JPH10189294A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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Publication number
JPH10189294A
JPH10189294A JP8347022A JP34702296A JPH10189294A JP H10189294 A JPH10189294 A JP H10189294A JP 8347022 A JP8347022 A JP 8347022A JP 34702296 A JP34702296 A JP 34702296A JP H10189294 A JPH10189294 A JP H10189294A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave introduction
introduction window
microwave
plasma
plasma processing
Prior art date
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Pending
Application number
JP8347022A
Other languages
English (en)
Inventor
Kyoichi Komachi
恭一 小町
Ryusaku Ota
龍作 太田
Mikiko Katayama
美貴子 片山
Takahiro Yoshiki
隆裕 吉識
Koichi Iio
浩一 飯尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Priority to JP8347022A priority Critical patent/JPH10189294A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】マイクロ波導入窓を大きくしても、マイクロ波
導入窓の破損がなく、また安定したプラズマ処理が可能
なプラズマ処理装置を提供する。 【構成】マイクロ波を供給する手段(誘電体層21、導
波管22、マイクロ波発振器23)と、反応容器11と
を備えたプラズマ処理装置であって、反応容器11内に
マイクロ波が導入されるマイクロ波導入窓14の外周部
を加熱する加熱手段31を備えるプラズマ処理装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を利用して
プラズマを発生させて、半導体素子基板や液晶ディスプ
レイ(LCD)用ガラス基板などに、エッチング、アッ
シング、CVD(Chemical Vapor Deposition)などの
処理を施すプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】LSI製造プロセスでは、反応ガスに外
部からエネルギーを与えてプラズマを発生させ、このプ
ラズマを用いてエッチング、アッシング、CVD等の処
理を施すことが広く行われている。特に、プラズマを用
いたドライエッチング技術はこのLSI製造プロセスに
とって不可欠な基本技術となっている。
【0003】近年、これらのプラズマ処理に、13.5
6MHz程度の高周波を用いてプラズマを発生させる装
置以外に、マイクロ波を用いてプラズマを発生させる装
置が用いられるようになってきている。マイクロ波を用
いる方が13.56MHz前後の高周波を用いるのに比
べて、高密度のプラズマを発生させることが容易なため
である。
【0004】しかし、一般にマイクロ波を用いたプラズ
マ処理装置では、大面積に均一にプラズマを発生させる
ことが難しいという問題がある。そこで、この問題を解
決すべく、本出願人は誘電体層を用いたプラズマ処理装
置を提案している(特開昭62-5600号公報)。
【0005】図4は、従来の誘電体層を用いたプラズマ
処理装置を示す模式的断面図である。
【0006】試料台15が配設された反応容器11(処
理室12)の上部には、マイクロ波導入口13が開口し
ており、このマイクロ波導入口13がマイクロ波導入窓
14により気密に封止されている。そして、マイクロ波
導入窓14に対向して誘電体層21が設けられている。
【0007】マイクロ波発振器23から発振されたマイ
クロ波は、導波管22を介して誘電体層21に導入され
る。誘電体層21を伝播するマイクロ波により誘電体層
21の下方に形成される電界が、マイクロ波導入窓14
を透過して、処理室12に導入され、ガス導入管16か
ら導入されたガスを励起してプラズマが生成する。この
プラズマによって、試料Sの表面にエッチングなどのプ
ラズマ処理が施される。
【0008】この装置は、マイクロ波導入窓14および
誘電体層21の面積を大きくすることにより、広い平面
領域に均一にプラズマを発生させることができるという
利点を備えている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】近年、LCD用のガラ
ス基板は大きくなり、400mm×400mm以上のガ
ラス基板を均一に処理できる装置の要求が高まってい
る。
【0010】しかしながら、LCD用ガラス基板に対応
させてマイクロ波導入窓をより大きくした場合、マイク
ロ波導入窓が熱ひずみにより破損したり、破損に至らな
いまでもプラズマ処理の均一性が悪化するという問題が
生じていた。
【0011】本発明は、上記の課題を解決するためにな
されたものであり、マイクロ波導入窓を大きくしても、
マイクロ波導入窓の破損がなく、また安定したプラズマ
処理が可能なプラズマ処理装置を提供することを目的と
している。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、マイクロ波を供給する手段と、反応容器とを備え
たプラズマ処理装置であって、反応容器内にマイクロ波
が導入されるマイクロ波導入窓の外周部を加熱する加熱
手段を備えることを特徴としている。
【0013】マイクロ波導入窓を大きくした場合、マイ
クロ波導入窓が熱ひずみにより破損したり、プラズマ処
理の均一性が悪化するという問題は、次のことに起因し
ている。
【0014】図5は、従来の誘電体層を用いたプラズマ
処理装置のマイクロ波導入窓の部分を示す模式的平面図
である。
【0015】マイクロ波導入窓14は、真空封止用のO
リング19を反応容器上部のフランジ面11aとの間に
挟む必要があるので、マイクロ波導入口13より大きく
なる。すなわち、マイクロ波導入窓14は、マイクロ波
導入口13に面する内部領域14bと、反応容器上部の
フランジ面に面する外周部14aからなる。マイクロ波
導入窓の内部領域14bは、プラズマに直接曝されるの
で、プラズマにより加熱される。一方、マイクロ波導入
窓の外周部14aは、プラズマに曝されないので、加熱
されない。
【0016】一方、マイクロ波導入窓は、例えば石英ガ
ラス(SiO2)やアルミナ(Al23)などの、耐熱
性およびマイクロ波透過性を有し、しかも誘電損失が小
さい誘電体で作製されるが、これら誘電体材料は熱伝導
率が小さい。
【0017】その結果、マイクロ波導入窓の温度分布
は、中央部が高く周辺が低い分布を示す。マイクロ波導
入窓が大きくなればなるほど、この中央部と周辺の温度
差が大きくなるため、マイクロ波導入窓の熱ひずみによ
る破損やプラズマ処理の均一性の悪化の問題が生じるの
である。
【0018】本発明のプラズマ処理装置は、中央部にく
らべ温度が低くなるマイクロ波導入窓の外周部を加熱す
る手段を備えている。そのため、マイクロ波導入窓の温
度分布を改善し、不均一な温度分布に起因するマイクロ
波導入窓の破損やプラズマ処理の均一性の悪化を抑制す
ることができる。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。
【0020】図1は、本発明のプラズマ処理装置の1例
を示す模式的断面図である。反応容器11は、中空直方
体の形状をしており、その全体がアルミニウム(Al)
などの金属で形成されている。反応容器11の周囲壁は
二重構造であり、内部に冷却水通流路18が形成されて
いる。
【0021】反応容器11の内部は処理室12になって
おり、その中央には試料Sが載置される試料台15が配
設されている。反応容器11の周囲壁を貫いてガス導入
管16が設けられており、また反応容器11の底部壁に
は排気口17が設けられている。プラズマ処理に用いら
れるガスは、ガス導入管16から処理室12に導入さ
れ、排気口17から排気される。
【0022】反応容器11(処理室12)の上部には、
マイクロ波導入口13が開口してあり、このマイクロ波
導入口13は、反応容器の上部フランジ面11aとの間
にO−リング19を挟んで載置されたマイクロ波導入窓
14により気密に封止される。マイクロ波導入窓14
は、耐熱性およびマイクロ波透過性を有し、誘電損失が
小さい誘電体で作製される。マイクロ波導入窓14の材
料として、石英ガラス(SiO2)、アルミナ(Al2
3)などを用いれば良い。
【0023】反応容器11(処理室12)の上方には金
属容器20が設けてあり、この金属容器20の内部に
は、マイクロ波導入窓14と対向して、誘電体層21が
形成されている。この誘電体層21の材料として、テフ
ロン(登録商標)等のフッ素樹脂、ポリスチレン、ポリ
エチレンなどを用いれば良い。また、誘電体層21の一
端には導波管22を介してマイクロ波発振器23が連結
されており、マイクロ波発振器23から発振されたマイ
クロ波は導波管22を経て誘電体層21に導入される。
【0024】マイクロ波導入窓14の外周部の加熱手段
31として、ラバーヒータ(商品名)がアルミニウム製
の固定枠32によりマイクロ波導入窓14の外周部に密
着せられている。
【0025】図2は、このプラズマ処理装置のマイクロ
波導入窓の部分を示す模式的平面図である。
【0026】なお、加熱手段31としては、ラバーヒー
タ以外にシースヒータ(商品名)などを用いることがで
きる。
【0027】この装置を用いて、試料Sにプラズマ処理
を施す方法について説明する。
【0028】あらかじめ、ラバーヒータなどの加熱手段
31に通電して、マイクロ波導入窓14の外周部を、1
00〜160℃程度に加熱しておく。
【0029】まず、処理室12内を排気し、ガス導入管
16から所定のガスを導入し所要の圧力に設定する。次
に、マイクロ波発振器23にてマイクロ波を発振させ、
これを導波管22を介して誘電体層21に導入させる。
誘電体層21を伝搬するマイクロ波により誘電体層21
の下方に電界が形成され、この電界がマイクロ波導入窓
14を透過して、処理室12に導入され、プラズマが生
成される。このプラズマによって試料Sの表面にプラズ
マ処理が施される。
【0030】この装置においては、あらかじめマイクロ
波導入窓14の外周部が所定の温度に加熱されているた
め、プラズマによりマイクロ波導入窓14の内部領域が
加熱されたとしても、内部領域と外周部の温度差を抑え
ることができる。その結果、マイクロ波導入窓の破損や
プラズマ処理の均一性の悪化などを抑制することができ
る。
【0031】なお、この例は誘電体層を用いるプラズマ
処理装置に関するものであるが、これに限られず、大面
積のマイクロ波導入窓を用いてプラズマを発生させる装
置に適用できることは言うまでもない。
【0032】
【実施例】本発明の実施例について説明する。本実施例
で用いたプラズマ処理装置は、図1および図2に示した
ものである。プラズマ発生面積(マイクロ波導入口13
の面積)は360mm×460mmとし、マイクロ波導
入窓14として400mm×500mmの大きさで厚さ
20mmのアルミナ(Al23)板を用いた。マイクロ
波導入窓の外周部を加熱する加熱手段31としてラバー
ヒータを用いた。
【0033】マイクロ波導入窓の外周部を加熱する場合
と加熱しない場合について、プラズマを発生させたとき
のマイクロ波導入窓の温度分布を測定し、さらにマイク
ロ波導入窓の耐久性を評価した。すなわち、ラバーヒー
タを150℃に加熱した場合(本発明例)と、ラバーヒ
ータに通電しない場合(比較例)のそれぞれについて、
マイクロ波の導入のオン−オフを2分ピッチで繰り返
し、プラズマを発生させた状態とプラズマを発生させな
い状態を繰り返し、評価を実施した。プラズマの発生
は、Arガスを用い、圧力が0.3Torr、マイクロ
波電力が3kWの条件で行った。温度測定は、マイクロ
波導入窓の複数箇所にサーモラベルを貼布して行った。
【0034】図3は、プラズマ発生時間が合計30分の
ときのマイクロ波導入窓の大気側の温度分布の測定結果
を示す図であり、(a)はラバーヒータに通電し150
℃に加熱した場合(本発明例)であり、(b)はラバー
ヒータに通電しない場合(比較例)である。なお、Y方
向およびZ方向は、図2に示すものである。
【0035】本発明例の場合、マイクロ波導入窓の中央
部の温度は約162℃、周辺部の温度は約146℃であ
り、温度差は20℃以下であった。一方、比較例の場
合、マイクロ波導入窓の中央部の温度は約162℃、周
辺部の温度は約106℃程度であり、温度差は約60℃
あった。マイクロ波導入窓の外周部を加熱することによ
り、マイクロ波導入窓の温度分布を均一化できることが
確認できた。
【0036】さらにプラズマを発生させ続けると、比較
例の場合はマイクロ波導入窓が破損する場合があった。
一方、本発明例の場合、マイクロ波導入窓が破損するよ
うなことはなかった。
【0037】また、本実施例の装置を用いたレジストの
アッシング処理において、マイクロ波導入窓の外周部を
加熱することにより、処理の均一性の悪化が従来に比べ
て抑制されていることが確認できた。
【0038】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のプラズマ
処理装置は、プラズマ処理中のマイクロ波導入窓の温度
分布を改善することができる。その結果、プラズマ処理
中にマイクロ波導入窓が破損するおそれを低減でき、ま
たプラズマ処理の均一性の悪化も抑制することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のプラズマ処理装置の1例を示す模式的
断面図である。
【図2】本発明のプラズマ処理装置のマイクロ波導入窓
の部分を示す模式的平面図である。
【図3】プラズマ発生時間が合計30分のときのマイク
ロ波導入窓の大気側の温度分布の測定結果を示す図であ
り、(a)はラバーヒータに通電し150℃に加熱した
場合(本発明例)であり、(b)はラバーヒータに通電
しない場合(比較例)である。
【図4】従来の誘電体層を用いたプラズマ処理装置を示
す模式的断面図である。
【図5】従来の誘電体層を用いたプラズマ処理装置のマ
イクロ波導入窓の部分を示す模式的平面図である。
【符号の説明】
11 反応容器 11a 反応容器の上部フランジ面 12 処理室 13 マイクロ波導入口 14 マイクロ波導入窓 14a マイクロ波導入窓の外周部 14b マイクロ波導入窓の内部領域 15 試料台 16 ガス導入管 17 排気口 18 冷却水通流路 19 O−リング 20 金属容器 21 誘電体層 22 導波管 23 マイクロ波発振器 31 加熱手段 32 固定枠
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/302 H (72)発明者 吉識 隆裕 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内 (72)発明者 飯尾 浩一 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号住 友金属工業株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】マイクロ波を供給する手段と、反応容器と
    を備えたプラズマ処理装置であって、反応容器内にマイ
    クロ波が導入されるマイクロ波導入窓の外周部を加熱す
    る加熱手段を備えることを特徴とするプラズマ処理装
    置。
JP8347022A 1996-12-26 1996-12-26 プラズマ処理装置 Pending JPH10189294A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8347022A JPH10189294A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 プラズマ処理装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8347022A JPH10189294A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 プラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10189294A true JPH10189294A (ja) 1998-07-21

Family

ID=18387396

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8347022A Pending JPH10189294A (ja) 1996-12-26 1996-12-26 プラズマ処理装置

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JP (1) JPH10189294A (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI463924B (zh) * 2008-02-08 2014-12-01 Tokyo Electron Ltd 電漿處理裝置及電漿處理方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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