JP2005150606A - Plasma treatment apparatus - Google Patents

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Shigeru Shirayone
茂 白米
Tetsuo Ono
哲郎 小野
Motohiko Kikkai
元彦 吉開
Takahiro Abe
敬浩 阿部
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a configuration capable of controlling, at an arbitrary temperature, respective portions within a treatment chamber in a plasma treatment apparatus. <P>SOLUTION: In the plasma treatment apparatus including a plasma generating means (high frequency power source 8, matching circuit 9, antenna 10) capable of generating plasma within the treatment chamber, a means (substrate placing electrode 5, high frequency power source 18, matching circuit 19) for applying a high frequency power to a material 17 to be treated, and the treatment chamber to which a vacuum exhaustion device 7 is connected and which is capable of reducing its internal pressure, the treatment chamber is composed of an upper portion 1 of the treatment chamber which comprises a heating part 20 and becomes a high temperature portion, and a lower portion 3 of the treatment chamber which comprises a cooling part 21 and becomes a low temperature portion, and a central portion 2 of the treatment chamber provided between both the portions is defined as a heat insulating part composed of e.g. foaming aluminum having a heat conduction modulus of ≤10 (W/mK). <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明はプラズマ処理装置に係り、特に半導体基板等の被処理基板を、プラズマを用いてエッチング処理を行うのに好適なプラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus suitable for performing an etching process on a target substrate such as a semiconductor substrate using plasma.

半導体製造プロセスでは、一般にプラズマを用いたドライエッチングが行われている。ドライエッチングを行うためのプラズマ処理装置は種々の方式の装置が使用されている。   In the semiconductor manufacturing process, dry etching using plasma is generally performed. Various types of plasma processing apparatuses for performing dry etching are used.

プラズマ処理装置は、一般に真空容器と、これに接続されたガス供給系、処理室内圧力を所定の値に保持する排気系、基板を載置する電極、真空容器内にプラズマを発生させるためのアンテナ、真空容器内へ処理ガスを均等に供給するためのシャワープレートなどから構成されている。前記アンテナに高周波電力が供給されることによりシャワープレートから処理室内に供給された処理ガスが解離してプラズマが発生し、さらに基板載置電極上に設置された基板のエッチングが進行する。   A plasma processing apparatus generally includes a vacuum vessel, a gas supply system connected to the vacuum vessel, an exhaust system for maintaining a pressure in the processing chamber at a predetermined value, an electrode for mounting a substrate, and an antenna for generating plasma in the vacuum vessel And a shower plate for uniformly supplying the processing gas into the vacuum vessel. When the high frequency power is supplied to the antenna, the processing gas supplied from the shower plate into the processing chamber is dissociated to generate plasma, and etching of the substrate placed on the substrate mounting electrode proceeds.

このようなプラズマエッチング処理装置では、基板のエッチングにより発生した反応生成物の一部が、あるいはスパッタされた処理室構成部材の一部が排気されずに処理室内壁などに付着してパーティクルとなったり、内壁の状態が変化することによるプラズマ密度・組成の変動、さらにはエッチング性能の変化などを引き起こすという問題がある。   In such a plasma etching processing apparatus, a part of a reaction product generated by etching of a substrate or a part of a sputtered processing chamber constituent member adheres to a processing chamber wall or the like without being exhausted and becomes particles. In addition, there is a problem that a change in plasma density and composition due to a change in the state of the inner wall and a change in etching performance are caused.

処理室内壁へ付着した反応生成物などを除去する方法として、プラズマを用いたドライクリーニングがある。これは、例えば処理室内壁に付着したのがシリコン系の反応生成物ならば、フッ素系のガス(例えば六フッ化硫黄)を用いてプラズマを生成することにより、処理室内壁に付着したシリコン系反応生成物はプラズマにより生成したフッ素と反応してフッ化ケイ素となり、処理室内壁から除去されて処理室外へ排気される。このような反応生成物除去をウエハ間、あるいはロット間など適当な時間間隔で実施することにより、処理室内壁を反応生成物が付着していない状況に保つことができる。   As a method for removing reaction products and the like attached to the inner wall of the processing chamber, there is dry cleaning using plasma. For example, if the silicon-based reaction product attached to the inner wall of the processing chamber is generated by using a fluorine-based gas (for example, sulfur hexafluoride) to generate plasma, The reaction product reacts with fluorine generated by the plasma to form silicon fluoride, which is removed from the processing chamber wall and exhausted to the outside of the processing chamber. By performing such reaction product removal at an appropriate time interval such as between wafers or lots, the processing chamber wall can be kept in a state where no reaction product is adhered.

しかしながら、処理室内壁に付着した反応生成物を除去するためには「反応生成物を除去するための時間」が必要であり、生産効率が低下する問題があり、処理室内壁に反応生成物を付着させないことが重要である。   However, in order to remove the reaction product adhering to the inner wall of the processing chamber, “time for removing the reaction product” is required, and there is a problem that the production efficiency is lowered. It is important not to adhere.

一般に、温度を高くすることにより反応生成物の付着量は減少するため、「反応生成物を除去するための時間」は短時間で済み、生産効率も高くなる。何℃まで温度を高くすれば良いかは付着する反応生成物や、処理室の構成材料に依る。   In general, since the amount of the reaction product deposited decreases with increasing temperature, the “time for removing the reaction product” is short, and the production efficiency is also increased. The temperature up to what degree C depends on the reaction product that adheres and the material of the processing chamber.

しかし、温度を高くすると反応生成物が付着しにくくなる反面、処理室の構成材料自体がスパッタや化学反応で放出されやすくなり、そこから飛び出た材料(反応生成物)が処理室内壁に付着しやすくなる。逆に処理室内壁を低温にすることで、処理室内壁構成材料はスパッタや化学反応で放出されにくくなる。   However, when the temperature is raised, the reaction products are less likely to adhere, but the processing chamber components themselves are likely to be released by sputtering or chemical reaction, and the material (reaction products) that jumps out adheres to the walls of the processing chamber. It becomes easy. Conversely, by lowering the temperature of the processing chamber wall, the constituent material of the processing chamber wall is less likely to be released by sputtering or chemical reaction.

そこで処理室内温度分布を考える場合、反応生成物を付着させたくない場所は高温に、処理室内壁構成材料をスパッタや化学反応で放出したくない場所は低温にすればよい。   Therefore, when considering the temperature distribution in the processing chamber, the location where the reaction product is not desired to be deposited may be set at a high temperature, and the location where the processing chamber wall constituent material is not desired to be released by sputtering or chemical reaction may be set at a low temperature.

このような問題を解決するために、熱伝導率の低い絶縁物を設け、熱を遮断する方法がある(例えば、特許文献1参照)。熱伝導率の低い絶縁物を設けることにより、プラズマ処理装置内の熱の移動は制限されるため、高温にしたい部分は高温に、低温にしたい部分は低温にすることができる。しかし、この方法では絶縁物を用いて熱を遮断しているために、絶縁物で囲まれた部分は電気的に不定になり、プラズマやプロセスに影響を及ぼす可能性がある。
特許第3265047号明細書
In order to solve such a problem, there is a method in which an insulator having low thermal conductivity is provided to block heat (for example, see Patent Document 1). By providing an insulator having low thermal conductivity, heat transfer in the plasma processing apparatus is limited, so that a portion that is desired to have a high temperature can be a high temperature and a portion that is desired to be a low temperature can be a low temperature. However, since this method uses an insulator to block heat, the portion surrounded by the insulator becomes electrically unstable, which may affect the plasma and the process.
Japanese Patent No. 3265047

本発明は、プラズマ処理室内を熱的に遮断して高温部分と低温部分を設けることができるように、かつ電気的には遮断しないで、電気的に不定となる部分ができないようにしたプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a plasma processing in which a plasma processing chamber is thermally cut off so that a high temperature portion and a low temperature portion can be provided, and an electrically indefinite portion is not formed without being electrically cut off. An object is to provide an apparatus.

上記課題を解決するために、本発明は、プラズマ処理装置内の上部に高温部分を下部に低温部分を設けるために両者を熱的に遮断し、かつ両者を電気的に導通するために、プラズマ処理室の上部と下部との間に発泡アルミニウムからなる中央部を設ける。発泡アルミニウムは、金属(アルミニウム)であるため導電性の性質を有しているが、その内部に微少な空洞を多数有しているために熱伝導率が低く、通常のアルミニウムと比較すると熱伝導率は約1/100であるという特徴がある。真空を保つために真空側の面は孔を封じる処理をする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a plasma processing apparatus in which a high temperature portion is provided at the upper portion and a low temperature portion is provided at the lower portion in order to thermally shut them off and to electrically connect them. A central portion made of foamed aluminum is provided between the upper and lower portions of the processing chamber. Foamed aluminum is conductive because it is a metal (aluminum), but its thermal conductivity is low because it has many small cavities inside it. The rate is about 1/100. In order to keep the vacuum, the surface on the vacuum side is processed to seal the hole.

さらに、本発明は、処理室内に高温部分を設けるために、石英板またはシャワープレートを加熱する手段を設けた。石英板あるいはシャワープレートを加熱する手段は、電流を流すことによって発熱するヒータ、電磁波を吸収して発熱する例えば炭化シリコン(SiC)、酸化ジルコニウム(ZrO)などの電磁波吸収体からなるヒータを用いることができ、石英板またはシャワープレートの表面を150℃以上に加熱する。 Furthermore, the present invention is provided with means for heating the quartz plate or the shower plate in order to provide a high temperature portion in the processing chamber. As a means for heating the quartz plate or the shower plate, a heater that generates heat by passing an electric current, or a heater made of an electromagnetic wave absorber such as silicon carbide (SiC) or zirconium oxide (ZrO 2 ) that generates heat by absorbing electromagnetic waves is used. The surface of the quartz plate or shower plate is heated to 150 ° C. or higher.

さらに、本発明は、アースとして働いている処理室下部に冷却手段を設け30℃以下に冷却する。   Furthermore, in the present invention, a cooling means is provided at the lower part of the processing chamber working as a ground to cool to 30 ° C. or lower.

この発泡アルミニウムを熱的に遮断したい場所に用いることにより、プラズマ処理装置内で高温部分と低温部分を設けることができる。また、発泡アルミニウムは金属であるため、プラズマ処理室内を熱的に分離できると同時に、プラズマ処理室内を電気的には同電位にすることが可能になる。   By using this foamed aluminum in a place where it is desired to thermally shut off, it is possible to provide a high temperature portion and a low temperature portion in the plasma processing apparatus. In addition, since the foamed aluminum is a metal, the plasma processing chamber can be thermally separated, and at the same time, the plasma processing chamber can be electrically set to the same potential.

以上説明した本発明によれば、プラズマ処理装置内を所望の温度に設定・制御することが可能になる。これにより処理室内の反応生成物付着量を任意に制御できるため、プラズマプロセスの安定稼動や異物低減等に効果が期待できる。   According to the present invention described above, the inside of the plasma processing apparatus can be set and controlled to a desired temperature. As a result, the amount of reaction product deposited in the processing chamber can be arbitrarily controlled, so that an effect can be expected for stable operation of the plasma process, reduction of foreign matter, and the like.

以上の実施例では、UHF−ECR方式を使用したドライエッチング装置を例に説明したが、他の放電(容量結合放電、誘導結合放電、マグネトロン放電、表面波励起放電、TCP放電等)を利用したドライエッチング装置においても同様の作用効果がある。さらにドライエッチング装置ばかりでなく、その他のプラズマ処理装置、例えばプラズマCVD装置、アッシング装置、表面改質装置においても同様の作用効果がある。   In the above embodiments, the dry etching apparatus using the UHF-ECR method has been described as an example, but other discharges (capacitively coupled discharge, inductively coupled discharge, magnetron discharge, surface wave excited discharge, TCP discharge, etc.) were used. The dry etching apparatus has the same effect. Further, not only the dry etching apparatus but also other plasma processing apparatuses such as a plasma CVD apparatus, an ashing apparatus, and a surface modification apparatus have the same effects.

本発明の第1の実施例にかかるプラズマ処理装置の構成を、図1に示すプラズマエッチング処理装置を例にして説明する。本実施例にかかるプラズマエッチング処理装置は、処理室上部1、処理室中央部2、処理室下部3、石英製のシャワープレート4、基板載置電極5、石英板6、排気系7、高周波電源8、マッチング回路9、アンテナ10、誘電体11、アンテナカバー12、コイル13、14、15、ヨーク16、高周波電源18、マッチング回路19、ヒーター20、冷媒用パイプ21などから構成されている。基板載置電極5上には被処理基板17が載置される。   The configuration of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described using the plasma etching processing apparatus shown in FIG. 1 as an example. The plasma etching processing apparatus according to the present embodiment includes a processing chamber upper portion 1, a processing chamber central portion 2, a processing chamber lower portion 3, a quartz shower plate 4, a substrate mounting electrode 5, a quartz plate 6, an exhaust system 7, and a high frequency power source. 8, the matching circuit 9, the antenna 10, the dielectric 11, the antenna cover 12, the coils 13, 14, 15, the yoke 16, the high frequency power source 18, the matching circuit 19, the heater 20, the refrigerant pipe 21, and the like. A substrate 17 to be processed is placed on the substrate placement electrode 5.

処理室上部1、処理室中央部2、処理室下部3はアルミニウムまたはアルミニウム合金を用いて構成される。とくに、処理室中央部2は、熱伝導率が10(W/mK)以下の発泡アルミニウムを用いて構成され、処理室の真空を維持するために真空側の表面の孔を閉じる処理を行う。   The processing chamber upper portion 1, the processing chamber central portion 2, and the processing chamber lower portion 3 are made of aluminum or an aluminum alloy. In particular, the central portion 2 of the processing chamber is made of foamed aluminum having a thermal conductivity of 10 (W / mK) or less, and performs a process of closing holes on the vacuum side surface in order to maintain the vacuum in the processing chamber.

図には明示していないガス供給系からシャワープレート4と石英板6の間に供給された処理ガスは、シャワープレート4に設けられた多数の穴を通ってエッチング処理装置内に供給される。エッチング処理装置内圧力は図には明示していない真空計で計測され、所定の圧力になるように圧力制御手段を有する排気系7で排気される。   A processing gas supplied between the shower plate 4 and the quartz plate 6 from a gas supply system not shown in the drawing is supplied into the etching processing apparatus through a number of holes provided in the shower plate 4. The pressure in the etching apparatus is measured by a vacuum gauge not explicitly shown in the figure, and is exhausted by an exhaust system 7 having pressure control means so as to be a predetermined pressure.

プラズマを発生させるための高周波電力は、高周波電源8からマッチング回路9を介してアンテナ10に供給される。アンテナ10の周囲には、電磁波の導波路を構成する誘電体11及びアンテナカバー12が設けられている。   High frequency power for generating plasma is supplied from the high frequency power supply 8 to the antenna 10 via the matching circuit 9. Around the antenna 10, a dielectric 11 and an antenna cover 12 constituting an electromagnetic wave waveguide are provided.

また、処理室外周部には、処理室内部に磁場を生成するためのコイル13、14、15があり、磁場が外部に漏れないようにヨーク16が設けてある。さらに基板載置電極5上にある被処理基板17にバイアス電圧を印加するため高周波電源18が、マッチング回路19を介して接続されている。   Further, coils 13, 14, and 15 for generating a magnetic field in the processing chamber are provided on the outer periphery of the processing chamber, and a yoke 16 is provided so that the magnetic field does not leak outside. Further, a high frequency power source 18 is connected via a matching circuit 19 in order to apply a bias voltage to the substrate 17 to be processed on the substrate mounting electrode 5.

アンテナ10の上部にはアンテナ10、石英板6を介してシャワープレート4を加熱するためのヒーター20が設けられている。処理室下部3の大気側(外側)には処理室下部3を冷却するための冷媒用パイプ21が設けられていて、冷媒用パイプ21の中には所定の温度に制御された冷媒が流れている。   A heater 20 for heating the shower plate 4 via the antenna 10 and the quartz plate 6 is provided above the antenna 10. A refrigerant pipe 21 for cooling the processing chamber lower part 3 is provided on the atmosphere side (outside) of the processing chamber lower part 3, and a refrigerant controlled to a predetermined temperature flows in the refrigerant pipe 21. Yes.

処理ガスとして、例えばAr(100ml/min)、CF(50ml/min)をシャワープレート4を通して処理室内に導入し、1.0(Pa)になるように排気系7で圧力を制御しながらエッチング処理装置内を排気する。アンテナ10に接続されている高周波電源8として450(MHz)の高周波が発生可能な電源を使用し、400(W)の高周波電力をアンテナ10に供給し、またコイル13〜15を用いて処理室内に0.016(T)の等磁場面を形成すると、この等磁場面上で電子サイクロトロン共鳴が起こり、エッチング処理装置内にプラズマが効率よく発生する。 For example, Ar (100 ml / min) and CF 4 (50 ml / min) are introduced into the processing chamber through the shower plate 4 as a processing gas, and etching is performed while controlling the pressure in the exhaust system 7 so as to be 1.0 (Pa). The inside of the processing apparatus is exhausted. A power source capable of generating a high frequency of 450 (MHz) is used as the high frequency power source 8 connected to the antenna 10, a high frequency power of 400 (W) is supplied to the antenna 10, and the processing chamber is used using the coils 13 to 15. When an isomagnetic surface of 0.016 (T) is formed on the surface, electron cyclotron resonance occurs on the isomagnetic surface, and plasma is efficiently generated in the etching processing apparatus.

被処理基板17としてシリコンウエハを用いた場合、処理室上部1、処理室中央部2、処理室下部3の真空側に発生したプラズマによって被処理基板17はエッチングされる。このとき基板載置電極5に接続されている高周波電源18は800kHzで、100(W)の高周波電力を被処理基板17に印加している。ここで、異物対策の観点から、ウエハより上方にあるシャワープレート4は、反応生成物の付着を抑え異物発生を少なくするために、高温(たとえば100℃)に温度制御したい。ウエハより下方にある処理室下部3は、スパッタや化学反応による金属の放出を防いで金属汚染を低減するために低温(たとえば−20℃)で制御したい。   When a silicon wafer is used as the substrate 17 to be processed, the substrate 17 to be processed is etched by the plasma generated on the vacuum side of the upper portion 1 of the processing chamber, the central portion 2 of the processing chamber 2 and the lower portion 3 of the processing chamber. At this time, the high-frequency power source 18 connected to the substrate mounting electrode 5 is 800 kHz and applies high-frequency power of 100 (W) to the substrate 17 to be processed. Here, from the viewpoint of measures against foreign matter, the shower plate 4 above the wafer is desired to be temperature controlled to a high temperature (for example, 100 ° C.) in order to suppress the adhesion of reaction products and reduce the generation of foreign matter. The lower part 3 of the processing chamber below the wafer is desired to be controlled at a low temperature (for example, −20 ° C.) in order to prevent metal release by sputtering or chemical reaction and reduce metal contamination.

まず、エッチング処理装置の処理室上部1、処理室中央部2、処理室下部3がすべてアルミニウムの場合を考える。シャワープレート4をヒータ20を用いて100℃に温度制御し、同時に処理室下部3を冷媒用パイプ21を用いて−20℃に温度制御する。この場合、処理室各所の温度分布は図2に示すようになる。すなわち、処理室各所の温度は目標値通りにはならず、シャワープレート4に加えた熱が熱伝導の良いアルミニウムを伝わって処理室下部3へと逃げてしまう。温度制御が不可ということは、所望の性能を得ることができないことだけでなく、エネルギーを無駄に消費していることになる。   First, let us consider a case where the processing chamber upper portion 1, the processing chamber central portion 2, and the processing chamber lower portion 3 of the etching processing apparatus are all aluminum. The temperature of the shower plate 4 is controlled to 100 ° C. using the heater 20, and at the same time, the temperature of the lower part 3 of the processing chamber is controlled to −20 ° C. using the refrigerant pipe 21. In this case, the temperature distribution in each processing chamber is as shown in FIG. That is, the temperature in each part of the processing chamber does not become the target value, and the heat applied to the shower plate 4 is transferred to aluminum having good heat conduction and escapes to the lower portion 3 of the processing chamber. The fact that the temperature control is impossible means not only that the desired performance cannot be obtained but also wastes energy.

他方、処理室上部1と処理室下部3はアルミニウムを、処理室中央部2に熱伝導率が10(W/mK)以下の金属を用いた場合を考える。前述の例と同様にシャワープレート4はヒータ20を用いて100℃に温度制御し、同時に処理室下部3は冷媒用パイプ21を用いて−20℃に温度制御する。この場合の温度分布は図3に示すようになり、シャワープレート4と処理室上部1は100℃、処理室中央部2は25℃(室温)、処理室下部3は−20℃と目標通りの温度になる。その結果、異物などの問題も解決すると同時に、エネルギーを無駄に消費することもなくなる。   On the other hand, let us consider a case in which the processing chamber upper portion 1 and the processing chamber lower portion 3 use aluminum, and the processing chamber central portion 2 uses a metal having a thermal conductivity of 10 (W / mK) or less. As in the above example, the temperature of the shower plate 4 is controlled to 100 ° C. using the heater 20, and at the same time, the temperature of the lower part 3 of the processing chamber is controlled to −20 ° C. using the refrigerant pipe 21. The temperature distribution in this case is as shown in FIG. 3. The shower plate 4 and the upper part 1 of the processing chamber are 100 ° C., the central part 2 of the processing chamber is 25 ° C. (room temperature), and the lower part 3 of the processing chamber 3 is −20 ° C. Become temperature. As a result, problems such as foreign matter are solved and energy is not wasted.

処理室中央部2を構成する熱伝導率が10(W/mK)以下の金属材料として、発泡アルミニウムを使用することができる。この場合、処理室内の真空を保つために、処理室中央部2を構成する発泡アルミニウムの真空側の面の孔を封じる処理を施す。   Foamed aluminum can be used as a metal material having a thermal conductivity of 10 (W / mK) or less constituting the central portion 2 of the processing chamber. In this case, in order to maintain the vacuum in the processing chamber, a process of sealing the hole on the vacuum side surface of the foamed aluminum forming the central portion 2 of the processing chamber is performed.

本発明の第2の実施例にかかるプラズマ処理装置の構成を、図4を用いて説明する。この実施例にかかるプラズマ処理装置の構成は、基本的には図1に示した第1の実施例と同じであるが、シャワープレート4を加熱するためのヒータを、図1ではアンテナ10の上部に配置したのに対し、図4ではシャワープレート4の大気側(外側)にヒータ22を設置している。この実施例の構成においてもシャワープレート4を加熱するという効果は同様に奏することができる。また、図4では処理室上部1と処理室中央部2間、処理室中央部2と処理室下部3間の真空シール用に導電性Oリング31を用いている。真空シールに導電性Oリング31を用いているので、処理室上部1、処理室中央部2、処理室下部3を同じ電位に維持して、電気的に安定したプラズマを生成してプロセスを安定することができるとともに、第1の実施例と同様に、処理室内温度分布を目標通りに維持することができ、反応生成物の制御が可能となる。   The configuration of the plasma processing apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The configuration of the plasma processing apparatus according to this embodiment is basically the same as that of the first embodiment shown in FIG. 1, except that a heater for heating the shower plate 4 is shown in FIG. 4, the heater 22 is installed on the atmosphere side (outside) of the shower plate 4 in FIG. 4. The effect of heating the shower plate 4 can be similarly achieved in the configuration of this embodiment. Further, in FIG. 4, conductive O-rings 31 are used for vacuum sealing between the processing chamber upper portion 1 and the processing chamber central portion 2 and between the processing chamber central portion 2 and the processing chamber lower portion 3. Since the conductive O-ring 31 is used for the vacuum seal, the processing chamber upper part 1, the processing chamber central part 2, and the processing chamber lower part 3 are maintained at the same potential, and an electrically stable plasma is generated to stabilize the process. As in the first embodiment, the temperature distribution in the processing chamber can be maintained as intended, and the reaction product can be controlled.

本発明の第3の実施例にかかるプラズマ処理装置は、図1に示すプラズマ処理装置において、処理室内に設けた石英板6またはシャワープレート4の表面を加熱する手段を設けることを特徴とする。そしてこの実施例にかかるプラズマ処理装置は、石英板6またはシャワープレート4の表面温度が150℃以上になるようにヒータ20の出力を大きくするようにした。   The plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention is characterized in that in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, means for heating the surface of the quartz plate 6 or the shower plate 4 provided in the processing chamber is provided. In the plasma processing apparatus according to this embodiment, the output of the heater 20 is increased so that the surface temperature of the quartz plate 6 or the shower plate 4 is 150 ° C. or higher.

一般にアルミニウムやその合金からできているプラズマ処理装置でフッ素系のガスを用いたプラズマ処理をすると、アルミニウムの表面の一部がスパッタされ、あるいは化学反応を起こして、化学的に安定で、除去が困難なフッ化アルミニウムに変化する。しかし、処理室表面温度を150℃以上に加熱することで、図5に示すようにフッ化アルミニウムは付着しなくなることがわかる。図5において、横軸は処理室の温度を縦軸は付着したアルミニウム量を示す。すなわち、処理室を150℃以上に加熱することで処理室表面にフッ化アルミニウムが付着しなくなり、常に付着物のない処理室表面で処理を行うことが可能になる。   In general, when a plasma treatment using a fluorine-based gas is performed in a plasma treatment apparatus made of aluminum or an alloy thereof, a part of the surface of aluminum is sputtered or a chemical reaction is caused to be chemically stable and removed. It turns into difficult aluminum fluoride. However, it can be seen that when the surface temperature of the processing chamber is heated to 150 ° C. or higher, the aluminum fluoride does not adhere as shown in FIG. In FIG. 5, the horizontal axis represents the temperature of the processing chamber, and the vertical axis represents the amount of adhered aluminum. That is, by heating the processing chamber to 150 ° C. or higher, aluminum fluoride does not adhere to the surface of the processing chamber, and processing can always be performed on the surface of the processing chamber without deposits.

本発明の第4の実施例かかるプラズマ処理装置を図6を用いて説明する。第4の実施例では、シャワープレート4の加熱手段として電磁波吸収体を用いている点に特徴を有している。図6において、シャワープレート4の加熱手段として電磁波吸収体41をシャワープレート4上部に設けている。アンテナ10からの電磁波(エネルギー)を電磁波吸収体41が吸収することで電磁波吸収体が加熱され、その熱がシャワープレート4に伝わることで、シャワープレート4が加熱される。電磁波吸収体41として、SiC、ZrO2を用いることができる。   A plasma processing apparatus according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The fourth embodiment is characterized in that an electromagnetic wave absorber is used as a heating means for the shower plate 4. In FIG. 6, an electromagnetic wave absorber 41 is provided above the shower plate 4 as a heating means for the shower plate 4. The electromagnetic wave absorber 41 absorbs electromagnetic waves (energy) from the antenna 10 to heat the electromagnetic wave absorber, and the heat is transmitted to the shower plate 4, thereby heating the shower plate 4. As the electromagnetic wave absorber 41, SiC or ZrO2 can be used.

プラズマ処理装置は、アースとして作用する処理室上部1、処理室中央部2、処理室下部3の内、特に処理室下部3を冷却することによって、処理室下部3からのスパッタや化学反応による金属の放出を防いで金属汚染を低減している。   The plasma processing apparatus cools the processing chamber upper part 1, the processing chamber central part 2, and the processing chamber lower part 3, particularly the processing chamber lower part 3, which acts as an earth, and thereby metal by sputtering or chemical reaction from the processing chamber lower part 3. The metal contamination is reduced by preventing the release of methane.

本発明にかかるプラズマ処理装置の構成を説明する概略図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Schematic explaining the structure of the plasma processing apparatus concerning this invention. 処理室上部と処理室下部を熱的に絶縁しないで上部を加熱し下部を冷却した場合の処理室内温度分布を説明する図。The figure explaining process chamber temperature distribution at the time of heating an upper part and cooling a lower part, without thermally insulating a process chamber upper part and a process chamber lower part. 本発明にかかる処理室上部と処理室下部を熱的に絶縁して上部を加熱し下部を冷却した場合の処理室内温度分布を説明する図。The figure explaining the temperature distribution in a process chamber at the time of thermally insulating the process chamber upper part and process chamber lower part concerning this invention, heating an upper part, and cooling the lower part. 処理室上部と処理室下部を導電性Oリングを使用して電気的に接続した本発明にかかるプラズマ処理装置の構成を説明する概略図。Schematic explaining the structure of the plasma processing apparatus concerning this invention which electrically connected the processing chamber upper part and the processing chamber lower part using the electroconductive O-ring. AlFが150℃以上の温度で付着しないことを説明する図。The figure explaining that AlF does not adhere at the temperature of 150 degreeC or more. シャワープレート加熱用に電磁波吸収体を使用した本発明にかかるプラズマ処理装置の構成を説明する概略図。Schematic explaining the structure of the plasma processing apparatus concerning this invention which uses the electromagnetic wave absorber for shower plate heating.

符号の説明Explanation of symbols

1…処理室上部、2…処理室中央部、3…処理室下部、4…シャワープレート、5…基盤載置電極、6…石英板、7…排気系、8…高周波電源、9…マッチング回路、10…アンテナ、11…誘電体、12…アンテナカバー、13〜15…コイル、16…ヨーク、17…被処理基板、18…高周波電源、19…マッチング回路、20、22…ヒータ、21…冷媒用パイプ、31…導電性Oリング、41…電磁波吸収体   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Upper part of processing chamber, 2 ... Center part of processing chamber, 3 ... Lower part of processing chamber, 4 ... Shower plate, 5 ... Substrate mounting electrode, 6 ... Quartz plate, 7 ... Exhaust system, 8 ... High frequency power supply, 9 ... Matching circuit DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Antenna, 11 ... Dielectric, 12 ... Antenna cover, 13-15 ... Coil, 16 ... Yoke, 17 ... Substrate to be processed, 18 ... High frequency power supply, 19 ... Matching circuit, 20, 22 ... Heater, 21 ... Refrigerant Pipe, 31 ... conductive O-ring, 41 ... electromagnetic wave absorber

Claims (10)

処理室内部にプラズマを発生させることができるプラズマ発生手段と、被処理材に高周波電力を印加する手段と、真空排気装置が接続され、内部を減圧可能な処理室と、前記処理室内へのガス供給装置からなるプラズマ処理装置において、
処理室構成材料の一部として熱伝導率が10(W/mK)以下である金属を用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。
Plasma generating means capable of generating plasma in the processing chamber, means for applying high-frequency power to the material to be processed, a processing chamber to which an evacuation apparatus is connected, the inside of which can be depressurized, and gas to the processing chamber In a plasma processing apparatus comprising a supply device,
A plasma processing apparatus, wherein a metal having a thermal conductivity of 10 (W / mK) or less is used as a part of a processing chamber constituent material.
請求項1記載のプラズマ処理装置において、熱伝導率が10(W/mK)以下の材料として発泡アルミニウムを用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein foamed aluminum is used as a material having a thermal conductivity of 10 (W / mK) or less. 請求項1または請求項2記載のプラズマ処理装置において、真空シール用のOリングとして、導電性Oリングを用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a conductive O-ring is used as an O-ring for vacuum sealing. 請求項1ないし請求項3のいずれか1項記載のプラズマ処理装置において、処理室内の石英部品、あるいはプラズマ処理装置内部へ処理ガスを均等に供給するためのシャワープレートの表面を加熱したことを特徴とするプラズマ処理装置。   4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the quartz plate in the processing chamber or the surface of a shower plate for uniformly supplying a processing gas to the inside of the plasma processing apparatus is heated. A plasma processing apparatus. 請求項4記載のプラズマ処理装置において、処理室内の石英部品、あるいはシャワープレートの表面温度を150℃以上に加熱したことを特徴とするプラズマ処理装置。   5. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the surface temperature of the quartz component in the processing chamber or the shower plate is heated to 150 ° C. or higher. 請求項4または請求項5記載のプラズマ処理装置において、シャワープレート加熱手段として、ヒータを用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。   6. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein a heater is used as the shower plate heating means. 請求項4または請求項5記載のプラズマ処理装置において、シャワープレート加熱手段として、電磁波吸収体を用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。   6. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein an electromagnetic wave absorber is used as the shower plate heating means. 請求項7記載のプラズマ処理装置において、電磁波吸収体として炭化シリコン(SiC)を用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。   8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein silicon carbide (SiC) is used as the electromagnetic wave absorber. 請求項7記載のプラズマ処理装置において、電磁波吸収体として酸化ジルコニウム(ZrO)を用いたことを特徴とするプラズマ処理装置。 8. The plasma processing apparatus according to claim 7, wherein zirconium oxide (ZrO 2 ) is used as an electromagnetic wave absorber. 請求項1ないし請求項9のいずれか1項記載のプラズマ処理装置において、プラズマ処理室内でアースとして作用している部品を30℃以下にすることを特徴とするプラズマ処理装置。   10. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a part acting as a ground in the plasma processing chamber is set to 30 ° C. or less. 11.
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