JPS62264623A - マイクロ波プラズマ処理装置 - Google Patents

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】 〔概要〕 マイクロ波透過窓をマイクロ波の電場に平行、または垂
直に設けられたマイクロ波プラズマ処理装置において、
窓から処理室内の被処理体に向かってプラズマが急激に
減衰するための対策として、とくに後者の場合は構造的
に被処理体とマイクロ波透過窓の間隔を小さくできる。

そのため、窓材がプラズマにより熱せられたときの輻射
により処理分布をわるくし、さらに極端な場合はデバイ
ス損傷をひき起こすこともあるため、冷却気体により窓
を効率的に冷却するようにした装置を提起する。

〔産業上の利用分野〕

本発明はマイクロ波透過窓に空冷手段を設けたマイクロ
波プラズマ処理装置に関する。

半導体装置の製造において、素子の微細化にともないプ
ロセスのドライ化が進み、その１つにマイクロ波プラズ
マ処理があり、エツチングやレジストのアッシング（灰
化して剥離すること）に多用されている。

マイクロ波プラズマ処理装置はマグネトロンにより発生
した２、４５ＧＨｚのマイクロ波を導波管で処理室に導
き、プラズマを発生させて、被処理体の処理を行う装置
である。

この際、マイクロ波の電場に平行（マイクロ波の進行方
向に垂直）にマイクロ’ｏ１３過窓を設ける垂直入射方
式が一般的であるが、本発明者は特願昭５９−２５２９
０９号明細書において、マイクロ波の電場に垂直（マイ
クロ波の進行方向に平行）にマイクロ波透過窓を設ける
水平入射方式を提起した。

垂直入射方式においては、マイクロ波を処理室に導入す
るとき、導波管側の大気と窓材との界面と、窓材と処理
室側のプラズマとの界面で反射し、しかも処理室内は真
空からプラズマまでインピーダンスが太き（変化し、整
合のとれた系をっ（ることは困難である。また、マイク
ロ波が透過窓より処理室内部にむかって急速に減衰する
ため、被処理体全体を均一にプラズマ処理することは難
しい。

これに対して、水平入射方式においては、マイクロ波を
発生する電場に垂直方向に絶縁物（窓材）を置くため、
マイクロ波が処理室に効率よく導入され、かつ、被処理
体全体を均一にプラズマに接するようにできる。しかし
ながら、透過窓の窓材がプラズマにより熱せられたとき
の輻射により処理分布をわるくし、さらに極端な場合は
デバイス損傷をひき起こすこともあるため、透過窓の冷
却対策が望まれている。

従って、本発明では窓材の輻射熱の影響を受けやすい水
平入射方式を例にとって説明する。

つぎに、比較のために導波管内、あるいはガス活性化室
を冷却する本発明の類似例について説明する。

■　特開昭５９−１７７９３１ 本発明者によりこの明細書に開示された装置は、垂直入
射方式において導波管内に冷却ガスを流すことにより、
マグネトロン、およびアンテナの使用寿命の短縮を防止
するようにしたものである。

■　実公昭５６−５３０９　、特開昭５３−６０８８２
導波管を貫通するガス活性化室を二重構造として、内部
筒を活性ガス通過令頁域とし、外部筒と内部筒との間隙
に冷却ガス、または液体を送り込み、内部筒を冷却して
、石英製の内部筒がエツチングされるのを防止する。

この場合は、ガス活性化室で生成した活性ガスを処理室
に導入する方式である。

〔従来の技術〕

第４図は従来例によるマイクロ波通過窓を電場に垂直方
向に設けたタイプのマイクロ波プラズマ処理装置の断面
図である。

図において、１は導波管、２は従来の手段によって発生
され矢印方向に進むマイクロ波、３は石英、またはセラ
ミックよりなるマイクロ波透過窓、４は被処理体、５は
被処理体を裁置するステージ、６は通常の排気系（図示
しない）に接続された排気口、７は処理用の反応（エツ
チング）ガス導入口である。

図示されるように、マイクロ波透過窓は電場に垂直に設
けられているため、マイクロ波のモードは乱れることな
く、処理室に効率よく吸収されるので、整合を容易にと
り得ることが確認された。

本発明者の実測によると、０□プラズマにおいて、ｉ　
Ｔｏｒｒの圧力で、マイクロ波の反射は整合なしで３０
％、整合をとって５％と極めて少な（、高速処理が可能
となった。

しかしながら、マイクロ波透過窓３と被処理体４との距
離は処理室内のプラズマの減衰により、３〜２０ｍｍ程
度にしなければならず、そのため、マイクロ波透過窓３
の窓材がプラズマにより熱せられて３００〜５００℃に
なり、これよりの輻射により被処理体４の処理分布をわ
るくし、さらに極端な場合はデバイス損傷をひき起こす
こともある。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来のマイクロ波透過窓を電場に垂直方向に設けたタイ
プのマイクロ波プラズマ処理装置においては、窓材の輻
射熱により被処理体の処理分布がわる（、さらに極端な
場合はデバイス損傷をひき起こす。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点の解決は、マイクロ波透過窓を設けたマイク
ロ波導波管と、該マイクロ波透過窓によって真空封止さ
れる処理室とからなり、該マイクロ波導波管に、該マイ
タコ波透過窓の中央部に気体を吹き付ける冷却手段を設
けたマ・イクロ波プラズマ処理装置により達成される。

〔作用〕

本発明は、マイクロ波透過窓を空冷する際に、冷却気体
が窓の中央部に吹き出されるようにして冷却効果を高く
する。

第２図は（１）、（２）は本発明の詳細な説明する実験
に使用したマイクロ波プラズマ装置の断面図と平面図で
ある。

図において、Ａ点は冷却気体を導波管内より排出する位
置、Ｂ点は窓の中央部、０点は冷却気体を窓に吹き付け
る位置で、Ｂ点に関しＡ点は０点と点対称の関係にある
。

この場合の冷却効果をつぎの第３図に示す。

第３図はプラズマ導入後の経過時間に対する各位置の温
度上昇を測定した図である。

図において、 ■　空冷なしでは、Ｂ点が最高温度になる。

■　温度上昇の飽和近傍における、空冷ありの曲線と、
空冷なしの曲線との差で表される冷却の程度はＢ点、０
点とも同程度の約１５０℃である。

■　同様な冷却の程度はＡ点で約１００℃で、Ｂ点、０
点より冷却され難い。

以上より、冷却気体を窓の中央部に吹きつ付けるのがも
っとも有効であると考えろれる。

〔実施例〕

第１図は本発明によるマイクロ波透過窓を電場に垂直方
向に設けたタイプのマイクロ波プラズマ処理装置の断面
図である。

図において、■は導波管、２は従来の手段によって発生
され矢印方向に進むマイクロ波、３は石英、またはセラ
ミックよりなるマイクロ波透過窓、４は被処理体、５は
被処理体を載置するステージ、６は従来の排気系に接続
された排気口、７は処理用の反応ガス導入口で、以上は
従来例と全（同様である。

本発明は、マイクロ波透過窓３の中央部８点に冷却気体
が吹き付けられる位置乙こ対応して、導波管１に送風機
８を設ける。また、マイクロ波透過窓３の周辺部、また
はその外側に、例えばＡ点、０点に対応して、導波管ｌ
に排気口、または排風機９．１０を設ける。

送風ａ８、排気口、または排風機９．１０は電磁的に遮
蔽して導波管１に取り付ける。

以上の構造を有する装置により、効率よくマイクロ波透
過窓を冷却できる。

実施例では、効果の大きい水平入射方式の装置について
説明したが、垂直入射方式の装置に適用しても、本発明
の要旨は変わらない。

〔発明の効果〕

以上詳細に説明したように本発明によるマイクロ波プラ
ズマ処理装置においては、窓材の輻射熱により被処理体
の処理分布がわるくなることを抑制し、さらに、デバイ
ス損傷をひき起こすことを防止する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるマイクロ波透過窓を電場に垂直方
向に設けたタイプのマイクロ波プラズマ処理装置の断面
図、 第２図は（１）、（２）は本発明の詳細な説明する実験
に使用したマイクロ波プラズマ装置の断面図と平面図、 第３図はプラズマ導入後の経過時間に対する各位置の温
度上昇を測定した図、 第４図は従来例によるマイクロ波透過窓を電場に垂直方
向に設けたタイプのマイクロ波プラズマ処理装置の断面
図である。 図において、 １は導波管、　　　　　　　２はマイクロ波、３はマイ
クロ波透過窓、　　４は被処理体、５はステージ、　　
　　　　６は排気口、７はガス導入口、　　　　　８は
送風機、９．１０は排気口、または徘風機 （１）断面図 （２）平面図 ７もイと日Ｆ４ｎづｒ、ｂ支“ｌユイ丈吊　した鬼五ｒ
−子２ス 吟！／ｉ（７？ｒ） ８他界−席序五昇ｇす図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 マイクロ波透過窓を設けたマイクロ波導波管と、該マイ
   クロ波透過窓によって真空封止される処理室とからなり
   、 該マイクロ波導波管に、該マイクロ波透過窓の中央部に
   気体を吹き付ける冷却手段を設けたことを特徴とするマ
   イクロ波プラズマ処理装置。