JP3267771B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマを用いてエッ
チングや成膜やアッシングなどの処理を行うプラズマ処
理装置に関し、特にプラズマ生成部の真空容器の構造を
改良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 performing processes such as etching, film formation, and ashing by using plasma, and more particularly to a plasma processing apparatus having an improved structure of a vacuum vessel in a plasma generating unit.
【０００２】[0002]
【従来の技術】図８はヘリコン波プラズマソースを有す
る従来のプラズマ処理装置の正面断面図である。この従
来装置では、プラズマ生成部の真空容器１０は、その拡
大断面図で示すように、１枚の壁で構成されている。こ
の真空容器１０の材質は、石英またはセラミック等の誘
電体である。この真空容器１０内で生成されたプラズマ
を下方の基板処理用真空容器１２内に輸送して、基板処
理を行う。FIG. 8 is a front sectional view of a conventional plasma processing apparatus having a helicon wave plasma source. In this conventional apparatus, the vacuum vessel 10 of the plasma generation unit is formed of one wall as shown in an enlarged sectional view. The material of the vacuum vessel 10 is a dielectric such as quartz or ceramic. The plasma generated in the vacuum vessel 10 is transported to a lower substrate processing vacuum vessel 12 to perform substrate processing.
【０００３】図９は従来のダウンストリ−ム型アッシャ
−機の概略を示す正面断面図である。この装置において
も、プラズマ生成部の真空容器１１は、石英またはセラ
ミック製の１枚の壁で構成されている。FIG. 9 is a front sectional view schematically showing a conventional down stream type asher machine. Also in this apparatus, the vacuum vessel 11 of the plasma generating unit is formed of a single wall made of quartz or ceramic.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】上述した従来のプラズ
マ処理装置では、プラズマ生成部の真空容器が石英また
はセラミック製の１枚の壁で構成されているので、真空
容器が破損しやすい。例えば、プラズマ生成部の周囲に
は高周波電力供給部品や励起用アンテナ等が配置されて
いるので、これらが真空容器に接触して真空容器の破損
事故を起こすことが考えられる。また、ドライエッチン
グ装置においては、真空容器の内壁面自身がプロセスガ
スによってエッチングされて強度が低下していき、最終
的に破損に至ることが考えられる。この場合、ドライエ
ッチングでは腐食性ガスを使用するので、真空容器の破
損によって大気中に腐食性ガスが漏洩することは大きな
問題である。In the above-mentioned conventional plasma processing apparatus, since the vacuum vessel of the plasma generating section is formed of a single quartz or ceramic wall, the vacuum vessel is easily damaged. For example, since a high-frequency power supply component, an excitation antenna, and the like are arranged around the plasma generation unit, they may come into contact with the vacuum vessel and cause a breakage of the vacuum vessel. Further, in the dry etching apparatus, it is considered that the inner wall surface of the vacuum vessel itself is etched by the process gas to decrease the strength, and eventually breaks. In this case, since corrosive gas is used in dry etching, leakage of corrosive gas into the atmosphere due to breakage of the vacuum vessel is a serious problem.
【０００５】ところで、真空容器の内壁面はプラズマに
曝されているためプラズマ処理中は高温になる。そこ
で、この部分を冷却するために、図１０に示すように、
真空容器１０ａを２重管で構成して、内管１３と外管１
４の間に冷却媒体１６を流すことが行われている。しか
し、このようにすると、内管１３が破損した場合、真空
容器内に冷却媒体１６が漏れてしまい、装置は大きな被
害を受ける。[0005] By the way, since the inner wall surface of the vacuum vessel is exposed to the plasma, it becomes high in temperature during the plasma processing. Therefore, in order to cool this part, as shown in FIG.
The vacuum vessel 10a is composed of a double pipe, and the inner pipe 13 and the outer pipe 1
Flowing of the cooling medium 16 during 4 is performed. However, in this case, when the inner tube 13 is broken, the cooling medium 16 leaks into the vacuum vessel, and the device is seriously damaged.
【０００６】[0006]
【発明の目的】本発明の目的は、プラズマ生成部の真空
容器をより安全な構造にしたプラズマ処理装置を提供す
ることにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus in which a vacuum vessel of a plasma generating section has a safer structure.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段及び作用】第１の発明は、
プラズマ生成部の真空容器を内側容器と外側容器とで構
成し、内側容器と外側容器の間の壁間空間を気密に封止
したものである。すなわち、真空容器内部のプラズマ生
成空間は、内側容器と外側容器とで２重に気密封止され
ている。このようにすると、例えば、外側容器が機械的
衝撃によって破損しても、内側容器によってプラズマ生
成空間と真空容器外部とは隔絶された状態のままであ
る。また、内側容器がエッチングガスで腐食して破損し
ても、同様に、プラズマ生成空間と真空容器外部とは隔
絶された状態のままである。これにより、プラズマ生成
部の真空容器の安全性が向上する。壁間空間を真空排気
した状態で気密にしておけば、内側容器が破損したとき
に、真空容器の内部には何も漏れ出さない。The first aspect of the present invention provides
The vacuum vessel of the plasma generating section is composed of an inner vessel and an outer vessel, and the space between the walls between the inner vessel and the outer vessel is hermetically sealed. That is, the plasma generation space inside the vacuum container is hermetically sealed twice with the inner container and the outer container. In this case, for example, even if the outer container is damaged by a mechanical impact, the plasma generation space and the outside of the vacuum container are kept separated by the inner container. Further, even if the inner container is corroded and damaged by the etching gas, the plasma generation space and the outside of the vacuum container similarly remain isolated. Thereby, the safety of the vacuum vessel of the plasma generating unit is improved. If the space between the walls is kept airtight while being evacuated, nothing leaks into the vacuum container when the inner container is damaged.
【０００８】本発明のこのような真空容器構造は、図１
０に示す従来の２重管構造と若干類似しているが、次の
ような本質的な違いがある。図１０に示す従来の２重管
構造の真空容器は、内管１３だけでプラズマ生成部の気
密状態を維持しており、外管１４は単に冷却媒体１６の
通路を形成しているに過ぎない。したがって、内管１３
が破損すれば、プラズマ生成部の気密状態は破れ、冷却
媒体１６が真空容器内部に漏れてしまう。これに対し
て、本発明では、内側容器と外側容器が共にプラズマ生
成部を気密に保つ役割を果たしており、どちらか一方が
破損しても、真空容器の内部空間が真空容器の外部と連
通することがない。[0008] Such a vacuum vessel structure of the present invention is shown in FIG.
0 is slightly similar to the conventional double tube structure, but has the following essential differences. In the conventional vacuum vessel having the double-tube structure shown in FIG. 10, the air-tight state of the plasma generating portion is maintained only by the inner tube 13, and the outer tube 14 merely forms a passage for the cooling medium 16. . Therefore, the inner pipe 13
If is damaged, the airtight state of the plasma generation unit is broken, and the cooling medium 16 leaks into the vacuum vessel. On the other hand, in the present invention, both the inner container and the outer container serve to keep the plasma generating portion airtight, and even if one of them is damaged, the inner space of the vacuum container communicates with the outside of the vacuum container. Nothing.
【０００９】第２の発明は、第１の発明における壁間空
間に封入ガスを満たしたものであるあ。すなわち、内側
容器と外側容器の間の気密空間に一定量のガスを封入し
たものである。この封入ガスは、破損検知に用いること
ができ、また、真空容器の温度調節のための熱伝達媒体
として利用することもできる。封入ガスの種類として
は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅなどの不活性ガスを
用いるのが好ましい。In a second aspect of the present invention, the space between the walls in the first aspect is filled with a sealed gas. That is, a certain amount of gas is sealed in an airtight space between the inner container and the outer container. This sealed gas can be used for damage detection, and can also be used as a heat transfer medium for adjusting the temperature of the vacuum vessel. It is preferable to use an inert gas such as He, Ne, Ar, Kr, or Xe as a type of the sealing gas.
【００１０】第３の発明は、封入ガスを用いた第２の発
明において、内側容器の内側の空間と連通した箇所に、
前記封入ガスを検知するための封入ガス検知装置を設け
たものである。封入ガス検知装置としては、特定種類の
ガスの圧力だけを検知することのできる分圧真空計を用
いることができる。また、発光分光法や質量スペクトル
法を用いて封入ガスを検知することもできる。この封入
ガス検知装置は、プラズマ生成部の真空容器に直接設け
てもよいし、プラズマ生成部と連通する基板処理室に設
けてもよい。According to a third aspect of the present invention, in the second aspect using the sealed gas, a portion communicating with the space inside the inner container is provided.
An enclosed gas detection device for detecting the enclosed gas is provided. As the charged gas detecting device, a partial pressure gauge capable of detecting only the pressure of a specific type of gas can be used. Further, the sealed gas can be detected using emission spectroscopy or mass spectroscopy. This sealed gas detection device may be provided directly in the vacuum vessel of the plasma generation unit, or may be provided in a substrate processing chamber communicating with the plasma generation unit.
【００１１】第４の発明は、封入ガスを用いた第２の発
明において、温度調節用媒体を流すためのパイプを前記
壁間空間に配置したものである。パイプの内部に温度調
節用媒体を流して、この温度調節用媒体の温度を調節す
ると、パイプの壁面と封入ガスとを介して、温度調節用
媒体と真空容器とが熱交換する。これにより、例えば、
真空容器（特に内側容器）がプラズマによって加熱され
た場合にも、真空容器を冷却することができる。あるい
は、内側容器を温度調節することにより、基板処理に伴
う内側容器の内壁面への堆積物付着を抑制することが可
能となる。本発明の構造によれば、パイプ内部と封入ガ
スとは隔絶されているので、内側容器が破損しても温度
調節用媒体が真空容器内部に漏れ出ることはない。温度
調節用媒体としては、水、エチレングリコールなどを使
用できる。According to a fourth aspect of the present invention, in the second aspect of the present invention using a sealed gas, a pipe for flowing a temperature adjusting medium is disposed in the space between the walls. When a temperature adjusting medium is caused to flow inside the pipe and the temperature of the temperature adjusting medium is adjusted, heat exchange occurs between the temperature adjusting medium and the vacuum vessel via the wall surface of the pipe and the sealed gas. This allows, for example,
Even when the vacuum vessel (particularly the inner vessel) is heated by the plasma, the vacuum vessel can be cooled. Alternatively, by adjusting the temperature of the inner container, it is possible to suppress the adhesion of deposits to the inner wall surface of the inner container due to the substrate processing. According to the structure of the present invention, since the inside of the pipe and the sealed gas are isolated, even if the inner container is broken, the temperature control medium does not leak into the vacuum container. Water, ethylene glycol, or the like can be used as the temperature control medium.
【００１２】第５の発明は、封入ガスを用いた第２の発
明において、温度調節用媒体を流すためのパイプを前記
外側容器の外壁面に接触して配置したものである。すな
わち、上述の第４の発明とはパイプの配置位置が異なっ
ている。パイプの内部に温度調節用媒体を流して、この
温度調節用媒体の温度を調節すると、外側容器はパイプ
の壁面を介して直接に、また、内側容器はパイプの壁面
と外側容器と封入ガスとを介して間接的に、温度調節さ
れる。この第５の発明は、内側容器に対する熱交換効率
の点では上述の第４の発明より劣るが、パイプの設置が
容易であるという利点がある。According to a fifth aspect, in the second aspect using the sealed gas, a pipe for flowing a temperature adjusting medium is arranged in contact with the outer wall surface of the outer container. That is, the arrangement position of the pipe is different from that of the above fourth invention. When the temperature of the temperature control medium is adjusted by flowing a temperature control medium into the pipe, the outer container is directly connected to the pipe via the pipe wall, and the inner container is connected to the pipe wall, the outer container, and the sealed gas. The temperature is controlled indirectly via This fifth invention is inferior to the above-mentioned fourth invention in heat exchange efficiency with respect to the inner container, but has the advantage that the pipe can be easily installed.
【００１３】第６の発明は、上述のすべての発明におい
て、内側容器と外側容器を石英またはセラミックで形成
したものである。そもそも、真空容器を２重構造にした
のは、石英やセラミック製の真空容器の安全性を向上さ
せることを目的としており、上述のすべての発明はこの
種の材質の真空容器に対して最も効果的である。セラミ
ックの材質としては、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＣ、ＡｌＮ、Ｓｉ
Ｎ、ＢＮなどを使用することができる。According to a sixth aspect of the present invention, in any of the above-mentioned aspects, the inner container and the outer container are formed of quartz or ceramic. The dual structure of the vacuum vessel is intended to improve the safety of the vacuum vessel made of quartz or ceramic, and all the above-mentioned inventions are most effective for vacuum vessels made of this kind of material. It is a target. Ceramic materials include Al 2 O 3 , SiC, AlN, and Si.
N, BN, etc. can be used.
【００１４】[0014]
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。図
２は、ヘリコン波プラズマソ−スを用いたプラズマ処理
装置に本発明を適用した実施例の正面断面図である。プ
ラズマ生成部の真空容器１８の周辺にはマッチングボッ
クス２０、ヘリコン波励起用アンテナ２２、可変磁場発
生コイル２４がある。また、プラズマ生成部の真空容器
１８とプラズマ拡散用真空容器２６とが連通しており、
プラズマ拡散用真空容器２６の周囲にはカスプ磁場発生
用永久磁石２８がある。カスプ磁場は、プラズマを真空
容器２６の中央に閉じ込める作用があり、プラズマが真
空容器２６の壁面で損失するのを防いでいる。プラズマ
拡散用真空容器２６の内部には、処理基板３２を載せる
ための基板ホルダ−３０がある。Embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 2 is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a plasma processing apparatus using a helicon wave plasma source. Around the vacuum vessel 18 of the plasma generating section are a matching box 20, a helicon wave excitation antenna 22, and a variable magnetic field generating coil 24. In addition, the vacuum vessel 18 of the plasma generation unit communicates with the plasma diffusion vacuum vessel 26,
A cusp magnetic field generating permanent magnet 28 is provided around the plasma diffusion vacuum container 26. The cusp magnetic field has the effect of confining the plasma in the center of the vacuum vessel 26, and prevents the plasma from being lost on the wall surface of the vacuum vessel 26. Inside the vacuum chamber 26 for plasma diffusion, there is a substrate holder 30 for mounting the processing substrate 32 thereon.
【００１５】この実施例のプラズマ処理装置を動作させ
るには、図示しない排気系によりプラズマ生成部真空容
器１８およびプラズマ拡散用真空容器２６を排気し、マ
スフロ−コントロ−ラ−またはマスフロ−メ−タにより
流量制御されたプロセスガスを、図示しないプロセスガ
ス供給パイプから真空容器１８内に供給する。さらに、
ＲＦ電源から供給されたＲＦ電力は、マッチングボック
ス２０内のマッチング回路で整合され、ヘリコン波励起
用アンテナ２２でヘリコン波を励起し、プラズマを生成
する。この生成されたプラズマは、可変磁場発生コイル
２４の発生する磁場に沿ってプラズマ拡散用真空容器２
６内に拡散していく。その際、拡散したプラズマはカス
プ磁場によって真空容器の内壁面に近付くのが阻止さ
れ、プラズマの損失が抑制される。基板３２は、プラズ
マによって生成された活性種によって処理され、プラズ
マＣＶＤやドライエッチングなどの処理が行われる。In order to operate the plasma processing apparatus of this embodiment, the plasma generating unit vacuum vessel 18 and the plasma diffusion vacuum vessel 26 are evacuated by an exhaust system (not shown), and a mass flow controller or mass flow meter is used. Is supplied into the vacuum vessel 18 from a process gas supply pipe (not shown). further,
The RF power supplied from the RF power source is matched by a matching circuit in the matching box 20, and the helicon wave is excited by the helicon wave excitation antenna 22 to generate plasma. The generated plasma is applied to the plasma diffusion vacuum vessel 2 along the magnetic field generated by the variable magnetic field generation coil 24.
It spreads in 6. At this time, the diffused plasma is prevented from approaching the inner wall surface of the vacuum vessel by the cusp magnetic field, and the loss of plasma is suppressed. The substrate 32 is processed by active species generated by the plasma, and a process such as plasma CVD or dry etching is performed.
【００１６】このプラズマ処理装置は、図２に示すよう
に、プラズマ生成部真空容器１８の周辺にマッチングボ
ックス２０、ヘリコン波励起用アンテナ２２、可変磁場
発生コイル２４等の部品が存在するため、これらの部品
の落下等、不慮の事故が生じた場合、プラズマ生成部真
空容器１８が破損する恐れがある。しかし、本発明で
は、プラズマ生成部の真空容器１８を２重構造にするこ
とにより安全性を確保している。プラズマ生成部真空容
器１８とプラズマ拡散用真空容器２６との間はＯリング
シールによって気密封止されている。In this plasma processing apparatus, as shown in FIG. 2, components such as a matching box 20, a helicon wave excitation antenna 22, and a variable magnetic field generating coil 24 are present around the plasma generating unit vacuum vessel 18. If an unexpected accident such as a drop of a part occurs, the plasma generation unit vacuum vessel 18 may be damaged. However, in the present invention, safety is ensured by forming the vacuum vessel 18 of the plasma generation unit into a double structure. The space between the plasma generating unit vacuum vessel 18 and the plasma diffusion vacuum vessel 26 is hermetically sealed by an O-ring seal.
【００１７】図１は真空容器１８の拡大正面断面図であ
る。真空容器１８は内側容器３４と外側容器３６とで構
成されており、いずれも石英ガラスまたはセラミックで
できている。内側容器３４と外側容器３６の間の空間３
８（以下、壁間空間という。）は真空排気してから気密
封止してある。外側容器３６が機械的衝撃などで破損し
ても、内側容器３４があるのでプラズマ生成空間４０は
真空容器１８の外部と連通することがない。また、内側
容器３４が腐食などで破損しても、外部容器３６がある
のでプラズマ生成空間４０は真空容器１８の外部と連通
することがない。したがって、真空容器１８の内部にあ
る腐食性ガスなどが大気中に漏れ出ることがないし、ま
た、真空容器１８の内部に大気が流入することもない。
壁間空間３８は真空状態なので、内側容器３４が破損し
ても、プラズマ生成空間４０には何も漏れ出ることがな
く、プラズマ処理装置はダメージを受けない。FIG. 1 is an enlarged front sectional view of the vacuum vessel 18. The vacuum container 18 includes an inner container 34 and an outer container 36, both of which are made of quartz glass or ceramic. Space 3 between inner container 34 and outer container 36
8 (hereinafter referred to as an inter-wall space) is hermetically sealed after evacuating. Even if the outer container 36 is damaged by a mechanical shock or the like, the plasma generation space 40 does not communicate with the outside of the vacuum container 18 because of the inner container 34. Further, even if the inner container 34 is damaged due to corrosion or the like, the plasma generation space 40 does not communicate with the outside of the vacuum container 18 because of the outer container 36. Therefore, corrosive gas and the like inside the vacuum vessel 18 do not leak into the atmosphere, and the atmosphere does not flow into the vacuum vessel 18.
Since the space 38 between the walls is in a vacuum state, even if the inner container 34 is broken, nothing leaks into the plasma generation space 40 and the plasma processing apparatus is not damaged.
【００１８】図３は内側容器３４と外側容器３６の間の
壁間空間にヘリウムガス４２を封入した例である。この
場合は、図２に示すプラズマ拡散用真空容器２６にヘリ
ウムガス分圧真空計４４を取り付けておく。このように
すると、内側容器３４が破損した場合には、ヘリウムガ
ス４２がプラズマ処理装置内に漏れて、これがヘリウム
ガス分圧真空計４４で検知される。したがって、内側容
器３４が腐食などで破損した場合には、その初期段階で
確実にこれを検知できる。なお、外側容器３６の破損は
このような検知システムでは検知できないが、外側容器
３６の破損は機械的衝撃などで生じるものであるから、
その発見は作業者にとって容易である。封入ガスは上述
のヘリウムガスに限らず、プラズマ処理に影響を与えな
いガスであれば何でもよい。FIG. 3 shows an example in which a helium gas 42 is sealed in a space between walls between the inner container 34 and the outer container 36. In this case, a helium gas partial pressure vacuum gauge 44 is attached to the plasma diffusion vacuum container 26 shown in FIG. In this manner, when the inner container 34 is damaged, the helium gas 42 leaks into the plasma processing apparatus, and this is detected by the helium gas partial pressure vacuum gauge 44. Therefore, when the inner container 34 is damaged due to corrosion or the like, it can be reliably detected at the initial stage. In addition, although the damage of the outer container 36 cannot be detected by such a detection system, since the damage of the outer container 36 is caused by a mechanical impact or the like,
Its discovery is easy for workers. The sealing gas is not limited to the above-mentioned helium gas, but may be any gas that does not affect the plasma processing.
【００１９】図４は、図３のようにヘリウムガスを封入
した真空容器において、壁間空間に温度調節用のパイプ
４６を通した例である。このパイプ４６の内部には温度
調節用の媒体４８が通過するようになっている。壁間空
間に満たされたヘリウムガス４２は温度調節用パイプ４
６を介して温度調節用媒体で加熱または冷却される。そ
して、さらに、このヘリウムガス４２により内側容器３
４と外側容器３６が加熱または冷却される。なお、この
プラズマ生成部の真空容器１８には高周波電力が印加さ
れるため、パイプ４６を金属等の導電性材料で形成する
と、高周波の干渉等が生じて好ましくない。したがっ
て、このパイプ４６は、高純度アルミナ・透光性アルミ
ナ・単結晶サファイア（Ａｌ2Ｏ3）、窒化ホウ素（Ｂ
Ｎ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の熱伝導率の大き
な誘電体材料で形成するのが好ましい。FIG. 4 shows an example of a vacuum vessel filled with helium gas as shown in FIG. A temperature adjusting medium 48 passes through the inside of the pipe 46. The helium gas 42 filled in the space between the walls is supplied to the temperature control pipe 4.
Heating or cooling with a temperature control medium via 6. Further, the helium gas 42 allows the inner container 3
4 and the outer container 36 are heated or cooled. Since high-frequency power is applied to the vacuum vessel 18 of the plasma generation unit, it is not preferable to form the pipe 46 with a conductive material such as metal because high-frequency interference and the like occur. Therefore, this pipe 46 is made of high-purity alumina, translucent alumina, single-crystal sapphire (Al 2 O 3 ), boron nitride (B
N), and a dielectric material having high thermal conductivity such as aluminum nitride (AlN).
【００２０】プラズマ生成部の真空容器１８は内部のプ
ラズマに曝されているため、プラズマ処理中は高温にな
る。しかし、上述のパイプ４６に冷却媒体を流すことに
より、真空容器１８の温度上昇を抑制できる。Since the vacuum vessel 18 of the plasma generating section is exposed to the internal plasma, the temperature becomes high during the plasma processing. However, by flowing the cooling medium through the pipe 46, the temperature rise of the vacuum vessel 18 can be suppressed.
【００２１】図５はパイプ４６ａを外側容器３６の外壁
面に接触して配置した例である。パイプ４６ａの役割は
図４の実施例と同じであるが、内側容器３４に対する温
度調節機能は図４の実施例よりも若干低下する。ただ
し、図４の実施例よりも製造が容易である。FIG. 5 shows an example in which the pipe 46a is arranged in contact with the outer wall surface of the outer container 36. Although the role of the pipe 46a is the same as that of the embodiment of FIG. 4, the function of adjusting the temperature of the inner container 34 is slightly lower than that of the embodiment of FIG. However, it is easier to manufacture than the embodiment of FIG.
【００２２】図６はダウンストリ−ム型アッシャ−機に
本発明を適用した実施例の正面断面図である。この装置
においても、プラズマ生成部の真空容器４８は、石英ま
たはセラミック製の内側容器５０と外側容器５２からな
る２重構造となっており、両者の間の壁間空間５４は気
密封止されている。真空容器４８の外周には、これを包
むように、水平断面が円弧状の部分円筒面からなる１対
の電極４９ａ、４９ｂが配置されていて、一方は高周波
電源５１に接続され、他方は接地されている。ガス導入
口５３は、２重の真空容器４８の気密を保った状態で真
空容器４８を貫通している。FIG. 6 is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a down-stream type asher machine. Also in this apparatus, the vacuum container 48 of the plasma generation unit has a double structure including an inner container 50 and an outer container 52 made of quartz or ceramic, and an inter-wall space 54 therebetween is hermetically sealed. I have. A pair of electrodes 49a and 49b each having a horizontal cross section formed of a partial cylindrical surface having an arc shape are arranged on the outer periphery of the vacuum vessel 48 so as to surround the vacuum vessel 48. ing. The gas inlet 53 penetrates through the vacuum container 48 while keeping the double vacuum container 48 airtight.
【００２３】図７（Ａ）はマイクロ波プラズマ処理装置
に本発明を適用した実施例の正面断面図である。この装
置においても、プラズマ生成部の真空容器５６は内側容
器５８と外側容器６０からなる２重構造になっている。
真空容器５６の上部にはマイクロ波導入用石英窓６２を
介してマイクロ波導波管６４がある。真空容器５６の内
側にはマイクロ波遮断壁６６が配置されている。FIG. 7A is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a microwave plasma processing apparatus. Also in this apparatus, the vacuum vessel 56 of the plasma generating unit has a double structure including the inner vessel 58 and the outer vessel 60.
A microwave waveguide 64 is provided above the vacuum container 56 via a quartz window 62 for microwave introduction. A microwave blocking wall 66 is arranged inside the vacuum vessel 56.
【００２４】図７（Ｂ）は真空容器５６の拡大断面図で
あり、内側容器５８と外側容器６０の間の壁間空間には
ヘリウムガス７２を封入してある。さらに、この壁間空
間には温度調節用のパイプ７４を通してある。そして、
このパイプ７４の内部に温度調節用の媒体を通すように
なっている。図７（Ｃ）は真空容器５６の変更例の拡大
断面図であり、パイプ７４ａを外側容器６０の外壁面に
接触して配置してある。FIG. 7B is an enlarged sectional view of the vacuum vessel 56, in which a helium gas 72 is sealed in a space between the walls between the inner vessel 58 and the outer vessel 60. Furthermore, a temperature control pipe 74 is passed through the space between the walls. And
A medium for adjusting the temperature is passed through the inside of the pipe 74. FIG. 7C is an enlarged cross-sectional view of a modified example of the vacuum container 56, in which a pipe 74 a is arranged in contact with the outer wall surface of the outer container 60.
【００２５】図７（Ａ）に示すプラズマ処理装置を動作
させるには、図示しない排気系により真空容器５６内を
排気し、マスフロ−コントロ−ラ−またはマスフロ−メ
−タ−により流量制御されたプロセスガスをプロセスガ
ス供給管から真空容器５６内に導入する。さらに、マイ
クロ波導入用石英窓６２からマイクロ波を導入して真空
容器５６内にプラズマ６７を生成し、基板ホルダ−６８
上の基板７０をプラズマ処理する。In order to operate the plasma processing apparatus shown in FIG. 7A, the inside of the vacuum vessel 56 is evacuated by an exhaust system (not shown), and the flow rate is controlled by a mass flow controller or a mass flow meter. A process gas is introduced from the process gas supply pipe into the vacuum vessel 56. Further, microwaves are introduced from the quartz window 62 for microwave introduction to generate plasma 67 in the vacuum chamber 56, and the substrate holder 68
The upper substrate 70 is subjected to plasma processing.
【００２６】[0026]
【発明の効果】本発明によれば、プラズマ生成部の真空
容器を２重構造にしたことにより、真空容器の安全性が
向上する。また、この真空容器の壁間空間に封入ガスを
満たすことにより、内側容器の破損を検知したり、真空
容器の温度を制御したりすることが容易になる。According to the present invention, the safety of the vacuum vessel is improved by forming the vacuum vessel of the plasma generating section into a double structure. Further, by filling the space between the walls of the vacuum container with the filled gas, it becomes easy to detect breakage of the inner container and to control the temperature of the vacuum container.
【図１】本発明の一実施例におけるプラズマ生成部の真
空容器の正面断面図である。FIG. 1 is a front sectional view of a vacuum vessel of a plasma generation unit according to one embodiment of the present invention.
【図２】ヘリコン波プラズマソ−スを用いたプラズマ処
理装置に本発明を適用した実施例の正面断面図である。FIG. 2 is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a plasma processing apparatus using a helicon wave plasma source.
【図３】壁間空間にヘリウムガスを封入した真空容器の
正面断面図である。FIG. 3 is a front sectional view of a vacuum container in which helium gas is sealed in a space between walls.
【図４】壁間空間に温度調節用のパイプを通した真空容
器の正面断面図である。FIG. 4 is a front sectional view of a vacuum vessel in which a temperature control pipe is passed through a space between walls.
【図５】外側容器の外壁面に接触して温度調節用のパイ
プを配置した真空容器の正面断面図である。FIG. 5 is a front sectional view of a vacuum vessel in which a temperature control pipe is arranged in contact with the outer wall surface of the outer vessel.
【図６】ダウンストリ−ム型アッシャ−機に本発明を適
用した実施例の正面断面図である。FIG. 6 is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a down-stream type asher machine.
【図７】マイクロ波プラズマ処理装置に本発明を適用し
た実施例の正面断面図である。FIG. 7 is a front sectional view of an embodiment in which the present invention is applied to a microwave plasma processing apparatus.
【図８】ヘリコン波プラズマソースを有する従来のプラ
ズマ処理装置の正面断面図である。FIG. 8 is a front sectional view of a conventional plasma processing apparatus having a helicon wave plasma source.
【図９】従来のダウンストリ−ム型アッシャ−機の概略
を示す正面断面図である。FIG. 9 is a front sectional view schematically showing a conventional downstream type asher machine.
【図１０】冷却媒体を通すようにした従来の２重管真空
容器の正面断面図である。FIG. 10 is a front sectional view of a conventional double-tube vacuum vessel through which a cooling medium passes.
１８…プラズマ生成部真空容器 ２０…マッチングボックス ２２…ヘリコン波励起用アンテナ ２４…可変磁場発生コイル ２６…プラズマ拡散用真空容器 ２８…マルチカスプ磁場発生用永久磁石 ３０…基板ホルダー ３２…処理基板 ３４…内側容器 ３６…外側容器 ３８…壁間空間 ４０…プラズマ生成空間 ４２…ヘリウムガス ４４…ヘリウムガス分圧真空計 ４６…パイプ Reference Signs List 18 Vacuum container for plasma generating unit 20 Matching box 22 Antenna for helicon wave excitation 24 Variable coil for generating magnetic field 26 ... Vacuum container for plasma diffusion 28 ... Permanent magnet for generating multi-cusp magnetic field 30 ... Substrate holder 32 ... Processing substrate 34 ... Inside Vessel 36 ... Outer vessel 38 ... Space between walls 40 ... Plasma generation space 42 ... Helium gas 44 ... Helium gas partial pressure vacuum gauge 46 ... Pipe
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C23F 4/00 C23C 16/50 H01J 5/02 H01L 21/205 H01L 21/3065 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) C23F 4/00 C23C 16/50 H01J 5/02 H01L 21/205 H01L 21/3065
Claims (6)
外側容器とで構成し、内側容器と外側容器の間の壁間空
間を気密に封止したことを特徴とするプラズマ処理装
置。1. A plasma processing apparatus, wherein a vacuum vessel of a plasma generating section is composed of an inner vessel and an outer vessel, and a space between walls between the inner vessel and the outer vessel is hermetically sealed.
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 space between the walls is filled with a filling gas.
に、前記封入ガスを検知するための封入ガス検知装置を
設けた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 plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a sealed gas detection device for detecting the sealed gas is provided at a location communicating with a space inside the inner container.
記壁間空間に配置した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 plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a pipe for flowing a temperature adjusting medium is disposed in the space between the walls.
記外側容器の外壁面に接触して配置したことを特徴とす
る請求項２記載のプラズマ処理装置。5. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a pipe for flowing a temperature adjusting medium is disposed in contact with an outer wall surface of the outer container.
ックで形成したことを特徴とする請求項１から５までの
いずれか１項に記載のプラズマ処理装置。6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the inner container and the outer container are formed of quartz or ceramic.
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