JP2001110596A - Microwave plasma treating apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
【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。一般にプラズマを生成させる励起手段には
２．４５ＧＨｚのマイクロ波を用いる場合と、１３．５
６ＭＨｚのＲＦ（Radio Frequency ）を用いる場合とが
ある。前者は後者に比べて高密度のプラズマが得られる
とともに、プラズマ発生のために電極を必要とせず、従
って電極からのコンタミネーションを防止できるという
利点がある。ところが、マイクロ波を用いたプラズマ処
理装置にあっては、プラズマ生成領域の面積を広くし、
且つ密度が均一になるようにプラズマを発生させること
が困難であった。しかしながら、マイクロ波プラズマ処
理装置には前述した如く種々の利点があるため、該装置
によって大口径の半導体基板，ＬＣＤ用ガラス基板等の
処理を実現することが要求されていた。この要求を満た
すため、本願出願人は、特開昭62−5600号公報、特開昭
62−99481 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. In general, a microwave of 2.45 GHz is used as an excitation means for generating plasma,
In some cases, 6 MHz RF (Radio Frequency) is used. The former has the advantage that a higher-density plasma can be obtained than the latter, and that no electrodes are required for plasma generation, and thus contamination from the electrodes can be prevented. However, in a plasma processing apparatus using microwaves, the area of the plasma generation region is increased,
In addition, it has been difficult to generate plasma so that the density becomes uniform. However, since the microwave plasma processing apparatus has various advantages as described above, it has been required to realize processing of a large-diameter semiconductor substrate, an LCD glass substrate, and the like by the apparatus. To satisfy this demand, the applicant of the present application has disclosed Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5600,
JP-A-62-99481 proposes the following apparatus.
【０００３】図15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マイクロ
波プラズマ処理装置を示す側断面図であり、図16は図15
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の上部にはマイクロ波導入窓が開設してあ
り、該マイクロ波導入窓は封止板34で気密状態に封止さ
れている。この封止板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. 15 is a cross-sectional view of JP-A-62-5600 and
FIG. 16 is a side sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of the same type as the apparatus disclosed in JP-A-62-99481, and FIG.
FIG. 2 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG. The entire rectangular box-shaped reactor 31 is formed of aluminum. A microwave introduction window is opened in the upper part of the reactor 31, and the microwave introduction window is hermetically sealed by a sealing plate 34. The sealing plate 34 is formed of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave permeability and has 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が取り付けてあり、
該誘電体線路41と封止板34との間にはエアギャップ43が
形成されている。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21
に内嵌させてある。導波管21にはマイクロ波発振器20が
連結してあり、マイクロ波発振器20が発振したマイクロ
波は、導波管21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,
An air gap 43 is formed between the dielectric line 41 and the sealing plate. 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. A waveguide 21 in which the convex portion is connected to the peripheral surface of the cover member 40.
It is fitted inside. A microwave oscillator 20 is connected to the waveguide 21, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 20 is incident on the projection of the dielectric line 41 by the waveguide 21.
【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21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 on the end face of the cover member 40 facing the waveguide 21, 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
高周波電源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 sample W is provided, and a high frequency power supply 37 is connected to the mounting table 33 via a matching box. An exhaust port 38 is provided on the bottom wall of the reactor 31, and the processing chamber 32 is connected to the exhaust port 38.
It is designed to exhaust shy air.
【０００７】このようなマイクロ波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20からマイクロ波を発振
させ、これを導波管21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、それがエアギャップ43及び封止板
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 microwave 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 20 and introduced into the dielectric line 41 via the waveguide 21. 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 leakage electric field is formed below the dielectric line 41, and this is caused by the air gap 43 and the sealing plate.
The light passes through 34 and is introduced into the processing chamber 32. In this way, the microwave propagates into the processing chamber 32. This allows
Plasma is generated in the processing chamber 32, and the surface of the sample W is etched by the plasma. Thereby, even if the diameter of the reactor 31 is increased in order to process the large-diameter sample W, the microwave can be uniformly introduced to the entire region of the reactor 31 and the large-diameter sample W can be uniformly distributed. Plasma treatment can be performed.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波プラ
ズマ処理装置では、誘電体線路41内でマイクロ波は均一
に拡がり、誘電体線路41の下方に漏れ電界が形成される
が、誘電体線路41の下方にはエアギャップ43が設けてあ
るため、マイクロ波を誘電体線路41内に効率的に閉じ込
めることができず、誘電体線路41内にマイクロ波を導入
した場合に生じる電界強度が比較的弱かった。そのた
め、誘電体線路41から漏洩するマイクロ波の密度が低
く、反応器31内に生成されるプラズマ密度も比較的低か
った。In the conventional microwave plasma processing apparatus, the microwave spreads uniformly in the dielectric line 41, and a leakage electric field is formed below the dielectric line 41. The microwave cannot be efficiently confined in the dielectric line 41 because the air gap 43 is provided below the antenna, and the electric field intensity generated when the microwave is introduced into the dielectric line 41 is relatively low. It was weak. Therefore, the density of microwaves leaking from the dielectric line 41 was low, and the density of plasma generated in the reactor 31 was relatively low.
【０００９】そのため、反応器31内に生成されるプラズ
マ密度を向上させるために、誘電体線路41に導入するマ
イクロ波電力を高くした場合、誘電体線路41の表面及び
誘電体線路41とカバー部材40との間で電界強度が過剰に
高くなり、異常放電を招来する虞があった。Therefore, when the microwave power introduced into the dielectric line 41 is increased in order to increase the density of plasma generated in the reactor 31, the surface of the dielectric line 41, the dielectric line 41 and the cover member The electric field strength becomes excessively high between 40 and 40, which may cause abnormal discharge.
【００１０】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容器の一部を封止す
る封止部材の外面上に設けてあり、誘電体が装入してあ
る導波管の前記封止部材に対向する部分に、一方向に長
く、該一方向と交わる方向の最小寸法が２０ｍｍ以上で
ある開口部を設ける構成にすることによって、アンテナ
の開口部から漏洩するマイクロ波密度を増大し得ると共
に、異常放電を招来することなく安定して高密度のプラ
ズマを生成することができるマイクロ波プラズマ処理装
置を提供することを目的とする。[0010] The present invention has been made in view of such circumstances, and a purpose thereof is to provide on the outer surface of a sealing member for sealing a part of a container, and to insert a dielectric material. By providing a configuration in which a portion of a waveguide facing the sealing member is provided with an opening that is long in one direction and has a minimum dimension of 20 mm or more in a direction crossing the one direction, leakage from the opening of the antenna It is an object of the present invention to provide a microwave plasma processing apparatus capable of increasing a microwave density to be generated and generating a high-density plasma stably without causing abnormal discharge.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】第１発明に係るマイクロ
波プラズマ処理装置は、一部を封止部材で封止してなる
容器内へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入
し、該マイクロ波によってプラズマを生成し、生成した
プラズマによって被処理物を処理する装置において、前
記封止部材の外面上に設けてあり、マイクロ波を伝播さ
せる導波管と、該導波管内に装入した誘電体と、前記導
波管の前記封止部材に対向する部分に設けてあり、一方
向に長い開口部とを具備し、前記導波管内へマイクロ波
を導入し、前記開口部から前記封止部材へマイクロ波を
漏洩させるアンテナを備え、前記開口部の前記一方向と
交わる方向の最小寸法が２０ｍｍ以上であることを特徴
とする。According to a first aspect of the present invention, there is provided a microwave plasma processing apparatus which transmits a microwave through a sealing member into a container partially sealed with a sealing member. An apparatus for generating plasma by the microwave and processing an object to be processed by the generated plasma, wherein the waveguide is provided on an outer surface of the sealing member and propagates the microwave; A waveguide provided in a portion facing the sealing member of the waveguide and having a long opening in one direction, for introducing microwave into the waveguide, And an antenna for leaking microwaves from the sealing member to the sealing member, wherein a minimum dimension of the opening in a direction intersecting with the one direction is 20 mm or more.
【００１２】第２発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１発明において、前記開口部の前記一方向の最
大寸法と、前記開口部の前記一方向と交わる方向の最小
寸法との比が２．５以下であることを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to the first aspect, a ratio of a maximum dimension of the opening in the one direction to a minimum dimension of the opening in a direction intersecting with the one direction is two. .5 or less.
【００１３】第３発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１又は第２発明において、前記アンテナは環状
の導波管を具備し、該導波管に、導波管内へマイクロ波
を導入する導入口が開設してあることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to the first or second aspect, the antenna includes an annular waveguide, and the microwave is introduced into the waveguide into the waveguide. It is characterized by the fact that an introduction opening has been established.
【００１４】第４発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第３発明において、複数の開口部が、前記導波管
で囲まれた領域内の適宜位置を中心に放射状に開設して
あることを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to the third aspect, the plurality of openings are formed radially around an appropriate position in a region surrounded by the waveguide. Features.
【００１５】第５発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第４発明において、前記各開口部は、前記導入口
から前記導波管内を互いに逆方向へ同時的に進行するマ
イクロ波が互いに衝突する位置から、所定の間隔で開設
してあることを特徴とする。According to a fifth aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, in each of the openings, the microwaves simultaneously traveling in the opposite directions from the inlet through the waveguide in the opposite directions collide with each other. It is characterized by being established at predetermined intervals from the position.
【００１６】第６発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第５発明において、マイクロ波が互いに衝突する
位置から（２ｎ−１）・λｇ／４（但し、ｎは整数、λ
ｇはアンテナ内を伝播するマイクロ波の波長）を隔てた
位置に開口部が開設してあり、該開口部からｍ・λｇ／
２（但し、ｍは整数）ずつ隔てた位置に他の開口部が開
設してあることを特徴とする。According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the microwave plasma processing apparatus according to the fifth aspect, wherein (2n−1) · λg / 4 (where n is an integer, λ
g is an opening at a position separated by a wavelength of a microwave propagating in the antenna), and m · λg /
Another opening is provided at a position separated by 2 (where m is an integer).
【００１７】第７発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第３乃至第６発明の何れかにおいて、前記封止部
材の前記アンテナで囲まれた部分に、封止部材を貫通す
る貫通孔が開設してあり、該貫通孔にガスを導入するた
めの管が嵌合してあることを特徴とする。According to a seventh aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to any one of the third to sixth aspects, a through-hole penetrating the sealing member is formed in a portion of the sealing member surrounded by the antenna. And a pipe for introducing gas into the through hole is fitted.
【００１８】第８発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１乃至第７発明の何れかにおいて、複数の開口
部が、各開口部の前記一方向と前記導波管内に導入され
たマイクロ波の進行方向とが略直角に交わるように開設
してあることを特徴とする。The microwave plasma processing apparatus according to an eighth aspect of the present invention is the microwave plasma processing apparatus according to any one of the first to seventh aspects, wherein the plurality of openings are formed in the one direction of each opening and the microwave introduced into the waveguide. Is set up so that the direction of travel crosses a substantially right angle.
【００１９】第９発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第１乃至第８発明の何れかにおいて、複数の開口
部が、各開口部の前記一方向と前記導波管内に導入され
たマイクロ波によって導波管の内面に通流する電流の通
流方向とが、前記開口部の少なくとも一部分で略直角に
交わるように開設してあることを特徴とする。A microwave plasma processing apparatus according to a ninth aspect of the present invention is the microwave plasma processing apparatus according to any one of the first to eighth aspects, wherein the plurality of openings are formed in the one direction of each opening and the microwave introduced into the waveguide. The opening is formed so that the direction of the current flowing through the inner surface of the waveguide intersects at a right angle at least at a part of the opening.
【００２０】第１０発明に係るマイクロ波プラズマ処理
装置は、第１乃至第９発明の何れかにおいて、前記導入
口は前記導波管に複数開設してあり、各導入口から前記
導波管内へマイクロ波を導入するようになしてあること
を特徴とする。According to a tenth aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, a plurality of the inlets are opened in the waveguide, and each of the inlets is inserted into the waveguide. It is characterized in that microwaves are introduced.
【００２１】第１１発明に係るマイクロ波プラズマ処理
装置は、第１乃至第１０発明の何れかにおいて、前記導
波管は、該導波管の中心軸を含む平面によって切断した
切断面の中心を通る中心線の長さを、アンテナ内を伝播
するマイクロ波の波長の略整数倍になしてあることを特
徴とする。[0021] In a microwave plasma processing apparatus according to an eleventh aspect of the present invention, in any one of the first to tenth aspects, the waveguide may be configured such that a center of a cut surface cut by a plane including a central axis of the waveguide is provided. It is characterized in that the length of the passing center line is substantially an integral multiple of the wavelength of the microwave propagating in the antenna.
【００２２】第１２発明に係るマイクロ波プラズマ処理
装置は、第１乃至第１１発明の何れかにおいて、前記開
口部は、矩形形状、断頭扇形状又は亜鈴形状になしてあ
ることを特徴とする。A microwave plasma processing apparatus according to a twelfth aspect is characterized in that, in any one of the first to eleventh aspects, the opening has a rectangular shape, a truncated fan shape, or a dumbbell shape.
【００２３】第１、第２及び第１２発明のマイクロ波プ
ラズマ処理装置にあっては、容器の一部を封止する封止
部材の表面に対向して設けたアンテナの導波管内へマイ
クロ波を導入した場合、導波管の内面に電流が通流し、
導波管に設けた開口部を挟んで導波管の内外で電位差が
生じる。また、導波管内に装入した誘電体を伝播するマ
イクロ波によって誘電体に表面波が誘起される。この電
位差及び表面波によって、開口部から漏洩させ得る電界
の強度を向上させることができる。即ち、導入マイクロ
波電力を高くすることなく、開口部から漏洩させること
ができるマイクロ波密度を増大し得る。In the microwave plasma processing apparatus according to the first, second and twelfth inventions, the microwave is introduced into the waveguide of the antenna provided opposite to the surface of the sealing member for sealing a part of the container. When current is introduced, current flows through the inner surface of the waveguide,
A potential difference occurs inside and outside the waveguide with the opening provided in the waveguide interposed. Also, surface waves are induced in the dielectric by microwaves propagating through the dielectric inserted in the waveguide. The potential difference and the surface wave can improve the intensity of the electric field that can leak from the opening. That is, the density of microwaves that can be leaked from the opening can be increased without increasing the introduced microwave power.
【００２４】一方、アンテナに入射されたマイクロ波は
誘電体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。従って同じ直径の導波
管を用いた場合、誘電体が装入してあるときの方が、誘
電体が装入していないときより、導波管の壁面に通流す
る電流が極大になる位置が多く、その分、開口部を多く
開設することができる。そのため、容器内へマイクロ波
を更に均一に導入することができる。On the other hand, the microwave incident on the antenna has its wavelength shortened by 1 / √ (εr) (εr is the relative permittivity of the dielectric) due to the dielectric. Therefore, when a waveguide having the same diameter is used, the current flowing through the wall surface of the waveguide is larger when the dielectric is loaded than when the dielectric is not loaded. There are many positions, so that many openings can be opened. Therefore, the microwave can be more uniformly introduced into the container.
【００２５】このとき、一方向へ長い開口部の前記一方
向と交わる方向の最小寸法が比較的小さい場合、漏洩す
るマイクロ波量が少なく、更に誘電体内に閉じ込められ
るマイクロ波量が多いので、開口部において異常放電を
招来する虞があるが、本発明にあっては、開口部の前記
一方向と交わる方向の最小寸法が２０ｍｍ以上であり、
又は、開口部の前記一方向の最大寸法（ａ）と、開口部
の前記一方向と交わる方向の最小寸法（ｂ）との比（ａ
／ｂ）が２．５以下であるため、所要密度のマイクロ波
を開口部から漏洩させることができ、異常放電が防止さ
れる。At this time, if the minimum dimension of the opening that is long in one direction in the direction intersecting with the one direction is relatively small, the amount of microwave leaking is small and the amount of microwave confined in the dielectric is large. Although abnormal discharge may be caused in the portion, in the present invention, the minimum dimension of the opening in the direction intersecting with the one direction is 20 mm or more,
Alternatively, a ratio (a) of a maximum dimension (a) of the opening in the one direction to a minimum dimension (b) of the opening in a direction intersecting with the one direction.
Since / b) is 2.5 or less, microwaves of a required density can be leaked from the opening, and abnormal discharge is prevented.
【００２６】第３発明のマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、環状の導波管内へ直接的にマイクロ波を入射
することができるため、アンテナは容器から突出するこ
とがなく、従ってマイクロ波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。一方、マ
イクロ波はアンテナから容器の略全域に導かれ、開口部
から漏洩するため、容器内へマイクロ波を均一に導入す
ることができるため、容器内で略均一なるプラズマを生
成することができ、これによって大口径の被処理物を略
均一にプラズマ処理することができる。更に、導波管の
内径を所要の寸法になすことによって、アンテナ内に単
一なモード（基本モード）の定在波を形成することがで
き、これによってエネルギ損失を可及的に少なくするこ
とができる。更に、導入されたマイクロ波が環状の誘電
体に蓄積されるので、より高密度のマイクロ波が開口部
から漏洩される。In the microwave plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention, since the microwave can be directly incident into the annular waveguide, the antenna does not protrude from the container, and therefore, the microwave plasma The horizontal dimension of the processing device can be made as small as possible. On the other hand, the microwave is guided from the antenna to almost the entire area of the container and leaks from the opening, so that the microwave can be uniformly introduced into the container, so that substantially uniform plasma can be generated in the container. Thus, a large-diameter workpiece can be substantially uniformly plasma-processed. Furthermore, by making the inside diameter of the waveguide the required size, a standing wave of a single mode (fundamental mode) can be formed in the antenna, thereby minimizing energy loss. Can be. Further, since the introduced microwave is accumulated in the annular dielectric, a higher density microwave is leaked from the opening.
【００２７】第４発明のマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、複数の開口部が、環状の導波管で囲まれた領
域内の適宜位置を中心に放射状に開設してあり、また、
第８発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の如く、複
数の開口部が、各開口部の前記一方向と導波管内に導入
されたマイクロ波の進行方向とが略直角に交わるように
開設してあり、更に、第９発明に係るマイクロ波プラズ
マ処理装置の如く、複数の開口部が、各開口部の前記一
方向と導波管内に導入されたマイクロ波によって導波管
の周面に通流する電流の通流方向とが略直角に交わるよ
うに開設してある。これによって、導波管にマイクロ波
を導入する導入口の近傍にある開口部から漏洩するマイ
クロ波の量が、他の開口部から漏洩するマイクロ波の量
と比較して多くなることを防止し、各開口部から漏洩す
るマイクロ波の量を略均一にすることができる。更に、
開口部からマイクロ波が漏洩する漏洩効率も向上させる
ことができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, the plurality of openings are formed radially around an appropriate position in a region surrounded by the annular waveguide.
As in the microwave plasma processing apparatus according to the eighth aspect, the plurality of openings are opened such that the one direction of each opening and the traveling direction of the microwave introduced into the waveguide intersect at a substantially right angle. In addition, as in the microwave plasma processing apparatus according to the ninth aspect, the plurality of openings flow through the one surface of each opening and the peripheral surface of the waveguide by the microwave introduced into the waveguide. It is set up so that the flowing direction of the flowing current intersects at a substantially right angle. This prevents the amount of microwaves leaking from the opening near the inlet for introducing microwaves into the waveguide from increasing compared to the amount of microwaves leaking from other openings. In addition, the amount of microwaves leaking from each opening can be made substantially uniform. Furthermore,
The leakage efficiency at which microwaves leak from the openings can also be improved.
【００２８】第５及び第６発明のマイクロ波プラズマ処
理装置にあっては、例えば、環状の導波管内に導入され
たマイクロ波は互いに逆方向へ進行する進行波となって
アンテナ内を伝播し、両進行波は導波管の導入口に対向
する位置で互いに衝突して定在波が形成される。アンテ
ナの導波管内に形成された定在波によって導波管の壁面
に通流する電流は、前述した両進行波が互いに衝突する
位置から、導波管の周方向の両側へλｇ／４隔てた２つ
の位置、及びそれらの位置からλｇ／２を隔てる都度、
極大になる。そのため、両進行波が互いに衝突する位置
から（２ｎ−１）・λｇ／４を隔てた位置に開口部を開
設し、該開口部からｍ・λｇ／２の間隔で他の開口部を
開設した場合、エネルギ損失を可及的に抑制して、各開
口部からマイクロ波を漏洩させることができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the fifth and sixth aspects of the present invention, for example, the microwaves introduced into the annular waveguide become traveling waves traveling in opposite directions to each other and propagate through the antenna. The two traveling waves collide with each other at a position facing the inlet of the waveguide to form a standing wave. The current flowing through the wall surface of the waveguide by the standing wave formed in the waveguide of the antenna is λg / 4 away from the position where the two traveling waves collide with each other in both circumferential directions of the waveguide. Two positions, and each time λg / 2 is separated from those positions,
It will be maximal. Therefore, an opening was opened at a position separated by (2n-1) .lambda.g / 4 from a position where both traveling waves collided with each other, and another opening was opened at an interval of m.lambda.g / 2 from the opening. In this case, energy loss can be suppressed as much as possible, and microwaves can be leaked from each opening.
【００２９】第７発明のマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、封止部材を貫通する貫通孔に嵌合した管から
容器内へ反応ガスを供給する。反応ガスは容器の全周縁
方向へ放射状に略均一に拡散するため、被処理物は略均
一にプラズマ処理される。また、容器内に供給された反
応ガスの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。In the microwave plasma processing apparatus according to the seventh aspect of the present invention, the reaction gas is supplied into the container from a tube fitted in a through hole penetrating the sealing member. Since the reaction gas is diffused almost uniformly radially in the entire peripheral direction of the container, the object to be processed is substantially uniformly plasma-processed. Further, since the residence time of the reaction gas supplied into the container in the plasma is long, the utilization efficiency of the reaction gas is improved.
【００３０】第１０発明のマイクロ波プラズマ処理装置
にあっては、例えば環状の導波管の導入口に対向する部
分から容器へ漏洩するマイクロ波のエネルギは、前記導
波管の他の部分から漏洩するマイクロ波のエネルギより
低い場合がある。このとき、例えば２つの導入口を環状
の導波管の周方向に互いに対向するように配置すること
によって、マイクロ波のエネルギが低くなる部分を互い
に補い合い、容器内へマイクロ波を均一に導入すること
ができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the tenth aspect of the present invention, for example, the energy of microwaves leaking into the container from a portion facing the inlet of the annular waveguide is transmitted from another portion of the waveguide. It may be lower than the energy of the leaking microwave. At this time, for example, by arranging the two introduction ports so as to face each other in the circumferential direction of the annular waveguide, the portions where the energy of the microwave is reduced complement each other, and the microwave is uniformly introduced into the container. be able to.
【００３１】第１１発明のマイクロ波プラズマ処理装置
にあっては、導波管の中心軸を含む平面によって切断し
た切断面の中心を通る中心線の長さを、アンテナ内を伝
播するマイクロ波の波長の略整数倍になしてあるため、
マイクロ波はアンテナ内で共振して、アンテナ内に形成
される定在波の振幅が増大し、高パワーのマイクロ波が
開口部から容器へ漏洩する。In the microwave plasma processing apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, the length of the center line passing through the center of the cut surface cut by the plane including the center axis of the waveguide is determined by the length of the microwave propagating in the antenna. Because it is approximately an integral multiple of the wavelength,
The microwave resonates in the antenna, the amplitude of the standing wave formed in the antenna increases, and the high-power microwave leaks from the opening into the container.
【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は本発明に係るマイクロ波プラズ
マ処理装置の構造を示す側断面図であり、図２は図１に
示したマイクロ波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、その全体がアルミニウムで形
成されている。反応器１の上部にはマイクロ波導入窓が
開設してあり、該マイクロ波導入窓は封止板４で気密状
態に封止されている。この封止板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 the structure of a microwave plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. The entire bottomed cylindrical reactor 1 is made of aluminum. A microwave introduction window is opened at the upper part of the reactor 1, and the microwave introduction window is sealed in an airtight state by a sealing plate 4. The sealing plate 4 is formed of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave permeability and has small dielectric loss.
【００３３】前述した封止板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が設けてある。アンテナ11は、カバー部材10
の上面に固定してあり、断面視がコ字状の部材を環状に
成形してなる環状導波管型アンテナ部12を備えており、
カバー部材10の環状導波管型アンテナ部12に対向する部
分には複数の開口部15，15，…が開設してある。これら
環状導波管型アンテナ部12、及びカバー部材10の環状導
波管型アンテナ部12に対向する部分によって環状の導波
管が構成されている。A cover member 10 formed by molding a conductive metal into a circular lid shape is fitted on the sealing plate 4 described above, and the cover member 10 is fixed on the reactor 1. Cover member 10
An antenna 11 for introducing microwaves into the reactor 1 is provided on the upper surface of the reactor 1. The antenna 11 is a cover member 10
It has an annular waveguide type antenna section 12 which is fixed to the upper surface of the member and is formed by molding a member having a U-shaped cross section in an annular shape,
A plurality of openings 15, 15,... Are formed in a portion of the cover member 10 facing the annular waveguide antenna unit 12. An annular waveguide is constituted by the annular waveguide antenna section 12 and a portion of the cover member 10 facing the annular waveguide antenna section 12.
【００３４】環状導波管型アンテナ部12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（導入口）の周囲
には該環状導波管型アンテナ部12へマイクロ波を導入す
るための導入部13が、環状導波管型アンテナ部12の直径
方向になるように連結してある。この導入部13及び環状
導波管型アンテナ部12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 type antenna section 12 is provided slightly inside the inner peripheral surface of the reactor 1 and concentric with the central axis of the reactor 1, and an opening (inlet) provided on the outer peripheral surface thereof. An introductory portion 13 for introducing microwaves into the annular waveguide antenna portion 12 is connected to the circumference of the annular waveguide antenna portion 12 so as to extend in a diameter direction of the annular waveguide antenna portion 12. 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 13 and the annular waveguide antenna portion 12.
【００３５】導入部13にはマイクロ波発振器20から延設
した導波管21が連結してあり、マイクロ波発振器20が発
振したマイクロ波は、導波管21を経てアンテナ11の導入
部13に入射される。この入射波は、導入部13から環状導
波管型アンテナ部12へ導入される。環状導波管型アンテ
ナ部12へ導入されたマイクロ波は、環状導波管型アンテ
ナ部12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12内の誘電体14中を伝播し、両進行
波は、環状導波管型アンテナ部12の前記開口に対向する
位置で衝突して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12の内面に、所定の間隔で
極大値を示す電流が環状導波管型アンテナ部12の周方向
へ通流する。A waveguide 21 extending from a microwave oscillator 20 is connected to the introduction unit 13, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 20 passes through the waveguide 21 to the introduction unit 13 of the antenna 11. Incident. This incident wave is introduced from the introduction unit 13 to the annular waveguide antenna unit 12. The microwaves introduced into the annular waveguide type antenna unit 12 are converted into traveling waves traveling in opposite directions in the annular waveguide type antenna unit 12, and are generated in the dielectric 14 in the annular waveguide type antenna unit 12. , And the traveling waves collide with each other at a position facing the opening of the annular waveguide antenna unit 12 to generate a standing wave. Due to the standing wave, a current having a maximum value flows at a predetermined interval on the inner surface of the annular waveguide antenna unit 12 in the circumferential direction of the annular waveguide antenna unit 12.
【００３６】このとき、環状導波管型アンテナ部12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にすべく、マイクロ波の周波数２．４５ＧＨ
ｚに応じて、環状導波管型アンテナ部12の寸法を、高さ
２７ｍｍ，幅６６．２ｍｍになしてある。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12内の誘電体14を伝播する。At this time, in order to change the mode of the microwave propagating in the annular waveguide type antenna section 12 to the rectangular TE10 which is the basic propagation mode, the frequency of the microwave is 2.45 GHz.
The dimensions of the annular waveguide antenna section 12 are set to 27 mm in height and 66.2 mm in width according to z. The microwave in this mode propagates through the dielectric 14 in the annular waveguide antenna unit 12 with almost no energy loss.
【００３７】また、直径が３８０ｍｍの封止板４を用
い、環状導波管型アンテナ部12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12の中心から環状導波管型アンテナ部12の幅方向の中
央までの寸法を、１４１ｍｍになしてある。この場合、
環状導波管型アンテナ部12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12内を伝播するマイクロ波の波長（略１１０ｍ
ｍ）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12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。When the sealing plate 4 having a diameter of 380 mm is used and Teflon (registered trademark) having εr = 2.1 is internally fitted into the annular waveguide type antenna portion 12, the annular waveguide type antenna portion 12 is formed. Of the annular waveguide antenna unit 12 in the width direction is 141 mm. in this case,
The circumferential length (approximately 886 mm) of the circle C connecting the widthwise center of the annular waveguide type antenna unit 12 is determined by the wavelength (about 110 m) of the microwave propagating in the annular waveguide type antenna unit 12.
m) is substantially an integral multiple of m). Therefore, the microwave resonates in the annular waveguide antenna unit 12, and the above-described standing wave is
A high voltage / low current at the antinode position and a low voltage / high current at the node position improve the Q value of the antenna.
【００３８】図３は、図１及び図２に示した開口部15，
15，…を説明する説明図である。図３に示したように、
矩形状の開口部15，15，…が、カバー部材10（図２参
照）の環状導波管型アンテナ部12に対向する部分に、環
状導波管型アンテナ部12の直径方向へ所定の間隔を隔て
て放射状に開設してある。即ち、各開口部15，15，…の
長手方向の軸が前述した円Ｃの直径方向の軸と平行をな
し、各開口部15，15，…の長手方向と直交する方向の軸
が円Ｃの接線と平行をなすように、各開口部15，15，…
が開設してある。なお、各開口部15，15，…の中心は円
Ｃ上に位置させてある。従って、各開口部15，15，…
は、環状導波管型アンテナ部12内に導入したマイクロ波
によって環状導波管型アンテナ部12の封止板４（図１参
照）に対向する壁面を流れる電流の進行方向と、開口部
15，15，…の長手方向とが略直交し、開口部15，15，…
の長手方向に直交する方向、即ち開口部15，15，…の幅
方向と前記電流の進行方向とが略平行である。FIG. 3 shows the opening 15, 15 shown in FIG. 1 and FIG.
It is explanatory drawing explaining 15, .... As shown in FIG.
The rectangular openings 15, 15,... Are provided at predetermined intervals in the diameter direction of the annular waveguide antenna section 12 at portions of the cover member 10 (see FIG. 2) facing the annular waveguide antenna section 12. It is opened radially across. That is, the longitudinal axis of each of the openings 15, 15,... Is parallel to the diametric axis of the aforementioned circle C, and the axis of the direction perpendicular to the longitudinal direction of each of the openings 15, 15,. Each opening 15, 15, ... so as to be parallel to the tangent of
Has been established. The centers of the openings 15, 15,... Are located on the circle C. Therefore, each of the openings 15, 15,.
The direction in which the current flowing through the wall surface of the annular waveguide type antenna unit 12 facing the sealing plate 4 (see FIG. 1) due to the microwave introduced into the annular waveguide type antenna unit 12 and the opening
The longitudinal direction of 15, 15, ... is substantially orthogonal, and the openings 15, 15, ...
, That is, the width direction of the openings 15, 15,... And the traveling direction of the current are substantially parallel.
【００３９】環状導波管型アンテナ部12が前述した寸法
である場合、各開口部15，15，…の長手方向の寸法は５
０ｍｍ程度であり、幅方向の寸法は２０ｍｍ以上、好ま
しくは２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下であり、更に好ましく
は３０ｍｍ以上３５ｍｍ以下である。即ち、開口部15，
15，…の長手方向の寸法と幅方向の寸法との比が２．５
以下、好ましくは２．０以下１．４３以上であり、更に
好ましくは１．６７以下１．４３以上である。When the annular waveguide type antenna section 12 has the dimensions described above, the longitudinal dimension of each of the openings 15, 15,.
It is about 0 mm, and the dimension in the width direction is 20 mm or more, preferably 25 mm or more and 35 mm or less, and more preferably 30 mm or more and 35 mm or less. That is, the opening 15,
The ratio of the dimension in the longitudinal direction to the dimension in the width direction of 15, ... is 2.5
Hereinafter, it is preferably 2.0 or less and 1.43 or more, and more preferably 1.67 or less and 1.43 or more.
【００４０】開口部15の幅方向の寸法が２０ｍｍ未満で
ある場合、開口部15，15，…からマイクロ波が殆ど漏洩
せずに、環状導波管型アンテナ部12に装入した誘電体14
内に留まるため、開口部15，15，…における電界強度が
強まり、異常放電が発生する。一方、開口部15，15，…
の幅方向の寸法が２０ｍｍ以上である場合、そのような
異常放電は発生せず、反応器１内にプラズマを安定に生
成することができる。更に、開口部15，15，…の幅方向
の寸法が２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下である場合、プラズ
マ処理速度の均一性が向上する。更に、開口部15，15，
…の幅方向の寸法が３０ｍｍ以上３５ｍｍ以下である場
合、プラズマ処理速度の均一性が更に向上する。When the width of the opening 15 is less than 20 mm, the microwaves hardly leak from the openings 15, 15,.
, The electric field strength in the openings 15, 15,... Is increased, and abnormal discharge occurs. On the other hand, the openings 15, 15, ...
When the dimension in the width direction is 20 mm or more, such abnormal discharge does not occur, and plasma can be stably generated in the reactor 1. Further, when the widths of the openings 15, 15,... Are 25 mm or more and 35 mm or less, the uniformity of the plasma processing speed is improved. Further, the openings 15, 15,
When the width dimension of... Is 30 mm or more and 35 mm or less, the uniformity of the plasma processing speed is further improved.
【００４１】各開口部15，15，…は、導入部13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（２ｎ−１）・λｇ／４
（ｎは整数、λｇは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つの開口部15，15が開設して
あり、両開口部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開口部1
5，15，…がそれぞれ開設してある。Each of the openings 15, 15,... Is an intersection point P 1 which is a side of the two points where an extension line L extending from the center line of the introduction portion 13 intersects the above-mentioned circle C and which is separated from the introduction portion 13. To both of them following the circle C, respectively (2n-1) · λg / 4
(Where n is an integer and λg is the wavelength of the microwave propagating in the antenna), two openings 15, 15 are opened. To both,
A plurality of other openings 1 at intervals of m · λg / 2 (m is an integer)
5, 15, ... are each opened.
【００４２】なお、本実施の形態では、矩形状の開口部
15，15，…を開設した場合について説明したが、本発明
はこれに限らず、図４（ａ）に示した如く、矩形の４隅
を円弧状にした形状でもよく、また、図４（ｂ）に示し
た如く、亜鈴形状でもよく、更に、図４（ｃ）に示した
如く、断頭扇形状等、種々の形状であってよい。これら
の場合も、前同様、各形状の開口部の長手方向の軸が前
述した円Ｃの直径方向の軸と平行をなすように開設す
る。なお、矩形形状には、矩形の４隅を円弧状にした形
状及び矩形の４隅が角である形状が含まれる。In this embodiment, a rectangular opening is used.
Although the case where 15, 15,... Are opened has been described, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. As shown in FIG. 4 (b), the shape may be dumbbell, and further, as shown in FIG. In these cases, as in the previous case, the openings are opened such that the longitudinal axis of the opening of each shape is parallel to the diametric axis of the circle C described above. The rectangular shape includes a shape in which the four corners of the rectangle are arc-shaped and a shape in which the four corners of the rectangle are corners.
【００４３】図５は、図２に示した環状導波管型アンテ
ナ部12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
クロ波を挿入し、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５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
中央を通る軸に対称になるように形成されている。FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the result of simulating the intensity of the electric field distributed on the dielectric 14 in the annular waveguide antenna section 12 shown in FIG. A 2.45 GHz microwave is inserted from the end of the rod into 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 formed by propagation of the microwave. The electric field strength was simulated, and the same electric field strength positions were connected by lines. As a result, as shown in FIG. 5, a plurality of regions having a strong electric field strength are formed in the dielectric so as to be symmetric with respect to an axis passing through the center of the annular body and the center of the rod.
【００４４】前述した各開口部15，15，…は、複数の強
電界強度の領域の間の略中央に位置しており、各開口部
15，15，…から強電界強度の電界が漏出し、該電界は封
止板４を透過して反応器１内へ導入される。つまり、反
応器１内へプラズマを生成するマイクロ波が導入され
る。Each of the openings 15, 15,... Is located substantially at the center between a plurality of regions of high electric field strength.
An electric field having a strong electric field strength leaks from 15, 15,..., And the electric field passes through the sealing plate 4 and is introduced into the reactor 1. That is, microwaves for generating plasma are introduced into the reactor 1.
【００４５】なお、本実施の形態では、開口部15，15，
…は、環状導波管型アンテナ部12内を通流する電流の進
行方向に開口部15，15，…の長手方向が略直交するよう
に開設してあるが、本発明はこれに限らず、前記電流の
進行方向に開口部15，15，…の長手方向が斜めに交わる
ように開口部を開設してもよく、また、開口部15，15，
…の長手方向が前記電流の進行方向に倣って開設しても
よい。In this embodiment, the openings 15, 15,.
Are opened such that the longitudinal directions of the openings 15, 15,... Are substantially orthogonal to the traveling direction of the current flowing through the annular waveguide antenna section 12, but the present invention is not limited to this. May be opened such that the longitudinal directions of the openings 15, 15, ... obliquely intersect with the direction in which the current flows.
May be opened along the direction of travel of the current.
【００４６】但し、図３に示した如く、各開口部15，1
5，…の長手方向の中心軸が前述した円Ｃの接線と直交
するように開設した場合、開口部15，15，…の周囲に誘
起される電圧が高く、開口部15，15，…から漏洩するマ
イクロ波の漏洩効率が高い。そのため、プラズマの生成
に要するマイクロ波の起電力を可及的に低くすることが
できる。However, as shown in FIG. 3, each of the openings 15, 1
When the center axis in the longitudinal direction of 5,... Is opened so as to be orthogonal to the tangent of the above-described circle C, the voltage induced around the openings 15, 15,. High leakage efficiency of leaking microwaves. Therefore, the microwave electromotive force required for generating plasma can be reduced as much as possible.
【００４７】前述したように各開口部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、マイクロ波プラズマ処理装置のサイズを可及的に小
さく、従って小さなスペースに設置し得る。Since the openings 15, 15,... Are provided substantially radially on the cover member 10 as described above, 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 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 large, the size of the microwave plasma processing apparatus can be as small as possible, and thus can be installed in a small space.
【００４８】カバー部材10の略中央には、該カバー部材
10及び封止板４を貫通する貫通孔が開設してあり、該貫
通孔に嵌合させたガス導入管５から処理室２内に所要の
ガスが導入される。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。また、反応器１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 substantially the center of the cover member 10, the cover member
A through hole penetrating through 10 and the sealing plate 4 is opened, and a required gas is introduced into the processing chamber 2 from a gas introduction pipe 5 fitted into the through hole. At the center of the bottom wall of the processing chamber 2, the sample W
Is mounted, and a high-frequency power source 7 is connected to the mounting table 3 via a matching box 6. An exhaust port 8 is provided on the bottom wall of the reactor 1 so that the inside air of the processing chamber 2 is discharged from the exhaust port 8.
【００４９】このようなマイクロ波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20からマイクロ波を発振
させ、それを導波管21を経てアンテナ11に導入し、そこ
に定在波を形成させる。この定在波によって、アンテナ
11の開口部15，15，…から漏洩した電界は、封止板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、このプラズマによって試料Ｗの表面をエッ
チングする。In order to perform etching on the surface of the sample W using such a microwave plasma processing apparatus, the inside of the processing chamber 2 is evacuated from the exhaust port 8 to a desired pressure, and then the gas introduction pipe 5 To supply the reaction gas into the processing chamber 2. Next, microwaves are oscillated from the microwave oscillator 20, and the microwaves are introduced into the antenna 11 through the waveguide 21, and standing waves are formed there. With this standing wave, the antenna
The electric field leaked from the openings 15, 15,... Passes through the sealing plate 4 and is introduced into the processing chamber 2, and plasma is generated in the processing chamber 2, and the plasma etches the surface of the sample W. I do.
【００５０】前述した如く、カバー部材10の略中央に連
結したガス導入管５から処理室２内へ反応ガスを供給す
るようになしてあるため、反応ガスは処理室２の略中央
から全周縁方向へ放射状に拡散する。そのため、試料Ｗ
上に反応ガスが均一に流れ、試料Ｗの全領域において略
均一な速度で処理することができる。更に、反応ガスは
そのほとんどが、処理室２内に生成されたプラズマ内へ
供給されるのに加えて、供給された反応ガスはプラズマ
中に比較的長い時間滞在するため、反応ガスの利用効率
が高い。As described above, since the reaction gas is supplied into the processing chamber 2 from the gas introduction pipe 5 connected to the substantially center of the cover member 10, the reaction gas is supplied from the substantially center of the processing chamber 2 to the entire periphery. Spread radially in the direction. Therefore, the sample W
The reaction gas flows uniformly over the sample W, and the entire region of the sample W can be processed at a substantially uniform speed. Further, most of the reaction gas is supplied into the plasma generated in the processing chamber 2 and the supplied reaction gas stays in the plasma for a relatively long time. Is high.
【００５１】（実施の形態２）図６は、実施の形態２を
示す側断面図であり、前述した導入部の環状導波管型ア
ンテナ部への連結位置を変更した場合を示している。ま
た、図７は図６に示したマイクロ波プラズマ処理装置の
平面図であり、図８は、図６及び図７に示した開口部1
5，15，…を説明する説明図である。なお、これらの図
中、図１，図２及び図３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 2) FIG. 6 is a side sectional view showing Embodiment 2 and shows a case where the connecting position of the above-described introduction section to the annular waveguide antenna section is changed. 7 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 6, and FIG. 8 is a plan view of the opening 1 shown in FIGS.
It is explanatory drawing explaining 5, 15, .... In these figures, parts corresponding to the parts shown in FIGS. 1, 2 and 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.
【００５２】本実施の形態に係るアンテナ16は、真円の
環状導波管型アンテナ部17が、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、直管状の導入部18
が、環状導波管型アンテナ部17の接線方向になるように
連結してある。In the antenna 16 according to the present embodiment, a perfect circular annular waveguide antenna section 17 is provided slightly inside the inner peripheral surface of the reactor 1 and concentrically with the center axis of the reactor 1. Yes,
A straight tubular introduction part 18 is provided around the opening provided on the outer peripheral surface.
Are connected so as to be in the tangential direction of the annular waveguide antenna section 17.
【００５３】開口部15，15，…は、カバー部材10の環状
導波管型アンテナ部17に対向する部分に、環状導波管型
アンテナ部17の直径方向へ、即ち環状導波管型アンテナ
部17内を伝播するマイクロ波の進行方向に略直交するよ
うに矩形状に開設してある。各開口部15，15，…は、導
入部18の中心線を延長した延長線Ｌが円Ｃに接する接点
を通る法線と円Ｃとが交わる２つの点の内の、前記接点
以外の交点Ｐ2 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
の開口部15，15が開設してあり、両開口部15，15から、
円Ｃに倣ってその両方へ、ｍ・λｇ／２（ｍは整数）の
間隔で複数の他の開口部15，15，…が開設してある。The openings 15, 15,... Are formed in the portion of the cover member 10 facing the annular waveguide antenna section 17 in the diametric direction of the annular waveguide antenna section 17, that is, in the annular waveguide antenna section. It is opened in a rectangular shape so as to be substantially perpendicular to the traveling direction of the microwave propagating in the part 17. Each of the openings 15, 15,... Is an intersection point other than the contact point among two points where a normal line passing through a contact point where the extension line L extending the center line of the introduction portion 18 contacts the circle C and the circle C intersects. Two openings are provided at positions separated by (2n-1) .lambda.g / 4 (n is an integer and .lambda.g is the wavelength of the microwave propagating in the antenna) from P2 to both of them following the circle C. 15 and 15 are opened, and from both openings 15, 15
A plurality of other openings 15, 15,... Are provided at both intervals following the circle C at intervals of m · λg / 2 (m is an integer).
【００５４】これらの開口部15，15，…は、図９に示し
た、複数の強電界強度の領域の間の略中央に位置してお
り、前同様、各開口部15，15，…から強電界強度の電界
が漏出し、該電界は封止板４を透過して反応器１内へ導
入される。These openings 15, 15,... Are located substantially at the center between a plurality of regions of high electric field strength shown in FIG. An electric field having a strong electric field strength leaks out, and the electric field passes through the sealing plate 4 and is introduced into the reactor 1.
【００５５】なお、上述した実施の形態では、開口部内
は空になしてあるが、本発明はこれに限らず、開口部に
誘電体を内嵌させてもよい。アンテナ内に導入するマイ
クロ波のパワーが高い場合、開口部の角部でマイクロ波
の電界が局所的に集中し、開口部と封止板との間で異常
放電が生じる虞がある。この異常放電により、プラズマ
が不安定・不均一になり、プラズマ処理に支障を来す場
合、又は開口部若しくは封止板が損傷する場合がある。
しかし、開口部内に誘電体を挿入した場合、開口部の角
部への電界の集中を抑制することができると共に、放電
が起こり得る空間を誘電体によって塞ぐことができるた
め、前述した異常放電が発生せず、安全性が向上すると
共に、高パワーのマイクロ波を用いて、安定・均一に試
料をプラズマ処理することができる。開口部に内嵌させ
る誘電体としては、マイクロ波を吸収しないテフロン
（登録商標），石英，アルミナ等を用いることができる
が、アルミナは局所的な電界の集中を抑制することがで
きるため好適である。In the above-described embodiment, the inside of the opening is empty, but the present invention is not limited to this, and a dielectric may be fitted inside the opening. When the power of the microwave introduced into the antenna is high, the microwave electric field is locally concentrated at the corner of the opening, and an abnormal discharge may occur between the opening and the sealing plate. The plasma may become unstable or non-uniform due to the abnormal discharge, which may hinder the plasma processing, or may damage the opening or the sealing plate.
However, when a dielectric is inserted into the opening, the concentration of the electric field at the corner of the opening can be suppressed, and the space where the discharge can occur can be closed by the dielectric. No generation occurs, safety is improved, and a high-power microwave can be used to stably and uniformly plasma-treat the sample. Teflon (registered trademark), quartz, alumina, or the like that does not absorb microwaves can be used as the dielectric to be fitted into the opening. Alumina is suitable because local concentration of an electric field can be suppressed. is there.
【００５６】（実施の形態３）図10は実施の形態３を示
す平面図であり、環状導波管型アンテナ部に周方向の複
数位置からマイクロ波を入射するようになしてある。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。図10に示した如く、環
状導波管型アンテナ部12の外周面の互いに対向する位置
に設けた開口（導入口）の周囲には、該環状導波管型ア
ンテナ部12へマイクロ波を導入するための導入部13，13
が、環状導波管型アンテナ部12の直径方向になるように
それぞれ連結してある。この導入部13，13及び環状導波
管型アンテナ部12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）等の誘電体が内嵌してある。(Embodiment 3) FIG. 10 is a plan view showing Embodiment 3 in which microwaves are incident on the annular waveguide antenna section from a plurality of positions in the circumferential direction. 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. As shown in FIG. 10, microwaves are introduced into the annular waveguide type antenna section 12 around openings (introduction ports) provided at positions facing each other on the outer peripheral surface of the annular waveguide type antenna section 12. Introduction part 13,13 to do
Are connected so as to be in the diametrical direction of the annular waveguide antenna section 12. A dielectric such as Teflon (registered trademark), a polyethylene resin, or a polystyrene resin (preferably Teflon) is fitted inside the introduction portions 13 and 13 and the annular waveguide antenna portion 12.
【００５７】両導入部13，13に対応してマイクロ波発振
器20，20がそれぞれ設けてあり、両マイクロ波発振器2
0，20と導入部13，13との間には導波管21，21が介装し
てある。マイクロ波発振器20，20が発振したマイクロ波
は、導波管21，21を経てアンテナ11の導入部13，13から
環状導波管型アンテナ部12へ入射される。前述した如
く、両導入部13，13は環状導波管型アンテナ部12の周方
向に互いに対向するように配置してあるため、両導入部
13，13から環状導波管型アンテナ部12に入射されたマイ
クロ波によって、環状導波管型アンテナ部12内の誘電体
に、図５に示した如き分布の強電界強度の複数の領域が
形成される。Microwave oscillators 20, 20 are provided corresponding to the introduction sections 13, 13, respectively.
Waveguides 21 and 21 are interposed between 0 and 20 and the introduction sections 13 and 13, respectively. Microwaves oscillated by the microwave oscillators 20, 20 are incident on the annular waveguide antenna unit 12 from the introduction parts 13, 13 of the antenna 11 via the waveguides 21, 21. As described above, the two introduction sections 13 and 13 are arranged so as to face each other in the circumferential direction of the annular waveguide antenna section 12, so that both the introduction sections
Microwaves incident on the annular waveguide antenna section 12 from 13 and 13 cause a plurality of regions having a strong electric field strength having a distribution as shown in FIG. It is formed.
【００５８】環状導波管型アンテナ部12の導入部13に対
向する部分から反応器１へ漏洩するマイクロ波のエネル
ギは、環状導波管型アンテナ部12の他の部分から漏洩す
るマイクロ波のエネルギより低い場合があるが、導入部
13，13は環状導波管型アンテナ部12の周方向に互いに対
向するように配置してあるため、マイクロ波のエネルギ
が低くなる部分を互いに補い合い、反応器１内へマイク
ロ波を均一に導入することができる。The energy of the microwave leaking from the portion facing the introduction portion 13 of the annular waveguide antenna portion 12 to the reactor 1 is the energy of the microwave leaking from the other portion of the annular waveguide antenna portion 12. May be lower than the energy, but the introduction
13 and 13 are arranged so as to be opposed to each other in the circumferential direction of the annular waveguide type antenna section 12, so that the portions where the energy of the microwave becomes low complement each other and the microwave is uniformly introduced into the reactor 1. can do.
【００５９】なお、本実施の形態では、環状導波管型ア
ンテナ部12の外周面に２つの導入部13，13が、環状導波
管型アンテナ部12の周方向に互いに対向するように配置
してあるが、本発明はこれに限らず、環状導波管型アン
テナ部12の外周面に、該環状導波管型アンテナ部12の中
心軸に対して軸対称になるように複数の導入口及び導入
部を設け、それぞれの導入部から環状導波管型アンテナ
部12内へマイクロ波を入射することによって、環状導波
管型アンテナ部12の周方向で、環状導波管型アンテナ部
12から反応器１へ漏洩するマイクロ波のエネルギを均一
にすることができる。In the present embodiment, two introduction portions 13, 13 are arranged on the outer peripheral surface of the annular waveguide antenna section 12 so as to face each other in the circumferential direction of the annular waveguide antenna section 12. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of introductions are provided on the outer peripheral surface of the annular waveguide type antenna unit 12 so as to be axially symmetric with respect to the center axis of the annular waveguide type antenna unit 12. A mouth and an introduction portion are provided, and microwaves are incident into the annular waveguide type antenna portion 12 from each introduction portion, so that the annular waveguide type antenna portion is formed in a circumferential direction of the annular waveguide type antenna portion 12.
The energy of the microwave leaking from 12 to the reactor 1 can be made uniform.
【００６０】[0060]
【実施例】次に比較試験を行った結果について説明す
る。 （実施例１）図11は比較試験に用いた装置を説明する説
明図であり、図中、図２に示した部分に対応する部分に
は同じ符号を付してその説明を省略する。環状導波管型
アンテナ部12の底部開口は環状のアルミニウム板で塞止
してある。Next, the results of a comparative test will be described. (Embodiment 1) FIG. 11 is an explanatory view for explaining an apparatus used for a comparative test. In the figure, parts corresponding to those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted. The bottom opening of the annular waveguide antenna unit 12 is closed with an annular aluminum plate.
【００６１】この環状導波管型アンテナ部12の上面に、
４５個の細孔を、該環状導波管型アンテナ部12の幅方向
の中央を結ぶ円Ｃと導入部13の中央線とが最初に交わる
起点から、円Ｃ上に10ｍｍピッチで開設し、各細孔に電
圧測定端子50，50，…を各電圧測定端子50，50，…のプ
ローブの先端が、環状導波管型アンテナ部12の内面に位
置するように嵌合してある。On the upper surface of the annular waveguide antenna section 12,
Forty-five pores are opened at a pitch of 10 mm on the circle C from a starting point where a circle C connecting the center in the width direction of the annular waveguide antenna section 12 and a center line of the introduction section 13 first intersect, The voltage measuring terminals 50, 50,... Are fitted to the respective pores such that the tips of the probes of the voltage measuring terminals 50, 50,.
【００６２】そして、図12に示した如く、環状導波管型
アンテナ部12及び導入部13の一部にεｒ＝２．１のテフ
ロン（登録商標）を内嵌したアンテナ11、及び図13に示
した如く、環状導波管型アンテナ部12が空洞（εｒ≒
１）になしたアンテナ11に、マイクロ波発信器201 （ヒ
ューレットパッカード社製，製品番号：86235A）から１
４ｄＢ，２．４５ＧＨｚのマイクロ波信号をそれぞれ導
入し、各電圧測定端子50，50，…の出力信号を整流器に
より直流電圧に変換し、変換した直流電圧をテスター
（何れも図示せず）によって測定した。As shown in FIG. 12, an antenna 11 in which Teflon (registered trademark) having εr = 2.1 is partially fitted in a part of the annular waveguide type antenna section 12 and a part of the introduction section 13, and FIG. As shown, the annular waveguide antenna section 12 has a cavity (εr ≒).
1) A microwave transmitter 201 (Hewlett Packard, product number: 86235A)
A microwave signal of 4 dB and 2.45 GHz is introduced, and the output signal of each voltage measuring terminal 50, 50,... Is converted into a DC voltage by a rectifier, and the converted DC voltage is measured by a tester (neither is shown). did.
【００６３】なお、テフロン（登録商標）を内嵌したア
ンテナ11の環状導波管型アンテナ部12の中心から環状導
波管型アンテナ部12の幅方向の中央までの寸法は１４１
ｍｍであり、環状導波管型アンテナ部12の幅方向の中央
を結ぶ円Ｃの周方向の長さは略８８６ｍｍである。ま
た、アンテナ11の口径は、高さが２７ｍｍであり、幅が
６６．２ｍｍであり、図５に示した結果のシミュレーシ
ョンに用いた環状導波管型アンテナ部12と同じ寸法であ
る。一方、テフロン（登録商標）を内嵌していないアン
テナ11の環状導波管型アンテナ部12の中心から環状導波
管型アンテナ部12の幅方向の中央までの寸法は１５１ｍ
ｍであり、環状導波管型アンテナ部12の幅方向の中央を
結ぶ円Ｃの周方向の長さは略９４９ｍｍである。また、
アンテナ11の口径は、高さが２７ｍｍであり、幅が９６
ｍｍである（ＷＲＳＴ−２規格）。The dimension from the center of the annular waveguide antenna section 12 of the antenna 11 in which Teflon (registered trademark) is fitted to the center in the width direction of the annular waveguide antenna section 12 is 141.
mm, and the circumferential length of a circle C connecting the center of the annular waveguide antenna unit 12 in the width direction is approximately 886 mm. The diameter of the antenna 11 is 27 mm in height and 66.2 mm in width, and is the same size as the annular waveguide antenna unit 12 used in the simulation of the result shown in FIG. On the other hand, the dimension from the center of the annular waveguide antenna section 12 of the antenna 11 in which the Teflon (registered trademark) is not fitted to the center of the annular waveguide antenna section 12 in the width direction is 151 m.
m, and the circumferential length of a circle C connecting the center of the annular waveguide antenna unit 12 in the width direction is approximately 949 mm. Also,
The diameter of the antenna 11 is 27 mm in height and 96 in width.
mm (WRST-2 standard).
【００６４】図14は、誘電体を内嵌した環状導波管型ア
ンテナ部に発生する電界の強度、及び誘電体が内嵌して
いない空洞の環状導波管型アンテナ部に発生する電界の
強度を測定した結果を示すグラフであり、縦軸は電界強
度を、横軸は起点からの周方向の距離をそれぞれ示して
いる。なお、測定した電圧の値を相対的な電界強度とし
て示してある。FIG. 14 shows the intensity of the electric field generated in the annular waveguide type antenna portion in which the dielectric is inserted, and the intensity of the electric field generated in the hollow annular waveguide type antenna portion in which the dielectric is not inserted. It is a graph which shows the result of having measured intensity, the vertical axis shows electric field intensity, and the horizontal axis shows the distance in the circumferential direction from the starting point. In addition, the value of the measured voltage is shown as a relative electric field strength.
【００６５】図14に〇印で示した如く、環状導波管型ア
ンテナ部12に誘電体が内嵌していない場合、電界強度
（電圧の測定値）が極小になる部分が、略８０ｍｍ毎に
存在しており、また極大電界強度は０．５以下であっ
た。誘電体が内嵌していない環状導波管型アンテナ部12
内でのマイクロ波の波長は略１５８ｍｍであり、電界強
度が極小になる周期は、前記波長の略１／２であった。As shown by a mark in FIG. 14, when the dielectric is not fitted in the annular waveguide antenna section 12, the portion where the electric field intensity (measured value of the voltage) becomes minimum is approximately every 80 mm. And the maximum electric field strength was 0.5 or less. Annular waveguide type antenna part 12 with no dielectric material embedded
The wavelength of the microwave in the inside was approximately 158 mm, and the period at which the electric field intensity was minimized was approximately の of the wavelength.
【００６６】これに対して、△印で示した如く、環状導
波管型アンテナ部12に誘電体（テフロン）が内嵌してあ
る場合、極大電界強度は１．６５以下であり、環状導波
管型アンテナ部12に誘電体が内嵌していない場合に比べ
て３倍以上も大きな値であった。これは、誘電体を内嵌
した環状導波管型アンテナ部12が誘電体線路として機能
するためであり、それによって環状導波管型アンテナ部
12内の電圧が昇圧されて、マイクロ波の伝送効率が向上
する。On the other hand, when a dielectric (Teflon) is fitted inside the annular waveguide antenna section 12 as shown by the mark △, the maximum electric field strength is 1.65 or less, and The value was three times or more as large as that in the case where the dielectric was not fitted in the waveguide antenna unit 12. This is because the annular waveguide-type antenna unit 12 in which a dielectric material is fitted functions as a dielectric line.
The voltage in 12 is boosted, and the microwave transmission efficiency is improved.
【００６７】従って、マイクロ波の電力が同じであると
き、環状導波管型アンテナ部に誘電体を内嵌した場合の
方が、それを内嵌していない場合に比べて、プラズマの
生成効率及び反応ガスの解離度が向上し、プラズマ処理
の安定化及び高速化が図れる。また、環状導波管型アン
テナ部に誘電体を内嵌した場合の方が、それを内嵌して
いない場合に比べて、より小さなマイクロ波電力で、同
じプラズマ処理能力になすことができ、装置コストの低
減及び省エネルギを図ることができる。Therefore, when the microwave power is the same, the plasma generation efficiency is higher when the dielectric is fitted inside the annular waveguide antenna portion than when the dielectric is not fitted. In addition, the degree of dissociation of the reaction gas is improved, and the plasma processing can be stabilized and speeded up. In addition, the case where the dielectric is internally fitted in the annular waveguide type antenna portion can have the same plasma processing capability with smaller microwave power than the case where the dielectric is not internally fitted, The device cost can be reduced and energy can be saved.
【００６８】また、環状導波管型アンテナ部12に誘電体
（テフロン）が内嵌してある場合、電界強度が極小にな
る部分が略５５ｍｍ毎に存在しており、電界強度が極小
になる間隔は、環状導波管型アンテナ部12に誘電体が内
嵌していない場合の略１／√（εｒ）であった。なお、
誘電体が内嵌してある環状導波管型アンテナ部12内での
マイクロ波の波長は略１１０ｍｍであり、電界強度が極
小になる周期は、前記波長の略１／２であった。Further, when a dielectric (Teflon) is fitted inside the annular waveguide type antenna section 12, there is a portion where the electric field intensity is minimized approximately every 55 mm, and the electric field intensity is minimized. The interval was approximately 1 / √ (εr) when the dielectric was not fitted inside the annular waveguide antenna unit 12. In addition,
The wavelength of the microwave in the annular waveguide type antenna section 12 in which the dielectric was fitted was approximately 110 mm, and the period at which the electric field intensity was minimized was approximately の of the wavelength.
【００６９】従って、環状導波管型アンテナ部に誘電体
を内嵌した場合、それを内嵌していない場合に比べて、
開口部の開設数を多くすることができる。Accordingly, when the dielectric is internally fitted in the annular waveguide antenna portion, compared with the case where the dielectric is not internally fitted,
The number of openings can be increased.
【００７０】（実施例２）次に、図１に示したマイクロ
波プラズマ処理装置において、異なる寸法の開口部を開
設した環状導波管型アンテナ部を設けて、ウェハをそれ
ぞれエッチングした結果について説明する。(Embodiment 2) Next, in the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1, an annular waveguide type antenna section having openings of different dimensions is provided, and the result of etching each wafer is described. I do.
【００７１】開口部の形状は矩形状であり、長手方向の
寸法は何れの場合も５０ｍｍであり、長手方向と直交す
る方向の寸法は、５ｍｍ、１０ｍｍ、２０ｍｍ、２５ｍ
ｍ、３０ｍｍ、３５ｍｍである。従って、長手方向の寸
法と、該長手方向と直交する方向の寸法との比はそれぞ
れ、１０．０、５．０、２．５、２．０、１．６７、
１．４３である。The shape of the opening is rectangular, the dimension in the longitudinal direction is 50 mm in each case, and the dimension in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 5 mm, 10 mm, 20 mm, and 25 m.
m, 30 mm, and 35 mm. Therefore, the ratio of the dimension in the longitudinal direction to the dimension in the direction orthogonal to the longitudinal direction is 10.0, 5.0, 2.5, 2.0, 1.67, respectively.
1.43.
【００７２】プラズマ処理条件は次のようである。 マイクロ波電力：１．５ｋＷ 高周波電力 ：１．４ｋＷ ガス圧力 ：２．６７Ｐａ Ｃ4 Ｆ8 ： １２ｍＬ／ｍｉｎ ＣＯ ： ２４ｍＬ／ｍｉｎ Ｏ2 ： ４ｍＬ／ｍｉｎ Ａｒ ：３２０ｍＬ／ｍｉｎThe plasma processing conditions are as follows. Microwave power: 1.5 kW High frequency power: 1.4 kW Gas pressure: 2.67 Pa C 4 F 8 : 12 mL / min CO: 24 mL / min O 2 : 4 mL / min Ar: 320 mL / min
【００７３】前述した各寸法の開口部を開設した環状導
波管型アンテナ部を設けて、表面にシリコン酸化膜が形
成してあるウェハのエッチングを試みた結果、長手方向
と直交する方向の寸法が５ｍｍ及び１０ｍｍの開口部を
開設してなる環状導波管型アンテナ部が設けてある場
合、環状導波管型アンテナ部に装入した誘電体内にマイ
クロ波が留まるため、マイクロ波が開口部から殆ど漏洩
せず、プラズマを安定に生成することができなかった。
更に、開口部における電界強度が強まり、異常放電が発
生した。An annular waveguide antenna having openings of the above-described dimensions was provided, and an attempt was made to etch a wafer having a silicon oxide film formed on the surface. As a result, the dimensions in the direction orthogonal to the longitudinal direction were obtained. Is provided with an annular waveguide antenna portion having openings of 5 mm and 10 mm, since microwaves remain in the dielectric inserted into the annular waveguide antenna portion, the microwaves are opened. , And the plasma could not be generated stably.
Further, the electric field intensity in the opening was increased, and abnormal discharge occurred.
【００７４】一方、長手方向と直交する方向の寸法が２
０ｍｍ以上の開口部を開設してなる環状導波管型アンテ
ナ部が設けてある場合、異常放電を招来することなく、
反応室内にプラズマを安定して生成することができた。On the other hand, the dimension in the direction orthogonal to the longitudinal direction is 2
When an annular waveguide type antenna section having an opening of 0 mm or more is provided, without causing abnormal discharge,
Plasma was generated stably in the reaction chamber.
【００７５】これらの場合において、シリコン酸化膜の
エッチング速度の均一性を求めたところ、前記寸法が２
０ｍｍでは±９．９％であり、前記寸法が２５ｍｍでは
±７．０％であり、前記寸法が３０ｍｍでは±３．０％
であり、前記寸法が３５ｍｍでは±４．３％であった。
なお、エッチング速度の均一性は次の式によって求め
た。 （エッチング速度の最高値−エッチング速度の最低値）
／（エッチング速度の最高値＋エッチング速度の最低
値）×１００In these cases, the uniformity of the etching rate of the silicon oxide film was determined.
It is ± 9.9% at 0 mm, ± 7.0% at 25 mm, and ± 3.0% at 30 mm.
When the size was 35 mm, it was ± 4.3%.
The uniformity of the etching rate was determined by the following equation. (Maximum value of etching rate-Minimum value of etching rate)
/ (Maximum value of etching rate + minimum value of etching rate) × 100
【００７６】これらの結果より、長尺の開口部の長手方
向と直交する方向の寸法は２０ｍｍ以上が必要であり、
好ましくは２５ｍｍ以上３５ｍｍ以下にすることによっ
て、エッチング速度の均一性を向上させることができる
ことが分かる。また、更に好ましくは、開口部の長手方
向と直交する方向の寸法を３０ｍｍ以上３５ｍｍ以下に
することによって、エッチング速度の均一性を更に向上
させることができる。From these results, it is necessary that the dimension of the long opening in the direction perpendicular to the longitudinal direction is 20 mm or more.
It is understood that the uniformity of the etching rate can be improved by setting the thickness to preferably 25 mm or more and 35 mm or less. More preferably, the uniformity of the etching rate can be further improved by setting the dimension in the direction orthogonal to the longitudinal direction of the opening to 30 mm or more and 35 mm or less.
【００７７】[0077]
【発明の効果】以上詳述した如く、第１、第２及び第１
２発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置にあっては、
マイクロ波電力を高くすることなく、一方向に長い開口
部から漏洩させることができるマイクロ波密度を増大し
得る。また、開口部を多く開設することができるため、
容器内へマイクロ波を更に均一に導入することができ
る。更に、所要密度のマイクロ波を開口部から漏洩させ
ることができるため、異常放電が防止される。As described in detail above, the first, second and first parts are used.
2 In the microwave plasma processing apparatus according to the invention,
Without increasing the microwave power, it is possible to increase the microwave density that can be leaked from a long opening in one direction. Also, since many openings can be opened,
Microwaves can be more uniformly introduced into the container. Further, since microwaves having a required density can be leaked from the opening, abnormal discharge is prevented.
【００７８】第３発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置にあっては、アンテナは容器から突出することがな
く、従ってマイクロ波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、容器内へ
マイクロ波を均一に導入することができるため、容器内
で略均一なるプラズマを生成することができ、これによ
って大口径の被処理物を略均一にプラズマ処理すること
ができる。更に、導波管の内径を所要の寸法になすこと
によって、アンテナ内に単一なモード（基本モード）の
定在波を形成することができ、これによってエネルギ損
失を可及的に少なくすることができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention, the antenna does not protrude from the container, so that the horizontal dimension of the microwave plasma processing apparatus can be reduced as much as possible. In addition, since microwaves can be uniformly introduced into the container, substantially uniform plasma can be generated in the container, whereby a large-diameter workpiece can be substantially uniformly plasma-processed. Furthermore, by making the inside diameter of the waveguide the required size, a standing wave of a single mode (fundamental mode) can be formed in the antenna, thereby minimizing energy loss. Can be.
【００７９】第４、第８及び第９発明に係るマイクロ波
プラズマ処理装置にあっては、導波管にマイクロ波を導
入する導入口の近傍にある開口部から漏洩するマイクロ
波の量が多くなることを防止して、各開口部から漏洩す
るマイクロ波の量を略均一にすることができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the fourth, eighth and ninth aspects, the amount of microwave leaking from the opening near the inlet for introducing microwave into the waveguide is large. And the amount of microwaves leaking from each opening can be made substantially uniform.
【００８０】第５及び第６発明のマイクロ波プラズマ処
理装置にあっては、エネルギ損失を可及的に抑制して、
各開口部からマイクロ波を漏洩させることができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the fifth and sixth aspects of the present invention, energy loss is suppressed as much as possible,
Microwaves can be leaked from each opening.
【００８１】第７発明のマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、反応ガスが容器の全周縁方向へ放射状に略均
一に拡散するため、被処理物を略均一にプラズマ処理す
ることができる。また、容器内に供給された反応ガスの
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。In the microwave plasma processing apparatus according to the seventh aspect of the present invention, since the reactant gas is diffused almost uniformly radially in the entire peripheral direction of the container, it is possible to substantially uniformly plasma-treat the object to be processed. Further, since the residence time of the reaction gas supplied into the container in the plasma is long, the utilization efficiency of the reaction gas is improved.
【００８２】第１０発明のマイクロ波プラズマ処理装置
にあっては、導波管の複数位置に開設した導入口から導
波管内へマイクロ波を入射することによって、導波管か
ら容器へ漏洩するマイクロ波のエネルギを導波管の周方
向の適宜の位置で調整することができる。例えば、２つ
の導入口を導波管の周方向に互いに対向するように配置
することによって、マイクロ波のエネルギが低くなる部
分を互いに補い合い、容器内へマイクロ波を均一に導入
することができる。In the microwave plasma processing apparatus according to the tenth aspect of the present invention, microwaves leak from the waveguide to the container by entering the microwave into the waveguide from inlets opened at a plurality of positions of the waveguide. The energy of the wave can be adjusted at an appropriate position in the circumferential direction of the waveguide. For example, by arranging the two introduction ports so as to face each other in the circumferential direction of the waveguide, the portions where the energy of the microwave is reduced can be complemented with each other, and the microwave can be uniformly introduced into the container.
【００８３】第１１発明のマイクロ波プラズマ処理装置
にあっては、マイクロ波はアンテナ内で共振して、アン
テナ内に形成される定在波の振幅が増大し、高パワーの
マイクロ波を開口部から容器へ漏洩させることができる
等、本発明は優れた効果を奏する。In the microwave plasma processing apparatus according to the eleventh aspect of the present invention, the microwave resonates in the antenna, the amplitude of the standing wave formed in the antenna increases, and the high-power microwave is passed through the opening. The present invention has an excellent effect, for example, it can be leaked from a container to a container.
【図１】本発明に係るマイクロ波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 microwave plasma processing apparatus according to the present invention.
【図２】図１に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平
面図である。FIG. 2 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.
【図３】図１及び図２に示した開口部を説明する説明図
である。FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining an opening shown in FIGS. 1 and 2;
【図４】他の開口部の形状を示す平面図である。FIG. 4 is a plan view showing the shape of another opening.
【図５】図２に示した環状導波管型アンテナ部内の誘電
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. 5 is an explanatory diagram illustrating a result of simulating the intensity of an electric field distributed on a dielectric in the annular waveguide antenna unit illustrated in FIG. 2;
【図６】実施の形態２を示す側断面図である。FIG. 6 is a side sectional view showing the second embodiment.
【図７】図６に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平
面図である。FIG. 7 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.
【図８】図６及び図７に示した開口部を説明する説明図
である。FIG. 8 is an explanatory diagram for explaining an opening shown in FIGS. 6 and 7;
【図９】図７に示した環状導波管型アンテナ部内の誘電
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. 9 is an explanatory diagram illustrating a result of simulating the intensity of an electric field distributed on a dielectric in the annular waveguide antenna unit illustrated in FIG. 7;
【図１０】実施の形態３を示す平面図である。FIG. 10 is a plan view showing a third embodiment.
【図１１】比較試験に用いた装置を説明する説明図であ
る。FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating an apparatus used for a comparative test.
【図１２】比較試験に用いた装置を説明する部分説明図
である。FIG. 12 is a partial explanatory view illustrating an apparatus used for a comparative test.
【図１３】比較試験に用いた装置を説明する他の部分説
明図である。FIG. 13 is another partial explanatory view illustrating the apparatus used for the comparative test.
【図１４】誘電体を内嵌した環状導波管型アンテナ部に
発生する電界の強度、及び誘電体が内嵌していない空洞
の環状導波管型アンテナ部に発生する電界の強度を測定
した結果を示すグラフである。FIG. 14 measures the intensity of an electric field generated in an annular waveguide antenna portion in which a dielectric is embedded, and the intensity of an electric field generated in a hollow annular waveguide antenna in which a dielectric is not inserted. It is a graph which shows the result.
【図１５】従来の装置と同タイプのマイクロ波プラズマ
処理装置を示す側断面図である。FIG. 15 is a side sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of the same type as a conventional apparatus.
【図１６】図15に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。FIG. 16 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
１ 反応器 ２ 処理室 ３ 載置台 ４ 封止板 １０ カバー部材 １１ アンテナ １２ 環状導波管型アンテナ部 １３ 導入部 １５ 開口部 Ｗ 試料 Ｃ 円 Ｌ 延長線 Ｐ1 交点 Ｐ2 交点DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Reactor 2 Processing chamber 3 Mounting table 4 Sealing plate 10 Cover member 11 Antenna 12 Annular waveguide type antenna part 13 Introduction part 15 Opening W Sample C circle L Extension line P 1 intersection P 2 intersection
Claims (12)
へ、前記封止部材を透過させてマイクロ波を導入し、該
マイクロ波によってプラズマを生成し、生成したプラズ
マによって被処理物を処理する装置において、 前記封止部材の外面上に設けてあり、マイクロ波を伝播
させる導波管と、該導波管内に装入した誘電体と、前記
導波管の前記封止部材に対向する部分に設けてあり、一
方向に長い開口部とを具備し、前記導波管内へマイクロ
波を導入し、前記開口部から前記封止部材へマイクロ波
を漏洩させるアンテナを備え、 前記開口部の前記一方向と交わる方向の最小寸法が２０
ｍｍ以上であることを特徴とするマイクロ波プラズマ処
理装置。1. A microwave that is transmitted through the sealing member to introduce a microwave into a container that is partially sealed with the sealing member, generates plasma by the microwave, and performs processing by the generated plasma. An apparatus for processing an object, comprising: a waveguide which is provided on an outer surface of the sealing member and propagates microwaves; a dielectric material inserted in the waveguide; and the sealing member of the waveguide. The antenna is provided in a portion opposed to the, and has an opening that is long in one direction, and an antenna that introduces microwaves into the waveguide and leaks microwaves from the opening to the sealing member, The minimum dimension of the opening in the direction intersecting with the one direction is 20.
mm or more.
前記開口部の前記一方向と交わる方向の最小寸法との比
が２．５以下である請求項１記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。2. A maximum dimension of the opening in the one direction,
The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a ratio of the opening to a minimum dimension in a direction intersecting the one direction is 2.5 or less.
該導波管に、導波管内へマイクロ波を導入する導入口が
開設してある請求項１又は２記載のマイクロ波プラズマ
処理装置。3. The antenna comprises an annular waveguide,
3. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an inlet for introducing microwaves into the waveguide is opened in the waveguide.
領域内の適宜位置を中心に放射状に開設してある請求項
３記載のマイクロ波プラズマ処理装置。4. The microwave plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plurality of openings are opened radially around an appropriate position in a region surrounded by the waveguide.
波管内を互いに逆方向へ同時的に進行するマイクロ波が
互いに衝突する位置から、所定の間隔で開設してある請
求項４記載のマイクロ波プラズマ処理装置。5. The opening of each of the openings is provided at a predetermined interval from a position where microwaves simultaneously traveling in opposite directions in the waveguide from the introduction port collide with each other. Microwave plasma processing equipment.
（２ｎ−１）・λｇ／４（但し、ｎは整数、λｇはアン
テナ内を伝播するマイクロ波の波長）を隔てた位置に開
口部が開設してあり、該開口部からｍ・λｇ／２（但
し、ｍは整数）ずつ隔てた位置に他の開口部が開設して
ある請求項５記載のマイクロ波プラズマ処理装置。6. An opening is provided at a position separated from a position where microwaves collide with each other by (2n-1) .lamda.g / 4 (where n is an integer and .lamda.g is a wavelength of a microwave propagating in the antenna). 6. The microwave plasma processing apparatus according to claim 5, wherein another opening is provided at a position separated by m · λg / 2 (where m is an integer) from the opening.
部分に、封止部材を貫通する貫通孔が開設してあり、該
貫通孔にガスを導入するための管が嵌合してある請求項
３乃至６の何れかに記載のマイクロ波プラズマ処理装
置。7. A through-hole penetrating the sealing member is formed in a portion of the sealing member surrounded by the antenna, and a pipe for introducing a gas into the through-hole is fitted. The microwave plasma processing apparatus according to claim 3.
と前記導波管内に導入されたマイクロ波の進行方向とが
略直角に交わるように開設してある請求項１乃至７の何
れかに記載のマイクロ波プラズマ処理装置。8. The method according to claim 1, wherein the plurality of openings are formed so that the one direction of each opening and the traveling direction of the microwave introduced into the waveguide intersect at a substantially right angle. The microwave plasma processing apparatus according to any one of the above.
と前記導波管内に導入されたマイクロ波によって導波管
の内面に通流する電流の通流方向とが、前記開口部の少
なくとも一部分で略直角に交わるように開設してある請
求項１乃至８の何れかに記載のマイクロ波プラズマ処理
装置。9. A plurality of openings, wherein the one direction of each of the openings and the direction of flow of a current flowing through the inner surface of the waveguide by microwaves introduced into the waveguide are different from each other. The microwave plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the microwave plasma processing apparatus is set up so as to intersect at a substantially right angle in at least a part of the microwave plasma processing apparatus.
てあり、各導入口から前記導波管内へマイクロ波を導入
するようになしてある請求項１乃至９の何れかに記載の
マイクロ波プラズマ処理装置。10. The waveguide according to claim 1, wherein a plurality of the inlets are provided in the waveguide, and microwaves are introduced from the respective inlets into the waveguide. Microwave plasma processing equipment.
む平面によって切断した切断面の中心を通る中心線の長
さを、アンテナ内を伝播するマイクロ波の波長の略整数
倍になしてある請求項１乃至１０の何れかに記載のマイ
クロ波プラズマ処理装置。11. The waveguide according to claim 1, wherein a length of a center line passing through a center of a cut surface cut by a plane including a center axis of the waveguide is substantially an integral multiple of a wavelength of a microwave propagating in the antenna. The microwave plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 10, wherein:
又は亜鈴形状になしてある請求項１乃至１１の何れかに
記載のマイクロ波プラズマ処理装置。12. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the opening has a rectangular shape, a truncated fan shape, or a dumbbell shape.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28887899A JP2001110596A (en) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | Microwave plasma treating apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28887899A JP2001110596A (en) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | Microwave plasma treating apparatus |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001110596A true JP2001110596A (en) | 2001-04-20 |
Family
ID=17735946
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28887899A Pending JP2001110596A (en) | 1999-10-08 | 1999-10-08 | Microwave plasma treating apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001110596A (en) |
-
1999
- 1999-10-08 JP JP28887899A patent/JP2001110596A/en active Pending
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