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JP2008276984A - Plasma processing apparatus and dielectric window - Google Patents

Plasma processing apparatus and dielectric window Download PDF

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JP2008276984A
JP2008276984A JP2007116138A JP2007116138A JP2008276984A JP 2008276984 A JP2008276984 A JP 2008276984A JP 2007116138 A JP2007116138 A JP 2007116138A JP 2007116138 A JP2007116138 A JP 2007116138A JP 2008276984 A JP2008276984 A JP 2008276984A
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JP
Japan
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dielectric
dielectric window
plasma
processing apparatus
window
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Application number
JP2007116138A
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Japanese (ja)
Inventor
Yusuke Fukuchi
祐介 福地
Nobumasa Suzuki
伸昌 鈴木
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

【課題】 従来無電極放電装置で用いられていた誘電体窓は、装置内部を減圧した状態で破損を引き起こした場合、誘電体窓の損失のみならず、処理装置全体に悪影響が及んでいた。本発明はかかる問題を解決し、誘電体窓が破壊されても処理装置全体に及ぼす影響を低減することが可能な誘電体窓を提供する。
【解決手段】 前記誘電体窓109は、2つ以上の誘電体板110、111と、各誘電体板の間に挟み込まれた樹脂層112とを張り合わせ、積層された構造を有する。
【選択図】 図2
PROBLEM TO BE SOLVED: To damage a dielectric window conventionally used in an electrodeless discharge apparatus, not only the loss of the dielectric window but also the entire processing apparatus when the damage is caused in a state where the inside of the apparatus is decompressed. The present invention solves such a problem and provides a dielectric window capable of reducing the influence on the entire processing apparatus even if the dielectric window is broken.
The dielectric window has a structure in which two or more dielectric plates (110, 111) and a resin layer (112) sandwiched between the dielectric plates are laminated and laminated.
[Selection] Figure 2

Description

本発明は、本発明は、無電極放電を行う為に誘電体窓を用いるプラズマ処理装置及び該プラズマ処理装置用の誘電体窓に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus using a dielectric window for performing electrodeless discharge, and a dielectric window for the plasma processing apparatus.

現在、例えばエッチング、アッシング、CVDなどの半導体素子の製造工程では高周波放電によって生成されたプラズマを利用したプロセスが多く取り入れられている。これらプラズマプロセスを行う為のプラズマの生成方法としては、容量結合方式、マグネトロン方式、誘導結合方式、電子サイクロトロン共鳴方式、ヘリコン波方式、マイクロ波方式、表面波方式等の各種の方法が知られている。このように様々あるプラズマ生成方式は、電極、コイル、導波管、或いはアンテナなどの高周波電力を供給する手段が配置される位置によって大別される。すなわち、高周波電力を供給する手段がプラズマを発生する空間に直接面する位置に配置される有電極放電と、高周波電力を供給する手段がプラズマを発生する空間に直接面しない位置に配置される無電極放電である。   Currently, many processes using plasma generated by high-frequency discharge are employed in the manufacturing process of semiconductor elements such as etching, ashing, and CVD. Various methods such as capacitive coupling method, magnetron method, inductive coupling method, electron cyclotron resonance method, helicon wave method, microwave method, and surface wave method are known as plasma generation methods for performing these plasma processes. Yes. As described above, various plasma generation methods are broadly classified according to positions at which means for supplying high-frequency power such as electrodes, coils, waveguides, and antennas are arranged. That is, electroded discharge in which the means for supplying high-frequency power is arranged at a position directly facing the space for generating plasma, and no means for arranging the means for supplying high-frequency power in a position not directly facing the space for generating plasma. Electrode discharge.

無電極放電では、処理容器外部に高周波電力供給手段を有しており、高周波電力供給手段から供給された高周波電力は、高周波電力が透過可能な誘電体窓を通して処理容器内へと導入される。前記誘電体窓は処理容器内外を隔てる壁の一部であり、高周波電力供給手段が処理容器内で生成されたプラズマに直接曝されることはない。したがって、無電極放電ではプラズマ粒子衝撃による高周波電力供給手段の損傷が起こらず、またこれに伴う金属汚染を引き起こす虞がない。そのため、例えば半導体製造フロントエンドにおける成膜やエッチング、アッシングなど清浄な処理を必要とする工程に好適である。   In the electrodeless discharge, high-frequency power supply means is provided outside the processing container, and the high-frequency power supplied from the high-frequency power supply means is introduced into the processing container through a dielectric window through which high-frequency power can pass. The dielectric window is a part of a wall separating the inside and outside of the processing container, and the high-frequency power supply means is not directly exposed to the plasma generated in the processing container. Therefore, electrodeless discharge does not cause damage to the high-frequency power supply means due to plasma particle bombardment, and there is no possibility of causing metal contamination associated therewith. Therefore, it is suitable for a process that requires a clean process such as film formation, etching, and ashing in a semiconductor manufacturing front end.

無電極放電を用いたプラズマ処理装置の一例を図7に示す。図7のプラズマ処理装置は、排気部106を介して図示しない排気手段によって内部が減圧可能な処理容器101を有し、処理容器101内部には処理用の基体103を載置する為の支持体104が設けられている。基体は例えば、半導体ウエハ、液晶表示パネル用のガラス基板または液晶表示パネルのカラーフィルタ用のガラス基板である。また処理容器内部側面には処理用ガスを導入するガス導入部105が備えられている。処理容器壁の一部には処理容器内を気密にしつつ、処理容器外に設置された高周波電力供給手段107より放射された高周波電力を導入させる為の誘電体窓109が備えられている。誘電体窓109の材料としては、プラズマに対する耐性が高く、また高周波電力損失の少ない石英や窒化珪素、アルミナ、窒化アルミなどのセラミックス等が用いられる。   An example of a plasma processing apparatus using electrodeless discharge is shown in FIG. The plasma processing apparatus of FIG. 7 has a processing container 101 whose inside can be depressurized by an exhaust means (not shown) through an exhaust unit 106, and a support for placing a processing substrate 103 inside the processing container 101. 104 is provided. The substrate is, for example, a semiconductor wafer, a glass substrate for a liquid crystal display panel, or a glass substrate for a color filter of a liquid crystal display panel. A gas introduction part 105 for introducing a processing gas is provided on the inner side surface of the processing container. A dielectric window 109 for introducing high-frequency power radiated from the high-frequency power supply means 107 installed outside the processing container is provided in a part of the processing container wall while the inside of the processing container is hermetically sealed. As a material for the dielectric window 109, ceramics such as quartz, silicon nitride, alumina, and aluminum nitride that have high resistance to plasma and low high-frequency power loss are used.

高周波電力供給手段から放射された高周波電力は誘電体窓109を透過して処理容器101内に導入される。処理容器内に導入された高周波電力によって処理容器内の処理用ガスは励起され、プラズマが生成される。   The high frequency power radiated from the high frequency power supply means passes through the dielectric window 109 and is introduced into the processing container 101. The processing gas in the processing container is excited by the high frequency power introduced into the processing container, and plasma is generated.

誘電体窓109は減圧された処理容器内と大気圧である処理容器外とを隔てている為、処理容器内外の圧力差による荷重が加わっている。また、さらにプラズマが生成されると、誘電体窓には高エネルギーの電子やイオンが流入する為、誘電体窓109は加熱され熱応力が発生する場合がある。このため、誘電体窓109と導波管との間に冷却用の冷媒108を循環し、熱応力を低減することで、熱応力による誘電体窓の破損が起こり難くする装置の構造が知られている。
誘電体窓109はこれらの荷重や応力に十分耐えうるような構造で設計される。
特開平6−275395号公報
Since the dielectric window 109 separates the reduced pressure inside the processing container from the atmospheric pressure outside the processing container, a load due to a pressure difference between the inside and outside of the processing container is applied. Further, when plasma is further generated, high energy electrons and ions flow into the dielectric window, so that the dielectric window 109 may be heated and thermal stress may be generated. For this reason, a structure of an apparatus is known in which the coolant 108 is circulated between the dielectric window 109 and the waveguide to reduce the thermal stress, thereby preventing the dielectric window from being damaged by the thermal stress. ing.
The dielectric window 109 is designed with a structure that can sufficiently withstand these loads and stresses.
JP-A-6-275395

しかしながら、誘電体窓の材料として一般に用いられる石英や、アルミナ、窒化アルミ等のセラミックスは脆性材料である。そのような材料からなる誘電体窓表面に細かい傷などが生じた場合、本来耐えうる力よりも小さな力であっても脆性破壊に至る虞がある。このため例えば、誘電体窓が繰り返し使用される間に、他の部品との接触等によって表面に傷を生じた場合、著しく強度が低下し、処理容器の減圧時に破壊に至る場合があった。処理容器内が減圧中に誘電体窓が破壊された場合、大気圧によって押された破片が一気に処理容器内に飛散し、基体を支持するステージや処理容器の内壁を傷つける虞があった。また誘電体の細かな破片が大量に発生する為、それらを除去するのに長期間装置停止を余儀なくされるという問題があった。   However, ceramics such as quartz, alumina, and aluminum nitride, which are generally used as a dielectric window material, are brittle materials. When a fine scratch or the like is generated on the surface of the dielectric window made of such a material, there is a possibility that brittle fracture is caused even if the force is smaller than the force that can be naturally withstood. For this reason, for example, if the surface is damaged due to contact with other parts while the dielectric window is repeatedly used, the strength is significantly reduced, and the processing container may be destroyed when the pressure is reduced. When the dielectric window is broken while the inside of the processing container is depressurized, there is a possibility that the fragments pushed by the atmospheric pressure are scattered at once in the processing container and damage the stage supporting the substrate and the inner wall of the processing container. Further, since a large amount of fine dielectric pieces are generated, there is a problem that the apparatus must be stopped for a long time to remove them.

このように従来は、消耗部品である誘電体窓が破損を生じた場合、誘電体窓の損失のみならず、処理装置全体に悪影響が及んでいたので、それに対する種々の対策が望まれていた。
本発明はかかる問題を解決し、誘電体窓が破壊されても処理装置全体に及ぼす影響を低減することが可能なプラズマ処理装置及び誘電体窓を提供することを課題とする。
As described above, conventionally, when the dielectric window, which is a consumable part, is damaged, not only the loss of the dielectric window but also the entire processing apparatus is adversely affected. Therefore, various countermeasures have been desired. .
It is an object of the present invention to solve such problems and to provide a plasma processing apparatus and a dielectric window that can reduce the influence on the entire processing apparatus even if the dielectric window is broken.

上記の課題を解決するために、本発明のプラズマ処理装置は、誘電体窓を有する処理容器と、該処理容器の内部を減圧する手段と、該処理容器内に前記誘電体窓を通して高周波電力を導入する高周波電力供給手段とを有するプラズマ処理装置であって、前記誘電体窓は2つ以上の誘電体板と、各誘電体板の間に挟み込まれた樹脂層とを張り合わせ積層した構造を有することを特徴とする。   In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus of the present invention includes a processing container having a dielectric window, means for reducing the pressure inside the processing container, and high-frequency power in the processing container through the dielectric window. A plasma processing apparatus having high-frequency power supply means to be introduced, wherein the dielectric window has a structure in which two or more dielectric plates and a resin layer sandwiched between the dielectric plates are laminated and laminated. Features.

本発明によれば、高周波電力を透過する誘電体窓を用いてプラズマを生成し基体の処理を行う装置において、誘電体窓破壊時の誘電体窓以外の処理装置部品等への損害を抑えることが可能となる。   According to the present invention, in a device that generates plasma using a dielectric window that transmits high-frequency power and processes the substrate, damage to processing device parts other than the dielectric window when the dielectric window is destroyed is suppressed. Is possible.

本発明の更なる目的またはその他の特徴は、以下添付図面を参照して説明される好ましい実施の形態によって明らかにされるであろう。
以下、図1〜図4を参照して本発明の実施の形態を詳細に説明する。
ここで、図1は本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の断面図である。図1において、101は処理容器、102は処理室、103は基体、104は支持体、105はガス導入部、106はガス排気部、107は高周波電力供給手段、108は誘電体窓を冷却する冷媒、109は誘電体窓である。
Further objects and other features of the present invention will become apparent from the preferred embodiments described below with reference to the accompanying drawings.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
Here, FIG. 1 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. In FIG. 1, 101 is a processing container, 102 is a processing chamber, 103 is a base, 104 is a support, 105 is a gas introduction unit, 106 is a gas exhaust unit, 107 is a high-frequency power supply means, and 108 is a dielectric window. A refrigerant 109 is a dielectric window.

図2は図1の装置における誘電体窓109の構造を示す断面図である。ここで、110は処理容器外部に面する誘電体板、111は処理容器内部に面する誘電体板、112は樹脂層を構成する樹脂膜である。本処理装置では排気手段(不図示)によって減圧された処理容器内に、高周波電力が透過可能な誘電体窓109を介し、処理容器内に高周波電力を導入することでプラズマの生成を行う。   FIG. 2 is a sectional view showing the structure of the dielectric window 109 in the apparatus of FIG. Here, 110 is a dielectric plate facing the outside of the processing vessel, 111 is a dielectric plate facing the inside of the processing vessel, and 112 is a resin film constituting the resin layer. In this processing apparatus, plasma is generated by introducing high-frequency power into the processing container through a dielectric window 109 through which high-frequency power can pass through the processing container decompressed by an exhaust means (not shown).

本実施形態の誘電体窓109は、図2に示すように、誘電体板110と誘電体板111との間に樹脂膜112が挟みこまれ、それらが張り合わされ積層された構造を有する。なお、本発明において、誘電体窓は、少なくとも2つ以上の誘電体板と各誘電体板の間に挟み込まれた樹脂膜とが積層され張り合わせられた構造を有するものであれば良い。例えば図3に示すように3つの誘電体板110、111に2つの樹脂膜112を挟み込んで張り合わせたものであっても良い。樹脂膜112と誘電体板110及び誘電体板111との張り合わせは接着剤を用いて行う。また樹脂膜112を誘電体板110及び111で挟んだ状態で加圧加熱して溶接する所謂ヒートシール法で張り合わせてもよい。接着剤を用いて張り合わせる場合、例えばアクリル系接着剤やシリコン系の接着剤等を用いることが可能である。特にシリコン系接着剤は耐熱性に優れ、更に誘電正接が低い為、高周波電力を透過させる誘電体板と樹脂膜との接着に好適である。誘電体板110及び111は処理容器外部から加わる大気圧荷重、及び熱応力に十分耐えうる強度を有する材料及び形状が好ましい。誘電体板110、及び誘電体板111は同じ材料であっても異なる材料であっても良い。例えば、熱膨張係数が大きく異なるような材料からなる誘電体窓であっても、延性を有する樹脂膜を挟んで張り合わされることで、熱膨張率の違いによって生じる応力はがれを抑制することが可能である。   As shown in FIG. 2, the dielectric window 109 of the present embodiment has a structure in which a resin film 112 is sandwiched between a dielectric plate 110 and a dielectric plate 111, and they are laminated to be laminated. In the present invention, the dielectric window may have any structure in which at least two or more dielectric plates and a resin film sandwiched between the dielectric plates are laminated and bonded together. For example, as shown in FIG. 3, two resin films 112 may be sandwiched between three dielectric plates 110 and 111 and bonded together. The resin film 112 is bonded to the dielectric plate 110 and the dielectric plate 111 using an adhesive. Alternatively, the resin film 112 may be bonded by a so-called heat sealing method in which the resin film 112 is pressed and heated while being sandwiched between the dielectric plates 110 and 111. In the case of bonding using an adhesive, for example, an acrylic adhesive or a silicon adhesive can be used. In particular, a silicon-based adhesive is excellent in heat resistance and has a low dielectric loss tangent, and thus is suitable for bonding a dielectric plate that transmits high-frequency power and a resin film. The dielectric plates 110 and 111 are preferably made of materials and shapes having sufficient strength to withstand the atmospheric pressure load applied from the outside of the processing vessel and thermal stress. The dielectric plate 110 and the dielectric plate 111 may be made of the same material or different materials. For example, even if the dielectric window is made of a material with a significantly different coefficient of thermal expansion, it is possible to suppress stress peeling caused by the difference in coefficient of thermal expansion by being sandwiched by sandwiching a ductile resin film. It is.

本実施形態に係る誘電体窓を減圧された処理容器の窓として用いる場合、樹脂膜と該樹脂膜を挟んで張り合わせられた誘電体板からなる窓全体が少なくとも大気圧などによって生じる応力に耐えうる厚さを有しておればよい。但し、好ましくは誘電体窓を構成する個々の誘電体板単独でも、応力に耐えうる事が可能な厚さを有するのが良い。例えば2つの平板状誘電体板を樹脂膜(樹脂層)で張り合わせた構造の窓を使用する場合、仮に片側の誘電体板が破損したとしても、もう一方の誘電体板には影響しない。このため、処理容器内の真空を破ることが無く、窓の飛散などを抑制することができる。また万が一、2つの誘電体板が同時に破損した場合においても従来の誘電体窓に比べ飛散を抑制することが可能となる。   When the dielectric window according to the present embodiment is used as a window of a decompressed processing container, the entire window composed of a resin film and a dielectric plate laminated with the resin film sandwiched can withstand at least stress caused by atmospheric pressure or the like. What is necessary is just to have thickness. However, it is preferable that the individual dielectric plates constituting the dielectric window alone have a thickness that can withstand stress. For example, when a window having a structure in which two flat dielectric plates are bonded with a resin film (resin layer) is used, even if one dielectric plate is damaged, the other dielectric plate is not affected. For this reason, the vacuum in a processing container is not broken and scattering of a window etc. can be suppressed. Also, even if two dielectric plates are damaged at the same time, it is possible to suppress scattering compared to the conventional dielectric window.

本発明において、樹脂膜(樹脂層)の厚さは誘電体板同士を張り合わせ、密着性を保持することが可能であれば良く、例えば0.1mm〜1mmの範囲の厚さを有するものが使用可能である。   In the present invention, the thickness of the resin film (resin layer) is not particularly limited as long as the dielectric plates can be bonded to each other and the adhesion can be maintained. For example, a resin film having a thickness in the range of 0.1 mm to 1 mm is used. Is possible.

本発明の誘電体窓は、誘電体板の間に樹脂層が挟みこまれ、それらが張り合わされ積層された構造を有し、各誘電体板は樹脂層によって密着保持されている。従来の誘電体窓では、例えば一部にヒビなどを生じた誘電体窓が大気圧や熱応力等に屈した場合、大気圧によって一気に脆性破壊され誘電体窓の破片が処理容器内に飛散し、処理容器壁や基体の支持手段などを傷つける場合があった。しかしながら、本発明の誘電体窓は、誘電体窓が複数の誘電体板と、それらを密着している樹脂層からなり、仮に誘電体板の一部が破損した場合でも、その他の誘電体板が大気圧を支えるため、誘電体窓全体に脆性破壊が及ぶ虞がない。また誘電体板が樹脂層によって密着されている為、亀裂によって生じる虞のある破片の飛び散りを抑制することができる。このため従来のような破片による処理容器内の損傷や破片の清掃負荷を大幅に低減することが可能となる。   The dielectric window of the present invention has a structure in which a resin layer is sandwiched between dielectric plates and they are laminated and laminated, and each dielectric plate is held in close contact with the resin layer. In a conventional dielectric window, for example, when a dielectric window that has been cracked in part is bent to atmospheric pressure or thermal stress, it is brittlely destroyed by atmospheric pressure, and fragments of the dielectric window are scattered in the processing vessel. In some cases, the processing container wall or the support means for the substrate may be damaged. However, the dielectric window of the present invention comprises a dielectric window comprising a plurality of dielectric plates and a resin layer in close contact with them. Even if a portion of the dielectric plate is damaged, other dielectric plates Supports atmospheric pressure, so there is no risk of brittle fracture throughout the dielectric window. In addition, since the dielectric plate is in close contact with the resin layer, it is possible to suppress scattering of fragments that may be caused by cracks. For this reason, it becomes possible to reduce significantly the damage in the processing container by the fragment like the past, and the cleaning load of a fragment.

本発明の樹脂層を構成する樹脂膜112の材料としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリアミド、ポリイミド、ポリアセタールが挙げられる。また、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリビニルブチラール、エチレン酢酸ビニル共重合体が挙げられる。さらに、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレンパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)が挙げられる。但し、高周波放電によってプラズマが生成された後、処理容器内に面する誘電体は、その表面に流入する高エネルギーの電子或いはイオンによって加熱される場合がある。誘電体の温度が樹脂膜112の溶融熱温度以上にまで上昇すると、樹脂膜112は大きく熱変形或いは溶融し、誘電体との密着性を失う虞がある。このため樹脂膜112の耐熱温度は高い方が好ましく、PTFE、PFAなどの耐熱性の高いフッ素系の樹脂膜(フッ素を含む耐熱性樹脂膜)を用いるのが好ましい。   Examples of the material of the resin film 112 constituting the resin layer of the present invention include polyethylene terephthalate, polycarbonate, polyamide, polyimide, and polyacetal. Moreover, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinyl butyral, and ethylene vinyl acetate copolymer can be used. Furthermore, polytetrafluoroethylene (PTFE) and tetrafluoroethylene perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) can be mentioned. However, after the plasma is generated by the high frequency discharge, the dielectric facing the processing container may be heated by high energy electrons or ions flowing into the surface. When the temperature of the dielectric rises above the melting heat temperature of the resin film 112, the resin film 112 is greatly thermally deformed or melted, and there is a possibility that the adhesiveness with the dielectric is lost. For this reason, it is preferable that the resin film 112 has a high heat resistance temperature, and it is preferable to use a fluorine resin film (heat-resistant resin film containing fluorine) having high heat resistance such as PTFE or PFA.

また樹脂膜の温度上昇を防ぐ為、プラズマに直接面しない誘電体の材料は少なくとも20W/m・K以上、より好ましくは100W/m・K以上の熱伝導率を有するものを用い、さらに冷媒などを用いて誘電体を冷却するのが好ましい。
例えば、処理容器内に面する側の誘電体板及び処理容器外に面する側の誘電体の材料を共に石英とした場合、石英の熱伝導率は約1.6W/m・K程度と極めて低いため蓄熱しやすい。このため、処理容器外部から冷媒によって誘電体窓の冷却を行っても誘電体板に挟まれた樹脂膜の温度を下げるのは困難である。しかし、プラズマに面する誘電体板以外の誘電体板が少なくとも20W/m・K以上、より好ましくは100W/m・Kの熱伝導率を有する材料からなる場合、プラズマの流入よって生じた熱を速やかに除熱することができる。そのため、樹脂膜の温度上昇を防ぐことが可能となる。
In order to prevent the temperature of the resin film from rising, a dielectric material that does not directly face plasma is at least 20 W / m · K or more, more preferably 100 W / m · K or more, and a refrigerant or the like. It is preferable to cool the dielectric using
For example, when both the dielectric plate facing the inside of the processing container and the dielectric material facing the outside of the processing container are made of quartz, the thermal conductivity of quartz is about 1.6 W / m · K, which is extremely high. It is easy to store heat because it is low. For this reason, it is difficult to lower the temperature of the resin film sandwiched between the dielectric plates even if the dielectric window is cooled by the refrigerant from the outside of the processing container. However, when the dielectric plate other than the dielectric plate facing the plasma is made of a material having a thermal conductivity of at least 20 W / m · K, more preferably 100 W / m · K, the heat generated by the inflow of plasma is reduced. Heat can be removed quickly. For this reason, it is possible to prevent the temperature of the resin film from rising.

本発明の誘電体窓に用いられる誘電体の材料としては石英、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、窒化アルミ等が挙げられる。これらのうちアルミナは約30W/m・K、窒化アルミは約160W/m・Kという高い熱伝導率を有している。このような材料からなる誘電体板は、誘電体板に挟まれた樹脂膜の温度上昇を抑えるのに好適である。   Examples of the dielectric material used for the dielectric window of the present invention include quartz, alumina, zirconia, silicon nitride, and aluminum nitride. Of these, alumina has a high thermal conductivity of about 30 W / m · K, and aluminum nitride has a high thermal conductivity of about 160 W / m · K. The dielectric plate made of such a material is suitable for suppressing the temperature rise of the resin film sandwiched between the dielectric plates.

また、本発明の誘電体窓の別構造としては図4に示すように、図2に示した誘電体窓構造に加え、更に片側の誘電体板の表面に樹脂膜113を密着させた構造であっても良い。樹脂膜113を密着させる面は、処理容器外部に面する側である。これにより、誘電体板破損時の保持力をさらに高めることが可能になる他、誘電体表面への微少な傷の発生などの消耗を抑えることが可能となり、誘電体窓の長寿命化を図ることが可能となる。誘電体板に挟まれた樹脂膜112と、誘電体表面に密着させた樹脂膜113とは同一材料であっても、別材料のものであっても良い。   As another structure of the dielectric window of the present invention, as shown in FIG. 4, in addition to the dielectric window structure shown in FIG. 2, a resin film 113 is further adhered to the surface of the dielectric plate on one side. There may be. The surface to which the resin film 113 is in close contact is the side facing the outside of the processing container. As a result, it becomes possible to further increase the holding force when the dielectric plate is broken, and to suppress the consumption such as generation of minute scratches on the dielectric surface, thereby extending the life of the dielectric window. It becomes possible. The resin film 112 sandwiched between the dielectric plates and the resin film 113 adhered to the dielectric surface may be the same material or different materials.

次に本発明の特徴とする誘電体窓を適用したプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法について説明する。
図1において処理室102は、基体103を収容し減圧下で被処理基体103に対しプラズマ処理を施す。なお図1においては、基体103を図示しないロードロック室との間で受け渡すためのゲートバルブなどは省略されている。
Next, a plasma processing apparatus and a plasma processing method to which a dielectric window, which is a feature of the present invention, is described.
In FIG. 1, a processing chamber 102 accommodates a substrate 103 and performs a plasma treatment on the substrate to be processed 103 under reduced pressure. In FIG. 1, a gate valve and the like for transferring the base 103 to and from a load lock chamber (not shown) are omitted.

被処理基体103は、半導体であっても、導電性のものであっても、あるいは電気絶縁性のものであってもよい。
導電性基体としては、Fe、Ni、Cr、Al、Mo、Au、Nb、Ta、V、Ti、Pt、Pb等の金属またはこれらの合金、例えば真鍮、ステンレス鋼等が挙げられる。
絶縁性基体としては、SiO系の石英や各種ガラス、Si、NaCl、KCl、LiF、CaF、BaF、Al、AlN、MgOなどの無機物を挙げることができる。また、ポリエチレン、ポリエステル、ポリカーボネート、セルロースアセテート、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリスチレン、ポリアミド、ポリイミドなどの有機物のフィルム、シート等が挙げられる。
基体103は支持体104に載置される。必要があれば、支持体104は高さ調整が可能に構成されてもよい。また支持体104は温調手段を内蔵し、プラズマ処理中の基体温度を調整しても良い。
The substrate to be processed 103 may be a semiconductor, a conductive one, or an electrically insulating one.
Examples of the conductive substrate include metals such as Fe, Ni, Cr, Al, Mo, Au, Nb, Ta, V, Ti, Pt, and Pb, or alloys thereof, such as brass and stainless steel.
Examples of the insulating substrate include SiO 2 -based quartz and various glasses, Si 3 N 4 , NaCl, KCl, LiF, CaF 2 , BaF 2 , Al 2 O 3 , AlN, MgO, and other inorganic substances. In addition, examples thereof include organic films and sheets such as polyethylene, polyester, polycarbonate, cellulose acetate, polypropylene, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polystyrene, polyamide, and polyimide.
The base 103 is placed on the support 104. If necessary, the support 104 may be configured to be height adjustable. Further, the support 104 may incorporate a temperature control means to adjust the substrate temperature during the plasma processing.

ガス導入部105は処理容器101の側壁に設けられ、プラズマ処理用のガスを処理室内に供給する。ガス導入部105は、ガス供給手段の一部である。ガス供給手段は、ガス供給源と、バルブと、マスフローコントローラと、これらを接続するガス導入管を含み、マイクロ波により励起されて所定のプラズマを得る為の処理ガスや放電ガスを供給する。プラズマの迅速な着火のために少なくとも着火時にXeやAr、Heなどの希ガスを添加してもよい。希ガスは反応性がないので基体103に悪影響せず、また、電離しやすいのでプラズマ着火速度を上昇することができる。   The gas introduction unit 105 is provided on the side wall of the processing vessel 101 and supplies a plasma processing gas into the processing chamber. The gas introduction part 105 is a part of gas supply means. The gas supply means includes a gas supply source, a valve, a mass flow controller, and a gas introduction pipe connecting them, and supplies a processing gas and a discharge gas for obtaining a predetermined plasma when excited by microwaves. A rare gas such as Xe, Ar, or He may be added at least during ignition for rapid ignition of plasma. Since the rare gas is not reactive, it does not adversely affect the substrate 103 and is easily ionized, so that the plasma ignition speed can be increased.

CVD法により基体103上に薄膜を形成する場合に用いられるガスとしては、一般に公知のガスが使用できる。
a−Si、poly−Si、SiCなどのSi系半導体薄膜を形成する場合のガスの原料は、常温常圧でガス状態であるか、または容易にガス化し得る化合物である。例えば、SiH、Siなどの無機シラン類、テトラエチルシラン(TES)、テトラメチルシラン(TMS)、ジメチルシラン(DMS)、ジメチルジフルオロシラン(DMDFS)、ジメチルジクロルシラン(DMDCS)などの有機シラン類である。または、SiF、Si、Si、SiHF、SiH、SiCl、SiCl、SiHCl、SiHCl、SiHCl、SiClなどのハロゲン化シラン類である。また、この場合のSi原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、H、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnが挙げられる。
As a gas used when a thin film is formed on the substrate 103 by the CVD method, generally known gases can be used.
The raw material of the gas for forming a Si-based semiconductor thin film such as a-Si, poly-Si, or SiC is a compound that is in a gas state at normal temperature and pressure or can be easily gasified. For example, inorganic silanes such as SiH 4 and Si 2 H 6 , tetraethylsilane (TES), tetramethylsilane (TMS), dimethylsilane (DMS), dimethyldifluorosilane (DMDFS), dimethyldichlorosilane (DMDCS), etc. Organosilanes. Alternatively, halogens such as SiF 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiCl 2 F 2, etc. Silanes. In this case, H 2 , He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn are listed as additive gas or carrier gas that may be introduced by mixing with Si source gas.

Si、SiOなどのSi化合物系薄膜を形成する場合の原料としては、常温常圧でガス状態であるか、または容易にガス化し得る化合物を用いることができる。このような化合物としては、SiH、Siなどの無機シラン類がある。また、テトラエトキシシラン(TEOS)、テトラメトキシシラン(TMOS)、オクタメチルシクロテトラシラン(OMCTS)、ジメチルジフルオロシラン(DMDFS)、ジメチルジクロルシラン(DMDCS)などの有機シラン類がある。さらに、SiF、Si、Si、SiHF、SiH、SiCl、SiCl、SiHCl、SiHCl、SiHCl、SiClなどのハロゲン化シラン類がある。また、この場合の同時に導入する窒素原料ガスまたは酸素原料ガスとしては、N、NH、N、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)、O、O、HO、NO、NO、NOが挙げられる。 As a raw material for forming a Si compound-based thin film such as Si 3 N 4 or SiO 2 , a compound that is in a gas state at normal temperature and pressure or can be easily gasified can be used. Such compounds include inorganic silanes such as SiH 4 and Si 2 H 6 . In addition, there are organic silanes such as tetraethoxysilane (TEOS), tetramethoxysilane (TMOS), octamethylcyclotetrasilane (OMCTS), dimethyldifluorosilane (DMDFS), and dimethyldichlorosilane (DMDCS). Further, halogens such as SiF 4 , Si 2 F 6 , Si 3 F 8 , SiHF 3 , SiH 2 F 2 , SiCl 4 , Si 2 Cl 6 , SiHCl 3 , SiH 2 Cl 2 , SiH 3 Cl, SiCl 2 F 2, etc. There are silanes. In this case, the nitrogen source gas or the oxygen source gas introduced at the same time includes N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS), O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 can be mentioned.

Al、W、Mo、Ti、Taなどの金属薄膜を形成する場合の原料としては、以下の有機金属またはハロゲン化金属を例示することができる。有機金属としては、トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリエチルアルミニウム(TEAl)、トリイソブチルアルミニウム(TIBAl)、ジメチルアルミニウムハイドライド(DMAlH)、タングステンカルボニル(W(CO))がある。また、モリブデンカルボニル(Mo(CO))、トリメチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム(TEGa)がある。ハロゲン化金属としては、AlCl、WF、TiCl、TaClがある。また、この場合のSi原料ガスと混合して導入してもよい添加ガスまたはキャリアガスとしては、H、He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rnが挙げられる。 Examples of the raw material for forming a metal thin film such as Al, W, Mo, Ti, and Ta include the following organic metals and metal halides. Examples of the organic metal include trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TEAl), triisobutylaluminum (TIBAl), dimethylaluminum hydride (DMAlH), and tungsten carbonyl (W (CO) 6 ). In addition, there are molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethyl gallium (TMGa), and triethyl gallium (TEGa). Examples of the metal halide include AlCl 3 , WF 6 , TiCl 3 , and TaCl 5 . In this case, H 2 , He, Ne, Ar, Kr, Xe, and Rn are listed as additive gas or carrier gas that may be introduced by mixing with Si source gas.

Al、AlN、Ta、TiO、TiN、WOなどの金属化合物薄膜を形成する場合の原料としては、以下の有機金属またはハロゲン化金属を例示することができる。有機金属としては、トリメチルアルミニウム(TMAl)、トリエチルアルミニウム(TEAl)、トリイソブチルアルミニウム(TIBAl)、ジメチルアルミニウムハイドライド(DMAlH)、タングステンカルボニル(W(CO))がある。また、モリブデンカルボニル(Mo(CO))、トリメチルガリウム(TMGa)、トリエチルガリウム(TEGa)がある。また、ハロゲン化金属としては、AlCl、WF、TiCl、TaClがある。また、この場合の同時に導入する酸素原料ガスまたは窒素原料ガスとしては、O、O、HO、NO、NO、NO、N、NH、N、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)が挙げられる。 As raw materials for forming a metal compound thin film such as Al 2 O 3 , AlN, Ta 2 O 5 , TiO 2 , TiN, and WO 3 , the following organic metals or metal halides can be exemplified. Examples of the organic metal include trimethylaluminum (TMAl), triethylaluminum (TEAl), triisobutylaluminum (TIBAl), dimethylaluminum hydride (DMAlH), and tungsten carbonyl (W (CO) 6 ). In addition, there are molybdenum carbonyl (Mo (CO) 6 ), trimethyl gallium (TMGa), and triethyl gallium (TEGa). Examples of the metal halide include AlCl 3 , WF 6 , TiCl 3 , and TaCl 5 . Further, in this case, oxygen source gas or nitrogen source gas to be introduced at the same time includes O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 , N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyl Disilazane (HMDS) is mentioned.

基体表面をエッチングする場合のエッチング用ガスとしては、F、CF、CH、C、C、C、CFCl、SF、NF、Cl、CCl、CHCl、CClなどが挙げられる。
フォトレジストなど基体表面上の有機成分をアッシング除去する場合のアッシング用ガスとしては、O、O、HO、NO、NO、NO、Hなどが挙げられる。
As the etching gas for etching the substrate surface, F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 3 F 8 , C 4 F 8 , CF 2 Cl 2 , SF 6 , NF 3 , Cl 2 , CCl 4 , CH 2 Cl 2 , C 2 Cl 6 and the like can be mentioned.
Examples of the ashing gas used for ashing and removing organic components on the substrate surface such as a photoresist include O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, NO 2 , and H 2 .

また本実施例に係るプラズマ処理装置を表面改質にも適用する場合、使用するガスを適宜選択することにより、各種の処理が可能である。例えば基体もしくは表面層としてSi、Al、Ti、Zn、Taなどを使用してこれら基体もしくは表面層の酸化処理あるいは窒化処理さらにはB、As、Pなどのドーピング処理等が可能である。更に本実施例において採用する成膜技術はクリーニング方法にも適用できる。その場合酸化物あるいは有機物や重金属などのクリーニングに使用することもできる。   When the plasma processing apparatus according to this embodiment is also applied to surface modification, various types of processing can be performed by appropriately selecting a gas to be used. For example, by using Si, Al, Ti, Zn, Ta or the like as a substrate or a surface layer, oxidation treatment or nitridation treatment of these substrates or surface layers, doping treatment of B, As, P or the like can be performed. Furthermore, the film forming technique employed in this embodiment can also be applied to a cleaning method. In that case, it can also be used for cleaning oxides, organic substances, heavy metals, and the like.

被処理基体103を酸化表面処理する酸化性ガスとしては、O、O、HO、NO、NO、NOなどが挙げられる。また、被処理基体103を窒化表面処理する窒化性ガスとしては、N、NH、N、ヘキサメチルジシラザン(HMDS)などが挙げられる。
基体表面の有機物をクリーニングする場合、またはフォトレジストなど被処理基体103表面上の有機成分をアッシング除去する場合のクリーニング/アッシング用ガスとしては、O、O、HO、NO、NO、NO、Hなどが挙げられる。また、基体表面の無機物をクリーニングする場合のクリーニング用ガスとしては、F、CF、CH、C、C、CFCl、SF、NFなどが挙げられる。
Examples of the oxidizing gas for oxidizing the surface of the substrate to be processed 103 include O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, and NO 2 . Examples of the nitriding gas for nitriding the substrate to be processed 103 include N 2 , NH 3 , N 2 H 4 , hexamethyldisilazane (HMDS), and the like.
As cleaning / ashing gases for cleaning organic substances on the surface of the substrate or ashing and removing organic components on the surface of the substrate to be processed 103 such as photoresist, O 2 , O 3 , H 2 O, NO, N 2 O, such as NO 2, H 2 and the like. In addition, as a cleaning gas for cleaning the inorganic substance on the surface of the substrate, F 2 , CF 4 , CH 2 F 2 , C 2 F 6 , C 4 F 8 , CF 2 Cl 2 , SF 6 , NF 3 and the like can be used. Can be mentioned.

排気部106は、処理室のガス下流側に設けられ、図示しない圧力調整弁、圧力計、真空ポンプ及び制御部と共に圧力調整機構を構成する。すなわち、図示しない制御部は、真空ポンプを運転しながら、処理室102の圧力を検出する圧力計が所定の値になるように、処理室102の圧力を弁の開き具合で調整する圧力調整弁を制御することによって調節する。この結果、排気部106を介して、処理室102の内部圧力を処理に適した圧力に制御する。圧力は、好ましくは13mPaから1330Paの範囲、より好ましくは665mPaから665Paの範囲が適当である。圧力調整弁は、例えば、VAT製の圧力調整機能つきゲートバルブやMKS製排気スロットバルブである。真空ポンプは、例えばドライポンプ、ターボ分子ポンプ(TMP)等により構成され、図示しないコンダクタンスバルブなどの圧力調整バルブを介して排気部106に接続されている。   The exhaust unit 106 is provided on the gas downstream side of the processing chamber, and constitutes a pressure adjustment mechanism together with a pressure adjustment valve, a pressure gauge, a vacuum pump, and a control unit (not shown). That is, a control unit (not shown) adjusts the pressure in the processing chamber 102 by the degree of opening of the valve so that the pressure gauge that detects the pressure in the processing chamber 102 has a predetermined value while operating the vacuum pump. Adjust by controlling. As a result, the internal pressure of the processing chamber 102 is controlled to a pressure suitable for processing through the exhaust unit 106. The pressure is preferably in the range of 13 mPa to 1330 Pa, more preferably in the range of 665 mPa to 665 Pa. The pressure adjustment valve is, for example, a gate valve with a pressure adjustment function made by VAT or an exhaust slot valve made by MKS. The vacuum pump is composed of, for example, a dry pump, a turbo molecular pump (TMP), or the like, and is connected to the exhaust unit 106 via a pressure adjustment valve such as a conductance valve (not shown).

高周波電力供給手段107は高周波を発振する手段であり、誘電体窓を介して減圧された処理室内の処理用ガスを解離し、プラズマの生成を行う。
本実施例におけるプラズマ励起方法は誘電体窓を介して処理容器内に高周波電力を供給して無電極放電を行うものであればいかなるものであっても良い。例えば電子サイクロトロン共鳴、誘導結合、表面波など各種モードのプラズマ励起方法が挙げられる。また、そのようなモードのプラズマを励起する為の高周波電力供給手段としては、例えばコイル、導波管、スロット付きアンテナなどが挙げられる。高周波電力供給手段から発振される高周波は、例えば数10kHz〜数10GHzの間の周波数から適宜選ばれる。
The high frequency power supply means 107 is a means for oscillating a high frequency, and dissociates the processing gas in the processing chamber decompressed through the dielectric window to generate plasma.
The plasma excitation method in the present embodiment may be any method as long as high-frequency power is supplied into the processing vessel through the dielectric window to perform electrodeless discharge. For example, there are plasma excitation methods in various modes such as electron cyclotron resonance, inductive coupling, and surface wave. Examples of high-frequency power supply means for exciting such a mode of plasma include a coil, a waveguide, and a slotted antenna. The high frequency oscillated from the high frequency power supply means is appropriately selected from, for example, frequencies between several tens of kHz to several tens of GHz.

放電を行う間の誘電体窓の昇温を防ぐ為、誘電体窓109の処理容器外側の面には冷媒108を循環させ、誘電体窓表面を冷却するのが好ましい。なお冷媒108としては、例えば乾燥空気などの気体や水、オイルなどの液体など、高周波電力の透過を妨げないものであればいずれのものであっても選ぶことが可能である。   In order to prevent the temperature rise of the dielectric window during discharge, it is preferable to circulate the coolant 108 on the outer surface of the dielectric window 109 and cool the surface of the dielectric window. As the refrigerant 108, any material can be selected as long as it does not impede permeation of high-frequency power, such as a gas such as dry air or a liquid such as water or oil.

本プラズマ処理装置を用いたプラズマ処理は以下のようにして行う。
まず基体103を、支持体104上に設置する。ついで、プラズマ処理装置の処理容器101内を排気手段(不図示)によりガス排気部106を介して十分排気する。次に、ガス導入手段(不図示)によりガス導入部105を介して所定の流量のガスを処理室102内に導入し、排気手段中に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)により所望の圧力に保持する。続いて、高周波電力供給手段107より高周波を発振し、誘電体窓109を介して処理室内に供給する。高周波放電により処理用ガスが解離して処理室102内にプラズマを生成する。かくして生成したプラズマにより基体の各種プラズマ処理を行う。
Plasma processing using the present plasma processing apparatus is performed as follows.
First, the base 103 is set on the support 104. Next, the inside of the processing vessel 101 of the plasma processing apparatus is sufficiently exhausted through the gas exhaust unit 106 by exhaust means (not shown). Next, a gas having a predetermined flow rate is introduced into the processing chamber 102 via a gas introduction unit 105 by a gas introduction unit (not shown), and a desired pressure is obtained by a conductance valve (not shown) provided in the exhaust unit. Hold. Subsequently, a high frequency is oscillated from the high frequency power supply means 107 and supplied into the processing chamber via the dielectric window 109. The processing gas is dissociated by the high frequency discharge, and plasma is generated in the processing chamber 102. Various plasma treatments of the substrate are performed by the plasma thus generated.

放電を行う間、誘電体窓109の大気側の面には誘電体窓109を冷却する為の冷媒が循環され、誘電体窓の温度上昇を抑制する。これにより誘電体窓109の各誘電体を密着している樹脂膜の熱変形を抑制し、誘電体との密着性を保持することが可能となる。但し、誘電体窓へのプラズマ粒子の流入が少ない、或いは高周波電力による損失加熱が少ない場合など、誘電体窓が加熱する虞が無い場合は誘電体窓を冷却する為の冷媒は必ずしも必要ではない。   During the discharge, a coolant for cooling the dielectric window 109 is circulated on the atmosphere side surface of the dielectric window 109 to suppress the temperature rise of the dielectric window. As a result, it is possible to suppress thermal deformation of the resin film in close contact with each dielectric of the dielectric window 109 and to maintain adhesion with the dielectric. However, a refrigerant for cooling the dielectric window is not necessarily required when there is no risk of heating the dielectric window, such as when there is little inflow of plasma particles into the dielectric window or there is little loss heating due to high frequency power. .

以下実施例を挙げて本発明の特徴とする誘電体窓を用いたプラズマ処理装置の具体的な適用例を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
[実施例1]
本発明の実施例1に係る処理装置を図5を用いて説明する。
本実施例の処理装置は表面波干渉プラズマを発生させ、基体の処理を行う処理装置である。ここで101は処理容器、102は処理室、103は基体、104はステージ、105はガス導入部、106はガス排気部である。また、107はマイクロ波を処理室に供給するためのスロット付き無終端環状導波管、109はマイクロ波を導入する為の誘電体窓、108は誘電体窓109を冷却する為の冷媒である。
Hereinafter, specific examples of application of the plasma processing apparatus using the dielectric window, which is a feature of the present invention, will be described by way of examples. However, the present invention is not limited to these examples.
[Example 1]
A processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIG.
The processing apparatus of this embodiment is a processing apparatus that generates surface wave interference plasma and processes a substrate. Here, 101 is a processing container, 102 is a processing chamber, 103 is a substrate, 104 is a stage, 105 is a gas introduction part, and 106 is a gas exhaust part. Reference numeral 107 denotes a slotless endless annular waveguide for supplying microwaves to the processing chamber, 109 denotes a dielectric window for introducing microwaves, and 108 denotes a refrigerant for cooling the dielectric window 109. .

処理容器101の材質はアルミニウム合金製で、内径は350mmである。誘電体窓109は、図2に示す構造を有するもので、石英平板111、PTFE樹脂膜112、アルミナセラミックス平板110をシリコン系接着剤で張り合わせたものである。厚みはそれぞれ、石英平板111が9mm、PTFE樹脂膜112は0.35mm、アルミナセラミックス平板110は7mmのものを使用した。スロット付き無終端環状導波管107は、TE10モードで、内壁断面の寸法が27mm×96mm(管内波長158.8mm)、導波管の中心径が151.6mm(一周長は管内波長の3倍)のものを用いた。スロット付き無終端環状導波管107のH面には、マイクロ波を処理室102へ導入するためのスロットが形成されている。スロットは、長さ40mm、幅4mmの矩形で、中心直径が151.6mmの位置に、放射状に60°間隔で6本形成されている。   The processing container 101 is made of an aluminum alloy and has an inner diameter of 350 mm. The dielectric window 109 has the structure shown in FIG. 2, and is formed by bonding a quartz flat plate 111, a PTFE resin film 112, and an alumina ceramic flat plate 110 with a silicon adhesive. Thicknesses of 9 mm for the quartz flat plate 111, 0.35 mm for the PTFE resin film 112, and 7 mm for the alumina ceramic flat plate 110 were used. The slotted endless annular waveguide 107 is in TE10 mode, the inner wall cross-sectional dimension is 27 mm × 96 mm (inner wavelength 158.8 mm), and the waveguide center diameter is 151.6 mm (one circumference is three times the inner wavelength) ) Was used. A slot for introducing microwaves into the processing chamber 102 is formed on the H surface of the slotted endless annular waveguide 107. The slot is a rectangle having a length of 40 mm and a width of 4 mm, and six slots are radially formed at intervals of 60 ° at a center diameter of 151.6 mm.

まず排気部106を介して処理容器101内を真空排気し、1×10−2Paの値まで減圧させた。続いてガス導入部105を介して酸素ガスを100sccmの流量で処理室102に導入した。ついで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、処理室102を400Paに保持した。ついで、2.45GHzのマイクロ波電源(不図示)より1kWの電力を、スロット付無終端環状導波管107を介して供給し表面波プラズマを発生させた。また、放電中誘電体窓の温度上昇を抑える為、誘電体窓表面に室温に保たれた乾燥空気を当てて冷却を行った。以上のような方法でダミーランニングを繰り返し行ったが、誘電体窓109には特に異常は見られなかった。 First, the inside of the processing vessel 101 was evacuated through the exhaust unit 106 and the pressure was reduced to a value of 1 × 10 −2 Pa. Subsequently, oxygen gas was introduced into the processing chamber 102 through the gas introduction unit 105 at a flow rate of 100 sccm. Subsequently, a conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted to keep the processing chamber 102 at 400 Pa. Next, 1 kW of electric power was supplied from a 2.45 GHz microwave power source (not shown) through the slotted endless annular waveguide 107 to generate surface wave plasma. In order to suppress the temperature rise of the dielectric window during discharge, cooling was performed by applying dry air kept at room temperature to the surface of the dielectric window. Dummy running was repeated by the above method, but no abnormality was found in the dielectric window 109.

次に誘電体窓を構成するアルミナセラミックス平板表面に、意図的に微少な傷をつけた誘電体窓を用いて、同様のダミーランニングを行った。その結果ダミーランニング中に、前記微少な傷を起点とした亀裂がアルミナセラミックス平板に生じた。しかしながら、そのような亀裂はアルミナセラミックス平板内に留まり、石英平板部に損傷が及ぶことは無く、処理容器内の真空を破ることも無かった。   Next, similar dummy running was performed using a dielectric window in which a minute scratch was intentionally made on the surface of the alumina ceramic plate constituting the dielectric window. As a result, during dummy running, cracks originating from the minute scratches occurred in the alumina ceramic flat plate. However, such a crack stayed in the alumina ceramic flat plate, the quartz flat plate portion was not damaged, and the vacuum in the processing vessel was not broken.

[実施例2]
本発明の実施例2に係る処理装置を図6を用いて説明する。
本実施例の処理装置は誘導結合プラズマを発生させ、基体の処理を行う処理装置である。ここで101は処理容器、102は処理室、103は基体、104はステージ、105はガス導入部、106はガス排気部である。また、107はRF高周波を発振する渦巻状のコイル、109はRF高周波を導入する為の誘電体窓、108は誘電体窓109を冷却する為の冷媒である。
[Example 2]
A processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG.
The processing apparatus of this embodiment is a processing apparatus that generates inductively coupled plasma and processes a substrate. Here, 101 is a processing container, 102 is a processing chamber, 103 is a substrate, 104 is a stage, 105 is a gas introduction part, and 106 is a gas exhaust part. Reference numeral 107 denotes a spiral coil that oscillates RF high frequency, 109 denotes a dielectric window for introducing the RF high frequency, and 108 denotes a refrigerant for cooling the dielectric window 109.

処理容器101の材質はアルミニウム合金製で、内径は350mmである。誘電体窓109は、図2に示す構造を有するもので、石英平板、PTFE樹脂膜、窒化アルミ平板をシリコン系接着剤で張り合わせたものである。厚みはそれぞれ、石英平板111が8mm、PTFE樹脂膜112は0.6mm、窒化アルミセラミックス平板110は5mmのものを使用した。   The processing container 101 is made of an aluminum alloy and has an inner diameter of 350 mm. The dielectric window 109 has the structure shown in FIG. 2, and is formed by bonding a quartz flat plate, a PTFE resin film, and an aluminum nitride flat plate with a silicon-based adhesive. Thicknesses of 8 mm for the quartz flat plate 111, 0.6 mm for the PTFE resin film 112, and 5 mm for the aluminum nitride ceramic flat plate 110 were used.

まず基体103として8インチP型Siウエハをステージ(支持体)104上に設置し、ついで排気部106を介して処理容器101内を真空排気し、1×10−2Paの値まで減圧させた。続いてガス導入部105を介して酸素ガスを50sccmの流量で処理室102に導入した。ついで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、処理室102を2.6Paに保持した。ついで、13.56MHzのRF電源(不図示)より500Wの電力を、渦巻状コイルに供給し誘導結合プラズマを発生させた。また、放電中誘電体窓の温度上昇を抑える為、誘電体窓表面に室温に保たれた乾燥空気をあてて冷却を行った。以上のような方法でダミーランニングを繰り返し行ったが、誘電体窓109には特に異常は見られなかった。 First, an 8-inch P-type Si wafer was placed on the stage (support) 104 as the substrate 103, and then the inside of the processing vessel 101 was evacuated through the exhaust unit 106, and the pressure was reduced to a value of 1 × 10 −2 Pa. . Subsequently, oxygen gas was introduced into the processing chamber 102 through the gas introduction unit 105 at a flow rate of 50 sccm. Subsequently, a conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted, and the processing chamber 102 was maintained at 2.6 Pa. Next, 500 W of electric power was supplied from a 13.56 MHz RF power source (not shown) to the spiral coil to generate inductively coupled plasma. In order to suppress the temperature rise of the dielectric window during discharge, the dielectric window surface was cooled by applying dry air kept at room temperature. Dummy running was repeated by the above method, but no abnormality was found in the dielectric window 109.

次に誘電体窓を構成する石英平板、及び窒化アルミセラミックス平板表面に、それぞれ意図的に微少な傷をつけた誘電体窓を用いて、同様のダミーランニングを行った。その結果ダミーランニング中に、前記微少な傷を起点とした亀裂が石英平板、窒化アルミセラミックス平板両方に生じた。その結果処理容器内部の真空は破られたものの、処理容器内への石英や窒化アルミセラミックスの飛び散りは極めて少なく、また破片によってステージや、処理容器壁が大きく傷つけられる事は無かった。   Next, similar dummy running was performed using dielectric windows in which minute scratches were intentionally made on the surfaces of the quartz flat plate and the aluminum nitride ceramic flat plate constituting the dielectric window. As a result, during the dummy running, cracks originating from the minute scratches occurred on both the quartz flat plate and the aluminum nitride ceramic flat plate. As a result, although the vacuum inside the processing vessel was broken, there was very little scattering of quartz and aluminum nitride ceramics into the processing vessel, and the stage and the processing vessel wall were not significantly damaged by the fragments.

[実施例3]
図6に示したプラズマ処理装置を使用し、フォトレジストのアッシング処理を行った。但し本実施例において誘電体窓109には図4に示すような構造を有する誘電体窓を使用した。すなわち、誘電体窓109は石英平板、PTFE樹脂膜、窒化アルミセラミックス平板をシリコン系接着剤により張り合わせたもので、さらに窒化アルミセラミックス平板表面にPTFE樹脂膜を張り合わせた。厚みはそれぞれ、石英平板111が8mm、PTFE樹脂膜112は0.35mm、窒化アルミセラミックス平板110は5mmのものを使用した。基体103は、φ12”P型単結晶シリコンウエハであり、その表面にフォトレジストを塗布し、さらにイオン注入したものを使用した。
[Example 3]
Using the plasma processing apparatus shown in FIG. 6, ashing of the photoresist was performed. However, in this embodiment, a dielectric window having a structure as shown in FIG. That is, the dielectric window 109 is formed by bonding a quartz flat plate, a PTFE resin film, and an aluminum nitride ceramic flat plate with a silicon-based adhesive, and further bonding a PTFE resin film on the surface of the aluminum nitride ceramic flat plate. Thicknesses of 8 mm for the quartz flat plate 111, 0.35 mm for the PTFE resin film 112, and 5 mm for the aluminum nitride ceramic flat plate 110 were used. The substrate 103 was a φ12 ″ P-type single crystal silicon wafer, and the surface thereof was coated with a photoresist and further ion-implanted.

まずシリコンウエハをステージ104上に設置し、ついで排気部106を介して処理容器101内を真空排気し、1×10−2Paの値まで減圧させた。続いてガス導入部105を介して酸素ガスを50sccmの流量で処理室102に導入した。ついで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、処理室102を2.6Paに保持した。ついで、13.56MHzのRF電源(不図示)より500Wの電力を、渦巻状コイルに供給し誘導結合プラズマを発生させた。また、放電中誘電体窓の温度上昇を抑える為、誘電体窓表面に室温に保たれた乾燥空気をあてて冷却を行った。 First, a silicon wafer was placed on the stage 104, and then the inside of the processing vessel 101 was evacuated through the exhaust unit 106, and the pressure was reduced to a value of 1 × 10 −2 Pa. Subsequently, oxygen gas was introduced into the processing chamber 102 through the gas introduction unit 105 at a flow rate of 50 sccm. Subsequently, a conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted, and the processing chamber 102 was maintained at 2.6 Pa. Next, 500 W of electric power was supplied from a 13.56 MHz RF power source (not shown) to the spiral coil to generate inductively coupled plasma. In order to suppress the temperature rise of the dielectric window during discharge, the dielectric window surface was cooled by applying dry air kept at room temperature.

かくして生成した酸素プラズマによるアッシング処理を行った。その結果シリコン基板103上のレジストはアッシングによって全面的に除去され、また残渣も見あたらなかった。一定枚数のアッシング処理を行った後、誘電体窓を取り外して装置内のクリーニングを行う作業を繰り返し行っても、誘電体窓表面には接触等による傷がつき難く、従来の誘電体窓に比べ寿命を大幅に延ばすことができた。   An ashing process using the oxygen plasma thus generated was performed. As a result, the resist on the silicon substrate 103 was completely removed by ashing, and no residue was found. Even after repeating the work of removing the dielectric window and cleaning the inside of the device after performing a certain number of ashing processes, the surface of the dielectric window is less likely to be damaged by contact, etc. Compared to conventional dielectric windows The service life was greatly extended.

[実施例4]
図6に示したプラズマ処理装置を使用し、シリコンウエハの酸化処理を行った。但し本実施例において誘電体窓には図3に示すような構造を有する誘電体窓を使用した。すなわち、誘電体窓109は石英平板、PTFE樹脂膜、窒化アルミセラミックス平板、PTFE樹脂膜、窒化アルミセラミックス平板からなる5層をそれぞれシリコン系接着剤により張り合わせたものである。厚みはそれぞれ、石英平板111が8mm、PTFE樹脂膜112は0.35mm、窒化アルミセラミックス平板110は5mmのものを使用した。基体103は、φ12”P型単結晶シリコンウエハを使用した。
[Example 4]
The silicon wafer was oxidized using the plasma processing apparatus shown in FIG. However, in this embodiment, a dielectric window having a structure as shown in FIG. 3 was used as the dielectric window. That is, the dielectric window 109 is formed by bonding five layers of a quartz flat plate, a PTFE resin film, an aluminum nitride ceramic flat plate, a PTFE resin film, and an aluminum nitride ceramic flat plate with a silicon-based adhesive. Thicknesses of 8 mm for the quartz flat plate 111, 0.35 mm for the PTFE resin film 112, and 5 mm for the aluminum nitride ceramic flat plate 110 were used. As the substrate 103, a φ12 ″ P-type single crystal silicon wafer was used.

まず公知のRCA洗浄法により表面を清浄化したシリコンウエハをステージ104上に設置し、ついで排気部106を介して処理容器101内を真空排気し、1×10−2Paの値まで減圧させた。続いてガス導入部105を介して酸素ガスを100sccmの流量で処理室102に導入した。ついで、排気系(不図示)に設けられたコンダクタンスバルブ(不図示)を調整し、処理室102を400Paに保持した。ついで2.45GHzのマイクロ波電源(不図示)より1kWの電力を、スロット付無終端環状導波管107を介して供給し表面波プラズマを発生させた。また、放電中誘電体窓の温度上昇を抑える為、誘電体窓表面に室温に保たれた乾燥空気をあてて冷却を行った。 First, a silicon wafer whose surface was cleaned by a known RCA cleaning method was placed on the stage 104, and then the inside of the processing vessel 101 was evacuated through the exhaust unit 106, and the pressure was reduced to a value of 1 × 10 −2 Pa. . Subsequently, oxygen gas was introduced into the processing chamber 102 through the gas introduction unit 105 at a flow rate of 100 sccm. Subsequently, a conductance valve (not shown) provided in the exhaust system (not shown) was adjusted to keep the processing chamber 102 at 400 Pa. Subsequently, 1 kW of electric power was supplied from a 2.45 GHz microwave power source (not shown) via the slotted endless annular waveguide 107 to generate surface wave plasma. In order to suppress the temperature rise of the dielectric window during discharge, the dielectric window surface was cooled by applying dry air kept at room temperature.

かくして生成した酸素プラズマによるシリコンウエハの酸化処理を行った。その結果シリコンウエハ103上は酸化され膜厚10nmのシリコン酸化膜が形成された。かくして形成したシリコン酸化膜の電気特性を調べたところ耐圧が約13MV/cmと良好であることが分かった。   The silicon wafer was oxidized by the oxygen plasma thus generated. As a result, the silicon wafer 103 was oxidized to form a silicon oxide film having a thickness of 10 nm. When the electrical characteristics of the silicon oxide film thus formed were examined, it was found that the breakdown voltage was as good as about 13 MV / cm.

本発明の実施の一形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の模式図である。It is a schematic diagram of the microwave plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. 図1の装置の誘電体窓構造を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the dielectric material window structure of the apparatus of FIG. 本発明に係る誘電体窓の別形態を示す概略部分拡大図である。It is a general | schematic fragmentary enlarged view which shows another form of the dielectric material window which concerns on this invention. 本発明に係る誘電体窓の更に別の形態を示す概略部分拡大図である。It is a general | schematic fragmentary enlarged view which shows another form of the dielectric material window which concerns on this invention. 本発明に係る誘電体窓を適用した表面波干渉プラズマ処理装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the surface wave interference plasma processing apparatus to which the dielectric material window based on this invention is applied. 本発明に係る誘電体窓を適用した誘導結合プラズマ処理装置を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the inductively coupled plasma processing apparatus to which the dielectric window which concerns on this invention is applied. 従来例であり本発明の適用対象の一例でもある無電極放電プラズマ処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the electrodeless discharge plasma processing apparatus which is a prior art example and is also an example of the application object of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

101 処理容器
102 処理室
103 基体
104 支持手段
105 ガス導入部
106 排気部
107 高周波電力供給手段
108 冷媒
109 誘電体窓
110、111 誘電体板
112 樹脂膜(樹脂層)
113 樹脂膜
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Processing container 102 Processing chamber 103 Base 104 Support means 105 Gas introduction part 106 Exhaust part 107 High frequency electric power supply means 108 Refrigerant 109 Dielectric window 110, 111 Dielectric plate 112 Resin film (resin layer)
113 Resin film

Claims (6)

誘電体窓を有する処理容器と、該処理容器の内部を減圧する手段と、該処理容器内に前記誘電体窓を通して高周波電力を導入する高周波電力供給手段とを有するプラズマ処理装置であって、
前記誘電体窓は2つ以上の誘電体板と、各誘電体板の間に挟み込まれた樹脂層とを張り合わせ積層した構造を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus having a processing container having a dielectric window, means for reducing the pressure inside the processing container, and high-frequency power supply means for introducing high-frequency power into the processing container through the dielectric window,
The plasma processing apparatus, wherein the dielectric window has a structure in which two or more dielectric plates and a resin layer sandwiched between the dielectric plates are laminated together.
前記誘電体窓の前記処理容器内に面する誘電体板以外の誘電体板の熱伝導率が20W/m・K以上であり、前記処理容器外に面する誘電体板の表面を液体または気体の冷媒によって冷却する手段を更に有することを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。   A dielectric plate other than the dielectric plate facing the inside of the processing container of the dielectric window has a thermal conductivity of 20 W / m · K or more, and the surface of the dielectric plate facing the outside of the processing container is liquid or gas. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising means for cooling with the refrigerant. 前記処理容器内に面する誘電体板以外の誘電体板は窒化アルミであることを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the dielectric plates other than the dielectric plate facing the processing container are made of aluminum nitride. 前記樹脂層はフッ素を含む耐熱性樹脂膜からなることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the resin layer is made of a heat-resistant resin film containing fluorine. 前記誘電体窓の前記処理容器外に面する誘電体板の表面に更に樹脂膜を張り合わせたことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a resin film is further bonded to a surface of a dielectric plate facing the outside of the processing container of the dielectric window. 請求項1乃至5のいずれかに記載の誘電体窓。   The dielectric window according to any one of claims 1 to 5.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258622A (en) * 2010-06-07 2011-12-22 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and its dielectric window structure
JP2012189449A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Fuji Electric Co Ltd High-frequency inductively coupled plasma processing apparatus
JP2021012861A (en) * 2019-07-09 2021-02-04 日新電機株式会社 Plasma processing apparatus
JP2023022687A (en) * 2021-08-03 2023-02-15 日新電機株式会社 Plasma processing apparatus

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011258622A (en) * 2010-06-07 2011-12-22 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus and its dielectric window structure
JP2012189449A (en) * 2011-03-10 2012-10-04 Fuji Electric Co Ltd High-frequency inductively coupled plasma processing apparatus
JP2021012861A (en) * 2019-07-09 2021-02-04 日新電機株式会社 Plasma processing apparatus
JP7303980B2 (en) 2019-07-09 2023-07-06 日新電機株式会社 Plasma processing equipment
JP2023022687A (en) * 2021-08-03 2023-02-15 日新電機株式会社 Plasma processing apparatus
JP7695534B2 (en) 2021-08-03 2025-06-19 日新電機株式会社 Plasma Processing Equipment

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