JPH02229429A - プラズマプロセス装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はエッチング装置，　　ＣＶＤ装置等として用い
られるプラズマプロセス装置に関するものである。

〔従来の技術〕

電子サイクロトロン共鳴励起によりプラズマを発生させ
る方法は低ガス圧で活性度の高いプラズマを生成でき、
イオンエネルギの広範囲な選択が可能であり、また大き
なイオン電流がとれ、イオン流の指向性、均一性に優れ
るなどの利点があり、高集積半導体素子等の製造に欠か
せないものとしてその研究，開発が進められている。

ところで従来、上述のプラズマ生成方法によりプラズマ
を生成し、ＬＳＩ等の半導体素子を製造する場合、プラ
ズマプロセス装置の試料室内を所要の雰囲気に保持する
ため、試料室の前後、またはいずれか一方にバルブを介
してロードロツタ室を設け、該ロードロツタ室から試料
室へ試料を搬入，搬出する方法が用いられている。

第４図はロードロック室を設けたエッチング装置として
構成した従来におけるマイクロ波を用いた電子サイクロ
トロン共鳴励起を利用するプラズマプロセス装置の縦断
面図であり、図中３１はプラズマ生成室を示している。

プラズマ生成室３１は周囲壁を２重構造にして冷却水の
通流室３１ａを備え、また上部壁中央には石英ガラス板
３ｌｂにて封止したマイクロ波導入口３１ｃを、更に下
部壁中央には前記マイクロ波導入口３１ｃと対向する位
置にプラズマ引出窓３１ｄを夫々備えている。前記マイ
クロ波導入口３１ｃには他端を図示しないマイクロ波発
振器に接続した導波管３２の一端が接続され、またプラ
ズマ引出窓３１ｄに臨ませて試料室３３を配設し、更に
周囲にはプラズマ生成室３１及びこれに接続した導波管
３２の一端部にわたってこれらを囲繞する態様でこれら
と同心状に励磁コイル３４を配設してある。

試料室３３内には前記プラズマ引出窓３１ｄと対向する
位置に試料台３７が配設され、その上にはウェーハ等の
試料Ｓがそのまま、又は静電吸着等の手段にて着脱可能
に載置され、また試料室３３の下部壁には図示しない排
気装置に連なる排気口３３ａが開口されている。なお、
３１ｇ，３３ｇは原料ガス供給管、また３１ｅ，３１ｆ
は冷却水の給水管，排水管である。

更に試料室３３のガス供給管３３ｇが配されている側と
対向する側にゲートバルブ３９を介してロードロフク室
３８が設けられている。ロードロツク室３８の側壁には
ガス導入管３８ｇが、下部壁には排気口３８ａが設けら
れており、ロードロック室３８の内部には試料室３３に
搬送される前の試料Ｓ′が収納されている。またガス導
入管３８ｇよりロードロック室３８内にＮ２等のバージ
ガスが供給されるようになっている。

上述のようなプラズマプロセス装置にあってはプラズマ
生成室３１，試料室３３内に原料ガスを供給して所要の
真空度に設定し、励磁コイル３４にて磁界を形成しつつ
プラズマ生成室３ｌ内にマイクロ波による高周波電界を
印加してプラズマを生成させ、生成させたプラズマを、
励磁コイル３４にて形成される発散磁界によってプラズ
マ生成室３ｌからプラズマ引出窓３１ｄを経て、ロード
ロツク室３８から試料室３３内の試料台３７上に搬入さ
れた試料Ｓ周辺に導出し、試料Ｓ表面にプラズマ流中の
イオン，ラジカル粒子によるエッチング，成膜が施され
る。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、ＬＳＩの高集積化、微細化に伴い、特にエッ
チングプロセスでは、ラジカル制御，保護膜安定化等の
観点より、試料を低温または極低温にて処理することが
重要となっている。このため第４図の装置において、試
料室３３内の試料台３７の内部及び試料Ｓと試料台３７
との間に、夫々冷却ジャケット及びガス伝導冷却等の冷
却手段（共に図示せず）を設け、試料台３７及び試料Ｓ
を所定温度冷却してエッチング等の処理が行われる。

ところが、ロードロツク室３８は常温であり、ロードロ
ツタ室３８内の試料Ｓ′は常温のままロードロソク室３
８から試料室３３内の試料台３７へ搬入されるため、こ
の試料Ｓ′を前述の冷却手段にて試料台３７と同温にな
るまで冷却するのに要する時間が長く、試料処理効率が
悪く、大量生産に適さないという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは試料室に試料を搬入する以前に、試
料を所定温度冷却して試料処理効率を向上させるプラズ
マプロセス装置を提供するにある。

〔課題を解決するための手段“〕

本発明に係るプラズマプロセス装置は、試料室内に搬入
される試料に対してプラズマを利用して処理を施すプラ
ズマプロセス装置において、前記試料室に試料を搬入す
る前に、試料を冷却する手段を設けたことを特徴とする
。

〔作用〕

本発明のプラズマプロセス装置にあっては、前記試料室
に試料を搬入する以前に試料が冷却される。これにより
試料室内で試料を冷却するのに要する時間が短縮される
。

〔実施例〕

以下、本発明に係るプラズマプロセス装置をエッチング
装置として構成した実施例について図面に基づき具体的
に説明する。

第１図はロードロック室を設けたエッチング装置として
構成した従来におけるマイクロ波を用いた電子サイクロ
トロン共鳴励起を利用するプラズマプロセス装置の縦断
面図であり、図中１はプラズマ生成室を示している。

プラズマ生成室１は周囲壁を２重構造にして冷却水の通
流室１ａを備え、また上部壁中央には石英ガラス板１ｂ
にて封止したマイクロ波導入口１ｃを、更に下部壁中央
には前記マイクロ波導入口１ｃと対向する位置にプラズ
マ引出窓１ｄを夫々備えている．前記マイクロ波導入口
１ｃには他端を図示しないマイクロ波発振器に接続した
導波管２の一端が接続され、またプラズマ引出窓１ｄに
臨ませて試料室３を配設し、更に周囲にはプラズマ生成
室１及びこれに接続した導波管２の一端部にわたってこ
れらを囲繞するＪＬｉ様でこれらと同心状に励磁コイル
４を配設してある． 試料室３内には前記プラズマ引出窓１ｄと対向する位置
に試料台７が配設され、その上にはウェーハ等の試料Ｓ
がそのまま、又は静電吸着等の手段にて着脱可能に載置
され、また試料室３の下部壁には図示しない排気装置に
連なる排気口３ａが開口されている。なお、Ｉｇ，３ｇ
は原料ガス供給管、またｌｅ．１ｆは冷却水の給水管，
排水管である。

更に、試料室３内の試料台７の内部には冷却ジャケット
が、また試料Ｓと試料台７との間にはガス伝導冷却等の
冷却手段（共に図示せず）が設けられており、試料台７
及び試料Ｓが所定温度に冷却されるようになっている． 更にまた試料室３のガス供給管３ｇが配されている側と
対向する側にゲートバルブ９を介して冷却室たるロード
ロック室８が設けられている．ロードロック室８の側壁
にはガス導入管８ｇが、下部壁には排気口８ａが夫々設
けられており、ロードロック室８の内部には試料室３に
搬送される前の試料Ｓ′が収納されている， ガス導入管８ｇはガス流量制御装置（図示せず）と連な
っており、このガス導入管８ｇよりロードロック室８内
の試料Ｓ′に、試料台７の冷却温度に近い温度に冷却さ
れたＮ，等のパージガスが一定時間吹きつけられるよう
になっており、試料Ｓ′は所定温度冷却された後、試料
室３内の試料台７上に搬送される。

上述の如き構成を有する本発明のプラズマ装置にあって
は、プラズマ生成室１，試料室３内に原料ガスを供給し
て所要の真空度に設定し、励磁コイル４にて磁界を形成
しつつプラズマ生成室ｌ内にマイクロ波による高周波電
界を印加してプラズマを生成させ、生成させたプラズマ
を、励磁コイル４にて形成される発散磁界によってプラ
ズマ生成室ｌからプラズマ引出窓１ｄを経て冷却室たる
ロードロック室８から試料室３内の試料台７上に搬入さ
れた試料Ｓ周辺に導出し、試料Ｓ表面にプラズマ流中の
イオン．ラジカル粒子によるエッチング処理が施される
。

第２図は本発明及び従来のプラズマプロセス装置にてエ
ッチング処理を行った場合、試料台温度を−３０℃とし
、試料Ｓが試料台７上で−３０’Ｃまで冷却されるのに
要する時間を示すグラフであり、縦軸は試料温度（℃）
、横軸は冷却時間（ｓｉｎ）である。これによると、図
中●で示す従来装置では試料Ｓが−３０℃まで冷却され
るのに約３分要するが、○で示す本発明装置では試料台
上に搬送される以前の試料に−３０℃の溶剤により冷却
されたＮＺガスを３００ＳＣＣＭで２分間吹きつけて予
め試料を冷却してあるので、試料室搬入後試料Ｓが−３
０℃まで冷却されるのに要する時間は４０〜６０秒であ
り、従来と比べて２２〜３３％の冷却時間で試料を試料
台温度まで冷却することができ、試料処理効率が向上ず
る． 第３図は本発明の他の実施例を示すプラズマプロセス装
置の縦断面図であり、試料室３と従来のロードロック室
と同様のロードロック室３８との間に冷却室１１を設け
た構造を有するものである．ロードロック室３８内には
従来同様にパージガスが導入されるようになっている．
また冷却室１ｌはその上部壁に冷却ガス導入管１１ｇを
、下部壁に排気口１１ａを開口した真空゜室であり、試
料Ｓ′はロードロック室３８のゲートバルブ３９を通じ
て冷却室１１内に搬送される．冷却室１１内に搬送され
た試料Ｓ′は冷却ガス導入管１１ｇより試料台７の冷却
温度に近い温度の冷却ガスが吹きつけられた後、試料室
３の試料台７上に搬送され、エッチング処理される．こ
のような構成を有するプラズマプロセス装置においては
、パージガス供給と冷却ガス供給とが別の室内で行われ
るので、冷却室の雰囲気が大気に開放されず、試料に水
分が付着する等の大気による悪影響が生じないという利
点がある．なお、第３図の本発明装置の他の構成及び作
用は第１図に示す実施例と同じであり、対応する部材に
は同じ番号を付して説明を省略する。

また、本発明の冷却室内に試料を複数枚納めたカセット
を収納し上述と同様にして本発明を実施できることは言
うまでもない。

更に本実施例においては試料室に搬入する前の試料を冷
却する手段として冷却ガス導入管を用いたが、冷却室内
の試料台，カセット等に冷却ジャケット，ガス伝導冷却
等の冷却手段を設けて試料を冷却してもよいのは勿論で
ある。

〔効果〕

以上詳述した如く、本発明のプラズマプロセス装置にお
いては、試料室に試料を搬入する以前に試料が冷却され
ており、試料室内における試料の冷却時間が短縮でき、
試料処理効率が向上し、大量生産に適するという優れた
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のプラズマプロセス装置を示す縦断面図
、第２図は本発明及び従来のプラズマプロセス装置にて
試料Ｓが試料台温度まで冷却されるのに要する時間を示
すグラフ、第３図は本発明のプラズマプロセス装置の他
の実施例を示す縦断面図、第４図は従来のプラズマプロ
セス装置を示す縦断面図である。 ３・・・試料室　８・・・ロード口ツタ室　８ｇ，ｆｉ
ｇ・・・冷却ガス導入管　１１・・・冷却室 特　許　出願人　　住友金属工業株式会社代理人　弁理
士　　河　　野　　登　　夫’Ｉ　　ｌ（ｍｉｎ） 弟 図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、試料室内に搬入される試料に対してプラズマを利用
   して処理を施すプラズマプロセス装置において、 前記試料室に試料を搬入する前に、試料を 冷却する手段を設けたことを特徴とするプラズマプロセ
   ス装置。