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公開番号2024147868
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-17
出願番号2023060562
出願日2023-04-04
発明の名称プラズマ処理装置
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H05H 1/46 20060101AFI20241009BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】高密度プラズマの特性を安定させることができるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、処理空間を提供する処理容器と、処理空間に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、第1面を処理空間に対向させて設けられた誘電体と、誘電体を介して電磁波を処理空間に供給するように構成される電磁波供給部と、処理容器内において誘電体の第1面に沿って位置する共振器配列構造体と、を備え、共振器配列構造体は、導体からなる部材が誘電体板の一面上に積層された構造を有するとともに、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さい複数の共振器を含むよう構成され、複数の共振器は、それぞれの誘電体板が電磁波供給部の中心軸を起点として放射状となるように配置される。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
処理空間を提供する処理容器と、
前記処理空間に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、
第１面を前記処理空間に対向させて設けられた誘電体と、
前記誘電体を介して前記電磁波を前記処理空間に供給するように構成される電磁波供給部と、
前記処理容器内において前記誘電体の前記第１面に沿って位置する共振器配列構造体と、
を備え、
前記共振器配列構造体は、導体からなる部材が誘電体板の一面上に積層された構造を有するとともに、前記電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが前記電磁波の波長よりも小さい複数の共振器を含むよう構成され、
前記複数の共振器は、それぞれの前記誘電体板が前記電磁波供給部の中心軸を起点として放射状となるように配置される、
プラズマ処理装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記共振器の前記部材は、２枚以上のＣ字状のリング部材である、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記共振器配列構造体は、前記放射状に配置された前記複数の共振器のうち、前記中心軸を中心とする円の周方向において前記中心軸から最も遠い前記共振器同士の間隔が、前記電磁波の半波長の長さを超えないように、前記複数の共振器が配置される、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記複数の共振器は、前記共振器それぞれが、前記部材である２枚以上のＣ字状のリング部材の組を有し、複数の前記組を接続した短冊形状に形成され、前記短冊形状の前記複数の共振器が、前記放射状となるように配置される、
請求項３に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記共振器配列構造体は、前記処理空間側の面に前記放射状の溝を有するベースプレートを含むよう構成され、
前記短冊形状の前記複数の共振器は、前記リング部材が積層された面が前記ベースプレートの面に対して垂直となるように、前記溝に嵌め込まれる、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記短冊形状の前記複数の共振器は、両端部にノッチが設けられ、前記ノッチが押さえ部材によって前記ベースプレート側に押さえられることにより、前記ベースプレートに固定される、
請求項５に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記短冊形状の前記複数の共振器は、含まれる前記組の数が異なる２種類以上の前記短冊形状の前記複数の共振器である、
請求項４～６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記電磁波供給部は、モノポールアンテナであり、
前記モノポールアンテナは、前記中心軸に配置され、前記誘電体の前記第１面から突出している、
請求項１～６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記電磁波供給部は、複数設けられる、
請求項１～６のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
前記共振器配列構造体は、前記電磁波供給部ごとに複数設けられる、
請求項９に記載のプラズマ処理装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理装置に関する。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、処理容器の天壁部に複数のマイクロ波放射機構を有するプラズマ処理装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２１－０３１７０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本開示は、高密度プラズマの特性を安定させることができるプラズマ処理装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一態様によるプラズマ処理装置は、処理空間を提供する処理容器と、処理空間に供給されるプラズマ励起用の電磁波を発生させるように構成される電磁波発生器と、第１面を処理空間に対向させて設けられた誘電体と、誘電体を介して電磁波を処理空間に供給するように構成される電磁波供給部と、処理容器内において誘電体の第１面に沿って位置する共振器配列構造体と、を備え、共振器配列構造体は、導体からなる部材が誘電体板の一面上に積層された構造を有するとともに、電磁波の磁界成分と共振可能であり且つサイズが電磁波の波長よりも小さい複数の共振器を含むよう構成され、複数の共振器は、それぞれの誘電体板が電磁波供給部の中心軸を起点として放射状となるように配置される。
【発明の効果】
【０００６】
本開示によれば、高密度プラズマの特性を安定させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
図１は、本開示の一実施形態に係るプラズマ処理装置の構成の一例を示す概略断面図である。
図２は、本実施形態に係るマイクロ波導入装置の構成の一例を示す図である。
図３は、本実施形態に係るマイクロ波放射機構の一例を模式的に示す図である。
図４は、本実施形態に係る処理容器の天壁部の一例を模式的に示す図である。
図５は、本実施形態に係る誘電体窓および共振器配列構造体を斜め下方向から見た構成の一例を示す概略斜視図である。
図６は、本実施形態に係る共振器の構成の一例を示す図である。
図７は、本実施形態に係る共振器の構成の一例を示す図である。
図８は、本実施形態に係る共振器の構成の他の一例を示す図である。
図９は、本実施形態に係る共振器の断面の一例を示す図である。
図１０は、共振器のＳ２１値とマイクロ波の周波数との関係の一例を示す図である。
図１１は、処理容器の天壁部における磁場の一例を示す図である。
図１２は、本実施形態に係る共振器配列構造体の磁場分布の一例を示す図である。
図１３は、本実施形態に係る放射状に配列された共振器同士の間隔の一例について説明する図である。
図１４は、変形例１に係る誘電体窓および共振器配列構造体を斜め下方向から見た構成の一例を示す概略斜視図である。
図１５は、変形例２に係る放射状に配列された共振器同士の間隔の一例について説明する図である。
図１６は、変形例３に係る共振器配列構造体の断面を斜め下方向から見た構成の一例を示す斜視断面図である。
図１７は、図１６の矢視Ｂにおけるベースプレートの一例を示す斜視図である。
図１８は、変形例３に係る短冊形状の共振器の構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、開示するプラズマ処理装置の実施形態について、図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の実施形態により開示技術が限定されるものではない。
【０００９】
ところで、プラズマ励起用のマイクロ波を用いたプラズマ処理装置では、プラズマの電子密度を高めるために処理容器内に供給されるマイクロ波の電力を上昇させることがある。処理容器内に供給されるマイクロ波の電力を上昇させるほど、プラズマの電子密度を高めることができる。
【００１０】
ここで、処理容器内に供給されるマイクロ波の電力を上昇させることによりプラズマの電子密度がある上限値に到達すると、処理容器内の空間の誘電率が負となることが知られている。この電子密度の上限値を適宜「遮断密度」と呼ぶ。また、マイクロ波が空間を伝搬するか否かを示す指標として、屈折率が知られている。屈折率Ｎは、以下の式（１）により表される。
Ｎ＝√ε√μ ・・・（１）
ただし、ε：誘電率、μ：透磁率
（【００１１】以降は省略されています）

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