JP2862779B2 - Electromagnetic wave transmitting body - Google Patents
Electromagnetic wave transmitting bodyInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電子サイクロトロン共
鳴（ＥＣＲ）装置等において好適に使用できる電磁波透
過体に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electromagnetic wave transmitting member which can be suitably used in an electron cyclotron resonance (ECR) device or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】装置内にガスを供給し、ガスに高周波電
力を印加してプラズマを発生させる方法が、一般的に行
われている。特に、ＥＣＲ装置は、ドライエッチング、
化学的気相成長等の半導体製造装置において、広く使用
されている。ＥＣＲ装置を使用する場合には、マイクロ
波領域の高周波電力をガスに印加し、空間的に不均一な
強度分布を持った高周波電界及び静磁界の中で、ＥＣＲ
によって局所的にプラズマを発生させる。次いで、プラ
ズマに一定方向の力を印加し、プラズマを加速させる。
ＥＣＲ装置では、マイクロ波として、一般に２．４５Ｇ
Ｈｚのものが用いられている。このマイクロ波を、電磁
波透過窓を通して装置の内部に照射し、装置内のガス分
子にプラズマを発生させる。2. Description of the Related Art Generally, a method of supplying a gas into an apparatus and applying a high-frequency power to the gas to generate a plasma is generally performed. In particular, ECR devices are dry etching,
It is widely used in semiconductor manufacturing equipment such as chemical vapor deposition. When using an ECR device, high-frequency power in the microwave region is applied to a gas, and the ECR device is placed in a high-frequency electric field and a static magnetic field having a spatially non-uniform intensity distribution.
To generate plasma locally. Next, a force in a certain direction is applied to the plasma to accelerate the plasma.
In an ECR device, a microwave generally has a frequency of 2.45G.
Hz. The microwave is applied to the inside of the apparatus through an electromagnetic wave transmission window to generate plasma in gas molecules in the apparatus.
【０００３】この電磁波透過窓は、高エネルギーのマイ
クロ波に曝されるので、マイクロ波が透過しても、損失
による発熱量が小さいことが必要である。また、電磁波
透過窓が発熱したときに、割れにくいようにするため、
耐熱衝撃性が大きいことも必要である。このため、従来
は、電磁波透過窓を石英ガラスで形成していた。[0003] Since the electromagnetic wave transmission window is exposed to high-energy microwaves, it is necessary that even if microwaves are transmitted, the amount of heat generated due to loss is small. In addition, when the electromagnetic wave transmission window generates heat, it is difficult to break,
It is also necessary that the thermal shock resistance is large. For this reason, conventionally, the electromagnetic wave transmission window has been formed of quartz glass.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、石英ガラス製
の電磁波透過窓が、ＥＣＲプラズマによって損傷を受
け、失透したり、破壊することがあった。これは、電磁
波透過窓がプラズマによって損傷を受けたためである。However, the electromagnetic wave transmission window made of quartz glass is sometimes damaged by the ECR plasma, devitrified or broken. This is because the electromagnetic wave transmission window was damaged by the plasma.
【０００５】本発明者は、アルミナ又はサファイアによ
って電磁波透過窓を形成してみたが、これらの材料は、
誘電体損失が石英よりも大きく、マイクロ波が透過する
と温度が局所的に上昇し、２００°Ｃを越える。一般
に、電磁波透過窓がマイクロ波に曝されると、誘電体内
の分子や極性基などの内部摩擦により、熱を発生する。
この発熱量Ｑは、Ｑ＝ｋｆＥ2 εｔａｎδで表される。
この式において、ｋは定数であり、ｆは周波数であり、
Ｅは電場であり、εは誘電率である。このように局所的
に大きく発熱する結果、φ１００以上の大型のアルミナ
やサファイア製の電磁波透過窓では、熱衝撃に耐えきれ
ずに破損することが判明した。このように、電磁波透過
窓には、プラズマによる入熱と、マイクロ波による自己
発熱という、二種類の熱応力が加わる。更に、Ｃｌ
Ｆ3 、ＮＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、ＳｉＨ2 Ｃｌ2 等の
ハロゲン系腐食性ガス等を使用すると、上記の高温によ
る溶融と相まって、電磁波透過窓の表面がエッチングさ
れ、パーティクルを発生させる。The present inventor has tried to form an electromagnetic wave transmission window by using alumina or sapphire.
The dielectric loss is larger than that of quartz, and when microwaves are transmitted, the temperature locally rises and exceeds 200 ° C. Generally, when an electromagnetic wave transmission window is exposed to microwaves, heat is generated due to internal friction of molecules and polar groups in a dielectric.
This calorific value Q is represented by Q = kfE 2 ε tan δ.
In this equation, k is a constant, f is the frequency,
E is the electric field and ε is the permittivity. As a result of such large local heat generation, it was found that a large-sized alumina or sapphire-made electromagnetic wave transmission window having a diameter of 100 or more could not withstand thermal shock and was damaged. As described above, two kinds of thermal stresses are applied to the electromagnetic wave transmission window: heat input by plasma and self-heating by microwaves. Further, Cl
When a halogen-based corrosive gas such as F 3 , NF 3 , CF 4 , CHF 3 , SiH 2 Cl 2 or the like is used, the surface of the electromagnetic wave transmission window is etched in combination with the above-mentioned melting at a high temperature to generate particles.
【０００６】本発明の課題は、プラズマ発生装置におい
て使用される電磁波透過体であって、プラズマによる入
熱と、マイクロ波による自己発熱という、二種類の熱応
力が加わったときに、溶融、破損せず、パーティクルの
発生しにくい電磁波透過体を提供することである。An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave transmitting member used in a plasma generator, which melts and breaks when subjected to two kinds of thermal stresses, namely, heat input by plasma and self-heating by microwave. An object of the present invention is to provide an electromagnetic wave transmitting body that does not easily generate particles.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスに高周波
電力を印加してプラズマを発生させるプラズマ発生装置
で使用される電磁波透過体であって、この電磁波透過体
の少なくともプラズマの発生している雰囲気に接する側
が窒化アルミニウムと表面パッシベーション膜とからな
り、窒化アルミニウムの誘電体損失ｔａｎδが１０-2以
下であり、窒化アルミニウムの耐熱衝撃性ΔＴｃが３０
０°Ｃ以上であり、パッシベーション膜がＡｌＦ3 から
なることを特徴とする、電磁波透過体に係るものであ
る。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electromagnetic wave transmitting member used in a plasma generator for generating a plasma by applying high-frequency power to a gas. Aluminum nitride and a surface passivation film, the dielectric loss tan δ of aluminum nitride is 10 −2 or less, and the thermal shock resistance ΔTc of aluminum nitride is 30
The present invention relates to an electromagnetic wave transmitting body characterized in that the temperature is 0 ° C. or higher and the passivation film is made of AlF 3 .
【０００８】[0008]
【作用】本発明者は、石英からなる電磁波透過窓が、Ｅ
ＣＲプラズマ装置において損傷する理由について、更に
研究した。この結果、以下の結論に至った。プラズマ生
成反応は、非常に激しい反応なので、種々の外部パラメ
ーターによってプラズマの特性を制御することは、大変
に困難である。更に、ＥＣＲプラズマは非常に高エネル
ギーであるので、ＥＣＲプラズマに曝される部材は変質
し易い。特に、ＥＣＲ装置では、プラズマの発生位置
を、磁界によって制御している。しかし、この磁界は、
空間的に不均一であり、プラズマの強度が局所的に大き
く変動する。According to the present inventors, the electromagnetic wave transmission window made of quartz is E
The reason for damage in CR plasma devices was further studied. As a result, the following conclusion was reached. Since the plasma generation reaction is a very violent reaction, it is very difficult to control the characteristics of the plasma by various external parameters. Further, since the ECR plasma has a very high energy, the members exposed to the ECR plasma are liable to be deteriorated. In particular, in the ECR apparatus, the position where plasma is generated is controlled by a magnetic field. However, this magnetic field
It is spatially non-uniform and the plasma intensity fluctuates significantly locally.
【０００９】この結果、プラズマの電磁波透過窓へのイ
オンボンバートメントにより、電磁波透過窓の表面が高
温に発熱し、石英ガラスなどでは、局部的に溶融するも
のと考えられる。こうした現象は、アルゴン、窒素、酸
素、ＳｉＨ4 等の非腐食性の気体を使用した場合にも見
られた。As a result, it is considered that the surface of the electromagnetic wave transmitting window is heated to a high temperature by ion bombardment of the plasma to the electromagnetic wave transmitting window, and is locally melted in quartz glass or the like. Such a phenomenon was observed even when a non-corrosive gas such as argon, nitrogen, oxygen, or SiH 4 was used.
【００１０】また、一方で、電磁波透過窓がマイクロ波
に曝されるため、誘電体損失によって熱を発生する。こ
のように、電磁波透過窓には、プラズマによる入熱と、
マイクロ波による自己発熱という、二種類の熱応力が加
わる。更に、ＣｌＦ3 、ＮＦ3 、ＣＦ4 、ＣＨＦ3 、Ｓ
ｉＨ2 Ｃｌ2 等のハロゲン系腐食性ガスを使用した場合
には、上記の高温による溶融に加えて、電磁波透過窓の
表面がハロゲンと反応し、エッチングされていた。On the other hand, since the electromagnetic wave transmission window is exposed to microwaves, heat is generated due to dielectric loss. In this way, the electromagnetic wave transmission window has heat input by plasma and
Two kinds of thermal stresses, called self-heating by microwaves, are applied. Further, ClF 3 , NF 3 , CF 4 , CHF 3 , S
When a halogen-based corrosive gas such as iH 2 Cl 2 was used, the surface of the electromagnetic wave transmitting window reacted with halogen and was etched in addition to the melting at a high temperature described above.
【００１１】本発明者は、電磁波透過膜の少なくともプ
ラズマにさらされる側を、窒化アルミニウムと表面パッ
シベーョン膜とによって形成した。この結果、電磁波透
過窓が、上記した発熱による溶融又は破損をほとんど受
けない。しかも、各種腐食性ガスのプラズマによっても
ほとんどエッチングを受けず、パーティクルを発生しな
いことを見いだした。The inventor formed at least the side of the electromagnetic wave transmitting film exposed to the plasma with aluminum nitride and a surface passivation film. As a result, the electromagnetic wave transmission window hardly undergoes melting or breakage due to the above-mentioned heat generation. In addition, they have found that they are hardly etched by plasma of various corrosive gases and do not generate particles.
【００１２】そのうえ、前記の性状を有する窒化アルミ
ニウムは、耐熱衝撃性が大きいので、マイクロ波が透過
して温度が局所的に上昇しても、破損しないことを確認
し、本発明を完成した。In addition, since aluminum nitride having the above-mentioned properties has high thermal shock resistance, it has been confirmed that even if the temperature is locally increased due to the transmission of microwaves, the aluminum nitride is not damaged, and the present invention has been completed.
【００１３】特に、ＤＲＡＭの生産に使用されるウエハ
ーの直径は、大型化が進行しているため、電磁波透過窓
の径も大型化させる必要がある。このとき、電磁波透過
窓の材質として、本発明の２層構造の材質を採用するこ
とにより、電磁波透過窓を安定して使用できるようにな
った。In particular, since the diameter of a wafer used for DRAM production is increasing, it is necessary to increase the diameter of the electromagnetic wave transmission window. At this time, by adopting the material of the two-layer structure of the present invention as the material of the electromagnetic wave transmitting window, the electromagnetic wave transmitting window can be used stably.
【００１４】熱衝撃抵抗ΔＴｃは、下記の定義によるも
のである。試験に際しては、３ｍｍ×４ｍｍ×４０ｍｍ
の寸法のＪＩＳ試験片を使用する。この試験片を電気炉
内に入れ、任意の温度で１０分間保持し、次いで試験片
を、容量１０ｌ、温度２６°Ｃの水中へ投入し、急冷す
る。この後、試験片の４点曲げ強度を、室温で測定す
る。この結果、ある温度差を境として、４点曲げ強度が
低下する。この境界となる温度差（強度が低下しない範
囲での最高の温度差）を、ΔＴｃとする。The thermal shock resistance ΔTc is based on the following definition. In the test, 3mm × 4mm × 40mm
A JIS specimen having the following dimensions is used. The test piece is placed in an electric furnace and kept at an arbitrary temperature for 10 minutes. Then, the test piece is put into water having a volume of 10 l and a temperature of 26 ° C. and quenched. Thereafter, the four-point bending strength of the test piece is measured at room temperature. As a result, the four-point bending strength decreases at a certain temperature difference. The temperature difference at this boundary (the highest temperature difference in a range where the strength does not decrease) is defined as ΔTc.
【００１５】窒化アルミニウムは、耐蝕性セラミックス
としては公知である。しかし、耐蝕性セラミックスとい
うのは、酸、アルカリ溶液に対するイオン反応性を指し
ている。一方、本発明では、イオン反応性ではなく、プ
ラズマのイオンボンバートメントによる局部的発熱を問
題としており、更には、ハロゲン系腐食性ガスのプラズ
マとの反応性にも着目している。なお、特開平７−１４
２４１４号の国内優先権の基礎出願である特願平５−２
３８５８９号明細書においては、プラズマ処理装置の真
空窓の材質を窒化アルミニウムとすることを開示してい
る。この開示によれば、特定性状の窒化アルミニウムか
らなる真空窓を採用し、プラズマ処理装置を運転したと
きに、プラズマ処理室内にエッチングガスなどの腐食性
の強い反応ガスを導入した場合でも、窒化アルミニウム
製の真空窓には、何等の腐食が発生しないことを確認し
ている。Aluminum nitride is known as a corrosion resistant ceramic. However, the term "corrosion-resistant ceramics" refers to the ionic reactivity with acids and alkali solutions. On the other hand, in the present invention, not the ion reactivity but the local heat generation due to the ion bombardment of the plasma is a problem, and further, the reactivity of the halogen-based corrosive gas with the plasma is focused on. In addition, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-14
Japanese Patent Application No. 5-2, which is a basic application of domestic priority of No. 2414
38589 discloses that the material of the vacuum window of the plasma processing apparatus is aluminum nitride. According to this disclosure, a vacuum window made of aluminum nitride of a specific property is adopted, and even when a highly corrosive reaction gas such as an etching gas is introduced into the plasma processing chamber when the plasma processing apparatus is operated, the aluminum nitride is used. It has been confirmed that no corrosion occurs on the vacuum window made of stainless steel.
【００１６】サファイア製の電磁波透過窓の破損品を調
査したところ、破壊の発生源は、プラズマのイオンボン
バードメントを受けた表面であった。このため、前記し
たように耐熱衝撃性及び耐蝕性が優れている窒化アルミ
ニウムによって、電磁波透過窓の、少なくとも、プラズ
マに曝される表面部分を構成すれば良い。Investigation of a damaged sapphire electromagnetic wave transmission window revealed that the source of the destruction was the surface subjected to plasma ion bombardment. Therefore, at least the surface portion of the electromagnetic wave transmission window exposed to plasma may be made of aluminum nitride having excellent thermal shock resistance and corrosion resistance as described above.
【００１７】[0017]
【実施例】図１は、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）
装置の構成を概念的に示す模式図である。マイクロ波
（一般的には２．４５ＧＨｚ）は、導波管９を通して矢
印Ｄのように照射され、電磁波透過窓２を透過し、チャ
ンバー４の入口側部分４ａ内に入射する。チャンバー４
の入口側部分４ａの外側を囲むように、ソレノイドコイ
ル１が設置されている。コイル１は、５００ガウス以上
の強度の磁界を発生する。FIG. 1 shows an electron cyclotron resonance (ECR).
It is a schematic diagram which shows the structure of an apparatus notionally. The microwave (generally, 2.45 GHz) is irradiated through the waveguide 9 as shown by an arrow D, passes through the electromagnetic wave transmission window 2, and enters the inlet side portion 4 a of the chamber 4. Chamber 4
The solenoid coil 1 is provided so as to surround the outside of the inlet side portion 4a of the solenoid valve. The coil 1 generates a magnetic field having an intensity of 500 gauss or more.
【００１８】チャンバー４の処理室５の外側に、ソレノ
イドコイル６が設置されている。コイル６が磁界を広
げ、反射磁界を構成している。電磁波透過窓２の周囲に
は、処理室５の気密性を保つシール材の加熱を防止する
ため、水冷ジャケット３が設置されており、電磁波透過
窓２を冷却している。入口側部分４ａに設けられたガス
供給口７から、矢印Ａのようにガスを供給し、チャンバ
ー４の下側面に設けられたガス排出口８から、矢印Ｂの
ようにガスを排出する。A solenoid coil 6 is provided outside the processing chamber 5 of the chamber 4. The coil 6 expands the magnetic field and forms a reflected magnetic field. A water cooling jacket 3 is provided around the electromagnetic wave transmitting window 2 to prevent the sealing material for maintaining the airtightness of the processing chamber 5 from being heated, and cools the electromagnetic wave transmitting window 2. Gas is supplied from a gas supply port 7 provided on the inlet side portion 4a as shown by an arrow A, and gas is discharged from a gas discharge port 8 provided on the lower side of the chamber 4 as shown by an arrow B.
【００１９】マイクロ波をチャンバー４内に照射する
と、マイクロ波領域の高周波電力がガスに印加され、空
間的に不均一な強度分布を持った高周波電界及び静磁界
の中で、プラズマが発生する。上記の反射磁界によっ
て、発生したプラズマに下向きの力が加えられ、プラズ
マが下向きに矢印Ｃのように加速される。When the microwave is applied to the inside of the chamber 4, high-frequency power in the microwave region is applied to the gas, and plasma is generated in a high-frequency electric field and a static magnetic field having a spatially non-uniform intensity distribution. The reflected magnetic field applies a downward force to the generated plasma, and the plasma is accelerated downward as indicated by arrow C.
【００２０】処理室５の下部にサセプター１０が設置さ
れ、サセプター１０の上にウエハー１１が載置、保持さ
れている。チャンバー４内の圧力は、一定値に保たれて
いる。A susceptor 10 is provided below the processing chamber 5, and a wafer 11 is placed and held on the susceptor 10. The pressure in the chamber 4 is maintained at a constant value.
【００２１】この装置を使用して実験を行った。本発明
例においては、まず電磁波透過窓２を、前記の性状を有
する窒化アルミニウムで形成した。比較例１として、電
磁波透過窓２を石英で形成した。比較例２として、電磁
波透過窓２をＡｌ2 Ｏ3 で形成した。各材料の性状を、
下記に示す。An experiment was performed using this apparatus. In the example of the present invention, first, the electromagnetic wave transmission window 2 was formed of aluminum nitride having the above-described properties. As Comparative Example 1, the electromagnetic wave transmission window 2 was formed of quartz. As Comparative Example 2, the electromagnetic wave transmission window 2 was formed of Al 2 O 3 . The properties of each material
Shown below.
【００２２】[0022]
【表１】 [Table 1]
【００２３】[0023]
【表２】 [Table 2]
【００２４】チャンバ ４内の圧力は、０．５ｍＴｏｒ
ｒに保持した。エッチングガスとしてＣＦ4 を供給し、
プラズマ中で活性化し、ウエハー１１上に供給した。半
導体ウエハー１１の寸法は、直径８インチのものを使用
した。また、半導体ウエハーが大型化してくるのに伴
い、電磁波透過窓２の寸法も大きくする必要がある。こ
のため、電磁波透過窓２の寸法を、直径２３０ｍｍとし
た。The pressure in the chamber 4 is 0.5 mTorr
r. Supply CF 4 as an etching gas,
It was activated in the plasma and supplied on the wafer 11. The size of the semiconductor wafer 11 was 8 inches in diameter. Further, as the size of the semiconductor wafer increases, the size of the electromagnetic wave transmission window 2 also needs to be increased. For this reason, the size of the electromagnetic wave transmission window 2 was set to 230 mm in diameter.
【００２５】サセプター１０は、上記の性状を有する窒
化アルミニウムで形成した。この材料として窒化アルミ
ニウムを採用した理由は、サセプターの材料が、コイル
１、６の磁界を妨げないものであること、マイクロ波の
流れを変えないことが要求されるからである。The susceptor 10 was formed of aluminum nitride having the above properties. The reason why aluminum nitride was adopted as this material is that it is required that the material of the susceptor does not obstruct the magnetic field of the coils 1 and 6 and does not change the flow of microwaves.
【００２６】このようにしてエッチングを行い、各例に
ついて、エッチング処理後の表面状態を、目視、ＥＤＡ
Ｘ，走査型電子顕微鏡写真によって観測した。この結
果、実施例では、目視により確認すると、電磁波透過窓
２にＥＣＲプラズマによる損傷や失透は生じなかった。
即ち、ＥＣＲプラズマによる表面の溶融は生じていなか
った。Etching is performed in this manner. For each example, the surface condition after the etching process is visually inspected, and EDA is performed.
X, observed by scanning electron micrograph. As a result, in the example, when visually confirmed, no damage or devitrification occurred in the electromagnetic wave transmission window 2 due to the ECR plasma.
That is, the surface was not melted by the ECR plasma.
【００２７】また、ＣＦ4 は、フッ素ラジカルを発生
し、このフッ素ラジカルにより、種々の材質をエッチン
グ又はクリーニングするものである。しかし、実施例で
は、ＥＤＡＸチャートにおいても、実験の前後で変化は
見られなかった。走査型電子顕微鏡写真によると、電磁
波透過窓を構成していた窒化アルミニウムのの表面に、
アルミニウムのフッ化物が生成しており、フッ素ラジカ
ルによる腐食が、ＡｌＦ3 のパッシベーション膜により
抑制されているため、電磁波透過窓の表面の腐食が防止
されていた。また、このＡｌＦ3 のパッシベーション膜
によって、パーティクルが生じなくされていた。Further, CF 4 generates fluorine radicals, and the fluorine radicals etch or clean various materials. However, in the example, no change was observed in the EDAX chart before and after the experiment. According to the scanning electron micrograph, on the surface of the aluminum nitride that constituted the electromagnetic wave transmission window,
Since aluminum fluoride was generated and corrosion by fluorine radicals was suppressed by the AlF 3 passivation film, corrosion of the surface of the electromagnetic wave transmission window was prevented. In addition, the AlF 3 passivation film prevents particles from being generated.
【００２８】また、電磁波透過窓２のうちプラズマに曝
露される側の表面パッシベーション膜を除く本体部分
は、前述の性状を有する窒化アルミニウムによって形成
されているが、これは高強度（＞３５０ＭＰａ）であ
り、耐熱衝撃性が高い（Ｔｃ＞４００°Ｃ）ため、マイ
クロ波の吸収に伴う温度上昇による破損は生じなかっ
た。The main body portion of the electromagnetic wave transmission window 2 except for the surface passivation film on the side exposed to the plasma is made of aluminum nitride having the above-mentioned properties, which has high strength (> 350 MPa). In addition, since thermal shock resistance was high (Tc> 400 ° C.), no damage occurred due to a temperature rise due to microwave absorption.
【００２９】表１に示すＡｌＮは、Ｙ2 Ｏ3 を添加し、
ホットプレス法によって焼結させたものであり、高強度
である。他のＡｌＮについても実験を行った。例えば、
Ｙ2 Ｏ3 を添加していないＡｌＮであって、強度が２５
０ＭＰａ、熱伝導率が５０Ｗ／ｍＫ、耐熱衝撃性ΔＴｃ
＝３００°Ｃという特性を有する電磁波透過窓について
も、上記と同様に、破損、溶融が生じないことを確認し
た。AlN shown in Table 1 is obtained by adding Y 2 O 3 ,
It is sintered by hot pressing and has high strength. Experiments were also performed on other AlN. For example,
AlN to which Y 2 O 3 is not added, and the strength is 25
0MPa, thermal conductivity 50W / mK, thermal shock resistance ΔTc
As for the electromagnetic wave transmission window having a characteristic of 300 ° C., it was confirmed that no damage or melting occurred.
【００３０】なお、プラズマの発生中に、電磁波透過窓
の表面温度は、約２５０°Ｃになった。このため、ΔＴ
ｃ≧３００°Ｃ以上であれば、実用上は問題がない。窒
化アルミニウムからなる電磁波透過体自体は、焼結法、
化学的気相成長法、物理的気相成長法によって、製作す
ることができる。また、電磁波透過窓の温度が２５０°
Ｃのときの誘電損失も、充分に低いものである。During the generation of the plasma, the surface temperature of the electromagnetic wave transmission window reached about 250 ° C. Therefore, ΔT
If c ≧ 300 ° C. or more, there is no practical problem. The electromagnetic wave transmitting body itself made of aluminum nitride is manufactured by a sintering method
It can be manufactured by chemical vapor deposition or physical vapor deposition. In addition, the temperature of the electromagnetic wave transmission window is 250 °.
The dielectric loss at C is also sufficiently low.
【００３１】一方、比較例１では、電磁波透過窓２を石
英で形成したが、電磁波透過窓２に、ＥＣＲプラズマに
よる損傷が生じた。微視的に見ると、ＥＣＲプラズマに
よる表面の溶融が生じていた。更に、走査型電子顕微鏡
写真によると、電磁波透過窓２の表面が腐食されてお
り、表面の粗れが生じていた。On the other hand, in Comparative Example 1, although the electromagnetic wave transmitting window 2 was formed of quartz, the electromagnetic wave transmitting window 2 was damaged by ECR plasma. Microscopically, the surface was melted by the ECR plasma. Further, according to the scanning electron micrograph, the surface of the electromagnetic wave transmission window 2 was corroded, and the surface was roughened.
【００３２】比較例２では、電磁波透過窓２をＡｌ2 Ｏ
3 で形成したが、マイクロ波の吸収に伴う温度上昇によ
り、電磁波透過窓２が破壊した。In Comparative Example 2, the electromagnetic wave transmitting window 2 was made of Al 2 O
3 , the electromagnetic wave transmission window 2 was destroyed by the temperature rise accompanying the absorption of microwaves.
【００３３】次に、上記の実施例において、ＣｌＦ3 、
ＮＦ3 、Ｃｌ2 、ＳｉＨ 2 Ｃｌ2 、ＣＦ3 ガスをそれぞ
れ使用して、ポリシリコンをエッチングしたが、電磁波
透過窓２に異常は生じなかった。このように、本発明
は、各種のハロゲン系腐食性ガスを使用したＥＣＲに対
して、汎用性があることが判明した。Next, in the above embodiment, ClFThree,
NFThree, ClTwo, SiH TwoClTwo, CFThreeEach gas
Used and etched the polysilicon, but the electromagnetic waves
No abnormality occurred in the transmission window 2. Thus, the present invention
Applies to ECR using various halogen-based corrosive gases.
It turned out to be versatile.
【００３４】また、上記の実施例及び比較例１におい
て、Ａｒを使用して、ポリシリコンをエッチングした。
この結果、実施例では、電磁波透過窓２にＥＣＲプラズ
マによる損傷や失透は生じなかった。即ち、ＥＣＲプラ
ズマによる表面の溶融は生じていなかった。Further, in the above-described example and comparative example 1, the polysilicon was etched using Ar.
As a result, in the example, the electromagnetic wave transmission window 2 was not damaged or devitrified by the ECR plasma. That is, the surface was not melted by the ECR plasma.
【００３５】比較例１では、電磁波透過窓２を石英で形
成したが、電磁波透過窓２に、ＥＣＲプラズマによる損
傷が生じた。微視的に見ると、ＥＣＲプラズマによる表
面の溶融が生じていた。In Comparative Example 1, although the electromagnetic wave transmitting window 2 was formed of quartz, the electromagnetic wave transmitting window 2 was damaged by ECR plasma. Microscopically, the surface was melted by the ECR plasma.
【００３６】更に、上記の実施例において、Ｏ2 、Ｎ2
をそれぞれ使用して、ポリシリコンをエッチングした。
この結果、電磁波透過窓２にＥＣＲプラズマによる損傷
や失透は生じなかった。即ち、ＥＣＲプラズマによる表
面の溶融は生じていなかった。このように、本発明は、
各種の不活性ガス又は酸化ガスを使用したＥＣＲに対し
ても、耐久性があることが判明した。Further, in the above embodiment, O 2 , N 2
Was used to etch the polysilicon.
As a result, no damage or devitrification of the electromagnetic wave transmission window 2 due to the ECR plasma occurred. That is, the surface was not melted by the ECR plasma. Thus, the present invention provides
It has also been found that ECR using various kinds of inert gas or oxidizing gas has durability.
【００３７】図１に示す例では、ノンバイアスタイプの
ＥＣＲエッチング装置を示した。しかし、交流バイアス
を加えるため、窒化アルミニウムからなるサセプター１
０内に電極を設け、高周波電力を印加することができ
る。In the example shown in FIG. 1, a non-bias type ECR etching apparatus is shown. However, a susceptor 1 made of aluminum nitride is used to apply an AC bias.
An electrode can be provided in 0 to apply high frequency power.
【００３８】また、本発明は、電磁波透過窓以外に、Ｅ
ＣＲプラズマ中のイオン速度を計測するための静電容量
アナライザーのカバーを、窒化アルミニウムで形成する
ことができる。また、ヘリコンプラズマ用のアンテナ設
置部に設置するチューブを、窒化アルミニウムと表面パ
ッシベーション膜とによって形成することができる。In addition, the present invention provides an electromagnetic wave transmitting window other than an electromagnetic wave transmitting window.
The cover of the capacitance analyzer for measuring the ion velocity in the CR plasma can be made of aluminum nitride. Also, a tube installed in the helicon plasma antenna installation section can be formed of aluminum nitride and a surface passivation film.
【００３９】本発明の電磁波透過体を透過する電磁波の
周波数領域は、３００ＧＨｚ以下である。このうち、本
発明の電磁波透過体が特に有用であるのは、マイクロ波
透過体としての用途である。マイクロ波の周波数領域
は、３００ＭＨｚ〜３００ＧＨｚである。しかし、窒化
アルミニウムの特性は、１ＭＨｚの領域でも、１０ＧＨ
ｚの特性と比べてほとんど変化しないため、１ＭＨｚ〜
３００ＭＨｚの周波数領域でも、上記の効果を奏するこ
とができる。ただし、周波数が高くなればなるほど、誘
電体損失ｔａｎδの小さな材料が好ましい。The frequency range of the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmitting body of the present invention is 300 GHz or less. Among these, the electromagnetic wave transmitting body of the present invention is particularly useful for a microwave transmitting body. The microwave frequency range is 300 MHz to 300 GHz. However, aluminum nitride has a characteristic of 10 GHz even in the 1 MHz region.
1MHz ~
The above effects can be obtained even in the frequency region of 300 MHz. However, as the frequency becomes higher, a material having a smaller dielectric loss tan δ is preferable.
【００４０】[0040]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、前
記の性状を有する窒化アルミニウムと、そのプラズマに
曝露される側の表面を覆うＡｌＦ3 製の表面パッシベー
ション膜とによって、電磁波透過体を形成しているの
で、電磁波透過体が、プラズマによる入熱と、マイクロ
波による自己発熱、プラズマの発生に伴う高温による溶
融をほとんど受けず、破損せず、パーティクルを発生し
にくい。As described above, according to the present invention, the electromagnetic wave transmitting member is formed by the aluminum nitride having the above-mentioned properties and the surface passivation film made of AlF 3 covering the surface exposed to the plasma. Is formed, the electromagnetic wave transmitting body is hardly subjected to heat input by plasma, self-heating by microwaves, and melting due to high temperature due to generation of plasma, is not damaged, and hardly generates particles.
【図１】本発明の電磁波透過体を適用できる、電子サイ
クロトロン共鳴プラズマ発生装置の構成の概念を示す模
式図である。FIG. 1 is a schematic view showing a concept of a configuration of an electron cyclotron resonance plasma generator to which an electromagnetic wave transmitting body of the present invention can be applied.
１、６ ソレノイドコイル ２ 電磁波透過窓 ３ 水
冷ジャケット ４ チャンバー ５ 処理室 ７ ガス
供給口 ８ ガス排出口 ９導波管 １０ サセプター
１１ ウエハー Ａ、Ｂ ガスが流れる方向 Ｃプラ
ズマの加速方向 Ｄ マイクロ波1, 6 solenoid coil 2 electromagnetic wave transmission window 3 water cooling jacket 4 chamber 5 processing chamber 7 gas supply port 8 gas discharge port 9 waveguide 10 susceptor 11 wafer A, B gas flow direction C plasma acceleration direction D microwave
Claims (3)
生させるプラズマ発生装置で使用される電磁波透過体で
あって、この電磁波透過体の少なくともプラズマの発生
している雰囲気に接する側が窒化アルミニウムと表面パ
ッシベーション膜とからなり、前記窒化アルミニウムの
誘電体損失ｔａｎδが１０-2以下であり、前記窒化アル
ミニウムの耐熱衝撃性ΔＴｃが３００°Ｃ以上であり、
前記パッシベーション膜がＡｌＦ3 からなることを特徴
とする、電磁波透過体。An electromagnetic wave transmitting body used in a plasma generating apparatus for generating plasma by applying high frequency power to a gas, wherein at least a side of the electromagnetic wave transmitting body which is in contact with an atmosphere in which plasma is generated is made of aluminum nitride. A surface passivation film, the dielectric loss tan δ of the aluminum nitride is 10 −2 or less, and the thermal shock resistance ΔTc of the aluminum nitride is 300 ° C. or more,
An electromagnetic wave transmitting body, wherein the passivation film is made of AlF 3 .
プラズマであることを特徴とする、請求項１記載の電磁
波透過体。2. The electromagnetic wave transmitting body according to claim 1, wherein the plasma is a plasma of a halogen-based corrosive gas.
る腐食性ガスのプラズマであることを特徴とする、請求
項２記載の電磁波透過体。3. The electromagnetic wave transmitting body according to claim 2, wherein said plasma is a plasma of a corrosive gas generating fluorine radicals.
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