JP5242520B2 - Plasma generating method and plasma processing apparatus for plasma processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置のプラズマ生成方法及びプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma generation method and a plasma processing apparatus for a plasma processing apparatus.
マイクロ波にて反応性ガスを励起してプラズマを生成し、その生成したプラズマを半導体基板等の加工用基板に曝すことによって、加工用基板に対してドライエッチング、表面改質、アッシング等を行うプラズマ処理装置が知られている(例えば、特許文献1)。 A reactive gas is excited by microwaves to generate plasma, and the generated plasma is exposed to a processing substrate such as a semiconductor substrate to perform dry etching, surface modification, ashing, etc. on the processing substrate. A plasma processing apparatus is known (for example, Patent Document 1).
この種のプラズマ処理装置は、例えば、加工用基板上に形成したレジスト膜を反応性ガスのプラズマを用いてアッシング(灰化)するアッシング処理装置では、プラズマ生成室をチャンバの上側部に設けるとともに、加工用基板を載置したステージを下側部に設けている。そして、プラズマ生成室で生成されたプラズマは、下方に設けられたステージに導出される。そのステージに載置された加工用基板は、プラズマ生成室から導出されたプラズマに曝されることによってアッシングされる。 In this type of plasma processing apparatus, for example, in an ashing processing apparatus that ashes (ashes) a resist film formed on a processing substrate using plasma of a reactive gas, a plasma generation chamber is provided in an upper portion of the chamber. A stage on which the processing substrate is placed is provided on the lower side. And the plasma produced | generated in the plasma production chamber is guide | induced to the stage provided below. The processing substrate placed on the stage is ashed by being exposed to the plasma derived from the plasma generation chamber.
ところで、この種のプラズマ処理装置では、プラズマ生成室に設けた誘電体よりなるマイクロ波透過窓は、マイクロ波の透過によって発熱する。そのため、冷却手段を設けて、プラズマ生成室でプラズマを生成しアッシング処理している間、発熱するマイクロ波透過窓を冷却して、マイクロ波透過窓の熱損傷を防止するようにしている。 By the way, in this kind of plasma processing apparatus, the microwave transmission window made of a dielectric provided in the plasma generation chamber generates heat due to the transmission of the microwave. For this reason, a cooling means is provided to cool the microwave transmitting window that generates heat while plasma is generated and ashed in the plasma generating chamber, thereby preventing thermal damage to the microwave transmitting window.
しかしながら、加工用基板の大型化による処理時間の長時間化を解消し処理時間の短縮化を図るためにマイクロ波の高出力化が進んでいる。その結果、益々、マイクロ波透過窓が温度上昇し冷却手段による冷却だけでは、マイクロ波透過窓の温度上昇を低減することはできなかった。 However, in order to eliminate the long processing time due to the increase in the size of the processing substrate and to shorten the processing time, the output of microwaves is increasing. As a result, the temperature of the microwave transmission window increased more and more, and the temperature increase of the microwave transmission window could not be reduced only by cooling by the cooling means.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、マイクロ波透過窓の温度上昇を防止し、マイクロ波透過窓の損傷を防止することができるプラズマ処理装置のプラズマ生成方法及びプラズマ処理装置を提供するにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to prevent plasma from rising in the temperature of the microwave transmission window and preventing damage to the microwave transmission window. A production method and a plasma processing apparatus are provided.
請求項1に記載の発明は、プラズマ生成室にプラズマ形成用ガス及びマイクロ波を導入し、前記プラズマ生成室で生成したプラズマを、チャンバ内に配置した加工用基板に曝してプラズマ処理するプラズマ処理装置のプラズマ生成方法であって、前記プラズマ生成室に1つのマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を透過するマイクロ波透過窓を複数設け、前記各マイクロ波透過窓を、交互に使用して前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入し前記プラズマを生成するようにし、前記チャンバには、複数の排気口が形成され、複数の前記マイクロ波透過窓のいずれかから前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入するときに、該マイクロ波透過窓に近い位置に形成された前記排気口を閉口し、かつ、該マイクロ波透過窓から遠い位置に形成された前記排気口を開口する。 According to the first aspect of the present invention, plasma processing is performed in which a plasma forming gas and a microwave are introduced into a plasma generation chamber, and the plasma generated in the plasma generation chamber is exposed to a processing substrate disposed in the chamber. A plasma generation method for an apparatus, wherein a plurality of microwave transmission windows that transmit microwaves oscillated from a single microwave oscillator are provided in the plasma generation chamber, and each of the microwave transmission windows is used alternately. The microwave is introduced into the plasma generation chamber to generate the plasma, and the chamber is formed with a plurality of exhaust ports, and the microwave is introduced into the plasma generation chamber from any of the plurality of microwave transmission windows. When closing the exhaust port formed at a position close to the microwave transmission window, and far from the microwave transmission window Opening the exhaust port formed in the.
請求項1に記載の発明によれば、プラズマ生成室でプラズマを生成する場合、その時々で、異なるマイクロ波透過窓を使って、プラズマ生成室にマイクロ波を導入させることができることから、各マイクロ波透過窓はマイクロ波透過による温度上昇が抑えられ、熱によるダメージが未然に防止される。 According to the first aspect of the present invention, when plasma is generated in the plasma generation chamber, microwaves can be introduced into the plasma generation chamber using different microwave transmission windows from time to time. The wave transmission window suppresses a temperature rise due to microwave transmission and prevents heat damage.
また、請求項1に記載の発明によれば、1つのマイクロ波透過窓が高温になって冷却のために使用停止状態になっても、他のマイクロ波透過窓を使用することができマイクロ波発振器を使用停止させることがないため、1つのマイクロ波発振器を有効に利用できる。
Further, according to the invention of
請求項2に記載の発明は、プラズマ生成室にプラズマ形成用ガス及びマイクロ波を導入し、前記プラズマ生成室で生成したプラズマを、チャンバ内に配置した加工用基板に曝してプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記マイクロ波を発振する1つのマイクロ波発振器と、前記プラズマ生成室に設けられ、前記マイクロ波を前記プラズマ生成室に導入する複数のマイクロ波導入窓と、それぞれ対応する前記各マイクロ波透過窓に対してそれぞれ接続され、前記マイクロ波を対応する前記マイクロ波透過窓に伝搬する複数の導波管と、前記各導波管のいずれか1つを交互に選択し、前記各マイクロ波透過窓を交互に使用して前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入させる切換手段と、前記チャンバに形成された複数の排気口の各々に1つずつ対応付けられ、各排気口を開口及び閉口する複数の開閉弁と、を備え、前記複数のマイクロ波透過窓のいずれかから前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入するときに、該マイクロ波透過窓に近い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって閉口し、かつ、該マイクロ波透過窓から遠い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって開口する。 According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma processing in which a plasma forming gas and a microwave are introduced into a plasma generating chamber, and the plasma generated in the plasma generating chamber is exposed to a processing substrate disposed in the chamber to perform plasma processing. One microwave oscillator that oscillates the microwave, and a plurality of microwave introduction windows that are provided in the plasma generation chamber and introduce the microwave into the plasma generation chamber. A plurality of waveguides respectively connected to microwave transmission windows and propagating the microwaves to the corresponding microwave transmission windows, and any one of the waveguides are alternately selected, and switching means for the microwave transmission window using alternately to introduce the microwave into said plasma generation chamber, each of the plurality of exhaust ports formed in the chamber One associated with, when the respective exhaust port comprises a plurality of on-off valve for opening and closing, and introducing the microwave into said plasma generating chamber from any of said plurality of microwave transmission window, the The exhaust port formed at a position close to the microwave transmission window is closed by the on-off valve corresponding to the exhaust port, and the exhaust port formed at a position far from the microwave transmission window is used as the exhaust port. Opening is performed by the corresponding on-off valve .
請求項2に記載の発明によれば、プラズマ生成室でプラズマを生成する場合、その時々で、異なるマイクロ波透過窓を使って、プラズマ生成室にマイクロ波を導入させることができることから、各マイクロ波透過窓はマイクロ波透過による温度上昇が抑えられ、熱によるダメージが未然に防止される。 According to the second aspect of the present invention, when plasma is generated in the plasma generation chamber, microwaves can be introduced into the plasma generation chamber using different microwave transmission windows from time to time. The wave transmission window suppresses a temperature rise due to microwave transmission and prevents heat damage.
請求項3に記載の発明は、プラズマ生成室にプラズマ形成用ガス及びマイクロ波を導入し、前記プラズマ生成室で生成したプラズマを、チャンバ内に配置した加工用基板に曝してプラズマ処理するプラズマ処理装置であって、前記マイクロ波を発振する1つのマイクロ波発振器と、前記プラズマ生成室に設けられ、前記マイクロ波を前記プラズマ生成室に導入する複数のマイクロ波導入窓と、前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝搬する主導波管と、前記主導波管の先端から分岐し、それぞれ対応する前記マイクロ波透過窓に前記マイクロ波を伝搬する複数の分岐導波管と、前記主導波管からの前記マイクロ波を前記マイクロ波透過窓毎に設けられた前記各分岐導波管に対して選択的に供給する切換手段と、前記チャンバに形成された複数の排気口の各々に1つずつ対応付けられ、各排気口を開口及び閉口する複数の開閉弁と、を備え、前記切換手段によって前記分岐導波管が選択されるときに、該分岐導波管に対応する前記マイクロ波透過窓に近い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって閉口し、かつ、該マイクロ波透過窓から遠い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって開口する。 According to a third aspect of the present invention, there is provided a plasma processing in which a plasma forming gas and a microwave are introduced into a plasma generating chamber, and the plasma generated in the plasma generating chamber is exposed to a processing substrate disposed in the chamber for plasma processing. an apparatus comprising: one microwave oscillator which oscillates the microwaves, is provided in the plasma generating chamber, a plurality of microwave introduction window for introducing the microwave into said plasma generation chamber, from the microwave oscillator A main waveguide that propagates microwaves, a plurality of branch waveguides that branch from the tip of the main waveguide, and that propagate the microwaves to the corresponding microwave transmission windows, and from the main waveguide, and switching means for selectively supplying to said each branch waveguide provided with the micro-wave for each of the microwave transmission window formed in the chamber Associated one for each of the number of exhaust ports, when a plurality of on-off valve for opening and closing each exhaust port, comprises a, for the branch waveguide by said switching means is selected, the branch guide The exhaust port formed at a position near the microwave transmission window corresponding to the wave tube is closed by the open / close valve corresponding to the exhaust port, and the exhaust gas formed at a position far from the microwave transmission window The opening is opened by the on-off valve corresponding to the exhaust port .
請求項3に記載の発明によれば、プラズマ生成室に複数のマイクロ波導入窓と、その複数のマイクロ波透過窓に対応する分岐導波管を設け、主導波管から伝搬してくるマイクロ波を、切換手段にて、その時々で異なる分岐導波管を選択し、その選択した分岐導波管を介してプラズマ生成室に導入する。従って、その時々で、異なるマイクロ波透過窓を使って、プラズマ生成室にマイクロ波を導入させることができることから、各マイクロ波透過窓はマイクロ波透過による温度上昇が抑えられ、熱によるダメージが未然に防止される。 According to the invention described in claim 3, a plurality of microwave introduction window flop plasma generating chamber, a branch waveguide provided corresponding to the plurality of microwave transmission window, propagated through the main waveguide Micro The switching means selects a different branch waveguide from time to time, and introduces the wave into the plasma generation chamber via the selected branch waveguide. Therefore, from time to time, microwaves can be introduced into the plasma generation chamber using different microwave transmission windows, so that each microwave transmission window can suppress a temperature rise due to microwave transmission and cause damage due to heat. To be prevented.
請求項4に記載の発明は、請求項2又は3に記載のプラズマ処理装置において、前記各プラズマ処理装置のプラズマ生成室は、複数のプラズマ生成室が設けられ、その各プラズマ生成室には、それぞれ対応する1つの前記マイクロ波透過窓が設けられている。
The invention according to
請求項4に記載の発明によれば、その時々で、異なるマイクロ波透過窓を使って、異なるプラズマ生成室にマイクロ波を導入させることができることから、各プラズマ生成室のマイクロ波透過窓はマイクロ波透過による温度上昇が抑えられ、熱によるダメージが未然に防止される。 According to the fourth aspect of the present invention, microwaves can be introduced into different plasma generation chambers using different microwave transmission windows from time to time. Temperature rise due to wave transmission is suppressed and damage due to heat is prevented in advance.
本発明によれば、マイクロ波透過窓の温度上昇を防止し、マイクロ波透過窓の損傷を防止することができる。 According to the present invention, to prevent the temperature increase of the microwave transmitting window, Ru can prevent damage to the microwave transmitting window.
以下、本発明のプラズマ処理装置をプラズマアッシング装置に具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図1は、プラズマ処理装置としてのプラズマアッシング装置10の概略断面図を示す。プラズマアッシング装置10のチャンバ11は、全体形状が直方体をなし、アルミ(Al)製で形成されている。チャンバ11の底板11aには、ステージ12が配置固定されている。ステージ12は、その上面に加工用基板としての半導体基板Wが載置される。
Hereinafter, an embodiment in which a plasma processing apparatus of the present invention is embodied in a plasma ashing apparatus will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a
チャンバ11を形成する天板11bには、プラズマ生成室Sが形成されている。プラズマ生成室Sの筐体13は、図2に示すように、直方体をなし、その側面に形成した図示しないガス導入口からプラズマ形成用ガスが導入されるようになっている。
A plasma generation chamber S is formed on the
プラズマ生成室Sの筐体13は、その筐体13の天板13aの複数の箇所(本実施形態では2箇所)に筐体13の外側と内側を貫通する第1貫通穴14と第2貫通穴15が形成されている。その第1貫通穴14と第2貫通穴15には、それぞれ円板状の誘電体よりなる第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17が、対応する第1貫通穴14と第2貫通穴15をそれぞれ閉塞するように配設されている。また、筐体13の底板13bとチャンバ11の天板11bとの連結固定部分であってそれぞれ第1貫通穴14及び第2貫通穴15と対向する位置には、それぞれ第1導出路18及び第2導出路19が貫通形成されている。
The
筐体13の天板13aには、第1分岐導波管21と第2分岐導波管22がそれぞれ連結固定されている。第1分岐導波管21は、第1マイクロ波透過窓16に対応する位置に開口部21aが形成され、その開口部21aが第1マイクロ波透過窓16を内包するように配設されている。また、第2分岐導波管22は、第2マイクロ波透過窓17に対応する位置に開口部22aが形成され、その開口部22aが第2マイクロ波透過窓17を内包するように配設されている。
A
第1分岐導波管21と第2分岐導波管22は、その基端部が主導波管23から分岐されている。主導波管23の基端には、マイクロ波発振器24が設けられ、マイクロ波発振器24から発振されたマイクロ波を先端分岐部分に伝搬する。主導波管23の先端分岐部分には、分配器25が設けられている。
The base ends of the
分配器25は、主導波管23を介して伝搬したマイクロ波発振器24からのマイクロ波を、第1分岐導波管21と第2分岐導波管22のいずれか一方に伝搬させる切換手段であって、電気的に切換制御される。そして、分配器25が第1分岐導波管21側に切換制御されると、マイクロ波発振器24からのマイクロ波は、第1分岐導波管21を介して第1マイクロ波透過窓16まで伝搬し、第1マイクロ波透過窓16を透過してプラズマ生成室Sに導入されるようになっている。また、分配器25が第2分岐導波管22側に切換制御されると、マイクロ波発振器24からのマイクロ波は、第2分岐導波管22を介して第2マイクロ波透過窓17まで伝搬し、第2マイクロ波透過窓17を透過してプラズマ生成室Sに導入されるようになっている。
The
プラズマ生成室Sに導入されたマイクロ波によって、同プラズマ生成室Sに導入されたプラズマ形成用ガスは、励起されプラズマとなる。プラズマ生成室Sにて生成されたプラズマは、第1導出路18及び第2導出路19を介して下方のステージ12に載置された半導体基板Wに向かって導出される。
By the microwave introduced into the plasma generation chamber S, the plasma forming gas introduced into the plasma generation chamber S is excited and becomes plasma. The plasma generated in the plasma generation chamber S is led out toward the semiconductor substrate W placed on the
なお、マイクロ波発振器24と分配器25との間の主導波管23上には、アイソレータ26及び整合器27が設けられている。
チャンバ11の天板11b下側であって第1導出路18及び第2導出路19と対向する位置に拡散板30が配置されている。拡散板30は、アルミ(Al)製よりなり、間隔保持部材31を介して天板11bに対して連結固定されている。拡散板30は、図4に示すように、多数の導通孔32が等間隔に配置形成され、第1導出路18及び第2導出路19から導出されたプラズマを分散させて各導通孔32から導出させるようにして、プラズマが半導体基板Wの全表面に均一に曝されるようにしている。そして、ステージ12に載置された半導体基板Wは、その半導体基板W上に形成したレジスト膜がプラズマにてアッシングされる。
An
A
また、チャンバ11の底板11aであって、図3に示すように、右側後方には、一対の第1排気口35が、左側手前には、一対の第2排気口36が形成されている。第1排気口35及び第2排気口36は、チャンバ11内のガスを排気する際の排気口であって、それぞれ下流側に図示しない開閉弁を介して同じく図示しない吸気ポンプに接続されている。
Further, as shown in FIG. 3, a pair of
そして、分配器25を第1分岐導波管21側に切換制御し、マイクロ波発振器24からのマイクロ波を、第1マイクロ波透過窓16を透過させてプラズマ生成室Sに導入させ、プラズマ生成室Sにおいてプラズマを生成しているとき、図示しない開閉弁が制御されて、第1導出路18から遠い位置ある一対の第1排気口35を開口させ、第1導出路18から近い位置ある一対の第2排気口36を閉じるようにしている。
Then, the
これは、第1マイクロ波透過窓16を透過してきたマイクロ波で生成されたプラズマは、プラズマ生成室Sにおいて第1マイクロ波透過窓16の近辺でプラズマが多く生成される。そして、第1マイクロ波透過窓16から遠い位置にある第2導出路19に比べて、第1マイクロ波透過窓16に近い左側手前に位置する第1導出路18から多くのプラズマが拡散板30に向かって導出される傾向にある。
This is because the plasma generated by the microwave transmitted through the first
そのため、第1導出路18から拡散板30に向かって導出される多くのプラズマ、拡散板30の第1導出路18側に各導通孔32から導出されるプラズマを、第1排気口35側に引き寄せるように、第2導出路19側にある第1排気口35を開口し、吸引ポンプで吸引し、第1導出路18から導出されるプラズマ等を第1排気口35側に引き寄せるようにしている。これによって、第1導出路18及び第2導出路19から導出され、拡散板30の各導通孔32から導出されるプラズマは、一様分散され半導体基板Wの全表面に均一に曝される。
Therefore, a large amount of plasma led out from the first lead-
反対に、分配器25を第2分岐導波管22側に切換制御し、マイクロ波発振器24からのマイクロ波を、第2マイクロ波透過窓17を透過させてプラズマ生成室Sに導入させ、プラズマ生成室Sにおいてプラズマを生成しているとき、図示しない開閉弁が制御されて、第2導出路19から遠い位置ある一対の第2排気口36を開口し、第2導出路19から近い位置ある一対の第1排気口35を閉じるようにしている。
On the contrary, the
これは、第2マイクロ波透過窓17を透過してきたマイクロ波で生成されたプラズマは、プラズマ生成室Sにおいて第2マイクロ波透過窓17の近辺でプラズマが多く生成される。そして、第2マイクロ波透過窓17から遠い位置にある第1導出路18に比べて、第2マイクロ波透過窓17に近い右側後方位置にある第2導出路19から多くのプラズマが拡散板30に向かって導出される傾向にある。
This is because the plasma generated by the microwave transmitted through the second
そのため、第2導出路19から拡散板30に向かって導出される多くのプラズマ、及び、拡散板30の第2導出路19側に各導通孔32から導出されるプラズマを、第2排気口36側に引き寄せるように、第1導出路18側にある第2排気口36を開口し、吸引ポンプで吸引し、第2導出路19から導出されるプラズマ等を第2排気口36側に引き寄せるようにしている。これによって、第1導出路18及び第2導出路19から導出され、拡散板30の各導通孔32から導出されるプラズマは、一様分散され半導体基板Wの全表面に均一に曝される。
Therefore, a lot of plasma led out from the second lead-
次に、上記のように構成したプラズマアッシング装置10の作用について説明する。
いま、半導体基板Wがステージ12に載置されている。また、分配器25が第1分岐導波管21側に切換制御され、マイクロ波発振器24からのマイクロ波が主導波管23、第1分岐導波管21及び第1マイクロ波透過窓16を介してプラズマ生成室Sに導入されるようになっている。さらに、第1排気口35を開口し、第2排気口36を閉じた状態にしている。
Next, the operation of the
Now, the semiconductor substrate W is placed on the
この状態から、マイクロ波発振器24を発振させ、プラズマ生成室Sにマイクロ波を導入させるとともに、プラズマ生成室Sにプラズマ形成用ガスを導入して、同プラズマ生成室Sにプラズマを生成する。プラズマ生成室Sにて生成されたプラズマは、第1導出路18及び第2導出路19を介して下方のか拡散板30に向かって導出される。拡散板30は、第1導出路18及び第2導出路19から導出されたプラズマを多数の導通孔32から分散させて導出させて、半導体基板Wの全表面に均一に曝して半導体基板Wの表面のレジスト膜をプラズマ処理(アッシング)する。
From this state, the
このとき、第1マイクロ波透過窓16は、第1分岐導波管21からのマイクロ波が透過してプラズマ生成室Sに導入されるため、マイクロ波により発熱し温度が上昇する。一方、第2マイクロ波透過窓17は、第2分岐導波管22からのマイクロ波が伝搬されないため、発熱しない。
At this time, since the microwave from the
やがて、第1マイクロ波透過窓16が予め定めた温度に到達すると、分配器25を第2分岐導波管22側に切換制御して、マイクロ波発振器24からのマイクロ波を主導波管23、第2分岐導波管22及び第2マイクロ波透過窓17を介してプラズマ生成室Sに導入させる。この時、第2排気口36を開口させ、第1排気口35を閉じた状態にする。
Eventually, when the first
これによって、引き続き、プラズマ生成室Sにてプラズマが生成され、その生成されたプラズマは、第1導出路18及び第2導出路19を介して下方のか拡散板30に向かって導出される。そして、拡散板30を介してプラズマを半導体基板Wの全表面に均一に曝して半導体基板Wのプラズマ処理(アッシング)を続行する。
As a result, plasma is continuously generated in the plasma generation chamber S, and the generated plasma is guided downward or toward the
このとき、第1マイクロ波透過窓16は、第1分岐導波管21からのマイクロ波マイクロ波が伝搬されなくなるため、発熱が停止し、放熱されて冷却し温度が下降していく。一方、第2マイクロ波透過窓17は、第2分岐導波管22からのマイクロ波が透過してプラズマ生成室Sに導入されるため、マイクロ波により発熱し温度が上昇する。
At this time, since the microwave microwave from the
そして、同様に、第2マイクロ波透過窓17が予め定めた温度に到達すると、分配器25を第1分岐導波管21側に切換制御して、マイクロ波発振器24からのマイクロ波を主導波管23、第1分岐導波管21及び第1マイクロ波透過窓16を介してプラズマ生成室Sに導入させる。この時、第1排気口35を開口させ、第2排気口36を閉じた状態にする。
Similarly, when the second
これによって、同様に、プラズマ生成室Sにてプラズマが生成され、その生成されたプラズマは、第1導出路18及び第2導出路19を介して下方のか拡散板30に向かって導出される。そして、拡散板30を介してプラズマを半導体基板Wの全表面に均一に曝して半導体基板Wのプラズマ処理(アッシング)を続行する。
Accordingly, similarly, plasma is generated in the plasma generation chamber S, and the generated plasma is led downward or toward the
そして、第2マイクロ波透過窓17は、第2分岐導波管22からのマイクロ波マイクロ波が伝搬されなくなるため、発熱が停止し、放熱されて冷却し温度が下降していく。一方、第1マイクロ波透過窓16は、第1分岐導波管21からのマイクロ波が透過しプラズマ生成室Sに導入されるため、マイクロ波により発熱し温度が上昇する。
Then, since the microwave microwave from the
以後、アッシングが終了するまで、同様な動作を繰り返し、第1マイクロ波透過窓16及び第2マイクロ波透過窓17の温度上昇を抑えながら、半導体基板Wのプラズマ処理(アッシング)を行う。
Thereafter, the same operation is repeated until the ashing is completed, and the plasma processing (ashing) of the semiconductor substrate W is performed while suppressing the temperature rise of the first
尚、分配器25の切換は、第1マイクロ波透過窓16及び第2マイクロ波透過窓17の温度を検出する温度センサを設け、該温度センサにて、温度を検出する。そして、該温度センサがマイクロ波透過窓16,17にダメージを与えない許容の予め定めた温度を検出した時、スイッチを操作して分配器25を切換制御するようにする。このとき、作業者が、温度センサによる温度を視認し、手動で分配器25を切換えるようにしたり、マイクロコンピュータを使用して、温度センサが予め定めた温度を検出した時、電気的に分配器25を切換制御するようにしてもよい。また、予め取得した温度上昇データにより算出された時間により、電気的に分配器25を切換制御するようにしてもよい。
The
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)本実施形態によれば、プラズマ生成室Sにマイクロ波を透過する第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17を設け、前記各マイクロ波透過窓16,17を、交互に使用してプラズマ生成室Sにマイクロ波を導入しプラズマを生成するようにした。
As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.
(1) According to the present embodiment, the first
従って、プラズマ生成室Sでプラズマを生成する場合、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17を交互に使って、プラズマ生成室Sにマイクロ波を導入させることができることから、各マイクロ波透過窓16,17はマイクロ波透過による温度上昇が抑えられ、熱によるダメージが未然に防止される。
Therefore, when plasma is generated in the plasma generation chamber S, microwaves can be introduced into the plasma generation chamber S by alternately using the first
(2)本実施形態によれば、プラズマアッシング装置10は、1つのマイクロ波発振器24からの発振されるマイクロ波を使用した。従って、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17のいずれか一方のマイクロ波透過窓が高温になって冷却のために休止状態になっても、他のマイクロ波透過窓を使用することができ1つのマイクロ波発振器24が使用停止となることがないため、1つのマイクロ波発振器24を有効に利用できる。
(2) According to the present embodiment, the
(3)本実施形態によれば、1つのプラズマ生成室S(筐体13)に、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17の2つを設ける。また、マイクロ波発振器24からのマイクロ波を伝搬する主導波管23の先端部分に設けた第1分岐導波管21と第2分岐導波管22を、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17に接続するようにした。そして、分配器25にて、マイクロ波発振器24からのマイクロ波を、第1分岐導波管21と第2分岐導波管22のいずれか一方に伝搬できるようにした。
(3) According to the present embodiment, two
従って、マイクロ波の透過によって第1マイクロ波透過窓16又は第2マイクロ波透過窓17の温度が予め定めた温度になる毎に、分配器25を切り換えることによって、第1マイクロ波透過窓16及び第2マイクロ波透過窓17が異常加熱されることなく、プラズマ処理(アッシング)を行うことができる。その結果、第1マイクロ波透過窓16及び第2マイクロ波透過窓17の温度上昇によるダメージが防止できる。
Therefore, every time the temperature of the first
(4)本実施形態によれば、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17の温度上昇を抑えることができるため、第1マイクロ波透過窓16及び第2マイクロ波透過窓17を冷却するための冷却手段を省略又は少ないエネルギーで冷却することができる。
(4) According to this embodiment, since the temperature rise of the first
尚、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、チャンバ11に対してプラズマ生成室Sを1つ設けたが、複数のプラズマ生成室をチャンバ11に対して設けて実施してもよい。図5、図6及び図7に示すように、プラズマ生成室Sを形成する筐体13を、対角線上に2分割した第1分割筐体41と第2分割筐体42で構成する。そして、第1分割筐体41に第1マイクロ波透過窓16を、第2分割筐体42に第2マイクロ波透過窓17をそれぞれ設ける。つまり、2つのプラズマ生成室S1,S2を設け、各生成室S1,S2からそれぞれの導出路18,19を介してプラズマをチャンバ11内に導出させるように構成する。
In addition, you may change the said embodiment as follows.
In the above embodiment, one plasma generation chamber S is provided for the
そして、分配器25を切換制御して、各生成室S1,S2を交互に使って、プラズマを生成するように実施してもよい。
・上記実施形態では、プラズマ生成室Sの筐体13に、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17の2つを設けたが、これに限定されるものではなく、3つ以上設けて実施してもよい。この場合、数が多いほど、分配器25の切換タイミングを早くすることができ、各マイクロ波透過窓の温度上昇をより低く抑えることができる。
Then, the
In the above embodiment, the first
・上記実施形態では、第2分岐導波管22を、第1分岐導波管21と互いに共用するチャンバ11のプラズマ生成室Sに接続するようにした。これを、第2分岐導波管22を、第1分岐導波管21とは異なるチャンバのプラズマ生成室に設けたマイクロ波透過窓に接続して実施してもよい。この場合、一方のチャンバに設けたプラズマ生成室のマイクロ波透過窓を冷却させている間、他方のチャンバに設けたプラズマ生成室にマイクロ波を導入させてプラズマ生成することによって、一方のチャンバが冷却のために休止している間、他方のチャンバで有効にプラズマ処理を行うことができる。
In the above embodiment, the
・上記実施形態では、1つのマイクロ波発振器24を使用したが、第1マイクロ波透過窓16と第2マイクロ波透過窓17に対して、異なるマイクロ波発振器をそれぞれ接続して、交互に異なるマイクロ波発振器を発振させて、第1マイクロ波透過窓16及び第2マイクロ波透過窓17の温度上昇を抑えるようにして実施してもよい。
In the above embodiment, one
・上記実施形態では、プラズマアッシング装置10に具体化したが、プラズマを利用して半導体基板に対してドライエッチングを行うプラズマ処理装置に応用したり、表面改質を行うプラズマ処理装置に応用してもよい。
In the above embodiment, the
10…プラズマアッシング装置、11…チャンバ、12…ステージ、13…筐体、14,15…開口部、16…第1マイクロ波透過窓、17…第2マイクロ波透過窓、18…第1導出路、19…第2導出路、21…第1分岐導波管、22…第2分岐導波管、23…主導波管、24…マイクロ波発振器、25…分配器、26…アイソレータ、27…整合器、30…拡散板、35…第1排気口、36…第2排気口、41…第1分割筐体、42…第2分割筐体、S,S1,S2…プラズマ生成室、W…半導体基板。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記プラズマ生成室に1つのマイクロ波発振器から発振されたマイクロ波を透過するマイクロ波透過窓を複数設け、前記各マイクロ波透過窓を、交互に使用して前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入し前記プラズマを生成するようにし、
前記チャンバには、複数の排気口が形成され、複数の前記マイクロ波透過窓のいずれかから前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入するときに、該マイクロ波透過窓に近い位置に形成された前記排気口を閉口し、かつ、該マイクロ波透過窓から遠い位置に形成された前記排気口を開口することを特徴とするプラズマ処理装置のプラズマ生成方法。 A plasma generation method of a plasma processing apparatus, wherein a plasma forming gas and a microwave are introduced into a plasma generating chamber, and the plasma generated in the plasma generating chamber is exposed to a processing substrate disposed in the chamber to perform plasma processing,
A plurality of microwave transmission windows that transmit microwaves oscillated from one microwave oscillator are provided in the plasma generation chamber, and the microwaves are introduced into the plasma generation chamber by using each of the microwave transmission windows alternately. And generating the plasma ,
A plurality of exhaust ports are formed in the chamber, and are formed at positions close to the microwave transmission window when the microwave is introduced from one of the plurality of microwave transmission windows into the plasma generation chamber. A plasma generation method for a plasma processing apparatus, wherein the exhaust port is closed and the exhaust port formed at a position far from the microwave transmission window is opened .
前記マイクロ波を発振する1つのマイクロ波発振器と、
前記プラズマ生成室に設けられ、前記マイクロ波を前記プラズマ生成室に導入する複数のマイクロ波透過窓と、
それぞれ対応する前記各マイクロ波透過窓に対してそれぞれ接続され、前記マイクロ波を対応する前記マイクロ波透過窓に伝搬する複数の導波管と、
前記各導波管のいずれか1つを交互に選択し、前記各マイクロ波透過窓を交互に使用して前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入させる切換手段と、
前記チャンバに形成された複数の排気口の各々に1つずつ対応付けられ、各排気口を開口及び閉口する複数の開閉弁と、を備え、
前記複数のマイクロ波透過窓のいずれかから前記プラズマ生成室に前記マイクロ波を導入するときに、該マイクロ波透過窓に近い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって閉口し、かつ、該マイクロ波透過窓から遠い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって開口することを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for introducing a plasma forming gas and a microwave into a plasma generating chamber, and performing plasma processing by exposing the plasma generated in the plasma generating chamber to a processing substrate disposed in the chamber,
One microwave oscillator for oscillating the microwave;
A plurality of microwave transmission windows provided in the plasma generation chamber for introducing the microwaves into the plasma generation chamber;
A plurality of waveguides respectively connected to the corresponding microwave transmission windows and propagating the microwaves to the corresponding microwave transmission windows;
Switching means for alternately selecting any one of the waveguides and introducing the microwaves into the plasma generation chamber using the microwave transmission windows alternately ;
A plurality of on-off valves that are associated with each of the plurality of exhaust ports formed in the chamber, and that open and close each of the exhaust ports ,
When the microwave is introduced into the plasma generation chamber from any one of the plurality of microwave transmission windows, the exhaust valve formed at a position close to the microwave transmission window corresponds to the exhaust valve. And the exhaust port formed at a position far from the microwave transmitting window is opened by the on-off valve corresponding to the exhaust port .
前記マイクロ波を発振する1つのマイクロ波発振器と、
前記プラズマ生成室に設けられ、前記マイクロ波を前記プラズマ生成室に導入する複数のマイクロ波透過窓と、
前記マイクロ波発振器からのマイクロ波を伝搬する主導波管と、
前記主導波管の先端から分岐し、それぞれ対応する前記マイクロ波透過窓に前記マイクロ波を伝搬する複数の分岐導波管と、
前記主導波管からの前記マイクロ波を前記マイクロ波透過窓毎に設けられた前記各分岐導波管に対して選択的に供給する切換手段と、
前記チャンバに形成された複数の排気口の各々に1つずつ対応付けられ、各排気口を開口及び閉口する複数の開閉弁と、を備え、
前記切換手段によって前記分岐導波管が選択されるときに、該分岐導波管に対応する前記マイクロ波透過窓に近い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって閉口し、かつ、該マイクロ波透過窓から遠い位置に形成された前記排気口を該排気口に対応する前記開閉弁によって開口することを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for introducing a plasma forming gas and a microwave into a plasma generating chamber, and performing plasma processing by exposing the plasma generated in the plasma generating chamber to a processing substrate disposed in the chamber,
One microwave oscillator for oscillating the microwave;
A plurality of microwave transmission windows provided in the plasma generation chamber for introducing the microwaves into the plasma generation chamber;
A main waveguide for propagating microwaves from the microwave oscillator;
A plurality of branching waveguides branched from the tip of the main waveguide and propagating the microwaves to the corresponding microwave transmission windows;
Switching means for selectively supplying the microwave from the main waveguide to each branch waveguide provided for each microwave transmission window ;
A plurality of on-off valves that are associated with each of the plurality of exhaust ports formed in the chamber, and that open and close each of the exhaust ports ,
When the branching waveguide is selected by the switching means, the exhaust port formed at a position near the microwave transmission window corresponding to the branching waveguide is changed by the opening / closing valve corresponding to the exhaust port. A plasma processing apparatus , wherein the exhaust port is closed and formed at a position far from the microwave transmission window by the opening / closing valve corresponding to the exhaust port .
前記各プラズマ処理装置のプラズマ生成室は、複数のプラズマ生成室が設けられ、その各プラズマ生成室には、それぞれ対応する1つの前記マイクロ波透過窓が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。 In the plasma processing apparatus according to claim 2 or 3 ,
The plasma generation chamber of each of the plasma processing apparatuses is provided with a plurality of plasma generation chambers, and each of the plasma generation chambers is provided with one corresponding microwave transmission window. apparatus.
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