JP2004227796A - Plasma treatment method, improving method of plasma treatment, and plasma treatment device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,プラズマ処理方法,プラズマ処理の改善方法及びプラズマ処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来から,RF(ラジオ高周波)よりも高い周波数のマイクロ波を用い,処理容器内にプラズマを発生させて処理容器内の基板に対してエッチング,アッシング,成膜等の処理を施す技術が開示されている。かかる場合,封止体とも称される石英ガラス等の誘電体窓を処理容器の上部開口に設け,その上方に平板状のスロットアンテナを持つアンテナ部材を配置し,マイクロ波供給装置からのマイクロ波を円筒導波管によって前記アンテナ部材に伝搬させて,前記スロットアンテナのスロットからリークさせたマイクロ波によって処理容器内にプラズマを発生する装置が使用されている(例えば,特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
国際公開WO−01−76329号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら,前記従来のプラズマ処理装置は,誘電体窓とアンテナ部材との間のギャップについては,何ら考慮されていない。この点に関し,発明者らの検証によれば,前記ギャップを変化させると,VSWR(Voltage Standing Wave Ratio),あるいは反射係数Γに変化が認められることが確認できた(VSWR=(1+Γ)/(1−Γ))。このVSWRが大きいと,整合がとりづらくなり,また発生したプラズマに対する電力の投入効率が悪くなってしまう。
【0005】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり,誘電体窓とアンテナ部材との間のギャップを最適にして,整合を取りやすくし,またプラズマに対する電力の投入効率を改善することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため,本発明のプラズマ処理方法は,処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体窓と,下面に平板状のスロットアンテナ又は中心部が凹状や凸状になった傘形アンテナを有し,前記誘電体窓の上方にギャップをおいて配置されたアンテナ部材と,マイクロ波供給装置からのマイクロ波を前記アンテナ部材に伝搬させる導波管とを有し,マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって,処理容器内の基板に対して処理を施すプラズマ処理装置を用いると共に,前記誘電体窓の厚さを,前記マイクロ波の前記誘電体窓を通過する際の波長の約1/2とし,さらに前記ギャップの長さをdとしたとき,2<d<6mmとなるように,前記ギャップの長さを設定してプラズマ処理を施すことを特徴としている。かかる場合,前記処理空間の圧力を50×1.33Pa(50mTorr)以下とすることが好ましい。
なお本発明で言うところの前記誘電体窓の厚さを,前記マイクロ波の前記誘電体窓を通過する際の波長の約1/2とは,(1/2)±(1/8)程度のものをいう。また導波管としては,円筒導波管,同軸導波管を使用することができる。
【0007】
発明者らの実験によれば,かかる条件でVSWR特性あるいは反射係数Γの特性を調べた結果,図1に示したように,ギャップの長さが2mm〜6mmの間では,他よりもVSWRが低くなっていることが確認できた。
【0008】
このような特性が出た理由は,現時点では次のようなことが考えられる。すなわち,この種のスロットアンテナにおけるスロットの長さは,共振を防止するため,マイクロ波がアンテナ部材中で伝搬する際の波長λcの1/2より小さいところで使用している。ところが前記ギャップを短くしていくと,誘電体窓がスロットアンテナ近づくためギャップ中の雰囲気の誘電率が変化し,そのためたとえばλc/10に設定していたものが,実際はλc/8というように少し大きくなって,結果的にプラズマに投入される電力としてはプラズマに対してリークしやすい方向にシフトしていると考えられる。そのためVSWRが小さくなると考えられる。ただし,さらにギャップを0に近づけていった場合にVSWRが再び上昇する理由については,未だ不明である。
【0009】
したがって,前記ギャップの長さをdとしたとき,2<d<6mmとなるように,前記ギャップの長さを設定してプラズマ処理を施すようにすれば,プラズマに対する電力の投入効率が改善され,反射も少ないので整合も取りやすくなる。
【0010】
したがって,以上のようなことから,本発明によれば,処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体窓と,下面に平板状のスロットアンテナ又は中心部が凹状若しくは凸状の傘形アンテナを有して前記誘電体窓の上方にギャップをおいて配置されたアンテナ部材と,マイクロ波供給装置からのマイクロ波を前記アンテナ部材に伝搬させる導波管とを有し,マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって,処理容器内の基板に対して処理を施すプラズマ処理装置において,前記ギャップの長さを変化させることで,前記プラズマに対して投入される電力効率を改善することを特徴とする,プラズマ処理の改善方法も提案できる。なお導波管としては,円筒導波管,同軸導波管を用いることができる。
【0011】
前記したように,前記した圧力条件の下でギャップを小さくしていくと,ある程度の範囲でVSWR特性が小さくなることができたが,圧力条件を考慮せず,たとえば大気中において前記ギャップの長さを変化させていくと,後述したように,前記マイクロ波のギャップを通過する際の波長をλgとしたとき,このλgとギャップの長さとの関係でも,やはりVSWR特性が変化することが確認できた。したがってこれらのことから,本発明のように,前記ギャップの長さを変化させれば,VSWRを小さくし,その結果マイクロ波によって処理容器内で発生したプラズマに対して投入される電力効率を改善することが可能になる。
【0012】
以上のことから,前記ギャップの長さを波長λgで表してVSWRとの間の関係について,発明者らがさらに実験したところ,図2に示したような特性が得られた。これによれば,前記ギャップdの長さを,波長λgとの関係で表したとき,ギャップdの長さが,d=λg/8のところでVSWRが次第に低下し,d=2λg/8,すなわちλg/4の辺りで最も低くなり,また次第に上昇し,3λg/8の辺りで元の値に戻るという特性が得られた。
【0013】
このような特性になった理由としては,現時点では,次のように考えられれる。すなわちスロットアンテナから放出されたマイクロ波による電磁界の波は,ギャップ長がλg/4に設定されていると,誘電体窓上面からの反射波がアンテナ面に戻ってきた時に,およそ位相が180゜変化しているので,アンテナ面で電磁界が一部キャンセルされる。従って反射電力が減少し,VSWRが小さくなる。そして(λg/4)から離れるとその効果が小さくなるものと思われる。反射波が打ち消されると,その分電力のプラズマへの投入効率が上昇し,また整合もとりやすくなる。
【0014】
以上のような結果から鑑みれば,マイクロ波の供給によって発生したプラズマによって,処理容器内の基板に対して処理を施すプラズマ処理装置であって,前記処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体窓と,下面に平板状のスロットアンテナを有し,前記誘電体窓の上方にギャップをおいて配置されたアンテナ部材と,マイクロ波供給装置からのマイクロ波を前記アンテナ部材に伝搬させる導波管とを有し,前記ギャップの長さをd,前記マイクロ波の前記ギャップを通過する際の波長をλgとしたとき,d=λg/8〜3λg/8となるように,前記ギャップの長さを設定すれば,ギャップdが当該範囲外の場合よりも,電力のプラズマへの投入効率が上昇し,また整合もとりやすくなる。なお導波管としては,円筒導波管,同軸導波管を用いることができる。もちろん平板状のスロットアンテナに代えて,中心部が凹状若しくは凸状に形成された傘形アンテナを使用してもよい。
【0015】
またd=λg/4のところでVSWRが最も小さくなるのであるから,波の周期性を考えれば,d=(2n−1)λg/4 というように,ギャップdの長さを設定すれば,同様にdがそれ以外の値の場合よりも,電力のプラズマへの投入効率が上昇し,また整合もとりやすくなると考えられる。但し,実際に装置として構成した場合,各部材の特性や取り付け精度,その他の誤差により,あるいは複数のモードが発生し,各モードに応じて波長が異なるので,誤差が生ずる。したがって必ずしもd=(2n−1)λg/4のときにVSWRが最も小さくなるとは限らないので,実機の使用上はかかる点を考慮して,d={(2n−1)λg/4}±(λg/8)の範囲にギャップの長さを設定すれば,実用上好ましいと考えられる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下,本発明の好ましい実施の形態について説明する。図3は,本実施の形態にかかるプラズマ処理装置1の縦断面の様子を示しており,このプラズマ処理装置1は例えばアルミニウムからなる,上部が開口した有底円筒状の処理容器2を備えている。なお前記処理容器2は接地されている。この処理容器2の底部には,基板として例えば半導体ウエハ(以下ウエハという)Wを載置するためのサセプタ3が設けられている。このサセプタ3は例えばアルミニウムからなり,処理容器2の外部に設けられた交流電源4から,バイアス用の高周波が供給されるようになっている。
【0017】
処理容器2の底部には,真空ポンプなどの排気装置11によって処理容器2内の雰囲気を排気するための排気管12が設けられている。また処理容器2の側壁には,処理ガス供給源13からの処理ガスを供給するための供給管14が設けられている。
【0018】
処理容器2の上部開口には,気密性を確保するためのOリングなどのシール材21を介して,たとえば石英ガラスからなる誘電体窓22が設けられている。石英ガラスに代えて,他の誘電体材料,たとえばセラミックスを使用してもよい。この誘電体窓22によって,処理容器2内に,処理空間Sが形成される。誘電体窓22は,平面形態が円形である。
【0019】
誘電体窓22の上方には,ギャップGを介してアンテナ部材31が設けられている。本実施の形態において,アンテナ部材31は,たとえば最下面に位置するスロットアンテナ32,その上部に位置する遅波板33,遅波板33を覆うアンテナカバー38によって構成されている。
【0020】
スロットアンテナ32は,図4に示したように,導電性を有する材質,たとえば銅の薄い円板からなり,一のスロット32aの端部付近に対して直角に近い鋭角をもって他のスロット32bの端部が接近して1対をなす組が,同心円状に整列して形成されている。
【0021】
遅波板33の中心には,導電性を有する材質,たとえば金属によって構成された円錐形の一部を構成するバンプ34が配置されている。このバンプ34は,内側導体35aと外管35bとによって構成される同軸導波管35の当該内側導体35aと電気的に導通している。同軸導波管35は,マイクロ波供給装置36で発生させた,たとえば2.45GHzのマイクロ波を,負荷整合器37を介して同軸導波管35を通じ,前記アンテナ部材31に伝搬させるようになっている。
【0022】
本実施の形態にかかるプラズマ処理装置1は,以上の構成を有しており,プラズマ処理する際には,処理容器2内のサセプタ3上にウエハWを載置し,供給管14から所定の処理ガスを処理容器2内に供給しつつ,排気管12から排気することで,処理空間S内を所定の圧力にする。そして交流電源4によってウエハWにバイアス高周波を印加すると共に,マイクロ波供給装置36によってマイクロ波を発生させて,これを同軸導波管35によってアンテナ部材31に伝搬させると,処理空間Sにおいてプラズマが発生して,処理ガスの種類等を選択することで,ウエハWに対して所定のプラズマ処理,エッチング,アッシング,成膜等の各種のプラズマ処理が実施できる。
【0023】
ところで,本実施の形態にかかるプラズマ装置1においては,アンテナ部材31下面のスロットアンテナ32と誘電体窓22との間には,ギャップGが介在しており,このギャップGの長さdをマイクロ波の波長に応じて,適宜設定することで,前記プラズマに対する電力投入効率を改善させることができる。以下,幾つかの例を挙げる。
【0024】
(第1実施例:圧力と共に調整する例)
(1)処理容器2内の圧力を50×1.33Pa(50mTorr)以下に設定する。これは排気装置11からの排気量と処理ガス供給源13からの処理ガス供給量によって調整する。
(2)誘電体窓22の厚さをマイクロ波が誘電体窓22を通過する際の波長λcのおよそ1/2とする。たとえばマイクロ波供給装置36から供給されるマイクロ波の波長が2.45GHzの場合,誘電体窓22の厚さを30mm以上とする。
(3)ギャップGの長さdを2<d<6mmとなるように設定する。
以上の条件下でプラズマ処理を実施すれば,発生するプラズマに対して電力投入効率が向上し,また負荷整合器37での整合がとりやすくなる。
なお傘形アンテナの場合には,図5に示したように,傘形アンテナ41の外周部と誘電体窓22の上面との間のギャップGの長さをdとする。この傘形アンテナ41は傘の帆に似た形状を有することからそのように呼称されており,外形が略円錐台形状をなし,中央部が上方に凸に盛り上がった形状を有しているそして,導電性の部材からなるアンテナ本体41aには,前出スロット32a,32bがたとえば環状,渦巻状に形成されている。なおバンプ34は,アンテナ本体41aの頂上部に形成された平坦部に配置される。
また図6に示したように,図5の傘形アンテナ41を上下に逆さまにした形状の傘形アンテナ45を使用する場合にも,図6に示したように,傘形アンテナ45の外周部と誘電体窓22の上面との間のギャップGの長さをdとする。この傘形アンテナ45のアンテナ本体45aにも,前出スロット32a,32bがたとえば環状,渦巻状に形成されている。そしてバンプ34は,アンテナ本体45aの窪みの部分の中心に形成された平坦部に配置される。
【0025】
(第2実施例:波長との関係でギャップを調整する例)
(1)ギャップGの長さdを,マイクロ波がギャップGを通過する際の波長λgのλg/8〜3λg/8となるように調整する。たとえばマイクロ波供給装置36から供給されるマイクロ波の波長が2.45GHz,ギャップGの長さdをλg/4として設定する場合,15mm〜45mmの間に設定する。好ましくは30mm,及びその前後の20〜40mmがよい。
以上の条件下でプラズマ処理を実施すれば,発生するプラズマに対して電力投入効率が向上し,また負荷整合器37での整合がとりやすくなる。
【0026】
また以上のことから,本発明によれば,ギャップGの長さを変化させることで,処理容器2内に発生したプラズマに対して投入される電力効率を改善することが可能であり,また負荷整合器37での整合がとりやすくなるという効果が得られる。
【0027】
なおアンテナ部材31の導波路となる遅波板33は,これを設けず,導波路自体を単なる空間にしてもよい。また該空間は大気側に通じていても良い。さらに遅波板33の材料自体は,誘電体(たとえば発泡スチロール,石英ガラス,Al2O3,AlN等)を用いることができる。遅波板33の設置についても,遅波板33が占めている空間の一部あるいは全部に設置されていてもよい。
【0028】
なお以上の例では,マイクロ波の波長が2.45GHzの場合であったが,もちろんこれ限らず,種々のマイクロ波に対して適用できる。また処理対象である基板も半導体ウエハに限らず,LCDガラス基板などの各種基板に対しても適用可能である。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば,マイクロ波の供給によってプラズマを発生させてプラズマ処理する際に,プラズマ側からの反射波との整合をとりやすくでき,またプラズマに対する電力の投入効率を改善することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にしたがって,ギャップを調整したときのVSWR特性を示すグラフ図である。
【図2】本発明にしたがって,マイクロ波の波長に依拠してギャップを調整したときのVSWR特性を示すグラフ図である。
【図3】本実施の形態にかかるプラズマ処理装置の縦断面図である。
【図4】図1のプラズマ処理装置に使用したスロットアンテナの底面図である。
【図5】傘形アンテナの側面断面図である。
【図6】他の傘形アンテナの側面断面図である。
【符号の説明】
1 プラズマ処理装置
2 処理容器
3 サセプタ
22 誘電体窓
31 アンテナ部材
32 スロットアンテナ
32a,32b スロット
35 同軸導波管
36 マイクロ波供給装置
37 負荷整合器
G ギャップ
S 処理空間
d ギャップの長さ
W ウエハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing method, a plasma processing improvement method, and a plasma processing apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, a technique has been disclosed in which plasma such as etching, ashing, and film formation is applied to a substrate in a processing container by using a microwave having a frequency higher than RF (radio high frequency) to generate plasma in the processing container. ing. In such a case, a dielectric window, such as quartz glass, also referred to as a sealing body, is provided in the upper opening of the processing container, and an antenna member having a flat slot antenna is disposed above the dielectric window. Is transmitted to the antenna member by a cylindrical waveguide, and plasma is generated in the processing chamber by microwave leaked from the slot of the slot antenna (for example, see Patent Document 1).
[0003]
[Patent Document 1]
International Publication WO-01-76329 [0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional plasma processing apparatus, no consideration is given to the gap between the dielectric window and the antenna member. In this regard, according to the verification by the inventors, it has been confirmed that, when the gap is changed, a change is observed in the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) or the reflection coefficient ((VSWR = (1 + Γ) / ( 1-Γ)). If the VSWR is large, it becomes difficult to achieve matching, and the power input efficiency to the generated plasma deteriorates.
[0005]
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to optimize a gap between a dielectric window and an antenna member to facilitate matching, and to improve the efficiency of supplying power to plasma. I have.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plasma processing method according to the present invention comprises a dielectric window for hermetically covering an upper opening of a processing container, a flat slot antenna on the lower surface, or an umbrella shape having a concave or convex central portion. An antenna member having an antenna and disposed above the dielectric window with a gap therebetween, and a waveguide for transmitting microwaves from a microwave supply device to the antenna member; A plasma processing apparatus for performing processing on the substrate in the processing chamber by using the plasma generated by the plasma, and adjusting the thickness of the dielectric window to about one wavelength of the wavelength of the microwave passing through the dielectric window. / 2, and when the length of the gap is d, plasma processing is performed by setting the length of the gap such that 2 <d <6 mm. In such a case, it is preferable that the pressure in the processing space be 50 × 1.33 Pa (50 mTorr) or less.
In the present invention, the thickness of the dielectric window is defined as about の of the wavelength of the microwave passing through the dielectric window, which is about (1 /) ± (1 /). Means As the waveguide, a cylindrical waveguide or a coaxial waveguide can be used.
[0007]
According to the experiments by the inventors, as a result of examining the VSWR characteristics or the characteristics of the reflection coefficient で under such conditions, as shown in FIG. 1, when the gap length is between 2 mm and 6 mm, the VSWR is higher than the others. It was confirmed that it was lower.
[0008]
The reason why such characteristics have appeared is as follows at present. That is, in order to prevent resonance, the slot length in this type of slot antenna is used at a position smaller than half the wavelength λc when the microwave propagates in the antenna member. However, when the gap is shortened, the dielectric window approaches the slot antenna, so that the dielectric constant of the atmosphere in the gap changes. For this reason, the dielectric constant is set to, for example, λc / 10. It is considered that the electric power supplied to the plasma has shifted to a direction in which the plasma easily leaks. Therefore, it is considered that VSWR becomes small. However, the reason why the VSWR rises again when the gap is further reduced to zero is still unknown.
[0009]
Therefore, when the length of the gap is d and the plasma processing is performed by setting the length of the gap such that 2 <d <6 mm, the efficiency of supplying power to the plasma is improved. , Since there is little reflection, matching can be easily achieved.
[0010]
Therefore, from the above, according to the present invention, a dielectric window that airtightly covers the upper opening of the processing container, a flat slot antenna on the lower surface, or an umbrella antenna with a concave or convex center is provided. An antenna member disposed above the dielectric window with a gap therebetween, and a waveguide for transmitting microwaves from a microwave supply device to the antenna member. In a plasma processing apparatus for performing processing on a substrate in a processing container by using the generated plasma, the power efficiency applied to the plasma is improved by changing the length of the gap. A method for improving the plasma treatment can be proposed. As the waveguide, a cylindrical waveguide or a coaxial waveguide can be used.
[0011]
As described above, if the gap is reduced under the above-described pressure conditions, the VSWR characteristic can be reduced in a certain range. However, the pressure condition is not taken into consideration. As the wavelength changes when the microwave passes through the gap, as described later, it is confirmed that the VSWR characteristic also changes in the relationship between λg and the length of the gap as described later. did it. Therefore, from these facts, when the length of the gap is changed as in the present invention, the VSWR is reduced, and as a result, the power efficiency applied to the plasma generated in the processing chamber by the microwave is improved. It becomes possible to do.
[0012]
From the above, the inventors further conducted an experiment on the relationship between the gap length and the VSWR by expressing the length of the gap by the wavelength λg. As a result, the characteristics shown in FIG. 2 were obtained. According to this, when the length of the gap d is expressed in relation to the wavelength λg, the VSWR gradually decreases when the length of the gap d is d = λg / 8, and d = 2λg / 8, that is, The characteristic was obtained that it became the lowest around λg / 4, gradually increased, and returned to the original value around 3λg / 8.
[0013]
At the present time, the reason for such a characteristic is considered as follows. That is, when the gap length is set to λg / 4, the phase of the electromagnetic field wave generated by the microwave emitted from the slot antenna has a phase of approximately 180 when the reflected wave from the upper surface of the dielectric window returns to the antenna surface.゜ Since it has changed, the electromagnetic field is partially canceled on the antenna surface. Therefore, the reflected power decreases and the VSWR decreases. It is considered that the effect decreases when the distance from (λg / 4) is increased. When the reflected wave is canceled, the efficiency of inputting the power to the plasma is increased by that amount, and the matching is easily achieved.
[0014]
In view of the above results, there is provided a plasma processing apparatus for performing processing on a substrate in a processing container by using plasma generated by supplying a microwave, wherein the dielectric material covers an upper opening of the processing container in an airtight manner. An antenna member having a window, a slot antenna having a flat plate shape on a lower surface, and being disposed with a gap above the dielectric window, and a waveguide for transmitting microwaves from a microwave supply device to the antenna member Where d is the length of the gap and λg is the wavelength of the microwave passing through the gap, the length of the gap is set so that d = λg / 8 to 3λg / 8. Is set, the efficiency of inputting electric power to the plasma increases, and the matching becomes easier than when the gap d is outside the range. As the waveguide, a cylindrical waveguide or a coaxial waveguide can be used. Of course, instead of the flat slot antenna, an umbrella antenna having a concave or convex central portion may be used.
[0015]
In addition, since the VSWR becomes minimum at d = λg / 4, considering the periodicity of the wave, if the length of the gap d is set as d = (2n−1) λg / 4, the same applies. It is considered that, compared to the case where d is any other value, the efficiency of inputting the power to the plasma is increased and the matching is easily achieved. However, when the apparatus is actually configured as an apparatus, errors occur due to the characteristics of each member, the mounting accuracy, and other errors, or a plurality of modes are generated, and the wavelength differs according to each mode. Therefore, the VSWR does not always become the smallest when d = (2n-1) λg / 4, and in consideration of such a point in practical use, d = {(2n-1) λg / 4} ±. It is considered practically preferable to set the gap length in the range of (λg / 8).
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 3 shows a longitudinal section of a plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment. The plasma processing apparatus 1 includes a cylindrical processing vessel 2 made of, for example, aluminum and having an open top and a bottom. I have. The processing container 2 is grounded. A
[0017]
An
[0018]
A
[0019]
An antenna member 31 is provided above the
[0020]
As shown in FIG. 4, the
[0021]
At the center of the
[0022]
The plasma processing apparatus 1 according to the present embodiment has the above-described configuration. When performing plasma processing, the wafer W is placed on the
[0023]
In the plasma device 1 according to the present embodiment, a gap G is interposed between the
[0024]
(First Embodiment: Example of Adjusting with Pressure)
(1) The pressure in the processing container 2 is set to 50 × 1.33 Pa (50 mTorr) or less. This is adjusted by the amount of exhaust from the
(2) The thickness of the
(3) The length d of the gap G is set so that 2 <d <6 mm.
If the plasma processing is performed under the above conditions, the power input efficiency for the generated plasma is improved, and the matching in the
In the case of an umbrella-shaped antenna, the length of the gap G between the outer peripheral portion of the umbrella-shaped
As shown in FIG. 6, when the
[0025]
(Second embodiment: an example of adjusting the gap in relation to the wavelength)
(1) The length d of the gap G is adjusted to be λg / 8 to 3λg / 8 of the wavelength λg when the microwave passes through the gap G. For example, when the wavelength of the microwave supplied from the microwave supply device 36 is set to 2.45 GHz and the length d of the gap G is set to λg / 4, the distance is set to 15 mm to 45 mm. Preferably, it is 30 mm, and 20 to 40 mm before and after it.
If the plasma processing is performed under the above conditions, the power input efficiency for the generated plasma is improved, and the matching in the
[0026]
From the above, according to the present invention, by changing the length of the gap G, it is possible to improve the power efficiency supplied to the plasma generated in the processing chamber 2 and to improve the load. The effect that the matching in the
[0027]
It is to be noted that the
[0028]
In the above example, the wavelength of the microwave is 2.45 GHz. However, the present invention is not limited to this and can be applied to various microwaves. The substrate to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and can be applied to various substrates such as an LCD glass substrate.
[0029]
【The invention's effect】
ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when generating plasma by supplying a microwave and performing plasma processing, it is easy to match with the reflected wave from the plasma side, and it is possible to improve the efficiency of power supply to the plasma. is there.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a graph showing VSWR characteristics when a gap is adjusted according to the present invention.
FIG. 2 is a graph showing VSWR characteristics when a gap is adjusted based on the wavelength of a microwave according to the present invention.
FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the plasma processing apparatus according to the present embodiment.
FIG. 4 is a bottom view of the slot antenna used in the plasma processing apparatus of FIG.
FIG. 5 is a side sectional view of an umbrella-shaped antenna.
FIG. 6 is a side sectional view of another umbrella-shaped antenna.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Plasma processing apparatus 2
Claims (6)
前記誘電体窓の厚さを,前記マイクロ波の前記誘電体窓を通過する際の波長の約1/2とし,
さらに前記ギャップの長さをdとしたとき,
2<d<6mmとなるように,前記ギャップの長さを設定してプラズマ処理を施すことを特徴とする,プラズマ処理方法。A dielectric window that hermetically covers the upper opening of the processing container, and a flat slot antenna or a concave or convex umbrella antenna at the center with a gap provided above the dielectric window with a flat slot antenna on the lower surface And a waveguide for propagating microwaves from the microwave supply device to the antenna member, and performs processing on the substrate in the processing container by plasma generated by the supply of the microwaves. Using plasma processing equipment,
The thickness of the dielectric window is set to about の of the wavelength of the microwave passing through the dielectric window,
Further, when the length of the gap is d,
A plasma processing method, wherein the plasma processing is performed by setting the length of the gap so that 2 <d <6 mm.
前記ギャップの長さを変化させることで,前記プラズマに対して投入される電力効率を改善することを特徴とする,プラズマ処理の改善方法。A dielectric window that hermetically covers the upper opening of the processing container, and a flat slot antenna or a concave or convex umbrella antenna at the center with a gap provided above the dielectric window with a flat slot antenna on the lower surface And a waveguide for propagating microwaves from the microwave supply device to the antenna member, and performs processing on the substrate in the processing container by plasma generated by the supply of the microwaves. In plasma processing equipment,
A method for improving plasma processing, characterized by improving the power efficiency applied to the plasma by changing the length of the gap.
前記処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体窓と,
下面に平板状のスロットアンテナを有し,前記誘電体窓の上方にギャップをおいて配置されたアンテナ部材と,
マイクロ波供給装置からのマイクロ波を前記アンテナ部材に伝搬させる導波管とを有し,
前記ギャップの長さをd,前記マイクロ波の前記ギャップを通過する際の波長をλgとしたとき,
d=λg/8〜3λg/8となるように,前記ギャップの長さが設定されていることを特徴とする,プラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing processing on a substrate in a processing chamber by using plasma generated by supplying a microwave,
A dielectric window hermetically covering an upper opening of the processing container;
An antenna member having a flat slot antenna on the lower surface, and disposed with a gap above the dielectric window;
A waveguide for transmitting microwaves from a microwave supply device to the antenna member;
When the length of the gap is d and the wavelength of the microwave passing through the gap is λg,
The plasma processing apparatus, wherein the length of the gap is set so that d = λg / 8 to 3λg / 8.
前記処理容器の上部開口部を気密に覆う誘電体窓と,
下面に平板状のスロットアンテナを有し,前記誘電体窓の上方にギャップをおいて配置されたアンテナ部材と,
マイクロ波供給装置からのマイクロ波を前記アンテナ部材に伝搬させる導波管とを有し,
前記ギャップの長さをd,前記マイクロ波の前記ギャップを通過する際の波長をλg,自然数をnとしたとき,
ほぼd=(2n−1)λg/4となるように,前記ギャップの長さが設定されていることを特徴とする,プラズマ処理装置。A plasma processing apparatus for performing processing on a substrate in a processing chamber by using plasma generated by supplying a microwave,
A dielectric window hermetically covering an upper opening of the processing container;
An antenna member having a flat slot antenna on the lower surface, and disposed with a gap above the dielectric window;
A waveguide for transmitting microwaves from a microwave supply device to the antenna member;
When the length of the gap is d, the wavelength of the microwave passing through the gap is λg, and a natural number is n,
A plasma processing apparatus, wherein the length of the gap is set so that d = (2n-1) λg / 4.
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JP2003010750A JP2004227796A (en) | 2003-01-20 | 2003-01-20 | Plasma treatment method, improving method of plasma treatment, and plasma treatment device |
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JP5444218B2 (en) * | 2008-07-04 | 2014-03-19 | 東京エレクトロン株式会社 | Plasma processing apparatus and temperature adjustment mechanism of dielectric window |
CN111048392A (en) * | 2019-11-22 | 2020-04-21 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | Plasma process equipment |
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- 2003-01-20 JP JP2003010750A patent/JP2004227796A/en not_active Withdrawn
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