JPH0621003A

JPH0621003A - プラズマ処理装置

Info

Publication number: JPH0621003A
Application number: JP20044892A
Authority: JP
Inventors: Yoichi Deguchi; 洋一出口; Shiro Koyama; 士郎小山
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1992-07-03
Filing date: 1992-07-03
Publication date: 1994-01-28

Abstract

(57)【要約】【目的】モニター用窓部からの電磁波の漏洩を効果的
に防止することができるプラズマ処理装置を提供するこ
と。【構成】プロセスチャンバー１０の側面部にはモニタ
ー用窓孔３８が形成され、プラズマ発光モニター用のモ
ニター用窓部４０が設けられる。モニター用窓部４０は
プラズマ発光を透過できる透光性部材４２及び電磁波シ
ールド５０より構成される。電磁波シールド５０は導電
性材料により多孔状又はメッシュ状に形成され、接続端
子５２、圧着端子５４により、接地されたプロセスチャ
ンバー１０に接続される。従って、プラズマ発光を透過
させるとともに、プロセスチャンバー１０内で発生した
電磁波が外部に漏洩することを有効に防止できる。ま
た、電磁波シールド５０の接続端子５６には、ＤＣ電源
５８が接続され、これにより通電可能となっているた
め、ヒーターとして兼用することができ、これにより、
透光性部材４２の内側面４１への膜付着を有効に防止で
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ発光のモニタ
ー用窓に、電磁波シールドを設けたプラズマ処理装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば、半導体素子製造装置の１つであ
る平行平板形プラズマエッチング装置では、平行電極間
に高周波のＲＦ電源を付加することによりプラズマを形
成し、このプラズマにより、ウエハのエッチング処理を
行っている。

【０００３】ところで、この種の装置では、プラズマ処
理終点の検出及びプラズマ処理の進行状況のモニターを
行うことが、その後の動作を行う上で不可欠となってい
る。そこで、プラズマが生成されるプロセスチャンバー
に透光性のモニター用窓部を設け、このモニター用窓部
に臨んでプラズマ処理終点検出装置（ＥＰＤ）を設けて
いる。そして、このＥＰＤによりプラズマ発光強度を検
出し、例えばプラズマ定常状態における発光強度を１０
０％とした場合に、これが６０％に低下したポイントを
プラズマ処理終点として検出している。

【０００４】また、このモニター用窓部を用いて、例え
ば装置内のプラズマの発光スペクトル強度を検出して、
この発光スペクトル強度に基づいてプラズマを生成する
パラメータ群を制御し、プラズマ状態を制御できるプラ
ズマ処理装置も提案されている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
モニター用窓部は石英ガラス等で形成されるため、プラ
ズマの発光スペクトルを透過させると共に、処理装置内
で生じた電磁波をも透過させてしまう。従って、例えば
平行平板形プラズマ処理装置では、平行平板間に付加さ
れるＲＦ電源により生じた１３．５６ＭＨｚ、４０ＭＨ
ｚといった高周波及びそれらの高周波の高調波等の電磁
波が、このモニター用窓部から大量に漏洩することとな
る。そしてこの漏洩した電磁波は、プロセスチャンバー
の外部にある各種の機器に、誤動作等の各種の悪影響を
与えていることが判明した。

【０００６】図５にこの様子が示される。図５は、プラ
ズマ処理装置の一例を示す概略説明図である。同図にお
いて、ウエハのエッチング等の処理を行うプロセスチャ
ンバー１０が設けられ、このプロセスチャンバー１０の
両側には、処理されるウエハをこのプロセスチャンバー
１０に真空状態にて搬入、搬出するためのロードロック
室７２、アンロードロック室７４がゲートバルブを介し
て配置される。また、プロセスチャンバー１０には前記
したモニター用窓部４０が設けられ、このモニター用窓
部４０より透過されたプラズマの発光スペクトルを検出
する検出系８２が配置されている。なお、符号８４、８
６は装置の電源系であり、符号８８、９０は装置のセン
サー系である。そして、符号９２はこの装置の操作系で
あり、装置の操作用、制御用の各種の基板を内蔵してい
る。

【０００７】このようなプラズマ処理装置にて、前記し
たようにモニター用窓部４０より漏洩した高周波の電磁
波は、センサー系８８、９０、また、操作系９２に内蔵
される操作用、制御用の基板にノイズとして伝搬し、装
置の誤動作等の大きな原因となっていた。また、この電
磁波は、例えば操作系９２と、電源系８４、８６間の信
号配線上にもノイズとして伝搬して、誤動作等を引き起
こしていた。

【０００８】更に、この漏洩した高周波の電磁波は、検
出系８２により検出されるプラズマの発光スペクトルの
上にもノイズとしてのってしまう。この様子が図５に模
式的に示される。図５は、ＥＰＤに入力される発光スペ
クトルにおける特定波長の、プラズマ発光強度の時間的
変化を示す特性図である。プラズマ処理の終点検出は前
記したように、プラズマ定常状態における発光強度を１
００％とした場合に（時間ｔ１）、これが６０％に低下
したポイント（時間ｔ２）をプラズマ処理終点として検
出する。ところが、このプラズマの発光スペクトルに
は、同図に示されるように、モニター用窓部４０より漏
洩した高周波の電磁波がノイズとしてのってしまう。従
って、発光強度が６０％に低下する前に、プラズマ処理
の終点位置を誤って検出してしまうことがあり、これに
より、被処理体の処理のバラツキが生じていた。

【０００９】また、モニター用窓部４０のプロセスチャ
ンバー１０側の内側面には、プラズマ処理をするごとに
プラズマより生成された物質が膜付着してしまう。これ
により、検出されるプラズマの発光スペクトル強度の絶
対値が、処理をするごとに相対的に低下してしまい、更
には、ＥＰＤのプラズマ発光をモニターすることができ
なくなるといった事態が頻繁に生じた。

【００１０】そこで、本発明の目的とするところは、モ
ニター用窓部からの電磁波の漏洩を効果的に防止するこ
とができるプラズマ処理装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係るプラズマ処理装置は、処理室に処理
ガスを導入し、プラズマを生成して被処理体を処理する
プラズマ処理装置において、前記処理室に設けられ、前
記プラズマ発光を外部に透過させてモニターするモニタ
ー用窓部と、前記モニター用窓部に設けられた、導電性
材料により多孔状又はメッシュ状に形成することにより
モニター用窓部より漏洩する電磁波をシールドする電磁
波シールドと、を備えたことを特徴とする。

【００１２】また、請求項２の発明は、処理室に処理ガ
スを導入し、プラズマを生成して被処理体を処理するプ
ラズマ処理装置において、前記処理室に設けられ、前記
プラズマ発光を外部に透過させてモニターするモニター
用窓部と、前記モニター用窓部に設けられた、発熱体で
あるとともに導電性材料であり、かつ多孔状又はメッシ
ュ状に形成することによりモニター用窓部より漏洩する
電磁波をシールドする電磁波シールドと、前記電磁波シ
ールドに通電する通電手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１３】また、請求項３の発明は、処理室に処理ガ
スを導入し、プラズマを生成して被処理体を処理するプ
ラズマ処理装置において、前記処理室に設けられ、前記
プラズマ発光を外部に透過させてモニターするモニター
用窓部と、前記モニター用窓部に設けられた電磁シール
ドガラスと、を備えたことを特徴とする。

【００１４】

【作用】請求項１から請求項３の発明によれば、処理室
内にて生成されたプラズマのプラズマ発光を、プラズマ
処理終点の検出、プラズマ状態の制御のために、処理室
に設けられたモニター用窓部より透過させることができ
る。

【００１５】また、請求項１の発明ではこのモニター用
窓部に多孔状又はメッシュ状の電磁波シールドが設けら
れている。従って、モニター用窓部を透過するプラズマ
発光は、そのまま電磁波シールドの多孔状又はメッシュ
状の穴より透過することができる。そして、このように
電磁波シールドはプラズマ発光を透過できるにもかかわ
らず、その材質が導電性材料により形成されるため、処
理室内で生成される電磁波が、処理室の外部へ漏洩する
ことを有効に防止することができる。

【００１６】また、請求項２においては、前記電磁波シ
ールドを通電手段により通電することができる。これに
より、電磁波シールドを加熱することができ、電磁波シ
ールドが設けられているモニター用窓部を加熱すること
ができる。その結果、モニター用窓部に膜付着した物質
を有効に除去することができる。

【００１７】また、請求項３の発明によれば、高い透光
性と高い電磁波シールド効果をプラズマ発光のモニター
用窓部にもたせている。従って、処理室内で発生した電
磁波が、外部に漏洩するのを有効に防止できる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明を平行平板型プラズマエッチン
グ装置に適用した一実施例について図面を参照して具体
的に説明する。

【００１９】まず、平行平板型プラズマエッチング装置
の概略について、図２を参照して説明する。

【００２０】同図において、ガス排気孔１４により真空
引きが可能であり、かつ、ガス導入孔１２によりエッチ
ングガスの導入が可能なプロセスチャンバー１０内部に
は、ウエハ２０を載置しかつ昇降可能な下部載置電極２
２が設けられている。ここで、プロセスチャンバー１０
は例えば導電性の高いアルミ製材料により形成され、そ
の内側上部には、同じく導電性の高い例えばアルミ製材
料により形成された上部電極１６が設けられている。

【００２１】下部載置電極２２の下部には、ベローズ２
４が設けられ、これにより電極間距離を所定に設定する
ために下部載置電極２２を昇降させても、プロセスチャ
ンバー１０内は外部の大気から気密状態に維持できる。
また、この下部載置電極２２には周波数例えば１３．５
６ＭＨｚ、または４０ＭＨｚの高周波電力を出力するＲ
Ｆ電源２６が接続され、一方前記プロセスチャンバー１
０に設けられた上部電極１６は接地されることで、カソ
ードカップリング（ＲＩＥ）方式の平行平板電極を構成
している。従って、ＲＦ電源２６をＯＮし、かつプロセ
スガスを導入することで、この平行平板電極間で前記ウ
エハ２０に臨んでプラズマを生成することができる。

【００２２】なお、本実施例では、上部電極１６には複
数のガス噴出孔１８が設けられている。従って、ガス導
入孔１２より導入されたプラズマ生成ガスは、この複数
のガス噴出孔１８より均等に噴出されることとなり、上
部電極１６の下方において均一なプラズマを安定して生
成することができる。

【００２３】図２に示すように、モニター用窓穴３８
は、プロセスチャンバー１０の側面部であり、プラズマ
が生成される高さ位置付近に例えば円形形状に形成され
る。そして、モニター用窓部４０は、このモニター用窓
穴３８の位置に図１に示すように設けられる。

【００２４】モニター用窓部４０は、プロセスチャンバ
ー１０内で生成されたプラズマのプラズマ発光を透過さ
せるためのものであり、透光性部材４２、ホルダー部材
４４、電磁波シールド５０を備える。

【００２５】透光性部材４２は、プラズマ発光の波長を
透過させることができる部材例えば石英ガラスなどによ
り形成される。特に透光性部材４２の内側面４１は、高
温でプラズマ処理を行っているプロセスチャンバー１０
の内側面側に露出しているため、耐熱性がありコンタミ
ネーションが発生しにくい材質で形成することが望まし
い。この透光性部材４２は例えば段差面４２ａを有する
円柱状に形成され、その先端部の側面がモニター用窓穴
３８に嵌合するように加工され、モニター用窓穴３８に
はめ込まれる。この時、プロセスチャンバー１０又は透
光性部材４２の段差面４２ａのいずれか一方に０リング
用溝を設け、０リング４７を介在させて機密シール性を
確保する。さらにこの場合、透光性部材４２の内側面４
１は、プロセスチャンバー１０の内側面と面一となるよ
うに形成することが望ましい。プロセスチャンバー１０
の内側面に凹凸があると、異常放電が生じてプラズマの
安定した生成を妨害するおそれがあるからである。

【００２６】透光性部材４２の外側面４３には、例えば
円盤状に形成された電磁波シールド５０が当接される。
そして、この電磁波シールド５０の外側には、モニター
用窓穴３８に対応して窓穴４５が形成された絶縁性のホ
ルダー部材４４が設けられており、このホルダー部材４
４は、例えばネジ４６によりプロセスチャンバー１０の
外壁に固定される。従って、電磁波シールド５０は、そ
の周辺部を、透光性部材４２と絶縁部材４４とにより圧
接されることにより、固定されることとなる。

【００２７】電磁波シールド５０は、例えばニクロム線
（ＮｉーＣｕ）、または、鉄（Ｆｅ）とクロム（Ｃｒ）
とアルミニウム（Ａｌ）の合金線であるカンタル（商品
名）などにより例えば５〜１０ｍｍ程度の透過孔を多孔
状又はメッシュ状に形成して構成されている。そして、
この電磁波シールド５０の一端には接続端子５２が設け
られ、接地したプロセスチャンバー１０に設けられた圧
着端子５４に接続される。この結果、電磁波シールド５
０は接地されることになる。また、電磁波シールド５０
の他端には、接続端子５６が更に設けられており、この
接続端子５６は、ＤＣ電源５８に接続される。これによ
り、電磁波シールド５０に通電可能としている。

【００２８】電磁波シールド５０には、多孔状又はメッ
シュ状に形成されることでプラズマ発生の透過孔が確保
される。このように電磁波シールドは、プラズマ発光を
透過できるにもかかわらず、その材質が接地された導電
性材料例えば前記したようなニクロム線、カンタル等に
より形成されるため、処理室内で生成された電磁波が、
処理室の外部へ漏洩することを有効に防止することがで
きる。特に、ＦｅやＮｉは強磁性体であるため、電磁波
シールドの材料として好適のものである。

【００２９】本実施例では、この電磁波シールド５０
を、電磁波の漏洩防止手段として使用するのみならず、
モニター用窓部４０の加熱手段として兼用している。こ
のような加熱手段を設けるのは、プラズマの生成により
生じたガス例えばフッソ系のガスであるＣＦ4 が、透光
性部材４２の内側面４１に膜付着するのを防止するため
である。このような物質が膜付着すると、透光性部材４
２の透過率が下がり、このモニター用窓部４０の外部に
ある検出系に入力されるプラズマ発光強度の絶対値が減
少してしまう。そして検出されるプラズマ発光強度の絶
対値が減少すれば、検出値に対する雑音余裕度が下が
り、これにより検出系が誤動作する確率も大きくなって
しまう。特に、このようなモニター用窓部のあるプラズ
マ処理装置を何度も使用していると、膜付着される物質
の量が経時的に増加してゆき、最終的には、検出系によ
る検出が不可能となるといった事態も生じていた。

【００３０】このように膜付着した物質の除去を、従来
は、プロセスチューブ１０内のメインテナンス時に行っ
ていた。これを、本実施例では、モニター用窓部４０に
加熱手段を設けて、透光性部材４２を加熱することで、
このような物質が膜付着することを防止している。特
に、本実施例では、電磁波シールド５０を加熱手段とし
て兼用しているため、あらたに、加熱するための機器を
設ける必要がない。つまり、本実施例では、前述したよ
うに、ＤＣ電源５８により、電磁波シールド５０が接地
されたプロセスチューブ１０に向かって通電可能となる
ように構成されている。しかも、電磁波シールド５０を
形成する材質として、抵抗率が高く、電熱線とし最適な
材質例えばニクロム線、カンタル等を使用している。従
って、電磁波シールド５０を、電磁波の漏洩防止に用い
るとともに、ＤＣ電源５８による通電により、透光性部
材４２のヒータとしても有効に用いることができること
となる。

【００３１】なお、この場合の透光性部材４２の加熱温
度としては、フッソ系のガス例えばＣＦ4 による膜付着
を有効に防止するためには、１４０〜１６０℃の温度が
最適となる。

【００３２】以上のように、本実施例によれば、プロセ
スチャンバー１０内で生じた電磁波の漏洩を有効に防止
できると共に、透光性部材４２の内側面４１への膜付着
を有効に防止できる。これにより、図６に示す装置に本
実施例を適用すると、モニター用窓部４０より漏洩した
電磁波がセンサー系８８、９０、操作系９２に内蔵され
る基板、配線などにノイズとして伝搬することを有効に
防止することができ、装置の誤動作を防止できる。更
に、例えば検出系８２がプラズマ処理終点検出装置（Ｅ
ＰＤ）である場合、漏洩した電磁波がノイズとして図５
に示すようにプラズマ発光スペクトル上に伝搬すること
も有効に防止できる。従って、例えば図５のｔ2 に至る
前に、プラズマ処理終点を検出して、装置が誤動作する
といった事態も有効に防止できる。この点、本実施例で
は、電磁波シールド５０を膜付着防止用のヒーターと兼
用しているため、膜付着により発光スペクトル強度の絶
対値が減少し、これにより雑音余裕度がなくなるといっ
た事態も有効に防止できる。従って、更に効果的に装置
の誤動作を防ぐことが可能となる。

【００３３】図３に、本実施例の第２の実施例について
示す。この変形例では、電磁波シールド５０の中央部
に、多孔状、メッシュ状の透過孔とともに、これらの透
過孔の径よりも大きい径の透過用中央孔６０を設けたも
のである。これにより、検出系３０、集光レンズ３２に
よるプラズマ発光の検出を、更に確実に行うことができ
る。

【００３４】図４に第３の実施例について示す。図２お
よび図３と同一部分については同一番号を付して説明を
省略する。

【００３５】電磁波シールドガラスは、導電性金属例え
ばニッケル、アルミニウムをめっきしたポリエステルネ
ット１００を２枚の無色透明の高分子樹脂よりなる中間
膜１０２，１０２ではさみ込む構造となっている。また
モニター用窓部は上記電磁波シールドガラスを両面より
石英ガラス４２，１０４によりはさみ込まれた構造とな
っている。

【００３６】この電磁波シールドガラスの機能として
は、高い透視性と高い電磁波シールド効果とを合わせ持
っている。この透視性については、モニター窓４０を通
してプロセスチャンバー１０内のプラズマ発光が十分可
視光領域で視認できると共に、さらに十分なプラズマ発
光を前記可視光領域の外側の領域も含めてモニターする
透過光量が得られる。電磁波シールドについては、電界
・平面波におけるＭＨＺ帯の全領域において４０ｄＢ以
上のシールド効果がある。特に半導体製造装置で用いる
ＲＦ電源２６より出力される１３．５６ＭＨＺおよび４
０ＭＨＺの高周波およびこれらの高周波の高調波につい
て高いシールド効果がある。

【００３７】また、前記電磁波シールドガラスによれ
ば、導電性ネットを２枚の無色透明の中間膜ではさみ込
んだ構造となっているので、酸化による金属ネットの経
年変化を引き起こすおそれがない。

【００３８】その他の実施例としては、モニター用窓部
の４０に用いられる石英ガラスの窓に、ＣＶＤ法により
酸化すず（ＳｎＯ₂）をコーティングして電磁波シール
ドガラスを構成することができる。

【００３９】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が
可能である。

【００４０】本発明が適用されるプラズマ処理装置とし
ては、上述した平行平板型プラズマエッチング装置に限
らず、他の方式のプラズマエッチング装置であってもよ
い。従って、例えばＥＣＲエッチング装置、反応性イオ
ンエッチング装置、直交する電界及び磁界を形成してプ
ラズマを生成する、磁場アシストのマグネトロンエッチ
ング装置でもよい。さらに処理の種類としてもエッチン
グに限らず、例えばＣＶＤなどの成膜装置やスパッタ装
置、アッシング装置等の他のプラズマ処理装置にも同様
に適用することも可能である。

【００４１】また、本実施例において、電磁波シールド
５０をヒーターとして兼用する場合には、ホルダー部材
４４を絶縁部材で形成したが、電磁波シールド５０をヒ
ーターとして兼用しない場合には、ホルダー部材４４を
必ずしも絶縁部材とする必要はない。さらに、電磁波シ
ールド５０をヒーターとして兼用しない場合には、ホル
ダー部材の材質としては、通電による発熱効果が低い金
属でもよく、少なくとも電磁波シールドできる材質であ
ればよい。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、モニター用窓部及び電磁波シールドは、処理室内
にて生成されたプラズマのプラズマ発光を、多孔状又は
メッシュ状の透過孔より透過させることができるので、
処理室内で発生した電磁波が、外部に漏洩するのを有効
に防止できる。従って、この電磁波により外部に設けら
れた機器等が誤動作したり、また、プラズマ発光の検出
を誤ったりすることを有効に防止できる。

【００４３】また、請求項２の発明においては、前記電
磁波シールドをヒーターとして兼用しているため、モニ
ター用窓部に膜付着した物質を有効に除去できる。従っ
て、経時的な膜付着により検出が不可能となるといった
事態を有効に防止できる。

【００４４】また、請求項３の発明によれば、高い透光
性と高い電磁波シールド効果をプラズマ発光のモニター
用窓部にもたせることができるので、処理室内で発生し
た電磁波が、外部に漏洩するのを有効に防止できる。従
って、この電磁波により外部に設けられた機器等が誤動
作したり、また、プラズマ発光の検出を誤ったりするこ
とを有効に防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である平行平板型プラズマ処
理装置のモニター用窓部について説明するための概略説
明図である。

【図２】本発明の一実施例である平行平板型プラズマ処
理装置の概略説明図である。

【図３】本発明の第２の実施例について示す概略説明図
である。

【図４】本発明の第３の実施例について示す概略説明図
である。

【図５】プラズマ処理終点検出装置に入力されるプラズ
マの発光強度の時間的変化を示す特性図である。

【図６】プロセスチャンバーの外側にある機器の配置の
一例について示す概略説明図である。

【符号の説明】

１０プロセスチャンバー１６上部電極２０ウエハ２２下部載置電極２６ＲＦ電源４０モニター用窓部４２透光性部材５０電磁波シールド５８ＤＣ電源６０透過用中央孔１００ポリエステルネット１０２中間膜１０４石英ガラス

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】処理室に処理ガスを導入し、プラズマを
生成して被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、前記処理室に設けられ、前記プラズマ発光を外部に透過
させてモニターするモニター用窓部と、前記モニター用窓部に設けられた、導電性材料により多
孔状又はメッシュ状に形成することによりモニター用窓
部より漏洩する電磁波をシールドする電磁波シールド
と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】処理室に処理ガスを導入し、プラズマを
生成して被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、前記処理室に設けられ、前記プラズマ発光を外部に透過
させてモニターするモニター用窓部と、前記モニター用窓部に設けられ、発熱体であるとともに
導電性材料であり、かつ多孔状又はメッシュ状に形成す
ることによりモニター用窓部より漏洩する電磁波をシー
ルドする電磁波シールドと、前記電磁波シールドに通電する通電手段と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項３】処理室に処理ガスを導入し、プラズマを
生成して被処理体を処理するプラズマ処理装置におい
て、前記処理室に設けられ、前記プラズマ発光を外部に透過
させてモニターするモニター用窓部と、前記モニター用窓部に設けられた電磁シールドガラス
と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。