JP4163437B2 - Dielectric window for plasma processing equipment - Google Patents

Dielectric window for plasma processing equipment Download PDF

Info

Publication number
JP4163437B2
JP4163437B2 JP2002115109A JP2002115109A JP4163437B2 JP 4163437 B2 JP4163437 B2 JP 4163437B2 JP 2002115109 A JP2002115109 A JP 2002115109A JP 2002115109 A JP2002115109 A JP 2002115109A JP 4163437 B2 JP4163437 B2 JP 4163437B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
dielectric plate
dielectric
dielectric window
plasma processing
cooling
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002115109A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003309109A (en
Inventor
正樹 鈴木
智洋 奥村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Priority to JP2002115109A priority Critical patent/JP4163437B2/en
Publication of JP2003309109A publication Critical patent/JP2003309109A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4163437B2 publication Critical patent/JP4163437B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体等の薄膜回路や電子部品の製造に利用されるドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置などのプラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体等の薄膜回路や電子部品の製造に利用されるプラズマ処理装置の１つとして、真空容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管に高周波電力を印加することによって真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して真空容器内にプラズマを発生させる高周波誘導方式のプラズマ処理装置がある。
【０００３】
高周波誘導方式のプラズマ処理装置の一例としてプラズマ処理装置２００を図１１に示す。
【０００４】
図１１に示すように、プラズマ処理装置２００は、略中空円柱形状の真空容器２０１と、真空容器２０１の上部における開口部を塞ぐように備えられた円盤状の石英ガラス製の誘電体窓２０５とを備えており、真空容器２０１と誘電体窓２０５とで密閉された空間でありかつプラズマ処理が行われる処理室２４０が形成されている。また、真空容器２０１の外側側面には、真空容器２０１内に所定の反応ガスの供給を行う反応ガス供給装置２０２と、真空容器２０１内（処理室２４０内）の空気若しくは反応ガスの排気を行う排気装置の一例である真空ポンプ２０３が備えられている。また、誘電体窓２０５の上方近傍にはコイル２０６が配置されており、コイル２０６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源２０４と整合器２１０とが真空容器２０１の外側に備えられている。また、真空容器２０１内における底面中央付近には、基板電極２０７が備えられており、この基板電極２０７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源２０９と整合回路２３０とが真空容器２０１の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置２００によりプラズマ処理が施される基板２０８が、真空容器２０１内の基板電極２０７の上に載置されている。
【０００５】
また、真空容器２０１の側壁内部には、冷温媒流路２１５が形成されており、サーキュレータ２１６により温度制御された水が冷温媒流路２１５内に流される。また、基板電極２０７にも冷温媒流路２１８が形成されており、別のサーキュレータ２１７により温度制御された水が冷温媒流路２１８内に流される。
【０００６】
このような構成のプラズマ処理装置２００により基板２０８に対してドライエッチングやプラズマＣＶＤ等のプラズマ処理を行う方法について説明する。
【０００７】
まず、図１１において、真空容器２０１内に反応ガス供給装置２０２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ２０３で真空容器２０１内の空気の排気を行い、真空容器２０１内を所定の反応ガスで満たすとともに所定の圧力に保つ。その後、コイル用高周波電源２０４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力をコイル２０６に印加する。これにより、真空容器２０１内、すなわち処理室２４０内にプラズマを発生させることができ、上記プラズマにより基板電極２０７上に載置された基板２０８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行うことができる。このとき、基板電極２０７にも基板電極用高周波電源２０９により高周波電力を印加することで、基板２０８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。また、真空容器２０１の側壁内部における冷温媒流路２１５に温度制御された水が流されることにより、プラズマ処理装置２００におけるプラズマ処理中及びプラズマ処理待機中（すなわち、プラズマ非処理時）において、基板電極２０７の内部の冷温媒流路に別のサーキュレータ２１７により温度制御された水が流されることにより、基板電極２０７の温度が一定に保たれている。基板電極２０７の温度の一定保持は、処理室２４０内のプラズマの熱照射や反応ガスからの伝熱や基板２０８に入射するイオンエネルギーによって基板２０８の温度の上昇を抑制することができる。
【０００８】
また、真空容器２０１内の冷温媒流路２１５にサーキュレータ２１６により、温度制御された水が流されることにより、プラズマ処理中における処理室２４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、及びアース電位とされている真空容器２０１の壁面に入射されるイオンエネルギーによる上記壁面の温度の上昇を抑制することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図１１に示した方式では、誘電体窓２０５の下面（すなわち真空側の面）に反応生成物が多量に堆積するために、真空容器２０１内におけるダストの発生や、プラズマ処理装置２００のメンテナンス間隔が短くなるという問題点がある。また、上記誘電体窓２０５への反応生成物の堆積により、真空容器２０１内の雰囲気が安定せず、プラズマ処理の再現性に乏しいという問題点がある。このような問題点について以下に詳述する。
【００１０】
プラズマ処理を重ねていくにつれて上記の堆積膜は膜厚を増していくが、堆積膜がある膜厚を越えると膜応力によりはがれが生じ、真空容器２０１内においてダストとなって基板２０８上に降ってくる。図１１のプラズマ処理装置２００における方式では、少数の基板２０８をプラズマ処理しただけでダストが発生する場合があるため、処理室２４０を大気開放して誘電体窓２０５を純水あるいはエタノール等で洗浄（メンテナンス）する頻度が高くなるという問題点がある。
【００１１】
また、プラズマ処理を重ねていくと、上述した堆積膜の膜厚が変化するため、反応ガスの吸着率が変化し、真空容器２０１内の雰囲気、すなわち反応ガスの分圧が変化し、プラズマ処理の再現性が悪化する。また、プラズマ処理中に誘電体窓２０５に衝突する高エネルギーイオンによる加熱で誘電体窓２０５の温度が変動することも反応ガスの吸着率の変化を引き起こす原因となっている。
【００１２】
上記の問題は、連続処理時間が著しく長い場合や、コイル２０６に印加する高周波電力が大きい場合に、著しく生じる。誘電体窓２０５の過昇温が起き、この誘電体窓２０５と堆積物との熱膨張率の差によって、誘電体窓２０５に堆積された薄膜の膜応力が高まって上記薄膜の剥がれが発生し、処理室２４０内においてダストが発生するという問題がある。
【００１３】
上記の夫々の問題を解決するためには、誘電体窓２０５中にも冷温媒の流路を設けて、温度制御された上記冷温媒を上記流路内に流して、誘電体窓２０５の温度制御を行うことが考えられる。しかしながら、このような方法により誘電体窓２０５の温度制御を行うことは以下に説明する問題があり、従来困難と考えられ実現していなかった。
【００１４】
すなわち、真空容器２０１の上面の略全体に形成された開口部を塞いで真空容器２０１を密閉する略円板形状の誘電体窓２０５は、処理室２４０の真空引き時に繰り返し大気圧力を受けて、大きな曲げ応力を受けることとなる。このような誘電体窓２０５の内部に上記流路を形成した場合にあっては、上記流路に流す冷温媒の圧力による力をさらに誘電体窓２０５は受けることとなるとともに、さらに加えて処理室２４０内外の温度差による温度歪みが発生し、誘電体窓２０５は上記温度歪みによる熱応力を受けることとなり、このような夫々の力（若しくは応力）に耐え得てかつその内部に上記流路を有する略円盤形状の誘電体窓２０５の構造及びその製造方法が無いという問題点がある。
【００１５】
また、誘電体窓２０５は、処理室２４０外部で励起された電磁界を処理室２４０内部に伝達する必要があるが、誘電体窓２０５の内部に流路を設けた場合にあっては、上記流路内に流される冷温媒が上記電磁界の伝達を著しく阻害するものと考えられているという問題点がある。
【００１６】
また、誘電体窓２０５はその処理室２４０側の表面が、処理室２４０内において発生される反応ガスのプラズマによりスパッタリングを受けることとなるため、誘電体窓２０５にはコンタミネーションを生じない純粋な材料として、例えば、石英ガラスやセラミックスが用いられているが、これらの材料は融点が高く、しかも脆性が強いという特性があり、誘電体窓２０５中に上記流路等を鋳造や溶接等というような方法で形成することが困難であるという問題点がある。
【００１７】
従って、本発明の目的は、上記問題を解決することにあって、処理室内でのダスト発生や雰囲気の変動の原因となる誘電体窓そのものの温度変化を抑制できる冷却又は加温が可能なプラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は以下のように構成する。
【００１９】
本発明の第１態様によれば、真空容器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気しつつ、上記処理室内に反応ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管より高周波電力を印加し、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置用誘電体窓であって、
第１誘電板と第２誘電板とが接合されてなり、かつ上記第１誘電板と上記第２誘電板との間に冷温媒流路を有することを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２０】
本発明の第２態様によれば、上記第１誘電板は、概略平板形状を有し、かつ互いに連通した凹部が形成されかつ上記第２誘電板と接合される第１接合表面と、プラズマ処理装置における上記処理室の外側に面する処理室外側表面とを備え、上記第２誘電板は、概略平板形状を有し、かつ上記第１誘電板の上記第１接合表面と接合される第２接合表面と、上記処理室の内側に面する処理室内側表面とを備え、
上記冷温媒流路は、上記第１誘電板の上記凹部と上記第２誘電板の上記第２接合表面とで囲まれて形成されている第１態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２１】
本発明の第３態様によれば、上記冷温媒流路の冷温媒の流出口及び流入口が共に、上記第１誘電板の上記処理室外側表面、又は上記第２誘電板の上記処理室内側表面に形成されている第２態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２２】
本発明の第４態様によれば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、接着剤による接着により行われている第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２３】
本発明の第５態様によれば、上記接着剤が硬化後も弾性を保つゴム系接着剤であり、上記第１接合表面と第２接合表面との間に上記接着剤により接着剤層が厚さ１０μｍ以上で形成されている第４態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２４】
本発明の第６態様によれば、上記接着剤がシリコンゴム系接着剤である第５態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２５】
本発明の第７態様によれば、上記接着剤が上記冷温媒流路の内側にはみ出している第４態様から第６態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２６】
本発明の第８態様によれば、上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである第１態様から第７態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電体窓を提供する。
【００２７】
本発明の第９態様によれば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との材質が共に石英ガラスであり、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、高温原子間接合により行われている第１態様から第３態様のいずれか１つに記載のプラズマ処理装置用誘電窓を提供する。
【００２８】
本発明の第１０態様によれば、互いに連通した凹部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有するプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法であって、
上記第１接合表面又は上記第２接合表面に接着剤を塗布する工程と、
上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させるように上記接着剤を介して、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させる工程と、
上記密着させた上記接着剤を硬化させることにより上記第１接合表面と上記第２接合表面とを接合する工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する。
【００２９】
本発明の第１１態様によれば、上記接着剤は、熱硬化性のシリコン系接着剤である第１０態様に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する。
【００３０】
本発明の第１２態様によれば，上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである第１０態様又は第１１態様に記載のプラズマ処理装置用の誘電体窓製造方法を提供する。
【００３１】
本発明の第１３態様によれば、材質が石英ガラスである第１誘電板における互いに連通した凹部が形成された第１接合表面と、材質が石英ガラスである第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有するプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法であって、
上記第１接合表面及び上記第２接合表面を研磨する工程と、
上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させながら、上記冷温媒流路内を真空排気する工程と、
上記冷温媒流路内を真空排気しながら上記密着させた上記第１誘電板と上記第２誘電板とを摂氏９００度以上かつ摂氏１７００度以下で加熱して保持することにより、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを原子間接合する工程とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供する。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明にかかる実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００３３】
まず、本発明の第１実施形態にかかるプラズマ処理装置用誘電体窓及びプラズマ処理装置用誘電体窓製造方法について、図１、図２、図３及び図１０を参照して説明する。
【００３４】
図１は、本第１実施形態にかかるプラズマ処理装置用誘電体窓の一例である誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置の一例であるプラズマ処理装置１００の構造を示す模式断面図である。
【００３５】
図１に示すように、プラズマ処理装置１００は、上面に開口部を有する略中空円柱形状の真空容器１と、真空容器１の上記開口部を塞ぐように備えられた円盤状の石英ガラス製の誘電体窓５とを備えており、真空容器１と誘電体窓５とにより密閉された空間でありかつプラズマ処理が行われる処理室４０が形成されている。言いかえれば、誘電体窓５は真空容器１の隔壁の一部をなし、これにより、処理室４０が形成されている。また、真空容器１の外側には、真空容器１内に所定の反応ガスの供給を行う反応ガス供給装置２と、真空容器１内の空気若しくは反応ガスの排気（真空排気）を行う排気装置である真空ポンプ３が備えられている。また、誘電体窓５の上方近傍にはコイル６が配置されており、コイル６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源４と整合器１０とが真空容器１の外側に備えられている。ここで、このコイル６の平面形状（図１におけるＢ−Ｂ矢視図）を図１０に示す。図１０に示すように、コイル６はその中央部分にて接続され、かつ上記中央部分から放射状かつ上記中央部分に対して時計方向に伸びるように配置された複数の筋状の電極により形成されている。なお、プラズマ処理装置１００がコイル６を備える場合に代えて、例えば、板状に形成された電極、又は、導波管等が備えられているような場合であってもよい。また、処理室４０内における底面中央付近には、基板電極７が備えられており、この基板電極７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源９と整合器３０とが真空容器１の外側に備えられている。また、プラズマ処理装置１０１によりプラズマ処理が施される被加工物の一例である基板８が、処理室４０内の基板電極７の上に載置される。
【００３６】
また、誘電体窓５は、概略平板形状を有する第１誘電板５１の第１接合表面５１ａと第２誘電板５２の第２接合表面５２ａとが接合されることにより形成されており、第１誘電板５１における第１接合表面５１ａとは反対側の表面は、プラズマ処理装置１００の処理室４０の外側に（プラズマ処理装置１００の外側が大気に面する場合にあっては大気側に）面する処理室外側表面５１ｂであり、第２誘電板５２における第２接合表面５２ａとは反対側の表面は、処理室４０の内側に（すなわち、処理室４０の真空側に）面する処理室内側表面５２ｂとなっている。また、図１、及び図２の誘電体窓５の模式断面図（図１におけるＡ−Ａ断面）に示すように、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａ側には、凹部が一筆書き状に連通して形成された溝部が形成されており、この溝部と第２接合表面５２ａとで囲まれた冷温媒流路の一例である第１冷温媒流路１１が、誘電体窓５の内部にその全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。言いかえれば、誘電体窓５における第１誘電板５１と第２誘電板５２との間に、第１冷温媒流路１１が上記全面に渡って略均一に配置されるように形成されている。また、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂには、第１冷温媒流路１１への冷温媒となる流体の流入口１８及び流出口１９が形成されている。さらに、プラズマ処理装置１００においては、第１冷温媒流路１１への流入口１８及び流出口１９に接続された配管若しくはチューブ等により形成された管路である循環通路１２ａ及び１２ｂを通して、上記冷温媒となる流体の一例である純水を流して循環させる循環機構の一例である第１サーキュレータ１２が、真空容器１の外側に備えられている。図１０に示すように、循環通路１２ａ及び１２ｂは、コイル６に干渉しない位置に配置され、循環通路１２ａ及び１２ｂを形成している上記管路の材質には誘電体（例えば、テフロン（登録商標）等）が用いられ、コイル６から発生される電磁波を上記管路が吸収しない構造としている。なお、第１サーキュレータ１２内には温度制御装置（図示しない）が備えられており、循環される純水の温度が一定となるように制御可能となっている。
【００３７】
また、コイル６と誘電体窓５との間、すなわち、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂ全体を覆うように、電気絶縁板兼断熱板である断熱板１３（例えば、マイカ製の板）が設けられており、コイル６が断熱板１３を介して誘電体窓５に押し付けられている。また、真空容器１の側壁内部には、第２冷温媒流路１５が設けられており、第２サーキュレータ１６により温度制御された冷温媒、例えば水を流すことができ、真空容器１の温度を制御することが可能となっている。また、基板電極７には第３サーキュレータ１７が接続され、第３サーキュレータ１７により温度制御された冷温媒、例えば水を流して、基板電極７の温度を一定に保つことが可能となっている。
【００３８】
次に、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００において用いた誘電体窓５の製造方法について説明する。また、図３は、誘電体窓５の第１誘電板５１及び第２誘電板５２の模式的な断面図を用いた誘電体窓５の製造工程の概略説明図である。
【００３９】
まず、図３（Ａ）に示すように、共に円盤形状の第１誘電板５１及び第２誘電板５２を用意する。本第１実施形態においては、第１誘電板５１及び第２誘電板５２の材質は共に石英ガラスであって、各々直径３４０ｍｍ、厚さ１５ｍｍである。なお、図３（Ａ）から（Ｅ）において、第１誘電板５１における図示上面が処理室外側表面５１ｂ、図示下面が第１接合表面５１ａとなっており、第２誘電板５２における図示上面が第２接合表面５２ａ、図示下面が処理室内側表面５２ｂとなっている。次に、図３（Ｂ）に示すように、第１誘電板５１における第１接合表面５１ａに、第１冷温媒流路１１（以降単に、冷温媒流路１１という）となる凹部の一例である凹状の溝部５１ｃを形成する。本第１実施形態においては、溝部５１ｃの形成幅と、隣接する溝部５１ｃ間の幅（すなわち、第１接合表面５１ａにおける隣接する溝部５１ｃ間における溝部５１ｃが形成されていない部分の幅）とが共に１７ｍｍとしており、また、溝部５１ｃの形成深さを３ｍｍとしている。従って、処理室４０内側に面する誘電体窓５の面積の約５０％が溝部５１ｃの面積、すなわち、冷温媒流路１１の面積となっている。さらに、図３（Ｃ）に示すように、第１誘電板５１の処理室外側表面５１ｂに流体の流入口１８および流出口１９を形成する。
【００４０】
次いで、図３（Ｄ）に示すように、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａに接着剤の一例であるシリコン系接着剤２０を筋状に塗布する。上記接着剤としては、好ましくは、硬化後も弾性を保つゴム系接着剤、例えば、熱硬化性のシリコン系接着剤が用いられる。
【００４１】
そして、図３（Ｅ）に示すように、第１誘電板５１の第１接合表面５１ａ及び第２誘電板５２の第２接合表面５２ａをシリコン系接着剤２０を介して押圧して、シリコン系接着剤２０を冷温媒流路１１の内側に若干はみ出るように互いを密着させる。この状態における冷温媒流路１１の拡大図を図３（Ｆ）に示す。図３（Ｆ）に示すように、シリコン系接着剤２０は、冷温媒流路１１の内側にはみ出されて、はみ出されたシリコン系接着剤２１は、冷温媒流路１１における第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの接合部分を有する隅部及び上記隅部近傍全体を覆っている。また、上記においてシリコン系接着剤２０を塗布する量は、第１接合表面５１ａに所望の厚さ、好ましくは１０μｍ以上の厚さの接着剤層２２（例えば、厚さ５０μｍの上記接着剤層２２）を与えると共に、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとが密着された際に、溝部５１ｃの両端部内側に、直径にして１ｍｍ前後かつ溝部５１ｃの端部沿いにひも状にシリコン系接着剤２０がはみ出す程度とするのが好適である。また、上記密着後の接着剤層２２の厚さの確保のために、第１接合表面５１ａ若しくは第２接合表面５２ａに予め接着剤層２２の厚さに等しいスペーサを多数貼っておくか、又は、シリコン系接着剤２０にフィラーを入れておき、第１接合表面５１ａ若しくは第２接合表面５２ａにシリコン系接着剤２０とともに上記フィラーを供給するような場合であってもよい。
【００４２】
その後、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとを密着させた状態の第１誘電板５１及び第２誘電板５２を、加熱装置、例えば電気炉内に入れて加熱し、シリコン系接着剤２０を所定の温度にて所定の時間をかけて熱硬化させ、誘電体窓５を完成させる。なお、上記のようにシリコン系接着剤２０を積極的に熱硬化させることが好ましいが、このような場合に代えて、例えば、自然にシリコン系接着剤２０を硬化させるような場合であってもよい。
【００４３】
以上のように構成されて製造される誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置１００の動作について説明する。
【００４４】
図１において、まず、真空容器１内の基板電極７の上にプラズマ処理を行う基板８を載置する。次に、真空容器１内の処理室４０に反応ガス供給装置２より所定の反応ガスを導入しつつ、真空ポンプ３で処理室４０内の空気の排気を行い、処理室４０内を反応ガスで満たすとともに、所定の圧力に保つ。その後、コイル用高周波電源４により１３．５６ＭＨｚの高周波電力を、コイル６に印加する。これにより、断熱板１３と誘電体窓５を介して、処理室４０内の反応ガスに高周波の電磁界を伝播させてプラズマを発生させて、上記発生されたプラズマにより基板電極７上に載置された基板８に対してエッチング、堆積、又は表面改質等のプラズマ処理を行う。このとき、基板電極７にも基板電極用高周波電源９により高周波電力を印加することで、基板８に到達するイオンエネルギーを制御することができる。
【００４５】
プラズマ処理装置１００におけるプラズマ処理中及びプラズマ処理待機中（すなわち、プラズマ非処理時）において、基板電極７の内部の冷温媒流路に第３サーキュレータ１７により温度制御された水が流されることにより、基板電極７の温度が一定に保たれている。基板電極７の温度の一定保持は、処理室４０内のプラズマの熱照射や反応ガスからの伝熱や基板８に入射するイオンエネルギーによって基板８の温度の上昇を抑制する。
【００４６】
また、真空容器１内の第２冷温媒流路１５に第２サーキュレータ１６により、温度制御された水が流されることにより、プラズマ処理中における処理室４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、及びアース電位とされている真空容器１の壁面に入射されるイオンエネルギーによる上記壁面の温度の上昇を抑制する。
【００４７】
さらに、誘電体窓５においても、その内部の冷温媒流路１１に第１サーキュレータ１２により一定の温度に保たれた純水が循環通路１２ａ及び１２ｂと、流入口１８と流出口１９を経て循環される。プラズマ処理中における処理室４０内のプラズマの熱放射、反応ガスからの伝熱、又は第２誘電板５１の処理室内側表面５２ｂに入射するイオンエネルギーにより、誘電体窓５は加熱されるが、上記純水の循環により誘電体窓５の温度上昇が抑えられる。また、プラズマ処理を行わないプラズマ処理待機中にも誘電体窓５の温度は、温度制御された純水の温度近くに保たれる。また、純水の制御温度を上げて誘電体窓５の温度を高い温度に保つことにより、反応生成物は誘電体窓５の表面にて昇華して堆積し難くなる。
【００４８】
上記第１実施形態によれば、以下のような種々の効果を得ることができる。
【００４９】
まず、その内部に冷温媒流路１１が形成された誘電体窓５を用いたプラズマ処理装置１００においてプラズマ処理を行う際に、冷温媒流路１１内に純水を流すような場合であっても、誘電体窓５の電磁波の透過率の低下は実用上問題とならない程僅かであり、プラズマ処理中における冷温媒流路１１への純水の循環がプラズマ処理に影響を与えることはなく、誘電体窓５の温度制御を行うことができる。
【００５０】
例えば、誘電体窓５の全面に対し冷温媒流路１１の占める面積が約５０％であり、冷温媒流路１１の形成高さが３ｍｍの場合であって、１３．５６ＭＨｚの高周波を発生させるような場合において、冷温媒流路１１内に純水がない場合に対して、純水がある場合は、プラズマの発光強度に対して電磁波の透過率は数％の低下に留まり、プラズマ処理としての実用上の問題はない。さらに、上記よりも周波数の高いマイクロ波を用いる場合には、冷温媒として上記純水の代わりに、フッ素系オイルを用いるような場合であってもよい。
【００５１】
また、直径約３５０ｍｍ、厚さ１５ｍｍの石英ガラス板２枚を、厚さ５０μｍのシリコン系接着剤２０で接合した誘電体窓５は、接合面が誘電体窓５の厚さ方向における略中央に位置することとなるため、構造的に接合面の応力が小さく、常用０．１ＭＰａ、最大０．２ＭＰａの冷温媒流路１１の内部圧力に耐えることができるとともに、内径３２０ｍｍの真空容器１の１０００回以上の大気圧／真空の繰り返し動作に耐えることができる。
【００５２】
また、冷温媒流路１１内にはみ出されたシリコン系接着剤２１は、冷温媒流路１１における第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの接合部分を有する隅部及び上記隅部近傍全体を覆っており、これにより、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとのシリコン系接着剤２１による接合を補強された状態とすることができ、第１誘電板５１と第２誘電板５２の上記接合をより強固なものとすることができる。
【００５３】
また、シリコン系接着剤は耐水・耐熱性に富み、例えば、冷温媒として８０℃の温水を用いての長期間の循環にも耐えることができる。冷温媒流路１１にはみ出したシリコン系接着剤２１は、循環される水により多少膨潤するが、このはみ出したシリコン系接着剤２１が防壁となって、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの間に位置されていてかつ夫々を接着しているシリコン系接着剤２０への水の浸透が防止され、このようなシリコン系接着剤のはみ出し部分がない場合に比べて、第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合強度の寿命を長期化することができる。また、シリコン系接着剤は、冷温媒流路１１内に冷温媒がない状態で、例えば、コイル６への９００Ｗの高周波電力印加による約３０分間の連続放電にも耐えることができ、さらに、誘電体窓５の温度が１５０℃にまで上昇されるような場合であっても処理室４０を真空状態に維持しながら上記接合を保持することができる。
【００５４】
また、第１接合表面５１ａと第２接合表面５２ａとの間にシリコン系接着剤により所望の厚さの接着剤層２２（例えば、厚さ５０μｍの接着剤層２２）が形成されるように第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合が行われるような場合にあっては、シリコン系接着剤の特性により硬化後も接着剤層２２は柔軟性を有するため、誘電体窓５が大気圧／真空の繰り返し圧力を受けて、第１誘電板５１と第２誘電板５２において変形が生じさせられるような場合、又は、冷温媒流路１１内への温度制御された冷温媒の循環／停止に伴い第１誘電板５１と第２誘電板５２の夫々の急激な伸縮が発生するような場合においては、上記接着剤層２２の柔軟性により上記接着剤層２２内に発生する応力を和らげることができ、誘電体窓の耐久性を向上させることができる。また、プラズマ処理の際には処理室４０内のプラズマにより紫外線が発生されて、上記発生された紫外線が誘電体窓５にも照射されることとなるが、シリコン系接着剤２０により形成された接着剤層２２は上記紫外線の照射にも十分に耐え得る。
【００５５】
また、第１誘電板５１に冷温媒流路１１と冷温媒の流入口１８及び流出口１９を形成して、第２誘電板５２は凹凸のない略平板状に形成するような（特に、処理室内側表面５２ｂには凹凸の形成等の加工を極力避けるような）誘電体窓５の構造は、処理室４０の真空化の際に第１誘電板５１に加わる大気圧による圧縮応力、及び第２誘電板５２に加わる引張り応力に対して耐え得ることができ、脆性材料により形成されている誘電体窓の耐久性を高めて、誘電体窓の破損を防止することができるという効果がある。
【００５６】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その他種々の態様で実施できる。例えば、本発明の第２実施形態にかかるプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓６０と誘電体窓６０の製造方法について説明する。
【００５７】
誘電体窓６０は、その適用用途と全体形状においては図１において説明した第１実施形態の誘電体窓５と基本的に異なるところがない。すなわち、本第２実施形態において、誘電体窓６０を形成している第１誘電板６１と第２誘電板６２は、第１実施形態における第１誘電板５１と第２誘電板５２とにその基本的な形状においては変わるところはない。第１実施形態と第２実施形態との異なる点は、第１誘電板６１と第２誘電板６２の材質を石英ガラスに限定したこと、及び第１誘電板６１と第２誘電板６２との接合方法にある。以下に上記異なる点について説明する。また、図４は、誘電体窓６０の第１誘電板６１及び第２誘電板６２の模式的な断面図を用いた誘電体窓６０の製造工程の概略説明図である。
【００５８】
図４（Ａ）に示すように、共に円盤形状に石英ガラスにより形成された第１誘電板６１及び第２誘電板６２を用意する。なお、図４（Ａ）から（Ｆ）において、第１誘電板６１における図示上面が処理室外側表面６１ｂ、図示下面が第１接合表面６１ａとなっており、第２誘電板６２における図示上面が第２接合表面６２ａ、図示下面が処理室内側表面６２ｂとなっている。次に、図４（Ｂ）に示すように、第１誘電板６１における第１接合表面６１ａに、冷温媒流路１１となる凹状の溝部６１ｃ（凹部の一例である）を形成する。さらに、図４（Ｃ）に示すように、第１誘電板６１の処理室外側表面６１ｂに流体の流出口６９となる下穴６９ａを形成する。次いで、図４（Ｄ）に示すように、第１誘電板６１の第１接合表面６１ａ及び第２誘電板６２の第２接合表面６２ａを研磨して、表面の微細な凹凸を除去し、高精度の平面とする。そして、図４（Ｅ）に示すように、上記研磨が行われた第１誘電板６１の第１接合表面６１ａと第２誘電板６２の第２接合表面６２ａとを密着させた後、流出口６９の下穴６９ａに排気装置の一例である真空ポンプ６５を耐熱口金６３と耐熱フレキシブルチューブ６４とを介して接続して、冷温媒流路１１内の空気を真空ポンプ６５で排気し、冷温媒流路１１内を真空化する。これにより、第１誘電板６１と第２誘電板６２とを互いに夫々の略全面において均一に加圧することができる。その後、真空ポンプ６５で排気を続けながら第１誘電板６１及び第２誘電板６２を高温炉中で９００℃以上１７００℃以下の範囲の加熱温度にて加熱することにより、第１接合表面６１ａと第２接合表面６２ａとを原子間接合する（すなわち、高温原子間接合を行う）。その後、第１誘電板６１及び第２誘電板６２を上記高温炉から取り出して冷却した後、図４（Ｆ）に示すように、第１誘電板６１の処理室外側表面６１ｂに流体の流入口６８を形成するとともに、流出口６９の下穴６９ａを仕上げ加工して流出口６９を形成し、誘電体窓６０を完成させる。
【００５９】
上記第２実施形態における誘電体窓６０の製造方法によれば、上記第１実施形態の誘電体窓５のように第１誘電板５１と第２誘電板５２とをシリコン系接着剤による厚みのある接着剤層２２を介して接合するのではなく、このような接着剤を用いずに、共に石英ガラスにより形成されている第１誘電板６１と第２誘電板６２とを原子間接合により石英ガラス自身を接合しているため、第１実施形態の誘電体窓５と比べて、誘電体窓６０は、より接合強度が高く、より高温度での使用に耐え、プラズマにより発生して照射される紫外線に対してもより耐性が高く、あらゆる種類の冷温媒にも侵されることが無く、また、プラズマ処理装置より誘電体窓を取り外して誘電体窓の内外周の洗浄のためのフッ酸洗浄等にも耐えることができるという利点がある。なお、誘電体窓６０はその製造方法が上記の通り上記第１実施形態の誘電体窓５とは異なるが、誘電体窓６０をプラズマ処理装置に取り付けてプラズマ処理を行う際における誘電体窓６０の動作については、第１実施形態の誘電体窓５と同様である。
【００６０】
以上述べた本発明の第１実施形態及び第２実施形態においては、本発明の適用範囲のうち、様々なバリエーションのうちの一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、ここで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられることは、言うまでもない。
【００６１】
例えば、上記第１実施形態において、前記シリコン系接着剤２０の塗布を第１接合表面５１ａのみに行うような場合に代えて、第１接合表面５１ａと共に第２接合表面５２ａにも上記塗布を行うような場合であってもよく、また、第２接合表面５２ａのみに上記塗布を行うような場合であってもよい。
【００６２】
また、上記シリコン系接着剤２０が押し出されて、はみ出されたシリコン系接着剤２１が、冷温媒流路１１の上記隅部に位置するような場合に代えて、第１誘電板５１と第２誘電板５２との接合強度が十分に維持できるような場合にあっては、上記シリコン系接着剤２０がはみ出されないような場合であってもよい。
【００６３】
また、溝部５１ｃが第１誘電板５１の第１接合表面５１ａにのみ形成されるような場合に代えて、図５（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、第１誘電板１６１の第１接合表面１６１ａと第２誘電板１６２の第２接合表面１６２ａの夫々に、相対するように溝部１６１ｃ及び１６２ｃが形成されて、冷温媒流路１１が形成されるような場合であってもよい。
【００６４】
さらに、図５（Ｃ）に示すように、第１誘電板１７１を冷温媒の流入口１８及び流出口１９のみを形成させた平板形状とし、第２誘電板１７２に溝部１７２ｃを形成させて、図５（Ｄ）に示すように、第１誘電板１７１と第２誘電板１７２とを接合して冷温媒流路１１が形成されるような場合であってもよい。このとき、例えば、溝部１７２ｃが形成される第２誘電板１７２を第１誘電板１７１よりも厚くすることで、第２誘電板１７２の強度を確保することもできる。
【００６５】
さらに、図５（Ｅ）及び（Ｆ）に示すように、第１誘電板１８１と第２誘電板１８２とを夫々セラミック素材のグリーンシートを多層重ねて形成して、図５（Ｆ）に示すように互いに接合させながら上記多層のグリーンシートを焼成させることにより一体化させて、誘電体窓を形成するような場合であってもよい。
【００６６】
さらに加えて、図５（Ｇ）及び（Ｈ）に示すように、誘電体窓を三層の誘電板を接合して形成するような場合であってもよい。すなわち、第１誘電板１９１は冷温媒の流入口１８及び流出口１９のみを形成させた平板形状とし、第２誘電板１９２は平板形状とし、冷温媒流路１１となるその上下面に貫通された溝部１９３ｃが形成された第３誘電板１９３を、第１誘電板１９１と第２誘電板１９２との間に挟むようにして、上記接着剤による接合又は上記高温原子間接合により接合して誘電体窓を形成することが可能である。
【００６７】
また、冷温媒流路の形成パターンの変形例として、図６にプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓８０の模式断面図（上記第１実施形態における図２に相当する図）を示す。図６に示すように、冷温媒流路８７が、誘電体窓８０と一体の多数の円柱状の支柱８６の間の空間からなり、誘電体窓８０のほぼ全面にわたって均等に配置されているような場合であっても、上記第１実施形態における誘電体窓５と同様な効果を得ることができる。なお、この誘電体窓８０は第１実施形態の誘電体窓５と同様に、第１誘電板と第２誘電板とが接合されることにより形成されており、誘電体窓８０への流体の流入口８８及び流出口８９は第１誘電板に形成されて、それぞれ２箇所ずつ計４箇所設けられている。
【００６８】
また、さらに別の冷温媒流路の形成パターンの変形例として、図７にプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓９０の模式断面図（上記第１実施形態における図２に相当する図）を示す。この誘電他窓９０も第１誘電板と第２誘電板とが接合されることにより形成されており、図７に示すように、冷温媒流路９７が、第１誘電板と一体の多数の半円弧状の支柱９６の間の空間からなり、第１誘電板、すなわち、誘電体窓９０のほぼ全面にわたって冷温媒流路９７が均等に配置されているような場合であっても、上記第１実施形態における誘電体窓５と同様な効果を得ることができる。
【００６９】
また、以上述べた本発明の実施形態においては、第１誘電板及び第２誘電板が石英ガラスにより形成されている場合について説明したが、このような材料に代えて、第１誘電板及び第２誘電板が、共に、シリコン、又は窒化シリコン、又はジルコニア、又はアルミナ、又はサファイア、又は窒化アルミニウムにより形成されている場合であってもよい。また、第１誘電板と第２誘電板が共にこれら複数の材料のうちの２以上の材料の組み合わせであってもよい。特に、第２誘電板は、真空処理装置の内壁面の一部を構成する部材であるため、コンタミネーションや脱ガス特性に優れている必要があり、用途に応じて適切な材料を選択、さらに、適切な純度を選択することが望ましい。高純度の石英ガラスはシリコン系半導体を用いたデバイスの製造工程において、優れた低コンタミネーション性と耐久性を有する。窒化シリコンは機械的強度に優れ、また、それ自身がエッチングされても酸素原子放出量が極めて小さいという特徴がある。アルミナやサファイアは、熱伝導性が良く（すなわち熱伝導率がよい）、耐スパッタリング性に優れる。窒化アルミニウムは特に熱伝導性に優れ、石英ガラスの約１００倍の熱伝導率をもっているので、誘電体窓における第２誘電板の処理室内側表面において温度変化を特に小さくすることができるという特徴がある。
【００７０】
以上の夫々の実施形態に加えて、本発明の変形応用例として、図８、図９、及び図１０を用いて、本発明の第３実施形態にかかるプラズマ処理装置用の誘電体窓の一例である誘電体窓１０５及び誘電体窓１０５を用いたプラズマ処理装置１９９について説明する。
【００７１】
図８に示すように、プラズマ処理装置１９９は、平面的に略正方形状の断面を有する略角柱形状の外形を有し、かつその内部に略円柱形状の空間である処理室１４０を有し、かつ上面に開口部を有する真空容器１０１と、真空容器１０１の上面の開口部を塞ぐように備えられかつ略正方形状の平面を有する板状の石英ガラス製の誘電体窓１０５とを備えている。誘電体窓１０５は、処理室１４０の外側の第１誘電板１５１と、処理室１４０の内側の第２誘電板１５２とが接合（上記第１実施形態又は上記第２実施形態の接合方法によって接合）されて形成されており、図８及び図９に示すように、誘電体窓１０５の第１誘電板１５１に溝部が形成されて冷温媒流路１１１が形成されている。また、冷温媒流路１１１への冷温媒の流入口１１８と流出口１１９が第２誘電板１５２に形成されおり、流入口１１８と流出口１１９の夫々は、真空容器１０１の側壁上部において側壁上面と側壁外側とを貫通するように側壁に穿孔された管路１１２ａと１１２ｂに接続されて、さらに夫々の管路１１２ａと１１２ｂは第１サーキュレータ１１２に接続されている。
【００７２】
また、図８に示すように、第２誘電板１５２の板厚の中央付近には反応ガス供給通路１２１が第２誘電板１５２のその板状の面に沿って第２誘電板１５２の一端（図８における左側端部）からそれ以外の端部方向への放射状の複数の通路となるように形成されている。また、真空容器１０１の側壁を上下方向に貫通するように穿孔されて形成された反応ガス供給通路１２３の上側の貫通部分には、上記一端の近傍における反応ガス供給通路１２１に接続されるように第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂに形成された反応ガス流入口１２２が接続されて、さらに、反応ガス供給通路１２３は、真空容器１０１の外部に備えられている反応ガス供給装置１０２に接続されている。
【００７３】
また、第２誘電板１５２内に形成されている反ガス供給通路１２１の上記一端は、止め栓１２５にて閉じられており、また、第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂにおける中央近傍には、反応ガス供給通路１２１に接続されるように多数の反応ガス吹出し口１２４が形成されており、反応ガス吹出し口１２４より処理室１４０内に反応ガスの供給が可能となっている。
【００７４】
また、処理室１４０は、真空容器１０１の側壁下部（図８における右側下部）に形成された排気口１２６を通じて処理室１４０外の真空ポンプ１０３に接続されている。また、誘電体窓１０５の上方には、図１０に示すような上記第１実施形態のコイル６と同様なコイル１０６が配置されており、コイル１０６に高周波電力を印加するコイル用高周波電源１０４と整合器１１０が接続されている。コイル１０６の下と誘電体窓１０５の上面とに挟まれるように絶縁板でありかつ断熱板である断熱板１１３が備えられている。処理室１４０の底面中央付近には、基板電極１０７が備えられており、この基板電極１０７に高周波電力を印加する基板電極用高周波電源１０９と整合器１３０が基板電極１０７に接続されている。また、プラズマ処理装置１９９にてプラズマ処理が施される基板８が基板電極１０７の上に載置可能となっている。さらに基板電極１０７の内部には冷温媒流路１２７が設けられており、真空容器１０１の外部に設けられた第３サーキュレータ１１７により、冷温媒流路１２７に温度制御された冷温媒を流すことが可能となっている。また、真空容器１０１の側壁内にも冷温媒流路１１５が設けられており、真空容器１０１の外部に設けられた第２のサーキュレータ１１６により冷温媒流路１１５内に温度制御された冷温媒を流すことが可能となっている。
【００７５】
このような構成のプラズマ処理装置１９９の動作に関しては上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００と基本的に同じである。
【００７６】
上記第３実施形態によれば、プラズマ処理装置１９９において、誘電体窓１０５の第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂに反応ガスを吹き出すことができる多数の反応ガス吹出し口１２４が設けられていることにより、基板電極１０７上に載置された基板８に向かうように上記多数の反応ガス吹出し口１２４から反応ガスを吹き出すことができ、処理室１４０内における基板８の周囲の反応ガスの雰囲気をより均一なものとすることができる。これにより、基板８に対してより均一にかつ効率良くプラズマ処理を行うことができるとともに、第２誘電板１５２の処理室内側表面１５２ｂより上記反応ガスが吹き出されるため、処理室１４０内において発生する反応生成物が第２誘電板１５２の表面に堆積し難くさせることができるという効果がある。
【００７７】
さらに、第２誘電板１５２に冷温媒の流入口１１８及び流出口１１９を設けて、流入口１１８及び流出口１１９を真空容器１０１の側壁上面と側壁外部とを貫通するように形成された管路１１２ａ及び１１２ｂを介して第１のサーキュレータ１１２に接続していることにより、上記第１実施形態のプラズマ処理装置１００よりも、メンテナンスの際のコイル１０６の着脱や誘電体窓１０５の真空容器１０１よりの着脱が容易となるとともに、誘電体窓１０５の流入口１１８及び流出口１１９に第１のサーキュレータ１１２よりの管路を取り付ける際の設計上の困難さを無くすことができるという利点がある。
【００７８】
なお、上記様々な実施形態のうちの任意の実施形態を適宜組み合わせることにより、それぞれの有する効果を奏するようにすることができる。
【００７９】
【発明の効果】
本発明の上記第１態様によれば、真空容器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気しつつ上記処理室外部より上記処理室内部に反応ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置するコイル又は電極又は導波管より高周波電力を印加して、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置において、第１誘電板と第２誘電板とが接合されてなるプラズマ処理装置用誘電体窓が、上記第１誘電板と上記第２誘電板との間に冷温媒流路が形成されていることにより、上記プラズマ処理装置用誘電体窓（以降、誘電体窓という）を用いてプラズマ処理を行う場合に、上記冷温媒流路に温度制御された冷温媒を流して、上記誘電体窓の温度変化を制御することができ、上記誘電体窓へ堆積する薄膜の膜厚を薄くするとともに、その膜質をより緻密なものとすることができ、上記堆積された薄膜の剥がれによるダストの発生を抑制することができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。また、上記誘電体窓を用いたプラズマ処理装置において、上記誘電体窓の上記冷温媒流路に温度制御された冷温媒として、例えば純水を流して循環させるような場合であっても、プラズマ処理における上記誘電体窓の電磁波の透過率の低下は実用上問題とならない程僅かであり、プラズマ処理中における上記純水の循環がプラズマ処理に影響を与えることなく、上記誘電体窓の温度制御を行うことができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８０】
本発明の上記第２態様によれば、上記第１態様による効果を得ることができるとともに、さらに加えて、上記冷温媒流路が上記第１誘電板の第１接合表面に形成された互いに連通された凹部と略平板形状の上記第２誘電板の第２接合表面で囲まれることにより形成され、また、上記誘電体窓が上記プラズマ処理装置に用いられた場合において、上記凹部のような凹凸部を有さない上記第２誘電板が処理室の内側、すなわち真空側に位置されるように上記誘電体窓が形成されていることにより、上記第２誘電板は上記真空による引っ張り応力に十分に耐え得る強度を有することとなり、耐久性に優れたプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。特に、上記誘電体窓の材料として用いられる脆性材料により第２誘電板が形成されていることにより上記効果は有効なものとなる。
【００８１】
本発明の上記第３態様によれば、上記誘電体窓の上記第１誘電板の処理室外側表面において、上記冷温媒流路への冷温媒の流出口及び流入口が設けられていることにより、上記処理室の外側、すなわち大気側より上記冷温媒流路へ温度制御された上記冷温媒を流すことができ、上記誘電体窓の温度制御を行うことができ、上記第１態様又は第２態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。加えて、上記誘電体窓において上記処理室外側に位置される上記第１誘電板、すなわち、大気側に面し大気圧による圧縮応力を受ける部材に上き流出口及び上記流入口が形成されているため、構造的にも破損し難く、上記誘電体窓をプラズマ処理装置に設置した場合に、上記プラズマ処理装置のコイル又は電極の間に上記流出口及び上記流入口への冷温媒の管路を配置することができ、このように配置することにより、上記管路が高周波電力によるプラズマの励起効率を下げることなくすことができる。
【００８２】
また、上記誘電体窓の上記第２誘電板の処理室内側表面に、上記冷温媒流路への冷温媒の流出口及び流入口が設けられているような場合にあっては、上記誘電体窓をプラズマ処理装置に設置した場合に、上記流出口及び上記流入口への冷温媒の管路を上記プラズマ処理装置のコイル又は電極の間に配置することなく、上記第２誘電板の上記処理室内側表面より、上記処理室を構成している真空容器の側壁を貫通するように上記管路を配置することができる。これにより、上記管路の配置によるプラズマ励起効率への影響を無くすことができ、さらにプラズマ処理装置への上記誘電体窓の着脱を容易にすることができ、プラズマ処理装置のメンテナンス性を向上させることができる。
【００８３】
本発明の上記第４態様から第７態様によれば、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合が、接着剤、例えば、ゴム系接着剤やシリコンゴム系接着剤により行われていることにより、種々の材質の誘電板に対し、自由な上記冷温媒流路の配置を行いながら容易に誘電体窓を製作して、上記第１態様から第３態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８４】
特に本発明の上記第７態様によれば、上記冷温媒流路の内側に、上記第１接合表面と上記第２接合表面との接合のために用いられた上記接着剤が押し出されて、はみ出されていることにより、はみ出し部分が接着剤層に対する防壁となり、上記冷温媒流路に流される例えば、高温循環水等が上記接着剤層を変質させることを防ぎ、上記第１接合表面と上記第２接合表面との上記接着剤による上記接合力を長期間保つことができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８５】
本発明の上記第８態様によれば、上記第１誘電板及び上記第２誘電板の夫々が、共に、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせであることにより、プラズマ被処理物（例えば基板）の材質とプラズマ処理装置に供給される反応ガス種に応じて、低コンタミネーションと脱ガス性に優れ、耐久力の高い材料を選択して、上記第１態様から第７態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８６】
本発明の上記第９態様によれば、上記第１態様から第３態様の効果にさらに加えて、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合が、上記接着剤によるのではなく、石英ガラスにより形成されている上記第１誘電板と上記第２誘電板とを上記石英ガラスの高温原子間接合により行われることにより、上記冷温媒流路内に流れる流体の種類や温度に対する制約を少なくすることができ、より多様な条件で使用することができるプラズマ処理装置用誘電体窓を提供することが可能となる。
【００８７】
本発明の上記第１０態様又は第１１態様によれば、溝部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、上記第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有する真空処理装置用誘電体窓（以降、誘電体窓という）の製造方法において、上記第１接合表面又は上記第２接合表面に接着剤を塗布し（例えば、所定の厚さの接着剤層を形成することができるように上記接着剤を塗布し）、上記冷温媒流路の内側に上記接着剤をはみ出させるように上記第１接合表面と上記第２接合表面とを上記接着剤を介して密着させて、上記密着させた上記接着剤を硬化させることにより上記第１接合表面と上記第２接合表面とを接合して、耐久性に優れた誘電体窓を製造することができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。
【００８８】
本発明の上記第１２態様によれば、上記第１誘電板及び上記第２誘電板の夫々の材質が、共に、石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムである、又はそれらの組み合わせであることにより、上記第１０態様又は第１１態様による効果を得ることができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。
【００８９】
本発明の上記第１３態様によれば、凹部が形成された第１誘電板の第１接合表面と、上記第２誘電板の第２接合表面とを接合させて、上記凹部と上記第２接合表面とで囲まれた冷温媒流路を有する真空処理装置用誘電体窓の製造方法において、上記第１接合表面及び上記第２接合表面を精密な平面に研磨して、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを密着させて、上記冷温媒流路内を真空排気しながら、上記密着させた上記第１誘電板と上記第２誘電板とを摂氏９００度以上かつ摂氏１７００℃以下で加熱することにより、高温雰囲気中で上記第１誘電板と上記第２誘電板とを互いに全面で強い力でもって均一に加圧することができ、上記第１接合表面と上記第２接合表面とを強固に原子間接合することができる。さらに、上記第１誘電板と上記第２誘電板との接合が、上記接着剤によるのではなく、高温原子間接合により行われることにより、上記冷温媒流路内に流れる流体の種類や温度に対する制約を少なくすることができ、より多様な条件で使用することができるプラズマ処理装置用誘電体窓の製造方法を提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態にかかる誘電体窓を用いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【図２】 上記図１の誘電体窓のＡ−Ａ断面における模式断面図である。
【図３】 上記第１実施形態における誘電体窓の製造工程の概略説明図であり、（Ａ）は第１誘電板及び第２誘電板の断面図、（Ｂ）は第１誘電板に溝部が形成された状態、（Ｃ）は第１誘電板に流出口及び流入口が形成された状態、（Ｄ）は第１誘電板に接着剤が塗布された状態、（Ｅ）は第１誘電板と第２誘電板とが接合されて誘電体窓が完成した状態を示し、（Ｆ）は冷温媒流路の拡大断面図である。
【図４】 本発明の第２実施形態にかかる誘電体窓の製造工程の概略説明図であり、（Ａ）は第１誘電板及び第２誘電板の断面図、（Ｂ）は第１誘電板に溝部が形成された状態、（Ｃ）は第１誘電板に流出口の下穴が形成された状態、（Ｄ）は第１誘電板の第１接合表面と第２誘電板の第２接合表面とが研磨された状態、（Ｅ）は第１誘電板と第２誘電板とが密着されて冷温媒流路内の真空化が行われている状態、（Ｆ）は高温炉中での加熱が行われ第１誘電板と第２誘電板とが接合されて誘電体窓が完成した状態を示す。
【図５】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にかかる誘電体窓の変形例の説明図であり、（Ａ）及び（Ｂ）は第１誘電板及び第２誘電板に共に溝部を形成する場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｃ）及び（Ｄ）は第１誘電板に流出口及び流入口のみが形成され、かつ第２誘電板に溝部が形成される場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｅ）及び（Ｆ）は平板形状の第１誘電板と溝部が形成された第２誘電板とが共にセラミック素材のグリーンシートを積層して形成されている場合の誘電体窓の断面図であり、（Ｇ）及び（Ｈ）は３枚の部材により構成される場合の誘電体窓の断面図である。
【図６】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にかかる誘電体窓の冷温媒流路形成パターンの変形例を示す誘電体窓の模式断面図である。
【図７】 上記第１実施形態又は上記第２実施形態にかかる誘電体窓の冷温媒流路形成パターンの別の変形例を示す誘電体窓の模式断面図である。
【図８】 本発明の第３実施形態にかかる誘電体窓を用いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。（図９のＤ−Ｄ矢視断面図でもある。）
【図９】 上記図８の誘電体窓のＣ−Ｃ断面における模式断面図である。
【図１０】 上記図１のコイルのＢ−Ｂ矢視図である。
【図１１】 従来例で用いたプラズマ処理装置の構成を示す模式断面図である。
【符号の説明】
１…真空容器、２…反応ガス供給装置、３…真空ポンプ、４…コイル用高周波電源、５…誘電体窓、６…コイル、７…基板電極、８…基板、９…基板電極用高周波電源、１０…整合回路、１１…第１冷温媒流路、１２…第１サーキュレータ、１２ａ及び１２ｂ…循環通路、１３…断熱板、１５…第２冷温媒流路、１６…第２サーキュレータ、１７…第３サーキュレータ、１８…流体の流入口、１９…流体の流出口、２０…シリコン系接着剤、２１…はみ出された接着剤、２２…接着剤層、２５…真空ポンプ、２６…支柱、２７…支柱、３０…整合器、５１…第１誘電板、５１ａ…第１接合表面、５１ｂ…処理室外側表面、５１ｃ…溝部、５２…第２誘電板、５２ａ…第２接合表面、５２ｂ…処理室内側表面、６０…誘電体窓、６１…第１誘電板、６１ａ…第１接合表面、６１ｂ…処理室外側表面、６１ｃ…溝部、６２…第２誘電板、６２ａ…第２接合表面、６２ｂ…処理室内側表面、８０…誘電体窓、８６…支柱、８７…冷温媒流路、８８…流入口、８９…流出口、９０…誘電体窓、９６…支柱、９７…冷温媒流路、９８…流入口、９９…流出口、１００…プラズマ処理装置、１０１…真空容器、１０２…反応ガス供給装置、１０３…真空ポンプ、１０４…コイル用高周波電源、１０５…誘電体窓、１０６…コイル、１０７…基板電極、１０９…基板電極用高周波電源、１１０…整合回路、１１１…冷温媒流路、１１２…第１サーキュレータ、１１２ａ及び１１２ｂ…管路、１１３…断熱板、１１５…冷温媒流路、１１６…第２サーキュレータ、１１７…第３サーキュレータ、１１８…流体の流入口、１１９…流体の流出口、１２１…反応ガス供給通路、１２２…反応ガス流入口、１２３…反応ガス流入通路、１２４…反応ガス吹出し口、１２５…止め栓、１２６…排気口、１２７…冷温媒流路、１３０…整合器、１４０…処理室、１５１…第１誘電板、１５２…第２誘電板、１６１…第１誘電板、１６１ｃ…溝部、１６２…第２誘電板、１６２ｃ…溝部、１７１…第１誘電板、１７２…第２誘電板、１７２ｃ…溝部、１８１…第１誘電板、１８２…第２誘電板、１９１…第１誘電板、１９２…第２誘電板、１９３…第３誘電板、１９３ｃ…溝部、１９９…プラズマ処理装置。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a dielectric window for a plasma processing apparatus such as a dry etching apparatus or a plasma CVD apparatus used for manufacturing a thin film circuit such as a semiconductor or an electronic component, and a method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, as one of plasma processing apparatuses used for manufacturing a thin film circuit such as a semiconductor or an electronic component, a partition of a vacuum vessel is applied by applying high-frequency power to a coil, an electrode, or a waveguide located outside the vacuum vessel. There is a high-frequency induction type plasma processing apparatus that generates plasma in a vacuum vessel through a dielectric window that forms part of the plasma window.
[0003]
FIG. 11 shows a plasma processing apparatus 200 as an example of a high-frequency induction type plasma processing apparatus.
[0004]
As shown in FIG. 11, the plasma processing apparatus 200 includes a substantially hollow cylindrical vacuum vessel 201, and a disk-shaped quartz glass dielectric window 205 provided so as to close an opening in the upper portion of the vacuum vessel 201. A processing chamber 240 that is a space sealed by the vacuum vessel 201 and the dielectric window 205 and in which plasma processing is performed is formed. Further, on the outer side surface of the vacuum vessel 201, a reaction gas supply device 202 that supplies a predetermined reaction gas into the vacuum vessel 201 and air or reaction gas in the vacuum vessel 201 (inside the processing chamber 240) are exhausted. A vacuum pump 203, which is an example of an exhaust device, is provided. A coil 206 is disposed in the vicinity of the upper side of the dielectric window 205, and a coil high-frequency power source 204 that applies high-frequency power to the coil 206 and a matching unit 210 are provided outside the vacuum vessel 201. Also, a substrate electrode 207 is provided near the center of the bottom surface in the vacuum vessel 201, and a substrate electrode high frequency power supply 209 for applying high frequency power to the substrate electrode 207 and a matching circuit 230 are provided outside the vacuum vessel 201. Is provided. A substrate 208 that is subjected to plasma processing by the plasma processing apparatus 200 is placed on the substrate electrode 207 in the vacuum vessel 201.
[0005]
In addition, a cooling / heating medium flow path 215 is formed inside the side wall of the vacuum vessel 201, and water whose temperature is controlled by the circulator 216 flows into the cooling / heating medium flow path 215. The substrate electrode 207 also has a cooling / heating medium flow path 218, and water whose temperature is controlled by another circulator 217 flows into the cooling / heating medium flow path 218.
[0006]
A method of performing plasma processing such as dry etching or plasma CVD on the substrate 208 by the plasma processing apparatus 200 having such a configuration will be described.
[0007]
First, in FIG. 11, while a predetermined reaction gas is introduced into the vacuum vessel 201 from the reaction gas supply device 202, the air in the vacuum vessel 201 is exhausted by the vacuum pump 203, and the predetermined reaction gas is passed through the vacuum vessel 201. And keep at the specified pressure. Thereafter, a high frequency power of 13.56 MHz is applied to the coil 206 by the high frequency power supply for coil 204. Accordingly, plasma can be generated in the vacuum vessel 201, that is, in the processing chamber 240, and plasma such as etching, deposition, or surface modification is performed on the substrate 208 placed on the substrate electrode 207 by the plasma. Processing can be performed. At this time, the ion energy reaching the substrate 208 can be controlled by applying high-frequency power to the substrate electrode 207 from the high-frequency power source 209 for substrate electrode. Further, the temperature-controlled water flows through the cooling medium flow path 215 inside the side wall of the vacuum vessel 201, so that the substrate can be used during the plasma processing in the plasma processing apparatus 200 and during the plasma processing standby (that is, when plasma processing is not performed). The temperature of the substrate electrode 207 is kept constant by flowing water whose temperature is controlled by another circulator 217 through the cooling / heating medium flow path inside the electrode 207. Keeping the temperature of the substrate electrode 207 constant can suppress an increase in the temperature of the substrate 208 by heat irradiation of plasma in the processing chamber 240, heat transfer from the reaction gas, or ion energy incident on the substrate 208.
[0008]
In addition, when temperature-controlled water is caused to flow through the cooling medium flow path 215 in the vacuum vessel 201 by the circulator 216, heat radiation of plasma in the processing chamber 240 during heat treatment, heat transfer from the reaction gas, and An increase in the temperature of the wall surface due to ion energy incident on the wall surface of the vacuum vessel 201 that is at the ground potential can be suppressed.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the method shown in FIG. 11, a large amount of reaction products accumulate on the lower surface of the dielectric window 205 (that is, the surface on the vacuum side). There is a problem that the maintenance interval is shortened. Further, there is a problem that the atmosphere in the vacuum vessel 201 is not stabilized due to the deposition of the reaction product on the dielectric window 205 and the reproducibility of the plasma processing is poor. Such problems will be described in detail below.
[0010]
As the plasma treatment is repeated, the thickness of the deposited film increases. However, when the deposited film exceeds a certain thickness, peeling occurs due to the film stress, and the dust deposits in the vacuum container 201 and falls on the substrate 208. Come. In the method of the plasma processing apparatus 200 of FIG. 11, dust may be generated just by performing plasma processing on a small number of substrates 208. Therefore, the processing chamber 240 is opened to the atmosphere and the dielectric window 205 is cleaned with pure water or ethanol. There is a problem that the frequency of (maintenance) increases.
[0011]
Further, when the plasma treatment is repeated, the film thickness of the deposited film changes, so that the adsorption rate of the reaction gas changes, the atmosphere in the vacuum vessel 201, that is, the partial pressure of the reaction gas changes, and the plasma treatment. The reproducibility of becomes worse. In addition, the temperature of the dielectric window 205 fluctuating due to heating by high energy ions that collide with the dielectric window 205 during plasma processing also causes a change in the adsorption rate of the reaction gas.
[0012]
The above problem occurs remarkably when the continuous processing time is remarkably long or when the high frequency power applied to the coil 206 is large. Overheating of the dielectric window 205 occurs, and due to the difference in thermal expansion coefficient between the dielectric window 205 and the deposit, the film stress of the thin film deposited on the dielectric window 205 is increased and the thin film is peeled off. There is a problem that dust is generated in the processing chamber 240.
[0013]
In order to solve each of the above problems, a cooling / heating medium flow path is also provided in the dielectric window 205, and the temperature-controlled cooling / heating medium is caused to flow in the flow path, so that the temperature of the dielectric window 205 is increased. It is conceivable to perform control. However, controlling the temperature of the dielectric window 205 by such a method has the problems described below, and has been considered difficult in the past and has not been realized.
[0014]
That is, the substantially disc-shaped dielectric window 205 that closes the opening formed on substantially the entire top surface of the vacuum vessel 201 and seals the vacuum vessel 201 receives atmospheric pressure repeatedly when the processing chamber 240 is evacuated, A large bending stress is applied. In the case where the flow path is formed inside such a dielectric window 205, the dielectric window 205 is further subjected to a force due to the pressure of the cooling / heating medium flowing through the flow path, and in addition, a process is performed. A temperature distortion due to a temperature difference between the inside and outside of the chamber 240 is generated, and the dielectric window 205 receives a thermal stress due to the temperature distortion. The dielectric window 205 can withstand each of these forces (or stresses) and has the flow path therein. There is a problem that there is no structure of the substantially disc-shaped dielectric window 205 having the above and a manufacturing method thereof.
[0015]
The dielectric window 205 needs to transmit an electromagnetic field excited outside the processing chamber 240 to the inside of the processing chamber 240. In the case where a flow path is provided inside the dielectric window 205, There is a problem that the cooling / heating medium flowing in the flow path is considered to significantly inhibit the transmission of the electromagnetic field.
[0016]
In addition, since the dielectric window 205 has a surface on the processing chamber 240 side that is sputtered by the plasma of the reaction gas generated in the processing chamber 240, the dielectric window 205 is purely free from contamination. For example, quartz glass or ceramics is used as a material, but these materials have a high melting point and strong brittleness, and the above-mentioned flow path and the like are cast or welded in the dielectric window 205. There is a problem that it is difficult to form by a simple method.
[0017]
Accordingly, an object of the present invention is to solve the above-described problems, and can perform cooling or heating that can suppress temperature change of the dielectric window itself that causes dust generation in the processing chamber and fluctuation of atmosphere. It is an object to provide a dielectric window for a processing apparatus and a method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus.
[0018]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0019]
According to the first aspect of the present invention, the workpiece is held in the processing chamber inside the vacuum vessel, and the reaction gas is introduced into the processing chamber while the processing chamber is evacuated to the outside of the vacuum vessel. A high frequency power is applied from a coil, electrode, or waveguide located, and plasma is generated in the processing chamber through a dielectric window forming a part of the partition wall of the vacuum vessel, and plasma is applied to the workpiece. A dielectric window for a plasma processing apparatus that performs processing,
A dielectric window for a plasma processing apparatus, characterized in that a first dielectric plate and a second dielectric plate are joined and a cooling / heating medium flow path is provided between the first dielectric plate and the second dielectric plate. I will provide a.
[0020]
According to the second aspect of the present invention, the first dielectric plate has a substantially flat plate shape, a concave portion communicating with each other is formed, and the first junction surface joined to the second dielectric plate; and plasma treatment And a second dielectric plate having a substantially flat plate shape and joined to the first joining surface of the first dielectric plate. A bonding surface and a processing chamber side surface facing the inside of the processing chamber;
The dielectric substrate for a plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the cooling / heating medium flow path is formed by being surrounded by the concave portion of the first dielectric plate and the second bonding surface of the second dielectric plate. provide.
[0021]
According to the third aspect of the present invention, the cooling medium outlet and the inlet of the cooling medium passage are both on the outside surface of the processing chamber of the first dielectric plate or on the inside of the processing chamber of the second dielectric plate. A dielectric window for a plasma processing apparatus according to a second aspect formed on a surface is provided.
[0022]
According to a fourth aspect of the present invention, in any one of the first to third aspects, the joining of the first dielectric plate and the second dielectric plate is performed by adhesion using an adhesive. A dielectric window for a plasma processing apparatus is provided.
[0023]
According to the fifth aspect of the present invention, the adhesive is a rubber-based adhesive that remains elastic after curing, and the adhesive layer has a thickness between the first bonding surface and the second bonding surface. A dielectric window for a plasma processing apparatus according to the fourth aspect, wherein the dielectric window is formed with a thickness of 10 μm or more.
[0024]
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the dielectric window for a plasma processing apparatus according to the fifth aspect, wherein the adhesive is a silicon rubber adhesive.
[0025]
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the dielectric window for a plasma processing apparatus according to any one of the fourth to sixth aspects, wherein the adhesive protrudes inside the cooling / heating medium flow path. .
[0026]
According to the eighth aspect of the present invention, the materials of the first dielectric plate and the second dielectric plate are both quartz glass, silicon, silicon nitride, zirconia, alumina, sapphire, or aluminum nitride, or A dielectric window for a plasma processing apparatus according to any one of the first to seventh aspects, which is a combination thereof, is provided.
[0027]
According to the ninth aspect of the present invention, both the first dielectric plate and the second dielectric plate are made of quartz glass, and the bonding between the first dielectric plate and the second dielectric plate is performed by high-temperature atoms. A dielectric window for a plasma processing apparatus according to any one of the first to third aspects, which is performed by inter-junction, is provided.
[0028]
According to the tenth aspect of the present invention, the first bonding surface of the first dielectric plate in which the concave portions communicating with each other are formed and the second bonding surface of the second dielectric plate are bonded, and the concave portion and the second dielectric plate are bonded. A method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus having a cooling / heating medium flow path surrounded by a bonding surface,
Applying an adhesive to the first bonding surface or the second bonding surface;
A step of bringing the first bonding surface and the second bonding surface into close contact with each other via the adhesive so that the adhesive protrudes inside the cooling / heating medium flow path;
There is provided a method of manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus, comprising: a step of bonding the first bonding surface and the second bonding surface by curing the adhesive that is adhered.
[0029]
According to an eleventh aspect of the present invention, there is provided the method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus according to the tenth aspect, wherein the adhesive is a thermosetting silicon adhesive.
[0030]
According to the twelfth aspect of the present invention, the materials of the first dielectric plate and the second dielectric plate are either quartz glass, silicon, silicon nitride, zirconia, alumina, sapphire, or aluminum nitride, or A dielectric window manufacturing method for a plasma processing apparatus according to the tenth aspect or the eleventh aspect, which is a combination thereof, is provided.
[0031]
According to the thirteenth aspect of the present invention, the first bonding surface of the first dielectric plate made of quartz glass is formed with recesses communicating with each other, and the second bonding surface of the second dielectric plate made of quartz glass. A dielectric window for a plasma processing apparatus having a cooling / heating medium flow path surrounded by the recess and the second bonding surface,
Polishing the first bonding surface and the second bonding surface;
Evacuating the inside of the cooling / heating medium flow path while bringing the first bonding surface and the second bonding surface into close contact with each other;
By heating and holding the first dielectric plate and the second dielectric plate that are in close contact with each other while evacuating the inside of the cooling / heating medium flow path at 900 degrees Celsius or more and 1700 degrees Celsius or less, the first bonding is performed. There is provided a method of manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus, comprising a step of interatomic bonding of a surface and the second bonding surface.
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments according to the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
[0033]
First, a dielectric window for a plasma processing apparatus and a method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 1, FIG. 2, FIG. 3, and FIG.
[0034]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a plasma processing apparatus 100 that is an example of a plasma processing apparatus using a dielectric window 5 that is an example of a dielectric window for a plasma processing apparatus according to the first embodiment.
[0035]
As shown in FIG. 1, a plasma processing apparatus 100 is made of a substantially hollow cylindrical vacuum vessel 1 having an opening on its upper surface, and a disc-shaped quartz glass provided so as to close the opening of the vacuum vessel 1. A dielectric window 5 is provided, and a processing chamber 40 that is a space sealed by the vacuum vessel 1 and the dielectric window 5 and in which plasma processing is performed is formed. In other words, the dielectric window 5 forms a part of the partition wall of the vacuum vessel 1, thereby forming the processing chamber 40. Further, a reaction gas supply device 2 for supplying a predetermined reaction gas into the vacuum vessel 1 and an exhaust device for exhausting air or reaction gas (vacuum evacuation) in the vacuum vessel 1 are provided outside the vacuum vessel 1. A vacuum pump 3 is provided. In addition, a coil 6 is disposed in the vicinity of the upper side of the dielectric window 5, and a high frequency power source 4 for the coil that applies high frequency power to the coil 6 and a matching unit 10 are provided outside the vacuum vessel 1. Here, the planar shape of the coil 6 (as viewed in the direction of arrows BB in FIG. 1) is shown in FIG. As shown in FIG. 10, the coil 6 is formed by a plurality of streaky electrodes that are connected at the central portion thereof and are arranged so as to extend radially from the central portion and clockwise with respect to the central portion. Yes. Instead of the case where the plasma processing apparatus 100 includes the coil 6, for example, a case where a plate-like electrode, a waveguide, or the like is provided may be used. A substrate electrode 7 is provided near the center of the bottom surface in the processing chamber 40, and a substrate electrode high-frequency power source 9 for applying high-frequency power to the substrate electrode 7 and a matching unit 30 are provided outside the vacuum chamber 1. Is provided. In addition, a substrate 8, which is an example of a workpiece to be subjected to plasma processing by the plasma processing apparatus 101, is placed on the substrate electrode 7 in the processing chamber 40.
[0036]
The dielectric window 5 is formed by joining the first joining surface 51 a of the first dielectric plate 51 having a substantially flat plate shape and the second joining surface 52 a of the second dielectric plate 52, and The surface of the dielectric plate 51 opposite to the first bonding surface 51a is the surface outside the processing chamber 40 of the plasma processing apparatus 100 (or the air side when the outside of the plasma processing apparatus 100 faces the atmosphere). The processing chamber outer surface 51b, and the surface of the second dielectric plate 52 opposite to the second bonding surface 52a faces the inner side of the processing chamber 40 (that is, the vacuum side of the processing chamber 40). It is the surface 52b. Further, as shown in the schematic cross-sectional views of the dielectric window 5 in FIG. 1 and FIG. 2 (A-A cross section in FIG. 1), the first dielectric plate 51 has a single stroke on the first bonding surface 51 a side. The first cooling / heating medium channel 11, which is an example of the cooling / heating medium channel surrounded by the groove and the second bonding surface 52 a, is formed on the dielectric window 5. It is formed so as to be disposed substantially uniformly inside the entire surface. In other words, the first cooling / heating medium flow path 11 is formed between the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 in the dielectric window 5 so as to be disposed substantially uniformly over the entire surface. . Further, an inlet 18 and an outlet 19 for a fluid serving as a cooling / heating medium to the first cooling / heating medium flow path 11 are formed on the processing chamber outer surface 51 b of the first dielectric plate 51. Further, in the plasma processing apparatus 100, the cooling temperature is passed through the circulation passages 12a and 12b which are pipes or tubes formed by pipes or tubes connected to the inlet 18 and the outlet 19 to the first cooling medium passage 11. A first circulator 12, which is an example of a circulation mechanism that circulates pure water that is an example of a fluid that serves as a medium, is provided outside the vacuum vessel 1. As shown in FIG. 10, the circulation passages 12 a and 12 b are arranged at positions that do not interfere with the coil 6, and a dielectric (for example, Teflon (registered trademark)) is used as the material of the pipe line forming the circulation passages 12 a and 12 b. ) And the like, and the above-mentioned pipeline does not absorb electromagnetic waves generated from the coil 6. Note that a temperature control device (not shown) is provided in the first circulator 12 so that the temperature of the circulated pure water can be controlled to be constant.
[0037]
Further, a heat insulating plate 13 (for example, a plate made of mica) is provided between the coil 6 and the dielectric window 5, that is, to cover the entire processing chamber outer surface 51b of the first dielectric plate 51. ) And the coil 6 is pressed against the dielectric window 5 via the heat insulating plate 13. In addition, a second cooling / heating medium flow path 15 is provided inside the side wall of the vacuum container 1, and a cooling / heating medium whose temperature is controlled by the second circulator 16, for example, water can be flowed. It is possible to control. Further, a third circulator 17 is connected to the substrate electrode 7, and it is possible to keep the temperature of the substrate electrode 7 constant by flowing a cooling medium whose temperature is controlled by the third circulator 17, for example, water.
[0038]
Next, a method for manufacturing the dielectric window 5 used in the plasma processing apparatus 100 of the first embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic explanatory view of the manufacturing process of the dielectric window 5 using the schematic sectional views of the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 of the dielectric window 5.
[0039]
First, as shown in FIG. 3A, a disk-shaped first dielectric plate 51 and a second dielectric plate 52 are prepared. In the first embodiment, the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 are both made of quartz glass and have a diameter of 340 mm and a thickness of 15 mm, respectively. 3A to 3E, the illustrated upper surface of the first dielectric plate 51 is the processing chamber outer surface 51b, the illustrated lower surface is the first bonding surface 51a, and the illustrated upper surface of the second dielectric plate 52 is the illustrated upper surface. The second bonding surface 52a and the lower surface in the figure are the processing chamber inner surface 52b. Next, as shown in FIG. 3B, an example of a recess that becomes the first cooling / heating medium flow path 11 (hereinafter simply referred to as the cooling / heating medium flow path 11) is formed on the first bonding surface 51 a of the first dielectric plate 51. A certain concave groove 51c is formed. In the first embodiment, the formation width of the groove 51c and the width between the adjacent groove 51c (that is, the width of the first bonding surface 51a between the adjacent groove 51c where the groove 51c is not formed). Both are 17 mm, and the formation depth of the groove 51 c is 3 mm. Therefore, about 50% of the area of the dielectric window 5 facing the inside of the processing chamber 40 is the area of the groove 51c, that is, the area of the cooling / heating medium flow path 11. Further, as shown in FIG. 3C, the fluid inlet 18 and outlet 19 are formed on the processing chamber outer surface 51 b of the first dielectric plate 51.
[0040]
Next, as shown in FIG. 3D, the silicon-based adhesive 20, which is an example of an adhesive, is applied in a streaky manner to the first bonding surface 51 a of the first dielectric plate 51. As the adhesive, a rubber adhesive that retains elasticity after curing, for example, a thermosetting silicone adhesive is preferably used.
[0041]
Then, as shown in FIG. 3E, the first bonding surface 51a of the first dielectric plate 51 and the second bonding surface 52a of the second dielectric plate 52 are pressed through the silicon-based adhesive 20 to form a silicon-based material. The adhesives 20 are brought into close contact with each other so as to slightly protrude inside the cooling / heating medium flow path 11. FIG. 3F shows an enlarged view of the cooling / heating medium channel 11 in this state. As shown in FIG. 3 (F), the silicon-based adhesive 20 protrudes into the inside of the cooling / heating medium flow path 11, and the protruding silicon-based adhesive 21 passes through the first bonding surface 51 a in the cooling / heating medium flow path 11. And a corner portion having a joint portion between the second joint surface 52a and the entire vicinity of the corner portion. In the above, the amount of the silicon-based adhesive 20 applied is the desired thickness, preferably 10 μm or more of the adhesive layer 22 (for example, the adhesive layer 22 having a thickness of 50 μm) on the first bonding surface 51a. ), And when the first bonding surface 51a and the second bonding surface 52a are brought into close contact with each other, inside the both ends of the groove 51c, a diameter of about 1 mm in diameter and along the end of the groove 51c It is preferable that the adhesive 20 protrudes. Further, in order to ensure the thickness of the adhesive layer 22 after the adhesion, a number of spacers equal to the thickness of the adhesive layer 22 are pasted on the first bonding surface 51a or the second bonding surface 52a in advance, or The filler may be put in the silicon-based adhesive 20 and the filler may be supplied together with the silicon-based adhesive 20 to the first bonding surface 51a or the second bonding surface 52a.
[0042]
Thereafter, the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 in a state in which the first bonding surface 51a and the second bonding surface 52a are in close contact with each other are heated in a heating device, for example, an electric furnace, and a silicon-based adhesive 20 is thermally cured at a predetermined temperature for a predetermined time, and the dielectric window 5 is completed. In addition, it is preferable that the silicon-based adhesive 20 is positively heat-cured as described above. However, instead of such a case, for example, the silicon-based adhesive 20 may be naturally cured. Good.
[0043]
The operation of the plasma processing apparatus 100 using the dielectric window 5 constructed and manufactured as described above will be described.
[0044]
In FIG. 1, first, a substrate 8 to be subjected to plasma processing is placed on a substrate electrode 7 in a vacuum vessel 1. Next, while introducing a predetermined reaction gas from the reaction gas supply device 2 into the processing chamber 40 in the vacuum vessel 1, the air in the processing chamber 40 is exhausted by the vacuum pump 3, and the processing chamber 40 is reacted with the reaction gas. Fill and keep at a given pressure. Thereafter, a high frequency power of 13.56 MHz is applied to the coil 6 by the coil high frequency power source 4. As a result, a high-frequency electromagnetic field is propagated to the reaction gas in the processing chamber 40 through the heat insulating plate 13 and the dielectric window 5 to generate plasma, and the plasma is generated and placed on the substrate electrode 7. Plasma processing such as etching, deposition, or surface modification is performed on the substrate 8. At this time, the ion energy reaching the substrate 8 can be controlled by applying high-frequency power to the substrate electrode 7 from the substrate electrode high-frequency power source 9.
[0045]
During plasma processing in the plasma processing apparatus 100 and during plasma processing standby (that is, when plasma processing is not performed), water whose temperature is controlled by the third circulator 17 is caused to flow through the cooling medium flow path inside the substrate electrode 7. The temperature of the substrate electrode 7 is kept constant. Keeping the temperature of the substrate electrode 7 constant suppresses an increase in the temperature of the substrate 8 by heat irradiation of plasma in the processing chamber 40, heat transfer from the reaction gas, or ion energy incident on the substrate 8.
[0046]
In addition, when water whose temperature is controlled by the second circulator 16 is caused to flow into the second cooling / heating medium flow path 15 in the vacuum vessel 1, the thermal radiation of plasma in the processing chamber 40 during the plasma processing, and the reaction gas The rise of the temperature of the wall surface due to the heat transfer and the ion energy incident on the wall surface of the vacuum vessel 1 that is at the ground potential is suppressed.
[0047]
Further, also in the dielectric window 5, pure water maintained at a constant temperature by the first circulator 12 is circulated through the circulation path 12 a and 12 b, the inlet 18 and the outlet 19 in the cooling medium flow path 11 inside the dielectric window 5. Is done. The dielectric window 5 is heated by thermal radiation of plasma in the processing chamber 40 during the plasma processing, heat transfer from the reaction gas, or ion energy incident on the processing chamber inner surface 52b of the second dielectric plate 51. The increase in the temperature of the dielectric window 5 is suppressed by the circulation of the pure water. Further, the temperature of the dielectric window 5 is kept close to the temperature of the temperature-controlled pure water during the plasma processing standby without performing the plasma processing. Further, by keeping the temperature of the dielectric window 5 at a high temperature by raising the control temperature of pure water, the reaction product is sublimated on the surface of the dielectric window 5 and is difficult to deposit.
[0048]
According to the first embodiment, the following various effects can be obtained.
[0049]
First, when performing plasma processing in the plasma processing apparatus 100 using the dielectric window 5 in which the cooling / heating medium flow path 11 is formed, pure water is flowed into the cooling / heating medium flow path 11. However, the decrease in the transmittance of the electromagnetic wave of the dielectric window 5 is so small that it does not cause a problem in practice, and the circulation of pure water to the cooling / heating medium flow path 11 during the plasma processing does not affect the plasma processing. The temperature control of the dielectric window 5 can be performed.
[0050]
For example, the area occupied by the cooling / heating medium flow path 11 with respect to the entire surface of the dielectric window 5 is about 50%, the formation height of the cooling / heating medium flow path 11 is 3 mm, and a high frequency of 13.56 MHz is generated. In such a case, when pure water is present in the case where there is no pure water in the cooling / heating medium flow path 11, the transmittance of electromagnetic waves remains only a few percent lower than the emission intensity of plasma, and plasma treatment is performed. There are no practical problems. Furthermore, in the case of using a microwave having a higher frequency than the above, a fluorine-based oil may be used as the cooling / heating medium instead of the pure water.
[0051]
In addition, the dielectric window 5 in which two quartz glass plates having a diameter of about 350 mm and a thickness of 15 mm are bonded with the silicon adhesive 20 having a thickness of 50 μm has a bonding surface substantially at the center in the thickness direction of the dielectric window 5. Therefore, the stress of the joint surface is structurally small, and can withstand the internal pressure of the cooling / heating medium flow path 11 of the normal 0.1 MPa and the maximum 0.2 MPa, and the 1000 V of the vacuum vessel 1 having an inner diameter of 320 mm. It can withstand repeated operations of atmospheric pressure / vacuum more than once.
[0052]
In addition, the silicon-based adhesive 21 that protrudes into the cooling / heating medium flow path 11 has a corner portion having a bonding portion between the first bonding surface 51a and the second bonding surface 52a in the cooling / heating medium flow path 11 and the entire vicinity of the corner portion. Thus, the bonding of the first bonding surface 51a and the second bonding surface 52a by the silicon-based adhesive 21 can be reinforced, and the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 can be reinforced. The above-mentioned joining can be made stronger.
[0053]
Further, the silicon-based adhesive is rich in water resistance and heat resistance, and can withstand long-term circulation using, for example, hot water at 80 ° C. as a cooling / heating medium. The silicon-based adhesive 21 that protrudes into the cooling / heating medium flow path 11 is somewhat swollen by the circulated water, but the protruding silicon-based adhesive 21 acts as a barrier to prevent the first bonding surface 51a and the second bonding surface 52a. Is prevented from penetrating water into the silicon-based adhesives 20 that are located between the first and second dielectric plates, and the first dielectric plate is compared with the case where there is no protruding portion of such silicon-based adhesives. The life of the bonding strength between the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 can be extended. In addition, the silicon-based adhesive can withstand continuous discharge for about 30 minutes by applying 900 W of high-frequency power to the coil 6 in the state where there is no cooling / heating medium in the cooling / heating medium flow path 11. Even in the case where the temperature of the body window 5 is raised to 150 ° C., the bonding can be maintained while the processing chamber 40 is maintained in a vacuum state.
[0054]
Further, the first adhesive surface 22a (for example, the adhesive layer 22 having a thickness of 50 μm) is formed between the first bonding surface 51a and the second bonding surface 52a with a silicon-based adhesive so as to form a desired thickness. In the case where the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 are joined, the adhesive layer 22 remains flexible even after curing due to the characteristics of the silicon-based adhesive. When the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 are deformed by receiving repeated atmospheric pressure / vacuum pressure, or the temperature-controlled cooling medium circulation into the cooling medium channel 11 / When the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 suddenly expand and contract with the stop, the stress generated in the adhesive layer 22 due to the flexibility of the adhesive layer 22 is applied. Can be softened, improve the durability of the dielectric window It is possible. Further, in the plasma processing, ultraviolet rays are generated by the plasma in the processing chamber 40 and the generated ultraviolet rays are irradiated to the dielectric window 5. The adhesive layer 22 can sufficiently withstand the ultraviolet irradiation.
[0055]
In addition, the cooling medium flow path 11, the cooling medium inlet 18 and the outlet 19 are formed in the first dielectric plate 51, and the second dielectric plate 52 is formed in a substantially flat plate shape having no irregularities (particularly, processing The structure of the dielectric window 5 (which avoids processing such as formation of irregularities on the indoor surface 52b as much as possible) has a compressive stress due to atmospheric pressure applied to the first dielectric plate 51 when the processing chamber 40 is evacuated, and It can withstand the tensile stress applied to the two dielectric plates 52, and has the effect of enhancing the durability of the dielectric window formed of the brittle material and preventing the dielectric window from being damaged.
[0056]
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It can implement with another various aspect. For example, a dielectric window 60 that is an example of a dielectric window for a plasma processing apparatus according to a second embodiment of the present invention and a method for manufacturing the dielectric window 60 will be described.
[0057]
The dielectric window 60 is basically different from the dielectric window 5 of the first embodiment described in FIG. 1 in its application and overall shape. That is, in the second embodiment, the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62 forming the dielectric window 60 are connected to the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 in the first embodiment. There is no change in the basic shape. The difference between the first embodiment and the second embodiment is that the material of the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62 is limited to quartz glass, and the difference between the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62. It is in the joining method. The different points will be described below. FIG. 4 is a schematic explanatory view of the manufacturing process of the dielectric window 60 using schematic sectional views of the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62 of the dielectric window 60.
[0058]
As shown in FIG. 4A, a first dielectric plate 61 and a second dielectric plate 62, both of which are made of quartz glass in a disk shape, are prepared. 4A to 4F, the illustrated upper surface of the first dielectric plate 61 is the processing chamber outer surface 61b, the illustrated lower surface is the first bonding surface 61a, and the illustrated upper surface of the second dielectric plate 62 is the illustrated upper surface. The second bonding surface 62a and the lower surface in the figure are the processing chamber inner surface 62b. Next, as shown in FIG. 4B, a concave groove 61 c (an example of a concave portion) that forms the cooling / heating medium flow path 11 is formed on the first bonding surface 61 a of the first dielectric plate 61. Further, as shown in FIG. 4C, a pilot hole 69 a serving as a fluid outlet 69 is formed in the processing chamber outer surface 61 b of the first dielectric plate 61. Next, as shown in FIG. 4D, the first bonding surface 61a of the first dielectric plate 61 and the second bonding surface 62a of the second dielectric plate 62 are polished to remove fine irregularities on the surface, The plane of accuracy. Then, as shown in FIG. 4E, after the first bonding surface 61a of the first dielectric plate 61 and the second bonding surface 62a of the second dielectric plate 62 that have been polished are brought into close contact with each other, the outlet is formed. A vacuum pump 65, which is an example of an exhaust device, is connected to the pilot hole 69 a through a heat-resistant base 63 and a heat-resistant flexible tube 64, and the air in the cooling / heating medium flow path 11 is exhausted by the vacuum pump 65. The inside of the flow path 11 is evacuated. As a result, the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62 can be pressed uniformly over substantially the entire surface thereof. Thereafter, the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62 are heated in a high-temperature furnace at a heating temperature in the range of 900 ° C. to 1700 ° C. while continuing to be evacuated by the vacuum pump 65, The second bonding surface 62a is interatomic bonded (that is, high temperature interatomic bonding is performed). Thereafter, after the first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62 are taken out of the high temperature furnace and cooled, as shown in FIG. 4 (F), a fluid inflow port is formed on the processing chamber outer surface 61b of the first dielectric plate 61. 68, and the pilot hole 69a of the outlet 69 is finished to form the outlet 69, thereby completing the dielectric window 60.
[0059]
According to the method of manufacturing the dielectric window 60 in the second embodiment, the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 52 are made of silicon adhesive with a thickness similar to that of the dielectric window 5 in the first embodiment. The first dielectric plate 61 and the second dielectric plate 62, both of which are made of quartz glass, are not bonded via an adhesive layer 22 but are made of quartz glass without using such an adhesive. Since the glass itself is bonded, the dielectric window 60 has higher bonding strength than the dielectric window 5 of the first embodiment, can withstand use at higher temperatures, and is generated and irradiated by plasma. It is more resistant to ultraviolet rays and is not affected by any kind of cooling / heating medium. Also, the hydrofluoric acid cleaning for cleaning the inner and outer periphery of the dielectric window by removing the dielectric window from the plasma processing equipment. That it can withstand There is. Although the manufacturing method of the dielectric window 60 is different from that of the dielectric window 5 of the first embodiment as described above, the dielectric window 60 when the dielectric window 60 is attached to the plasma processing apparatus to perform the plasma processing. The operation of is the same as that of the dielectric window 5 of the first embodiment.
[0060]
In the first embodiment and the second embodiment of the present invention described above, only a part of various variations is illustrated in the application range of the present invention. It goes without saying that various variations other than those exemplified here can be considered in the application of the present invention.
[0061]
For example, in the first embodiment, instead of performing the application of the silicon-based adhesive 20 only on the first bonding surface 51a, the application is performed on the second bonding surface 52a together with the first bonding surface 51a. Such a case may be sufficient, and the case where the said application | coating is performed only to the 2nd joining surface 52a may be sufficient.
[0062]
Further, instead of the case where the silicon-based adhesive 20 is pushed out and the silicon-based adhesive 21 protruded is located at the corner of the cooling / heating medium flow path 11, the first dielectric plate 51 and the second dielectric plate 51 In the case where the bonding strength with the dielectric plate 52 can be sufficiently maintained, the silicon adhesive 20 may not be protruded.
[0063]
Further, instead of the case where the groove 51c is formed only on the first bonding surface 51a of the first dielectric plate 51, as shown in FIGS. The cooling medium flow path 11 may be formed by forming the grooves 161c and 162c so as to face each other on the bonding surface 161a and the second bonding surface 162a of the second dielectric plate 162.
[0064]
Further, as shown in FIG. 5C, the first dielectric plate 171 has a flat plate shape in which only the cooling medium inlet 18 and outlet 19 are formed, and the groove 172c is formed in the second dielectric plate 172, As shown in FIG. 5D, the first and second dielectric plates 171 and 172 may be joined to form the cooling / heating medium flow path 11. At this time, for example, the strength of the second dielectric plate 172 can be ensured by making the second dielectric plate 172 in which the groove 172c is formed thicker than the first dielectric plate 171.
[0065]
Further, as shown in FIGS. 5E and 5F, the first dielectric plate 181 and the second dielectric plate 182 are each formed by stacking multilayered green sheets of ceramic materials, and shown in FIG. 5F. In this way, the multi-layer green sheets may be integrated by firing together to form a dielectric window.
[0066]
In addition, as shown in FIGS. 5G and 5H, the dielectric window may be formed by bonding three layers of dielectric plates. That is, the first dielectric plate 191 has a flat plate shape in which only the cooling medium inlet 18 and outlet 19 are formed, and the second dielectric plate 192 has a flat plate shape, and penetrates through the upper and lower surfaces of the cooling medium passage 11. A dielectric window is formed by joining the third dielectric plate 193 having the groove 193c formed between the first dielectric plate 191 and the second dielectric plate 192 by joining with the adhesive or the high-temperature atomic joint. Can be formed.
[0067]
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a dielectric window 80 as an example of a dielectric window for a plasma processing apparatus (a figure corresponding to FIG. 2 in the first embodiment) as a modification of the formation pattern of the cooling / heating medium flow path. ). As shown in FIG. 6, the cooling / heating medium flow path 87 is formed of a space between a large number of columnar columns 86 integral with the dielectric window 80, and is arranged uniformly over almost the entire surface of the dielectric window 80. Even in this case, the same effect as that of the dielectric window 5 in the first embodiment can be obtained. The dielectric window 80 is formed by joining the first dielectric plate and the second dielectric plate in the same manner as the dielectric window 5 of the first embodiment. The inflow port 88 and the outflow port 89 are formed in the first dielectric plate, and are provided in two places, two in total.
[0068]
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a dielectric window 90 which is an example of a dielectric window for a plasma processing apparatus (as shown in FIG. 2 in the first embodiment). Corresponding figure). This other dielectric window 90 is also formed by joining the first dielectric plate and the second dielectric plate. As shown in FIG. 7, the cooling / heating medium flow path 97 has a large number of integral ones with the first dielectric plate. Even if the cooling medium flow path 97 is evenly arranged over the substantially entire surface of the first dielectric plate, that is, the dielectric window 90, the space between the semicircular arc-shaped support columns 96, The same effect as that of the dielectric window 5 in the embodiment can be obtained.
[0069]
In the embodiment of the present invention described above, the case where the first dielectric plate and the second dielectric plate are formed of quartz glass has been described. However, instead of such a material, the first dielectric plate and the second dielectric plate The two dielectric plates may be formed of silicon, silicon nitride, zirconia, alumina, sapphire, or aluminum nitride. Further, the first dielectric plate and the second dielectric plate may be a combination of two or more of these plural materials. In particular, since the second dielectric plate is a member constituting a part of the inner wall surface of the vacuum processing apparatus, it is necessary to have excellent contamination and degassing characteristics, and an appropriate material is selected according to the application. It is desirable to select an appropriate purity. High purity quartz glass has excellent low contamination and durability in the manufacturing process of devices using silicon-based semiconductors. Silicon nitride is excellent in mechanical strength and has a feature that even when the silicon nitride itself is etched, the amount of released oxygen atoms is extremely small. Alumina and sapphire have good thermal conductivity (that is, good thermal conductivity) and excellent sputtering resistance. Since aluminum nitride is particularly excellent in thermal conductivity and has a thermal conductivity approximately 100 times that of quartz glass, it is characterized in that the temperature change can be made particularly small on the surface inside the processing chamber of the second dielectric plate in the dielectric window. is there.
[0070]
In addition to each of the above embodiments, as a modified application example of the present invention, an example of a dielectric window for a plasma processing apparatus according to the third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8, FIG. 9, and FIG. A dielectric window 105 and a plasma processing apparatus 199 using the dielectric window 105 will be described.
[0071]
As shown in FIG. 8, the plasma processing apparatus 199 has a substantially prismatic outer shape having a substantially square cross section in a plan view, and has a processing chamber 140 that is a substantially cylindrical space inside thereof. A vacuum vessel 101 having an opening on the upper surface, and a plate-like quartz glass dielectric window 105 provided so as to close the opening on the upper surface of the vacuum vessel 101 and having a substantially square plane. . The dielectric window 105 is bonded to the first dielectric plate 151 outside the processing chamber 140 and the second dielectric plate 152 inside the processing chamber 140 (bonded by the bonding method of the first embodiment or the second embodiment). As shown in FIGS. 8 and 9, a groove portion is formed in the first dielectric plate 151 of the dielectric window 105 to form the cooling / heating medium flow path 111. In addition, a cooling medium inlet 118 and an outlet 119 for the cooling medium passage 111 are formed in the second dielectric plate 152, and each of the inlet 118 and the outlet 119 is located on the upper side wall of the vacuum vessel 101. Are connected to pipes 112a and 112b drilled in the side wall so as to penetrate the side wall and the outside of the side wall, and each of the pipes 112a and 112b is connected to the first circulator 112.
[0072]
Further, as shown in FIG. 8, a reaction gas supply passage 121 is provided at one end of the second dielectric plate 152 along the plate-like surface of the second dielectric plate 152 in the vicinity of the center of the thickness of the second dielectric plate 152. It is formed so as to be a plurality of radial paths from the left end in FIG. 8 to the other end. In addition, the upper through portion of the reaction gas supply passage 123 formed so as to penetrate the side wall of the vacuum vessel 101 in the vertical direction is connected to the reaction gas supply passage 121 in the vicinity of the one end. The reaction gas inlet 122 formed on the processing chamber inner surface 152b of the second dielectric plate 152 is connected, and the reaction gas supply passage 123 is connected to the reaction gas supply device 102 provided outside the vacuum vessel 101. It is connected.
[0073]
In addition, the one end of the anti-gas supply passage 121 formed in the second dielectric plate 152 is closed by a stopper 125, and in the vicinity of the center of the processing chamber inner surface 152b of the second dielectric plate 152. Are formed with a plurality of reaction gas outlets 124 so as to be connected to the reaction gas supply passage 121, and the reaction gas can be supplied into the processing chamber 140 from the reaction gas outlet 124.
[0074]
Further, the processing chamber 140 is connected to the vacuum pump 103 outside the processing chamber 140 through an exhaust port 126 formed in the lower portion of the side wall of the vacuum container 101 (lower right portion in FIG. 8). A coil 106 similar to the coil 6 of the first embodiment as shown in FIG. 10 is disposed above the dielectric window 105, and the coil high-frequency power source 104 for applying high-frequency power to the coil 106 is provided. Matching device 110 is connected. A heat insulating plate 113 which is an insulating plate and is a heat insulating plate is provided so as to be sandwiched between the coil 106 and the upper surface of the dielectric window 105. A substrate electrode 107 is provided near the center of the bottom surface of the processing chamber 140, and a substrate electrode high-frequency power source 109 for applying high-frequency power to the substrate electrode 107 and a matching unit 130 are connected to the substrate electrode 107. Further, the substrate 8 to be subjected to plasma processing by the plasma processing apparatus 199 can be placed on the substrate electrode 107. Further, a cooling / heating medium flow path 127 is provided inside the substrate electrode 107, and a temperature / temperature-controlled cooling / heating medium is allowed to flow through the cooling / heating medium flow path 127 by the third circulator 117 provided outside the vacuum vessel 101. It is possible. Further, a cooling / heating medium flow path 115 is also provided in the side wall of the vacuum container 101, and a cooling / heating medium whose temperature is controlled in the cooling / heating medium flow path 115 by the second circulator 116 provided outside the vacuum container 101. It is possible to flow.
[0075]
The operation of the plasma processing apparatus 199 having such a configuration is basically the same as that of the plasma processing apparatus 100 of the first embodiment.
[0076]
According to the third embodiment, the plasma processing apparatus 199 is provided with a number of reaction gas outlets 124 through which a reaction gas can be blown to the processing chamber inner surface 152b of the second dielectric plate 152 of the dielectric window 105. Therefore, the reaction gas can be blown out from the multiple reaction gas blowing ports 124 toward the substrate 8 placed on the substrate electrode 107, and the atmosphere of the reaction gas around the substrate 8 in the processing chamber 140. Can be made more uniform. As a result, plasma processing can be performed more uniformly and efficiently on the substrate 8, and the reaction gas is blown out from the processing chamber inner surface 152 b of the second dielectric plate 152. This is effective in preventing the reaction product from depositing on the surface of the second dielectric plate 152.
[0077]
Furthermore, a cooling medium inlet 118 and outlet 119 are provided in the second dielectric plate 152, and the inlet 118 and outlet 119 are formed so as to penetrate the upper surface of the side wall of the vacuum vessel 101 and the outside of the side wall. By connecting to the first circulator 112 via 112a and 112b, the coil 106 can be attached and detached during maintenance, and the vacuum vessel 101 of the dielectric window 105, compared to the plasma processing apparatus 100 of the first embodiment. Are easy to attach and detach, and it is possible to eliminate the difficulty of design when attaching the pipe line from the first circulator 112 to the inlet 118 and outlet 119 of the dielectric window 105.
[0078]
It is to be noted that, by appropriately combining arbitrary embodiments of the various embodiments described above, the effects possessed by them can be produced.
[0079]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention, the workpiece is held in the processing chamber inside the vacuum vessel, the reaction gas is introduced into the processing chamber from the outside of the processing chamber while evacuating the processing chamber, Applying high frequency power from a coil or electrode or waveguide located outside the vacuum vessel to generate plasma in the processing chamber through a dielectric window forming a part of the partition of the vacuum vessel, In a plasma processing apparatus for performing plasma processing on a workpiece, a dielectric window for a plasma processing apparatus in which a first dielectric plate and a second dielectric plate are joined includes the first dielectric plate and the second dielectric plate. The cooling / heating medium flow path is formed between the cooling / heating medium flow path when plasma processing is performed using the dielectric window for the plasma processing apparatus (hereinafter referred to as a dielectric window). The above-mentioned dielectric window is passed through The temperature change can be controlled, the film thickness of the thin film deposited on the dielectric window can be reduced, and the film quality can be made finer, and the generation of dust due to peeling of the deposited thin film can be prevented. It is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus that can be suppressed. Further, in the plasma processing apparatus using the dielectric window, even when pure water is circulated as a temperature-controlled cooling medium in the cooling medium flow path of the dielectric window, for example, plasma The decrease in the electromagnetic wave transmittance of the dielectric window in the treatment is so slight that it does not become a problem in practice, and the temperature of the dielectric window is controlled without the circulation of the pure water during the plasma treatment affecting the plasma treatment. It is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus that can perform the above.
[0080]
According to the second aspect of the present invention, the effect of the first aspect can be obtained, and in addition, the cooling / heating medium flow path is in communication with each other formed on the first bonding surface of the first dielectric plate. When the dielectric window is used in the plasma processing apparatus, the concave and convex portions such as the concave portion are formed by being surrounded by the concave portion and the second bonding surface of the substantially flat plate-like second dielectric plate. Since the dielectric window is formed so that the second dielectric plate having no portion is positioned inside the processing chamber, that is, on the vacuum side, the second dielectric plate is sufficiently resistant to the tensile stress due to the vacuum. Therefore, it is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus having excellent durability. In particular, since the second dielectric plate is formed of a brittle material used as the material of the dielectric window, the above effect is effective.
[0081]
According to the third aspect of the present invention, on the outer surface of the processing chamber of the first dielectric plate of the dielectric window, the cooling medium outlet and the inlet to the cooling medium flow path are provided. The cooling medium whose temperature is controlled can flow from the outside of the processing chamber, that is, from the atmosphere side to the cooling medium flow path, and the temperature of the dielectric window can be controlled. It is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus that can obtain the effect of the aspect. In addition, an upper outlet and the inlet are formed in the first dielectric plate positioned outside the processing chamber in the dielectric window, that is, a member that faces the atmosphere and receives compressive stress due to atmospheric pressure. Therefore, it is difficult to break structurally, and when the dielectric window is installed in the plasma processing apparatus, the cooling medium pipe to the outlet and the inlet is provided between the coils or electrodes of the plasma processing apparatus. By arranging in this way, it is possible to eliminate the above-described duct from lowering the plasma excitation efficiency by high-frequency power.
[0082]
In addition, in the case where an outlet and an inlet of a cooling / heating medium to the cooling / heating medium flow path are provided on the processing chamber side surface of the second dielectric plate of the dielectric window, the dielectric When the window is installed in the plasma processing apparatus, the processing of the second dielectric plate is performed without disposing the outlet and the cooling medium conduit to the inlet between the coils or electrodes of the plasma processing apparatus. The pipe line can be arranged so as to penetrate the side wall of the vacuum vessel constituting the processing chamber from the indoor side surface. Thereby, it is possible to eliminate the influence on the plasma excitation efficiency due to the arrangement of the pipe lines, and it is possible to easily attach and detach the dielectric window to the plasma processing apparatus, thereby improving the maintainability of the plasma processing apparatus. be able to.
[0083]
According to the fourth to seventh aspects of the present invention, the joining of the first dielectric plate and the second dielectric plate is performed by an adhesive, for example, a rubber adhesive or a silicon rubber adhesive. Therefore, it is possible to easily produce a dielectric window while freely disposing the cooling / heating medium flow path on dielectric plates made of various materials, and to obtain the effects of the first to third aspects. It is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus.
[0084]
In particular, according to the seventh aspect of the present invention, the adhesive used for joining the first joining surface and the second joining surface is extruded inside the cooling / heating medium flow path to protrude. Thus, the protruding portion serves as a barrier against the adhesive layer, and prevents, for example, high-temperature circulating water flowing through the cooling / heating medium flow path from changing the quality of the adhesive layer. It is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus that can maintain the bonding force of the adhesive with the two bonding surfaces for a long period of time.
[0085]
According to the eighth aspect of the present invention, each of the first dielectric plate and the second dielectric plate is either quartz glass, silicon, silicon nitride, zirconia, alumina, sapphire, or aluminum nitride. Or a combination thereof, which is excellent in low contamination and degassing properties and has high durability depending on the material of the plasma processing object (for example, the substrate) and the reactive gas species supplied to the plasma processing apparatus. This makes it possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus that can obtain the effects of the first to seventh aspects.
[0086]
According to the ninth aspect of the present invention, in addition to the effects of the first to third aspects, the joining of the first dielectric plate and the second dielectric plate is not performed by the adhesive. The first dielectric plate and the second dielectric plate formed of quartz glass are connected by high-temperature atomic bonding of the quartz glass, thereby restricting the type and temperature of the fluid flowing in the cooling / heating medium flow path. Therefore, it is possible to provide a dielectric window for a plasma processing apparatus that can be used under more various conditions.
[0087]
According to the tenth or eleventh aspect of the present invention, the first bonding surface of the first dielectric plate in which the groove is formed and the second bonding surface of the second dielectric plate are bonded, In the method of manufacturing a dielectric window for a vacuum processing apparatus (hereinafter referred to as a dielectric window) having a cooling / heating medium flow passage surrounded by the second bonding surface, an adhesive is applied to the first bonding surface or the second bonding surface. (For example, the adhesive is applied so that an adhesive layer having a predetermined thickness can be formed), and the first bonding is performed so that the adhesive protrudes inside the cooling / heating medium flow path. The surface and the second bonding surface are brought into close contact with each other through the adhesive and the first and second bonding surfaces are bonded to each other by curing the adhered adhesive, thereby providing durability. For plasma processing equipment that can produce excellent dielectric windows It is possible to provide a manufacturing method of the body window.
[0088]
According to the twelfth aspect of the present invention, the materials of the first dielectric plate and the second dielectric plate are both quartz glass, silicon, silicon nitride, zirconia, alumina, sapphire, or aluminum nitride. Alternatively, by being a combination thereof, it is possible to provide a method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus that can obtain the effects of the tenth aspect or the eleventh aspect.
[0089]
According to the thirteenth aspect of the present invention, the first bonding surface of the first dielectric plate in which the concave portion is formed and the second bonding surface of the second dielectric plate are bonded, and the concave portion and the second bonding are bonded. In the method for manufacturing a dielectric window for a vacuum processing apparatus having a cooling / heating medium flow path surrounded by a surface, the first bonding surface and the second bonding surface are polished to a precise plane, and the first bonding surface and The first dielectric plate and the second dielectric plate are in close contact with each other at a temperature of 900 degrees Celsius or higher and 1700 degrees Celsius or lower while closely contacting the second bonding surface and evacuating the cooling medium flow path. By heating, the first dielectric plate and the second dielectric plate can be uniformly pressurized with a strong force over the entire surface in a high temperature atmosphere, and the first bonding surface and the second bonding surface are Strong interatomic bonding can be achieved. Further, the bonding between the first dielectric plate and the second dielectric plate is not performed by the adhesive but by high-temperature atomic bonding, so that the type and temperature of the fluid flowing in the cooling / heating medium flow path can be reduced. It is possible to provide a method for manufacturing a dielectric window for a plasma processing apparatus that can reduce restrictions and can be used under more various conditions.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of a plasma processing apparatus using a dielectric window according to a first embodiment of the present invention.
2 is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of the dielectric window shown in FIG.
3A and 3B are schematic explanatory views of a manufacturing process of a dielectric window in the first embodiment, wherein FIG. 3A is a sectional view of a first dielectric plate and a second dielectric plate, and FIG. 3B is a groove portion in the first dielectric plate. (C) is a state where an outlet and an inlet are formed on the first dielectric plate, (D) is a state where an adhesive is applied to the first dielectric plate, and (E) is a state where the first dielectric is applied. The state which the board | substrate and the 2nd dielectric board were joined and the dielectric material window was completed is shown, (F) is an expanded sectional view of a cooling-heating-medium flow path.
FIGS. 4A and 4B are schematic explanatory views of a manufacturing process of a dielectric window according to a second embodiment of the present invention, where FIG. 4A is a cross-sectional view of a first dielectric plate and a second dielectric plate, and FIG. (C) shows a state in which a groove is formed in the plate, (C) shows a state in which a pilot hole is formed in the first dielectric plate, and (D) shows a first bonding surface of the first dielectric plate and a second of the second dielectric plate. (E) is a state in which the first dielectric plate and the second dielectric plate are in close contact with each other and the inside of the cooling / heating medium passage is evacuated, and (F) is in a high-temperature furnace. In this state, the first dielectric plate and the second dielectric plate are bonded to each other and the dielectric window is completed.
FIGS. 5A and 5B are explanatory views of a modification of the dielectric window according to the first embodiment or the second embodiment, and FIGS. 5A and 5B show a groove portion in both the first dielectric plate and the second dielectric plate. FIGS. FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of a dielectric window when formed, and FIGS. 5C and 5D show dielectrics when only the outflow port and the inflow port are formed in the first dielectric plate and the groove portion is formed in the second dielectric plate. FIGS. 2E and 2F are cross-sectional views of a body window, in which a flat plate-shaped first dielectric plate and a second dielectric plate formed with a groove are both formed by stacking ceramic green sheets. FIG. 4G is a cross-sectional view of the dielectric window, and FIG. 4G and FIG. 4H are cross-sectional views of the dielectric window in the case of being constituted by three members.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a dielectric window showing a modification of the cooling / heating medium flow path forming pattern of the dielectric window according to the first embodiment or the second embodiment.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a dielectric window showing another modification of the cooling medium flow path forming pattern of the dielectric window according to the first embodiment or the second embodiment.
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus using a dielectric window according to a third embodiment of the present invention. (It is also a cross-sectional view taken along the line DD in FIG. 9.)
9 is a schematic cross-sectional view taken along the line CC of the dielectric window shown in FIG.
10 is a BB arrow view of the coil of FIG.
FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of a plasma processing apparatus used in a conventional example.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Vacuum container, 2 ... Reaction gas supply apparatus, 3 ... Vacuum pump, 4 ... High frequency power source for coils, 5 ... Dielectric window, 6 ... Coil, 7 ... Substrate electrode, 8 ... Substrate, 9 ... High frequency power source for substrate electrode DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Matching circuit, 11 ... 1st cooling / heating medium flow path, 12 ... 1st circulator, 12a and 12b ... Circulation path, 13 ... Thermal insulation board, 15 ... 2nd cooling / heating medium flow path, 16 ... 2nd circulator, 17 ... Third circulator, 18 ... fluid inlet, 19 ... fluid outlet, 20 ... silicone adhesive, 21 ... extruded adhesive, 22 ... adhesive layer, 25 ... vacuum pump, 26 ... support, 27 ... Support column 30 ... Matching unit 51 ... First dielectric plate 51a ... First bonding surface 51b ... Outer surface of processing chamber 51c ... Groove portion 52 ... Second dielectric plate 52a ... Second bonding surface 52b ... Processing chamber Inner surface, 60 ... dielectric window, 61 ... first dielectric 61a ... first bonding surface, 61b ... outside surface of the processing chamber, 61c ... groove, 62 ... second dielectric plate, 62a ... second bonding surface, 62b ... inside surface of the processing chamber, 80 ... dielectric window, 86 ... posts, 87 ... Cooling medium flow path, 88 ... Inlet, 89 ... Outlet, 90 ... Dielectric window, 96 ... Post, 97 ... Cooling medium flow path, 98 ... Inlet, 99 ... Outlet, 100 ... Plasma processing apparatus, DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Vacuum container, 102 ... Reactive gas supply apparatus, 103 ... Vacuum pump, 104 ... High frequency power source for coils, 105 ... Dielectric window, 106 ... Coil, 107 ... Substrate electrode, 109 ... High frequency power source for substrate electrode, 110 ... Matching Circuit: 111 ... Cooling medium passage, 112 ... First circulator, 112a and 112b ... Pipe, 113 ... Heat insulation plate, 115 ... Cooling medium passage, 116 ... Second circulator, 117 ... Third circulator, 11 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Fluid inlet port, 119 ... Fluid outlet port, 121 ... Reaction gas supply path, 122 ... Reaction gas inlet port, 123 ... Reaction gas inlet channel, 124 ... Reaction gas outlet port, 125 ... Stop plug, 126 ... Exhaust port 127 ... Cooling medium flow path, 130 ... matching unit, 140 ... processing chamber, 151 ... first dielectric plate, 152 ... second dielectric plate, 161 ... first dielectric plate, 161c ... groove, 162 ... second dielectric plate, 162c ... groove, 171 ... first dielectric plate, 172 ... second dielectric plate, 172c ... groove, 181 ... first dielectric plate, 182 ... second dielectric plate, 191 ... first dielectric plate, 192 ... second dielectric plate, 193: Third dielectric plate, 193c: Groove, 199 ... Plasma processing apparatus.

Claims (4)

真空容器の内部の処理室に被加工物を保持し、上記処理室を真空排気しつつ、上記処理室内に反応ガスを導入し、上記真空容器の外部に位置し、その中央部分から放射状かつ上記中央部分に対して時計方向に伸びるように配置された複数の筋状の電極により形成されたコイルより高周波電力を印加し、上記真空容器の隔壁の一部をなす誘電体窓を介して上記処理室内部にプラズマを発生させ、上記被加工物に対してプラズマ処理を行うプラズマ処理装置用誘電体窓であって、
上記処理室の内側に面して配置された円盤形状を有する第２誘電板と、
上記処理室の外側に面して配置されかつ上記第２誘電板と接合されて上記誘電体窓を形成する円盤形状を有する第１誘電板と、
上記第１誘電板における上記第２誘電板との接合側表面の全面に一筆書き状に連通して形成された凹部が、上記第２誘電板の表面により囲まれて形成され、冷温媒を流通可能な冷温媒流路と、
上記コイルとの干渉が防止された状態で上記コイルの間を通して配置された冷温媒の循環通路である管路が接続されるとともに、上記第１誘電板の処理室外側表面において最外周の上記冷温媒流路よりも内側の領域に形成された上記冷温媒流路の冷温媒の流出口及び流入口とを備え、
上記第１誘電板及び上記第２誘電板は同じ厚さを有し、互いの接合面が上記誘電体窓の厚さ方向の中央に位置することを特徴とするプラズマ処理装置用誘電体窓。While holding the workpiece in the processing chamber inside the vacuum vessel and evacuating the processing chamber, the reaction gas is introduced into the processing chamber, located outside the vacuum vessel, and radially from the central portion and the above High frequency power is applied from a coil formed by a plurality of streak electrodes arranged to extend in the clockwise direction with respect to the central portion, and the processing is performed through a dielectric window that forms part of the partition wall of the vacuum vessel. A dielectric window for a plasma processing apparatus that generates plasma in an interior and performs plasma processing on the workpiece,
A second dielectric plate having a disk shape disposed facing the inside of the processing chamber;
A first dielectric plate having a disk shape disposed facing the outside of the processing chamber and joined to the second dielectric plate to form the dielectric window;
A recess formed on the entire surface of the first dielectric plate, which is joined to the second dielectric plate, in communication with a single stroke is formed and surrounded by the surface of the second dielectric plate. Possible cooling medium flow path,
A pipe line, which is a circulation path of a cooling / heating medium disposed between the coils in a state in which interference with the coil is prevented, is connected, and the cooling temperature at the outermost periphery on the outer surface of the processing chamber of the first dielectric plate. A cooling / heating medium outlet and inlet of the cooling / heating medium channel formed in a region inside the medium channel ,
The dielectric window for a plasma processing apparatus , wherein the first dielectric plate and the second dielectric plate have the same thickness, and their joint surfaces are located at the center in the thickness direction of the dielectric window. 上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、接着剤による接着により行われている請求項１に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。The dielectric window for a plasma processing apparatus according to claim 1 , wherein the joining of the first dielectric plate and the second dielectric plate is performed by adhesion using an adhesive. 上記第１誘電板及び上記第２誘電板の材質が、共に石英ガラス、シリコン、窒化シリコン、ジルコニア、アルミナ、サファイア、若しくは窒化アルミニウムのいずれかである、又はそれらの組み合わせである請求項１または２に記載のプラズマ処理装置用誘電体窓。The material of the first dielectric plate and said second dielectric plate, are both quartz glass, silicon, silicon nitride, zirconia, alumina, sapphire, or any of the aluminum nitride, or claim 1 or 2 which is a combination thereof A dielectric window for a plasma processing apparatus as described in 1. 上記第１誘電板と上記第２誘電板との材質が共に石英ガラスであり、上記第１誘電板と上記第２誘電板との上記接合は、高温原子間接合により行われている請求項１に記載のプラズマ処理装置用誘電窓。A material both silica glass and the first dielectric plate and said second dielectric plate, said first the bonding between the dielectric plate and the second dielectric plate, claims have been made by bonding between the high temperature atoms 1 A dielectric window for a plasma processing apparatus as described in 1.
JP2002115109A 2002-04-17 2002-04-17 Dielectric window for plasma processing equipment Expired - Fee Related JP4163437B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002115109A JP4163437B2 (en) 2002-04-17 2002-04-17 Dielectric window for plasma processing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002115109A JP4163437B2 (en) 2002-04-17 2002-04-17 Dielectric window for plasma processing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003309109A JP2003309109A (en) 2003-10-31
JP4163437B2 true JP4163437B2 (en) 2008-10-08

Family

ID=29396612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002115109A Expired - Fee Related JP4163437B2 (en) 2002-04-17 2002-04-17 Dielectric window for plasma processing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4163437B2 (en)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007063593A (en) * 2005-08-30 2007-03-15 Shin Meiwa Ind Co Ltd Chamber for vacuum treatment
CN101258786B (en) * 2005-09-01 2012-08-29 松下电器产业株式会社 Plasma processing equipment
JP4721230B2 (en) * 2006-10-31 2011-07-13 京セラ株式会社 Plasma generator, reaction device, and light source device
JP5561812B2 (en) * 2006-11-28 2014-07-30 サムコ株式会社 Plasma processing equipment
FR2921538B1 (en) * 2007-09-20 2009-11-13 Air Liquide MICROWAVE PLASMA GENERATING DEVICES AND PLASMA TORCHES
JP2010041014A (en) * 2008-08-08 2010-02-18 Tokyo Electron Ltd Method of manufacturing dielectric material window, dielectric material window, and plasma processing apparatus
JP5121684B2 (en) * 2008-12-11 2013-01-16 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing equipment
WO2011004816A1 (en) * 2009-07-10 2011-01-13 東京エレクトロン株式会社 Microwave plasma-treatment apparatus and dielectric plate
JP6139699B2 (en) * 2013-11-28 2017-05-31 京セラ株式会社 Channel member
JP6387242B2 (en) * 2014-04-09 2018-09-05 株式会社Ihi Microwave plasma generator
JP6462449B2 (en) * 2015-03-26 2019-01-30 京セラ株式会社 High-frequency window member, semiconductor manufacturing device member, and flat panel display (FPD) manufacturing device member
KR102481432B1 (en) 2015-08-10 2022-12-27 삼성전자주식회사 cover plate and plasma processing apparatus including the same
JP7461965B2 (en) * 2019-04-08 2024-04-04 ラム リサーチ コーポレーション Cooling for plasma-based reactors.
CN114895728A (en) * 2022-05-05 2022-08-12 北京北方华创微电子装备有限公司 Temperature control device and semiconductor process equipment

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003309109A (en) 2003-10-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4163437B2 (en) Dielectric window for plasma processing equipment
CN106469666B (en) Base and matrix processing equipment
JP3725430B2 (en) Electrode and plasma processing apparatus
JP5058727B2 (en) Top plate structure and plasma processing apparatus using the same
JP5347214B2 (en) Mounting table structure and heat treatment apparatus
JP6345030B2 (en) Plasma processing apparatus and focus ring
TWI694750B (en) Plasma treatment device
TWI427724B (en) Processing apparatus and processing method
TWI720110B (en) Gas distribution plate assembly for high power plasma etch processes
JP5265622B2 (en) Substrate heating unit and substrate processing apparatus including the same
KR20060127387A (en) Substrate holder having a fluid gap and method of fabricating the substrate holder
JP2005336049A (en) High thermal efficiency glass microchannel and method for forming the same
KR20080017361A (en) Plasma treatment apparatus
CN103890917A (en) Thermal management of edge ring in semiconductor processing
TWI797339B (en) Apparatus for suppressing parasitic plasma in plasma enhanced chemical vapor deposition chamber
KR20150094712A (en) Thermal radiation barrier for substrate processing chamber components
CN104878367A (en) Reaction cavity and chemical vapor deposition equipment
KR101744044B1 (en) Plasma processing apparatus
JP4583618B2 (en) Plasma processing equipment
JP2008226857A (en) Method and apparatus for plasma treatment
US20020083897A1 (en) Full glass substrate deposition in plasma enhanced chemical vapor deposition
KR20090019788A (en) Heating apparatus
JP2005510869A (en) Heating vacuum support device
JP3908678B2 (en) Wafer processing method
JPH1064984A (en) Wafer stage

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050408

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070222

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070306

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070427

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070904

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20071102

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080318

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080516

A911 Transfer of reconsideration by examiner before appeal (zenchi)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A911

Effective date: 20080529

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080624

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080724

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4163437

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110801

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120801

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130801

Year of fee payment: 5

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees