズマ形成空間に前記処理ガスを供給するための処理ガス供給部と、
前記プラズマ形成空間と、前記載置台が設けられている基板の処理空間との間に配置され、前記プラズマ形成空間から前記処理空間へ向けて、プラズマ化した前記処理ガスが流れる複数の処理ガス供給流路が形成されると共に、各々の前記処理ガス供給流路の途中に、第１のエンドキャップ電極と、前記処理ガス供給流路の一部を構成するイオン除去空間を介して前記第１のエンドキャップ電極と対向するように配置された第２のエンドキャップ電極と、前記イオン除去空間を囲むリング電極と、を備えた３次元四重極構造のイオン除去部が設けられたシャワープレートと、
前記イオン除去部に高周波電力を供給する高周波電源部と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、プラズマ化した処理ガスに含まれるイオンを除去して、基板に対してプラズマ処理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
本開示に係る成膜装置の縦断側面図である。
成膜装置のプラズマ形成空間及びシャワープレートの構成例を示す縦断側面図である。
イオン除去部の構成例を示す縦断側面図である。
シャワープレートの構成例を示す縦断側面図である。
シャワープレートの第２の電極板の構成例を示す平面図と、凸部の拡大図である。
シャワープレートの第３の電極板の構成例を示す平面図と、穴部の拡大図である。
イオン除去部の作用を説明するための縦断側面図である。
イオン除去部の他の例を示す縦断側面図である。
イオン除去部のさらに他の例を示す縦断側面図である。
処理ガス供給流路の出口領域の他の例を示す縦断側面図である。
処理ガス供給流路の出口領域のさらに他の例を示す縦断側面図である。
第３の電極板の他の例を示す平面図である。
イオン除去部の他の例を示す縦断側面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
＜成膜装置１＞
初めに、本開示に係る「プラズマ処理を行う装置」の一実施形態である成膜装置１の全体構成例について、図１を参照しながら説明する。本例の成膜装置１は、プラズマ化した反応ガス（処理ガス）と、膜原料を含む原料ガスとをウエハに供給し、ウエハの表面に所望の物質の膜を成膜するように構成されている。ウエハに形成する膜に特段の限定はなく、絶縁膜を形成するための金属酸化膜や金属窒化膜であってもよいし、金属膜であってもよい。また、後述するように、この成膜装置１は、プラズマ化した反応ガスをウエハに供給するにあたり、活性種に含まれるイオンを除去することが可能な構成を備えている。
【００１０】
この成膜装置１における成膜を行う手法としては、原料ガスとプラズマ化した反応ガスとを連続的に供給し、ウエハの表面に膜物質を堆積させるＣＶＤ法であってもよい。また、原料ガスの供給と排気、プラズマ化した反応ガスの供給と排気を交互に実施し、ウエハへの原料ガスの吸着と、反応ガスとの反応とを繰り返して、膜物質の薄膜を積層させるＡＬＤ法であってもよい。以下、成膜装置１について、図１に向かって左右方向を「Ｘ方向」、前後方向を「Ｙ方向」、上下方向を「Ｚ方向」として説明する。
（【００１１】以降は省略されています）

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