JP2000195842A - Plasma processing device - Google Patents

Plasma processing device

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JP2000195842A
JP2000195842A JP10338186A JP33818698A JP2000195842A JP 2000195842 A JP2000195842 A JP 2000195842A JP 10338186 A JP10338186 A JP 10338186A JP 33818698 A JP33818698 A JP 33818698A JP 2000195842 A JP2000195842 A JP 2000195842A
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microwave
plasma
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plasma processing
annular
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Hirotsugu Mabuchi
博嗣 馬渕
Takeshi Yoshida
武史 吉田
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Nippon Steel Corp
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Sumitomo Metal Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma processing device, wherein even if a reactor vessel has a large diameter, the overall size of the device can be reduced as much as possible, while the inside surface of a vessel is prevented from wearing. SOLUTION: On the upper surface of a cover member 10, an annular waveguide type antenna part 11a, with a U-shaped cross section is molded into an annular shape, is provided circumferentially with the center axis of the reactive device 1 while its opening facing the cover member 10, and a plurality of slits 15 are opened at a part facing the annular waveguide antenna part 11a of the cover member 10. A limiting plate 9, which with a conductive plate molded into an annular shape, limits the inlet region for microwave is provided to face the inside surface of a microwave window 4. The outer peripheral part of the limiting plate 9 is held and fixed between the upper end of the reactive device 1 and the outer peripheral part of the microwave window 4, while the inner peripheral part of the limiting plate 9 is made to face at an appropriate position near the end part on the outer peripheral side of the annular waveguide type antenna part 11a of the slits 15.

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13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14は図13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。
FIG. 13 shows Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5600 and
FIG. 14 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. 14 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、試料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 on which the sample W is mounted is provided. The mounting table 33 is connected to an RF power supply 37 of several hundred kHz to several tens of MHz via a matching box 36. I have. 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試料
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試料Wの表面をエッチングす
る。これによって、大口径の試料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、大口径の試料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 sample W using such a plasma processing apparatus, the inside of the processing chamber 32 is evacuated to a desired pressure by evacuating from the exhaust port 38, and then the processing is performed through the gas introduction pipe 35. A reaction gas is supplied into the chamber 32. Then
Microwaves are oscillated from a 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 forms a standing wave 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 propagates into the processing chamber 32. As a result, plasma is generated in the processing chamber 32, and the surface of the sample W is etched by the plasma. This allows the reactor to process large-diameter sample W
Even if the diameter of 31 is increased, microwaves can be uniformly introduced into the entire region of the reactor 31, and a large-diameter sample W can be relatively uniformly plasma-treated.

【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。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。
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. By the way, sample W
As the diameter of the reactor increases, a plasma processing apparatus in which the diameter of the reactor 31 is further increased 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.

【0009】一方、従来のプラズマ処理装置にあって
は、反応器31の内周面近傍で生成されたプラズマによっ
て反応器31の内周面がスパッタリングされる虞があっ
た。反応器31の内周面がスパッタリングされた場合、そ
れによってパーティクルが発生し、該パーティクルによ
って試料Wが汚染される。
On the other hand, in the conventional plasma processing apparatus, the plasma generated near the inner peripheral surface of the reactor 31 may sputter the inner peripheral surface of the reactor 31. When the inner peripheral surface of the reactor 31 is sputtered, particles are generated thereby, and the particles W contaminate the sample W.

【0010】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、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ると
共に、容器の内面が損耗されることを防止し得るプラズ
マ処理装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to reduce the size of the entire apparatus as much as possible even if the diameter of the reactor is large, and to reduce the inner surface of the vessel. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of preventing wear of a plasma processing apparatus.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者は、マイクロ波
窓に対面してマイクロ波を放射するスリットを設けた無
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
波を供給し、マイクロ波窓を介して容器内にマイクロ波
を導入する構成により、即ち、中央部にマイクロ波の供
給部がない構成であっても、容器内にプラズマを均一に
発生できることを知見した。また、従来から問題であ
り、また無端環状又は有端環状の導波管型アンテナによ
りマイクロ波を放射することにより容器の内周面近傍へ
のマイクロ波の供給が増大しプラズマがその近傍で強く
発生する虞に対しては、マイクロ波限定部材を設けるこ
とにより、容器の内周面近傍でのプラズマの発生を効果
的に抑制できることを知見して、本発明を完成させた。
The inventor of the present invention provides a microwave by an endless annular or end annular waveguide antenna provided with a slit for emitting microwaves facing the microwave window. It has been found that plasma can be uniformly generated in the container by a configuration in which microwaves are introduced into the container through the wave window, that is, even in a configuration in which a microwave supply unit is not provided at the center. In addition, there is a problem in the past, and the microwave supply to the inner peripheral surface of the container is increased by radiating the microwave by the endless annular or end annular waveguide type antenna, and the plasma becomes strong near the inner peripheral surface. With respect to the possibility of generation, the present inventors have found that the generation of plasma near the inner peripheral surface of the container can be effectively suppressed by providing the microwave limiting member, and completed the present invention.

【0012】即ち、第1発明に係るプラズマ処理装置
は、マイクロ波窓を設けてなる容器内に、前記マイクロ
波窓に対面して配置され対面する面にスリットを有する
環状導波管型アンテナからマイクロ波を放射して、前記
マイクロ波窓を介して前記容器内にマイクロ波を導入す
ることによってプラズマを生成し、生成したプラズマに
より前記容器内に設けてある載置台に載置した試料を処
理するプラズマ処理装置であって、前記容器内に、マイ
クロ波の導入領域を中央部に限定するマイクロ波限定部
材が設けてあることを特徴とする。
That is, a plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention is a plasma processing apparatus comprising: an annular waveguide type antenna having a slit disposed on a surface facing the microwave window and having a slit in the container provided with the microwave window. A microwave is radiated, plasma is generated by introducing microwaves into the container through the microwave window, and a sample mounted on a mounting table provided in the container is processed by the generated plasma. A microwave processing apparatus, wherein a microwave limiting member for limiting a microwave introduction region to a central portion is provided in the container.

【0013】第2発明に係るプラズマ処理装置は、環状
のマイクロ波窓を設けてなる容器内に、前記マイクロ波
窓に対面して配置され対面する面にスリットを有する環
状導波管型アンテナからマイクロ波を放射して、前記マ
イクロ波窓を介して前記容器内にマイクロ波を導入する
ことによってプラズマを生成すると共に、前記容器内に
設けてある載置台及び/又は前記マイクロ波窓に内嵌さ
せて設けてある対向電極に高周波を印加し、生成したプ
ラズマを載置台に載置した試料に導いて試料を処理する
プラズマ処理装置であって、前記容器内に、マイクロ波
の導入領域を中央部に限定するマイクロ波限定部材が設
け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 is a plasma processing apparatus comprising: an annular waveguide type antenna having a slit provided on a surface facing the microwave window and arranged in a container provided with an annular microwave window; A microwave is radiated to generate plasma by introducing microwaves into the container through the microwave window, and is fitted into a mounting table provided in the container and / or the microwave window. A plasma processing apparatus for applying a high frequency to a counter electrode provided to guide a generated plasma to a sample mounted on a mounting table and processing the sample, wherein the microwave introduction region is located in the center of the container. A microwave limiting member for limiting the part is provided.

【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、前記マイクロ波限定部材は前記
マイクロ波窓に当接させ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 microwave limiting member is in contact with the microwave window.

【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、前記マイクロ波限定部
材の下面と前記マイクロ波窓の下面との段差は、次式で
表されるプラズマの表皮厚さδ以上になしてあることを
特徴とする。 δ=c/ωp ωp=√{(N・e2 )/(ε0 ・me )} 但し、c :真空中の光速(2.997 ×1010cm/se
c) N :プラズマ密度(cm-3) e :電荷(1.602 ×10-19 C) ε0 :真空誘電率(8.85×10-10 F/cm) me :電子質量(9.11×10-31 kg)
A plasma processing apparatus according to a fourth aspect of the present invention has a first
In any one of the third to third inventions, the step between the lower surface of the microwave limiting member and the lower surface of the microwave window is equal to or more than the skin thickness δ of the plasma represented by the following equation. . δ = c / ωp ωp = √ {(N · e 2) / (ε 0 · m e)} where, c: velocity of light in a vacuum (2.997 × 10 10 cm / se
c) N: the plasma density (cm -3) e: charge (1.602 × 10 -19 C) ε 0: vacuum dielectric constant (8.85 × 10 -10 F / cm ) m e: electron mass (9.11 × 10 -31 kg )

【0016】第5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、前記マイクロ波限定部
材の下面と前記マイクロ波窓の下面との段差は7.5m
m以上になし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 third to third aspects, a step between the lower surface of the microwave limiting member and the lower surface of the microwave window is 7.5 m.
m or more.

【0017】第6発明に係るプラズマ処理装置は、第3
乃至第5発明の何れかにおいて、前記マイクロ波窓に
は、前記マイクロ波限定部材の内周面に倣う環状凸部が
設けてあり、該環状凸部に前記マイクロ波限定部材が外
嵌してあることを特徴とする。
The plasma processing apparatus according to the sixth invention has a third
In any one of the fifth to fifth inventions, the microwave window is provided with an annular convex portion that follows the inner peripheral surface of the microwave limiting member, and the microwave limiting member is externally fitted to the annular convex portion. There is a feature.

【0018】第7発明に係るプラズマ処理装置は、第3
乃至第6発明の何れかにおいて、前記マイクロ波限定部
材のマイクロ波窓に当接させてある面とは反対側の面を
保護する保護部材が設けられていることを特徴とする。
The plasma processing apparatus according to the seventh aspect of the present invention has a third
In any one of the sixth to sixth inventions, a protection member for protecting a surface of the microwave limiting member opposite to a surface in contact with the microwave window is provided.

【0019】第8発明に係るプラズマ処理装置は、第1
乃至第7発明の何れかにおいて、無端環状の導波管型ア
ンテナが配置してあることを特徴とする。
The plasma processing apparatus according to the eighth invention has a first
In any one of the seventh to seventh inventions, an endless annular waveguide antenna is provided.

【0020】第9発明に係るプラズマ処理装置は、第1
乃至第7発明の何れかにおいて、有端環状の導波管型ア
ンテナが配置してあることを特徴とする。
The plasma processing apparatus according to the ninth invention has a first
In any one of the seventh to seventh inventions, an endless annular waveguide antenna is provided.

【0021】第10発明に係るプラズマ処理装置は、第
9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。
According to a tenth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to the ninth aspect, the waveguide antenna is formed in a C shape or a spiral shape.

【0022】第1、第2及び第8乃至第10発明のプラ
ズマ処理装置にあっては、マイクロ波窓に対面してマイ
クロ波を放射するスリットを設け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供給する構成
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、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。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
伝搬モードを適宜考慮すれば良い。
In the plasma processing apparatus according to the first, second and eighth to tenth aspects of the present invention, the endless annular or endless annular waveguide provided with a slit for emitting microwaves facing the microwave window. The antenna is configured to supply microwaves by using a type antenna, so even if there is no part that spreads the microwaves uniformly, such as a tapered portion provided on the dielectric line, the microwaves are placed inside the container so that the plasma is generated uniformly. Waves can be supplied. The annular arrangement of slits from which microwaves are radiated, that is, the diameter of the annular waveguide antenna, the shape and arrangement of the slits, the cross-sectional shape of the waveguide, and the microwave propagation mode may be appropriately considered.

【0023】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。また、マイクロ波の導入領域を
中央部に限定するマイクロ波限定部材が設けてあるの
で、マイクロ波限定部材の配置部では、上部からのマイ
クロ波の伝播が遮断されるため、従来から問題であり、
また環状導波管型アンテナを用いることにより、より問
題となる虞がある容器内面の損耗の問題を解決すること
ができる。
Accordingly, there is no protrusion 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. In addition, since a microwave limiting member that limits the microwave introduction region to the central portion is provided, the arrangement of the microwave limiting member blocks microwave propagation from above, which has been a problem in the past. ,
In addition, the use of the annular waveguide antenna can solve the problem of wear on the inner surface of the container, which may be a problem.

【0024】また、第2発明のプラズマ処理装置にあっ
ては、無端環状又は有端環状の導波管型アンテナ構造を
採用することにより、マイクロ波窓を環状とし、この環
状のマイクロ波窓に内嵌させて対向電極を設ける構成が
可能になり、この対向電極に高周波を印加する、又は対
向電極を電気的に接地することにより、プラズマのより
高度な制御を可能とすることができる。
Further, in the plasma processing apparatus of the second invention, the microwave window is made annular by adopting an endless annular or end annular waveguide type antenna structure. A configuration in which a counter electrode is provided by being fitted inside becomes possible. By applying a high frequency to the counter electrode or electrically grounding the counter electrode, more advanced control of plasma can be performed.

【0025】なお、無端環状又は有端環状の導波管型ア
ンテナ内部に、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
を挿入してもよい。
A dielectric such as Teflon (registered trademark) such as a fluororesin, a polyethylene resin or a polystyrene resin may be inserted into the endless annular or endless annular waveguide type antenna.

【0026】第3発明のプラズマ処理装置にあっては、
マイクロ波限定部材がマイクロ波窓に当接させてあるの
で、容器の内周面近傍へのマイクロ波の伝搬を抑え、プ
ラズマが容器の内周面近傍で強く発生することを抑える
と共に、マイクロ波限定部材のマイクロ波窓への当接面
をプラズマによるスパッタリングから保護することがで
きる。
In the plasma processing apparatus of the third invention,
Since the microwave limiting member is in contact with the microwave window, the propagation of microwaves near the inner peripheral surface of the container is suppressed, and the generation of plasma strongly near the inner peripheral surface of the container is suppressed. The contact surface of the limiting member to the microwave window can be protected from sputtering by plasma.

【0027】第4発明のプラズマ処理装置にあっては、
マイクロ波を導入する領域を限定するマイクロ波限定部
材の下面と前記マイクロ波窓の下面との段差は、次の
(1)式及び(2)式で表されるプラズマの表皮厚さδ
以上になしてある。 δ=c/ωp …(1) ωp=√{(N・e2 )/(ε0 ・me )} …(2) 但し、c :真空中の光速(2.997 ×1010cm/se
c) N :プラズマ密度(cm-3) e :電荷(1.602 ×10-19 C) ε0 :真空誘電率(8.85×10-10 F/cm) me :電子質量(9.11×10-31 kg)
In the plasma processing apparatus of the fourth invention,
The step between the lower surface of the microwave limiting member that limits the region into which the microwave is introduced and the lower surface of the microwave window is expressed by the following formulas (1) and (2):
That's it. δ = c / ωp ... (1 ) ωp = √ {(N · e 2) / (ε 0 · m e)} ... (2) where, c: velocity of light in a vacuum (2.997 × 10 10 cm / se
c) N: the plasma density (cm -3) e: charge (1.602 × 10 -19 C) ε 0: vacuum dielectric constant (8.85 × 10 -10 F / cm ) m e: electron mass (9.11 × 10 -31 kg )

【0028】容器の内部にはプラズマが、5×1011
-3〜5×1012cm-3程度の密度で生成されるが、こ
のプラズマ密度はカットオフ密度である7.45×10
10cm-3より十分大きいため、マイクロ波は生成された
プラズマ中に進入し得ない。このとき、前述した段差が
プラズマの表皮厚さδより小さい場合、マイクロ波限定
部材を介して容器内に導入されたマイクロ波がプラズマ
の表面を伝播し、この表面波が容器の内面に達する虞が
ある。しかし、本発明では段差がプラズマの表皮厚さδ
以上になしてあるため、前述した表面波はマイクロ波限
定部材の開口内に限定されマイクロ波限定部材の下面を
通って容器の内面に達することが防止される。従って、
マイクロ波の導入領域を容器の中央部に確実に限定する
ことができ、容器内面の損耗を確実に防止することがで
きる。
In the inside of the container, plasma is 5 × 10 11 c
The plasma is generated at a density of about m −3 to 5 × 10 12 cm −3.
Microwaves cannot penetrate into the generated plasma because they are sufficiently larger than 10 cm -3 . At this time, if the step is smaller than the skin thickness δ of the plasma, the microwave introduced into the container via the microwave limiting member propagates on the surface of the plasma, and the surface wave may reach the inner surface of the container. There is. However, in the present invention, the step is plasma skin thickness δ.
As described above, the above-mentioned surface wave is limited to the inside of the opening of the microwave limiting member, and is prevented from reaching the inner surface of the container through the lower surface of the microwave limiting member. Therefore,
The microwave introduction region can be reliably limited to the central portion of the container, and the inner surface of the container can be reliably prevented from being worn.

【0029】第5発明のプラズマ処理装置にあっては、
マイクロ波限定部材の下面と前記マイクロ波窓の下面と
の段差が、プラズマの表皮厚さδの極大値である7.5
mm以上になしてあるため、前同様、表面波が容器の側
壁の内面に達することが防止される。従って、マイクロ
波の導入領域を容器の中央部に確実に限定することがで
き、容器内面の損耗を確実に防止することができる。
[0029] In the plasma processing apparatus of the fifth invention,
The step between the lower surface of the microwave limiting member and the lower surface of the microwave window is the maximum value of the skin thickness δ of the plasma, 7.5.
mm or more, the surface wave is prevented from reaching the inner surface of the side wall of the container as before. Therefore, the microwave introduction region can be reliably limited to the central portion of the container, and the inner surface of the container can be reliably prevented from being worn.

【0030】第6発明のプラズマ処理装置にあっては、
マイクロ波窓の環状凸部によりマイクロ波限定部材の内
周縁部がプラズマによるスパッタリングから保護される
ので、マイクロ波限定部材の内周縁部からのパーティク
ルの発生が抑制される。
In the plasma processing apparatus of the sixth invention,
Since the inner peripheral edge of the microwave limiting member is protected from plasma sputtering by the annular convex portion of the microwave window, generation of particles from the inner peripheral edge of the microwave limiting member is suppressed.

【0031】第7発明のプラズマ処理装置にあっては、
マイクロ波限定部材のマイクロ波窓側とは反対側の面が
保護部材により、プラズマによるスパッタリングから保
護されるので、この部分からのパーティクルの発生を防
止することができる。
In the plasma processing apparatus of the seventh invention,
The surface of the microwave limiting member opposite to the microwave window side is protected by the protection member from sputtering by plasma, so that generation of particles from this portion can be prevented.

【0032】[0032]

【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。有底円筒形状の反応器1
は、その全体が導電性の金属で形成されており、該反応
器1は電気的に接地してある。反応器1の上部の開口は
マイクロ波窓4で気密状態に封止されている。このマイ
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
電体で形成されている。
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 conductive metal, and the reactor 1 is electrically grounded. The upper opening of the reactor 1 is hermetically sealed by a microwave window 4. The microwave window 4 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.

【0033】前述したマイクロ波窓4には、導電性金属
を円形蓋状に成形してなるカバー部材10が外嵌してあ
り、該カバー部材10は反応器1上に固定してある。カバ
ー部材10の上面には、反応器1内へマイクロ波を導入す
るためのアンテナ11が固定してある。アンテナ11は、断
面視がコ字状の部材を無端環状に成形してなる環状導波
管型アンテナ部11a を、その開口をカバー部材10に対向
させて、反応器1の中心軸と同心円状に設けてあり、カ
バー部材10の環状導波管型アンテナ部11a に対向する部
分には複数のスリット15,15,…が開設してある。即
ち、本実施の形態では、環状導波管型アンテナ部11a
と、スリット15,15,…が開設してあるカバー部材10の
環状導波管型アンテナ部11a に対向する部分とから、環
状導波管型アンテナが構成されている。
A cover member 10 formed by molding a conductive metal into a circular lid shape is externally fitted to the microwave window 4, and the cover member 10 is fixed on the reactor 1. An antenna 11 for introducing microwaves into the reactor 1 is fixed on an upper surface of the cover member 10. The antenna 11 is formed by forming an annular waveguide-type antenna portion 11a formed by molding a member having a U-shaped cross section into an endless annular shape, with its opening facing the cover member 10, and concentric with the central axis of the reactor 1. A plurality of slits 15, 15,... Are formed in a portion of the cover member 10 facing the annular waveguide antenna portion 11a. That is, in the present embodiment, the annular waveguide antenna unit 11a
The portion of the cover member 10 in which the slits 15, 15,... Are opposed to the annular waveguide antenna portion 11a constitutes an annular waveguide antenna.

【0034】環状導波管型アンテナ部11a は、反応器1
の内周面より少し内側に、反応器1の中心軸と同心円上
に設けてあり、その外周面に設けた開口の周囲には該環
状導波管型アンテナ部11a へマイクロ波を導入するため
の導入部11b が、環状導波管型アンテナ部11a の直径方
向になるように連結してある。この導入部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。
The annular waveguide antenna 11a is connected to the reactor 1
Is provided slightly concentric with the central axis of the reactor 1 slightly inside the inner peripheral surface of the reactor, and around the opening provided on the outer peripheral surface thereof for introducing microwaves to the annular waveguide antenna portion 11a. Are connected so as to extend in the diametrical direction of the annular waveguide antenna section 11a. Teflon (registered trademark) is provided in the introduction section 11b and the annular waveguide antenna section 11a.
A dielectric 14 such as a fluororesin, a polyethylene resin or a polystyrene resin (preferably Teflon) is fitted therein.

【0035】導入部11b にはマイクロ波発振器30から延
設した導波管29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29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、両進行波は、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。
A waveguide 29 extending from a microwave oscillator 30 is connected to the introduction section 11b. Microwaves oscillated by the microwave oscillator 30 pass through the waveguide 29 to the introduction section 11b of the antenna 11. Incident. This incident wave is introduced from the introduction part 11b to the annular waveguide type antenna part 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 the traveling waves are superimposed to generate a standing wave in the annular waveguide antenna section 11a. 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.

【0036】このとき、比誘電率εrが2.1のテフロ
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
2.45GHzに応じて、環状導波管型アンテナ部11a
の寸法を、高さ27mm,幅66.2mmにすれば良
い。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, an annular waveguide type antenna unit in which Teflon (registered trademark) having a relative permittivity εr of 2.1 is inserted.
In order to change the mode of the microwave propagating in the inside 11a to the rectangular TE10 which is the fundamental propagation mode, the annular waveguide antenna section 11a is set in accordance with the microwave frequency of 2.45 GHz.
May be 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.

【0037】また、直径が380mmのマイクロ波窓4
を用い、環状導波管型アンテナ部11a にεr=2.1の
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にすれば良い。
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Cの周方向の長さ(略886mm)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、アンテナのQ値が向上す
る。
The microwave window 4 having a diameter of 380 mm
When Teflon (registered trademark) with εr = 2.1 is internally fitted into the annular waveguide antenna 11a, the width of the annular waveguide antenna 11a from the center of the annular waveguide antenna 11a is used. The dimension up to the center in the direction may be 141 mm.
In this case, the circumferential length (approximately 886 mm) of the circle C connecting the center in the width direction of the annular waveguide antenna section 11a is determined by the wavelength of the microwave propagating in the annular waveguide antenna section 11a. (Approximately 110 mm). Therefore, the microwave resonates in the annular waveguide 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, and the antenna Q value is improved.

【0038】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
(εrは誘電体の比誘電率)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. (Εr is the relative dielectric constant of the dielectric). 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,
15, 15, ... can be established a lot. Therefore, the microwave can be more uniformly introduced into the processing chamber 2.

【0039】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、カバー部材10(図2参照)
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1
5,15,…の長さは50mmであり、幅は20mmであ
り、相隣るスリット15,15の間の距離は略55m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15,15が設けてあり、両スリット15,15
から55mmの間隔で他のスリット15,15,…が設けて
ある。
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,...
The portion facing the annular waveguide-type antenna portion 11a is directed in the diametrical direction of the annular waveguide-type antenna portion 11a, that is, perpendicularly to the traveling direction of the microwave propagating in the annular waveguide-type antenna portion 11a. It is set up in the shape of a strip. When the annular waveguide antenna 11a has the dimensions described above, each slit 1
The length of 5, 15,... Is 50 mm, the width is 20 mm, and the distance between adjacent slits 15, 15 is approximately 55 m. That is, Yes in two slits 15, 15 provided from the intersection point P 1 to be described later to the position of 27.5 mm, both slits 15, 15
Other slits 15, 15,... Are provided at an interval of 55 mm from.

【0040】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11b から離隔した側である交点P
1 から、円Cに倣ってその両方へ、それぞれ(2n−
1)・λg/4(nは整数、λgは環状導波管型アンテ
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を開設してあり、両スリット15,15
から、円Cに倣ってその両方へ、m・λg/2(mは整
数)の間隔で複数の他のスリット15,15,…がそれぞれ
開設してある。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てある。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,.
The intersection point P, which is a side of the two points where the extension line L extending the center line of the center line 11b intersects the above-described circle C, which is separated from the introduction portion 11b.
From 1 to both following the circle C, (2n−
1) · λg / 4 (n is an integer, λg is the wavelength of microwave propagating in the annular waveguide antenna)
Two slits 15 and 15 are opened. Both slits 15 and 15
, A plurality of other slits 15, 15,... Are respectively formed at intervals of m · λg / 2 (m is an integer) on both sides following the circle C. 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,....

【0041】図4は、図2に示したアンテナ11内の誘電
体14に分布する電界の強度をシミュレーションした結果
を説明する説明図である。真円の環状体の外周に棒状体
を設けた形状にテフロンを成形してなる誘電体に、前記
棒状体の端部から2.45GHzのマイクロ波を入射
し、マイクロ波の伝播によって形成される電界の強度を
シミュレーションし、同じ電界強度の位置を線で結ん
だ。その結果、図4に示した如く、誘電体に強電界強度
の複数の領域が、環状体の中心及び棒状体の中央を通る
軸に対象になるように形成されている。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the result of simulating the intensity of the electric field distributed on the dielectric 14 in the antenna 11 shown in FIG. A microwave of 2.45 GHz is incident on a dielectric formed by molding Teflon into a shape in which a rod is provided on the outer periphery of a perfect circular ring, and is formed by microwave propagation from the end of the rod. The electric field strength was simulated, and the same electric field strength positions were connected by lines. As a result, as shown in FIG. 4, a plurality of regions having a strong electric field strength are formed on the dielectric so as to be symmetric with respect to the axis passing through the center of the annular body and the center of the rod.

【0042】前述した各スリット15,15,…は、複数の
強電界強度の領域(腹)の間の略中央(節)に位置して
おり、各スリット15,15,…から放射されたマイクロ波
はマイクロ波窓4を透過して反応器1内へ導入される。
Each of the slits 15, 15,... Described above is located substantially at the center (node) between a plurality of regions (antinodes) of high electric field strength, and the micro-radiation emitted from each slit 15, 15,. The waves pass through the microwave window 4 and are introduced into the reactor 1.

【0043】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 the present 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.

【0044】前述したように各スリット15,15,…は、
カバー部材10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
径のカバー部材10上に、該カバー部材10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 cover member 10 is provided substantially radially, the microwave is uniformly introduced into the entire region in the reactor 1. On the other hand, FIG.
As shown in the above, since the antenna 11 is provided on the cover member 10 having the same diameter as the diameter of the reactor 1 without protruding from the periphery of the cover member 10, even if the diameter of the reactor 1 is large, The size of the plasma processing apparatus is as small as possible, so that it can be installed in a small space.

【0045】処理室2の底部壁中央には、試料Wを載置
する載置台3が設けてあり、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。処理
室2の周囲壁には該周囲壁を貫通する貫通孔が開設して
あり、該貫通孔には、処理室2内へ反応ガスを導入する
ガス導入管5が嵌合してある。また、処理室2の底部壁
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。
At the center of the bottom wall of the processing chamber 2, there is provided a mounting table 3 on which the sample W is mounted, and a high frequency power supply 7 is connected to the mounting table 3 via a matching box 6. A through hole is formed in the peripheral wall of the processing chamber 2 and penetrates the peripheral wall. A gas introduction pipe 5 for introducing a reaction gas into the processing chamber 2 is fitted into the through hole. Further, an exhaust port 8 is provided on the bottom wall of the processing chamber 2, and the inside air of the processing chamber 2 is discharged from the exhaust port 8.

【0046】マイクロ波窓4の内面に対向させて、マイ
クロ波が処理室2内に導入する導入領域を処理室2の中
央部に限定する限定プレート9が、マイクロ波窓4に当
接するように配設してある。限定プレート9は導電性を
有する板を環状に成形してなり、限定プレート9の外周
縁部が反応器1の上端とマイクロ波窓4の外周縁部との
間に挟持固定してある。限定プレート9の内周縁部は、
前述したスリット15,15,…の環状導波管型アンテナ部
11a の外周面側の端部近傍の適宜位置に対向させてあ
る。また、限定プレート9は電気的に接地してある。
A limiting plate 9, which is opposed to the inner surface of the microwave window 4 and limits the introduction region where the microwave is introduced into the processing chamber 2 to the center of the processing chamber 2, contacts the microwave window 4. It is arranged. The limiting plate 9 is formed by shaping a conductive plate into an annular shape, and the outer peripheral edge of the limiting plate 9 is sandwiched and fixed between the upper end of the reactor 1 and the outer peripheral edge of the microwave window 4. The inner peripheral edge of the limited plate 9
Annular waveguide antenna with slits 15, 15, ...
11a is opposed to an appropriate position near the end on the outer peripheral surface side. The limiting plate 9 is electrically grounded.

【0047】このようなプラズマ処理装置を用いて試料
Wの表面にエッチング処理を施すには、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から処理室2内に反応ガスを供給する。次いで、
マイクロ波発振器30から2.45GHzのマイクロ波を
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。環
状導波管型アンテナ部11a のスリット15,15,…から放
射された電界は、マイクロ波窓4を透過して処理室2内
に導入され、処理室2内にプラズマが生成される。この
プラズマによって載置台3上の試料Wの表面がエッチン
グされる。
To perform an etching process on the surface of the sample W using such a plasma processing apparatus, the interior of the processing chamber 2 is evacuated to a desired pressure by exhausting from the exhaust port 8, and then the processing is performed through the gas introduction pipe 5. A reaction gas is supplied into the chamber 2. Then
A microwave of 2.45 GHz is oscillated from the microwave oscillator 30 and introduced into the antenna 11 through the waveguide 31.
The standing wave is formed in the annular waveguide antenna section 11a. The electric field radiated from the slits 15, 15,... Of the annular waveguide antenna section 11a is transmitted through the microwave window 4 and introduced into the processing chamber 2, and plasma is generated in the processing chamber 2. The surface of the sample W on the mounting table 3 is etched by this plasma.

【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に高周波を印加してもよい。載置台3に高周波
を印加することにより、プラズマ中のイオンを制御しつ
つ載置台3上の試料Wの表面をエッチングすることがで
きる。
Further, high frequency may be applied to the mounting table 3 from the high frequency power supply 7 via the matching box 6 simultaneously with the oscillation by the microwave oscillator 30. By applying a high frequency to the mounting table 3, the surface of the sample W on the mounting table 3 can be etched while controlling ions in the plasma.

【0049】このとき、電気的に接地してある環状の限
定プレート9がマイクロ波窓4の内面に当接してあるた
め、マイクロ波は限定プレート9の開口内に導入され、
そこでプラズマが生成される。これによって、プラズマ
が生成する位置を反応器1の内周面から離隔させること
ができ、該プラズマによって反応器1の内周面が損耗す
ることが防止される。
At this time, since the ring-shaped limiting plate 9 electrically grounded is in contact with the inner surface of the microwave window 4, the microwave is introduced into the opening of the limiting plate 9,
There, plasma is generated. Thereby, the position where the plasma is generated can be separated from the inner peripheral surface of the reactor 1, and the inner peripheral surface of the reactor 1 is prevented from being worn by the plasma.

【0050】一方、電気的に接地した限定プレート9
が、高周波が印加される載置台3の対向電極として作用
して、試料W上に導かれるプラズマの指向性を向上させ
ることができる。
On the other hand, the limited plate 9 electrically grounded
However, it acts as a counter electrode of the mounting table 3 to which a high frequency is applied, and the directivity of the plasma guided on the sample W can be improved.

【0051】ところで、限定プレート9の厚さ寸法d
は、次の(1)式及び(2)式によって求められるプラ
ズマの表皮厚さδ以上になすことが好ましい(δ≦
d)。 δ=c/ωp …(1) ωp=√{(N・e2 )/(ε0 ・me )} …(2) 但し、c :真空中の光速(2.997 ×1010cm/se
c) N :プラズマ密度(cm-3) e :電荷(1.602 ×10-19 C) ε0 :真空誘電率(8.85×10-10 F/cm) me :電子質量(9.11×10-31 kg)
By the way, the thickness dimension d of the limiting plate 9
Is preferably not less than the skin thickness δ of the plasma determined by the following equations (1) and (2) (δ ≦
d). δ = c / ωp ... (1 ) ωp = √ {(N · e 2) / (ε 0 · m e)} ... (2) where, c: velocity of light in a vacuum (2.997 × 10 10 cm / se
c) N: the plasma density (cm -3) e: charge (1.602 × 10 -19 C) ε 0: vacuum dielectric constant (8.85 × 10 -10 F / cm ) m e: electron mass (9.11 × 10 -31 kg )

【0052】反応器1内にプラズマが、通常5×1011
cm-3〜5×1012cm-3程度の密度で生成されるが、
このプラズマ密度はカットオフ密度である7.45×1
10cm-3より十分大きいため、マイクロ波は生成され
たプラズマ中に進入し得ない。このとき、限定プレート
9の厚さ寸法dがプラズマの表皮厚さδより小さい場
合、限定プレート9の開口内に導入されたマイクロ波
が、プラズマの表面を伝播して反応器1の限定プレート
9の下側に達する虞がある。プラズマ密度Nがそれぞれ
5×1011cm-3及び5×1012cm-3のときのプラズ
マの表皮厚さδはそれぞれ7.5mm及び2.4mmで
ある。
The plasma in the reactor 1 is usually 5 × 10 11
It is generated at a density of about cm −3 to 5 × 10 12 cm −3 ,
This plasma density is 7.45 × 1 which is the cutoff density.
Microwaves cannot penetrate into the generated plasma because they are sufficiently larger than 0 10 cm -3 . At this time, when the thickness dimension d of the limiting plate 9 is smaller than the skin thickness δ of the plasma, the microwave introduced into the opening of the limiting plate 9 propagates on the surface of the plasma to cause the limiting plate 9 of the reactor 1. May reach the lower side of When the plasma density N is 5 × 10 11 cm −3 and 5 × 10 12 cm −3 , respectively, the skin thickness δ of the plasma is 7.5 mm and 2.4 mm, respectively.

【0053】しかし、図1に示したプラズマ処理装置に
あっては、限定プレート9の厚さ寸法dが、プラズマ密
度Nが5×1011cm-3〜5×1012cm-3の通常の範
囲にあるときのプラズマの表皮厚さδの極大値である
7.5mm以上になすことにより、マイクロ波が伝播す
る領域を限定プレート9の開口内により確実に限定する
ことができる。
However, in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, the thickness d of the limiting plate 9 is limited to the normal value of the plasma density N of 5 × 10 11 cm −3 to 5 × 10 12 cm −3 . By setting the plasma skin thickness δ at 7.5 mm or more, which is the maximum value of the plasma skin thickness δ in the range, the region where the microwave propagates can be more reliably limited within the opening of the limiting plate 9.

【0054】(実施の形態2)図5は実施の形態2を示
す平面図である。なお、図中、図2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。カバー部材10上
には、一端側を、C字状(円弧状)又は一巻き渦巻き状
等(図5にあってはC字状)に曲成し、端部を閉塞して
なる有端環状の導波管型アンテナ12が設けてあり、導波
管型アンテナ12の他端にはマイクロ波発振器30に連接し
た導波管29が連結してある。そして、カバー部材10の導
波管型アンテナ12に対向する部分には、複数のスリット
15,15,…が開設してある。
(Embodiment 2) FIG. 5 is a plan view showing Embodiment 2 of the present invention. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. On the cover member 10, one end side is bent into a C shape (arc shape) or a single spiral shape (C shape in FIG. 5), and an end-shaped ring having an end closed. The waveguide type antenna 12 is provided, and a waveguide 29 connected to a microwave oscillator 30 is connected to the other end of the waveguide type antenna 12. A plurality of slits are formed in a portion of the cover member 10 facing the waveguide type antenna 12.
15, 15, ... are established.

【0055】図6は、図5に示したスリット15,15,…
を説明する説明図である。図6に示したように、スリッ
ト15,15,…は、カバー部材10(図5参照)の導波管型
アンテナ12に対向する部分に、導波管型アンテナ12の中
心軸L1 に直交するように開設してあり、各スリット1
5,15,…の開設位置は、導波管型アンテナ12の閉塞し
た端部からm・λg/2の位置に定めてある。
FIG. 6 shows the slits 15, 15,... Shown in FIG.
FIG. As shown in FIG. 6 orthogonal slits 15, 15, ... is the portion opposed to the waveguide antenna 12 of the cover member 10 (see FIG. 5), the center axis L 1 of the waveguide antenna 12 It is set up so that each slit 1
The opening positions of 5, 15,... Are determined at m · λg / 2 from the closed end of the waveguide antenna 12.

【0056】なお、本実施の形態では、一端側を、C字
状に曲成し、端部を閉塞してなる有端環状の導波管型ア
ンテナ12を設けた場合に付いて説明したが、本発明はこ
れに限らず、図2に示した如き、環状導波管型アンテナ
部内の適宜位置に、マイクロ波を反射する隔壁を設けて
なる有端環状の導波管型アンテナを設けてよいことはい
うまでもない。
Although the present embodiment has been described with reference to a case where one end is bent into a C-shape and an end-shaped annular waveguide type antenna 12 whose end is closed is provided. However, the present invention is not limited to this. As shown in FIG. 2, an end-shaped annular waveguide type antenna having a partition wall for reflecting microwaves is provided at an appropriate position in the annular waveguide type antenna unit. It goes without saying that it is good.

【0057】(実施の形態3)図7は実施の形態3を示
す側断面図であり、前述した限定プレート9の内周面を
保護するようになしてある。また、図8は図7に示した
プラズマ処理装置の部分拡大図である。なお、両図中、
図1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。図7及び図8に示した如く、マイ
クロ波窓4の処理室2側の面には、限定プレート9の厚
さ寸法と略同じ高さ寸法である環状凸部4aが、限定プレ
ート9の内周面に当接するように設けてある。
(Embodiment 3) FIG. 7 is a side sectional view showing Embodiment 3 in which the inner peripheral surface of the above-described limiting plate 9 is protected. FIG. 8 is a partially enlarged view of the plasma processing apparatus shown in FIG. In both figures,
Portions corresponding to those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIGS. 7 and 8, on the surface of the microwave window 4 on the processing chamber 2 side, an annular convex portion 4 a having substantially the same height as the thickness of the limiting plate 9 is provided. It is provided so as to contact the peripheral surface.

【0058】このようなプラズマ処理装置にあっては、
前同様、限定プレート9によって反応器1の内面の損耗
が防止される。一方、限定プレート9の内周面は、プラ
ズマに曝されるため徐々に損耗する虞があるが、前述し
た如く限定プレート9の内周面はマイクロ波窓4の環状
凸部4aで覆ってあるため、限定プレート9の内周面はプ
ラズマから隔離され、プラズマによる損耗が防止され
る。そのため、限定プレート9の損耗に起因するパーテ
ィクルの発生が抑制される。
In such a plasma processing apparatus,
As before, the limiting plate 9 prevents the inner surface of the reactor 1 from being worn. On the other hand, the inner peripheral surface of the limiting plate 9 may be gradually worn out due to exposure to the plasma, but the inner peripheral surface of the limiting plate 9 is covered with the annular projection 4a of the microwave window 4 as described above. Therefore, the inner peripheral surface of the limiting plate 9 is isolated from the plasma, thereby preventing the plasma from being worn by the plasma. Therefore, generation of particles due to wear of the limiting plate 9 is suppressed.

【0059】(実施の形態4)図9は実施の形態4を示
す側断面図であり、図10は図9に示したプラズマ処理装
置の部分拡大図である。本実施の形態では、限定プレー
ト9の内周面の損耗に加えて、限定プレート9の処理室
2に対向する部分の損耗も防止するようになしてある。
なお、両図中、図1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。
(Embodiment 4) FIG. 9 is a side sectional view showing Embodiment 4 and FIG. 10 is a partially enlarged view of the plasma processing apparatus shown in FIG. In the present embodiment, in addition to the inner peripheral surface of the limiting plate 9, the portion of the limiting plate 9 facing the processing chamber 2 is also prevented from being worn.
Note that, in both figures, portions corresponding to the portions shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.

【0060】図9及び図10に示した如く、マイクロ波窓
4の内面には、限定プレート9の厚さ寸法と略同じ寸法
の環状凸部4aが、限定プレート9の内周面に当接するよ
うに設けてある。また、反応器1の上端であって、処理
室2側の縁部に、他の部分より一段低くした段差部1aが
設けてあり、該段差部1aに、誘電体(好ましくは石英ガ
ラス)を環状に成形してなり、限定プレート9を保護す
る保護プレート19の外周縁部を嵌合し、保護プレート19
を段差部1a及び限定プレート9で挟持してある。保護プ
レート19の内径は、環状凸部4aの内径と略等しくなして
ある。このように限定プレート9の処理室2内へ突出し
た部分は、マイクロ波窓4、環状凸部4a及び保護プレー
ト19で、その全面を覆ってあるため、プラズマによる損
耗が発生せず、限定プレート9の損耗に起因するパーテ
ィクルの発生が防止される。
As shown in FIGS. 9 and 10, on the inner surface of the microwave window 4, an annular convex portion 4 a having substantially the same size as the thickness of the limiting plate 9 abuts on the inner peripheral surface of the limiting plate 9. It is provided as follows. Further, at the upper end of the reactor 1 and at the edge on the processing chamber 2 side, a step portion 1a which is one step lower than other portions is provided, and a dielectric (preferably quartz glass) is provided on the step portion 1a. The outer peripheral edge of the protection plate 19 for protecting the limiting plate 9 is fitted into the
Is held between the step portion 1a and the limiting plate 9. The inner diameter of the protection plate 19 is substantially equal to the inner diameter of the annular projection 4a. The portion of the limiting plate 9 protruding into the processing chamber 2 is covered with the microwave window 4, the annular convex portion 4a, and the protection plate 19, so that the limiting plate 9 is not worn by the plasma. 9 is prevented from being generated due to wear.

【0061】(実施の形態5)図11は実施の形態5を示
す側断面図であり、図12は図11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
がアルミニウム等の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21が取
り付けてあり、リング部材21の溝に環状マイクロ波窓24
の外周縁部を嵌合して環状マイクロ波窓24がリング部材
21に支持されている。
(Fifth Embodiment) FIG. 11 is a side sectional view showing a fifth embodiment, and FIG. 12 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG. The entire bottomed cylindrical reactor 1 is formed of a metal such as aluminum. At the upper end of the reactor 1, a ring member 21 having a groove on the inner peripheral surface is attached.
The annular microwave window 24 is a ring member
Supported by 21.

【0062】リング部材21上面には、該リング部材21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24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21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24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。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15,1
5,…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、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から、環状導波管型アンテナが
構成されている。
On the upper surface of the ring member 21, a cylindrical block member 25 having an outer diameter substantially the same as the outer diameter of the ring member 21 and an inner diameter substantially the same as the inner diameter of the annular microwave window 24 described above is provided. It is screwed to the member 21. 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 at a portion of the block member 25 facing the annular microwave window 24.
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. An annular plate member 16 made of aluminum is provided at the bottom of the annular waveguide type antenna portion 11a.
The plate member 16 has a plurality of slits 15, 1
5, ... are established at a predetermined distance in the circumferential direction. A dielectric 14 is fitted inside the introduction section 11b and the annular waveguide antenna section 11a. That is, in the present embodiment, the annular waveguide antenna section 11a and the plurality of slits 15, 15,.
An annular waveguide antenna is constructed from the plate member 16 in which is opened.

【0063】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29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29を経てアンテナ11の導入部11b
に入射される。
On the peripheral surface of the block member 25, the introduction portion 11
A waveguide 29 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 29 and enters the introduction portion 11b of the antenna 11.
Is incident on.

【0064】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24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 24. The heating block 26 has a heater 28 embedded therein as a heating source.

【0065】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は切換スイッチ60
により、電気的に接地するか、又は、マッチングボック
ス6bを介して高周波電源7bに接続するかを切り換え得る
構成になしてある。また、反応器1、リング部材21、環
状マイクロ波窓24、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。
At the center of the lower surface of the heating block 26, a cylindrical concave portion is provided. 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 connected to a changeover switch 60.
Thus, it is possible to switch between electrically grounding and connecting to the high frequency power supply 7b via the matching box 6b. Further, the reactor 1, the ring member 21, the annular microwave window 24, the block member 25, and the heating block 26
Are connected to each other, heat-resistant O-rings 17, 17,... (Partially omitted) are interposed to seal them in an airtight state.

【0066】この対向電極18の下面の位置は、環状マイ
クロ波窓24の下面と略面一になるように配置されてい
る。
The position of the lower surface of the counter electrode 18 is arranged so as to be substantially flush with the lower surface of the annular microwave window 24.

【0067】なお、この対向電極18の下面の位置は、環
状マイクロ波窓24の下面の位置より下方には、プラズマ
の表皮厚さδを越えて突出しないようにするのが好まし
く、この例のように対向電極18の下面と環状マイクロ波
窓24の下面とは略面一になるようにするのがより好まし
い。前述した如く、このような構成のマイクロ波プラズ
マ処理装置において反応器1内に生成されるプラズマの
密度は5×1011cm -3〜5×1012cm-3であり、プ
ラズマ密度Nがそれぞれ5×1011cm-3及び5×10
12cm-3のとき、プラズマの表皮厚さδは、それぞれ
7.5mm及び2.4mmである。従って、この対向電
極18の下面の位置は、環状マイクロ波窓24の下面の位置
より下方には、プラズマの表皮厚さδの極小値である
2.4mmを越えて突出しないようにするのが好まし
く、この例のように対向電極18の下面と環状マイクロ波
窓24の下面とが略面一になるようにするのがより好まし
い。
The position of the lower surface of the counter electrode 18 is
Below the position of the lower surface of the
Should not protrude beyond the skin thickness δ of
As shown in this example, the lower surface of the counter electrode 18 is
More preferably, it should be approximately flush with the lower surface of window 24
No. As described above, the microwave plasma having such a configuration is used.
Of the plasma generated in the reactor 1 in the
Density is 5 × 1011cm -3~ 5 × 1012cm-3And
Plasma density N is 5 × 1011cm-3And 5 × 10
12cm-3, The skin thickness δ of the plasma is
7.5 mm and 2.4 mm. Therefore, this counter
The position of the lower surface of the pole 18 is the position of the lower surface of the annular microwave window 24.
Below that is the minimum value of the plasma skin thickness δ
It is better not to protrude beyond 2.4mm
As shown in this example, the lower surface of the counter electrode 18 is
It is more preferable that the lower surface of the window 24 be substantially flush with the lower surface.
No.

【0068】また、前述した如く、反応器1内にカット
オフ密度を越えるプラズマが生成された場合、マイクロ
波は生成されたプラズマ中に侵入できず、プラズマの表
面のプラズマの表皮厚さδ程度の領域を伝播する表面波
を形成する。従って、対向電極18の下面の位置を、環状
マイクロ波窓24の下面の位置より下方にはプラズマの表
皮厚さδを越えて突出しないようにすることにより、対
向電極18の直下にマイクロ波の表面波を伝播(拡げ)さ
せ、より均一なプラズマの生成を可能とすることができ
るのである。
As described above, when plasma exceeding the cutoff density is generated in the reactor 1, microwaves cannot penetrate into the generated plasma, and the skin thickness of the plasma on the surface of the plasma is about δ. A surface wave propagating in the region is formed. Therefore, by preventing the lower surface of the counter electrode 18 from projecting beyond the skin thickness δ of the plasma below the lower surface of the annular microwave window 24, the microwave The surface wave can be propagated (spread), and more uniform plasma can be generated.

【0069】一方、後述する限定プレート9の厚さ寸法
は、プラズマの表皮厚さδの極大値である7.5mm以
上になしてあり、これによってマイクロ波が伝播する領
域を限定プレート9の開口内に限定することができる。
On the other hand, the thickness dimension of the limiting plate 9 described later is set to 7.5 mm or more, which is the maximum value of the skin thickness δ of the plasma. Within.

【0070】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、そこで拡散均一化され
た後、対向電極18に開設した複数の貫通孔から処理室2
内へ導入される。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。
The gas diffusion chamber 20 communicates with the gas introduction pipe 5 passing through the heating block 26. The gas supplied from the gas introduction pipe 5 to the gas diffusion chamber 20 is diffused and homogenized there, and then through a plurality of through-holes formed in the counter electrode 18, the gas is supplied to the processing chamber 2.
Introduced into. At the center of the bottom wall of the processing chamber 2, a mounting table 3 on which the workpiece W is mounted is provided so as to be able to move up and down, and a high frequency power supply 7 is connected to the mounting table 3 via a matching box 6. 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.

【0071】前述したリング部材21の溝には限定プレー
ト9の外縁部が、該限定プレート9が環状マイクロ波窓
24の内面に当接するように嵌合してあり、限定プレート
9は電気的に接地してある。限定プレート9の下面に対
向して、断面視が略曲尺形状であり環状の保護部材19a
が配設してあり、該保護部材19a によって限定プレート
9の内周面及び下面が保護されている。
The outer edge of the limiting plate 9 is provided in the groove of the ring member 21, and the limiting plate 9 is an annular microwave window.
The limiting plate 9 is fitted so as to abut the inner surface of the plate 24, and is electrically grounded. Opposite to the lower surface of the limiting plate 9, the cross-sectional view has a substantially curved shape and an annular protective member 19 a
The inner peripheral surface and the lower surface of the limiting plate 9 are protected by the protective member 19a.

【0072】このようなプラズマ処理装置にあっては、
前同様、限定プレート9によって反応器1の内面の損耗
が防止される。更に、マイクロ波窓4及び保護部材19a
で、限定プレート9の処理室2内へ突出した部分の全面
を覆ってあるため、プラズマによる限定プレート9の損
耗が発生せず、限定プレート9の損耗に起因するパーテ
ィクルの発生が防止される。
In such a plasma processing apparatus,
As before, the limiting plate 9 prevents the inner surface of the reactor 1 from being worn. Further, the microwave window 4 and the protection member 19a
Since the entire surface of the portion of the limiting plate 9 protruding into the processing chamber 2 is covered, the limiting plate 9 is not worn by the plasma, and the generation of particles due to the wearing of the limiting plate 9 is prevented.

【0073】[0073]

【発明の効果】第1、第2、第3及び第8乃至第10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、容器内に導入するマイクロ波の導入領域を限
定部材で限定して、プラズマが発生する位置を容器の内
周面から離隔させるため、容器の内周面がプラズマによ
って損耗することが抑制される。そのため、パーティク
ルの発生が防止され、試料の汚染が回避される。
In the plasma processing apparatus according to the first, second, third and eighth to tenth aspects, the horizontal dimension of the plasma processing apparatus can be made as small as possible. In addition, the introduction region of the microwave introduced into the container is limited by the limiting member, and the position where plasma is generated is separated from the inner peripheral surface of the container, so that the inner peripheral surface of the container is prevented from being worn by the plasma. You. Therefore, generation of particles is prevented, and contamination of the sample is avoided.

【0074】第4及び第5発明にあっては、マイクロ波
限定部材を介して容器内に導入されたマイクロ波がプラ
ズマの表面を伝播する表面波がマイクロ波限定部材の開
口を越えて伝播することを防止して、マイクロ波の導入
領域を容器の中央部に確実に限定することができ、容器
内面の損耗を確実に防止することができる。
In the fourth and fifth aspects of the invention, the microwave introduced into the container via the microwave limiting member propagates on the surface of the plasma, and the surface wave propagates beyond the opening of the microwave limiting member. This prevents the microwave introduction region from being limited to the central portion of the container, thereby reliably preventing the inner surface of the container from being worn.

【0075】第6及び第7発明に係るプラズマ処理装置
にあっては、前述した限定部材を保護部材でプラズマか
ら保護するため、限定部材がプラズマによって損耗する
ことが抑制される。そのため、限定部材の損耗によるパ
ーティクルの発生が防止され、試料の汚染が回避される
等、本発明は優れた効果を奏する。
In the plasma processing apparatus according to the sixth and seventh aspects of the present invention, since the above-described limiting member is protected from the plasma by the protection member, the limiting member is prevented from being worn by the plasma. Therefore, the present invention has excellent effects, such as generation of particles due to wear of the limiting member and prevention of contamination of the sample.

【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2に示したアンテナ内の誘電体に分布する電
界の強度をシミュレーションした結果を説明する説明図
である。
FIG. 4 is an explanatory diagram illustrating a result of simulating the intensity of an electric field distributed on a dielectric in the antenna illustrated in FIG. 2;

【図5】実施の形態2を示す平面図である。FIG. 5 is a plan view showing the second embodiment.

【図6】図5に示したスリットを説明する説明図であ
る。
FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating the slit shown in FIG.

【図7】実施の形態3を示す側断面図である。FIG. 7 is a side sectional view showing a third embodiment.

【図8】図7に示したプラズマ処理装置の部分拡大図で
ある。
8 is a partially enlarged view of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図9】実施の形態4を示す側断面図である。FIG. 9 is a side sectional view showing a fourth embodiment.

【図10】図9に示したプラズマ処理装置の部分拡大図
である。
10 is a partial enlarged view of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図11】実施の形態5を示す側断面図である。FIG. 11 is a side sectional view showing a fifth embodiment.

【図12】図11に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。
FIG. 12 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【図13】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
示す側断面図である。
FIG. 13 is JP-A-62-5600 and JP-A-62-99481.
FIG. 1 is a side sectional view showing a plasma processing apparatus of the same type as the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Publication No. H10-209,026.

【図14】図13に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。
FIG. 14 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 4 マイクロ波窓 9 限定プレート 11 アンテナ 11a 環状導波管型アンテナ部 15 スリット 19 保護プレート 19a 保護部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Processing room 4 Microwave window 9 Limited plate 11 Antenna 11a Annular waveguide type antenna part 15 Slit 19 Protection plate 19a Protection member

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロ波窓を設けてなる容器内に、前
記マイクロ波窓に対面して配置され対面する面にスリッ
トを有する環状の導波管型アンテナからマイクロ波を放
射して、前記マイクロ波窓を介して前記容器内にマイク
ロ波を導入することによってプラズマを生成し、生成し
たプラズマにより前記容器内に設けてある載置台に載置
した試料を処理するプラズマ処理装置であって、 前記容器内に、マイクロ波の導入領域を中央部に限定す
るマイクロ波限定部材が設けてあることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
A microwave is radiated from an annular waveguide-type antenna having a slit on a surface facing the microwave window in a container provided with the microwave window, and the microwave is radiated from the annular waveguide type antenna. A plasma processing apparatus for generating plasma by introducing microwaves into the container through a wave window, and processing a sample mounted on a mounting table provided in the container with the generated plasma, A plasma processing apparatus, wherein a microwave limiting member for limiting a microwave introduction region to a central portion is provided in a container.
【請求項2】 環状のマイクロ波窓を設けてなる容器内
に、前記マイクロ波窓に対面して配置され対面する面に
スリットを有する環状の導波管型アンテナからマイクロ
波を放射して、前記マイクロ波窓を介して前記容器内に
マイクロ波を導入することによってプラズマを生成する
と共に、前記容器内に設けてある載置台及び/又は前記
マイクロ波窓に内嵌させて設けてある対向電極に高周波
を印加し、生成したプラズマを載置台に載置した試料に
導いて試料を処理するプラズマ処理装置であって、 前記容器内に、マイクロ波の導入領域を中央部に限定す
るマイクロ波限定部材が設けてあることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。
2. In a container provided with an annular microwave window, microwaves are radiated from an annular waveguide antenna having a slit on a surface facing the microwave window and having a slit on the facing surface. Plasma is generated by introducing microwaves into the container through the microwave window, and a counter electrode provided to be fitted in the mounting table and / or the microwave window provided in the container. A plasma processing apparatus for applying a high frequency to the sample and guiding the generated plasma to a sample mounted on a mounting table to process the sample, wherein a microwave introduction region is limited to a central portion in the container. A plasma processing apparatus comprising a member.
【請求項3】 前記マイクロ波限定部材は前記マイクロ
波窓に当接させてある請求項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 microwave limiting member is in contact with the microwave window.
【請求項4】 前記マイクロ波限定部材の下面と前記マ
イクロ波窓の下面との段差は、次式で表されるプラズマ
の表皮厚さδ以上になしてある請求項1乃至3の何れか
に記載のプラズマ処理装置。 δ=c/ωp ωp=√{(N・e2 )/(ε0 ・me )} 但し、c :真空中の光速(2.997 ×1010cm/se
c) N :プラズマ密度(cm-3) e :電荷(1.602 ×10-19 C) ε0 :真空誘電率(8.85×10-10 F/cm) me :電子質量(9.11×10-31 kg)
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a step between the lower surface of the microwave limiting member and the lower surface of the microwave window is equal to or more than a skin thickness δ of plasma expressed by the following equation. The plasma processing apparatus as described in the above. δ = c / ωp ωp = √ {(N · e 2) / (ε 0 · m e)} where, c: velocity of light in a vacuum (2.997 × 10 10 cm / se
c) N: the plasma density (cm -3) e: charge (1.602 × 10 -19 C) ε 0: vacuum dielectric constant (8.85 × 10 -10 F / cm ) m e: electron mass (9.11 × 10 -31 kg )
【請求項5】 前記マイクロ波限定部材の下面と前記マ
イクロ波窓の下面との段差は7.5mm以上になしてあ
る請求項1乃至3の何れかに記載のプラズマ処理装置。
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a step between the lower surface of the microwave limiting member and the lower surface of the microwave window is 7.5 mm or more.
【請求項6】 前記マイクロ波窓には、前記マイクロ波
限定部材の内周面に倣う環状凸部が設けてあり、該環状
凸部に前記マイクロ波限定部材が外嵌してある請求項3
乃至5の何れかに記載のプラズマ処理装置。
6. The microwave window is provided with an annular convex portion that follows the inner peripheral surface of the microwave limiting member, and the microwave limiting member is externally fitted to the annular convex portion.
6. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5.
【請求項7】 前記マイクロ波限定部材のマイクロ波窓
に当接させてある面とは反対側の面を保護する保護部材
が設けられている請求項3乃至6の何れかに記載のプラ
ズマ処理装置。
7. The plasma processing according to claim 3, further comprising a protection member for protecting a surface of the microwave limiting member opposite to a surface in contact with the microwave window. apparatus.
【請求項8】 無端環状の導波管型アンテナが配置して
ある請求項1乃至7の何れかに記載のプラズマ処理装
置。
8. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an endless annular waveguide antenna is arranged.
【請求項9】 有端環状の導波管型アンテナが配置して
ある請求項1乃至7の何れかに記載のプラズマ処理装
置。
9. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an end-shaped annular waveguide antenna is arranged.
【請求項10】 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9記載のプラズマ処理装置。
10. The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein said waveguide antenna is formed in a C shape or a spiral shape.
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