JPH04209528A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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- JPH04209528A JPH04209528A JP40627890A JP40627890A JPH04209528A JP H04209528 A JPH04209528 A JP H04209528A JP 40627890 A JP40627890 A JP 40627890A JP 40627890 A JP40627890 A JP 40627890A JP H04209528 A JPH04209528 A JP H04209528A
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
［０００１１
【産業上の利用分野］本発明は、例えば半導体ウェハに
対し、例えばプラズマエツチング等を行なうプラズマ処
理装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】近時、半導体デバイスの高集積化が益々
進む中で、ドライエツチング技術は、従来以上に低ダメ
ージ、高加工精度の達成が命題となっている。このため
の手段として、低温プラズマエツチング法が次世代技術
として盛んに研究され、実用化も着実に進みつつある。 ［０００３］上記低温プラズマエツチング法の中でも、
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したＥＣＲプ
ラズマエツチング法は、イオンエネルギの制御、ガス種
の選択によってＳｉＯ２，ＡＩだけでなく、化合物半導
体、ゲート金属の高精度加工にも適用でき、今後の高集
積化デバイスの開発にとって重要技術になると期待され
ている。 ［０００４］
対し、例えばプラズマエツチング等を行なうプラズマ処
理装置に関する。 ［０００２］ 【従来の技術】近時、半導体デバイスの高集積化が益々
進む中で、ドライエツチング技術は、従来以上に低ダメ
ージ、高加工精度の達成が命題となっている。このため
の手段として、低温プラズマエツチング法が次世代技術
として盛んに研究され、実用化も着実に進みつつある。 ［０００３］上記低温プラズマエツチング法の中でも、
電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）を利用したＥＣＲプ
ラズマエツチング法は、イオンエネルギの制御、ガス種
の選択によってＳｉＯ２，ＡＩだけでなく、化合物半導
体、ゲート金属の高精度加工にも適用でき、今後の高集
積化デバイスの開発にとって重要技術になると期待され
ている。 ［０００４］
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記ＥＣＲ
プラズマエツチング法において、試料、即ち半導体ウェ
ハの温度を常に低温に保つためには、数々の解決すべき
問題があり、その解決策の１つとして、上記半導体ウェ
ハを保持するサセプタに冷媒を通して上記半導体ウェハ
を冷却するという方法があげられる。 ［０００５］また、他の解決策の１つとしては、ウェハ
処理（プラズマエツチング処理）に伴なうチャンバへの
蓄熱の回避である。これは、プラズマの照射によりチャ
ンバが蓄熱すると、上記サセプタを冷却しても、上記半
導体ウェハの温度が次第に下がらなくなる現象が生じる
ことに由来する。 ［０００６］これを解決するために、サセプタの場合と
同様に、チャンバの周囲にも冷媒を流すということが考
えられるが、この場合、サセプタ冷却用の冷媒供給装置
とは別に、新たにチャンバ冷却用の冷媒供給装置が必要
となるため、ＥＣＲプラズマエツチング装置全体の構造
が大型化すると共に、ＥＣＲプラズマエツチング装置の
設置空間（クリーンスペース）が更に上記冷媒供給装置
のような付帯設備に占められるという不都合があり、ま
た、上記チャンバ冷却用の冷媒供給装置を動作させるた
めの電源も新たに必要となる。 ［０００７１本発明は、このような点に鑑み成されたも
ので、その目的とするところは、チャンバを冷却するた
めの付帯設備や電源等を必要とせずに、チャンバへの蓄
熱を回避できるようにして、ウェハ処理中における半導
体ウェハを低温に保たせることができ、しかも、装置自
体の小型化並びに設置空間の狭スペース化を図ることが
できるプラズマ処理装置を提供することにある。 ［０００８］
プラズマエツチング法において、試料、即ち半導体ウェ
ハの温度を常に低温に保つためには、数々の解決すべき
問題があり、その解決策の１つとして、上記半導体ウェ
ハを保持するサセプタに冷媒を通して上記半導体ウェハ
を冷却するという方法があげられる。 ［０００５］また、他の解決策の１つとしては、ウェハ
処理（プラズマエツチング処理）に伴なうチャンバへの
蓄熱の回避である。これは、プラズマの照射によりチャ
ンバが蓄熱すると、上記サセプタを冷却しても、上記半
導体ウェハの温度が次第に下がらなくなる現象が生じる
ことに由来する。 ［０００６］これを解決するために、サセプタの場合と
同様に、チャンバの周囲にも冷媒を流すということが考
えられるが、この場合、サセプタ冷却用の冷媒供給装置
とは別に、新たにチャンバ冷却用の冷媒供給装置が必要
となるため、ＥＣＲプラズマエツチング装置全体の構造
が大型化すると共に、ＥＣＲプラズマエツチング装置の
設置空間（クリーンスペース）が更に上記冷媒供給装置
のような付帯設備に占められるという不都合があり、ま
た、上記チャンバ冷却用の冷媒供給装置を動作させるた
めの電源も新たに必要となる。 ［０００７１本発明は、このような点に鑑み成されたも
ので、その目的とするところは、チャンバを冷却するた
めの付帯設備や電源等を必要とせずに、チャンバへの蓄
熱を回避できるようにして、ウェハ処理中における半導
体ウェハを低温に保たせることができ、しかも、装置自
体の小型化並びに設置空間の狭スペース化を図ることが
できるプラズマ処理装置を提供することにある。 ［０００８］
【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板２
に対し、プラズマを利用してエツチング等の処理を行な
うプラズマ処理装置Ａにおいて、プラズマ反応容器（チ
ャンバ）１の内壁１ａをペルチエ効果を生ずる熱電冷却
素子材１０て覆って構成する。 （０００９］
に対し、プラズマを利用してエツチング等の処理を行な
うプラズマ処理装置Ａにおいて、プラズマ反応容器（チ
ャンバ）１の内壁１ａをペルチエ効果を生ずる熱電冷却
素子材１０て覆って構成する。 （０００９］
【作用】上述の本発明の構成によれば、チャンバ１の内
壁１ａをペルチエ効果を生ずる熱電冷却素子材１０で被
覆するようにしたので、チャンバ１内のプラズマ発生領
域ａからチャンバ１の内壁１ａへ流れ込む電流に基いて
、熱電冷却素子材１０が吸熱反応を起こし、チャンバ１
は上記熱電冷却素子材１０の吸熱反応によって自己冷却
され、ウェハ処理（プラズマエツチング処理等）に伴な
うチャンバ１の蓄熱を回避することができる。その結果
、半導体基板２の温度を低温に保つことが可能になり、
上記ウェハ処理を良好に行なわしめることが可能となる
。 ［００１０１また、チャンバ１の内壁１ａを直接熱電冷
却素子材１０で覆うようにしているため、チャンバ１を
内部から冷却することが可能となり、しかも、チャンバ
冷却用の冷媒を供給する冷媒供給装置等の付帯設備や電
源等を必要としないため、プラズマ処理装置Ａ自体の小
型化並びに設置空間の狭スペース化を図ることができる
。 ［００１１］
壁１ａをペルチエ効果を生ずる熱電冷却素子材１０で被
覆するようにしたので、チャンバ１内のプラズマ発生領
域ａからチャンバ１の内壁１ａへ流れ込む電流に基いて
、熱電冷却素子材１０が吸熱反応を起こし、チャンバ１
は上記熱電冷却素子材１０の吸熱反応によって自己冷却
され、ウェハ処理（プラズマエツチング処理等）に伴な
うチャンバ１の蓄熱を回避することができる。その結果
、半導体基板２の温度を低温に保つことが可能になり、
上記ウェハ処理を良好に行なわしめることが可能となる
。 ［００１０１また、チャンバ１の内壁１ａを直接熱電冷
却素子材１０で覆うようにしているため、チャンバ１を
内部から冷却することが可能となり、しかも、チャンバ
冷却用の冷媒を供給する冷媒供給装置等の付帯設備や電
源等を必要としないため、プラズマ処理装置Ａ自体の小
型化並びに設置空間の狭スペース化を図ることができる
。 ［００１１］
【実施例】 以下、図１及び図２を参照しながら本発明
の詳細な説明する。 ［００１２１図１は、本実施例に係るＥＣＲプラズマエ
ツチング装置Ａを示す概略構成図である。 ［００１３］このＥＣＲプラズマエツチング装置Ａは、
活性化すべき反応ガスをプラズマ状態にするチャンバ１
を有し、このチャンバ１は、その内部に、半導体ウェハ
２を載置・保持するサセプタ３が配設されると共に、そ
の下部において、図示しない排気系に接続されてなり、
更にその上部にガス導入管４とマイクロ波導波管５が配
設されると共に、その外部において、励磁コイル６が配
されて成る。 ［００１４］サセプタ３は、その内部に、外部からの冷
媒供給管７が配管されて、該冷媒供給管７を通して流れ
る冷媒によって冷却され、更に、高周波電源８とも接続
されて、該電源８から高周波電流が供給されるようにな
されている。 ［００１５］尚、図において、９はマイクロ波導入窓を
示す。 ［００１６］Ｌかして、本例においては、チャンバ１の
内壁１ａに熱電冷却素子材１０を被覆し、更にこの熱電
冷却素子材１０上にコンタミ防止膜１１を積層してなる
。 ［００１７］上記熱電冷却素子材１０は、図２に示すよ
うに、夫々仕事関数の異なる材質の２つの層１０ａ、１
０ｂで構成され、ウェハ処理時（プラズマエツチング処
理時）に発生するイオン電流が熱電冷却素子材１０から
チャンバ内壁１ａに向って流れた際、ペルチェ効果によ
り、吸熱反応が起こるように各層１０ａ、、１０ｂの材
質を選定する。 ［００１８］例えば、熱電冷却素子材１０を合金層とし
た場合、熱電対材料が使用でき、あるいは熱電冷却素子
材１０を半導体層とした場合、チャンバ１内方側の層１
０ａをＮ型の半導体層で構成し、チャンバ１外方側の層
１０ｂをＰ型の半導体層で構成することができる。尚、
熱電冷却素子材１０を合金層とした場合には、チャンバ
内壁ｌａ自体を熱電冷却素子材１０で構成するようにし
てもよい。 ［００１９］そして、本例に係るＥＣＲプラズマエツチ
ング装置Ａは、次のようにして、チャンバ１内のウェハ
２に対してエツチング処理を行なう。 ［００２０１即ち、ガス導入管４より活性化すべき反応
ガスをチャンバ１内に導入すると共に、マイクロ波導波
管５からマイクロ波導入窓９を介してマイクロ波（２，
４５ＧＨｚ）を導波すると、励磁コイル６の磁界により
、チャンバ１内のウェハ２上方におけるプラズマ発生領
域ａにおいて、反応ガスのプラズマが発生し、このプラ
ズマ中から、励磁コイル６の磁場勾配（発散磁場）によ
って生じる電界を使ってイオンを引出すと共に、ウェハ
２に上記イオンを衝突させてエツチングを行なう。 ［００２１１このとき、チャンバ１内においては、上記
の如く、プラズマの発生によって熱が発生し、チャンバ
１に熱が滞留（蓄熱）し始めるが、プラズマ発生領域ａ
からのイオン電流が、チャンバ内壁１ａを覆っている熱
電冷却素子材１０に流れ込んで、接地電位にクランプさ
れているチャンバ内壁１ａ側に流れることにより、熱電
冷却素子材１０に吸熱反応が起こり、チャンバ１への蓄
熱は、上記吸熱反応によって回避される。 ［００２２］上述の如く、本例によれば、チャンバ１の
内壁１ａをペルチェ効果を生ずる熱電冷却素子材１０で
被覆するようにしたので、チャンバ１内におけるプラズ
マエツチング時に発生するチャンバ１への蓄熱を回避す
る二とができ、その結果、ウェハ２の温度をサセプタ３
に供給される冷媒による冷却によって低温に保たせるこ
とが可能となり、ウェハ２に対するプラズマエツチング
を良好に行なわしめることができる。 ［００’２３］また、チャンバ１の内壁１ａを直接熱電
冷却素子材１０で覆うようにしているため、チャンバ１
を内部から冷却することが可能となり、チャンバ冷却用
の付帯設備や電源等が不要となる。このことから、ＥＣ
Ｒプラズマエツチング装置装置体自体型化並びにその接
地空間の狭スペース化を実現させることができる。 ［００２４］尚、図示の例では、熱電冷却素子材１０を
チャンバ１の上部から下部にかけて被覆するようにした
が、少くとも、プラズマ発生領域ａの周辺におけるチャ
ンバ内壁１ａに熱電冷却素子材１０を形成するようにし
てもよい。 ［００２５］また、上記実施例では、ＥＣＲプラズマエ
ツチング装置Ａに適用した例を示したが、もちろん、他
のエツチング装置やＣＶＤ装置にも適用可能である。 ［００２６］
の詳細な説明する。 ［００１２１図１は、本実施例に係るＥＣＲプラズマエ
ツチング装置Ａを示す概略構成図である。 ［００１３］このＥＣＲプラズマエツチング装置Ａは、
活性化すべき反応ガスをプラズマ状態にするチャンバ１
を有し、このチャンバ１は、その内部に、半導体ウェハ
２を載置・保持するサセプタ３が配設されると共に、そ
の下部において、図示しない排気系に接続されてなり、
更にその上部にガス導入管４とマイクロ波導波管５が配
設されると共に、その外部において、励磁コイル６が配
されて成る。 ［００１４］サセプタ３は、その内部に、外部からの冷
媒供給管７が配管されて、該冷媒供給管７を通して流れ
る冷媒によって冷却され、更に、高周波電源８とも接続
されて、該電源８から高周波電流が供給されるようにな
されている。 ［００１５］尚、図において、９はマイクロ波導入窓を
示す。 ［００１６］Ｌかして、本例においては、チャンバ１の
内壁１ａに熱電冷却素子材１０を被覆し、更にこの熱電
冷却素子材１０上にコンタミ防止膜１１を積層してなる
。 ［００１７］上記熱電冷却素子材１０は、図２に示すよ
うに、夫々仕事関数の異なる材質の２つの層１０ａ、１
０ｂで構成され、ウェハ処理時（プラズマエツチング処
理時）に発生するイオン電流が熱電冷却素子材１０から
チャンバ内壁１ａに向って流れた際、ペルチェ効果によ
り、吸熱反応が起こるように各層１０ａ、、１０ｂの材
質を選定する。 ［００１８］例えば、熱電冷却素子材１０を合金層とし
た場合、熱電対材料が使用でき、あるいは熱電冷却素子
材１０を半導体層とした場合、チャンバ１内方側の層１
０ａをＮ型の半導体層で構成し、チャンバ１外方側の層
１０ｂをＰ型の半導体層で構成することができる。尚、
熱電冷却素子材１０を合金層とした場合には、チャンバ
内壁ｌａ自体を熱電冷却素子材１０で構成するようにし
てもよい。 ［００１９］そして、本例に係るＥＣＲプラズマエツチ
ング装置Ａは、次のようにして、チャンバ１内のウェハ
２に対してエツチング処理を行なう。 ［００２０１即ち、ガス導入管４より活性化すべき反応
ガスをチャンバ１内に導入すると共に、マイクロ波導波
管５からマイクロ波導入窓９を介してマイクロ波（２，
４５ＧＨｚ）を導波すると、励磁コイル６の磁界により
、チャンバ１内のウェハ２上方におけるプラズマ発生領
域ａにおいて、反応ガスのプラズマが発生し、このプラ
ズマ中から、励磁コイル６の磁場勾配（発散磁場）によ
って生じる電界を使ってイオンを引出すと共に、ウェハ
２に上記イオンを衝突させてエツチングを行なう。 ［００２１１このとき、チャンバ１内においては、上記
の如く、プラズマの発生によって熱が発生し、チャンバ
１に熱が滞留（蓄熱）し始めるが、プラズマ発生領域ａ
からのイオン電流が、チャンバ内壁１ａを覆っている熱
電冷却素子材１０に流れ込んで、接地電位にクランプさ
れているチャンバ内壁１ａ側に流れることにより、熱電
冷却素子材１０に吸熱反応が起こり、チャンバ１への蓄
熱は、上記吸熱反応によって回避される。 ［００２２］上述の如く、本例によれば、チャンバ１の
内壁１ａをペルチェ効果を生ずる熱電冷却素子材１０で
被覆するようにしたので、チャンバ１内におけるプラズ
マエツチング時に発生するチャンバ１への蓄熱を回避す
る二とができ、その結果、ウェハ２の温度をサセプタ３
に供給される冷媒による冷却によって低温に保たせるこ
とが可能となり、ウェハ２に対するプラズマエツチング
を良好に行なわしめることができる。 ［００’２３］また、チャンバ１の内壁１ａを直接熱電
冷却素子材１０で覆うようにしているため、チャンバ１
を内部から冷却することが可能となり、チャンバ冷却用
の付帯設備や電源等が不要となる。このことから、ＥＣ
Ｒプラズマエツチング装置装置体自体型化並びにその接
地空間の狭スペース化を実現させることができる。 ［００２４］尚、図示の例では、熱電冷却素子材１０を
チャンバ１の上部から下部にかけて被覆するようにした
が、少くとも、プラズマ発生領域ａの周辺におけるチャ
ンバ内壁１ａに熱電冷却素子材１０を形成するようにし
てもよい。 ［００２５］また、上記実施例では、ＥＣＲプラズマエ
ツチング装置Ａに適用した例を示したが、もちろん、他
のエツチング装置やＣＶＤ装置にも適用可能である。 ［００２６］
【発明の効果】本発明に係るプラズマ処理装置によれば
、チャンバを冷却するための付帯設備や電源等を必要と
せずに、チャンバへの蓄熱が回避できウェハ処理中にお
けるチャンバ内の半導体ウェハを低温に保たせることが
できると共にプラズマ処理装置自体の小型化並びにその
設置空間の狭スペース化を図ることができる。
、チャンバを冷却するための付帯設備や電源等を必要と
せずに、チャンバへの蓄熱が回避できウェハ処理中にお
けるチャンバ内の半導体ウェハを低温に保たせることが
できると共にプラズマ処理装置自体の小型化並びにその
設置空間の狭スペース化を図ることができる。
【図１】本実施例に係るＥＣＲプラズマエツチング装置
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図２】本実施例に係るＥＣＲプラズマエツチング装置
の要部を示す拡大断面図である。
の要部を示す拡大断面図である。
Ａ ＥＣＲプラズマエツチング装置
１ チャンバ
２ 半導体ウェハ
３ サセプタ
４ ガス導入管
５ マイクロ波導波管
６ 励磁コイル
１０ 熱電冷却素子材
１０ａ、 １０ｂ層
【図１】
Claims (1)
- 【請求項１】半導体基板に対し、プラズマを利用してエ
ッチング等の処理を行なうプラズマ処理装置において、
プラズマ反応容器の内壁がペルチエ効果を生ずる熱電冷
却素子材で覆われてなることを特徴とするプラズマ処理
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40627890A JPH04209528A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | プラズマ処理装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP40627890A JPH04209528A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | プラズマ処理装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04209528A true JPH04209528A (ja) | 1992-07-30 |
Family
ID=18515893
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP40627890A Pending JPH04209528A (ja) | 1990-12-06 | 1990-12-06 | プラズマ処理装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04209528A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5785807A (en) * | 1990-09-26 | 1998-07-28 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma processing method and apparatus |
| KR20000021088A (ko) * | 1998-09-25 | 2000-04-15 | 구자홍 | 온도조절수단을 포함하는 플라즈마를 이용한 표면처리장치 |
| WO2001082343A3 (en) * | 2000-04-26 | 2002-02-28 | Wafermasters Inc | Heat management in wafer processing equipment using thermoelectric device |
| KR100575856B1 (ko) * | 1999-10-28 | 2006-05-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 식각챔버내 이물질발생 방지방법 |
-
1990
- 1990-12-06 JP JP40627890A patent/JPH04209528A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5785807A (en) * | 1990-09-26 | 1998-07-28 | Hitachi, Ltd. | Microwave plasma processing method and apparatus |
| KR20000021088A (ko) * | 1998-09-25 | 2000-04-15 | 구자홍 | 온도조절수단을 포함하는 플라즈마를 이용한 표면처리장치 |
| KR100575856B1 (ko) * | 1999-10-28 | 2006-05-03 | 주식회사 하이닉스반도체 | 식각챔버내 이물질발생 방지방법 |
| WO2001082343A3 (en) * | 2000-04-26 | 2002-02-28 | Wafermasters Inc | Heat management in wafer processing equipment using thermoelectric device |
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