JP2000235972A - Plasma processing apparatus - Google Patents

Plasma processing apparatus

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JP2000235972A
JP2000235972A JP11037934A JP3793499A JP2000235972A JP 2000235972 A JP2000235972 A JP 2000235972A JP 11037934 A JP11037934 A JP 11037934A JP 3793499 A JP3793499 A JP 3793499A JP 2000235972 A JP2000235972 A JP 2000235972A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To heat a chamber by bonding a light-absorbing layer to the dielectric part of the chamber so as to absorb light energy of a heat lamp with the light- absorbing layer. SOLUTION: A pair of annular antennas 34 are provided around a source chamber 24 made of quartz glass, and they are surrounded by a cover 36 made of quartz glass. A light-absorbing layer is bonded to the surface on the atmosphere side of the source chamber 24, so that infrared rays from an infrared lamp 44 are absorbed by the light-absorbing layer and the source chamber 24 is heated to 200 deg.C. When a magnetic field is generated by a magnetic field generating coil 46, while a helicon wave excitation electrical field is applied to the antenna 34, a helicon wave plasma is generated in the source chamber 24. When a silicon oxide film is etched using fluorocarbon gas, accumulation on the inner wall surface of the heated source 24 is eliminated, so that microparticles in plasma caused by peeling-off of accumulated film is decreased.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
て半導体素子等のエッチングや成膜を行なうプラズマ処
理装置に関し、特に、外部アンテナを用いて誘電体のチ
ャンバーの内部にプラズマを発生させるとともに加熱ラ
ンプでチャンバーを加熱するようにしたプラズマ処理装
置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus for etching or depositing a semiconductor element or the like using plasma, and more particularly, to generating plasma inside a dielectric chamber using an external antenna. The present invention relates to a plasma processing apparatus in which a chamber is heated by a heating lamp.

【0002】[0002]

【従来の技術】図9は従来のプラズマ処理装置の一例を
示す正面断面図である。このプラズマ処理装置はヘリコ
ン波プラズマ源を備えている。石英製のソースチャンバ
ー10の周囲に1対の環状アンテナ12が配置され、こ
れらを取り囲むように1対の磁場発生コイル14が配置
されている。コイル14に電流を流して外部磁場を発生
させ、アンテナ12にヘリコン波励起電場を印加する
と、ソースチャンバー10の内部にヘリコン波プラズマ
が発生する。このプラズマが拡散チャンバー16の内部
に拡散して、基板ホルダー18上の被処理ウェーハ20
をエッチングする。バイアス用高周波電源22を用いて
基板ホルダー18にバイアス電圧を印加すれば、ウェー
ハ20に入射するイオンのエネルギーを抑制できる。
2. Description of the Related Art FIG. 9 is a front sectional view showing an example of a conventional plasma processing apparatus. This plasma processing apparatus includes a helicon wave plasma source. A pair of annular antennas 12 are arranged around a quartz source chamber 10, and a pair of magnetic field generating coils 14 are arranged so as to surround them. When a current is applied to the coil 14 to generate an external magnetic field and a helicon wave excitation electric field is applied to the antenna 12, a helicon wave plasma is generated inside the source chamber 10. The plasma is diffused into the diffusion chamber 16 and the wafer 20 to be processed on the substrate holder 18 is diffused.
Is etched. If a bias voltage is applied to the substrate holder 18 using the high frequency power supply 22 for bias, the energy of ions incident on the wafer 20 can be suppressed.

【0003】上述のヘリコン波プラズマ源は、低い圧力
で高密度のプラズマを生成できることに特徴がある。低
圧力下で高密度のプラズマを生成すると、中性解離ラジ
カルの密度も増大する。また、電子温度が上昇するた
め、ラジカル種も、より解離度の進んだものとなる。例
えばフロロカーボンガスのプラズマを用いてシリコン酸
化膜をエッチングする場合を説明すると、低圧・高密度
プラズマでは、高解離度ラジカルであるCFの密度が、
低解離度ラジカルであるCF3に対して相対的に増大す
る。フロロカーボンガスにおいては、一般に解離度が進
むに従って大きな付着率を持つようになる。例えば、C
Fラジカル及びCF3ラジカルのSiに対する付着確率
は、各々0.14及び0.0である。ちなみに、最終解
離ラジカルであるC原子のSiに対する付着確率は1.
0と非常に大きい。
[0003] The helicon wave plasma source described above is characterized in that high-density plasma can be generated at a low pressure. When a high-density plasma is generated under low pressure, the density of neutral dissociated radicals also increases. Further, since the electron temperature increases, the radical species also have a higher degree of dissociation. For example, a case in which a silicon oxide film is etched using a fluorocarbon gas plasma will be described. In a low-pressure, high-density plasma, the density of CF, which is a radical of high dissociation degree, is
It increases relatively to CF 3 which is a low dissociation degree radical. Fluorocarbon gas generally has a larger adhesion rate as the degree of dissociation advances. For example, C
The adhesion probabilities of the F radical and the CF 3 radical with respect to Si are 0.14 and 0.0, respectively. Incidentally, the attachment probability of C atom, which is the final dissociation radical, to Si is 1.
Very large, 0.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上述のように、少なく
ともフロロカーボンガスによるシリコン酸化膜のエッチ
ングにおいては、プラズマの低圧・高密度化に伴い、解
離ラジカルの入射量が増大し、かつ生成ラジカル種の付
着確率が増大するが、それゆえに、チャンバーの内壁面
でも堆積膜の成長が進むという問題も生じる。チャンバ
ーの内壁面で堆積膜の成長速度が大きくなると、この堆
積膜が壁面から剥離しやすくなるために、プラズマ中に
浮遊する微小パーティクルの数が増大する。そして、こ
の微小パーティクルが基板上に落下すると、これがマス
クとなって基板のエッチングが阻害され、エッチング形
状の異常やショート等の不良を生じる。その結果、半導
体素子等の歩留まりが低下するという問題が生ずる。
As described above, at least in the etching of a silicon oxide film with a fluorocarbon gas, the incident amount of dissociated radicals increases as the pressure and density of plasma increase, and the species of generated radical species increases. Although the probability of adhesion increases, there is also a problem that the growth of the deposited film proceeds on the inner wall surface of the chamber. When the growth rate of the deposited film increases on the inner wall surface of the chamber, the deposited film tends to peel off from the wall surface, and the number of microparticles floating in the plasma increases. When the fine particles fall on the substrate, the fine particles serve as a mask, which hinders the etching of the substrate, and causes defects such as an abnormal etching shape and a short circuit. As a result, there arises a problem that the yield of semiconductor devices and the like is reduced.

【0005】ヘリコン波プラズマ源を備えた従来のエッ
チング装置では、特にソースチャンバー(プラズマを生
成するチャンバー)の壁面への堆積が顕著となるが、こ
のソースチャンバーに対して堆積防止対策がなんら施さ
れていなかった。そのため、多量のパーティクルが発生
し、半導体素子の生産現場に適用する際の大きな問題と
なっていた。また、被エッチング膜の下地Siに対する
選択比を増大させるのに重要な影響を持つ堆積ラジカル
の多くがチャンバー壁に付着してしまうために、下地S
iへのラジカル堆積量が減少し、その結果、十分な対下
地選択比が得られないという問題があった。
[0005] In a conventional etching apparatus provided with a helicon wave plasma source, deposition on the wall surface of a source chamber (a chamber for generating plasma) is particularly remarkable. I didn't. For this reason, a large amount of particles are generated, which has been a major problem when applied to a semiconductor element production site. Further, since most of the deposited radicals, which have an important effect on increasing the selectivity of the film to be etched with respect to the underlying Si, adhere to the chamber walls, the underlying S
There has been a problem that the amount of radicals deposited on i decreases, and as a result, a sufficient selectivity with respect to the base cannot be obtained.

【0006】この発明は上述の問題点を解決するために
なされたものであり、その目的は、チャンバーを効率的
に加熱できるようにしてチャンバー壁面への膜の堆積を
抑制し、浮遊パーティクル量の少ないプラズマ処理装置
を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to make it possible to efficiently heat a chamber, suppress the deposition of a film on the chamber wall, and reduce the amount of floating particles. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus with a small number.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明は、チャンバー
の誘電体部分の外部にアンテナを配置してプラズマを発
生させる形式のプラズマ処理装置において、チャンバー
の誘電体部分に光吸収層を密着形成して、この光吸収層
に加熱ランプの光エネルギーを吸収させることでチャン
バーを加熱するようにしている。これにより、チャンバ
ーを構成する誘電体部分の材質として光吸収性の劣って
いるものを利用しても、この誘電体部分を効率良く加熱
できる。したがって、光吸収性は劣っていてもその他の
点で優れている材質(例えば石英ガラス)をチャンバー
の誘電体部分の材料として利用できる。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a plasma processing apparatus of the type in which an antenna is disposed outside a dielectric portion of a chamber to generate plasma, wherein a light absorbing layer is formed in close contact with the dielectric portion of the chamber. The chamber is heated by absorbing the light energy of the heating lamp into the light absorbing layer. Thus, even if the material of the dielectric portion constituting the chamber is inferior in light absorbency, the dielectric portion can be efficiently heated. Therefore, a material (for example, quartz glass) which is inferior in light absorbency but excellent in other respects can be used as a material for the dielectric portion of the chamber.

【0008】この光吸収層は、上記誘電体部分の材質よ
りも熱伝導率が大きい方が好ましい。これにより、チャ
ンバーの誘電体部分を加熱する際の誘電体の温度分布が
均一になる。
The light absorbing layer preferably has a higher thermal conductivity than the material of the dielectric portion. Thereby, the temperature distribution of the dielectric when heating the dielectric portion of the chamber becomes uniform.

【0009】上記誘電体部分に石英を用いた場合、光吸
収層の材質としては、例えば、AlN、BN、Si
34、SiC、Al23を用いることができる。さら
に、この光吸収層に、より光吸収性の良好な物質、例え
ば、CrO2、SiC、カーボンブラックなどの微粒子
を混入させてもよい。また、光吸収層を多孔質にするこ
とによって光吸収性を向上させることもできる。
When quartz is used for the dielectric portion, the light absorbing layer may be made of, for example, AlN, BN, or Si.
3 N 4, SiC, can be used Al 2 O 3. Further, a substance having a better light absorbing property, for example, fine particles such as CrO 2 , SiC, and carbon black may be mixed into the light absorbing layer. Further, by making the light absorbing layer porous, the light absorbing property can be improved.

【0010】さらに、加熱ランプの光エネルギーが外部
に洩れないように、上記誘電体部分とアンテナとを光反
射性のカバーで取り囲むのが好ましい。
Further, it is preferable that the dielectric portion and the antenna are surrounded by a light-reflective cover so that the light energy of the heating lamp does not leak outside.

【0011】本発明のプラズマ処理装置は、チャンバー
の内壁面を加熱することで何らかの効果が期待できるよ
うな任意のプラズマ処理に適用できる。例えば、シリコ
ン酸化膜をフロロカーボンガスを用いてエッチングする
場合に、チャンバーの内壁面を200℃程度に加熱する
ことで、チャンバーの内壁面に堆積膜が形成されにくく
なり、この堆積膜の剥離に起因する微小パーティクルの
発生を防ぐことができる。このような処理例以外に、A
lのエッチングや、塩素系ガスによるポリシリコンのエ
ッチングのように、反応生成物の揮発性が低い場合にも
有効である。また、エッチング処理以外に、プラズマに
よる表面処理やプラズマCVDによる成膜などにも有効
である。
The plasma processing apparatus of the present invention can be applied to any plasma processing in which some effect can be expected by heating the inner wall surface of the chamber. For example, when a silicon oxide film is etched using a fluorocarbon gas, by heating the inner wall surface of the chamber to about 200 ° C., it becomes difficult to form a deposited film on the inner wall surface of the chamber. This can prevent the generation of minute particles. In addition to such processing examples, A
It is also effective when the volatility of the reaction product is low, such as etching of l or etching of polysilicon with a chlorine-based gas. In addition to the etching process, the present invention is also effective for surface treatment using plasma or film formation using plasma CVD.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】図1は本発明の第1の実施形態の
正面断面図である。このプラズマ処理装置は、ヘリコン
波プラズマ源を備えたエッチング装置である。真空排気
可能なチャンバーは、ソースチャンバー24と拡散チャ
ンバー26からなる。拡散チャンバー26には排気系2
8とガス導入機構30が接続されている。拡散チャンバ
ー26の内部には被処理ウェーハ31を載せるための基
板ホルダー32がある。基板ホルダー32には高周波バ
イアス電源33が接続されていて、ウェーハ31にバイ
アス電圧を発生させることで、ウェーハ31に入射する
イオンのエネルギーを抑制できる。
FIG. 1 is a front sectional view of a first embodiment of the present invention. This plasma processing apparatus is an etching apparatus provided with a helicon wave plasma source. The chamber that can be evacuated includes a source chamber 24 and a diffusion chamber 26. The diffusion chamber 26 has an exhaust system 2
8 and the gas introduction mechanism 30 are connected. Inside the diffusion chamber 26, there is a substrate holder 32 for mounting the wafer 31 to be processed. A high frequency bias power supply 33 is connected to the substrate holder 32, and by generating a bias voltage on the wafer 31, the energy of ions incident on the wafer 31 can be suppressed.

【0013】なお、拡散チャンバー26の周囲に、磁極
の向きを交互に変えた複数の永久磁石(磁極面が拡散チ
ャンバーに対向していて、鉛直方向に延びた棒状の永久
磁石)を等間隔に配置して、拡散チャンバー26の内壁
面の近傍にカスプ磁場を形成してもよい。こうすると、
プラズマが拡散チャンバーの内壁面に触れにくくなり、
プラズマの損失を抑制できる。
Around the diffusion chamber 26, a plurality of permanent magnets whose poles are alternately changed (bar-shaped permanent magnets whose pole faces face the diffusion chamber and extend vertically) are arranged at equal intervals. The cusp magnetic field may be formed near the inner wall surface of the diffusion chamber 26 by disposing the cusp magnetic field. In this case,
The plasma is less likely to touch the inner wall of the diffusion chamber,
Plasma loss can be suppressed.

【0014】誘電体製のソースチャンバー24の周囲に
は1対の環状アンテナ34が配置されている。そして、
ソースチャンバー24とアンテナ34を取り囲むように
カバー36が配置されている。カバー36は、石英(透
明ガラス)製の円筒体38と石英(透明ガラス)製の円
形のプレート40で構成されている。円筒体38の上端
とプレート40の間には黒色の電気絶縁性の環状体42
が配置されている。カバー36の内部において、ソース
チャンバー24の上方には加熱ランプとしての赤外線ラ
ンプ(ハロゲンランプ)44が配置されている。円筒体
38の周囲には1対の磁場発生コイル46が配置されて
いる。この磁場発生コイル46に電流を流して外部磁場
を発生させるとともに、アンテナ34にヘリコン波励起
電場を印加すると、ソースチャンバー24の内部にヘリ
コン波プラズマが発生する。
A pair of annular antennas 34 are arranged around the dielectric source chamber 24. And
A cover 36 is arranged so as to surround the source chamber 24 and the antenna 34. The cover 36 includes a cylindrical body 38 made of quartz (transparent glass) and a circular plate 40 made of quartz (transparent glass). A black electrically insulating annular body 42 is provided between the upper end of the cylindrical body 38 and the plate 40.
Is arranged. An infrared lamp (halogen lamp) 44 as a heating lamp is disposed above the source chamber 24 inside the cover 36. A pair of magnetic field generating coils 46 are arranged around the cylindrical body 38. When a current is applied to the magnetic field generating coil 46 to generate an external magnetic field and a helicon wave excitation electric field is applied to the antenna 34, a helicon wave plasma is generated inside the source chamber 24.

【0015】図2は、図1のA−A線断面図である。中
央のソースチャンバー24を取り囲んで、内側から順番
に、アンテナ34、円筒体38、1対の磁場発生コイル
46が同心状に配置されている。アンテナ34の一端
は、マッチングボックス52を介してプラズマ発生用高
周波電源54に接続されている。アンテナ34の他端は
接地されている。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. An antenna 34, a cylindrical body 38, and a pair of magnetic field generating coils 46 are concentrically arranged around the central source chamber 24 in this order from the inside. One end of the antenna 34 is connected to a high frequency power source 54 for plasma generation via a matching box 52. The other end of the antenna 34 is grounded.

【0016】誘電体製のソースチャンバー24の主材料
としては、熱ひずみ・熱衝撃等の観点で優れた特性を有
している石英を採用した。しかし、石英をチャンバーの
主材料として採用した場合の難点は、光エネルギーの吸
収率が高くないので効率良く加熱できない点と、熱伝導
率が低い(0.003cal/cm・sec・℃)ため
に、チャンバー全体を均一に加熱できない点である。前
者の点を説明すると、ハロゲンランプは波長1μm前後
に発光強度のピークをもっているのに対して、石英は波
長2μm以下の光線については透過率が90%以上であ
る。したがって、ハロゲンランプの光エネルギーはソー
スチャンバーにほとんど吸収されない。そこで、この発
明においては、図5に拡大して示すように、ソースチャ
ンバーを構成する石英ガラス48の大気側の表面に光吸
収層50を密着形成している。この光吸収層50の材質
としては、石英よりも光吸収率が高くて、かつ、石英よ
りも熱伝導率の大きな電気絶縁性の物質、例えばAl
N、BN、Si34、SiC、Al23を用いている。
アンテナを用いて誘導結合方式でプラズマを発生させる
ためには、この光吸収層の材質は、ソースチャンバーと
同様に、電気絶縁性の物質でなければならない。これら
の物質の熱伝導率と色(赤外線の吸収率に関係してい
る)を、石英と共に、次の表1に示す。
As the main material of the source chamber 24 made of a dielectric material, quartz having excellent characteristics from the viewpoint of thermal strain, thermal shock and the like was employed. However, difficulties in employing quartz as the main material of the chamber are that it cannot be efficiently heated because the light energy absorption rate is not high and that the thermal conductivity is low (0.003 cal / cm · sec · ° C.). Another problem is that the entire chamber cannot be heated uniformly. Explaining the former point, a halogen lamp has a peak of emission intensity around a wavelength of 1 μm, while quartz has a transmittance of 90% or more for a light beam of a wavelength of 2 μm or less. Therefore, the light energy of the halogen lamp is hardly absorbed by the source chamber. Therefore, in the present invention, as shown in an enlarged manner in FIG. 5, the light absorbing layer 50 is formed in close contact with the surface of the quartz glass 48 constituting the source chamber on the atmosphere side. As a material of the light absorbing layer 50, an electric insulating material having a higher light absorption rate than quartz and having a higher thermal conductivity than quartz, for example, Al
N, BN, Si 3 N 4 , SiC, and Al 2 O 3 are used.
In order to generate plasma by an inductive coupling method using an antenna, the material of the light absorbing layer must be an electrically insulating material as in the case of the source chamber. The thermal conductivity and color (related to infrared absorptivity) of these materials, along with quartz, are shown in Table 1 below.

【0017】[0017]

【表1】 物質 熱伝導率 [cal/cm・sec・℃] 色 AlN 0.36 白色 BN 0.2 白色 Si34 0.07 黒灰色 SiC 0.20 黒色 Al23 0.05 白色 石英 0.003 透明[Table 1] Material Thermal conductivity [cal / cm · sec · ° C] Color AlN 0.36 White BN 0.2 White Si 3 N 4 0.07 Black gray SiC 0.20 Black Al 2 O 3 0.05 White Quartz 0.003 transparent

【0018】また、この光吸収層50には、より光吸収
性の良好なCrO2、SiC、カーボンブラック等の微
粒子を混入して、赤外線の吸収率を高めることができ
る。さらに、この光吸収層50は、多孔質にすること
で、さらに赤外線の吸収効率を上げることができる。多
孔質にすることで、光吸収層50に入射した赤外線は、
多孔質の孔内で反射を繰り返し、その結果、光吸収効率
が高まる。
In addition, fine particles such as CrO 2 , SiC, and carbon black, which have better light absorbing properties, can be mixed into the light absorbing layer 50 to increase the absorptivity of infrared rays. Further, by making the light absorbing layer 50 porous, the efficiency of absorbing infrared rays can be further increased. By making it porous, the infrared rays incident on the light absorbing layer 50 are
The reflection is repeated in the porous pores, and as a result, the light absorption efficiency is increased.

【0019】次に、カバーの光反射膜を説明する。図3
と図4において、カバーを構成している円筒体38とプ
レート40には光反射膜が形成されている。図3(A)
はプレート40の正面図であり、その上面と下面におけ
る光反射膜の形成位置を示している。また、図3(B)
は円筒体38の平面図であり、その内周面と外周面にお
ける光反射膜の形成位置を示している。図4は円筒体3
8とプレート40の斜視図であり、同様に、光反射膜の
形成位置を示している。
Next, the light reflection film of the cover will be described. FIG.
4 and FIG. 4, a light reflecting film is formed on the cylindrical body 38 and the plate 40 constituting the cover. FIG. 3 (A)
Is a front view of the plate 40, and shows the formation positions of the light reflection film on the upper and lower surfaces thereof. FIG. 3 (B)
Is a plan view of the cylindrical body 38, and shows the formation positions of the light reflection film on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface thereof. FIG. 4 shows the cylindrical body 3
FIG. 8 is a perspective view of the light reflection film 8 and a plate 40, similarly showing positions where light reflection films are formed.

【0020】まず、円筒体38の光反射膜を説明する。
図3(B)において、円筒体38の内周面に五つの反射
膜56が、周方向に互いに間隔をおいて等間隔に形成さ
れている。この反射膜56は図4に示すように円筒体3
8の軸方向に延びている。一方、円筒体38の外周面に
も五つの反射膜58が周方向に互いに間隔をおいて等間
隔に形成されている。内側の反射膜56と外側の反射膜
58は、その周方向の配置位置が部分的に重なり合うよ
うになっている。すなわち、図3(B)の周方向の領域
60のところでは、内側の反射膜56と外側の反射膜5
8とが存在している。このような重なり領域が存在する
ことにより、ソースチャンバー24の任意の位置からや
ってきた赤外線は、円筒体38の内側反射膜56と外側
反射膜58のいずれかで必ず反射する。これを幾何学的
に説明すると、ソースチャンバー24の任意の位置と円
筒体38の任意の位置とを通る直線62を想定した場合
に、この直線62が内側反射膜56と外側反射膜58の
少なくともいずれかを通過するようになっている。
First, the light reflecting film of the cylindrical body 38 will be described.
In FIG. 3B, five reflective films 56 are formed on the inner peripheral surface of the cylindrical body 38 at regular intervals in the circumferential direction. The reflection film 56 is, as shown in FIG.
8 in the axial direction. On the other hand, five reflective films 58 are also formed on the outer peripheral surface of the cylindrical body 38 at equal intervals in the circumferential direction. The inner reflective film 56 and the outer reflective film 58 are arranged so that their circumferential positions partially overlap. That is, at the circumferential region 60 in FIG. 3B, the inner reflective film 56 and the outer reflective film 5
8 are present. Due to the existence of such an overlapping region, infrared rays coming from an arbitrary position in the source chamber 24 are always reflected by one of the inner reflective film 56 and the outer reflective film 58 of the cylindrical body 38. To explain this geometrically, assuming a straight line 62 passing through an arbitrary position of the source chamber 24 and an arbitrary position of the cylindrical body 38, the straight line 62 is at least the inner reflective film 56 and the outer reflective film 58. Pass through either.

【0021】結局、この反射膜56、58は、ソースチ
ャンバー24からやってくる赤外線を反射して、これを
円筒体38の外部に逃がさないようにし、これによっ
て、加熱ランプで発生する光エネルギーのほとんどが最
終的にソースチャンバー24の光反射膜で吸収されるよ
うにしている。また、円筒体38から外部に赤外線が逃
げないので、外部に配置された電子機器等を加熱する恐
れもない。
After all, the reflection films 56 and 58 reflect the infrared rays coming from the source chamber 24 and do not allow the infrared rays to escape to the outside of the cylindrical body 38, so that most of the light energy generated by the heating lamp is reduced. Finally, the light is absorbed by the light reflecting film of the source chamber 24. In addition, since infrared rays do not escape from the cylindrical body 38 to the outside, there is no danger of heating electronic devices and the like arranged outside.

【0022】ところで、赤外線を反射しやすい物質は導
電性であることが多いが、もし導電性の反射膜を周方向
に連続して形成してしまうと、環状の閉じた電気回路が
できる。すると、次のような不都合が生じる。図1にお
いて、アンテナ34に高周波電場を印加すると、ソース
チャンバー24の軸方向に時間的に変動する磁場が発生
する。もし、円筒体38の表面において周方向に閉じた
電気回路が存在すると、この電気回路に、上述の軸方向
変動磁場によって環状の誘導電場が形成されて、この電
気回路(反射膜)に大きな電流が流れることになる。こ
の電流は、プラズマの生成に寄与することはなく、エネ
ルギーの損失になる。また、反射膜に電流が流れること
によってジュール熱が発生し、これが反射膜の剥離を誘
発して反射膜の寿命が短くなる恐れもある。このような
理由により、反射膜56、58が周方向に閉じないよう
に、かつ、赤外線が外部に洩れないように、図3(B)
に示したような特殊な配置になっている。
By the way, a substance which easily reflects infrared rays is often conductive, but if a conductive reflective film is formed continuously in the circumferential direction, an annular closed electric circuit can be formed. Then, the following inconvenience occurs. In FIG. 1, when a high-frequency electric field is applied to the antenna 34, a magnetic field which fluctuates in the axial direction of the source chamber 24 is generated. If there is an electric circuit closed in the circumferential direction on the surface of the cylindrical body 38, an annular induction electric field is formed in the electric circuit by the above-described axially fluctuating magnetic field, and a large current flows through the electric circuit (reflection film). Will flow. This current does not contribute to the generation of plasma, but results in a loss of energy. In addition, when a current flows through the reflective film, Joule heat is generated, which may cause peeling of the reflective film and shorten the life of the reflective film. For this reason, the reflection films 56 and 58 are not closed in the circumferential direction, and the infrared rays are not leaked to the outside.
It has a special arrangement as shown in Figure 2.

【0023】また、反射膜が導電性である場合に、図3
(B)に示したように内側反射膜56と外側反射膜58
によって、全体として、アンテナが導電性の膜で囲まれ
ることになり、アンテナから発生する電磁パワーが円筒
体38の外部に漏洩するのを防ぐ効果もある。
When the reflection film is conductive,
As shown in (B), the inner reflective film 56 and the outer reflective film 58
Accordingly, as a whole, the antenna is surrounded by the conductive film, and there is also an effect of preventing the electromagnetic power generated from the antenna from leaking out of the cylindrical body 38.

【0024】次に、プレート40の光反射膜を説明す
る。図3(A)と図4において、プレート40の上面に
は四つの反射膜64が互いに平行となるように間隔をお
いて等間隔に形成されている。一方、プレート40の下
面には三つの反射膜66が互いに平行となるように間隔
をおいて等間隔に形成されている。上面の反射膜64と
下面の反射膜66の相対的位置関係は、円筒体38にお
ける反射膜56、58の相対的位置関係と同様である。
すなわち、上面の反射膜64と下面の反射膜66が部分
的に重なり合うようになっており、かつ、ソースチャン
バーからやってくる赤外線が反射膜64、66のいずれ
かで必ず反射するようになっている。
Next, the light reflection film of the plate 40 will be described. 3 (A) and FIG. 4, four reflective films 64 are formed on the upper surface of the plate 40 at regular intervals so as to be parallel to each other. On the other hand, on the lower surface of the plate 40, three reflective films 66 are formed at regular intervals so as to be parallel to each other. The relative positional relationship between the upper reflective film 64 and the lower reflective film 66 is the same as the relative positional relationship between the reflective films 56 and 58 in the cylindrical body 38.
That is, the reflection film 64 on the upper surface and the reflection film 66 on the lower surface partially overlap, and infrared rays coming from the source chamber are always reflected by one of the reflection films 64 and 66.

【0025】図4に示すように、円筒体38の上端とプ
レート40の下面との間には、黒色を呈する電気絶縁性
の環状体42を挟んでいる。環状体42を黒色としたこ
とにより、環状体42を通して赤外線が外部に洩れるの
を防いでいる。また、環状体42を電気絶縁性としたこ
とにより、円筒体38の反射膜56、58のいずれかと
プレート40の反射膜64、66のいずれかとが導通し
て周方向に閉じた電気回路が不用意に形成されてしまう
のを防いでいる。
As shown in FIG. 4, between the upper end of the cylindrical body 38 and the lower surface of the plate 40, a black electrically insulating annular body 42 is sandwiched. By making the annular body 42 black, infrared rays are prevented from leaking outside through the annular body 42. Further, by making the annular body 42 electrically insulating, any one of the reflecting films 56 and 58 of the cylindrical body 38 and one of the reflecting films 64 and 66 of the plate 40 conduct, and an electric circuit closed in the circumferential direction is not formed. It is prevented from being formed easily.

【0026】次に、図1のプラズマ処理装置を用いて、
シリコン酸化膜をエッチングする方法を説明する。ま
ず、図1において、基板ホルダー32上に被処理ウェー
ハ31を載せる。この被処理ウェーハ31は、シリコン
酸化膜上にフォトレジストを塗布して、このフォトレジ
ストに所望のパターニングを施したものである。次に、
ヘリコン波プラズマ源を次の手順で動作させる。最初
に、ソースチャンバー24と拡散チャンバー26を排気
系28で排気する。次に、赤外線ランプ44を点灯し
て、ソースチャンバー24の表面が200℃以上に加熱
されていることを、図示しない熱電対等の温度測定手段
で確認する。そして、ソースチャンバー24の表面温度
が200℃に達した以降は、205℃以上になったら赤
外線ランプ44を消灯し、200℃以下になったら赤外
線ランプ44を点灯して、ソースチャンバー24の表面
温度を200〜205℃の範囲に保つ。ソースチャンバ
ー24のこのような温度制御は制御装置で自動的に行
う。次に、ガス導入機構30によりCHF3、C26
48等のフロロカーボンガスをマスフローコントロー
ラ29で流量制御して拡散チャンバー26に供給する。
そして、排気系28のバリアブルオリフィス27を制御
してチャンバー24、26の圧力を1〜100Torr
の範囲に制御する。次に、磁場発生コイル46で磁場を
発生させるとともに、図2に示すプラズマ発生用高周波
電源54からマッチングボックス52を介して1対のア
ンテナ34にソースパワーを供給する。同時に、図1の
基板ホルダー32には、イオンの入射エネルギーを制御
するために、高周波バイアス電源33から所要のバイア
スパワーを供給する。このような手順でソースチャンバ
ー24にプラズマを発生させると、このプラズマで発生
した活性種が拡散チャンバー26の内部に拡散して、被
処理ウェーハ31上のシリコン酸化膜がエッチングされ
る。
Next, using the plasma processing apparatus of FIG.
A method for etching a silicon oxide film will be described. First, in FIG. 1, the wafer 31 to be processed is placed on the substrate holder 32. The processing target wafer 31 is obtained by applying a photoresist on a silicon oxide film and subjecting the photoresist to a desired patterning. next,
The helicon wave plasma source is operated in the following procedure. First, the source chamber 24 and the diffusion chamber 26 are evacuated by the exhaust system 28. Next, the infrared lamp 44 is turned on to confirm that the surface of the source chamber 24 is heated to 200 ° C. or more by a temperature measuring means such as a thermocouple (not shown). Then, after the surface temperature of the source chamber 24 reaches 200 ° C., the infrared lamp 44 is turned off when the temperature reaches 205 ° C. or higher, and the infrared lamp 44 is turned on when the surface temperature falls below 200 ° C. Is kept in the range of 200-205 ° C. Such temperature control of the source chamber 24 is automatically performed by the control device. Next, CHF 3 , C 2 F 6 ,
The flow rate of a fluorocarbon gas such as C 4 F 8 is controlled by the mass flow controller 29 and supplied to the diffusion chamber 26.
Then, the variable orifice 27 of the exhaust system 28 is controlled to increase the pressure of the chambers 24 and 26 by 1 to 100 Torr.
Control within the range. Next, a magnetic field is generated by the magnetic field generating coil 46, and source power is supplied to the pair of antennas 34 from the plasma generating high frequency power supply 54 shown in FIG. At the same time, a required bias power is supplied to the substrate holder 32 of FIG. 1 from a high frequency bias power supply 33 in order to control the incident energy of ions. When plasma is generated in the source chamber 24 by such a procedure, active species generated by the plasma diffuse into the diffusion chamber 26, and the silicon oxide film on the processing target wafer 31 is etched.

【0027】このようなエッチング処理において、この
プラズマ処理装置は、ソースチャンバーの加熱に関し
て、次のような働きがある。第1に、石英製のソースチ
ャンバー24の大気側表面に、光吸収率が高くて、か
つ、高い熱伝導率を有する光吸収層50があるために、
赤外線ランプ44の光が効率的に吸収されるとともに、
その光エネルギーがソースチャンバーの表面に均一に拡
がる。これにより、プラズマに接するソースチャンバー
の内面を効率良く、かつ、均一に加熱できる。第2に、
円筒体38とプレート40からなるカバー36をソース
チャンバー24を取り囲むように配置して、このカバー
に反射膜を形成したので、ソースチャンバーで反射また
は放射される光エネルギーはカバーの反射膜で反射して
カバーの外側に逃げていかない。この光エネルギーは、
最終的にソースチャンバーの光吸収層で吸収されるため
に、ソースチャンバーを効率的に加熱できる。
In such an etching process, the plasma processing apparatus has the following function for heating the source chamber. First, since the light absorption layer 50 having a high light absorption rate and a high thermal conductivity is provided on the surface of the quartz source chamber 24 on the atmosphere side,
While the light of the infrared lamp 44 is efficiently absorbed,
The light energy spreads evenly on the surface of the source chamber. Thereby, the inner surface of the source chamber in contact with the plasma can be efficiently and uniformly heated. Second,
Since the cover 36 composed of the cylindrical body 38 and the plate 40 is arranged so as to surround the source chamber 24, and a reflective film is formed on the cover, the light energy reflected or emitted by the source chamber is reflected by the reflective film of the cover. Do not run outside the cover. This light energy is
Since the light is finally absorbed by the light absorbing layer of the source chamber, the source chamber can be efficiently heated.

【0028】ソースチャンバーの加熱温度を約200℃
以上にすると、フロロカーボンガスを使用してシリコン
酸化膜をエッチングする場合に、ソースチャンバーの内
壁面への堆積が皆無になる。その結果、ウェーハ上のパ
ーティクル数が格段に減少し、また、ウェーハ上にラジ
カルが付着するようになるために対下地Si選択比が向
上する。
The heating temperature of the source chamber is about 200 ° C.
By doing so, there is no deposition on the inner wall surface of the source chamber when the silicon oxide film is etched using the fluorocarbon gas. As a result, the number of particles on the wafer is remarkably reduced, and radicals adhere to the wafer, so that the selectivity with respect to the underlying Si is improved.

【0029】図6は本発明の第2の実施形態の正面断面
図である。この実施形態では、チャンバー68の上面板
70が誘電体部分である。この上面板70の上方にスポ
ーク状のアンテナアッセンブリー72が配置されてい
る。そして、このアンテナアッセンブリー72にUHF
電源74から交番電力を供給することでチャンバー68
内にプラズマを発生させている。このようなスポーク状
のアンテナアッセンブリー72とUHF電源74との組
み合わせからなるプラズマ発生システムは、Japanese J
ournal of Applied Physics, Vol.34 (1995) pp.6805-6
808 に記載されている。
FIG. 6 is a front sectional view of a second embodiment of the present invention. In this embodiment, the top plate 70 of the chamber 68 is a dielectric part. A spoke-shaped antenna assembly 72 is disposed above the upper surface plate 70. Then, UHF is attached to this antenna assembly 72.
By supplying alternating power from the power source 74, the chamber 68
Plasma is generated inside. A plasma generation system including a combination of such a spoke-shaped antenna assembly 72 and a UHF power supply 74 is disclosed in Japanese J.
ournal of Applied Physics, Vol.34 (1995) pp.6805-6
808.

【0030】図7は、図6のB−B線断面図である。ア
ンテナアッセンブリー72は、スポーク状(放射状)に
配置された複数の外側アンテナ76と、スポーク状に配
置された複数の内側アンテナ78とからなる。外側アン
テナ76の一端はカバー90に固定されている。カバー
90は接地されている。内側アンテナ78の一端は支柱
79に固定されている。支柱79も接地されている。そ
して、対向する2本の外側アンテナ76a、76bにU
HF電源(VHF電源にしてもよい。)からUHF帯
(またはVHF帯)の短波長の交番電力が供給される。
アンテナアッセンブリー72の上方には円環状の赤外線
ランプ80(図6も参照)が配置されている。図6に戻
って、アンテナアッセンブリー72はUHF電源74か
らの電力をプラズマに結合するためのものであり、スタ
ブ82はプラズマとアンテナとの結合度を調整するもの
である。
FIG. 7 is a sectional view taken along line BB of FIG. The antenna assembly 72 includes a plurality of outer antennas 76 arranged in a spoke shape (radial shape) and a plurality of inner antennas 78 arranged in a spoke shape. One end of the outer antenna 76 is fixed to the cover 90. The cover 90 is grounded. One end of the inner antenna 78 is fixed to a column 79. The support 79 is also grounded. Then, the two outer antennas 76a and 76b facing each other
Alternating power of a short wavelength in the UHF band (or VHF band) is supplied from an HF power supply (may be a VHF power supply).
Above the antenna assembly 72, an annular infrared lamp 80 (see also FIG. 6) is arranged. Returning to FIG. 6, the antenna assembly 72 is for coupling the power from the UHF power supply 74 to the plasma, and the stub 82 is for adjusting the degree of coupling between the plasma and the antenna.

【0031】円形の上面板70は上部石英ガラス板84
と下部石英ガラス板86からなる。下部石英ガラス板8
6の厚さは2〜3mmと薄くなっている。そして、上面
板70の合計厚さは大気圧と真空の圧力差に耐えるだけ
の強度が確保できるようにする。例えば、被処理基板と
して12インチのウェーハを想定した場合は、上面板7
0の直径は400mm程度になり、上面板70の厚さは
25mm程度が必要である。したがって、この場合の上
部石英ガラス板84の厚さは22〜23mmになる。下
部石英ガラス板86の上面には光吸収層88が密着形成
されている。この光吸収層88の材質は図5の光吸収層
50と同様である。すなわち、AlN、BN、Si
34、SiC、Al23などの物質であり、これらに、
CrO2、SiC、カーボンブラックなどの微粒子を混
入してもよい。
The circular upper plate 70 has an upper quartz glass plate 84.
And a lower quartz glass plate 86. Lower quartz glass plate 8
6 is as thin as 2-3 mm. Then, the total thickness of the upper surface plate 70 is set to be strong enough to withstand the pressure difference between the atmospheric pressure and the vacuum. For example, when a 12-inch wafer is assumed as the substrate to be processed, the upper plate 7
The diameter of 0 is about 400 mm, and the thickness of the top plate 70 needs to be about 25 mm. Therefore, the thickness of the upper quartz glass plate 84 in this case is 22 to 23 mm. On the upper surface of the lower quartz glass plate 86, a light absorbing layer 88 is formed in close contact. The material of the light absorbing layer 88 is the same as that of the light absorbing layer 50 of FIG. That is, AlN, BN, Si
3 N 4, SiC, a material such as Al 2 O 3, to,
Fine particles such as CrO 2 , SiC, and carbon black may be mixed.

【0032】上面板70の上方空間は円筒状のカバー9
0で覆われており、このカバー90の内側にアンテナア
ッセンブリー72と加熱ランプ80が配置されている。
このカバー90はアルミニウム等の金属(導電体)でで
きていて、その内面は高い光反射率となるように仕上げ
られている。この実施形態のプラズマ発生システムは、
図1の実施形態とは異なって、アンテナが軸方向磁場を
発生させないので、周方向の環状電場が発生しない。そ
のため、カバー90において周方向に閉じた電流回路が
生じても何ら問題がない。したがって、カバー90の全
体を導電体で作っても問題はない。
The space above the upper plate 70 is a cylindrical cover 9.
The antenna assembly 72 and the heating lamp 80 are disposed inside the cover 90.
The cover 90 is made of a metal (conductor) such as aluminum, and its inner surface is finished to have a high light reflectance. The plasma generation system according to this embodiment includes:
Unlike the embodiment of FIG. 1, there is no circumferential annular electric field because the antenna does not generate an axial magnetic field. Therefore, there is no problem even if a current circuit closed in the circumferential direction in the cover 90 occurs. Therefore, there is no problem even if the entire cover 90 is made of a conductor.

【0033】この第2実施形態においても、赤外線ラン
プ80からの赤外線が光吸収層88に吸収されて下部石
英ガラス板86が効率良く加熱される。そして、カバー
90の内面の反射面で赤外線が反射するので、光エネル
ギーがカバー90の外部に洩れることがなく、これによ
っても下部石英ガラス板86が効率良く加熱される。
Also in the second embodiment, infrared rays from the infrared lamp 80 are absorbed by the light absorbing layer 88, and the lower quartz glass plate 86 is efficiently heated. Since the infrared rays are reflected by the reflection surface on the inner surface of the cover 90, the light energy does not leak to the outside of the cover 90, so that the lower quartz glass plate 86 is efficiently heated.

【0034】なお、上面板70を1枚の石英ガラス板で
構成すると次のような問題がある。大口径のウェーハに
対応するためには、上面板の直径が大きくなり、大気圧
と真空との圧力差に耐えるためには、石英ガラス板を厚
くする必要がある。例えば、直径12インチのウェーハ
に対応するためには、上述のように石英ガラス板の厚さ
を25mm以上にする必要がある。この石英ガラス板の
上面に光吸収層を密着形成すると、光吸収層から石英ガ
ラス板の下面までの距離(石英ガラス板の厚さに等し
い)が大きくなる。そのため、光吸収層が加熱されて
も、石英ガラス板の厚さ方向の温度勾配のために、石英
ガラス板の下面(プラズマに接する面)では温度が低下
する。そこで、図6に示すように、薄い下部石英ガラス
板86の上面に光吸収層88を設けることにより、下部
石英ガラス板86の下面の温度低下を防ぐとともに、下
面の温度分布が均一になるようにしている。
If the upper plate 70 is formed of a single quartz glass plate, the following problem arises. In order to cope with a large-diameter wafer, the diameter of the top plate becomes large, and in order to withstand the pressure difference between atmospheric pressure and vacuum, it is necessary to make the quartz glass plate thick. For example, to accommodate a wafer having a diameter of 12 inches, the thickness of the quartz glass plate needs to be 25 mm or more as described above. When a light absorbing layer is formed in close contact with the upper surface of the quartz glass plate, the distance (equal to the thickness of the quartz glass plate) from the light absorbing layer to the lower surface of the quartz glass plate increases. Therefore, even if the light absorption layer is heated, the temperature decreases on the lower surface (the surface in contact with plasma) of the quartz glass plate due to the temperature gradient in the thickness direction of the quartz glass plate. Therefore, as shown in FIG. 6, by providing a light absorbing layer 88 on the upper surface of the thin lower quartz glass plate 86, the lower surface of the lower quartz glass plate 86 is prevented from lowering in temperature and the temperature distribution on the lower surface is made uniform. I have to.

【0035】この第2実施形態のプラズマ処理装置を用
いてシリコン酸化膜をエッチングする手順は、図1の実
施形態を用いる場合とほぼ同様である。違いは、UHF
またはVHF帯の短波長のパワーをアンテナで供給する
ために、マッチング整合は、マッチングボックスではな
くてスタブチューナを用いることである。
The procedure for etching a silicon oxide film using the plasma processing apparatus of the second embodiment is almost the same as that of the embodiment of FIG. The difference is UHF
Alternatively, in order to supply short-wavelength power in the VHF band with an antenna, matching matching uses a stub tuner instead of a matching box.

【0036】図8は本発明の第3の実施形態の正面断面
図である。この実施形態は、図6の実施形態とほとんど
同じであるが、チャンバーの上面板の構造だけが異なっ
ている。この上面板92は、チャンバーの天板を構成す
る第1の石英ガラス板94と、この第1の石英ガラス板
94の下方に間隔を置いて配置した第2の石英ガラス板
96からなる。第2の石英ガラス板96はフック等の支
持部材100で支持されていて、第1の石英ガラス板9
4には接触していない。第1の石英ガラス板94は真空
を保持するためのもので比較的厚いものである。これに
対して、第2の石英ガラス板96は大気圧に耐える必要
がないので薄くでき、その上面には光吸収層98が密着
形成されている。この光吸収層98の材質は図5の光吸
収層50と同様である。第2の石英ガラス板96はチャ
ンバーの内部に配置されており、その上面の光吸収層9
8はプラズマに接する面(下面)とは反対側にある。赤
外線ランプ80からの赤外線は第1の石英ガラス板94
を透過して、第2の石英ガラス板96の光吸収層98で
吸収され、この第2の石英ガラス板96を加熱する。石
英ガラス板94は薄いので熱容量が小さく、かつ、第1
の石英ガラス板94に接触していないので、急速に昇温
する。
FIG. 8 is a front sectional view of a third embodiment of the present invention. This embodiment is almost the same as the embodiment of FIG. 6, except for the structure of the top plate of the chamber. The upper surface plate 92 is composed of a first quartz glass plate 94 constituting a top plate of the chamber, and a second quartz glass plate 96 arranged below the first quartz glass plate 94 at intervals. The second quartz glass plate 96 is supported by a support member 100 such as a hook, and the first quartz glass plate 9
No contact with 4. The first quartz glass plate 94 is for maintaining a vacuum and is relatively thick. On the other hand, the second quartz glass plate 96 does not need to withstand the atmospheric pressure and can be made thin, and the light absorbing layer 98 is formed on the upper surface thereof in close contact. The material of the light absorbing layer 98 is the same as that of the light absorbing layer 50 of FIG. The second quartz glass plate 96 is disposed inside the chamber, and has a light absorbing layer 9 on its upper surface.
Numeral 8 is on the side opposite to the surface (lower surface) in contact with the plasma. The infrared light from the infrared lamp 80 is supplied to the first quartz glass plate 94.
And is absorbed by the light absorbing layer 98 of the second quartz glass plate 96, and the second quartz glass plate 96 is heated. Since the quartz glass plate 94 is thin, it has a small heat capacity and the first
Because it is not in contact with the quartz glass plate 94, the temperature rises rapidly.

【0037】光吸収層98を形成した第2の石英ガラス
板96を用いる代わりに、光吸収層98と同じ材質の誘
電板を用いてもよい。すなわち、AlN、BN、Si3
4、SiC、Al23などでできた誘電板とする。こ
の場合、誘電板自体の光吸収率が良好なので、その表面
に別個の光吸収層を形成する必要はない。もし、この誘
電板だけでは光吸収率が不十分であれば、この誘電板に
CrO2、SiC、カーボンブラック等の光吸収物質を
混入するとよい。
Instead of using the second quartz glass plate 96 on which the light absorbing layer 98 is formed, a dielectric plate made of the same material as the light absorbing layer 98 may be used. That is, AlN, BN, Si 3
The dielectric plate is made of N 4 , SiC, Al 2 O 3 or the like. In this case, since the light absorption rate of the dielectric plate itself is good, it is not necessary to form a separate light absorption layer on the surface. If the dielectric plate alone has insufficient light absorption, it is advisable to mix a light absorbing substance such as CrO 2 , SiC, or carbon black into the dielectric plate.

【0038】ところで、上述の第1〜第3の実施形態で
は、いずれも、光吸収層を、石英ガラス板のプラズマに
接しない側に形成しているが、プラズマに接する側に光
吸収層を形成しても、石英ガラス板の加熱という点では
効果はさほど変わらない。ただし、プラズマに接する側
に形成すると、光吸収層がプラズマによってスパッタさ
れて、これがプラズマ中に混入し、その結果、被処理ウ
ェーハ中に悪影響を及ぼす可能性がある。したがって、
光吸収層はプラズマに接しない側に形成するのが好まし
い。
In each of the first to third embodiments, the light absorbing layer is formed on the side of the quartz glass plate that does not come into contact with the plasma, but the light absorbing layer is formed on the side that comes into contact with the plasma. Even if it is formed, the effect is not so different in terms of heating the quartz glass plate. However, if the light absorbing layer is formed on the side in contact with the plasma, the light absorbing layer is sputtered by the plasma, and this is mixed into the plasma, with the result that there is a possibility that the light absorbing layer will have an adverse effect on the wafer to be processed. Therefore,
The light absorption layer is preferably formed on the side not in contact with the plasma.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明は、チャンバーの誘電体部分に光
吸収層を密着形成して、この光吸収層に加熱ランプの光
エネルギーを吸収させることによって、チャンバーを加
熱するようにしたので、誘電体部分を効率良く加熱でき
る。これにより、光吸収性は劣っていてもその他の点で
優れている材質(例えば石英ガラス)をチャンバーの誘
電体部分の材料として利用できる。また、光吸収層の材
質として熱伝導率の良好なものを選択すれば、チャンバ
ーの誘電体部分の温度分布が均一になる。このように、
チャンバーの誘電体部分を効率的に加熱できることによ
り、チャンバーの内壁面への堆積が少なくなり、この堆
積膜の剥離に起因する微小パーティクルの発生を防ぐこ
とができる。
According to the present invention, the light absorbing layer is formed in close contact with the dielectric portion of the chamber, and the light absorbing layer absorbs the light energy of the heating lamp, thereby heating the chamber. The body part can be efficiently heated. Accordingly, a material (for example, quartz glass) which is inferior in light absorbency but is otherwise excellent can be used as a material for the dielectric portion of the chamber. If a material having good thermal conductivity is selected as the material of the light absorbing layer, the temperature distribution in the dielectric portion of the chamber becomes uniform. in this way,
Since the dielectric portion of the chamber can be efficiently heated, the deposition on the inner wall surface of the chamber is reduced, and the generation of minute particles due to the separation of the deposited film can be prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施形態の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of a first embodiment of the present invention.

【図2】図1のA−A線断面図である。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG.

【図3】(A)はプレートの正面図、(B)は円筒体の
平面図である。
FIG. 3A is a front view of a plate, and FIG. 3B is a plan view of a cylindrical body.

【図4】円筒体とプレートの斜視図である。FIG. 4 is a perspective view of a cylinder and a plate.

【図5】ソースチャンバーの壁面の拡大断面図である。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a wall surface of a source chamber.

【図6】本発明の第2の実施形態の正面断面図である。FIG. 6 is a front sectional view of a second embodiment of the present invention.

【図7】図6のB−B線断面図である。FIG. 7 is a sectional view taken along the line BB of FIG. 6;

【図8】本発明の第3の実施形態の正面断面図である。FIG. 8 is a front sectional view of a third embodiment of the present invention.

【図9】従来のプラズマ処理装置の一例を示す正面断面
図である。
FIG. 9 is a front sectional view showing an example of a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

24 ソースチャンバー 26 拡散チャンバー 31 被処理ウェーハ 32 基板ホルダー 33 高周波バイアス電源 34 アンテナ 36 カバー 38 円筒体 40 プレート 42 環状体 44 赤外線ランプ 46 磁場発生コイル 48 石英ガラス 50 光吸収層 54 プラズマ発生用高周波電源 56 内側の反射膜 58 外側の反射膜 64 上面の反射膜 66 下面の反射膜 Reference Signs List 24 Source chamber 26 Diffusion chamber 31 Target wafer 32 Substrate holder 33 High frequency bias power supply 34 Antenna 36 Cover 38 Cylindrical body 40 Plate 42 Ring body 44 Infrared lamp 46 Magnetic field generating coil 48 Quartz glass 50 Light absorption layer 54 High frequency power supply for plasma generation 56 Inner reflective film 58 Outer reflective film 64 Upper reflective film 66 Lower reflective film

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Claims (16)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 次の構成を有するプラズマ処理装置。 (イ)少なくとも一部が誘電体で作られた真空排気可能
なチャンバー。 (ロ)前記チャンバーの誘電体部分の大気側に配置され
たアンテナ。 (ハ)前記チャンバー内にプラズマを発生させるために
前記アンテナに交番電力を供給する電源。 (ニ)前記誘電体部分の大気側に配置された加熱ラン
プ。 (ホ)前記誘電体部分に密着形成された光吸収層であっ
て、前記誘電体部分を構成する材料よりも光吸収率が大
きくて、かつ、電気絶縁物質からなる光吸収層。 (ヘ)プラズマ処理される被処理体を前記チャンバーの
内部で保持する被処理体ホルダー。
1. A plasma processing apparatus having the following configuration. (A) A vacuum evacuation chamber at least partially made of a dielectric material. (B) An antenna disposed on the atmosphere side of the dielectric portion of the chamber. (C) a power supply for supplying alternating power to the antenna to generate plasma in the chamber. (D) a heating lamp arranged on the atmospheric side of the dielectric portion. (E) a light absorbing layer formed in close contact with the dielectric portion, the light absorbing layer having a higher light absorptivity than a material forming the dielectric portion and being made of an electrically insulating material. (F) An object holder for holding an object to be subjected to plasma processing inside the chamber.
【請求項2】 前記光吸収層が前記チャンバーの真空側
に露出していないことを特徴とする請求項1記載のプラ
ズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the light absorption layer is not exposed on a vacuum side of the chamber.
【請求項3】 前記光吸収層が前記誘電体部分の大気側
の表面に密着形成されていることを特徴とする請求項2
記載のプラズマ処理装置。
3. The light absorbing layer is formed in close contact with the surface of the dielectric portion on the air side.
The plasma processing apparatus as described in the above.
【請求項4】 前記誘電体部分は大気側と真空側の二つ
の誘電体層から成り、前記光吸収層はこれらの二つの誘
電体層の中間に形成されていることを特徴とする請求項
2記載のプラズマ処理装置。
4. The device according to claim 1, wherein the dielectric portion comprises two dielectric layers on the atmosphere side and on the vacuum side, and the light absorbing layer is formed between the two dielectric layers. 3. The plasma processing apparatus according to 2.
【請求項5】 前記光吸収層は、前記誘電体部分を構成
する材料よりも熱伝導率が大きいことを特徴とする請求
項1記載のプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the light absorbing layer has a higher thermal conductivity than a material forming the dielectric portion.
【請求項6】 前記誘電体部分の材質は石英であり、前
記光吸収層は、AlN、BN、Si34、SiC、Al
23のいずれかであることを特徴とする請求項1記載の
プラズマ処理装置。
6. The material of the dielectric portion is quartz, and the light absorbing layer is made of AlN, BN, Si 3 N 4 , SiC, Al
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the apparatus is one of 2 O 3 .
【請求項7】 前記光吸収層にCrO2、SiC、カー
ボンブラックのいずれかの微粒子が混入されていること
を特徴とする請求項6記載のプラズマ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein fine particles of any of CrO 2 , SiC, and carbon black are mixed in the light absorbing layer.
【請求項8】 前記光吸収層が多孔質であることを特徴
とする請求項1記載のプラズマ処理装置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said light absorbing layer is porous.
【請求項9】 前記加熱ランプと前記誘電体部分と前記
アンテナとが光反射面で取り囲まれていることを特徴と
する請求項1記載のプラズマ処理装置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the heating lamp, the dielectric portion, and the antenna are surrounded by a light reflecting surface.
【請求項10】 次の特徴をさらに有する請求項1記載
のプラズマ処理装置。 (ト)前記誘電体部分が円筒形状である。 (チ)前記誘電体部分の周囲に螺旋状または環状のアン
テナが配置されている。 (リ)前記加熱ランプと前記誘電体部分と前記アンテナ
とが、電気絶縁性の円筒体とこの円筒体の軸方向端部を
閉じる電気絶縁性の円形のプレートとからなるカバーで
取り囲まれている。 (ヌ)前記カバーの内面に、周方向に閉じた導電回路を
形成しないように導電性の光反射膜が形成されている。 (ル)前記カバーの外面に、周方向に閉じた導電回路を
形成しないように導電性の光反射膜が形成されている。 (ヲ)前記誘電体部分の任意の位置と前記カバーの任意
の位置とを通る直線を想定した場合に、この直線が前記
内面の光反射膜と前記外面の光反射膜の少なくともいず
れかを通過するように、前記内面の光反射膜と前記外面
の光反射膜とが部分的に互いに重なり合っている。
10. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising: (G) The dielectric portion has a cylindrical shape. (H) A helical or annular antenna is arranged around the dielectric portion. (I) The heating lamp, the dielectric portion, and the antenna are surrounded by a cover composed of an electrically insulating cylinder and an electrically insulating circular plate closing an axial end of the cylinder. . (G) A conductive light reflecting film is formed on the inner surface of the cover so as not to form a conductive circuit closed in the circumferential direction. (F) A conductive light reflecting film is formed on the outer surface of the cover so as not to form a conductive circuit closed in the circumferential direction. (ヲ) Assuming a straight line passing through an arbitrary position of the dielectric portion and an arbitrary position of the cover, the straight line passes through at least one of the light reflecting film on the inner surface and the light reflecting film on the outer surface. As a result, the light reflection film on the inner surface and the light reflection film on the outer surface partially overlap each other.
【請求項11】 前記円筒体と前記プレートの間に電気
絶縁性の黒色の環状体が配置されていることを特徴とす
る請求項10記載のプラズマ処理装置。
11. The plasma processing apparatus according to claim 10, wherein an electrically insulating black annular body is disposed between said cylindrical body and said plate.
【請求項12】 前記誘電体部分が平板状であり、この
誘電体部分は大気側と真空側の二つの誘電体層から成
り、前記光吸収層はこれらの二つの誘電体層の中間に形
成されていることを特徴とする請求項2記載のプラズマ
処理装置。
12. The dielectric part has a flat plate shape, the dielectric part comprises two dielectric layers on the atmosphere side and on the vacuum side, and the light absorption layer is formed between the two dielectric layers. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the plasma processing apparatus is used.
【請求項13】 次の構成を有するプラズマ処理装置。 (イ)少なくとも一部が平板状の外部誘電板で作られた
真空排気可能なチャンバー。 (ロ)前記外部誘電板の大気側に配置されたアンテナ。 (ハ)前記チャンバー内にプラズマを発生させるために
前記アンテナに交番電力を供給する電源。 (ニ)前記外部誘電板の大気側に配置された加熱ラン
プ。 (ホ)前記外部誘電板の真空側に外部誘電板に接触しな
いように配置された内部誘電板。 (ヘ)前記内部誘電板に密着形成された光吸収層であっ
て、外部誘電板および内部誘電板を構成する材料よりも
光吸収率が大きくて、かつ、電気絶縁物質からなる光吸
収層。 (ト)プラズマ処理される被処理体を前記チャンバーの
内部で保持する被処理体ホルダー。
13. A plasma processing apparatus having the following configuration. (A) A vacuum evacuable chamber at least partially made of a flat external dielectric plate. (B) An antenna arranged on the atmospheric side of the external dielectric plate. (C) a power supply for supplying alternating power to the antenna to generate plasma in the chamber. (D) A heating lamp arranged on the atmospheric side of the external dielectric plate. (E) An internal dielectric plate arranged on the vacuum side of the external dielectric plate so as not to contact the external dielectric plate. (F) a light absorbing layer formed in close contact with the internal dielectric plate, the light absorbing layer having a higher light absorptivity than the material forming the external dielectric plate and the internal dielectric plate, and made of an electrically insulating material; (G) An object holder for holding an object to be subjected to plasma processing inside the chamber.
【請求項14】 次の構成を有するプラズマ処理装置。 (イ)少なくとも一部が平板状の外部誘電板で作られた
真空排気可能なチャンバー。 (ロ)前記外部誘電板の大気側に配置されたアンテナ。 (ハ)前記チャンバー内にプラズマを発生させるために
前記アンテナに交番電力を供給する電源。 (ニ)前記外部誘電板の大気側に配置された加熱ラン
プ。 (ホ)前記外部誘電板の真空側に外部誘電板に接触しな
いように配置された内部誘電板であって、前記外部誘電
板を構成する材料よりも光吸収率が大きい材質からなる
内部誘電板。 (ヘ)プラズマ処理される被処理体を前記チャンバーの
内部で保持する被処理体ホルダー。
14. A plasma processing apparatus having the following configuration. (A) A vacuum evacuable chamber at least partially made of a flat external dielectric plate. (B) An antenna arranged on the atmospheric side of the external dielectric plate. (C) a power supply for supplying alternating power to the antenna to generate plasma in the chamber. (D) A heating lamp arranged on the atmospheric side of the external dielectric plate. (E) an internal dielectric plate arranged on the vacuum side of the external dielectric plate so as not to contact the external dielectric plate, the internal dielectric plate being made of a material having a higher light absorptivity than the material constituting the external dielectric plate . (F) An object holder for holding an object to be subjected to plasma processing inside the chamber.
【請求項15】 前記外部誘電板の材質は石英であり、
前記内部誘電板の材質はAlN、BN、Si34、Si
C、Al23のいずれかであることを特徴とする請求項
14記載のプラズマ処理装置。
15. The material of the outer dielectric plate is quartz,
The material of the internal dielectric plate is AlN, BN, Si 3 N 4 , Si
C, plasma processing apparatus according to claim 14, wherein a is either Al 2 O 3.
【請求項16】 前記内部誘電板にCrO2、SiC、
カーボンブラックのいずれかの微粒子が混入されている
ことを特徴とする請求項15記載のプラズマ処理装置。
16. An internal dielectric plate comprising CrO 2 , SiC,
The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein any one of fine particles of carbon black is mixed.
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