JPH10340892A - プラズマ処理装置 - Google Patents

プラズマ処理装置

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JPH10340892A
JPH10340892A JP9149782A JP14978297A JPH10340892A JP H10340892 A JPH10340892 A JP H10340892A JP 9149782 A JP9149782 A JP 9149782A JP 14978297 A JP14978297 A JP 14978297A JP H10340892 A JPH10340892 A JP H10340892A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
plasma
introduction window
reaction chamber
temperature
Prior art date
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Pending
Application number
JP9149782A
Other languages
English (en)
Inventor
Naoki Matsumoto
直樹 松本
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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Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP9149782A priority Critical patent/JPH10340892A/ja
Publication of JPH10340892A publication Critical patent/JPH10340892A/ja
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続処理時の処理速度の変動を防止すること
が可能なプラズマ処理装置を提供すること。 【解決手段】 上部室1aにおいて、誘電体線路21とマイ
クロ波導入窓4との間に、マイクロ波に対する誘電損失
が低い、フッ化炭素系の液体、例えばフロリナート(登
録商標)を封入する冷却容器30が配設されている。冷却
容器30は、マイクロ波が透過可能な材料、例えば石英か
らなり、装置外部に設けられたポンプ、タンク、及び流
量調節手段を備えた循環手段31と供給管33及び排出管34
にて接続されている。循環手段31には、この中の低誘電
損失液体を所望する温度に調整するための、熱交換器、
ポンプを備えた温度調整器32が取り付けられている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを利用し
てエッチング、アッシング、CVD等の処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】反応ガスにエネルギを与えた際に発生す
るプラズマは、LSI(arge cale ntegratio
n) 、LCD(iquid rystal isplay) 等の装置
の製造プロセスにおいて広く用いられている。特にプラ
ズマを用いたドライエッチング技術は不可欠の技術とな
っている。
【0003】一般にプラズマを発生させるための励起手
段としては2.45GHzのマイクロ波を使用する場合と、
13.56 MHzのRF(adio requency) を使用する
場合とがある。マイクロ波を使用する場合は、RFを使
用する場合に比べ高密度のプラズマが得られると共に、
プラズマを発生させるための電極を必要としないために
電極に起因するコンタミネーションを防ぐことができる
という利点がある。
【0004】しかしながらマイクロ波を用いた従来のプ
ラズマ処理装置においては、プラズマ密度の均一化が問
題であり、特に大面積の半導体基板、又はLCD用のガ
ラス基板を処理する場合には重要な課題である。そこで
広領域に均一にマイクロ波プラズマを発生させることを
目的とした装置が特開昭62−5600号公報に開示されてい
る。この装置は、図3に示す如く、Al等の金属にて形
成された反応容器1の上部をマイクロ波の透過が可能な
耐熱性板(マイクロ波導入窓)4で上部室1a、下部室
(反応室)2に区切って反応室2を気密状態に封止し、
その上部室1aの上面の内側にマイクロ波が導入される誘
電体線路21を形成してある。マイクロ波導入窓4には、
耐熱性とマイクロ波透過性を有し、且つ誘電損失が小さ
い石英ガラス、Al2 3 等の誘電体板が用いられてい
る。
【0005】反応室2内において、マイクロ波導入窓4
と対向する位置には、被処理物Sを載置するためのステ
ージ7が配設されており、反応容器1の底壁には図示し
ない排気装置に接続された排気口6が開設されている。
また反応容器1の側壁には、反応室2へ所要の反応ガス
を供給するためのガス供給管5が接続されている。
【0006】上部室1aの一側壁は開口されており、ここ
にマイクロ波発振器26が、マイクロ波発振器26にて発振
されたマイクロ波を導波するマイクロ波導波管23を介し
て接続されている。またマイクロ波導波管23の途中には
マイクロ波発振器26にて発振されたマイクロ波の反射戻
りを阻止するアイソレータ25と、周波数を制御するチュ
ーナ24とが設置されている。誘電体線路21は、この開口
部が設けられた側壁側で厚くなしてあり、この開口部を
塞ぐように設けられている。
【0007】このように構成されたプラズマ処理装置に
おいて、ステージ7上に載置された被処理物Sである半
導体基板にエッチング処理を施す場合、先ず排気口6か
ら排気を行って反応室2内を所要の真空度に設定した
後、ガス供給管5から反応ガスを供給する。次いでマイ
クロ波発振器26にてマイクロ波を発振させると、このマ
イクロ波はマイクロ波導波管23、アイソレータ25を経
て、またチューナ24によってその周波数が制御されて誘
電体線路21へ導入される。
【0008】そうすると電界が、開放された誘電体線路
21の下面から漏洩し、この下面に対して垂直方向に指数
関数的に減衰しながら、マイクロ波導入窓4を透過して
反応室2内へ供給され、プラズマが生成される。このプ
ラズマのエネルギによって反応ガスがイオン、ラジカル
等の活性ガスに変わり、この活性ガスが半導体基板に作
用することにより、半導体基板の表面が処理される。
【0009】また装置の温度上昇を防止することを目的
として、反応室2の側壁、ステージ7の内部に冷却水等
の冷媒を循環する機構を備えた装置が実用化されてい
る。反応室2の側壁を冷却する機構は、例えば図3に示
す如く、反応室2の側壁を二重構造とし、そこへ冷却水
を供給する構成を有する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら水はマイ
クロ波を吸収するため、マイクロ波導入窓4の付近にこ
のような冷却水循環機構を設置することは避けられてい
る。ところがエッチング、アッシング等の処理を連続的
に行った場合、マイクロ波導入窓4がプラズマからの輻
射熱で加熱される。そうするとマイクロ波導入窓4の誘
電損失がその温度上昇に伴って大きくなり、マイクロ波
導入窓4がマイクロ波を吸収してさらに加熱される。そ
の結果、マイクロ波導入窓4を透過する電界が弱くな
り、プラズマの生成、維持が非常に不安定となる。この
ために、連続処理時の処理速度が経時的に変動する、即
ち低下することが分かっている。
【0011】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、誘電体線路とマイクロ波導入窓との間にマイ
クロ波導入窓の冷却機構を備えることにより、連続処理
時の処理速度の変動を防止することが可能なプラズマ処
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】請求項1記載の発明は、
マイクロ波発振器から発振され、マイクロ波導波管を介
して誘電体線路へ伝播されたマイクロ波をマイクロ波導
入窓を介して反応室へ導入し、反応ガスを前記反応室へ
供給し、マイクロ波によってプラズマを生成し、前記反
応室内の試料の処理を行う装置において、前記誘電体線
路と前記マイクロ波導入窓との間に設置されており、マ
イクロ波透過材からなる容器と、該容器へマイクロ波透
過性液体を循環させる手段と、前記マイクロ波透過性液
体の温度を調整する手段とを備えることを特徴とする。
【0013】容器及び循環せしめられるマイクロ波透過
性液体はマイクロ波の透過性に優れているため、マイク
ロ波を吸収して発熱することがほとんどない。また容器
内を循環するマイクロ波透過性液体は、その温度を調整
されているためにマイクロ波導入窓の温度上昇を抑制
し、略一定の温度に保つことができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明に
係るプラズマ処理装置を示す模式的断面図である。図中
1はAl等の金属にて形成された反応容器であり、その
上部をマイクロ波の透過が可能な耐熱性板(マイクロ波
導入窓)4で上部室1a、反応室2に区切って反応室2を
気密状態に封止し、その上部室1aの上面の内側にマイク
ロ波が導入される誘電体線路21を形成してある。マイク
ロ波導入窓4には、耐熱性とマイクロ波透過性を有し、
且つ誘電損失が小さい石英ガラス、Al2 3 等の誘電
体板が用いられている。
【0015】反応室2内において、マイクロ波導入窓4
と対向する位置には、被処理物Sを載置するためのステ
ージ7が配設されており、反応容器1の底壁には図示し
ない排気装置に接続された排気口6が開設されている。
また反応容器1の側壁には、反応室2へ所要の反応ガス
を供給するためのガス供給管5が接続されている。
【0016】上部室1aの一側壁は開口されており、ここ
にマイクロ波発振器26が、マイクロ波発振器26にて発振
されたマイクロ波を導波するマイクロ波導波管23を介し
て接続されている。またマイクロ波導波管23の途中には
マイクロ波発振器26にて発振されたマイクロ波の反射戻
りを阻止するアイソレータ25と、周波数を制御するチュ
ーナ24とが設置されている。以上は従来と同様の構成で
ある。
【0017】本発明装置ではさらに、上部室1aにおい
て、誘電体線路21とマイクロ波導入窓4との間に、マイ
クロ波透過性に優れる、即ちマイクロ波に対する誘電損
失が低い、フッ化炭素系の液体、例えばフロリナート
(登録商標)を封入する冷却容器30が配設されている。
冷却容器30は、マイクロ波透過性に優れた材料、例えば
石英、アルミナ、窒化アルミニウム等からなり、装置外
部に設けられたポンプ、タンク、及び流量調節手段を備
えた循環手段31と供給管33及び排出管34にて接続されて
いる。循環手段31には、この中の低誘電損失液体を所望
する温度に調整する熱交換器を備えた温度調整器32が取
り付けられている。
【0018】上述した如く構成されたプラズマ処理装置
における動作について説明する。従来と同様、先ず排気
口6から排気を行って反応室2内を所要の真空度に設定
した後、ガス供給管5から反応ガスを供給する。次いで
マイクロ波発振器26にてマイクロ波を発振させると、こ
のマイクロ波はマイクロ波導波管23、アイソレータ25を
経て、またチューナ24によってその周波数を制御されて
誘電体線路21へ導入される。
【0019】そうすると電界は、開放された誘電体線路
21の下面から漏洩し、この下面に対して垂直方向に指数
関数的に減衰しながら、マイクロ波導入窓4を透過して
反応室2内へ供給され、プラズマが生成される。このプ
ラズマのエネルギによって反応ガスがイオン、ラジカル
等の活性ガスに変わり、この活性ガスが半導体基板に作
用することにより、半導体基板の表面が処理される。
【0020】さらに本発明装置においては、温度調整器
32によって所定温度に維持された低誘電損失液体を、循
環手段31によって冷却容器30へ循環させる。これにより
マイクロ波導入窓4がプラズマからの輻射熱による温度
上昇を大幅に低減することができるので、処理速度の変
動を防止することが可能である。
【0021】
【実施例】誘電体線路21に、厚み20mm、長さ500 mm、幅
300 mmのテフロン(登録商標、フッ素樹脂:ポリテトラ
フルオロエチレン)を用い、冷却容器30の材料として石
英を用い、循環させる液体としてフロリナート(登録商
標)を用いた本発明装置における効果を確認するため
に、レジストのアッシングプロセスでアッシング速度の
変動を以下の条件で評価した。被処理物SはSiウエハ
上にレジストを約3μm塗布したものを用い、反応ガス
は酸素ガスを用いた。反応室2内の圧力は2Torrとし、
温度調整器32によるフロリナート(登録商標)の維持温
度を約60℃とした。アッシングは、3分間放電し、放電
間隔は2分として、200 枚の連続処理を行った。
【0022】図2は、この結果を、1枚目の処理速度を
1と規格化したときの相対値を縦軸として示したグラフ
である。従来装置においては、約160 枚処理すると、処
理速度は0.8程度にまで低下したが、マイクロ波導入窓
4の冷却機構を備えた本発明装置においてはほとんど変
化が見られなかった。従って本発明装置では、マイクロ
波導入窓4の誘電損失の増大を抑制し、処理速度の安定
性が向上することが判った。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明に係るプラズマ処理
装置は、誘電体線路とマイクロ波導入窓との間に設置さ
れた、マイクロ波透過材からなる容器へ、その温度が調
整されているマイクロ波透過性液体を循環させることに
より、マイクロ波導入窓の温度上昇を抑制し、温度を略
一定に保つことで処理速度の変動を防止することができ
る等、本発明は優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置を示す模式的断
面図である。
【図2】本発明装置及び従来装置における処理速度の経
時的変化を示すグラフである。
【図3】従来のプラズマ処理装置を示す模式的断面図で
ある。
【符号の説明】
2 反応室 4 マイクロ波導入窓 21 誘電体線路 26 マイクロ波発振器 23 マイクロ波導波管 30 冷却容器 31 循環手段 32 温度調整器 S 被処理物
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H05H 1/46 H01L 21/30 572A 21/302 H

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 マイクロ波発振器から発振され、マイク
    ロ波導波管を介して誘電体線路へ伝播されたマイクロ波
    をマイクロ波導入窓を介して反応室へ導入し、反応ガス
    を前記反応室へ供給し、マイクロ波によってプラズマを
    生成し、前記反応室内の試料の処理を行う装置におい
    て、前記誘電体線路と前記マイクロ波導入窓との間に設
    置されており、マイクロ波透過材からなる容器と、該容
    器へマイクロ波透過性液体を循環させる手段と、前記マ
    イクロ波透過性液体の温度を調整する手段とを備えるこ
    とを特徴とするプラズマ処理装置。
JP9149782A 1997-06-06 1997-06-06 プラズマ処理装置 Pending JPH10340892A (ja)

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JP9149782A JPH10340892A (ja) 1997-06-06 1997-06-06 プラズマ処理装置

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JPH10340892A true JPH10340892A (ja) 1998-12-22

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ID=15482606

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JP (1) JPH10340892A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003500865A (ja) * 1999-05-27 2003-01-07 ステアーグ シーヴイディー システムズ リミテッド 冷却されるウィンドウ
US7140321B2 (en) 2002-12-03 2006-11-28 Canon Kabushiki Kaisha Plasma processing apparatus and method

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JP2003500865A (ja) * 1999-05-27 2003-01-07 ステアーグ シーヴイディー システムズ リミテッド 冷却されるウィンドウ
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