JP2000173989A - Plasma treating apparatus - Google Patents

Plasma treating apparatus

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JP2000173989A
JP2000173989A JP10342060A JP34206098A JP2000173989A JP 2000173989 A JP2000173989 A JP 2000173989A JP 10342060 A JP10342060 A JP 10342060A JP 34206098 A JP34206098 A JP 34206098A JP 2000173989 A JP2000173989 A JP 2000173989A
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JP
Japan
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counter electrode
microwave
processing apparatus
plasma
annular
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Pending
Application number
JP10342060A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Nakanishi
敏雄 中西
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treating apparatus wherein even if a reactor has a large diameter, the total apparatus size can be possibly reduced, it can be installed in a space, the directivity of ions incident on a work can be improved and the reactor life can be prolonged. SOLUTION: The plasma treating apparatus comprises an annular waveguide type antenna 11a formed at a part facing an annular microwave window 4 of a block 25 and slits 15 bored in a plate 16. A counter electrode 18 is fitted into a recess formed in the bottom center of a heating block 26 and electrically grounded. On the bottom face of the counter electrode 18 a dielectric is deposited in the form of a pattern of inductors 18a equally distributed with center at the counter electrode 18, with sectorial electrodes 18b each formed between the adjacent inductors 18a.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロ波を用い
て生成したプラズマによって、半導体基板又は液晶ディ
スプレイ用ガラス基板等にエッチング又はアッシング等
の処理を施す装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for performing processing such as etching or ashing on a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display, or the like by using plasma generated by using microwaves.

【0002】[0002]

【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えて生
じるプラズマは、LSI又はLCD等の製造プロセスに
おいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプ
ロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術と
なっている。このプラズマによって処理される基板の寸
法が大きくなるのに伴って、より広い領域にプラズマを
均一に発生させることが要求されている。そのため、本
願出願人は、特開昭62−5600号公報及び特開昭62−9948
1 号公報等において次のような装置を提案している。
2. Description of the Related Art Plasma generated by giving energy to a reaction gas from the outside is widely used in a manufacturing process of an LSI or an LCD. In particular, the use of plasma has become an indispensable basic technology in the dry etching process. As the size of a substrate processed by the plasma increases, it is required to uniformly generate the plasma over a wider area. Therefore, the applicant of the present application has disclosed Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 62-5600 and 62-9948.
The following device is proposed in Japanese Patent Publication No. 1 and the like.

【0003】図8は、特開昭62−5600号公報及び特開昭
62−99481 号公報に開示した装置と同タイプのプラズマ
処理装置を示す側断面図であり、図9は図8に示したプ
ラズマ処理装置の平面図である。矩形箱状の反応器31
は、その全体がアルミニウムで形成されている。反応器
31の上部にマイクロ波窓34が配置してあり、反応器31の
上部はマイクロ波窓34で気密状態に封止されている。こ
のマイクロ波窓34は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有
すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナ
等の誘電体で形成されている。
[0003] FIG. 8 is a Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5600 and
FIG. 9 is a side sectional view showing a plasma processing apparatus of the same type as the apparatus disclosed in JP-A-62-99481, and FIG. 9 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG. Rectangular box-shaped reactor 31
Is formed entirely of aluminum. Reactor
A microwave window 34 is arranged on the upper part of the reactor 31, and the upper part of the reactor 31 is hermetically sealed by the microwave window 34. The microwave window 34 is formed of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave permeability and has a small dielectric loss.

【0004】反応器31には、該反応器31の上部を覆う長
方形箱状のカバー部材40が連結してある。このカバー部
材40内の天井部分には誘電体線路41が取り付けてある。
誘電体線路41は、テフロン(登録商標)といったフッ素
樹脂,ポリエチレン樹脂又はポリスチレン樹脂等の誘電
体を、矩形と三角形とを組み合わせた略五角形の頂点に
凸部を設けた板形状に成形してなり、前記凸部をカバー
部材40の周面に連結した導波管51に内嵌させてある。導
波管51にはマイクロ波発振器50が連結してあり、マイク
ロ波発振器50が発振したマイクロ波は、導波管51によっ
て誘電体線路41の凸部に入射される。
[0004] A rectangular box-shaped cover member 40 for covering the upper part of the reactor 31 is connected to the reactor 31. A dielectric line 41 is attached to a ceiling portion in the cover member 40.
The dielectric line 41 is formed by molding a dielectric such as a fluororesin such as Teflon (registered trademark), a polyethylene resin, or a polystyrene resin into a plate shape having a protrusion at a vertex of a substantially pentagon formed by combining a rectangle and a triangle. The projection is fitted inside a waveguide 51 connected to the peripheral surface of the cover member 40. The microwave oscillator 50 is connected to the waveguide 51, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 50 is incident on the projection of the dielectric line 41 by the waveguide 51.

【0005】前述した如く、誘電体線路41の凸部の基端
側は、平面視が略三角形状のテーパ部41a になしてあ
り、前記凸部に入射されたマイクロ波はテーパ部41a に
倣ってその幅方向に拡げられ誘電体線路41の全体に伝播
する。このマイクロ波はカバー部材40の導波管51に対向
する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて
誘電体線路41に定在波が形成される。
As described above, the base end side of the convex portion of the dielectric line 41 is formed into a tapered portion 41a having a substantially triangular shape in plan view, and the microwave incident on the convex portion follows the tapered portion 41a. And is spread in the width direction thereof and propagates throughout the dielectric line 41. The microwave is reflected at the end face of the cover member 40 facing the waveguide 51, and the incident wave and the reflected wave are superimposed to form a standing wave on the dielectric line 41.

【0006】反応器31の内部は処理室32になっており、
処理室32の周囲壁を貫通する貫通穴に嵌合させたガス導
入管35から処理室32内に所要のガスが導入される。処理
室32の底部壁中央には、被処理物Wを載置する載置台33
が設けてあり、載置台33にはマッチングボックス36を介
して数百kHz〜十数MHzのRF電源37が接続されて
いる。また、反応器31の底部壁には排気口38が開設して
あり、排気口38から処理室32の内気を排出するようにな
してある。
[0006] The interior of the reactor 31 is a processing chamber 32,
A required gas is introduced into the processing chamber 32 from a gas introduction pipe 35 fitted in a through hole penetrating the peripheral wall of the processing chamber 32. At the center of the bottom wall of the processing chamber 32, a mounting table 33 for mounting the workpiece W thereon.
An RF power supply 37 of several hundred kHz to several tens of MHz is connected to the mounting table 33 via a matching box 36. An exhaust port 38 is provided in the bottom wall of the reactor 31 so that the inside air of the processing chamber 32 is exhausted from the exhaust port 38.

【0007】このようなプラズマ処理装置を用いて被処
理物Wの表面にエッチング処理を施すには、排気口38か
ら排気して処理室32内を所望の圧力まで減圧した後、ガ
ス導入管35から処理室32内に反応ガスを供給する。次い
で、マイクロ波発振器50からマイクロ波を発振させ、こ
れを導波管51を介して誘電体線路41に導入する。このと
き、テーパ部41a によってマイクロ波は誘電体線路41内
で均一に拡がり、誘電体線路41内に定在波を形成する。
この定在波によって、誘電体線路41の下方に漏れ電界が
形成され、それがマイクロ波窓34を透過して処理室32内
へ導入される。このようにして、マイクロ波が処理室32
内へ伝播する。これにより、処理室32内にプラズマが生
成され、そのプラズマによって被処理物Wの表面をエッ
チングする。これによって、大口径の被処理物Wを処理
すべく反応器31の直径を大きくしても、その反応器31の
全領域へマイクロ波を均一に導入することができ、大口
径の被処理物Wを比較的均一にプラズマ処理することが
できる。
In order to perform an etching process on the surface of the processing object W using such a plasma processing apparatus, the inside of the processing chamber 32 is evacuated to a desired pressure by exhausting the gas through an exhaust port 38, and then a gas introduction pipe 35 is formed. To supply the reaction gas into the processing chamber 32. Next, a microwave is oscillated from the microwave oscillator 50 and introduced into the dielectric line 41 via the waveguide 51. At this time, the microwave is uniformly spread in the dielectric line 41 by the tapered portion 41a, and a standing wave is formed in the dielectric line 41.
Due to this standing wave, a leaked electric field is formed below the dielectric line 41, and this is transmitted through the microwave window 34 and introduced into the processing chamber 32. In this way, the microwave is applied to the processing chamber 32.
Propagate inside. As a result, plasma is generated in the processing chamber 32, and the surface of the workpiece W is etched by the plasma. Thereby, even if the diameter of the reactor 31 is increased in order to process the large-diameter workpiece W, the microwave can be uniformly introduced to the entire region of the reactor 31 and the large-diameter workpiece W can be relatively uniformly plasma-processed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のプラズマ処理装
置では、誘電体線路41にマイクロ波を均一に拡がらせる
ために、マイクロ波窓34及び反応器31の縁部から水平方
向へ突出させたテーパ部41a を設けてあり、このテーパ
部41a は、誘電体線路41の面積、即ち処理室32の直径に
応じて所定の寸法に定めてある。そのため、従来のプラ
ズマ処理装置を設置する場合、反応器31の周縁から突出
させたテーパ部41a を格納するための水平方向のスペー
スを余分に確保しなければならない。
In the conventional plasma processing apparatus, in order to spread the microwave uniformly on the dielectric line 41, the microwave is projected horizontally from the microwave window 34 and the edge of the reactor 31. A tapered portion 41a is provided, and the tapered portion 41a is set to a predetermined size in accordance with the area of the dielectric line 41, that is, the diameter of the processing chamber 32. Therefore, when installing a conventional plasma processing apparatus, an extra horizontal space for accommodating the tapered portion 41a protruding from the peripheral edge of the reactor 31 must be secured.

【0009】ところで、試料Wの大口径化に伴って、反
応器31の直径が更に大きいプラズマ処理装置が要求され
ている。このとき、装置の設置場所を手当てする必要が
ないこと、即ち、可及的に狭いスペースで設置し得るこ
とも要求されている。しかしながら、従来の装置にあっ
ては、テーパ部41a の寸法は反応器31の直径に応じて定
めるため、前述した両要求を共に満足することができな
いという問題があった。
By the way, as the diameter of the sample W increases, a plasma processing apparatus having a larger diameter of the reactor 31 is required. At this time, it is also required that the installation place of the apparatus need not be treated, that is, it can be installed in a space as narrow as possible. However, in the conventional apparatus, since the size of the tapered portion 41a is determined according to the diameter of the reactor 31, there is a problem that both of the above requirements cannot be satisfied.

【0010】また、従来のプラズマ処理装置では、高周
波を印加する載置台33の対向電極にすべく、例えば反応
器31の周壁を接地していたが、反応器31の内周面にプラ
ズマ中のイオンが衝突して損傷を与えるため、反応器31
の寿命が短い。更に、反応器31の周壁を接地する場合、
載置台33の表面に発生するバイアス電位が不十分な場合
があり、その場合、被処理物Wに入射されるイオンの指
向性が悪化し、異方性といったプロセス特性が低下する
虞があった。
Further, in the conventional plasma processing apparatus, for example, the peripheral wall of the reactor 31 is grounded so as to serve as the counter electrode of the mounting table 33 to which a high frequency is applied. Because the ions collide and cause damage, the reactor 31
Life is short. Further, when the peripheral wall of the reactor 31 is grounded,
In some cases, the bias potential generated on the surface of the mounting table 33 is insufficient. In this case, the directivity of ions incident on the workpiece W may be deteriorated, and process characteristics such as anisotropy may be reduced. .

【0011】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、反応器の直径が大
きくても、装置全体のサイズを可及的に小さくでき、小
さなスペースに設置し得、また、被処理物に入射される
イオンの指向性を改善すると共に、反応器の寿命を長く
することができるプラズマ処理装置を提供することを目
的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to reduce the size of the entire apparatus as much as possible even if the diameter of the reactor is large, and to install the apparatus in a small space. It is another object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of improving the directivity of ions incident on an object to be processed and extending the life of a reactor.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】第1発明に係るプラズマ
処理装置は、被処理物を載置する載置台が内部に設けて
ある容器と、前記載置台に対向配置した対向電極と、該
対向電極に外嵌した環状のマイクロ波窓と、該マイクロ
波窓に対向配置してあり、マイクロ波窓へマイクロ波を
放射する環状の導波管型アンテナとを備え、該導波管型
アンテナから前記マイクロ波窓を透過させて容器内にマ
イクロ波を導入してプラズマを生成すると共に前記載置
台に高周波を印加し、生成したプラズマによって前記被
処理物を処理する装置であって、前記対向電極の載置台
に対向する面に、容器内に導入されたマイクロ波を誘導
する誘導部が設けてあることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising: a container in which a mounting table on which an object to be processed is mounted is provided; a counter electrode disposed to face the mounting table; An annular microwave window externally fitted to the electrode, and an annular waveguide antenna that is disposed to face the microwave window and emits microwaves to the microwave window; An apparatus for transmitting the microwave window, introducing microwaves into a container to generate plasma, applying a high frequency to the mounting table, and processing the object by the generated plasma, wherein the counter electrode A guide portion for guiding microwaves introduced into the container is provided on a surface facing the mounting table.

【0013】第2発明に係るプラズマ処理装置は、第1
発明において、前記誘導部は誘電体によって形成してあ
ることを特徴とする。
[0013] A plasma processing apparatus according to a second aspect of the present invention comprises:
In the invention, the guide portion is formed of a dielectric.

【0014】第3発明に係るプラズマ処理装置は、第1
又は第2発明において、前記誘導部は対向電極の中心軸
回りに略均等に配設してあることを特徴とする。
[0014] A plasma processing apparatus according to a third aspect of the present invention comprises:
Alternatively, in the second invention, the guide portion is substantially uniformly arranged around a central axis of the counter electrode.

【0015】第4発明に係るプラズマ処理装置は、第1
乃至第3発明の何れかにおいて、前記対向電極はシリコ
ン系の材料で形成してあることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention has a first
In any one of the third to third aspects, the counter electrode is formed of a silicon-based material.

【0016】第5発明に係るプラズマ処理装置は、第1
乃至第4発明の何れかにおいて、無終端環状の導波管型
アンテナが設けてあることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus comprising:
In any one of the fourth to fourth inventions, an endless annular waveguide antenna is provided.

【0017】第6発明に係るプラズマ処理装置は、第1
乃至第4発明の何れかにおいて、有終端環状の導波管型
アンテナが設けてあることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a sixth aspect of the present invention has a first
In any one of the fourth to fourth inventions, a terminated ring-shaped waveguide antenna is provided.

【0018】第7発明に係るプラズマ処理装置は、第6
発明において、前記導波管型アンテナはC字状又は渦巻
き状になしてあることを特徴とする。
A plasma processing apparatus according to a seventh aspect of the present invention has
In the present invention, the waveguide antenna is formed in a C shape or a spiral shape.

【0019】本発明のプラズマ処理装置にあっては、マ
イクロ波窓に対向配置した無端環状又は有端環状の導波
管型アンテナによりマイクロ波を容器内へ挿入する構成
としたので、誘電体線路に設けたテーパ部の如く、マイ
クロ波を均一に拡がらせる部分がなくても、マイクロ波
が放射されるスリットの環状の配置、即ち環状導波管型
アンテナの直径、スリットの形状及び配置、更に、導波
管の断面形状及びマイクロ波の伝搬モードを考慮するこ
とにより、プラズマが均一に発生するように容器内にマ
イクロ波を供給することができる。従って、誘電体線路
に設けたテーパ部の如き突出部がなく、プラズマ処理装
置の寸法を可及的に小さくすることができる。
In the plasma processing apparatus of the present invention, since the microwave is inserted into the container by the endless annular or end annular waveguide type antenna arranged opposite to the microwave window, the dielectric line is formed. Even if there is no portion that spreads the microwave uniformly, such as a tapered portion provided in the annular configuration of the slit from which the microwave is radiated, that is, the diameter of the annular waveguide antenna, the shape and arrangement of the slit, Further, by considering the cross-sectional shape of the waveguide and the propagation mode of the microwave, the microwave can be supplied into the container so that the plasma is uniformly generated. Therefore, there is no projecting portion such as a tapered portion provided on the dielectric line, and the size of the plasma processing apparatus can be reduced as much as possible.

【0020】一方、高周波を印加する載置台に対向配置
した対向電極を載置台に印加される高周波に対する接地
電極として作用させることができるため、プラズマ中の
イオンが容器の内周面に衝突して損傷を与えることが防
止され、容器の寿命が長くすることができる。また、載
置台にバイアス電位を安定して発生させることができる
ため、プラズマ中のイオンは被処理物上に略垂直に入射
され、異方性といったプロセス特性を向上させることが
できる。
On the other hand, since the counter electrode disposed opposite to the mounting table for applying the high frequency can act as a ground electrode for the high frequency applied to the mounting table, ions in the plasma collide with the inner peripheral surface of the container. Damage is prevented and the life of the container can be extended. In addition, since a bias potential can be stably generated on the mounting table, ions in the plasma are substantially perpendicularly incident on the object to be processed, and process characteristics such as anisotropy can be improved.

【0021】更に、対向電極の載置台に対向する面の一
又は複数の部分に設けた誘導部によって、マイクロ波窓
を透過させて容器内に導入されたマイクロ波を、対向電
極の直下に誘導する。これによって、容器の内部であっ
て、環状のマイクロ波窓及び対向電極に対向する略全領
域に電界が形成され、載置台と平行をなす面内で略均一
な密度のプラズマが生成される。従って、プロセス特性
が更に向上する。
Further, the microwave introduced through the microwave window and introduced into the container is guided immediately below the counter electrode by a guide portion provided on one or a plurality of portions of the surface of the counter electrode facing the mounting table. I do. As a result, an electric field is formed in substantially the entire region facing the annular microwave window and the counter electrode inside the container, and plasma having a substantially uniform density is generated in a plane parallel to the mounting table. Therefore, the process characteristics are further improved.

【0022】また、第3発明のプラズマ処理装置にあっ
ては、複数の誘導部が対向電極の中心軸回りに略均等に
配設してあるため、対向電極の直下にマイクロ波を略均
等な強度で導くことができ、対向電極の直下において略
均等な密度のプラズマを生成することができる。
In the plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention, since the plurality of guide portions are disposed substantially evenly around the center axis of the counter electrode, the microwave is applied substantially directly below the counter electrode. The plasma can be guided by the intensity, and a plasma having a substantially uniform density can be generated immediately below the counter electrode.

【0023】ところで、フルオロカーボン系反応ガス
(Cx y ガス)に用いてシリコン酸化膜をエッチング
する場合、プラズマによってCx y ガスが解離してフ
ッ素分子(F又はF2 )が生成し、レジストのエッチン
グレートに対するシリコン酸化膜のエッチングレートが
相対的に低下する虞がある。
When a silicon oxide film is etched using a fluorocarbon-based reaction gas (C x F y gas), the plasma dissociates the C x F y gas to generate fluorine molecules (F or F 2 ). There is a possibility that the etching rate of the silicon oxide film is relatively reduced with respect to the etching rate of the resist.

【0024】しかし、第4発明のプラズマ処理装置にあ
っては、シリコン系材料によって対向電極を形成してあ
るため、フッ素分子は対向電極と接触反応し、SiF4
として気化するため、フッ素分子が選択的に除去され
る。これによって、レジストのエッチングレートに対す
るシリコン酸化膜のエッチングレートが向上し、選択比
が高いエッチングを実施することができる。また、シリ
コン系材料で形成した対向電極はコンタミネーション
(汚染)の問題が少ないという利点もある。
However, in the plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the invention, since the counter electrode is formed of a silicon-based material, the fluorine molecules react with the counter electrode and react with SiF 4.
As a result, the fluorine molecules are selectively removed. As a result, the etching rate of the silicon oxide film with respect to the etching rate of the resist is improved, and etching with a high selectivity can be performed. Further, the counter electrode formed of a silicon-based material also has an advantage that there is little problem of contamination.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。 (実施の形態1)図1は本発明に係るプラズマ処理装置
の構造を示す側断面図であり、図2は図1に示したプラ
ズマ処理装置の平面図である。有底円筒状の反応器1
は、その全体がアルミニウムといった金属で形成されて
いる。反応器1の上端部には、内周面に溝が設けてある
リング部材10が取り付けてあり、リング部材10の溝に環
状マイクロ波窓4の外周縁部を嵌合して環状マイクロ波
窓4がリング部材10に支持されている。この環状マイク
ロ波窓4は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共
に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナ等の誘電
体を環状板形に成形してある。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a side sectional view showing a structure of a plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG. Bottomed cylindrical reactor 1
Is formed entirely of a metal such as aluminum. At the upper end of the reactor 1, a ring member 10 having a groove on the inner peripheral surface is attached, and the outer peripheral portion of the annular microwave window 4 is fitted into the groove of the ring member 10 to form an annular microwave window. 4 is supported by the ring member 10. The annular microwave window 4 is made of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave permeability and low dielectric loss, and is formed into an annular plate shape.

【0026】リング部材10上面には、該リング部材10の
外直径と略同じ外直径であり、前述した環状マイクロ波
窓4の内直径と略同じ内直径である円筒状のブロック部
材25がリング部材10に螺子止めしてある。このブロック
部材25はアルミニウムといった金属で形成してある。ブ
ロック部材25の環状マイクロ波窓4に対向する部分に断
面視が矩形の溝を開設してなる環状導波管型アンテナ部
11a が形成してあり、ブロック部材25の周面に、環状導
波管型アンテナ部11a に連通する矩形穴を開設してなる
導入部11b が形成してある。
On the upper surface of the ring member 10, a cylindrical block member 25 having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the ring member 10 and an inner diameter substantially the same as the inner diameter of the above-described annular microwave window 4 is provided. The member 10 is screwed. The block member 25 is formed of a metal such as aluminum. An annular waveguide type antenna section in which a rectangular groove is formed in a cross section in a portion facing the annular microwave window 4 of the block member 25.
11a is formed, and on the peripheral surface of the block member 25, an introduction portion 11b formed with a rectangular hole communicating with the annular waveguide type antenna portion 11a is formed.

【0027】また、環状導波管型アンテナ部11a の底部
には、アルミニウム製の環状の板部材16が嵌合してあ
り、該板部材16には複数のスリット15,15,…が周方向
に所定の距離を隔てて開設してある。導入部11b 及び環
状導波管型アンテナ部11a 内には、テフロン(登録商
標)といったフッ素樹脂,ポリエチレン樹脂又はポリス
チレン樹脂(好ましくはテフロン)等の誘電体14が内嵌
してある。即ち、本実施の形態では、環状導波管型アン
テナ部11a 、及び複数のスリット15,15,…が開設して
ある板部材16を備えることによって環状導波管型アンテ
ナが構成してある。
An annular plate member 16 made of aluminum is fitted to the bottom of the annular waveguide type antenna portion 11a, and a plurality of slits 15, 15,. Is established at a predetermined distance. A dielectric 14 such as a fluororesin such as Teflon (registered trademark), a polyethylene resin, or a polystyrene resin (preferably Teflon) is fitted inside the introduction portion 11b and the annular waveguide antenna portion 11a. That is, in the present embodiment, the annular waveguide antenna is constituted by including the annular waveguide antenna portion 11a and the plate member 16 in which the plurality of slits 15, 15,.

【0028】ブロック部材25の周面であって、導入部11
b の開口の周囲にはマイクロ波発振器30から延設した導
波管31が連結してあり、マイクロ波発振器30が発振した
マイクロ波は、導波管31を経てアンテナ11の導入部11b
に入射される。この入射波は、導入部11b から環状導波
管型アンテナ部11a へ導入される。環状導波管型アンテ
ナ部11a へ導入されたマイクロ波は、環状導波管型アン
テナ部11a を互いに逆方向へ進行する進行波として、該
環状導波管型アンテナ部11a 内の誘電体14中を伝播し、
両進行波が重ね合わされて環状導波管型アンテナ部11a
に定在波が生成される。この定在波によって、環状導波
管型アンテナ部11a の内面に、所定の間隔で極大値を示
す壁面電流が通流する。
The peripheral surface of the block member 25,
A waveguide 31 extending from the microwave oscillator 30 is connected to the periphery of the opening of b, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 30 passes through the waveguide 31 to the introduction portion 11b of the antenna 11.
Is incident on. This incident wave is introduced from the introduction section 11b to the annular waveguide antenna section 11a. The microwaves introduced into the annular waveguide antenna section 11a are converted into traveling waves propagating through the annular waveguide antenna section 11a in opposite directions to each other in the dielectric 14 in the annular waveguide antenna section 11a. And propagate
Both traveling waves are superimposed to form an annular waveguide antenna 11a.
, A standing wave is generated. Due to this standing wave, a wall current showing a maximum value flows at a predetermined interval through the inner surface of the annular waveguide antenna section 11a.

【0029】このとき、比誘電率εrが2.1であるテ
フロン(登録商標)が装入してある環状導波管型アンテ
ナ部11a 内を伝播するマイクロ波のモードを基本伝播モ
ードである矩形TE10にするには、マイクロ波の周波
数が2.45GHzの場合、環状導波管型アンテナ部11
a の寸法を、高さ27mm,幅66.2mmにする。こ
のモードのマイクロ波は、エネルギを殆ど損失すること
なく環状導波管型アンテナ部11a 内の誘電体14を伝播す
る。
At this time, the mode of the microwave propagating in the annular waveguide type antenna portion 11a in which Teflon (registered trademark) having a relative permittivity εr of 2.1 is inserted is defined as a rectangular shape which is a basic propagation mode. In order to make the TE10, when the microwave frequency is 2.45 GHz, the annular waveguide antenna unit 11 is used.
The dimensions of a are 27 mm high and 66.2 mm wide. The microwave in this mode propagates through the dielectric 14 in the annular waveguide antenna 11a with almost no energy loss.

【0030】また、外径が380mm、内径が180m
m、厚さが20mmの環状マイクロ波窓4を用い、環状
導波管型アンテナ部11a にテフロン(登録商標)を内嵌
した場合、環状導波管型アンテナ部11a の中心から環状
導波管型アンテナ部11a の幅方向の中央までの寸法を、
141mmになす。この場合、環状導波管型アンテナ部
11a の幅方向の中央を結ぶ円の周方向の長さ(略886
mm)は、該環状導波管型アンテナ部11a 内を伝播する
マイクロ波の波長(略110mm)の略整数倍である。
そのため、マイクロ波は環状導波管型アンテナ部11a 内
で共振して、前述した定在波は、その腹の位置で高電圧
・低電流、節の位置で低電圧・高電流となり、アンテナ
11のQ値が向上する。
The outer diameter is 380 mm and the inner diameter is 180 m
When the Teflon (registered trademark) is fitted into the annular waveguide antenna section 11a using the annular microwave window 4 having a thickness of 20 mm and a thickness of 20 mm, the annular waveguide is inserted from the center of the annular waveguide antenna section 11a. The dimension up to the center in the width direction of the
Make 141 mm. In this case, the annular waveguide antenna section
The circumferential length of a circle connecting the widthwise center of 11a (approximately 886
mm) is substantially an integral multiple of the wavelength (approximately 110 mm) of the microwave propagating in the annular waveguide antenna section 11a.
Therefore, the microwave resonates in the annular waveguide type antenna portion 11a, and the above-described standing wave becomes a high voltage / low current at the antinode position, and becomes a low voltage / high current at the node position.
The Q value of 11 improves.

【0031】ところで、環状導波管型アンテナ部11a 内
には誘電体14を装入せずに空洞になしてもよい。しか
し、環状導波管型アンテナ部11a 内に誘電体14を装入し
た場合、環状導波管型アンテナ部11a に入射されたマイ
クロ波は誘電体14によってその波長が1/√(εr)倍
だけ短くなる。従って同じ直径の環状導波管型アンテナ
部11a を用いた場合、誘電体14が装入してあるときの方
が、誘電体14が装入していないときより、環状導波管型
アンテナ部11a の壁面に通流する電流が極大になる位置
が多く、その分、スリット15,15,…を多く開設するこ
とができる。そのため、処理室2内へマイクロ波をより
均一に導入することができる。
Incidentally, the annular waveguide type antenna portion 11a may be hollow without inserting the dielectric material 14. However, when the dielectric 14 is inserted into the annular waveguide antenna 11a, the wavelength of the microwave incident on the annular waveguide antenna 11a is increased by 1 / √ (εr) by the dielectric 14. Only shorter. Therefore, when the annular waveguide type antenna unit 11a having the same diameter is used, the annular waveguide type antenna unit when the dielectric 14 is mounted is more than when the dielectric 14 is not mounted. There are many locations where the current flowing through the wall of 11a is maximized, so that many slits 15, 15, ... can be opened. Therefore, the microwave can be more uniformly introduced into the processing chamber 2.

【0032】図3は、図1及び図2に示したスリット1
5,15,…を説明する説明図である。図3に示したよう
に、スリット15,15,…は、金属製の板部材16の環状導
波管型アンテナ部11a に対向する部分に、環状導波管型
アンテナ部11a の直径方向へ、即ち環状導波管型アンテ
ナ部11a 内を伝播するマイクロ波の進行方向に直交する
ように短冊状に開設してある。環状導波管型アンテナ部
11a が前述した寸法である場合、各スリット15,15,…
の長さは50mmであり、幅は20mmであり、相隣る
スリット間の距離は略55mmである。即ち、後述する
交点P1 から27.5mmの位置に2つのスリットを設
け、それらから55mmの間隔でスリットを設ける。
FIG. 3 shows the slit 1 shown in FIG. 1 and FIG.
It is explanatory drawing explaining 5, 15, .... As shown in FIG. 3, the slits 15, 15,... Are formed in a portion of the metal plate member 16 facing the annular waveguide type antenna portion 11a in the diameter direction of the annular waveguide type antenna portion 11a. That is, it is formed in a rectangular shape so as to be orthogonal to the traveling direction of the microwave propagating in the annular waveguide type antenna portion 11a. Annular waveguide antenna
If 11a has the dimensions described above, each slit 15, 15, ...
Has a length of 50 mm, a width of 20 mm, and a distance between adjacent slits of about 55 mm. That is, two slits are provided at a position 27.5 mm from an intersection P 1 described later, and slits are provided at an interval of 55 mm therefrom.

【0033】つまり、各スリット15,15,…は、導入部
11b の中心線を延長した延長線Lと前述した円Cとが交
わる2点の内の導入部13から離隔した側である交点P1
から、円Cに倣ってその両方へ、それぞれ(2m−1)
・λg/4(mは整数、λgは環状導波管アンテナ内を
伝播するマイクロ波の波長)を隔てた位置に、2つのス
リット15,15を開設し、両スリット15,15から、円Cに
倣ってその両方へ、n・λg/2(nは整数)を隔てて
複数の他のスリット15,15,…を開設する。即ち、スリ
ット15,15,…は前述した定在波の節が形成される位置
に設ける。これによって、各スリット15,15,…から効
率良くマイクロ波を放射することができる。
That is, each of the slits 15, 15,.
An intersection point P 1 which is a side of the two points where an extension line L extending the center line of the center line 11b intersects the above-mentioned circle C and which is separated from the introduction portion 13.
To both of them following the circle C, respectively (2m-1)
-Two slits 15, 15 are opened at a position separated by λg / 4 (m is an integer, λg is the wavelength of the microwave propagating in the annular waveguide antenna), and a circle C is formed from both slits 15, 15. ., A plurality of other slits 15, 15,... Are opened in both of them at a distance of n · λg / 2 (n is an integer). That is, the slits 15, 15, ... are provided at positions where the nodes of the standing wave described above are formed. Thereby, microwaves can be efficiently radiated from each of the slits 15, 15,....

【0034】なお、本実施の形態では、スリット15,1
5,…は、環状導波管型アンテナ部11a 内を伝播するマ
イクロ波の進行方向に直交するように開設してあるが、
本発明はこれに限らず、前記マイクロ波の進行方向に斜
めに交わるようにスリットを開設してもよく、また、マ
イクロ波の進行方向に開設してもよい。反応器1内に生
成されたプラズマによって、アンテナ11内を伝播するマ
イクロ波の波長が変化して、環状導波管型アンテナ部11
a の周壁に通流する電流の極大値を示す位置が変化する
場合があるが、マイクロ波の進行方向に斜めに開設した
スリット又はマイクロ波の進行方向に開設したスリット
にあっては、電流の極大値を示す位置の変化をスリット
の領域内に取り込むことができる。
In this embodiment, the slits 15, 1
5, ... are opened so as to be orthogonal to the traveling direction of the microwave propagating in the annular waveguide type antenna portion 11a.
The present invention is not limited to this, and a slit may be opened so as to obliquely intersect the traveling direction of the microwave, or may be opened in the traveling direction of the microwave. Due to the plasma generated in the reactor 1, the wavelength of the microwave propagating in the antenna 11 changes, and the annular waveguide antenna 11
The position where the maximum value of the current flowing through the peripheral wall of a may change, but in the slit opened in the direction of microwave propagation or the slit opened in the direction of microwave propagation, the current The change in the position showing the maximum value can be captured in the area of the slit.

【0035】前述したように各スリット15,15,…は、
板部材16に略放射状に設けてあるため、マイクロ波は反
応器1内の全領域に均一に導入される。一方、図1に示
したように、アンテナ11は、反応器1の直径と同じ直径
のブロック部材25に、該ブロック部材25の周縁から突出
することなく設けてあるため、反応器1の直径が大きく
ても、プラズマ処理装置のサイズが可及的に小さく、従
って小さなスペースに設置することができる。
As described above, each of the slits 15, 15,.
Since the plate member 16 is provided substantially radially, the microwave is uniformly introduced into the entire region in the reactor 1. On the other hand, as shown in FIG. 1, the antenna 11 is provided on the block member 25 having the same diameter as the diameter of the reactor 1 without protruding from the periphery of the block member 25. Even if it is large, the size of the plasma processing apparatus is as small as possible, so that it can be installed in a small space.

【0036】前述したブロック部材25にはアルミニウム
を円柱状に成形してなる加熱ブロック26が、該加熱ブロ
ック26の下面が環状マイクロ波窓4の下面より少し高い
位置になるように着脱自在に内嵌してあり、加熱ブロッ
ク26には、加熱源であるヒータ28が埋設してある。
The above-mentioned block member 25 is provided with a heating block 26 formed by molding aluminum into a columnar shape so that the lower surface of the heating block 26 is slightly higher than the lower surface of the annular microwave window 4. The heating block 26 has a heater 28 embedded therein as a heating source.

【0037】加熱ブロック26の下面中央には円筒状の凹
部が設けてあり、該凹部を導体又は半導体の材料を円板
状に成形してなる対向電極18で閉塞してガス拡散室20が
設けてある。対向電極18は加熱ブロック26に着脱自在に
螺子止めしてあり、また、対向電極18は電気的に接地し
てある。環状導波管型アンテナ部11a が前述した寸法で
ある場合、対向電極18の直径は略150mmである。ま
た、対向電極18の厚さは略10mmである。一方、対向
電極18に使用する材料としては、Si,SiC,Si
N、又はP又はB等の不純物をドープしたSi等のシリ
コン系材料が好適である。
A cylindrical concave portion is provided at the center of the lower surface of the heating block 26. The concave portion is closed by a counter electrode 18 formed by molding a conductor or semiconductor material into a disk, and a gas diffusion chamber 20 is provided. It is. The counter electrode 18 is detachably screwed to the heating block 26, and the counter electrode 18 is electrically grounded. When the annular waveguide antenna section 11a has the dimensions described above, the diameter of the counter electrode 18 is approximately 150 mm. The thickness of the counter electrode 18 is approximately 10 mm. On the other hand, materials used for the counter electrode 18 include Si, SiC, and Si.
A silicon-based material such as Si doped with an impurity such as N or P or B is preferable.

【0038】この対向電極18を固定する螺子及び前述し
た環状マイクロ波窓4の下面は、石英製の環状保護板
(図示せず)によって保護してある。また、反応器1、
リング部材10、環状マイクロ波窓4、ブロック部材25及
び加熱ブロック26が互いに接合する部分には、それらを
気密状態に封止すべく耐熱性のOリング17,17,…(一
部省略)がそれぞれ介装してある。
The screw for fixing the counter electrode 18 and the lower surface of the above-mentioned annular microwave window 4 are protected by an annular protective plate (not shown) made of quartz. Also, reactor 1,
At the part where the ring member 10, the annular microwave window 4, the block member 25 and the heating block 26 are joined to each other, heat-resistant O-rings 17, 17,... Each is interposed.

【0039】前述したガス拡散室20の内部は、仕切り壁
19によって上室及び下室に区分してあり、仕切り壁19及
び対向電極18には、複数の貫通孔が上下に位置を異なら
せて開設してある。また、ガス拡散室20には、加熱ブロ
ック26を貫通するガス導入管5が連通してある。ガス導
入管5からガス拡散室20に供給されたガスは、ガス拡散
室20の上室内に拡散すると共に仕切り壁19に開設した貫
通孔からガス拡散室20の下室へ供給され、そこで拡散均
一化された後、対向電極18に開設した貫通孔から処理室
2内へ導入される。
The inside of the gas diffusion chamber 20 is a partition wall.
The upper and lower chambers are divided by 19, and a plurality of through holes are opened in the partition wall 19 and the counter electrode 18 at different positions in the vertical direction. The gas diffusion chamber 20 is connected to a gas introduction pipe 5 that passes through the heating block 26. The gas supplied from the gas introduction pipe 5 to the gas diffusion chamber 20 diffuses into the upper chamber of the gas diffusion chamber 20 and is supplied to the lower chamber of the gas diffusion chamber 20 through a through hole formed in the partition wall 19, where the gas is uniformly diffused. After being converted, it is introduced into the processing chamber 2 through a through hole formed in the counter electrode 18.

【0040】図4は図1に示した対向電極18の底面図で
ある。図4に示した如く、対向電極18の底面、即ち図1
に示した処理室2に対向する面には、対向電極18の直下
へマイクロ波を誘導すべく、窒化アルミニウム(Al
N)等の誘電体を、対向電極18の中心軸回りに均等に設
けたパターン、図4に示した場合では、それぞれ同じ面
積になした扇形の複数の領域を対向電極18の中心軸回り
に均等配したパターンになるように堆積することによっ
て、複数の誘導部18a ,18a ,…が形成してあり、相隣
る誘導部18a ,18a ,…の間には、扇形の複数の電極部
18b ,18b ,…が形成されている。また、対向電極18に
は、誘導部18a ,18a ,…及び電極部18b,18b ,…を
貫通する複数の貫通孔22,22,…が開設してある。
FIG. 4 is a bottom view of the counter electrode 18 shown in FIG. As shown in FIG. 4, the bottom surface of the counter electrode 18, ie, FIG.
The surface opposite to the processing chamber 2 shown in FIG.
N) and the like, a pattern in which a dielectric material is evenly provided around the center axis of the counter electrode 18, in the case shown in FIG. 4, a plurality of fan-shaped regions each having the same area are formed around the center axis of the counter electrode 18. A plurality of guiding portions 18a, 18a,... Are formed by depositing them in an evenly distributed pattern, and a plurality of fan-shaped electrode portions are provided between adjacent guiding portions 18a, 18a,.
18b, 18b,... Are formed. The counter electrode 18 is provided with a plurality of through holes 22, 22 penetrating through the guide portions 18a, 18a,... And the electrode portions 18b, 18b,.

【0041】図5及び図6は前述した誘導部18a ,18a
,…の他のパターンを説明する説明図である。図5に
示したパターンでは、直径が異なる複数の環状の誘導部
18a ,18a ,…が、対向電極18の中心軸と同心円上に設
けてある。これによって、対向電極18の中央に円形の電
極部18a が形成されており、相隣る誘導部18a ,18a ,
…の間に環状の電極部18b ,18b ,…が形成されてい
る。また、図6に示したパターンでは、正方形の誘導部
18a ,18a ,…及び電極部18b ,18b ,…が市松模様状
に配してある。なお、図5及び図6においてはガスを供
給するための貫通孔は省略してある。
FIGS. 5 and 6 show the guide portions 18a, 18a described above.
,... Are explanatory diagrams for explaining other patterns. In the pattern shown in FIG. 5, a plurality of annular guiding portions having different diameters are provided.
Are provided concentrically with the center axis of the counter electrode 18. As a result, a circular electrode portion 18a is formed at the center of the counter electrode 18, and the adjacent guide portions 18a, 18a,
The annular electrode portions 18b, 18b,... Are formed between. Further, in the pattern shown in FIG.
, And the electrode portions 18b, 18b, ... are arranged in a checkered pattern. In FIGS. 5 and 6, a through hole for supplying gas is omitted.

【0042】なお、図5に示したパターンでは、対向電
極18の中央に円形の電極部18b が配してあるが、本発明
はこれに限らず、対向電極18の中央に円形の誘導部18a
を配してよいことはいうまでもない。また、図6に示し
たパターンでは、正方形の誘導部18a ,18a ,…が設け
てあるが、本発明はこれに限らず、対向電極に複数の円
形の誘導部を設け、対向電極の他の部分を電極部として
もよいことはいうまでもない。この場合、誘導部の位置
と電極部の位置とを入替えて、対向電極に複数の円形の
電極部を設け、対向電極の他の部分を誘導部としてもよ
い。
In the pattern shown in FIG. 5, the circular electrode portion 18b is disposed at the center of the counter electrode 18, but the present invention is not limited to this, and the circular guide portion 18a is disposed at the center of the counter electrode 18.
Needless to say, it may be arranged. Further, in the pattern shown in FIG. 6, square guiding portions 18a, 18a,... Are provided, but the present invention is not limited to this. Needless to say, the portion may be an electrode portion. In this case, the position of the guide portion and the position of the electrode portion may be switched, a plurality of circular electrode portions may be provided on the counter electrode, and another portion of the counter electrode may be used as the guide portion.

【0043】このような対向電極18にあっては、後述す
る如く、対向電極18の周囲に導かれたマイクロ波が誘導
部18a ,18a ,…によって対向電極18の直下に誘導され
る一方、電極部18b ,18b ,…は接地電極として作用す
る。
In such a counter electrode 18, as will be described later, the microwave guided around the counter electrode 18 is guided directly below the counter electrode 18 by the guide portions 18a, 18a,. The portions 18b, 18b, ... function as ground electrodes.

【0044】処理室2の底部壁中央には、被処理物Wを
載置する載置台3が昇降自在に設けてあり、載置台3に
はマッチングボックス6を介して高周波電源7が接続さ
れている。また、処理室2の周囲壁には排気口8が開設
してあり、排気口8から処理室2の内気を排出するよう
になしてある。載置台3に印加する高周波は主にプラズ
マ中のイオンを制御することが目的であり、その周波数
は200kHz〜2MHzである。ただし、場合により
数十MHzまでの電圧を印加してもよい。
At the center of the bottom wall of the processing chamber 2, a mounting table 3 for mounting the workpiece W is provided so as to be able to move up and down. A high frequency power source 7 is connected to the mounting table 3 via a matching box 6. I have. Further, an exhaust port 8 is provided in a peripheral wall of the processing chamber 2, and the inside air of the processing chamber 2 is exhausted from the exhaust port 8. The high frequency applied to the mounting table 3 is mainly for controlling ions in the plasma, and the frequency is 200 kHz to 2 MHz. However, a voltage up to several tens of MHz may be applied in some cases.

【0045】このようなプラズマ処理装置を用いて被処
理物Wの表面にエッチング処理を施すには、ヒータ28に
よって加熱ブロック26及び対向電極18を所要の温度に加
熱すると共に、排気口8から排気して処理室2内を所望
の圧力まで減圧した後、ガス導入管5からガス拡散室20
内へ反応ガスを供給し、内部で拡散均一化された反応ガ
スを対向電極18から処理室2内へ導入する。
In order to perform an etching process on the surface of the workpiece W using such a plasma processing apparatus, the heating block 26 and the counter electrode 18 are heated to a required temperature by the heater 28 and exhausted from the exhaust port 8. To reduce the pressure inside the processing chamber 2 to a desired pressure.
The reaction gas is supplied to the inside, and the reaction gas diffused and made uniform inside is introduced into the processing chamber 2 from the counter electrode 18.

【0046】次いで、マイクロ波発振器30からマイクロ
波を発振させ、それを導波管31を経てアンテナ11に導入
し、環状導波管型アンテナ部11a に定在波を形成させ
る。この定在波によって、アンテナ11のスリット15,1
5,…から放射された電界は、環状マイクロ波窓4を透
過して処理室2内へ導入され、処理室2内にプラズマが
生成される。
Next, a microwave is oscillated from the microwave oscillator 30 and is introduced into the antenna 11 through the waveguide 31 to form a standing wave in the annular waveguide type antenna section 11a. Due to this standing wave, the slits 15, 1
The electric field radiated from 5,... Passes through the annular microwave window 4 and is introduced into the processing chamber 2, and plasma is generated in the processing chamber 2.

【0047】処理室2内に導入された電界は、対向電極
18の底面に設けた誘導部18a ,18a,…を伝播して対向
電極18の直下にも誘導され、これによって環状マイクロ
波窓4及び対向電極18の下方の略全領域に電界が形成さ
れるため、載置台3と平行をなす面内で略均一な密度の
プラズマが生成される。
The electric field introduced into the processing chamber 2 is a counter electrode.
Are propagated through the guiding portions 18a, 18a,... Provided on the bottom surface of the 18, and are also guided directly below the counter electrode 18, whereby an electric field is formed in substantially the entire region below the annular microwave window 4 and the counter electrode 18. Therefore, plasma having a substantially uniform density is generated in a plane parallel to the mounting table 3.

【0048】また、マイクロ波発振器30による発振と同
時的にマッチングボックス6を介して高周波電源7から
載置台3に高周波を印加する。載置台3と対向電極18と
の間に形成される電界によって、生成されたプラズマ中
のイオンが被処理物W上に導かれ、被処理物Wの表面が
エッチングされる。
A high frequency is applied to the mounting table 3 from the high frequency power source 7 via the matching box 6 simultaneously with the oscillation by the microwave oscillator 30. Due to the electric field formed between the mounting table 3 and the counter electrode 18, the ions in the generated plasma are guided onto the workpiece W, and the surface of the workpiece W is etched.

【0049】このように、載置台3に対向配置した対向
電極18の電極部18b ,18b ,…と載置台3との間に形成
した電界によってプラズマ中のイオンを被処理物W上に
導くため、反応器1の内周面にプラズマ中のイオンが衝
突して損傷を与えることが防止され、反応器1の寿命が
長い。また、前記電界は被処理物Wの表面に直交する方
向に形成されるため、載置台3の表面に安定したバイア
ス電位が発生し、被処理物Wに入射されるイオンの指向
性が高く、プロセス特性が向上する。
As described above, the ions in the plasma are introduced onto the workpiece W by the electric field formed between the electrode portions 18b, 18b,... Of the opposing electrodes 18 arranged opposite to the mounting table 3 and the mounting table 3. In addition, the ions in the plasma are prevented from colliding with and damaging the inner peripheral surface of the reactor 1, and the life of the reactor 1 is extended. Further, since the electric field is formed in a direction orthogonal to the surface of the processing object W, a stable bias potential is generated on the surface of the mounting table 3, and the directivity of ions incident on the processing object W is high, Process characteristics are improved.

【0050】更に、マイクロ波窓を透過させて容器内に
導入されたマイクロ波は、対向電極18に設けた複数の誘
導部18a ,18a ,…によって、対向電極18の直下に誘導
されるため、処理室2の内部であって、環状マイクロ波
窓4及び対向電極18に対向する略全領域に電界が形成さ
れ、載置台3と平行をなす面内で略均一な密度のプラズ
マが生成されるため、プロセス特性が更に向上する。
Further, the microwave transmitted through the microwave window and introduced into the container is guided immediately below the counter electrode 18 by a plurality of guide portions 18a, 18a,. An electric field is formed in substantially the entire region inside the processing chamber 2 facing the annular microwave window 4 and the counter electrode 18, and plasma having a substantially uniform density is generated in a plane parallel to the mounting table 3. Therefore, the process characteristics are further improved.

【0051】一方、対向電極18は加熱ブロック26に着脱
自在に螺子止めしてあるため、対向電極18が損傷した場
合、それを容易に交換することができる。また、対向電
極18を所要の温度まで加熱した場合、プロセス特性が更
に向上する。
On the other hand, since the opposite electrode 18 is detachably screwed to the heating block 26, if the opposite electrode 18 is damaged, it can be easily replaced. Further, when the counter electrode 18 is heated to a required temperature, the process characteristics are further improved.

【0052】ところで、対向電極18の底部から処理室2
内へ反応ガスを導入するようになしてあるため、反応ガ
スは処理室2の被処理物W上に、被処理物Wの直径と略
同じ直径の平断面面積を有し、略均一なガス流となって
供給され、被処理物Wの表面は略均一に処理される。ま
た、処理室2内に供給された反応ガスはプラズマ中の滞
在時間が長いため、反応ガスの利用効率が向上する。
By the way, from the bottom of the counter electrode 18, the processing chamber 2
Since the reaction gas is introduced into the reaction chamber, the reaction gas has a flat cross-sectional area having a diameter substantially equal to the diameter of the processing object W on the processing object W in the processing chamber 2 and is substantially uniform. The workpiece W is supplied as a stream, and the surface of the workpiece W is processed substantially uniformly. Further, the reaction gas supplied into the processing chamber 2 stays in the plasma for a long time, so that the utilization efficiency of the reaction gas is improved.

【0053】更に、対向電極18をシリコン系材料によっ
て形成した場合、例えば、フルオロカーボン系反応ガス
(Cx y ガス)を用いてシリコン酸化膜をエッチング
するとき、フッ素分子は対向電極18の電極部18b ,18b
,…と接触して反応し、SiF4 として気化するた
め、フッ素分子を選択的に除去することができる。これ
によって、レジストのエッチングレートに対するシリコ
ン酸化膜のエッチングレートが向上し、選択比が高いエ
ッチングを実施することができる。また、反応生成物
(SiF4 )が揮発性物質であるため、反応生成物によ
る被処理物Wの汚染が回避される。
Further, when the counter electrode 18 is formed of a silicon-based material, for example, when etching a silicon oxide film using a fluorocarbon-based reaction gas (C x F y gas), fluorine molecules are removed from the electrode portion of the counter electrode 18. 18b, 18b
,... React with each other and vaporize as SiF 4 , so that fluorine molecules can be selectively removed. As a result, the etching rate of the silicon oxide film with respect to the etching rate of the resist is improved, and etching with a high selectivity can be performed. In addition, since the reaction product (SiF 4 ) is a volatile substance, contamination of the article to be processed W by the reaction product is avoided.

【0054】なお、本実施の形態では、対向電極18は電
気的に接地してあるが、本発明はこれに限らず、対向電
極18に高周波を印加する構成になしても良い。例えば、
載置台3に200kHz〜2MHzの高周波を印加し、
対向電極18に13.56MHz又は27MHzの高周波
を印加する場合、それぞれの電極に他の電極に印加され
る高周波の周波数領域を通過させるフィルタを介して電
気的に接地する機構を付加することにより、高周波を印
加する構成でありながら、他の電極に対しては接地電極
の役割を果たさせることができる。
In the present embodiment, the counter electrode 18 is electrically grounded. However, the present invention is not limited to this, and a configuration in which a high frequency is applied to the counter electrode 18 may be employed. For example,
A high frequency of 200 kHz to 2 MHz is applied to the mounting table 3,
When a high frequency of 13.56 MHz or 27 MHz is applied to the counter electrode 18, by adding a mechanism for electrically grounding each electrode through a filter that passes a frequency range of the high frequency applied to the other electrode, Although it is configured to apply a high frequency, it can function as a ground electrode for other electrodes.

【0055】(実施の形態2)図7は実施の形態2を示
す模式的部分内面図であり、アンテナの形状を変更して
ある。なお、図中、図2に示した部分に対応する部分に
は同じ番号を付してその説明を省略する。アンテナ12の
一端は、マイクロ波発振器30に連接した導波管31(共に
図1参照)に連結してあり、アンテナ12の他端は閉塞し
てある。アンテナ12の一端側は直線状であり、他端側は
C字状(円弧状)又は一巻き渦巻き状等(図7にあって
はC字状)、適宜の曲率に成形した曲成部12a になして
ある。アンテナ12の底部には板部材が嵌合してあり、該
板部材の曲成部12a に対応する部分には複数のスリット
15,15,…が開設してある。
(Embodiment 2) FIG. 7 is a schematic partial inner view showing Embodiment 2 in which the shape of the antenna is changed. In the figure, portions corresponding to the portions shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted. One end of the antenna 12 is connected to a waveguide 31 (both shown in FIG. 1) connected to the microwave oscillator 30, and the other end of the antenna 12 is closed. One end of the antenna 12 is linear, and the other end is a curved portion 12a formed to have an appropriate curvature, such as a C shape (arc shape) or a single spiral shape (C shape in FIG. 7). It has been done. A plate member is fitted to the bottom of the antenna 12, and a plurality of slits are formed in a portion of the plate member corresponding to the curved portion 12a.
15, 15, ... are established.

【0056】スリット15,15,…は、板部材の曲成部12
a に対向する部分に、曲成部12a の中心軸に直交するよ
うに開設してあり、各スリット15,15,…の開設位置
は、アンテナの閉塞した端部からm・λg/2の位置に
定めてある。つまり、各スリット15,15,…はアンテナ
内の底面に通流する電流の極大値を示す位置に開設して
あり、各スリット15,15,…を挟んで生じる電位差によ
って各スリット15,15,…から電界が放射され、該電界
は環状マイクロ波窓4を透過して反応器1(共に図1参
照)内へ導入される。
The slits 15, 15,...
a is formed at a position opposite to the center axis of the bent portion 12a so as to be orthogonal to the central axis of the bent portion 12a. Stipulated in That is, each of the slits 15, 15,... Is opened at a position indicating the maximum value of the current flowing through the bottom surface in the antenna, and each of the slits 15, 15,. An electric field is radiated from..., And the electric field passes through the annular microwave window 4 and is introduced into the reactor 1 (both shown in FIG. 1).

【0057】曲成部12a の中央に円形の対向電極18が内
嵌してある。対向電極18の底面には、前述した如きパタ
ーンに誘電体を堆積してなる複数の誘導部がそれぞれ設
けてあり、各誘導部及び相隣る誘導部の間に形成された
複数の電極部を貫通する複数の貫通孔(何れも図示せ
ず)が開設してある。
A circular counter electrode 18 is fitted in the center of the bent portion 12a. On the bottom surface of the counter electrode 18, a plurality of guiding portions each formed by depositing a dielectric in a pattern as described above are provided, and a plurality of electrode portions formed between each guiding portion and adjacent guiding portions are provided. A plurality of through holes (all not shown) are formed.

【0058】このようなプラズマ処理装置にあっては、
前同様、アンテナ12は、反応器の直径と同じ直径のブロ
ック部材25に、該ブロック部材25の周縁から突出するこ
となく設けてあるため、反応器の直径が大きくても、プ
ラズマ処理装置のサイズが可及的に小さく、従って小さ
なスペースに設置することができる。
In such a plasma processing apparatus,
As before, the antenna 12 is provided on the block member 25 having the same diameter as the diameter of the reactor without protruding from the peripheral edge of the block member 25. Therefore, even if the diameter of the reactor is large, the size of the plasma processing apparatus can be reduced. Is as small as possible and can therefore be installed in small spaces.

【0059】また、載置台に対向配置した対向電極18の
電極部18b ,18b ,…と載置台との間に形成した電界に
よってプラズマ中のイオンを載置台上の被処理物に導く
ため、反応器の内周面にプラズマ中のイオンが衝突して
損傷を与えることが防止され、反応器の寿命が長い。ま
た、前記電界は被処理物の表面に直交する方向に形成さ
れるため、載置台の表面に安定したバイアス電位が発生
し、被処理物に入射されるイオンの指向性が高く、プロ
セス特性が向上する。
In order to guide ions in the plasma to an object to be processed on the mounting table by an electric field formed between the mounting section and the electrode portions 18b, 18b,... Of the counter electrode 18 opposed to the mounting table. The ion in the plasma is prevented from colliding with and damaging the inner peripheral surface of the reactor, and the life of the reactor is extended. In addition, since the electric field is formed in a direction orthogonal to the surface of the processing object, a stable bias potential is generated on the surface of the mounting table, the directivity of ions incident on the processing object is high, and the process characteristics are low. improves.

【0060】更に、マイクロ波窓を透過させて容器内に
導入されたマイクロ波は、対向電極18に設けた複数の誘
導部によって、対向電極18の直下に誘導されるため、処
理室の内部であって、環状マイクロ波窓及び対向電極18
に対向する略全領域に電界が形成され、載置台と平行を
なす面内で略均一な密度のプラズマが生成されるため、
プロセス特性が更に向上する。
Further, the microwaves transmitted through the microwave window and introduced into the container are guided immediately below the counter electrode 18 by a plurality of guide portions provided on the counter electrode 18, so that the microwaves are generated inside the processing chamber. The annular microwave window and the counter electrode 18
An electric field is formed in substantially the entire region facing the substrate, and plasma having a substantially uniform density is generated in a plane parallel to the mounting table.
Process characteristics are further improved.

【0061】[0061]

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明に係るプラズ
マ処理装置にあっては、プラズマ処理装置の水平方向の
寸法を可及的に小さくすることができる。また、高周波
を印加する載置台に対して対向電極が接地電極として作
用するため、プラズマ中のイオンが容器の内周面に衝突
して損傷を与えることが防止され、容器の寿命が長い。
また、載置台と対向電極との間に形成された電界によっ
てプラズマ中のイオンが導かれるため、該イオンは被処
理物上に略垂直に入射され、異方性といったプロセス特
性が向上する。
As described above in detail, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the horizontal dimension of the plasma processing apparatus can be made as small as possible. In addition, since the counter electrode acts as a ground electrode with respect to the mounting table to which a high frequency is applied, ions in the plasma are prevented from colliding with the inner peripheral surface of the container and causing damage, and the life of the container is long.
In addition, since ions in the plasma are guided by an electric field formed between the mounting table and the counter electrode, the ions are substantially vertically incident on the object to be processed, and process characteristics such as anisotropy are improved.

【0062】更に、対向電極の載置台に対向する面の一
又は複数の部分に設けた誘導部によって、マイクロ波窓
を透過させて容器内に導入されたマイクロ波を、対向電
極の直下に誘導するため、容器の内部であって、環状の
マイクロ波窓及び対向電極に対向する略全領域に電界が
形成され、載置台と平行をなす面内で略均一な密度のプ
ラズマが生成され、これによってプロセス特性が更に向
上する。
Further, the microwave introduced through the microwave window and introduced into the container is guided immediately below the counter electrode by a guide portion provided on one or a plurality of portions of the surface of the counter electrode facing the mounting table. Therefore, an electric field is formed in substantially the entire region facing the annular microwave window and the counter electrode inside the container, and plasma having a substantially uniform density is generated in a plane parallel to the mounting table. Thereby, the process characteristics are further improved.

【0063】第3発明に係るプラズマ処理装置にあって
は、対向電極の直下にマイクロ波を略均等な強度で導く
ことができ、対向電極の直下において略均等な密度のプ
ラズマを生成することができる。
In the plasma processing apparatus according to the third aspect of the invention, the microwave can be guided with a substantially uniform intensity directly below the opposing electrode, and a plasma having a substantially uniform density can be generated immediately below the opposing electrode. it can.

【0064】第4発明に係るプラズマ処理装置にあって
は、シリコン系材料によって対向電極を形成してあるた
め、例えばシリコン酸化膜のエッチングにおいて、レジ
ストのエッチングレートに対するシリコン酸化膜のエッ
チングレートが向上し、選択比が高いエッチングを実施
することができる等、本発明は優れた効果を奏する。
In the plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, since the counter electrode is formed of a silicon-based material, for example, in etching a silicon oxide film, the etching rate of the silicon oxide film is improved with respect to the etching rate of the resist. However, the present invention has excellent effects, such as etching with a high selectivity.

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

【図1】本発明に係るプラズマ処理装置の構造を示す側
断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a structure of a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】図1に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。
FIG. 2 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図3】図1及び図2に示したスリットを説明する説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a slit shown in FIGS. 1 and 2.

【図4】図1に示した対向電極の底面図である。FIG. 4 is a bottom view of the counter electrode shown in FIG. 1;

【図5】誘導部の他のパターンを説明する説明図であ
る。
FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining another pattern of the guiding unit.

【図6】誘導部の他のパターンを説明する説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining another pattern of the guiding unit.

【図7】実施の形態2を示す模式的部分内面図である。FIG. 7 is a schematic partial inner view showing the second embodiment.

【図8】従来の装置と同タイプのプラズマ処理装置を示
す側断面図である。
FIG. 8 is a side sectional view showing a plasma processing apparatus of the same type as a conventional apparatus.

【図9】図8に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。
FIG. 9 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応器 2 処理室 3 載置台 4 環状マイクロ波窓 10 リング部材 11 アンテナ 11a 環状導波管型アンテナ部 11b 導入部 15 スリット 16 板部材 18 対向電極 18a 誘導部 18b 電極部 W 被処理物 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Processing chamber 3 Mounting table 4 Annular microwave window 10 Ring member 11 Antenna 11a Annular waveguide type antenna part 11b Introduction part 15 Slit 16 Plate member 18 Counter electrode 18a Induction part 18b Electrode W

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 被処理物を載置する載置台が内部に設け
てある容器と、前記載置台に対向配置した対向電極と、
該対向電極に外嵌した環状のマイクロ波窓と、該マイク
ロ波窓に対向配置してあり、マイクロ波窓へマイクロ波
を放射する環状の導波管型アンテナとを備え、該導波管
型アンテナから前記マイクロ波窓を透過させて容器内に
マイクロ波を導入してプラズマを生成すると共に前記載
置台に高周波を印加し、生成したプラズマによって前記
被処理物を処理する装置であって、 前記対向電極の載置台に対向する面に、容器内に導入さ
れたマイクロ波を誘導する誘導部が設けてあることを特
徴とするプラズマ処理装置。
A container in which a mounting table on which an object to be processed is mounted is provided; a counter electrode facing the mounting table;
An annular microwave window externally fitted to the counter electrode; and an annular waveguide antenna disposed to face the microwave window and emitting microwaves to the microwave window. An apparatus that transmits the microwave window from an antenna to introduce microwaves into a container to generate plasma and apply high frequency to the mounting table, and that the processing target is processed by the generated plasma. A plasma processing apparatus, wherein a guide portion for guiding microwaves introduced into a container is provided on a surface of a counter electrode facing a mounting table.
【請求項2】 前記誘導部は誘電体によって形成してあ
る請求項1記載のプラズマ処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the guiding section is formed of a dielectric.
【請求項3】 前記誘導部は対向電極の中心軸回りに略
均等に配設してある請求項1又は2記載のプラズマ処理
装置。
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the guide portion is disposed substantially evenly around a center axis of the counter electrode.
【請求項4】 前記対向電極はシリコン系の材料で形成
してある請求項1乃至3の何れかに記載のプラズマ処理
装置。
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said counter electrode is formed of a silicon-based material.
【請求項5】 無終端環状の導波管型アンテナが設けて
ある請求項1乃至4の何れかに記載のプラズマ処理装
置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising an endless annular waveguide antenna.
【請求項6】 有終端環状の導波管型アンテナが設けて
ある請求項1乃至4の何れかに記載のプラズマ処理装
置。
6. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a terminated annular waveguide antenna.
【請求項7】 前記導波管型アンテナはC字状又は渦巻
き状になしてある請求項6記載のプラズマ処理装置。
7. The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the waveguide type antenna is formed in a C shape or a spiral shape.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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