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公開番号2025116658
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024011198
出願日2024-01-29
発明の名称プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法
出願人東京エレクトロン株式会社
代理人個人,個人
主分類H05H 1/46 20060101AFI20250801BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】プラズマ処理における上部電極の温度上昇を効果的に抑制できる技術を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、処理容器と、処理容器の内部において基板を載置する載置台と、載置台から離れた位置に設けられる上部電極と、を含む。上部電極は、誘電体プレートと、誘電体プレートに積層されると共に、高周波電力が供給される電極プレートと、を有する。電極プレートには、当該電極プレートを冷却する冷却機構が接続される。電極プレートと誘電体プレートの間には、伝熱ガス供給空間が形成される。さらに、プラズマ処理装置は、伝熱ガス供給空間に供給する伝熱ガスの熱伝導率を調整する熱伝達調整部と、熱伝達調整部を制御する制御部と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
処理容器と、
前記処理容器の内部において基板を載置する載置台と、
前記載置台から離れた位置に設けられる上部電極と、を含み、前記上部電極に高周波電力を供給することで、前記処理容器の内部の前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記上部電極は、
誘電体プレートと、
前記誘電体プレートに積層されると共に、前記高周波電力が供給される電極プレートと、を有し、
前記電極プレートには、当該電極プレートを冷却する冷却機構が接続されると共に、前記電極プレートと前記誘電体プレートの間には、伝熱ガス供給空間が形成され、
前記伝熱ガス供給空間に供給する伝熱ガスの熱伝導率を調整する熱伝達調整部と、
前記熱伝達調整部を制御する制御部と、を備える、
プラズマ処理装置。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
前記制御部は、前記プラズマ処理において、前記伝熱ガス供給空間に供給する前記伝熱ガスが粘性流を含む状態となるように、前記熱伝達調整部を制御する、
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記伝熱ガス供給空間の前記伝熱ガスが粘性流を含む状態は、前記伝熱ガスのクヌーセン数が０．３以下の状態である、
請求項２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記熱伝達調整部は、前記伝熱ガス供給空間に供給する前記伝熱ガスの供給圧力を調整する圧力調整弁である、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記伝熱ガス供給空間の前記伝熱ガスの圧力を検出する圧力センサを有し、
前記制御部は、前記圧力センサの検出情報に基づき前記圧力調整弁を制御して、前記伝熱ガスの供給圧力を調整する、
請求項４に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記電極プレートは、前記誘電体プレートに対向する面を一定の曲率の湾曲面としていることで、当該電極プレートと前記誘電体プレートとの間に前記伝熱ガス供給空間を形成する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ処理を前記基板に施す際の処理ガスを供給するシャワープレートを、前記載置台と前記誘電体プレートとの間に備える、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
前記シャワープレートは、
前記誘電体プレートに向けて前記処理ガスを吐出する複数のガス吐出口と、
当該シャワープレートと前記誘電体プレートの間の空間から、当該シャワープレートと前記載置台の間の空間に前記処理ガスを移動可能とする複数の貫通孔と、を有する、
請求項７に記載のプラズマ処理装置。
【請求項９】
前記冷却機構は、前記電極プレートに積層され、前記電極プレートの熱を抜熱するクーリングプレートを有する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項１０】
処理容器と、
前記処理容器の内部において基板を載置する載置台と、
前記載置台から離れた位置に設けられる上部電極と、を含み、前記上部電極に高周波電力を供給することで、前記処理容器の内部の前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置のプラズマ処理方法であって、
（Ａ）前記上部電極の電極プレートに前記高周波電力を供給し、当該電極プレートに積層された前記上部電極の誘電体プレートを介して前記処理容器の内部にプラズマを生成する工程と、
（Ｂ）前記（Ａ）の工程時に、前記電極プレートに接続される冷却機構により当該電極プレートを冷却し、かつ前記電極プレートと前記誘電体プレートの間に形成された伝熱ガス供給空間に伝熱ガスを供給して当該伝熱ガスが粘性流を含む状態にすることで、前記伝熱ガスの熱伝導率を調整する工程と、を有する、
プラズマ処理方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、プラズマ処理装置、およびプラズマ処理方法に関する。
続きを表示（約 1,700 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、処理容器と、処理容器の内部に設けられるサセプタ（載置台）と、を備え、載置台に載置した基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置が開示されている。このプラズマ処理装置は、載置台の内部の空洞に不活性ガスを封入して放電させることで、空洞内のプラズマを誘電体として作用させて、プラズマ処理におけるプラズマ密度の分布制御を行う。
【０００３】
この種のプラズマ処理装置は、処理容器の内部に生成されたプラズマから上部電極に熱が伝わることで、上部電極の温度が上昇する。このため、プラズマ処理装置は、通常、上部電極を冷却するための冷却機構（クーリングプレート等）を備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２００９－１２３９２９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、プラズマ処理における上部電極の温度上昇を効果的に抑制できる技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示の一態様によれば、処理容器と、前記処理容器の内部において基板を載置する載置台と、前記載置台から離れた位置に設けられる上部電極と、を含み、前記上部電極に高周波電力を供給することで、前記処理容器の内部の前記基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記上部電極は、誘電体プレートと、前記誘電体プレートに積層されると共に、前記高周波電力が供給される電極プレートと、を有し、前記電極プレートには、当該電極プレートを冷却する冷却機構が接続されると共に、前記電極プレートと前記誘電体プレートの間には、伝熱ガス供給空間が形成され、前記伝熱ガス供給空間に供給する伝熱ガスの熱伝導率を調整する熱伝達調整部と、前記熱伝達調整部を制御する制御部と、を備える、プラズマ処理装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一態様によれば、プラズマ処理における上部電極の温度上昇を効果的に抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
第１実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図である。
図１のシャワープレートのＩＩ－ＩＩ線断面図である。
プラズマ処理装置のシャワーヘッドとその周辺を拡大して示す側面断面図である。
図４（Ａ）は、分子流領域における伝熱ガスの分子の動きを例示する説明図である。図４（Ｂ）は、粘性流領域における伝熱ガスの分子の動きを例示する説明図である。
プラズマ処理方法を示すフローチャートである。
プラズマ処理時の処理ガスの流れおよび熱の移動を示す断面図である。
第２実施形態に係るプラズマ処理装置のシャワープレートおよびその周辺の構成を示す断面図である。
第３実施形態に係るプラズマ処理装置のシャワープレートおよびその周辺の構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
【００１０】
図１に示すように、第１実施形態に係るプラズマ処理装置１は、処理容器１０と、処理容器１０の内部に設けられるステージ２０と、ステージ２０の上方に設けられるシャワーヘッド３０と、を備える。プラズマ処理装置１は、シャワーヘッド３０から処理ガスを供給すると共に、処理ガスにプラズマを生成することで、ステージ２０に載置した基板Ｗに対してプラズマ処理を施す。プラズマ処理装置１のプラズマ処理は、特に限定されず、例えば、成膜処理、エッチング処理、クリーニング処理、アッシング処理等があげられる。プラズマ処理が施される基板Ｗは、例えば、シリコンウエハや化合物半導体ウエハ等である。基板Ｗの表面には、トレンチ、ビア等の窪みパターンが形成されてもよい。
（【００１１】以降は省略されています）

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