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公開番号2025104367
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-10
出願番号2023222053
出願日2023-12-28
発明の名称基板処理装置および基板処理方法
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人
主分類H05H 1/46 20060101AFI20250703BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】マイクロ波によるプラズマを用いて基板をラジカル処理するにあたり、基板へのプラズマダメージを抑制しつつ基板へ十分な量のラジカルを供給できる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【解決手段】基板にラジカル処理を施す基板処理装置は、本体部と天壁部とを有し、基板を収容するチャンバと、チャンバ内で基板を支持するステージと、天壁部の上方に設けられ、マイクロ波をチャンバ内に供給するマイクロ波源と、チャンバ内の天壁部の直下領域に、マイクロ波によるプラズマを生成するための処理ガスを供給するガス供給部と、天壁部に形成された冷媒流路と冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給源とを有し、冷媒流路に天壁部をプラズマ中のラジカルの失活を抑制可能な温度に冷却する冷媒を通流させる冷媒供給部とを有し、マイクロ波により生成されたプラズマ中のラジカルにより基板にラジカル処理を施す。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基板にラジカル処理を施す基板処理装置であって、
本体部と天壁部とを有し、基板を収容するチャンバと、
前記チャンバ内で前記基板を支持するステージと、
前記天壁部の上方に設けられ、マイクロ波を前記チャンバ内に供給するマイクロ波源と、
前記チャンバ内の前記天壁部の直下領域に、マイクロ波によるプラズマを生成するための処理ガスを供給するガス供給部と、
前記天壁部に形成された冷媒流路と前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給源とを有し、前記冷媒流路に前記天壁部を前記プラズマ中のラジカルの失活を抑制可能な温度に冷却する冷媒を通流させる冷媒供給部と、
を有し、
前記マイクロ波により生成された前記プラズマ中の前記ラジカルにより前記基板にラジカル処理を施す、基板処理装置。
続きを表示（約 660 文字）【請求項２】
前記ラジカルは水素ラジカルである、請求項１に記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記処理ガスはＨ
２
ガスを含む、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記処理ガスは、Ｈ
２
ガスと希ガスとを含む、請求項３に記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記冷媒は、前記天壁部を１００～２００Ｋの範囲の温度になるように冷却する、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項６】
前記ステージはヒータを有し、前記ヒータにより１５０～４００℃に加熱される、請求項２に記載の基板処理装置。
【請求項７】
前記天壁部に嵌め込まれ、前記マイクロ波源から放射されたマイクロ波を前記チャンバ内に透過するマイクロ波透過板をさらに有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項８】
前記天壁部の表面は誘電体のコーティングが形成されている、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項９】
前記本体部と前記天壁部との間に介装された第１の断熱部材をさらに有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
【請求項１０】
前記天壁部の外側の部分を覆うように設けられた第２の断熱部材をさらに有する、請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の基板処理装置。
（【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、基板処理装置および基板処理方法に関する。
続きを表示（約 2,000 文字）【背景技術】
【０００２】
Ｃｕ配線を形成する工程において、配線となるＣｕ膜の成膜に先立って、半導体ウエハ上に存在する金属酸化膜、もしくは前工程にて発生したエッチング残渣を、水素ラジカルによりクリーニング除去する技術が知られている（例えば特許文献１、２）。
【０００３】
また、特許文献３には、アルミナ製の透過窓を介してマイクロ波をチャンバ内に導入し、処理ガスのプラズマにより基板に対して処理を行うプラズマ処理装置のクリーニング方法において、フッ素含有ガスのプラズマ処理の後、希ガスとＨ
２
ガスのプラズマによる処理を行う技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－１７７１１９号公報
国際公開第２０１２／１７３０６７号
特開２０２２－１９１９６０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、マイクロ波によるプラズマを用いて基板をラジカル処理するにあたり、基板へのプラズマダメージを抑制しつつ基板へ十分な量のラジカルを供給できる基板処理装置および基板処理方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様に係る基板処理装置は、基板にラジカル処理を施す基板処理装置であって、本体部と天壁部とを有し、基板を収容するチャンバと、前記チャンバ内で前記基板を支持するステージと、前記天壁部の上方に設けられ、マイクロ波を前記チャンバ内に供給するマイクロ波源と、前記チャンバ内の前記天壁部の直下領域に、マイクロ波によるプラズマを生成するための処理ガスを供給するガス供給部と、前記天壁部に形成された冷媒流路と前記冷媒流路に冷媒を供給する冷媒供給源とを有し、前記冷媒流路に前記天壁部を前記プラズマ中のラジカルの失活を抑制可能な温度に冷却する冷媒を通流させる冷媒供給部と、を有し、前記マイクロ波により生成された前記プラズマ中の前記ラジカルにより前記基板にラジカル処理を施す。
【発明の効果】
【０００７】
本開示によれば、マイクロ波によるプラズマを用いて基板をラジカル処理するにあたり、基板へのプラズマダメージを抑制しつつ基板へ十分な量のラジカルを供給できる基板処理装置および基板処理方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
一実施形態に係る基板処理装置を示す断面図である。
図１の基板処理装置のマイクロ波源の一例を示すブロック図である。
マイクロ波を用いて表面波プラズマを生成した場合のプラズマ密度を模式的に示す図である。
石英における温度と水素ラジカルのラジカル失活係数γの関係を示す図である。
天壁部に形成された冷媒流路のパターンの一例を示す模式図である。
天壁部に形成された冷媒流路のパターンの他の例を示す模式図である。
天壁部に形成された冷媒流路のパターンのさらに他の例を示す模式図である。
基板処理装置の第１の変形例を示す断面図である。
基板処理装置の第２の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、添付図面を参照して実施形態について具体的に説明する。
＜基板処理装置の構成＞
図１は、一実施形態に係る基板処理装置を示す断面図である。基板処理装置１００は、半導体ウエハのような基板Ｗに対して水素ラジカル処理、例えばクリーニング処理を施すものであり、マイクロ波により表面波プラズマを生成する。基板処理装置１００は、チャンバ１と、マイクロ波源２と、ガス供給部３と、排気部４と、冷媒供給部５とを有している。
【００１０】
チャンバ１は、略円筒状をなし、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなり、保安接地されている。チャンバ１は、上部に開口を有する本体部１ａと、本体部１ａの開口を塞ぐように設けられる天壁部（リッド）１ｂとを有し、気密に構成され、内部に処理空間Ｓが形成される。天壁部（リッド）１ｂを含むチャンバ１の表面には、これらがアルミニウムで構成されている場合には、表面にアーキング防止の陽極酸化皮膜（Ａｌ
２
Ｏ
３
膜）が形成されていてもよい。また、天壁部（リッド）１ｂを含むチャンバ１の表面に、アルミナ（Ａｌ
２
Ｏ
３
）、イットリア（Ｙ
２
Ｏ
３
）、石英（シリカ；ＳｉＯ
２
）等のセラミックスコート（皮膜）が形成されていてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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