JPH04225522A

JPH04225522A - マイクロ波プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH04225522A
Application number: JP2408318A
Authority: JP
Inventors: Keisuke Shinagawa; 啓介品川
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1990-12-27
Filing date: 1990-12-27
Publication date: 1992-08-14

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波プラズマ処理
装置に関する。詳しくは、マイクロ波を用いてプラズマ
を発生させ、このプラズマによって被加工物表面にエッ
チングやアッシング等の処理を施すプラズマ処理装置に
関する。

【０００２】マイクロ波を用いたプラズマ処理装置とし
てエッチング装置やアッシング装置が用いられており、
安定した処理が求められている。そこで、高いパワーの
もとでも窓が割れることがないプラズマ処理装置が必要
である。

【０００３】

【従来の技術】図７は従来の一例の構成図を示す。この
ものは、半導体集積回路素子の製造に際してドライアッ
シング技術の一つとして用いられるマイクロ波プラズマ
アッシング法に使用される。同図中、１は真空容器で、
マイクロ波導波管２、フッ素系反応ガス導入口３，排気
口４を設けられており、プラズマ室５内にはステージ６
上にウェハ等の被加工物７が載置されている。プラズマ
室５は真空封止されている。８はマイクロ波透過窓（以
下、窓という）支持部で、真空容器１と一体的に、導波
管２とプラズマ室５との境に設けられている。９は窓で
、導波管２側から窓ホルダ１０によって支持部８に固定
支持されている。窓９の支持部８への取付けの様子を図
８に示す。

【０００４】同図において、マイクロ波は窓９を透過し
てプラズマ室５に導入され、一方、ガス導入口３からの
例えばＣＦ４　ガス等の反応ガスはプラズマ室５に導入
され、ここで反応ガスがマイクロ波によってプラズマ化
される。ステージ６上に載置された被加工物７は、この
プラズマによってアッシング処理される。ここで、窓９
の材料として、反応ガスにフッ素系のものを用いる場合
にはアルミナを、その他のものを用いる場合には石英を
夫々用いることが多い。

【０００５】図９は従来の他の例の構成図を示し、同図
中、図７と同一機能を有する部分には同一番号を付して
その説明を省略する。このものは、本出願人が先に提案
したもの（特開昭６２−２６４６２３号、発明の名称「
マイクロ波プラズマ処理装置」）で、真空容器１１の導
波管１２の一部にファン１３を設けられている。

【０００６】窓９にアルミナを用いる場合、アルミナは
２００℃では屈曲強度が急激に劣化するため、高パワー
のもとでは大気圧に耐えきれずに破損してしまうことが
多い。そこで、ファン１３によって空気を窓９に吹付け
て冷却させる構成にすると、ファン１３を設けられてい
ないものに比して窓９の寿命を少し伸ばし得る。窓９を
、例えば厚さ１２ｍｍ、直径１２０ｍｍとした場合、約
１０分間プラズマにさらしても破損を生じない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図７に示す従来装置は
、■アルミナは２００℃では屈曲強度が急激に劣化する
、■支持部８が熱膨張する、という考えられる２つの原
因のうちいずれが支配的かわからないが、比較的短い時
間（例えば１０分間程度）で窓９が破損してしまう。特に、上記■による破損は、窓９のプラズマ室５側、つ
まり、窓９と支持部８との間に僅かの間隙があるために
この付近でプラズマが強く発生してこのプラズマ熱によ
って支持部８の窓９との当接面８ａ（図７，図１０（Ａ
），（Ｂ））が熱膨張し、これにより、図１１（Ａ）に
示すような歪を生じて窓９に対するストレスが一部分に
集中することが原因と考えられる。なお、図１１（Ａ）
は窓割れを生じた後の図１０（Ａ）中、ＸＩ−ＸＩ線に
沿った断面図を示す。

【０００８】このように、プラズマ処理を行なうと支持
部８の当接面８ａに歪を生じるため、この歪を修正せず
に窓を新しいものと交換して取付けても再度窓割れを生
じる。図９に示す本出願人が先に提案したものは、ファ
ン１３を設けて冷却を行なう構成であるので、図７に示
すものよりは窓９の寿命を伸ばし得るが、プラズマ処理
の中には数１０分を必要とするものもあり、このような
場合、連続運転で３０分以上プラズマにさらすとやはり
窓割れを生じる。この場合も前記■，■の原因によるも
のと考えられ、やはり、支持部８の当接面８ａに生じた
歪（図１１（Ｂ））を修正せずに窓を新しいものと交換
して取付けても再度窓割れを生じる。

【０００９】上記現象は窓９にアルミナを用いた場合で
あるが、石英を用いた場合も同様の傾向が現われる。

【００１０】このように、図７，図９に示す従来装置は
、支持部８の当接面８ａに生じる歪を修正せずに窓９を
交換してプラズマ処理を行なうと頻繁に窓割れを生じ、
不経済である問題点があり、又、この窓割れを生じる回
数を少なくするには、窓割れ毎に真空容器１（具体的に
は支持部８）を加工しなければならず、多くの手間を必
要とし、その分だけ稼働率が低下し、コスト高となる問
題点があった。

【００１１】本発明は、窓割れを生じても簡単に修理で
き、窓割れの回数を少なくできるマイクロ波プラズマ処
理装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、窓ホルダを真
空容器に対して着脱自在に構成し、窓を窓ホルダにてプ
ラズマ窓側から保持する構成とする。

【００１３】

【作用】プラズマ処理による熱膨張によって歪を生じる
のは窓に対してプラズマ窓側に存在する部材であり、本
発明の場合は窓ホルダである。窓ホルダは真空容器に対
して着脱自在に構成されているので、歪を生じる支持部
を真空容器に一体的に設けられていて窓割れ毎に真空容
器を加工しなければならない従来例に比して窓及び窓ホ
ルダの交換の手間がかからず、稼働率の低下は少ない。このように、簡単に扱うことができるので、窓ホルダを
常に歪の少ない状態に設定でき、従来例に比して窓割れ
の回数を少なくできる。

【００１４】

【実施例】図１は本発明の第１実施例の構成図を示し、
同図中、図７と同一機能を有する部分には同一番号を付
してその説明を省略する。図１中、２０は真空容器で、
マイクロ波導波管２１，ガス導入口３，排出口４を設け
られている。２２は窓支持部で、真空容器２０と一体的
に、導波管２１とプラズマ室５との境に設けられている
。２３は窓ホルダで、真空容器２０とは別部材で、真空
容器２０に対して着脱自在に構成されている。窓９はプ
ラズマ窓５側から窓ホルダ２３によって支持部２２に固
定支持されている。窓９の支持部２２への取付けの様子
を図２に示す。同図において、ガス導入口３から導入さ
れたＣＦ４　ガス等の反応ガスはプラズマ窓５において
マイクロ波によってプラズマ化され、被加工物７はこの
プラズマによってアッシング処理される。この場合、窓
９のプラズマ窓５側、つまり、窓９と窓ホルダ２３との
間に僅かに存在する間隙付近で強いプラズマが発生し、
このプラズマ熱によって窓ホルダ２３の窓９との当接面
２３ａ（図１，図３（Ａ），（Ｂ））が熱膨張し、これ
により、図４（Ａ）に示すような歪を生じる。即ち、歪
を生じる部分は真空容器２０の一部（支持部２２の窓９
との当接面２２ａ）（図４（Ｂ））ではなく、窓ホルダ
２３である。なお、図４（Ａ）は窓割れを生じた後の図
３（Ａ）中、ＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図、図４（Ｂ）
は窓割れを生じた後の支持部２２の断面図を夫々示す。

【００１５】従って、窓割れを生じた後では、窓ホルダ
２３及び窓９を支持部２２から取外し、夫々新しいもの
と交換して支持部２２に取付ければよく、その取扱いは
簡単である。この場合、窓割れ毎に真空容器を加工しな
ければならない従来例に比して手間がかからず、従って
、従来例ほどの稼働率の低下はない。このように、簡単
に取扱うことができるので、窓ホルダ２３を常に歪の少
ない状態に設置でき、このため、従来例に比して窓割れ
の回数を少なくでき、経済的である。

【００１６】図５は本発明の第２実施例の構成図を示し
、同図中、図１と同一機能を有する部分には同一番号を
付してその説明を省略する。図５中、２５は真空容器で
、マイクロ波導波管２６，ファン２７等が設けられてい
る。ここで、図５に示す装置を用いて行なった実験結果
について説明する。

【００１７】（実験１）圧力を０．３Ｔｏｒｒ、マイク
ロ波出力を１．５ｋＷ，使用ガスとしてＯ２　ガスを４
３０ｃｃ／ｍｉｎ、ＣＦ４ガスを７０ｃｃ／ｍｉｎ、窓
材をアルミナ、の各条件においてプラズマを発生させ窓
割れを生じた後に窓ホルダ２３を交換せず、窓９のみを
交換して再びプラズマを発生させたところ、２分で再び
窓割れを生じた。そこで、窓割れ後に窓９及び窓ホルダ
２３を夫々交換して再びプラズマを発生させたところ、
３０分後でも窓割れを生じなかった。

【００１８】（実験２）圧力を０．３Ｔｏｒｒ、マイク
ロ波出力を１．５ｋＷ、使用ガスとしてＯ２　ガスを５
００ｃｃ／ｍｉｎ、窓材を石英、の各条件においてプラ
ズマを発生させ、窓割れを生じた後に窓ホルダ２３を交
換せず、窓９のみを交換して再びプラズマを発生させた
ところ、３分で再び窓割れを生じた。そこで、窓割れ後
に窓９及び窓ホルダ２３を夫々交換して再びプラズマを
発生させこところ、３０分後でも窓割れを生じなかった
。

【００１９】図６は本発明の第３実施例の構成図を示し
、同図中、図１と同一機能を有する部分には同一番号を
付してその説明を省略する。このものは、マイクロ波ダ
ウンフローアッシング装置に適用される。図６中、３０
は真空容器で、マイクロ波導波管３１、ファン３２等が
設けられており、内部にはプラズマ室３３及び反応室３
４が設けられており、これらの境には反応室３４にマイ
クロ波が漏れることを防ぐ金属製のシャワーヘッド３５
が設けられている。ここで、図６に示す装置を用いて行
なった実験結果について説明する。

【００２０】（実験３）圧力を０．８Ｔｏｒｒ、マイク
ロ波出力を１．５ｋＷ、使用ガスとしてＯ２　ガスを８
５０ｃｃ／ｍｉｎ、ＣＦ４ガスを１５０ｃｃ／ｍｉｎ、
窓材をアルミナ、の各条件においてプラズマを発生させ
、窓割れを生じた後に窓ホルダ２３を交換せず、窓９の
みを交換して再びプラズマを発生させたところ、１分で
再び窓割れを生じた。そこで、窓割れ後に窓９及び窓ホ
ルダ２３を夫々交換して再びプラズマを発生させたとこ
ろ、３０分後でも窓割れを生じなかった。

【００２１】（実験４）圧力を０．８Ｔｏｒｒ、マイク
ロ波出力を１．５ｋＷ、使用ガスとしてＯ２　ガスを１
０００ｃｃ／ｍｉｎ、窓材を石英、の各条件においてプ
ラズマを発生させ、窓割れを生じた後に窓ホルダ２３を
交換せず、窓９のみを交換して再びプラズマを発生させ
たところ、２分で窓割れを生じた。そこで、窓割れ後に
窓ホルダ２３を夫々交換して再びプラズマを発生させた
ところ、３０分後でも窓割れを生じなかった。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、窓を窓ホルダにてプラ
ズマ窓側から保持したため、窓割れ後は窓及び窓ホルダ
を一緒に交換でき、従来例に比して歪の修正が容易であ
り、従って、稼働率の低下が少なく、又、このように取
扱が簡単でなるので、窓ホルダを常に歪の少ない状態に
設置でき、このため、従来例に比して窓割れの回数を少
なくでき、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例の構成図である。

【図２】本発明における窓の支持部への取付けの様子を
示す図である。

【図３】本発明における窓ホルダの構成図である。

【図４】窓割れ後における窓ホルダ及び支持部表面を示
す断面図（本発明）である。

【図５】本発明の第２実施例の構成図である。

【図６】本発明の第３実施例の構成図である。

【図７】従来の一例の構成図である。

【図８】従来例における窓の支持部への取付けの様子を
示す図である。

【図９】従来の他の例の構成図である。

【図１０】従来例における支持部の構成図である。

【図１１】窓割れ後における支持部表面を示す断面図（
従来例）である。

【符号の説明】

５，３３　　プラズマ窓７　　被加工物９　　マイクロ波透過窓２０，２５，３０　　真空容器２１，２６，３１　　マイクロ波導波管２２　　窓支持
部２３　　窓ホルダ２３ａ　　窓ホルダの窓との当接面２７，３２　　ファン（冷却手段）３４　　反応室３５　　シャワーヘッド

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　マイクロ波透過窓（９）を窓ホルダ（
２３）にて真空容器（２０）に保持し、該マイクロ波透
過窓（９）にて該真空容器（２０）のプラズマ室（５）
を真空封止する構成のマイクロ波プラズマ処理装置にお
いて、上記窓ホルダ（２３）を上記真空容器（２０）に
対して着脱自在に構成し、上記マイクロ波透過窓（９）
を上記窓ホルダ（２３）にて上記プラズマ室（５）側か
ら保持する構成としてなることを特徴とするマイクロ波
プラズマ処理装置。
【請求項２】　　マイクロ波導波管（２６）の一部に上
記マイクロ波透過窓（９）を冷却するための冷却手段（
２７）を設けてなることを特徴とする請求項１のマイク
ロ波プラズマ処理装置。
【請求項３】　　上記真空容器（３０）内にシャワーヘ
ッド（３５）を設け、プラズマ室（３３）及び反応室（
３４）を構成してなることを特徴とする請求項１又は２
のマイクロ波プラズマ処理装置。