JPH0254929A

JPH0254929A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH0254929A
Application number: JP20687388A
Authority: JP
Inventors: Yoshio Iwaki; 岩城　義雄
Original assignee: RAMUKO KK
Current assignee: RAMUKO KK
Priority date: 1988-08-19
Filing date: 1988-08-19
Publication date: 1990-02-23

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】〔発　明　の　目　的］（産業上の利用分野）本発明はプラズマ処理装置に係り、特に、ＬＳＩあるい
は超ＬＳＩ等の半導体装置を製造する際でのエツチング
、アッシングに用いられるプラズマ処理装置における反
応室内の温度制御を可能とさせるプラズマ処理装置に関
する。

（従来の技術）ＬＳＩあるいは超ＬＳＩ等の半導体装置を製造する際で
のエツチング、アッシング等の処理のためプラズマ処理
装置を使用している。

こうしたプラズマ処理装置には、高周波を印加するｔｆ
ｉ方式として、を極を反応室の内部あるいは外部に配置
するかで外部電極、内部を極のものに分けられ、また、
外部を極力式のものは、−数的に、反応室の形状によっ
て円筒型（バレル）プラズマエヅチング装！と呼ばれ、
ｔ　Ｎ構造によって容量型と誘導型とに分けられている
。

円筒型プラズマエツチング装置は、最も多く用いられて
おり、その用途として、ホトレジストの除去（アッシン
グ）、エツチング等であり、その反応室（チャンバー）
へのウェハーの挿入、反応室からのウェハーの取出しに
は、複数枚のウェハー相互の保持間隔を維持しているボ
ートと呼ばれる石英製のウェハー支持具を使用している
。

こうした従来のプラズマ処理装置にあっては、高周波の
印加によって反応室内でのプラズマを活性化し、活性化
したプラズマをウェハーに入射させることでエツチング
、アッシングを行なうもので、このとき、反応室内は一
定温度に維持される。

（発明が解決しようとする課題）ところが、反応室内でのプラズマ処理に際しては、例え
ば、初期は比較的低温で、反応の進行に伴ない次第に高
温に移行させる場合等でのプロセス進行中の適正な温度
管理が必要とされていても、高周波電圧の印加容量の調
整によっては困難であった。

また、反応室内でのプラズマ温度は、通常、７０〜１２
０℃程度の範囲内にあっても、ウェハーに対する処理温
度を例えば１００°Ｃに設定する等の一定に規制する場
合等も、そのＦｌ整は一層困難であった。

そこで、本発明は、蒸上のような従来存した諸事情に鴬
み案出されたもので、反応室の内外で二重管構造に配置
した電極のうち、反応室内に配置される内部電極内に水
その他の熱媒体を通すことで、反応室内の温度の調整を
可能とし、プロセス進行中の温度管理ができるようにし
たプラズマ処理装置の提供を目的とする。

［発　　明　　の　　構　　成１（課題を解決するための手段）上述した目的を達成するため、本発明にあっては、反応
室内で所定の保持間隔でウェハーを支持し、一方は高周
波電源に接続され、他方はアースされた内外部の電極を
反応室の内外で二重管状に配し、これらの内外部の電極
相互間での高周波電圧の印加によってウェハー表面をプ
ラズマ処理するプラズマ処理装置において、内部電極は
、この内部電極内で支持されるウェハーにプラズマを導
入させるプラズマ導入口を有しており、また、水その他
の熱媒体が通される中空構造としてあることを特徴とす
る。

（作用）本発明に隔るプラズマ処理装置にあっては、反応室での
内部電極内にウェハーが支持された状態で挿入された後
、反応室内を真空にし、また、処理ガスを供給する。

次いで、外部ｔ　’Ｍに高周波電圧を印加し、外部電極
と内部を極との間にカスプラズマを発生させると、励起
されたラジカルなプラズマが内部を極でのプラズマ導入
孔を経て内部電極内のウェハーに作用し、工／チングあ
るいはアッシングが行なわれる。

このとき、内部！［２内に水その池の熱媒体を通すこと
で反応室内を冷却でき、反応室内の温度を適宜な計測手
段によって計測しながら、その温度制御を行なう、すな
わち、中空構造になっている内部電極内に通す熱媒体の
流量、流速、温度その曲の設定によって、反応室内の温
度を制御する。

そうすると、プロセス進行中の温度管理ができ、ｆＪえ
ば、初期は比較的低温で、反応の進行に伴ない次第に高
温に移行させる場合、また、ウェハーに対する処理温度
を一定に規制する場合等に対処可能である。

（実施例）以下、図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

図において示される符号１は、装置フレームの高さ方向
半ばに固定されたチャンバ下部バルクヘッド２上に立設
固定されている筒状の反応管であり、この反応管１内部
が所定のガスプラズマ雰囲気となる反応室になっている
０図示にあっての反応管１は、プラズマガスに侵される
ことがない金属素材、例えばアルミニウムにて形成され
、しがも、高周波を源３Ａ、チューニング回路３Ｂに接
続されていることで、反応管１自体が電極を兼ねている
。この場合、反応管１の上下は絶縁手段４を介して反応
管１自体を支持する下部の前記チャンバ下部バルクヘッ
ド２、上部のチャンバ上部バルクヘッド５によって立設
状に支持され、また、０リング等により密閉状とされる
。もとより、反応管１を従来と同様に石英にて形成しで
この反応管１外周にほぼ筒状にした外部を極を配した構
成とすることもできる（図示せず）。

こうした反応管１によって区画形成された反応室内には
、反応管１とほぼ同心円状にして、プラズマガスに侵さ
れることがない金属製の内部電極６を配置し、アースさ
せである。そして、反応管１自体は陽極となるようにし
、内部電極６は陰極となるようにして、その間をプラズ
マ生成区域とする。また、内部電極内６内を、この内部
電極６内に挿入され、また−取り出されるウェハー支持
具２０によって所定間隔で保持された処理物なるウェハ
ーＷの支持区域とする。

内部ｔｆ！６は、基本的な形状としてはほぼ筒状を呈す
るもので、平面から見てほぼリング状で、側面である周
囲にはプラズマ導入ロアを有しており、それ自体が中空
構造で、内部に水その他の熱媒体が通されるようになっ
ている。この熱媒体の流量、流速、温度その池は、反応
室外に設けられた図示しない調整機構によって任意に設
定できるようにしである。

図示例の内部を極６は、上下にリング状の中空の上部リ
ング８、下部リング９を配し、これらの上下部のリング
８．９相互間に中空の縦パイプ１０を連結して互いの内
部を連通させ、上部リング８には、熱媒体の供給口１１
と排出口１２とを設けたものであり、纒パイプ１０相互
の間隙はプラズマ導入ロアとなっている。しかして、供
給口１１から供給された熱媒体は、上部リング８、縦パ
イプ１０、下部リング９を順次通り、排出口１２から排
出されるもので、その循環中に反応室内を冷却する。

図示を省略したが、側面から見て蛇行状に形成した縦パ
イプ１０を平面から見てリング状になるように構成して
もよく、また、複数の縦パイプ１０相互間を横方向に配
したパイプによって連結し、いずれかの縦パイプ１０に
供給口１１、排出口１２を設けてもよい、いずれにあっ
ても、この内部＠極６自体が前記反応管１とともに高周
波電圧の印加によってプラズマを生成すると同時に、反
応室内の冷却等によって内部の温度制御を可能とさせれ
ばよいもので、そのため、熱媒体の循環経路構成は種々
に変更可能であり、当業者であればその設計変更は可能
である。

なお、反応室内の温度は、適宜な計測手段（図示せず）
によって計測されるようになっているのは勿論である。

そして、反応管１内には、反応管１内を真空にするため
の排気管１３と、反応管１内に処理カスを供給するガス
供給管１４とを配してあり、これらの排気管１３、ガス
供給管１４は、前記チャンバ上部バルクヘッド５から反
応管１と内部電極６との間隙内に貫挿されている。

ウェハーＷの反応管１への挿入、反応管１からの取り出
しは、昇降機構１５によって行なわれる。

この昇降機構１５は、第３図に示すように、モータ１６
駆動によって回転する送りネジシャフト１７のネジ送り
作用で、前記ウェハー支持具２０が立脚状にセット固定
された可動バルクヘッド１８を間欠的に上下動させるよ
うにしである。

また、可動バルクヘッド１８での昇降は、この可動バル
クヘッド１８上にセット固定されるウェハー支持具２０
でのウェハーＷの保持間隔に対応して間欠的に行なわれ
る。

したがって、可動バルクヘッド１８が下方位置にあると
き、図示しない搬送装置によってウェハーＷがウェハー
支持具２０内に逐次段状に搬入、支持されるとともに、
昇降ａＮ横１５によって反応管１内の内部電ｆ！６内に
次第に挿入される。そして、可動バルクヘッド１８がチ
ャンバチャンバ下部バルクヘッド２下面に密着すると、
反応管１内を排気管１３を介して真空にし、また、ガス
供給管１４によって処理ガスを供給する。

次いで、高周波を源３Ａにて反応管１に高周波電圧（１
３，５６ＭＨｚ　）を印加すると、反応管１と内部＄極
６との間にガスプラズマが発生する。その結果、励起さ
れたラジカルなプラズマが内部電極６でのプラズマ導入
ロアを経て内部電ｆ！６内に挿入されているウェハーＷ
に作用し、エツチングあるいはアッシングが行なわれる
。

このとき、反応管１内で発生したガスプラズマは直接に
ウェハーＷに作用せず、ラジカルなプラズマイオンが内
部電極６内のウェハーＷに作用する。すなわち、プラズ
マが生成される生成区域を、ウェハーＷが挿入され、セ
ラ１〜される支持区域から内部＄６６によって分離、区
画し、発生したプラズマのうちラジカルならののみを内
部型、優３でのプラズマ導入ロアを経て支持区域内に導
入し、プラズマ処理に関与させることになる。そのため
、ウェハーＷにはプラズマ作用のみを与え、その損傷を
回避するのに極めて有効であり、ウェハーＷ保持間隔を
大きく設定できる。

また、内部電、極６はアースされていることで発熱し、
その発熱作用によって反応管１内を恒温状態に維持し、
適切なプラズマ環境とする。

このとき、内部電極６内に水その池の熱媒体を通すこと
で反応室内を冷却でき、反応室内の温度を適宜な計測手
段によって計測しながら、その温度制御を行なう、すな
わち、中空構造になっている内部ｔｉ６内に通す熱媒体
の流量、流速、温度その他の設定によって、反応室内の
温度を制御することができる。

［発　明　の　効　果］本発明は以上のように構成されており、そのため、プラ
ズマ処理中で、内部な極６内に水その他の熱媒体を通す
ことで反応室内を冷却でき、反応室内の温度管理を行な
うことができる。

すなわち、反応室内の温度の調整を可能とし、プロセス
進行中の温度管理ができ、例えば、初期は比較的低温で
、反応の進行に伴ない次第に高温に移行させる場合、ま
た、ウェハーＷに対する処理温度を例えば１００℃に設
定する等の一定に規制する場合等に際し、反応室内の温
度を適当に計測しながら任意に行なうことができる。

これは、本発明が、反応室内で所定の保持間隔でウェハ
ーＷを支持し、一方は高周波電源に接続され、他方はア
ースされた内外部の電極１，６を反応室の内外で二重管
状に配し、これらの内外部の電極１．６相互間での高周
波電圧の印加によってウェハーＷ表面をプラズマ処理す
るプラズマ処理装置において、内部電極６は、この内部
電極６内で支持されｔウェハーＷにプラズマを導入させ
るプラズマ導入ロアを有しており、また、水その他の熱
媒体が通される中空構造としであるからであり、反応室
内の温度制御を可能にしたからである。

以上説明したように、本発明に係るプラズマ処理装置に
よれば、反応室の内外で二重管構造に配置した電極のう
ち、反応室内に配置される内部電極内に水その他の熱媒
体を通すでとで、反応室内の温度の調整を可能とし、プ
ロセス進行中の温度管理ができる等の優れた効果を奏す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は要部の
一部切欠斜視図、第２図は同じく横断面図、第３図は装
置全体の断面図である。Ｗ・・・ウェハート・・反応管、２・・・チャンバ下部バルクへ・ンド、
３Ａ・・・高周波電源、３Ｂ・・・チューニング回路、
４・・・絶縁手段、５・・・チャンバ上部バルクへ・／
ド、６・・内部電極、７・・・プラズマ導入口、８・・
・上部リング、９・・・下部リング、１０・・・樅パイ
プ、１１・・・供給口、１２・・・排出口、１３・・・
排気管、１４・・・カス供給管、１５・・・昇降手段、
１６・・・モータ、１７・・・送りネジシャフト、１８
・・・可動バルクへ・ント、２０・・・ウェハー支持具
。

Claims

【特許請求の範囲】

１、反応室内で所定の保持間隔でウェハーを支持し、一
方は高周波電源に接続され、他方はアースされた内外部
の電極を反応室の内外で二重管状に配し、これらの内外
部の電極相互間での高周波電圧の印加によってウェハー
表面をプラズマ処理するプラズマ処理装置において、内
部電極は、この内部電極内で支持されるウェハーにプラ
ズマを導入させるプラズマ導入口を有しており、また、
水その他の熱媒体が通される中空構造としてあることを
特徴とするプラズマ処理装置。