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JP2000012291A - Plasma processing equipment - Google Patents

Plasma processing equipment

Info

Publication number
JP2000012291A
JP2000012291A JP10174478A JP17447898A JP2000012291A JP 2000012291 A JP2000012291 A JP 2000012291A JP 10174478 A JP10174478 A JP 10174478A JP 17447898 A JP17447898 A JP 17447898A JP 2000012291 A JP2000012291 A JP 2000012291A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reaction vessel
plasma processing
sealing
support frame
flow path
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10174478A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kyoichi Komachi
恭一 小町
Koichi Iio
浩一 飯尾
Takahiro Yoshiki
隆裕 吉識
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
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP10174478A priority Critical patent/JP2000012291A/en
Publication of JP2000012291A publication Critical patent/JP2000012291A/en
Pending legal-status Critical Current

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Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • ing And Chemical Polishing (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 プラズマ処理中の反応容器の内部に発生する
高温の作用により、マイクロ波の導入窓を覆う封止板の
封止性能が低下すること、及び封止板の物性が変化する
ことを防止し、長期に亘って安定したプラズマ処理を行
わせ得るようにする。 【解決手段】 反応容器1の一側に開設されたマイクロ
波の導入窓2を、これに架設された支持枠30に支持され
た複数枚の封止板3,3…により封止した構成におい
て、支持枠30に媒体流路7を設け、この媒体流路7に冷
却水を供給して、支持枠30の開口部に支持された封止板
3,3…を、気密封止用のOリング6,6…と共に、媒
体流路7内を流れる冷却水との熱交換により冷却する。
PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the sealing performance of a sealing plate covering a microwave introduction window due to the action of high temperature generated inside a reaction vessel during plasma processing, and physical properties of the sealing plate Is prevented from changing, and stable plasma processing can be performed over a long period of time. SOLUTION: In a configuration in which a microwave introduction window 2 opened on one side of a reaction vessel 1 is sealed by a plurality of sealing plates 3, 3 ... supported by a support frame 30 provided on the same. The medium flow path 7 is provided in the support frame 30, cooling water is supplied to the medium flow path 7, and the sealing plates 3, 3. The cooling is performed by heat exchange with the cooling water flowing in the medium flow path 7 together with the rings 6, 6.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、反応容器の内部に
マイクロ波を導入してプラズマを生成し、このプラズマ
の作用により、前記反応容器内に配置された被処理材
に、エッチング、アッシング、CVD(Chemica
l Vapor Deposition)等の処理を施
す構成としたプラズマ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a plasma by introducing a microwave into a reaction vessel, and applying an etching, ashing, CVD (Chemica
The present invention relates to a plasma processing apparatus configured to perform a process such as 1 Vapor Deposition.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSIやLCDの製造プロセスにおいて
は、反応容器の内部の反応ガスに外部から励起エネルギ
を与えてプラズマを生成し、このプラズマの作用によ
り、前記反応容器内に配置された半導体基板、フラット
パネルディスプレイ用のガラス基板等の被処理材に対
し、エッチング、アッシング、CVD等の各種の処理を
施すことが広く行われており、特に、プラズマを利用し
たドライエッチング処理は、LSIやLCDの製造プロ
セスにおいて不可欠な基本技術となっている。
2. Description of the Related Art In an LSI or LCD manufacturing process, a plasma is generated by externally applying excitation energy to a reaction gas inside a reaction vessel, and a semiconductor substrate disposed in the reaction vessel is generated by the action of the plasma. Various processes such as etching, ashing, and CVD are widely performed on materials to be processed such as glass substrates for flat panel displays. In particular, dry etching using plasma is performed on LSIs and LCDs. It has become an indispensable basic technology in the manufacturing process.

【0003】以上の如き処理を行わせるための装置の一
つに、プラズマ生成のための励起手段としてマイクロ波
を利用したプラズマ処理装置が提案されている。この種
のプラズマ処理装置は、簡略な構成であり、操作が容易
でありながら、低温で高密度のプラズマを生成させ得る
という利点を有している反面、大面積に均一なプラズマ
を生成させることが難しく、大口径の半導体基板、フラ
ットパネルディスプレイ用のガラス基板等、大サイズの
被処理材への適用が難しいという問題を有している。
As one of the apparatuses for performing the above-described processing, a plasma processing apparatus using microwaves as excitation means for generating plasma has been proposed. This type of plasma processing apparatus has a simple configuration and is easy to operate, and has the advantage of being able to generate high-density plasma at low temperatures, but has the advantage of generating uniform plasma over a large area. However, there is a problem that it is difficult to apply to a large-sized material to be processed, such as a large-diameter semiconductor substrate and a glass substrate for a flat panel display.

【0004】このような欠点を解消すべく、本願出願人
は、誘電体線路を用いたプラズマ処理装置を特開平8-1
7595号に提案している。図4は、特開平8-17595号公報
に開示されたプラズマ処理装置の構成を模式的に示す縦
断面図である。
In order to solve such a drawback, the present applicant has proposed a plasma processing apparatus using a dielectric line as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-1.
No. 7595. FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-17595.

【0005】このプラズマ処理装置は、中空の直方体形
状をなす反応容器1の一側(上側)に略全面に亘って大
面積のマイクロ波の導入窓2を形成し、該導入窓2を、
マイクロ波の透過が可能な誘電体製の複数枚の封止板
3,3…により気密に封止する一方、これらの封止板
3,3…の他側に、誘電体からなる誘電体線路をマイク
ロ波の導波路4として並設した構成となっている。
In this plasma processing apparatus, a microwave introduction window 2 having a large area is formed on one side (upper side) of a reaction vessel 1 having a hollow rectangular parallelepiped shape over substantially the entire surface.
A plurality of dielectric sealing plates 3, 3... Capable of transmitting microwaves are hermetically sealed, and a dielectric line made of a dielectric is provided on the other side of the sealing plates 3, 3. Are arranged side by side as a microwave waveguide 4.

【0006】前記反応容器1の周壁の外側には、その全
周に亘って冷却水路10が周設され、また周壁の一又は複
数か所には、反応ガスの供給管11,11が接続されてい
る。更に反応容器1の底部には、真空排気のための一又
は複数の排気管12,12が接続され、また、反応容器1の
底部には、被処理材Wを載置するための載置台13が配設
されている。マイクロ波の導入窓2は、被処理材Wの載
置面となる載置台13の上面に対向して開設されており、
この導入窓2には、格子状の支持枠30が架設されてい
る。図示の支持枠30は、導入窓2を縦横に各3分割して
9か所の開口を設けてなる矩形格子形の金属製の枠体で
あり、前記複数枚の封止板3,3…は、前記支持枠30の
開口の夫々の周縁部に支持されている。
[0006] A cooling water channel 10 is provided around the entire outer periphery of the peripheral wall of the reaction vessel 1, and supply pipes 11, 11 for reactant gas are connected to one or more places of the peripheral wall. ing. Further, one or a plurality of exhaust pipes 12 for vacuum evacuation are connected to the bottom of the reaction vessel 1, and a mounting table 13 for placing the workpiece W is provided at the bottom of the reaction vessel 1. Are arranged. The microwave introduction window 2 is opened facing the upper surface of the mounting table 13 serving as the mounting surface of the workpiece W,
A lattice-like support frame 30 is provided on the introduction window 2. The illustrated support frame 30 is a rectangular lattice-shaped metal frame in which the introduction window 2 is divided vertically and horizontally into three portions to provide nine openings, and the plurality of sealing plates 3, 3,. Are supported at the respective peripheral edges of the opening of the support frame 30.

【0007】図5は、封止板3の支持部近傍を拡大して
示す断面図である。封止板3を支持する支持枠30の開口
の下部周縁には、図示の如く、内向きに適長張り出す支
持縁31が設けてあり、該支持縁31には、その上面に形成
された溝内に封止部材としてのOリング6が装着してあ
り、前記封止板3は、対応する開口の支持縁31上に前記
Oリング6を介して支持され、反応容器1の内部を気密
に封止するようになしてある。
FIG. 5 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the support portion of the sealing plate 3. At the lower periphery of the opening of the support frame 30 that supports the sealing plate 3, as shown, a support edge 31 that extends inward to a suitable length is provided, and the support edge 31 is formed on the upper surface thereof. An O-ring 6 as a sealing member is mounted in the groove, and the sealing plate 3 is supported on the supporting rim 31 of the corresponding opening via the O-ring 6 to hermetically seal the inside of the reaction vessel 1. To be sealed.

【0008】封止板3,3…の他側の導波路4は、反応
容器1の上部の導入窓2の略全域に亘って、金属製の導
波路容器40によりその外側を覆って形成されており、該
導波路容器40の一側に連設された導波管41の他端部に
は、マイクロ波発振器5が取り付けてある。
The waveguides 4 on the other side of the sealing plates 3, 3,... Are formed over a substantially entire area of the introduction window 2 on the upper portion of the reaction vessel 1 so as to cover the outside thereof by a metal waveguide vessel 40. The microwave oscillator 5 is attached to the other end of the waveguide 41 connected to one side of the waveguide container 40.

【0009】以上の如く構成されたプラズマ処理装置に
おいては、半導体基板、フラットパネルディスプレイ用
のガラス基板等の被処理材Wを、その処理面を前記導入
窓2の側に向けて反応容器1内部の載置台13上に載置
し、排気管12,12により真空排気された反応容器1の内
部に、供給管11,11を介して適量の反応ガスを供給する
一方、マイクロ波発振器5を動作させることによりプラ
ズマ処理が行われる。
In the plasma processing apparatus configured as described above, a material W to be processed, such as a semiconductor substrate or a glass substrate for a flat panel display, is placed inside the reaction vessel 1 with its processing surface facing the introduction window 2. A suitable amount of reaction gas is supplied via supply pipes 11 and 11 into the reaction vessel 1 evacuated by the exhaust pipes 12 and 12 while the microwave oscillator 5 is operated. By doing so, plasma processing is performed.

【0010】即ち、マイクロ波発振器5から発振される
マイクロ波は、導波管41を経て誘電体製の導波路4に導
入され、該導波路4の内部に定在波が発生し、これによ
り導波路4の近傍に反応容器1の内部に達する電界が形
成され、反応容器1の内部に供給された反応ガスに作用
してプラズマが生成され、このプラズマにより、前記載
置台13上に載置された被処理材Wの表面に、エッチン
グ、アッシング、CVD等の所望の処理が施される。な
おこの間、反応容器1は、前記冷却水路10に供給される
冷却水により周囲から冷却され、プラズマの生成に伴う
高温から保護されている。
That is, the microwave oscillated from the microwave oscillator 5 is introduced into the dielectric waveguide 4 through the waveguide 41, and a standing wave is generated inside the waveguide 4, thereby generating a standing wave. An electric field reaching the inside of the reaction vessel 1 is formed near the waveguide 4, and acts on the reaction gas supplied into the reaction vessel 1 to generate plasma, and the plasma is placed on the mounting table 13 by the plasma. A desired process such as etching, ashing, or CVD is performed on the surface of the processed material W. During this time, the reaction vessel 1 is cooled from the surroundings by the cooling water supplied to the cooling water passage 10, and is protected from the high temperature accompanying the generation of plasma.

【0011】以上の如く行われるプラズマ処理の間、反
応容器1の内部は負圧状態にあるため、前記封止板3,
3…の夫々は、内外の圧力差により反応容器1の内側に
向けて押され、夫々のOリング6,6…に強く押し付け
られることとなり、これらの封止板3,3…による封止
が確実になされ、反応容器1の内部の気密は良好に保た
れる。また前記プラズマ処理の間、封止板3,3…の夫
々には、反応容器1内部の負圧の作用による機械的な応
力と、プラズマの生成に伴って高温となる反応容器1内
部からの加熱による熱的な応力とが発生するが、これら
の封止板3,3…は、前記導入窓2の開口面積よりも十
分に小さい平面積を有しており、前述した応力が軽減さ
れる。
During the plasma processing performed as described above, since the inside of the reaction vessel 1 is in a negative pressure state,
Are pressed toward the inside of the reaction vessel 1 by the pressure difference between the inside and outside, and are strongly pressed against the respective O-rings 6, 6,. This is ensured, and the airtightness inside the reaction vessel 1 is kept good. Also, during the plasma processing, each of the sealing plates 3, 3... Has a mechanical stress due to the action of the negative pressure inside the reaction vessel 1 and a pressure from the inside of the reaction vessel 1 which becomes high in temperature with the generation of plasma. Although thermal stress is generated by heating, these sealing plates 3, 3,... Have a flat area sufficiently smaller than the opening area of the introduction window 2, and the above-mentioned stress is reduced. .

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】このように特開平8-1
7595号公報に開示されたプラズマ処理装置は、大サイズ
の被処理材への適用が可能であることに加え、前述した
応力の作用による封止板の破損を防止し得る優れた装置
である。
As described above, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-1
The plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Publication No. 7595 is an excellent apparatus that can be applied to a large-sized material to be processed and can also prevent the sealing plate from being damaged by the above-described stress.

【0013】しかしながら、前述したプラズマ処理の間
に反応容器1の内部に発生する高温が、封止板3,3…
と共に、これらを支持する金属製の支持枠30を介して気
密保持用のOリング6,6…にも作用し、これらのOリ
ング6,6…が劣化して、封止板3,3…との間の封止
状態が損なわれて、反応容器1内部の気密が良好に保て
なくなるという不都合があった。
However, the high temperature generated inside the reaction vessel 1 during the above-described plasma processing causes the sealing plates 3, 3,.
.. Also act on the O-rings 6, 6,... For maintaining airtightness via a metal supporting frame 30 for supporting them, and these O-rings 6, 6,. And the hermetically sealed state between the reaction vessel 1 and the airtight interior of the reaction vessel 1 cannot be maintained satisfactorily.

【0014】気密保持用のOリング6,6…としては、
耐熱性を有するゴム製のOリングが一般的に用いられて
いるが、プラズマ処理中のOリング6,6…の温度は 3
00℃以上にも達することがあり、特に、支持枠30中央の
開口に支持された封止板3においては、他の封止板3,
3…に比較して昇温の程度が大きく、対応するOリング
6の劣化が著しく、前述した封止性能の低下を防ぐこと
は難しい。
The O-rings 6, 6,...
A rubber O-ring having heat resistance is generally used, but the temperature of the O-rings 6, 6,.
The temperature may reach as high as 00 ° C. or more. In particular, in the sealing plate 3 supported by the opening at the center of the support frame 30, the other sealing plates 3,
3, the degree of temperature rise is large, and the corresponding O-ring 6 is significantly deteriorated, and it is difficult to prevent the above-mentioned decrease in sealing performance.

【0015】またマイクロ波の導入窓2を封止する封止
板3,3…の材料としては、一般的に、石英ガラス(S
iO2 )、又はアルミナ(Al2 3 )が用いられる。
しかしながら石英ガラス製の封止板3,3…は、フッ素
系ガスを反応ガスとして用いる場合、この反応ガスの作
用による損傷が激しく、交換頻度が増すという問題があ
る。
The sealing plates 3, 3,... For sealing the microwave introduction window 2 are generally made of quartz glass (S
iO 2 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is used.
However, when a fluorine-based gas is used as a reaction gas, the sealing plates 3, 3,... Made of quartz glass are seriously damaged by the action of the reaction gas, and there is a problem that the replacement frequency increases.

【0016】これに対しアルミナ製の封止板3,3…
は、反応ガスの種類によらずに使用可能であるが、その
物性値の温度依存性が高く、プラズマ処理時に反応容器
1内部の高温の作用により誘電損失が大きくなり、封止
板3,3…を透過した後のマイクロ波の特性が変化し
て、反応容器1内におけるプラズマの生成状態に影響を
及ぼし、安定したプラズマ処理がなされなくなる虞れが
あった。
On the other hand, alumina sealing plates 3, 3...
Can be used irrespective of the type of reaction gas, but its physical property value is highly temperature-dependent and the dielectric loss increases due to the high temperature inside the reaction vessel 1 during the plasma treatment. , The characteristics of the microwaves after passing through change the plasma generation state in the reaction vessel 1, and there is a possibility that stable plasma processing may not be performed.

【0017】本発明は斯かる事情に鑑みてなされたもの
であり、プラズマ処理中の反応容器の内部に発生する高
温の作用により、マイクロ波の導入窓を覆う封止板の封
止性能が低下することを緩和し、また前記高温の作用に
よる封止板の物性変化を軽減して、長期に亘って安定し
たプラズマ処理を行わせ得るプラズマ処理装置を提供す
ることを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and the sealing performance of a sealing plate covering a window for introducing microwaves is deteriorated due to a high-temperature action generated inside a reaction vessel during plasma processing. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of performing stable plasma processing for a long period by reducing the change in physical properties of the sealing plate due to the action of the high temperature.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】本発明に係るプラズマ処
理装置は、プラズマ生成のための反応容器の一側に設け
たマイクロ波の導入窓に複数の開口を有する支持枠を架
設し、前記複数の開口を、夫々の周縁部に封止部材を介
して支持された各別の封止板により封止してあるプラズ
マ処理装置において、前記支持枠に前記複数の開口の周
縁部を含んで形成された媒体流路と、該媒体流路に温度
調節用媒体を供給する媒体供給手段とを具備することを
特徴とする。
According to the plasma processing apparatus of the present invention, a support frame having a plurality of openings is provided on a microwave introduction window provided on one side of a reaction vessel for generating plasma, and In the plasma processing apparatus in which the openings are sealed by separate sealing plates supported on the respective peripheral portions via sealing members, the supporting frame includes the peripheral portions of the plurality of openings. And a medium supply means for supplying a temperature adjusting medium to the medium flow path.

【0019】本発明においては、複数枚の封止板を支持
する支持枠に、夫々の封止板に対応する開口の周縁部を
含めて媒体流路を形成し、この媒体流路に、冷却水等の
温度調節用媒体を供給して、この媒体との熱交換によ
り、各開口の周縁部に支持された封止板と封止部材とを
冷却して、反応容器内部の高温の作用による封止性能の
低下、及び封止板の物性変化を緩和し、長期に亘って安
定したプラズマ処理を実現する。
In the present invention, a medium flow path is formed on a support frame supporting a plurality of sealing plates, including a peripheral portion of an opening corresponding to each of the sealing plates, and a cooling medium is formed in the medium flow path. By supplying a temperature adjusting medium such as water, and by exchanging heat with the medium, the sealing plate and the sealing member supported on the peripheral portion of each opening are cooled, and a high temperature action inside the reaction vessel is performed. A reduction in sealing performance and a change in physical properties of the sealing plate are alleviated, and stable plasma processing is realized over a long period of time.

【0020】また前記封止板は、アルミナ製、又は窒化
アルミニウム製であることを特徴とする。
Further, the sealing plate is made of alumina or aluminum nitride.

【0021】この発明においては、反応容器内に生成さ
れるプラズマの種類によらず使用可能なアルミナ製の封
止板を使用し、この封止板を前記温度調節用媒体との熱
交換により効果的に冷却して、物性変化を軽減する。ま
た、プラズマの種類によらず使用可能であると共に、耐
熱性に優れた窒化アルミニウム(AlN)製の封止板を
使用し、更に、この封止板を前記温度調節用媒体との熱
交換により効果的に冷却して物性変化を軽減する。
In the present invention, a sealing plate made of alumina which can be used regardless of the type of plasma generated in the reaction vessel is used, and the sealing plate is made effective by heat exchange with the temperature control medium. Cool to reduce the change in physical properties. In addition, a sealing plate made of aluminum nitride (AlN) that can be used regardless of the type of plasma and has excellent heat resistance is used, and the sealing plate is further exchanged with the temperature control medium by heat exchange. Effective cooling to reduce physical property changes.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下本発明をその実施の形態を示
す図面に基づいて詳述する。図1は、本発明に係るプラ
ズマ処理装置の構成を模式的に示す縦断面図である。こ
のプラズマ処理装置は、反応容器1の内部にマイクロ波
を導入してプラズマを発生させ、前記反応容器1内に配
された半導体基板、フラットパネルディスプレイ用のガ
ラス基板等の被処理材Wに、エッチング、アッシング、
CVD等のプラズマ処理を施すものである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention. This plasma processing apparatus introduces microwaves into the reaction vessel 1 to generate plasma, and applies a material to be processed W such as a semiconductor substrate disposed in the reaction vessel 1 and a glass substrate for a flat panel display. Etching, ashing,
A plasma process such as CVD is performed.

【0023】前記反応容器1は、アルミニウム(Al)
等の金属材からなる中空の直方体容器である。図4に示
すプラズマ処理装置と同様に、該反応容器1の周壁の外
側には、その全周に亘って冷却水路10が周設され、また
周壁の一又は複数か所には反応ガスの供給管11,11が接
続されている。反応容器1の内部は、その底部に接続さ
れた一又は複数の排気管12,12を介して図示しない真空
排気装置に接続されており、また反応容器1底面の略中
央には、被処理材Wを載置するための載置台13が、その
載置面を上向きとして配設されている。
The reaction vessel 1 is made of aluminum (Al).
It is a hollow rectangular parallelepiped container made of a metal material such as As in the plasma processing apparatus shown in FIG. 4, a cooling water channel 10 is provided around the entire outer periphery of the peripheral wall of the reaction vessel 1, and a supply of a reaction gas is provided at one or more locations of the peripheral wall. Tubes 11, 11 are connected. The inside of the reaction vessel 1 is connected to a vacuum exhaust device (not shown) through one or a plurality of exhaust pipes 12 connected to the bottom thereof. A mounting table 13 on which W is mounted is disposed with its mounting surface facing upward.

【0024】以上の如き反応容器1の上部には、その全
面に亘ってマイクロ波の導入窓2が開設されており、該
導入窓2には支持枠30が架設されている。この支持枠30
は、図2に示す如く、前記導入窓2を縦横に各3分割し
て9か所の開口部を設けてなる矩形格子形の金属製の枠
体であり、前記開口部の夫々が、これらの周縁部に後述
の如く支持された各別の封止板3,3…により気密に封
止されている。なお、これらの封止板3,3…の枚数
は、図示の9枚に限らず、また封止板3,3…の形状
も、図示の矩形に限らず、円形等の他の形状であっても
よい。
At the upper part of the reaction vessel 1 as described above, a microwave introduction window 2 is opened over the entire surface thereof, and a support frame 30 is erected on the introduction window 2. This support frame 30
As shown in FIG. 2, is a rectangular lattice-shaped metal frame in which the introduction window 2 is divided into three parts vertically and horizontally to provide nine openings, and each of the openings is Are hermetically sealed by separate sealing plates 3, 3... The number of the sealing plates 3, 3,... Is not limited to nine as shown, and the shape of the sealing plates 3, 3,. You may.

【0025】また、導入窓2が開設された反応容器1の
上部にはマイクロ波の導波路4が形成されている。この
導波路4は、誘電損失の小さいフッ素樹脂、ポリスチレ
ン、ポリエチレン等の誘電体製の中実体であり、金属製
の導波路容器40によりその外側を覆って、前記導入窓2
の略全域に対向配置されている。導波路容器40の一側に
は導波管41が接続され、該導波管41の他端部にマイクロ
波発振器5が取り付けてあり、該マイクロ波発振器5に
より発振されたマイクロ波が、導波管41を経て導波路4
の内部に導入されるようになしてある。前記導波路4の
マイクロ波発振器5の取り付け側の端面は、図示の如
く、その上部をマイクロ波発振器5の側に向けて傾斜さ
せたテーパ面としてあり、導波路41内を伝播するマイク
ロ波が効率良く導入されるようになしてある。
A microwave waveguide 4 is formed on the upper portion of the reaction vessel 1 in which the introduction window 2 is opened. The waveguide 4 is a solid body made of a dielectric such as fluororesin, polystyrene, polyethylene, etc., having a small dielectric loss.
Are arranged to face substantially the entire area. A waveguide 41 is connected to one side of the waveguide container 40, and a microwave oscillator 5 is attached to the other end of the waveguide 41, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 5 transmits the microwave. Waveguide 4 via waveguide 41
It is designed to be introduced inside. As shown in the figure, the end face of the waveguide 4 on the side where the microwave oscillator 5 is mounted is a tapered surface whose upper part is inclined toward the microwave oscillator 5 side. It has been introduced efficiently.

【0026】図3は、封止板3の支持部近傍を拡大して
示す断面図である。図2に示す如く封止板3は、アルミ
ナ(Al2 3 )製、又は窒化アルミニウム(AlN)
製の平板であり、前記支持枠30の開口部に対応する矩形
形状を有している。このような封止板3を支持する支持
枠30の複数の開口の夫々には、図示の如く、その下部周
縁に内向きに張り出す支持縁31が設けられ、この支持縁
31の上面に形成された溝内に封止部材としてのOリング
6が装着されている。前記封止板3は、対応する開口の
支持縁31上に前記Oリング6を介して支持され、該Oリ
ング6の作用により反応容器1の内部を気密に封止する
ようになしてある。
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the vicinity of the support portion of the sealing plate 3. As shown in FIG. 2, the sealing plate 3 is made of alumina (Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (AlN).
And has a rectangular shape corresponding to the opening of the support frame 30. Each of the plurality of openings of the support frame 30 for supporting the sealing plate 3 is provided with a support edge 31 projecting inward from a lower peripheral edge thereof, as shown in FIG.
An O-ring 6 as a sealing member is mounted in a groove formed on the upper surface of 31. The sealing plate 3 is supported on the supporting edge 31 of the corresponding opening via the O-ring 6, and the inside of the reaction vessel 1 is hermetically sealed by the action of the O-ring 6.

【0027】更に、本発明に係るプラズマ処理装置にお
いては、前記支持枠30の開口を夫々縁取る枠体の一部を
中空として媒体流路7が形成されている。該媒体流路7
は、図2中に破線により示す如く、互いに平行をなす4
本の枠体の夫々に全長に亘って延設し、これらの端部
を、各枠体と直交する外縁に沿って延設された流路によ
り交互に連結する形態等、支持枠30の各開口の周縁部を
含めた適宜の形態に形成することができる。
Further, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the medium flow path 7 is formed by making a part of the frame body which surrounds the opening of the support frame 30 hollow. The medium flow path 7
Are parallel to each other, as indicated by the broken lines in FIG.
Each of the frames of the support frame 30 is extended over the entire length of each of the frames of the book, and these ends are alternately connected by a flow path extending along an outer edge orthogonal to each frame. It can be formed in an appropriate form including the periphery of the opening.

【0028】この媒体流路7の両端部は、図示しない給
排水管を介して、反応容器1の外部に配した冷却水循環
装置8(図1参照)に接続されており、該冷却水循環装
置8の動作により前記媒体流路7の内部には、温度調節
用媒体としての所定温度の冷却水が、図2中に矢符によ
り示す如く循環せしめられている。
Both ends of the medium flow path 7 are connected to a cooling water circulating device 8 (see FIG. 1) disposed outside the reaction vessel 1 via a water supply / drain pipe (not shown). By operation, cooling water of a predetermined temperature as a temperature adjusting medium is circulated inside the medium flow path 7 as shown by an arrow in FIG.

【0029】媒体流路7は、支持枠30に形成された複数
の開口の周縁部を含めて、図2に示す如く形成されてお
り、この媒体流路7内を循環する冷却水は、夫々の開口
の支持縁31,31…に装着されたOリング6,6…、及び
各Oリング6,6…の上部に弾接する封止板3,3…と
熱交換を行い、これらのOリング6,6…及び封止板
3,3…を冷却する。
The medium flow path 7 is formed as shown in FIG. 2 including the peripheral portions of the plurality of openings formed in the support frame 30, and the cooling water circulating in the medium flow path 7 is The heat exchange is performed with the O-rings 6, 6 attached to the supporting edges 31, 31,... Of the openings, and the sealing plates 3, 3,. , 6 and the sealing plates 3, 3,.

【0030】以上の如く構成された本発明に係るプラズ
マ処理装置においては、反応容器1内部の載置台13上
に、半導体素子基板、フラットパネルディスプレイ用の
ガラス基板等の被処理材Wを、その処理面を前記導入窓
2に向けて載置し、前記真空排気装置の動作により、反
応容器1の内部を排気管12,12を介して真空排気した
後、該反応容器1の内部に供給管11,11を介して適量の
反応ガスを供給し、マイクロ波発振器5の動作によりマ
イクロ波を発振させることにより、前記反応容器1の内
部にプラズマが生成され、このプラズマの作用により前
記載置台13上の被処理材Wに対して所望のプラズマ処理
が行われる。
In the plasma processing apparatus according to the present invention configured as described above, the processing target material W such as a semiconductor element substrate or a glass substrate for a flat panel display is placed on the mounting table 13 inside the reaction vessel 1. The processing surface is placed toward the introduction window 2, and the inside of the reaction vessel 1 is evacuated through the exhaust pipes 12 and 12 by the operation of the vacuum evacuation device. By supplying an appropriate amount of reaction gas through the components 11 and 11 and oscillating microwaves by the operation of the microwave oscillator 5, plasma is generated inside the reaction vessel 1. Desired plasma processing is performed on the upper processing target material W.

【0031】即ち、マイクロ波発振器5から発振された
マイクロ波は、導波管41を経て導波路4に導入され、誘
電損失の小さい導波路4の内部全体に定在波が発生し、
該導波路4の近傍に反応容器1の内部に至る電界が形成
され、反応容器1の内部に供給された反応ガスに作用し
てプラズマが生成され、このプラズマにより、前記載置
台13上に載置された被処理材Wの表面に所望の処理が施
される。
That is, the microwave oscillated from the microwave oscillator 5 is introduced into the waveguide 4 through the waveguide 41, and a standing wave is generated in the entire inside of the waveguide 4 having a small dielectric loss.
An electric field reaching the inside of the reaction vessel 1 is formed in the vicinity of the waveguide 4, and acts on the reaction gas supplied into the reaction vessel 1 to generate plasma. Desired processing is performed on the surface of the placed workpiece W.

【0032】このようなプラズマ処理がなされている
間、反応容器1の内部は、前述の如く生成されるプラズ
マの作用により高温となり、この高温は、反応容器1の
内壁に作用するが、該反応容器1は、前記冷却水路10に
供給される冷却水により周囲から冷却されており、プラ
ズマの生成に伴う高温から保護されている。
During the plasma processing, the inside of the reaction vessel 1 is heated to a high temperature by the action of the plasma generated as described above, and this high temperature acts on the inner wall of the reaction vessel 1. The container 1 is cooled from the surroundings by cooling water supplied to the cooling water passage 10, and is protected from high temperatures caused by generation of plasma.

【0033】また反応容器1内部の高温は、マイクロ波
の導入窓2を封止する封止板3,3…、及びこれらの支
持枠30に作用し、更に、前記支持枠30の開口部周縁と各
封止板3,3…との間に介装された気密封止用のOリン
グ6,6…に作用し、封止板3,3…、支持枠30、及び
Oリング6,6…が加熱される。
The high temperature inside the reaction vessel 1 acts on the sealing plates 3, 3... For sealing the microwave introduction window 2 and these support frames 30, and further, on the periphery of the opening of the support frame 30. , Acts on the O-rings 6, 6, ... for hermetic sealing interposed between the sealing plates 3, 3, ..., the support frame 30, and the O-rings 6, 6,. ... is heated.

【0034】本発明に係るプラズマ処理装置は、支持枠
30に前述の如く形成された媒体流路7が備えられてお
り、この媒体流路7には、前述したプラズマ処理の間、
前記冷却水循環装置8から供給された温度調節媒体とし
ての所定温度の冷却水が循環せしめられている。従っ
て、前記支持枠30は、前記冷却水との直接的な熱交換に
より冷却され、また前記Oリング6,6…は、金属製の
支持枠30を介して前記冷却水と熱交換して冷却されるこ
ととなり、これらは反応容器1内部の高温から保護され
る。これにより、前記Oリング6,6…の劣化が軽減さ
れ、封止板3,3…との間の封止状態を長期に亘って良
好に維持することができる。
The plasma processing apparatus according to the present invention has a support frame
30 is provided with a medium flow path 7 formed as described above, and this medium flow path 7 is provided during the above-described plasma processing.
Cooling water at a predetermined temperature as a temperature adjusting medium supplied from the cooling water circulating device 8 is circulated. Therefore, the support frame 30 is cooled by direct heat exchange with the cooling water, and the O-rings 6, 6, ... are cooled by heat exchange with the cooling water via the metal support frame 30. These are protected from the high temperature inside the reaction vessel 1. Thus, the deterioration of the O-rings 6, 6,... Is reduced, and the sealing state with the sealing plates 3, 3,.

【0035】更に、媒体流路7内を流れる冷却水は、支
持枠30に支持された封止板3,3…とも熱交換してお
り、この熱交換により各封止板3,3…も冷却される。
従って、反応容器1内外の温度差に起因して封止板3,
3…に生じる熱応力が緩和されると共に、アルミナ又は
窒化アルミニウム製の封止板3,3…の物性変化が軽減
され、前記Oリング6,6の保護による封止性能の維持
との相乗効果により、長期に亘って安定したプラズマ処
理を行わせることができる。
Further, the cooling water flowing in the medium flow path 7 also exchanges heat with the sealing plates 3, 3,... Supported by the support frame 30, and the sealing plates 3, 3,. Cooled.
Therefore, due to the temperature difference between the inside and outside of the reaction vessel 1, the sealing plate 3,
3 are alleviated, the change in the physical properties of the sealing plates 3, 3 made of alumina or aluminum nitride is reduced, and a synergistic effect with the maintenance of the sealing performance by protecting the O-rings 6, 6 is provided. Accordingly, stable plasma processing can be performed for a long period of time.

【0036】最後に、以上の如く構成された本発明に係
るプラズマ処理装置の運転中に、前記媒体流路7に冷却
水を供給した場合と、供給しなかった場合とにおいて、
支持枠30及び封止板3,3…の温度を測定した結果につ
いて述べる。
Finally, during operation of the plasma processing apparatus according to the present invention configured as described above, the case where cooling water is supplied to the medium flow path 7 and the case where cooling water is not supplied are as follows.
The results of measuring the temperatures of the support frame 30 and the sealing plates 3, 3,... Will be described.

【0037】この測定に用いたプラズマ処理装置は、反
応容器1内のプラズマの発生面積を400×400 mm2 に設
定し、封止板3,3…としては、平面積 130×130 m
m2 、厚さ5mmのアルミナ(Al2 3 )板を9枚用
い、これらの封止板3,3…の上部を、平面積 450×45
0 mm2 、厚さ10mmの石英ガラス(SiO2 )板により覆
った構成としたものであり、反応容器1の内部圧力は、
0.3 Torrに設定し、この反応容器1の内部に反応ガスと
して、O2 とCF4 の混合ガスを適量供給し、マイクロ
波電力3kWにてプラズマを発生させた。また媒体流路7
の内部の冷却水の循環量は2リットル/min とし、この
冷却水の温度は20℃に保った。
In the plasma processing apparatus used for this measurement, the plasma generation area in the reaction vessel 1 was set to 400 × 400 mm 2 , and the sealing plates 3, 3.
Using nine alumina (Al 2 O 3 ) plates of m 2 and 5 mm in thickness, the upper portions of these sealing plates 3, 3.
It is configured to be covered with a quartz glass (SiO 2 ) plate having a thickness of 0 mm 2 and a thickness of 10 mm.
The pressure was set to 0.3 Torr, an appropriate amount of a mixed gas of O 2 and CF 4 was supplied as a reaction gas into the inside of the reaction vessel 1, and plasma was generated at a microwave power of 3 kW. The medium flow path 7
The circulation rate of the cooling water inside was 2 liters / min, and the temperature of the cooling water was kept at 20 ° C.

【0038】以上の如き運転条件下にて温度測定を行っ
た結果、冷却水を供給しなかった場合には、支持枠30の
温度が 170℃、中央の封止板3の温度が 240℃であった
のに対し、冷却水を供給した場合には、支持枠30の温度
が30℃、中央の封止板3の温度が 100℃にまで夫々低下
し、十分な冷却効果が得られることが確認された。この
とき、気密封止用のOリング6,6…の温度は 100℃以
下に保たれることは明らかであり、この温度は、ゴム製
のOリングにより十分な耐性が得られる温度であり、O
リング6,6…の劣化を有効に軽減することができる。
As a result of measuring the temperature under the above operating conditions, when the cooling water was not supplied, the temperature of the support frame 30 was 170 ° C. and the temperature of the central sealing plate 3 was 240 ° C. In contrast, when cooling water was supplied, the temperature of the support frame 30 dropped to 30 ° C. and the temperature of the central sealing plate 3 dropped to 100 ° C., and a sufficient cooling effect was obtained. confirmed. At this time, it is clear that the temperature of the O-rings 6, 6,... For hermetic sealing is kept at 100 ° C. or lower, and this temperature is a temperature at which sufficient resistance can be obtained by the rubber O-ring O
.. Can be effectively reduced.

【0039】なお以上の実施の形態においては、媒体流
路7に供給する温度調節用媒体として冷却水を用いた
が、他の媒体を用いてもよいことは言うまでもない。ま
た以上の実施の形態においては、封止板3,3…との間
にて導入窓2を封止する封止部材としてOリング6,6
…を用いたが、Vリング、Xリング等の他の封止部材を
用いてもよい。
In the above embodiment, the cooling water is used as the temperature adjusting medium to be supplied to the medium flow path 7, but it is needless to say that another medium may be used. In the above embodiment, the O-rings 6, 6 are used as sealing members for sealing the introduction window 2 between the sealing plates 3, 3,.
Are used, but other sealing members such as V-rings and X-rings may be used.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上詳述した如く本発明に係るプラズマ
処理装置においては、マイクロ波の導入窓を封止する複
数枚の封止板の支持枠に、各封止板に対応する開口の周
縁部を含めて媒体流路を形成し、この媒体流路に、冷却
水等の温度調節用媒体を供給する構成としたから、各開
口の周縁部に支持された封止板と封止部材とが、前記温
度調節用媒体との熱交換により有効に冷却され、プラズ
マ処理中に反応容器の内部に発生する高温による封止部
材の劣化が軽減されて良好な封止性能を維持することが
でき、また、前記高温の作用による封止板の物性変化が
軽減されて、長期に亘って安定したプラズマ処理を行わ
せることができる。
As described in detail above, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the peripheral frame of the opening corresponding to each sealing plate is provided on the support frame of the plurality of sealing plates for sealing the microwave introduction window. Forming a medium flow path including the portion, and configured to supply a temperature adjusting medium such as cooling water to the medium flow path, the sealing plate and the sealing member supported by the peripheral portion of each opening. However, it can be effectively cooled by heat exchange with the temperature control medium, and deterioration of the sealing member due to high temperature generated inside the reaction vessel during plasma processing can be reduced and good sealing performance can be maintained. In addition, a change in physical properties of the sealing plate due to the action of the high temperature is reduced, and stable plasma processing can be performed for a long period of time.

【0041】また、前記封止板としてアルミナ製又は窒
化アルミニウム製の封止板を用いたから、反応容器内に
生成されるプラズマの種類によらず使用可能であると共
に、この封止板の物性変化が前記温度調節用媒体との熱
交換により軽減されるから、長期に亘って安定したプラ
ズマ処理を行わせることができる等、本発明は優れた効
果を奏する。
Further, since a sealing plate made of alumina or aluminum nitride is used as the sealing plate, it can be used regardless of the type of plasma generated in the reaction vessel, and changes in the physical properties of this sealing plate Is reduced by heat exchange with the temperature adjusting medium, and therefore, the present invention has excellent effects such as performing a stable plasma treatment for a long period of time.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るプラズマ処理装置の構成を模式的
に示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】支持枠及び封止板の平面図である。FIG. 2 is a plan view of a support frame and a sealing plate.

【図3】本発明に係るプラズマ処理装置における封止板
の支持部近傍の拡大断面図である。
FIG. 3 is an enlarged sectional view of the vicinity of a supporting portion of a sealing plate in the plasma processing apparatus according to the present invention.

【図4】従来のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す
縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a conventional plasma processing apparatus.

【図5】従来のプラズマ処理装置における封止板の支持
部近傍の拡大断面図である。
FIG. 5 is an enlarged sectional view of the vicinity of a supporting portion of a sealing plate in a conventional plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応容器 2 導入窓 3 封止板 6 Oリング 7 媒体流路 8 冷却水循環装置 30 支持枠 31 支持縁 W 被処理材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reaction container 2 Introducing window 3 Sealing plate 6 O-ring 7 Medium flow path 8 Cooling water circulation device 30 Support frame 31 Support edge W Material to be treated

フロントページの続き (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 Fターム(参考) 4K030 FA02 JA10 KA30 KA41 KA45 4K057 DA16 DD01 DM29 DM39 5F004 BA20 BB14 BB29 BC01 BD01 BD04 5F045 AA09 DP02 EB03 EB05 EH03 EJ04 EJ09 Continuation of the front page (72) Inventor Takahiro Yoshinori 4-33 Kitahama, Chuo-ku, Osaka City, Osaka Prefecture F-term in Sumitomo Metal Industries, Ltd. 4K030 FA02 JA10 KA30 KA41 KA45 4K057 DA16 DD01 DM29 DM39 5F004 BA20 BB14 BB29 BC01 BD01 BD04 5F045 AA09 DP02 EB03 EB05 EH03 EJ04 EJ09

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 プラズマ生成のための反応容器の一側に
設けたマイクロ波の導入窓に複数の開口を有する支持枠
を架設し、前記複数の開口を、夫々の周縁部に封止部材
を介して支持された各別の封止板により封止してあるプ
ラズマ処理装置において、前記支持枠に前記複数の開口
の周縁部を含んで形成された媒体流路と、該媒体流路に
温度調節用媒体を供給する媒体供給手段とを具備するこ
とを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A support frame having a plurality of openings is provided on a microwave introduction window provided on one side of a reaction vessel for plasma generation, and said plurality of openings are sealed with sealing members at respective peripheral portions. In the plasma processing apparatus sealed by each of the separate sealing plates supported via the same, a medium flow path formed including the periphery of the plurality of openings in the support frame; A plasma processing apparatus comprising: a medium supply unit that supplies an adjustment medium.
【請求項2】 前記封止板は、アルミナ製、又は窒化ア
ルミニウム製である請求項1記載のプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said sealing plate is made of alumina or aluminum nitride.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002134417A (en) * 2000-10-23 2002-05-10 Tokyo Electron Ltd Plasma processing equipment
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CN104099613A (en) * 2013-04-03 2014-10-15 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Reaction cavity and plasma processing equipment

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