JP4433486B2

JP4433486B2 - Plasma processing equipment

Info

Publication number: JP4433486B2
Application number: JP2007010777A
Authority: JP
Inventors: 高志宮本; 浩司武石; 端生鈴木
Original assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Current assignee: Shibaura Mechatronics Corp
Priority date: 2007-01-19
Filing date: 2007-01-19
Publication date: 2010-03-17
Anticipated expiration: 2022-03-14
Also published as: JP2007173853A

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関し、特に、プラズマ発生室と処理室とが分離されている「ダウンフロー型」のプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a “down flow type” plasma processing apparatus in which a plasma generation chamber and a processing chamber are separated.

エッチング、アッシング、表面改質あるいは薄膜堆積などのプラズマ処理は、半導体装置や液晶ディスプレイをはじめとする各種製品の製造に利用されている。例えば、半導体製造用シリコンウェーハや液晶ディスプレイ用ガラス基板上に形成した導電体膜や絶縁膜などをプラズマ処理するに際して、プラズマ発生室と処理室とを分離した「ダウンフロー型」のプラズマ処理装置が用いられる場合がある。 Plasma treatments such as etching, ashing, surface modification or thin film deposition are used for manufacturing various products such as semiconductor devices and liquid crystal displays. For example, there is a “down flow” plasma processing apparatus that separates a plasma generation chamber and a processing chamber when plasma processing is performed on a conductive film or an insulating film formed on a silicon wafer for semiconductor manufacturing or a glass substrate for a liquid crystal display. May be used.

図１５は、従来のダウンフロー型プラズマ処理装置の概略構成を表す模式図である。すなわち、ダウンフロー型の装置の場合、プラズマ処理室１１０とプラズマ発生室１２０とが輸送管１３０により連結された構成を有する。 FIG. 15 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a conventional downflow plasma processing apparatus. That is, in the case of the down flow type apparatus, the plasma processing chamber 110 and the plasma generation chamber 120 are connected by the transport pipe 130.

プラズマ処理室１１０は、排気手段１１２により減圧雰囲気を維持可能とされ、その内部に配置された載置台１１４の上に半導体ウェーハやガラス基板などの被処理物Ｗを載置することができる。 The plasma processing chamber 110 can maintain a reduced-pressure atmosphere by the exhaust unit 112, and can place an object W to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate on a mounting table 114 disposed therein.

プラズマ発生室１２０は、おもに放電管１２２からなり、マイクロ波導波管１４０が隣接して設けられている。放電管１２２は、マイクロ波に対する透過率が高くエッチングされにくい材料により構成する必要があり、通常は、アルミナまたは石英により形成される。導波管１４０を導波されてくるマイクロ波Ｍは、スリット１２０Ｃを介して放電管１２２の内部に導入される。一方、ガス導入口１２４からはプラズマ処理に必要とされるプロセスガスＧが導入される。このようにして導入されたプロセスガスＧにマイクロ波が作用し、プラズマ発生領域１２０ＡにおいてプロセスガスＧのプラズマＰが励起される。 The plasma generation chamber 120 is mainly composed of a discharge tube 122, and a microwave waveguide 140 is provided adjacent thereto. The discharge tube 122 needs to be made of a material that has a high microwave transmittance and is difficult to be etched, and is usually formed of alumina or quartz. The microwave M guided through the waveguide 140 is introduced into the discharge tube 122 through the slit 120C. On the other hand, a process gas G required for plasma processing is introduced from the gas inlet 124. Microwaves act on the process gas G thus introduced, and the plasma P of the process gas G is excited in the plasma generation region 120A.

プラズマＰにより活性化したプロセスガスＧのラジカルなどのガス種（以下、「活性種」と称する）は、輸送管１３０を通ってプラズマ処理室１１０内に載置された被処理物Ｗの表面に到達し、エッチングやアッシングなどのプラズマ処理が行われる。 Gas species such as radicals of the process gas G activated by the plasma P (hereinafter, referred to as “active species”) pass through the transport pipe 130 on the surface of the workpiece W placed in the plasma processing chamber 110. A plasma process such as etching or ashing is performed.

例えば、被処理物Ｗとしてシリコン（Ｓｉ）をエッチングする場合に、プロセスガスＧとして、ＣＦ_４を用いることができる。この場合、プラズマ発生領域１２０Ａにおいて形成されたプラズマＰの中には、ＣＦ_３ ^＊、ＣＦ_２ ^＊、ＣＦ^＊、Ｆ^＊などの遊離基（ラジカル）やＣ_２Ｆ_６などの中間分解生成物が形成される。これらの活性種がシリコンの表面に到達すると、ＣＦ_３ ^＊、ＣＦ_２ ^＊は解離して活性なＦ^＊を生成し、このＦ^＊がシリコンと反応してＳｉＦ_４を形成する。このＳｉＦ_４は蒸気圧が高いため、減圧下でシリコン表面から急速に脱離する。このようにしてシリコンのエッチングが進行する。 For example, when etching silicon (Si) as the workpiece W, CF ₄ can be used as the process gas G. In this case, free radicals such as CF ₃ ^* , CF ₂ ^* , CF ^* , and F ^* and intermediate decomposition products such as C ₂ F ₆ are included in the plasma P formed in the plasma generation region 120A. It is formed. When these active species reach the surface of silicon, CF ₃ ^* and CF ₂ ^* dissociate to generate active F ^* , and this F ^* reacts with silicon to form SiF ₄ . Since this SiF ₄ has a high vapor pressure, it rapidly desorbs from the silicon surface under reduced pressure. In this way, the etching of silicon proceeds.

図１５に例示したようなダウンフロー型の装置の場合、プラズマ処理室１１０とプラズマ発生室１２０とが分離しているため、プラズマＰに含まれる荷電粒子などによる被処理物Ｗへの影響を抑制できる。例えば、微細な半導体素子や絶縁膜のチャージアップによる静電破壊などの問題を抑制できるという利点がある。 In the case of a downflow type apparatus as illustrated in FIG. 15, since the plasma processing chamber 110 and the plasma generation chamber 120 are separated, the influence of the charged particles contained in the plasma P on the workpiece W is suppressed. it can. For example, there is an advantage that problems such as electrostatic breakdown due to charge-up of fine semiconductor elements and insulating films can be suppressed.

しかし、このようなダウンフロー型の装置の場合、プラズマ処理を繰り返すと、処理速度の低下やパーティクルの発生による歩留まりの低下が生ずることがある。これは、放電管１２２を構成する材料がプロセスガスのプラズマＰと反応して生成物が形成されるからである。例えば、アルミナの放電管１２２において、ＣＦ_４やＮＦ_４、Ｃ_４Ｆ_８、Ｃ_５Ｆ_８などのフッ素（Ｆ）系ガスを用いてエッチングを行うと、アルミナに含まれるアルミニウム（Ａｌ）がフッ素（Ｆ）と反応してフッ化アルミニウムが生成される。これに伴ってエッチング速度の低下が生じ、また、生成されたフッ化アルミニウムが被処理物Ｗの上にパーティクルとして落下すると歩留まりを低下させるという問題が生ずる。 However, in the case of such a downflow type apparatus, if the plasma processing is repeated, the processing speed may be reduced and the yield may be reduced due to generation of particles. This is because the material constituting the discharge tube 122 reacts with the process gas plasma P to form a product. For example, when etching is performed using a fluorine (F) gas such as CF ₄ , NF ₄ , C ₄ F ₈ , or C ₅ F _{8 in} an alumina discharge tube 122, aluminum (Al) contained in the alumina is fluorine. Reaction with (F) produces aluminum fluoride. Along with this, the etching rate is lowered, and when the generated aluminum fluoride falls as particles on the workpiece W, there arises a problem that the yield is lowered.

これらの問題を防ぐためには、放電管１２２をクリーニングするか交換する必要がある。すなわち、放電管１２２を大気開放して取り外し、新品と交換するか、または研磨、薬液などにより洗浄する必要がある。しかし、このためにはクリーニング設備が必要とされ、装置の稼働率も低下し、処理コストも高くなる。 In order to prevent these problems, the discharge tube 122 needs to be cleaned or replaced. That is, it is necessary to open the discharge tube 122 to the atmosphere and remove it, replace it with a new one, or clean it by polishing, chemicals, or the like. However, this requires a cleaning facility, reduces the operating rate of the apparatus, and increases the processing cost.

一方、ダウンフロー型の装置の場合、プラズマ発生室１２０で生成された活性種が処理室１１０に輸送される途中に金属材料が露出していると活性種が反応して失活し、被処理物Ｗに対する処理速度が低下するという問題がある。このため、従来は、輸送管１３０の内壁面は、活性種と反応しにくい材料、例えば、四弗化樹脂（ＰＴＦＥ）またはアルミナ等のセラミック材料などにより形成されていた。 On the other hand, in the case of a down flow type apparatus, if the metal species is exposed while the active species generated in the plasma generation chamber 120 is transported to the processing chamber 110, the active species reacts and deactivates, so that the processing target is processed. There exists a problem that the processing speed with respect to the thing W falls. For this reason, conventionally, the inner wall surface of the transport pipe 130 has been formed of a material that does not easily react with active species, for example, a ceramic material such as tetrafluororesin (PTFE) or alumina.

しかし、本発明の独自の検討の結果、輸送管１３０の内壁面を活性種と反応しにくい材料で構成した場合でも、経時的に処理速度の低下が生ずることが分かった。そして、この原因は、放電管１２２を構成する材料とプロセスガスＧとの反応生成物が輸送管１３０の内壁面に堆積するためであることが判明した。 However, as a result of the original study of the present invention, it has been found that even when the inner wall surface of the transport pipe 130 is made of a material that does not easily react with active species, the processing speed decreases with time. It has been found that this is because the reaction product of the material constituting the discharge tube 122 and the process gas G accumulates on the inner wall surface of the transport tube 130.

以上説明したように、従来のダウンフロー型のプラズマ処理装置の場合、放電管１２２を構成する材料とプロセスガスＧとが反応することにより、プラズマ処理を繰り返すと処理速度の低下やパーティクルの落下などが生ずるという問題があった。 As described above, in the case of the conventional down-flow type plasma processing apparatus, when the material constituting the discharge tube 122 reacts with the process gas G, when the plasma processing is repeated, the processing speed decreases, the particles fall, etc. There was a problem that occurred.

本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、その目的は、処理速度の低下やパーティクルの形成に確実且つ容易に対処できるプラズマ処理装置を提供することにある。 The present invention has been made based on recognition of such problems, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus that can reliably and easily cope with a decrease in processing speed and particle formation.

本発明の第１のプラズマ処理装置は、
放電管と電磁波導入手段とを有し、前記放電管の中に導入されたガスに電磁波を作用させてプラズマを生成するプラズマ発生室と、
被処理物を収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理チャンバと、
前記プラズマ発生室と前記処理チャンバとを接続する輸送管と、
前記放電管を加熱する加熱手段と、
前記被処理物を処理するためのプロセスガスを前記プラズマ発生室に導入する第１のガス導入手段と、
クリーニングガスを前記プラズマ発生室に導入する第２のガス導入手段と、
を備え、
前記チャンバ内を大気圧よりも減圧しつつ、前記放電管の内部において前記プラズマを生成することにより分解したガスを前記チャンバ内に導入することにより前記被処理物を処理可能としたプラズマ処理装置であって、
前記加熱手段により前記放電管を加熱することにより前記放電管の内壁に堆積した反応生成物を除去可能としたことを特徴とする。 The first plasma processing apparatus of the present invention comprises:
A plasma generation chamber having a discharge tube and electromagnetic wave introduction means, and generating plasma by causing electromagnetic waves to act on the gas introduced into the discharge tube;
A processing chamber capable of storing an object to be processed and maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure;
A transport pipe connecting the plasma generation chamber and the processing chamber;
Heating means for heating the discharge tube;
First gas introduction means for introducing a process gas for treating the workpiece into the plasma generation chamber;
A second gas introduction means for introducing a cleaning gas into the plasma generation chamber;
With
A plasma processing apparatus capable of processing the object to be processed by introducing a gas decomposed by generating the plasma inside the discharge tube into the chamber while reducing the pressure in the chamber from atmospheric pressure. There,
The reaction product deposited on the inner wall of the discharge tube can be removed by heating the discharge tube with the heating means.

上記構成によれば、放電管を大気開放し取り外して洗浄する必要がなくなり、クリーニングを容易にして装置のスループットも向上できる。そして、プロセスガスとクリーニングガスを適宜切り替えることにより、プラズマ処理とクリーニング処理を連続的に実施することも可能となる。 According to the above configuration, it is not necessary to open the discharge tube to the atmosphere, remove it, and clean it, so that cleaning is facilitated and the throughput of the apparatus can be improved. Then, by appropriately switching between the process gas and the cleaning gas, the plasma processing and the cleaning processing can be continuously performed.

または、本発明の第２のプラズマ処理装置は、
放電管と電磁波導入手段とを有し、前記放電管の中に導入されたガスに電磁波を作用させてプラズマを生成するプラズマ発生室と、
被処理物を収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理チャンバと、
前記プラズマ発生室と前記処理チャンバとを接続する輸送管と、
前記輸送管を加熱する加熱手段と、
前記被処理物を処理するためのプロセスガスを前記プラズマ発生室に導入する第１のガス導入手段と、
クリーニングガスを前記プラズマ発生室に導入する第２のガス導入手段と、
を備え、
前記チャンバ内を大気圧よりも減圧しつつ、前記放電管の内部において前記プラズマを生成することにより分解したガスを前記チャンバ内に導入することにより前記被処理物を処理可能としたプラズマ処理装置であって、
前記加熱手段により前記輸送管を加熱することにより前記輸送管の内壁に堆積した反応生成物を除去可能としたことを特徴とする。 Alternatively, the second plasma processing apparatus of the present invention is
A plasma generation chamber having a discharge tube and electromagnetic wave introduction means, and generating plasma by causing electromagnetic waves to act on the gas introduced into the discharge tube;
A processing chamber capable of storing an object to be processed and maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure;
A transport pipe connecting the plasma generation chamber and the processing chamber;
Heating means for heating the transport pipe;
First gas introduction means for introducing a process gas for treating the workpiece into the plasma generation chamber;
A second gas introduction means for introducing a cleaning gas into the plasma generation chamber;
With
A plasma processing apparatus capable of processing the object to be processed by introducing a gas decomposed by generating the plasma inside the discharge tube into the chamber while reducing the pressure in the chamber from atmospheric pressure. There,
The reaction product deposited on the inner wall of the transport pipe can be removed by heating the transport pipe with the heating means.

上記構成によれば、輸送管を大気開放し取り外してクリーニングする必要がなくなり、クリーニングを容易にして装置のスループットも向上できる。そして、プロセスガスとクリーニングガスを適宜切り替えることにより、プラズマ処理とクリーニング処理を連続的に実施することも可能となる。 According to the above configuration, it is not necessary to clean the transport pipe by removing it from the atmosphere, so that cleaning can be facilitated and the throughput of the apparatus can be improved. Then, by appropriately switching between the process gas and the cleaning gas, the plasma processing and the cleaning processing can be continuously performed.

ここで、上記第１あるいは第２のプラズマ処理装置において、
排気手段と、
前記輸送管と前記排気手段とを接続するバイパスラインと、
をさらに備え、
前記加熱手段の加熱により除去された前記反応生成物を前記処理チャンバを介さず前記バイパスラインを介して前記排気手段により排出可能としてもよい。 Here, in the first or second plasma processing apparatus,
Exhaust means;
A bypass line connecting the transport pipe and the exhaust means;
Further comprising
The reaction product removed by heating of the heating unit may be discharged by the exhaust unit through the bypass line without passing through the processing chamber.

このようにすれば、放電管あるいは輸送管のクリーニングに際して、処理チャンバを汚染する心配が解消される。 This eliminates the concern of contaminating the processing chamber during cleaning of the discharge tube or transport tube.

また、上記第１のプラズマ処理装置において、
排気手段と、
前記輸送管を介することなく前記放電管と前記排気手段とを接続するバイパスラインと、
をさらに備え、
前記加熱手段の加熱により前記放電管の内壁から除去された前記反応生成物を前記輸送管及び前記処理チャンバを介さず前記バイパスラインを介して前記排気手段により排出可能とすれば、放電管のクリーニングに際して、輸送管及び処理チャンバを汚染する心配が解消される。 In the first plasma processing apparatus,
Exhaust means;
A bypass line connecting the discharge tube and the exhaust means without going through the transport tube;
Further comprising
If the reaction product removed from the inner wall of the discharge tube by heating of the heating unit can be discharged by the exhaust unit through the bypass line without passing through the transport tube and the processing chamber, the discharge tube is cleaned. In so doing, the concern of contaminating the transport tube and processing chamber is eliminated.

本発明は、以上説明した形態で実施され、以下に説明する効果を奏する。 The present invention is implemented in the form described above, and has the effects described below.

まず、本発明によれば、クリーニングガスを排出するためのバイパスラインを設けることにより、装置を大気開放して放電管や輸送管を装置から取り外す必要がなく、バルブの開閉動作のみにより確実且つ容易にクリーニングできる。 First, according to the present invention, by providing a bypass line for discharging the cleaning gas, there is no need to open the apparatus to the atmosphere and remove the discharge tube or the transport tube from the apparatus, and it is reliable and easy only by opening and closing the valve. Can be cleaned.

またさらに、このクリーニング処理に際しては、処理室を遮断した状態とし、バイパスラインを介してクリーニングガスを排気するので、処理室を汚染する心配も解消される。その結果として、プラズマ発生室の洗浄を迅速且つ容易に行うことができ、プラズマ処理のスループットを向上させ、処理品質も高いレベルに維持することが可能となる。 Furthermore, in this cleaning process, the process chamber is shut off and the cleaning gas is exhausted through the bypass line, so that the concern of contaminating the process chamber is eliminated. As a result, the plasma generation chamber can be cleaned quickly and easily, the plasma processing throughput can be improved, and the processing quality can be maintained at a high level.

また、本発明によれば、放電管から輸送管を介することなくクリーニングガスを排出できるバイパスラインを設けることにより、プラズマ発生室のクリーニング処理の際に、輸送管の汚染の虞も解消することができる。 In addition, according to the present invention, by providing a bypass line that can discharge the cleaning gas from the discharge tube without passing through the transport tube, the possibility of contamination of the transport tube can be eliminated during the cleaning process of the plasma generation chamber. it can.

また、本発明によれば、放電管を加熱することにより、フッ化アルミニウムなどの反応生成物を迅速に蒸発させて除去することが可能となる。 In addition, according to the present invention, it is possible to quickly evaporate and remove reaction products such as aluminum fluoride by heating the discharge tube.

また、本発明によれば、輸送管の内壁を反応生成物と同一の材料からなる被覆層により予め覆っておくことにより、輸送管における活性種の失活の程度を最初から一定とし、プラズマ処理を繰り返しても処理速度は変動せず、安定したプラズマ処理を継続的に実施できる。 According to the present invention, the inner wall of the transport pipe is previously covered with a coating layer made of the same material as the reaction product, so that the degree of deactivation of the active species in the transport pipe is constant from the beginning, and plasma treatment is performed. Even if the process is repeated, the processing speed does not change, and stable plasma processing can be continuously performed.

特に、近年の半導体装置や液晶ディスプレイの製造に際しては、素子サイズの微細化などにより、極めて精密なエッチングや表面処理などのプラズマ処理が要求される場合も多く、これに対処するための高い再現性や安定性を有するプラズマ処理装置が必要とされている。本発明によれば、このような要求に応えるプラズマ処理装置を提供できる。 In particular, when manufacturing semiconductor devices and liquid crystal displays in recent years, plasma processing such as extremely precise etching and surface treatment is often required due to miniaturization of element size, etc., and high reproducibility to cope with this. There is a need for a stable plasma processing apparatus. According to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus that meets such requirements.

以上説明したように、本発明によれば、シンプルな装置構成により安定した精密なプラズマ処理を継続的に再現可能なプラズマ処理装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of continuously reproducing stable and precise plasma processing with a simple apparatus configuration, and there are great industrial advantages.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態として、放電管のクリーニングのためのバイパスラインを設けたプラズマ処理装置について説明する。 (First embodiment)
First, a plasma processing apparatus provided with a bypass line for cleaning a discharge tube will be described as a first embodiment of the present invention.

図１は、本実施形態にかかるダウンフロー型プラズマ処理装置の概略構成を表す模式図である。すなわち、同図に表した装置は、プラズマ処理室１０とプラズマ発生室２０とが輸送管３０により連結された構成を有する。 FIG. 1 is a schematic diagram showing a schematic configuration of a downflow type plasma processing apparatus according to the present embodiment. That is, the apparatus shown in the figure has a configuration in which the plasma processing chamber 10 and the plasma generation chamber 20 are connected by the transport pipe 30.

プラズマ処理室１０は、排気手段１２により減圧雰囲気を維持可能とされ、その内部に配置された載置台１４の上に半導体ウェーハやガラス基板などの被処理物Ｗを載置することができる。 The plasma processing chamber 10 can maintain a reduced-pressure atmosphere by the exhaust means 12 and can place an object W to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate on a mounting table 14 disposed therein.

プラズマ発生室２０は、例えば図１５に関して前述したような構造を有し、マイクロ波導波管４０から供給されるマイクロ波Ｍにより、ガス導入口２４から導入されるプロセスガスＧのプラズマＰを励起させる。 The plasma generation chamber 20 has a structure as described above with reference to FIG. 15, for example, and excites the plasma P of the process gas G introduced from the gas introduction port 24 by the microwave M supplied from the microwave waveguide 40. .

プラズマＰにより活性化したプロセスガスＧのラジカルなどの活性種は、輸送管３０を通ってプラズマ処理室１０内に載置された被処理物Ｗの表面に到達し、エッチングやアッシングなどのプラズマ処理が行われる。このようにして、プラズマＰに含まれる荷電粒子などによる被処理物Ｗへの影響を抑制しつつ、所定のプラズマ処理を施すことができる。 Active species such as radicals of the process gas G activated by the plasma P reach the surface of the workpiece W placed in the plasma processing chamber 10 through the transport pipe 30 and plasma processing such as etching and ashing. Is done. In this way, it is possible to perform a predetermined plasma process while suppressing the influence of the charged particles contained in the plasma P on the workpiece W.

さて、本実施形態においては、以上説明した構成に加えて、輸送管３０から分岐したバイパスライン５０が設けられている。そしてさらに、輸送管３０と処理室１０との間には開閉自在のバルブＶ１が設けられ、また輸送管３０とバイパスライン５０との間にも開閉自在のバルブＶ２が設けられている。 Now, in this embodiment, in addition to the structure demonstrated above, the bypass line 50 branched from the transport pipe 30 is provided. Further, an openable / closable valve V <b> 1 is provided between the transport pipe 30 and the processing chamber 10, and an openable / closable valve V <b> 2 is also provided between the transport pipe 30 and the bypass line 50.

バイパスライン５０の他端は排気手段１２に接続されて排気可能とされている。排気手段１２の入口には、処理室１０とバイパスライン５０とを切り替え可能なバルブＶ３を適宜設けてもよい。 The other end of the bypass line 50 is connected to the exhaust means 12 and can be exhausted. A valve V <b> 3 that can switch between the processing chamber 10 and the bypass line 50 may be appropriately provided at the inlet of the exhaust unit 12.

また、ガス導入口２４には、プラズマ処理のために必要とされるプロセスガスＧの供給ラインの他に、プラズマ発生室２０を洗浄するためのクリーニングガスＣを供給するラインが適宜設けられている。 In addition to the process gas G supply line required for the plasma processing, the gas introduction port 24 is appropriately provided with a line for supplying a cleaning gas C for cleaning the plasma generation chamber 20. .

以上説明した構成を有するプラズマ処理装置によれば、通常のプラズマ処理とは別に、クリーニング処理を行うことができる。以下、これらの処理について説明する。 According to the plasma processing apparatus having the above-described configuration, the cleaning process can be performed separately from the normal plasma process. Hereinafter, these processes will be described.

図２は、プラズマ処理の際の動作を表す模式図である。すなわち、プラズマ処理の際には、バルブＶ１を開けて輸送管３０と処理室１０と連通させ、一方、バルブＶ２は閉じてバイパスライン５０を遮断する。また、バルブＶ３を処理室１０側に切り替えて、排気手段１２により処理室１０を排気可能な状態とする。 FIG. 2 is a schematic diagram showing the operation during the plasma processing. That is, during the plasma processing, the valve V1 is opened to communicate with the transport pipe 30 and the processing chamber 10, while the valve V2 is closed to shut off the bypass line 50. Further, the valve V3 is switched to the processing chamber 10 side so that the processing chamber 10 can be evacuated by the exhaust means 12.

この状態において、ガス導入口２４からプロセスガスＧを供給し、プラズマ発生室２０においてプロセスガスＧのプラズマＰを励起させる。そして、このようにして得られた活性種を輸送管３０を介して処理室１０の被処理物Ｗに作用させることにより、エッチングやアッシングなどの所定のプラズマ処理を施すことができる。 In this state, the process gas G is supplied from the gas inlet 24 and the plasma P of the process gas G is excited in the plasma generation chamber 20. Then, the activated species obtained in this manner is allowed to act on the workpiece W in the processing chamber 10 via the transport pipe 30, whereby predetermined plasma processing such as etching and ashing can be performed.

次に、クリーニングの際の動作について説明する。 Next, the operation during cleaning will be described.

図３は、クリーニング処理の際の動作を表す模式図である。すなわち、クリーニング処理の際には、バルブＶ１を閉じて輸送管３０と処理室１０とを遮断し、バルブＶ２を開けて輸送管３０とバイパスライン５０とを連通させる。また、バルブＶ３をバイパスライン５０側に切り替えて、排気手段１２によりバイパスライン５０を排気可能な状態とする。 FIG. 3 is a schematic diagram illustrating the operation during the cleaning process. That is, during the cleaning process, the valve V1 is closed to shut off the transport pipe 30 and the processing chamber 10, and the valve V2 is opened to connect the transport pipe 30 and the bypass line 50. Further, the valve V3 is switched to the bypass line 50 side so that the exhaust line 12 can exhaust the bypass line 50.

この状態において、ガス導入口２４からクリーニングガスＣを供給し、プラズマ発生室２０においてプラズマＰを励起させる。すると、プラズマ発生室２０の内壁に堆積した生成物が分解され、輸送管３０、バイパスライン５０を介して排気手段１２により除去される。 In this state, the cleaning gas C is supplied from the gas inlet 24 and the plasma P is excited in the plasma generation chamber 20. Then, the product deposited on the inner wall of the plasma generation chamber 20 is decomposed and removed by the exhaust means 12 through the transport pipe 30 and the bypass line 50.

例えば、プラズマ発生室２０の内壁がアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）により形成され、プロセスガスＧとして、ＣＦ_４やＮＦ_４などのフッ素（Ｆ）系ガスを用いる場合、アルミナに含まれるアルミニウム（Ａｌ）がフッ素（Ｆ）と反応してフッ化アルミニウム（ＡｌＦｘ）が生成される。このようにプラズマ発生室２０の内壁に堆積したフッ化アルミニウムを分解するためには、クリーニングガスＣとして、酸素（Ｏ）を含有したガスを用いることが有効である。すなわち、酸素を含有したプラズマＰを励起させると、フッ化アルミニウムが分解して、揮発性のフッ素はバイパスライン５０を介して排出される。その結果として、プラズマ発生室２０を洗浄することができる。 For example, when the inner wall of the plasma generation chamber 20 is formed of alumina (Al ₂ O ₃ ) and a fluorine (F) gas such as CF ₄ or NF ₄ is used as the process gas G, aluminum (Al) contained in the alumina Reacts with fluorine (F) to produce aluminum fluoride (AlFx). In order to decompose aluminum fluoride deposited on the inner wall of the plasma generation chamber 20 in this way, it is effective to use a gas containing oxygen (O) as the cleaning gas C. That is, when the plasma P containing oxygen is excited, aluminum fluoride is decomposed and volatile fluorine is discharged through the bypass line 50. As a result, the plasma generation chamber 20 can be cleaned.

以上説明したように、本実施形態によれば、装置を大気開放して放電管２２を装置から取り外す必要がなく、バルブＶ１〜Ｖ３の開閉動作のみにより確実且つ容易にクリーニングできる。またさらに、このクリーニング処理に際しては、処理室１０を遮断した状態とし、バイパスライン５０を介してクリーニングガスＣを排気するので、処理室１０を汚染する心配がない。 As described above, according to the present embodiment, it is not necessary to open the apparatus to the atmosphere and remove the discharge tube 22 from the apparatus, and it is possible to perform cleaning reliably and easily only by opening and closing the valves V1 to V3. Furthermore, in this cleaning process, the processing chamber 10 is shut off and the cleaning gas C is exhausted via the bypass line 50, so that there is no fear of contaminating the processing chamber 10.

その結果として、プラズマ発生室２０の洗浄を迅速且つ容易に行うことができ、プラズマ処理のスループットを向上させ、処理品質も高いレベルに維持することが可能となる。 As a result, the plasma generation chamber 20 can be cleaned quickly and easily, the plasma processing throughput can be improved, and the processing quality can be maintained at a high level.

図４は、本実施形態にかかるプラズマ処理装置の変型例を表す模式図である。同図については、図１乃至図３に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 4 is a schematic diagram showing a modification of the plasma processing apparatus according to the present embodiment. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 3 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

すなわち、本変型例においては、バイパスライン５０がバルブＶ２を介してプラズマ発生室２０の上流側に接続されている。そして、プラズマ発生室２０の上流側にはプロセスガスＧを導入するためのガス導入口２４が設けられ、一方、プラズマ発生室２０の下流側にはクリーニングガスＣを導入するためのガス導入口２６が設けられている。 That is, in this modification, the bypass line 50 is connected to the upstream side of the plasma generation chamber 20 via the valve V2. A gas introduction port 24 for introducing the process gas G is provided upstream of the plasma generation chamber 20, while a gas introduction port 26 for introducing the cleaning gas C is provided downstream of the plasma generation chamber 20. Is provided.

この装置の動作について説明すると、まず、プラズマ処理の際には、バルブＶ１を開け、バルブＶ２は閉じた状態とする。また、バルブＶ３は、処理室１０側に切り替える。この状態において、排気手段１２により処理室１０を排気しつつ、ガス導入口２４からプロセスガスＧを導入して、プラズマ発生室２０においてプロセスガスのプラズマＰを励起させる。すると、得られた活性種が輸送管３０を介して処理室１０に導入され、被処理物Ｗにプラズマ処理を施すことができる。 The operation of this apparatus will be described. First, in plasma processing, the valve V1 is opened and the valve V2 is closed. Further, the valve V3 is switched to the processing chamber 10 side. In this state, while exhausting the processing chamber 10 by the exhaust means 12, the process gas G is introduced from the gas introduction port 24, and the plasma P of the process gas is excited in the plasma generation chamber 20. Then, the obtained active species are introduced into the processing chamber 10 through the transport pipe 30, and the workpiece W can be subjected to plasma processing.

一方、クリーニング処理の際には、バルブＶ１を閉じて、バルブＶ２を開けた状態とする。また、バルブＶ３は、バイパスライン５０の側に切り替えた状態とする。この状態において、排気手段１２によりバイパスライン５０を介して排気しつつ、ガス導入口２６からクリーニングガスＣを導入して、プラズマ発生室２０においてプラズマＰを励起させる。すると、プラズマ発生室２０の内壁に堆積した生成物が分解され、バイパスライン５０を介して排出させることができる。 On the other hand, during the cleaning process, the valve V1 is closed and the valve V2 is opened. Further, the valve V3 is switched to the bypass line 50 side. In this state, while the exhaust means 12 exhausts through the bypass line 50, the cleaning gas C is introduced from the gas introduction port 26, and the plasma P is excited in the plasma generation chamber 20. Then, the product deposited on the inner wall of the plasma generation chamber 20 can be decomposed and discharged through the bypass line 50.

本変型例によれば、プラズマ発生室２０のクリーニング処理の際に、輸送管３０を介することなくクリーニングガスＣを排出するので、輸送管３０の汚染の虞も解消することができる。 According to this modification, the cleaning gas C is discharged without passing through the transport pipe 30 during the cleaning process of the plasma generation chamber 20, so that the possibility of contamination of the transport pipe 30 can be eliminated.

なお、図１乃至図３において、バルブＶ１及びＶ２は、それぞれ個別のバルブでなく、単一の切り替えバルブとして構成されていてもよい。 In FIGS. 1 to 3, the valves V1 and V2 may be configured as a single switching valve instead of individual valves.

また同様に、図１乃至図３において、バルブＶ３は、単一の切り替えバルブでなく、それぞれが処理チャンバ１０とバイパスライン５０に設けられた２つの開閉バルブとして構成されていてもよい。 Similarly, in FIGS. 1 to 3, the valve V <b> 3 may not be a single switching valve, but may be configured as two on-off valves provided in the processing chamber 10 and the bypass line 50, respectively.

また、以上説明した図１乃至図４においては、同一の排気手段１２にバルブＶ３を設けて処理室１０とバイパスライン５０とを切り替え可能としたが、本発明はこれに限定されず、処理室１０とバイパスライン５０とを、それぞれ個別の排気手段により排気可能としてもよい。 Further, in FIGS. 1 to 4 described above, the valve V3 is provided in the same exhaust means 12 so that the processing chamber 10 and the bypass line 50 can be switched. However, the present invention is not limited to this, and the processing chamber is not limited thereto. 10 and the bypass line 50 may be evacuated by individual exhaust means.

さらにまた、以上説明した図１乃至図４の構成においても、必ずしもクリーニング中にパイパスラインを介して排気しなくても良い場合もあり得る。すなわち、除去すべき堆積物の性質や堆積量などに応じては、バイパスラインを介さずに、処理チャンバを介して排気しながらクリーニングしてもよい場合もある。 Furthermore, in the configurations of FIGS. 1 to 4 described above, it may not always be necessary to exhaust air via the bypass line during cleaning. That is, depending on the nature of the deposit to be removed, the amount of deposition, and the like, cleaning may be performed while exhausting through the processing chamber instead of through the bypass line.

（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態として、放電管や輸送管に加熱手段を付加することにより、効率的なクリーニングを可能としたプラズマ処理装置について説明する。 (Second Embodiment)
Next, as a second embodiment of the present invention, a plasma processing apparatus capable of efficient cleaning by adding a heating means to a discharge tube or a transport tube will be described.

図５は、本実施形態にかかるダウンフロー型プラズマ処理装置の要部概略構成を表す模式図である。同図については、図１乃至図４に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the downflow type plasma processing apparatus according to the present embodiment. In the figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 4 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

すなわち、本実施形態のプラズマ処理装置も、プラズマ処理室１０とプラズマ発生室２０とが輸送管３０により連結された構成を有する。そして、プラズマ発生室２０の放電管２２の周囲にヒータ６０が設けられ、放電管２２を加熱可能としている。 That is, the plasma processing apparatus of this embodiment also has a configuration in which the plasma processing chamber 10 and the plasma generation chamber 20 are connected by the transport pipe 30. A heater 60 is provided around the discharge tube 22 in the plasma generation chamber 20 so that the discharge tube 22 can be heated.

本実施形態の装置の場合も、プラズマ処理に際しては、プロセスガスＧを導入し、プラズマ発生室２０においてプラズマＰを励起させて、得られた活性種を処理室１０に導入することにより、エッチングなどの各種の処理を行うことができる。一方、クリーニングに際しては、ヒータ６０により放電管２２を加熱した状態でクリーニングガスＣを供給する。すると、放電管２２の内壁に堆積した生成物が蒸発してクリーニングガスＣにより輸送され、排気手段１２により排出される。 Also in the case of the apparatus of the present embodiment, during the plasma processing, the process gas G is introduced, the plasma P is excited in the plasma generation chamber 20, and the obtained active species is introduced into the processing chamber 10. Various processes can be performed. On the other hand, for cleaning, the cleaning gas C is supplied in a state where the discharge tube 22 is heated by the heater 60. Then, the product deposited on the inner wall of the discharge tube 22 evaporates and is transported by the cleaning gas C and discharged by the exhaust means 12.

例えば、アルミナからなる放電管２２の内壁に生成物としてフッ化アルミニウムが堆積した場合、１００パスカル程度の圧力において放電管２２を５００℃以上に加熱すると、図６に表したように、フッ化アルミニウムＤが顕著に蒸発する。
本発明者の検討によれば、放電管２２を８００℃程度まで加熱すると、極めて迅速にフッ化アルミニウムを除去できることが分かった。 For example, when aluminum fluoride is deposited as a product on the inner wall of the discharge tube 22 made of alumina, when the discharge tube 22 is heated to 500 ° C. or higher at a pressure of about 100 Pascal, as shown in FIG. D evaporates significantly.
According to the study of the present inventors, it has been found that when the discharge tube 22 is heated to about 800 ° C., the aluminum fluoride can be removed very rapidly.

このように蒸発したフッ化アルミニウムは、排気手段１２により排出され、放電管２２を洗浄することができる。このように生成物を蒸発させて輸送する場合、クリーニングガスＣを蒸発物のキャリアガスとして用いることとなる。この場合には、クリーニングガスＣとしては、例えばアルゴン（Ａｒ）などの不活性ガスを用いることができる。 The aluminum fluoride thus evaporated is discharged by the exhaust means 12, and the discharge tube 22 can be cleaned. When the product is thus evaporated and transported, the cleaning gas C is used as a carrier gas for the evaporated material. In this case, as the cleaning gas C, for example, an inert gas such as argon (Ar) can be used.

一方、クリーニングガスＣとして、放電管２２の内壁に堆積した生成物を分解するガスを用いてもよい。例えば、酸素を含有したガスを流すと、フッ化アルミニウムが分解されて揮発性のフッ素が生成される。従って、ヒータ６０による加熱蒸発の効果と相乗して洗浄効果をさらに上げることが可能となる。 On the other hand, as the cleaning gas C, a gas that decomposes the product deposited on the inner wall of the discharge tube 22 may be used. For example, when a gas containing oxygen is flowed, aluminum fluoride is decomposed to generate volatile fluorine. Therefore, it is possible to further improve the cleaning effect in synergy with the heating evaporation effect by the heater 60.

一方、本実施形態においては、プラズマ発生室２０のみならず、輸送管３０にヒータを付加してもよい。 On the other hand, in the present embodiment, a heater may be added to the transport pipe 30 as well as the plasma generation chamber 20.

図７は、輸送管３０にヒータを付加したプラズマ処理装置の要部構成を例示する模式図である。このように、輸送管３０にヒータ６０を設けて加熱することにより、輸送管３０の内壁に付着した生成物も蒸発・分解させて除去することができる。 FIG. 7 is a schematic view illustrating the main configuration of a plasma processing apparatus in which a heater is added to the transport pipe 30. Thus, by providing the heater 60 in the transport pipe 30 and heating it, the product adhering to the inner wall of the transport pipe 30 can also be removed by evaporation and decomposition.

また、このように輸送管３０も加熱可能とすれば、プラズマ発生室２０のクリーニングの際に蒸発した生成物が輸送管３０の内壁に再付着することも防ぐことができる。 If the transport pipe 30 can also be heated in this way, it is possible to prevent the product evaporated during cleaning of the plasma generation chamber 20 from reattaching to the inner wall of the transport pipe 30.

またさらに、本実施形態において、第１実施形態に関して前述したバイパスラインを付加してもよい。 Furthermore, in the present embodiment, the bypass line described above with respect to the first embodiment may be added.

図８及び図９は、本実施形態にバイパスラインを付加したプラズマ処理装置の要部構成を例示する模式図である。これらの図については、図１乃至図７に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 8 and 9 are schematic views illustrating the configuration of the main part of a plasma processing apparatus in which a bypass line is added to this embodiment. In these figures, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 7 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

ここで、図８に例示した構成は図１に対応し、図９に例示した構成は図４に対応する。 Here, the configuration illustrated in FIG. 8 corresponds to FIG. 1, and the configuration illustrated in FIG. 9 corresponds to FIG.

すなわち、図８に例示した装置の場合、バルブＶ１を閉じて処理室１０を遮断した状態で、プラズマ発生室２０や輸送管３０の加熱クリーニングが可能となる。 That is, in the case of the apparatus illustrated in FIG. 8, the plasma generation chamber 20 and the transport pipe 30 can be heated and cleaned with the valve V1 closed and the processing chamber 10 shut off.

また、図９に例示した装置の場合、バルブＶ１を閉じて輸送管３０と処理室１０を遮断した状態で、プラズマ発生室２０の加熱クリーニングが可能となる。 In the case of the apparatus illustrated in FIG. 9, the plasma generation chamber 20 can be heated and cleaned in a state where the valve V1 is closed and the transport pipe 30 and the processing chamber 10 are shut off.

その結果として、プラズマ発生室２０（あるいは輸送管３０）においてヒータ６０により加熱されて蒸発した生成物による処理室１０の汚染を防ぐことができる。 As a result, it is possible to prevent the processing chamber 10 from being contaminated by the product heated and evaporated by the heater 60 in the plasma generation chamber 20 (or the transport pipe 30).

（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態として、プラズマ発生室において生成される反応生成物と同一の物質により輸送管の内壁を被覆することにより、プラズマ処理の速度の変動を抑制したプラズマ処理装置について説明する。 (Third embodiment)
Next, as a third embodiment of the present invention, the plasma processing in which fluctuations in the plasma processing speed are suppressed by coating the inner wall of the transport pipe with the same material as the reaction product generated in the plasma generation chamber. The apparatus will be described.

図１０は、本実施形態にかかるダウンフロー型プラズマ処理装置の要部概略構成を表す模式図である。同図についても、図１乃至図９に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して詳細な説明は省略する。 FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a schematic configuration of a main part of the downflow type plasma processing apparatus according to the present embodiment. Also in this figure, the same elements as those described above with reference to FIGS. 1 to 9 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

すなわち、本実施形態のプラズマ処理装置も、プラズマ処理室１０とプラズマ発生室２０とが輸送管３０により連結された構成を有する。但し、本実施形態においては、輸送管３０の内壁面上に被覆層７０が設けられている。被覆層７０は、プラズマ処理に際してプラズマ発生室２０において生成される反応生成物と同一の材料からなる。従って、その材料は、プラズマ発生室２０の放電管の材料と、プラズマ処理の際に導入するプロセスガスＧとの組み合わせにより適宜決定される。 That is, the plasma processing apparatus of this embodiment also has a configuration in which the plasma processing chamber 10 and the plasma generation chamber 20 are connected by the transport pipe 30. However, in this embodiment, the coating layer 70 is provided on the inner wall surface of the transport pipe 30. The coating layer 70 is made of the same material as the reaction product generated in the plasma generation chamber 20 during the plasma treatment. Therefore, the material is appropriately determined depending on the combination of the material of the discharge tube of the plasma generation chamber 20 and the process gas G introduced during the plasma processing.

例えば、放電管２２の材料としてアルミナを用い、プロセスガスとしてＣＦ_４などのフッ素（Ｆ）系ガスを用いる場合は、前述したように、プラズマＰの励起により、フッ化アルミニウム（ＡｌＦｘ）が反応生成物として生成される。従って、この場合には、輸送管３０の内壁をフッ化アルミニウムからなる被覆層７０により覆う。 For example, when alumina is used as the material of the discharge tube 22 and a fluorine (F) gas such as CF ₄ is used as the process gas, aluminum fluoride (AlFx) is generated by reaction with excitation of the plasma P as described above. Produced as a product. Therefore, in this case, the inner wall of the transport pipe 30 is covered with the coating layer 70 made of aluminum fluoride.

このような被覆層７０により輸送管３０の内壁を被覆すると、プラズマ処理速度の変動を抑えることができる。これは、このような被覆層７０を設けることにより、輸送管３０における活性種の失活の程度を一定に維持できるからであるとと考えられる。 When the inner wall of the transport pipe 30 is covered with such a coating layer 70, fluctuations in the plasma processing speed can be suppressed. This is considered to be because the degree of deactivation of the active species in the transport pipe 30 can be kept constant by providing such a coating layer 70.

すなわち、ダウンフロー型の装置の場合、プラズマ発生室２０で生成された活性種が処理室１０に輸送される途中に金属材料が露出していると活性種が反応して失活し、被処理物Ｗに対する処理速度が顕著に低下するという問題がある。このため、これまでは、輸送管３０の内壁面は、活性種と反応しにくい材料、例えば、四弗化樹脂（ＰＴＦＥ）またはアルミナ等のセラミック材料などにより形成されていた。 That is, in the case of a downflow type apparatus, when the active material generated in the plasma generation chamber 20 is exposed to the processing chamber 10 while the metal material is exposed, the active species reacts and deactivates, and the target material is processed. There exists a problem that the processing speed with respect to the thing W falls remarkably. For this reason, until now, the inner wall surface of the transport pipe 30 has been formed of a material that does not easily react with active species, for example, a ceramic material such as tetrafluororesin (PTFE) or alumina.

しかし、本発明の独自の検討の結果、輸送管３０の内壁面を活性種と反応しにくい材料で構成した場合でも、プラズマ処理を繰り返すと、経時的に処理速度の低下が生ずることが分かった。そして、この原因は、放電管２２を構成する材料とプロセスガスＧとの反応生成物が輸送管３０の内壁面に堆積するためであることが判明した。つまり、このような反応生成物も、活性種を失活させる作用を有するために、反応生成物が輸送管３０の内壁面に堆積すると、これに触れた活性種が失活して処理速度が低下する。その結果として、輸送管３０の内壁面が清浄な状態と比較して処理速度の変動が生ずることとなる。 However, as a result of the original study of the present invention, it has been found that even when the inner wall surface of the transport pipe 30 is made of a material that does not easily react with the active species, the processing speed decreases with time when the plasma treatment is repeated. . The cause of this was found to be that the reaction product of the material constituting the discharge tube 22 and the process gas G was deposited on the inner wall surface of the transport tube 30. That is, since such a reaction product also has an action of deactivating the active species, when the reaction product is deposited on the inner wall surface of the transport pipe 30, the activated species touching the reaction product deactivates and the processing speed is increased. descend. As a result, the processing speed fluctuates as compared with a state where the inner wall surface of the transport pipe 30 is clean.

そこで、本実施形態においては、輸送管３０の内壁を反応生成物と同一の材料からなる被覆層７０により予め覆っておく。このようにすれば、輸送管３０における活性種の失活の程度は最初から一定であるので、プラズマ処理を繰り返しても処理速度は変動しない。換言すると、プラズマ処理の速度を最初から安定レベルに低下させておくことにより、速度の変動を抑えることができる。 Therefore, in this embodiment, the inner wall of the transport pipe 30 is previously covered with a coating layer 70 made of the same material as the reaction product. In this way, since the degree of deactivation of the active species in the transport pipe 30 is constant from the beginning, the processing speed does not vary even if the plasma processing is repeated. In other words, by reducing the plasma processing speed to a stable level from the beginning, fluctuations in the speed can be suppressed.

本発明者は、実験により本実施形態の効果を確認した。 The inventor has confirmed the effect of the present embodiment through experiments.

図１１は、本実験において用いた放電管２２及び輸送管３０の一部を表す模式断面図である。ここで、本実験においては、放電管２２としてアルミナ管を用い、輸送管３０の内壁面に、それぞれ金属（ＳＵＳ３１６Ｌ）、石英（Ａ５０５２）、四フッ化テフロン（ＰＴＦＥ）、およびフッ化アルミニウム（ＡｌＦ_３）がそれぞれ露出したものを用いて比較した。また、放電管２２と輸送管３０とは、継ぎ手２８により接続され、Ｏリング２９により気密が維持されている。 FIG. 11 is a schematic cross-sectional view showing a part of the discharge tube 22 and the transport tube 30 used in this experiment. Here, in this experiment, an alumina tube is used as the discharge tube 22, and metal (SUS316L), quartz (A5052), Teflon tetrafluoride (PTFE), and aluminum fluoride (AlF) are respectively formed on the inner wall surface of the transport tube 30. ₃ ) Comparison was made using the exposed ones. Further, the discharge tube 22 and the transport tube 30 are connected by a joint 28, and airtightness is maintained by an O-ring 29.

そして、プロセスガスＧとして、四フッ化炭素（ＣＦ_４）と酸素（Ｏ_２）とを３：１の割合で混合したガスを用い、圧力４０パスカル（Ｐａ）、マイクロ波の投入パワー７００Ｗの条件でプラズマを生成し、直径２００ｍｍのシリコン（Ｓｉ）ウェーハに１分間のエッチング処理を繰り返した。 Then, a gas in which carbon tetrafluoride (CF ₄ ) and oxygen (O ₂ ) are mixed at a ratio of 3: 1 is used as the process gas G, and the pressure is 40 Pascals (Pa) and the microwave power is 700 W. Then, plasma was generated, and the etching process for 1 minute was repeated on a silicon (Si) wafer having a diameter of 200 mm.

図１２は、この実験の結果を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は処理回数、縦軸はシリコンウェーハのエッチング速度をそれぞれ表す。 FIG. 12 is a graph showing the results of this experiment. That is, the horizontal axis in the figure represents the number of processing times, and the vertical axis represents the etching rate of the silicon wafer.

この結果から、まず、輸送管３０の内壁面に金属（ＳＵＳ３１６Ｌ）が露出している場合（長破線）は、プラズマ処理を繰り返すに従って、エッチング速度が上昇することが分かる。これは、反応生成物であるフッ化アルミニウムよりも金属のほうが活性種を失活させる作用が強いからである。つまり、プラズマ処理を繰り返して輸送管３０の内壁がフッ化アルミニウムが徐々に堆積するに従って、活性種の失活の程度が低下するために、エッチング速度が増加の方向に変動する。 From this result, it can be seen that when the metal (SUS316L) is exposed on the inner wall surface of the transport pipe 30 (long broken line), the etching rate increases as the plasma treatment is repeated. This is because a metal has a stronger effect of deactivating active species than aluminum fluoride which is a reaction product. That is, as the plasma treatment is repeated and aluminum fluoride is gradually deposited on the inner wall of the transport tube 30, the degree of deactivation of the active species is reduced, so that the etching rate varies in the increasing direction.

次に、輸送管３０の内壁面に石英（Ａ５０５２）を露出させた場合（短破線）と四フッ化テフロン（ＰＴＦＥ）を露出させた場合（一点鎖線）について見ると、エッチング速度が徐々に低下していることが分かる。これは、これらの材料は、反応生成物であるフッ化アルミニウムよりも活性種を失活させにくいからである。つまり、当初は、輸送管３０の内壁にこれらの材料が露出しているために、活性種の失活が少ないものの、プラズマ処理を繰り返して輸送管３０の内壁にフッ化アルミニウムが堆積するに従って活性種の失活が増えてエッチング速度が低下の方向に変動する。 Next, when the quartz (A5052) is exposed on the inner wall surface of the transport pipe 30 (short dashed line) and the case where Teflon tetrafluoride (PTFE) is exposed (dashed line), the etching rate gradually decreases. You can see that This is because these materials are less likely to deactivate active species than aluminum fluoride which is a reaction product. That is, initially, since these materials are exposed on the inner wall of the transport tube 30, the active species are less deactivated, but the plasma treatment is repeated to activate the aluminum fluoride as the aluminum fluoride is deposited on the inner wall of the transport tube 30. The seed deactivation increases, and the etching rate fluctuates in a decreasing direction.

これに対して、輸送管３０の内壁をフッ化アルミニウムにより被覆した場合（実線）は、当初からエッチング速度がやや低めであるものの、エッチング処理を繰り返してもエッチング速度の変動は小さく、極めて安定した処理を継続的に行うことができる。 On the other hand, when the inner wall of the transport pipe 30 is coated with aluminum fluoride (solid line), the etching rate is slightly low from the beginning, but even when the etching process is repeated, the variation in the etching rate is small and extremely stable. Processing can be performed continuously.

このように、本実施形態によれば、半導体装置や液晶ディスプレイをはじめとした各種の製造現場において、極めて精密かつ高い再現性が要求されるエッチング工程を高い歩留まりで実施することが可能となる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to perform an etching process that requires extremely precise and high reproducibility at a high yield in various manufacturing sites including a semiconductor device and a liquid crystal display.

またさらに、本発明者は、輸送管３０の内壁における活性種の失活が、その内壁面の温度に依存することも見いだした。具体的には、例えば、輸送管３０の温度が上昇すると活性種の失活が顕著となる現象が見られた。 Furthermore, the present inventor has also found that the deactivation of the active species on the inner wall of the transport pipe 30 depends on the temperature of the inner wall surface. Specifically, for example, a phenomenon in which the deactivation of active species becomes remarkable when the temperature of the transport pipe 30 is increased was observed.

図１３は、かかる知見に基づいて得られた本実施形態の変型例にかかるプラズマ処理装置の要部を表す模式図である。すなわち、本変型例においては、輸送管３０の周囲に、温度制御機構８０が設けられている。この温度制御機構８０は、輸送管３０の温度を所定の範囲に維持する役割を有する。従って、加熱手段を調節することにより、周囲温度よりも高い所定の温度範囲に維持するように制御してもよく、または、冷却手段を調節することにより、周囲温度よりも低い所定の温度範囲に維持するように制御してもよい。または、加熱手段と冷却手段とを適宜調節することにより、任意の温度範囲に維持可能としてもよい。 FIG. 13 is a schematic diagram showing a main part of a plasma processing apparatus according to a modification of the present embodiment obtained based on such knowledge. That is, in this modified example, a temperature control mechanism 80 is provided around the transport pipe 30. The temperature control mechanism 80 has a role of maintaining the temperature of the transport pipe 30 within a predetermined range. Therefore, by adjusting the heating means, it may be controlled to maintain a predetermined temperature range higher than the ambient temperature, or by adjusting the cooling means, it may be controlled to a predetermined temperature range lower than the ambient temperature. You may control so that it may maintain. Or it is good also as maintaining in arbitrary temperature ranges by adjusting a heating means and a cooling means suitably.

このような温度制御機構８０を設けることにより、輸送管３０の温度の変動を抑え、その結果として、プラズマ処理の速度の変動を抑制することができる。 By providing such a temperature control mechanism 80, fluctuations in the temperature of the transport pipe 30 can be suppressed, and as a result, fluctuations in the plasma processing speed can be suppressed.

図１４は、本発明者が行った実験の結果を表すグラフ図である。すなわち、同図の横軸は時間、縦軸はエッチング速度をそれぞれ表す。ここでは、シリコンウェーハのエッチングを所定の回数だけ繰り返した後に、所定の時間だけ装置を休止させ、しかる後にまたシリコンウェーハのエッチングを所定の回数だけ繰り返す、という動作を繰り返した。また、ここで、輸送管３０の内壁は、フッ化アルミニウムにより予め被覆した。 FIG. 14 is a graph showing the results of an experiment conducted by the inventor. That is, the horizontal axis in the figure represents time, and the vertical axis represents the etching rate. Here, after the etching of the silicon wafer was repeated a predetermined number of times, the apparatus was stopped for a predetermined time, and then the silicon wafer etching was repeated a predetermined number of times. Here, the inner wall of the transport pipe 30 was previously coated with aluminum fluoride.

図１４を見ると、輸送管３０に温度制御機構８０を設けない場合（破線）は、時間の経過とともに、まずエッチング速度が低下し、しかる後に上昇するというサイクルを繰り返すことが分かる。このエッチング速度の低下は、プラズマ処理を繰り返している期間に対応し、輸送管３０の温度が徐々に上昇することにより活性種の失活が増加することに起因するものと考えられる。そして、休止期間に輸送管３０の温度が低下することにより、エッチング速度は、当初のレベルまで回復する。 As can be seen from FIG. 14, when the temperature control mechanism 80 is not provided in the transport pipe 30 (broken line), the cycle in which the etching rate first decreases and then increases over time is repeated. This decrease in the etching rate corresponds to the period in which the plasma treatment is repeated, and is considered to be caused by the increase in the deactivation of the active species due to the gradual increase in the temperature of the transport pipe 30. Then, as the temperature of the transport pipe 30 decreases during the rest period, the etching rate is restored to the initial level.

これに対して、温度制御機構８０を設けて輸送管３０の温度を約１００℃程度に維持した場合（実線）は、エッチング速度の変動は極く微小の範囲に抑えられている。 On the other hand, when the temperature control mechanism 80 is provided and the temperature of the transport pipe 30 is maintained at about 100 ° C. (solid line), the variation in the etching rate is suppressed to a very small range.

このように、温度制御機構８０を設けることより、輸送管３０の温度の変動に起因するプラズマ処理速度の変動を抑制し、より安定した高い再現性のプラズマ処理を継続的に実施することが可能となる。 As described above, by providing the temperature control mechanism 80, it is possible to suppress the fluctuation of the plasma processing speed due to the fluctuation of the temperature of the transport pipe 30 and continuously perform the plasma processing with higher stability and high reproducibility. It becomes.

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。 The embodiments of the present invention have been described above with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

例えば、本発明のプラズマ処理装置が備えるプラズマ発生室、輸送管、プラズマ処理室をはじめとする各要素の構造や形状、配置関係、材質などに関しては、上記具体例に限定されず、当業者が適宜選択採用したものも本発明の範囲に包含される。 For example, the structure, shape, arrangement relationship, material, and the like of each element including the plasma generation chamber, the transport pipe, and the plasma processing chamber included in the plasma processing apparatus of the present invention are not limited to the specific examples described above, Those appropriately selected and adopted are also included in the scope of the present invention.

より具体的には、例えば、放電管と導波管との関係や、処理室におけるエッチングガスの導入部と被処理物と排気口との配置関係などについても、当業者が適宜設計変更したものは本発明の範囲に包含される。 More specifically, for example, a person skilled in the art appropriately changed the design of the relationship between the discharge tube and the waveguide, the arrangement relationship between the etching gas introduction part, the object to be processed, and the exhaust port in the processing chamber. Are included within the scope of the present invention.

その他、本発明の要素を具備し、当業者が適宜設計変更しうる全てのエッチング装置は本発明の範囲に包含される。 In addition, all etching apparatuses that include the elements of the present invention and whose design can be appropriately changed by those skilled in the art are included in the scope of the present invention.

本発明の第１の実施形態にかかるダウンフロー型プラズマ処理装置の概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of the downflow type plasma processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. プラズマ処理の際の動作を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the operation | movement in the case of a plasma processing. クリーニング処理の際の動作を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the operation | movement in the case of a cleaning process. 本発明の第１の実施形態にかかるプラズマ処理装置の変型例を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the modification of the plasma processing apparatus concerning the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態にかかるダウンフロー型プラズマ処理装置の要部概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part schematic structure of the downflow type plasma processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 放電管２２において加熱によりフッ化アルミニウムＤが顕著に蒸発する様子を表す概念図である。FIG. 3 is a conceptual diagram showing how aluminum fluoride D evaporates significantly by heating in the discharge tube 22. 輸送管３０にヒータを付加したプラズマ処理装置の要部構成を例示する模式図である。3 is a schematic view illustrating the configuration of the main part of a plasma processing apparatus in which a heater is added to a transport pipe 30. FIG. 本発明の第２の実施形態にバイパスラインを付加したプラズマ処理装置の要部構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the principal part structure of the plasma processing apparatus which added the bypass line to the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第２の実施形態にバイパスラインを付加したプラズマ処理装置の要部構成を例示する模式図である。It is a schematic diagram which illustrates the principal part structure of the plasma processing apparatus which added the bypass line to the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施形態にかかるダウンフロー型プラズマ処理装置の要部概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part schematic structure of the downflow type plasma processing apparatus concerning the 3rd Embodiment of this invention. 本発明者の実験において用いた放電管２２及び輸送管３０の一部を表す模式断面図である。3 is a schematic cross-sectional view showing a part of the discharge tube 22 and the transport tube 30 used in the experiment of the present inventors. 本発明の実験の結果を表すグラフ図である。It is a graph showing the result of the experiment of the present invention. 本発明の知見に基づいて得られた本実施形態の変型例にかかるプラズマ処理装置の要部を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the principal part of the plasma processing apparatus concerning the modification of this embodiment obtained based on the knowledge of this invention. 本発明者が行った実験の結果を表すグラフ図である。It is a graph showing the result of the experiment which this inventor conducted. 従来のダウンフロー型プラズマ処理装置の概略構成を表す模式図である。It is a schematic diagram showing schematic structure of the conventional downflow type plasma processing apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０処理チャンバ
１２排気手段
１４載置台
２０プラズマ発生室
２２放電管
２４、２６ガス導入口
２８継ぎ手
２９Ｏリング
３０輸送管
４０マイクロ波導波管
５０バイパスライン
６０ヒータ
７０被覆層
８０温度制御機構
１１０プラズマ処理室
１１０処理室
１１２排気手段
１１４載置台
１２０プラズマ発生室
１２０Ａプラズマ発生領域
１２０Ｃスリット
１２２放電管
１２４ガス導入口
１３０輸送管
１４０導波管
Ｃクリーニングガス
Ｄフッ化アルミニウム
Ｇプロセスガス
Ｍマイクロ波
Ｐプラズマ
Ｖ１〜Ｖ３バルブ
Ｗ被処理物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing chamber 12 Exhaust means 14 Mounting table 20 Plasma generating chamber 22 Discharge tube 24, 26 Gas inlet 28 Joint 29 O-ring 30 Transport tube 40 Microwave waveguide 50 Bypass line 60 Heater 70 Covering layer 80 Temperature control mechanism 110 Plasma processing Chamber 110 Processing chamber 112 Exhaust means 114 Mounting table 120 Plasma generation chamber 120A Plasma generation region 120C Slit 122 Discharge tube 124 Gas inlet 130 Transport tube 140 Waveguide C Cleaning gas D Aluminum fluoride G Process gas M Microwave P Plasma V1 ~ V3 Valve W Workpiece

Claims

放電管と電磁波導入手段とを有し、前記放電管の中に導入されたガスに電磁波を作用させてプラズマを生成するプラズマ発生室と、
被処理物を収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理チャンバと、
前記プラズマ発生室と前記処理チャンバとを接続する輸送管と、
前記放電管を加熱する加熱手段と、
前記被処理物を処理するためのプロセスガスを前記プラズマ発生室に導入する第１のガス導入手段と、
クリーニングガスを前記プラズマ発生室に導入する第２のガス導入手段と、
を備え、
前記チャンバ内を大気圧よりも減圧しつつ、前記放電管の内部において前記プラズマを生成することにより分解したガスを前記チャンバ内に導入することにより前記被処理物を処理可能としたプラズマ処理装置であって、
前記加熱手段により前記放電管を加熱することにより前記放電管の内壁に堆積した反応生成物を除去可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma generation chamber having a discharge tube and electromagnetic wave introduction means, and generating plasma by causing electromagnetic waves to act on the gas introduced into the discharge tube;
A processing chamber capable of storing an object to be processed and maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure;
A transport pipe connecting the plasma generation chamber and the processing chamber;
Heating means for heating the discharge tube;
First gas introduction means for introducing a process gas for treating the workpiece into the plasma generation chamber;
A second gas introduction means for introducing a cleaning gas into the plasma generation chamber;
With
A plasma processing apparatus capable of processing the object to be processed by introducing a gas decomposed by generating the plasma inside the discharge tube into the chamber while reducing the pressure in the chamber from atmospheric pressure. There,
A plasma processing apparatus characterized in that a reaction product deposited on an inner wall of the discharge tube can be removed by heating the discharge tube with the heating means.

放電管と電磁波導入手段とを有し、前記放電管の中に導入されたガスに電磁波を作用させてプラズマを生成するプラズマ発生室と、
被処理物を収容し大気圧よりも減圧された雰囲気を維持可能な処理チャンバと、
前記プラズマ発生室と前記処理チャンバとを接続する輸送管と、
前記輸送管を加熱する加熱手段と、
前記被処理物を処理するためのプロセスガスを前記プラズマ発生室に導入する第１のガス導入手段と、
クリーニングガスを前記プラズマ発生室に導入する第２のガス導入手段と、
を備え、
前記チャンバ内を大気圧よりも減圧しつつ、前記放電管の内部において前記プラズマを生成することにより分解したガスを前記チャンバ内に導入することにより前記被処理物を処理可能としたプラズマ処理装置であって、
前記加熱手段により前記輸送管を加熱することにより前記輸送管の内壁に堆積した反応生成物を除去可能としたことを特徴とするプラズマ処理装置。 A plasma generation chamber having a discharge tube and electromagnetic wave introduction means, and generating plasma by causing electromagnetic waves to act on the gas introduced into the discharge tube;
A processing chamber capable of storing an object to be processed and maintaining an atmosphere depressurized from atmospheric pressure;
A transport pipe connecting the plasma generation chamber and the processing chamber;
Heating means for heating the transport pipe;
First gas introduction means for introducing a process gas for treating the workpiece into the plasma generation chamber;
A second gas introduction means for introducing a cleaning gas into the plasma generation chamber;
With
A plasma processing apparatus capable of processing the object to be processed by introducing a gas decomposed by generating the plasma inside the discharge tube into the chamber while reducing the pressure in the chamber from atmospheric pressure. There,
The plasma processing apparatus, wherein the reaction product deposited on the inner wall of the transport pipe can be removed by heating the transport pipe with the heating means.

排気手段と、
前記輸送管と前記排気手段とを接続するバイパスラインと、
をさらに備え、
前記加熱手段の加熱により除去された前記反応生成物を前記処理チャンバを介さず前記バイパスラインを介して前記排気手段により排出可能とした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。 Exhaust means;
A bypass line connecting the transport pipe and the exhaust means;
Further comprising
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the reaction product removed by heating of the heating unit can be discharged by the exhaust unit through the bypass line without passing through the processing chamber. 4. .

排気手段と、
前記輸送管を介することなく前記放電管と前記排気手段とを接続するバイパスラインと、
をさらに備え、
前記加熱手段の加熱により前記放電管の内壁から除去された前記反応生成物を前記輸送管及び前記処理チャンバを介さず前記バイパスラインを介して前記排気手段により排出可能としたことを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。 Exhaust means;
A bypass line connecting the discharge tube and the exhaust means without going through the transport tube;
Further comprising
The reaction product removed from the inner wall of the discharge tube by heating of the heating unit can be discharged by the exhaust unit through the bypass line without passing through the transport tube and the processing chamber. Item 2. The plasma processing apparatus according to Item 1.