JP2006012484A - Microwave emitting device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To make uniform introduction of microwave into a processing chamber and reduction of microwave voltage standing wave ratio compatible with each other with a purpose of providing a device uniformly processing a substance to be processed without imposing overload on a microwave power source circuit. <P>SOLUTION: The microwave emitting device emits microwave from a plurality of slots arranged on an endless annular wave guide, and only the microwave emission rate at the slot nearest to the microwave introducing part of the endless annular wave guide is made smaller than that of the other slots. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、マイクロ波を均等放出する装置に関する。また、該マイクロ波放出装置を用い生成したプラズマにより被処理基体表面を加工する装置に関する。更に言えば、半導体ドライプロセス、液晶表示装置等に用いられる光透過材やレンズの光反射防止処理、人工骨などの人工生体部品を生体と親和しやすくしたり強度を増したりするための表面改質処理等々の加工装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for uniformly emitting microwaves. The present invention also relates to an apparatus for processing the surface of a substrate to be processed with plasma generated using the microwave emission apparatus. Furthermore, surface modification to make light-transmitting materials and lenses used in semiconductor dry processes, liquid crystal display devices, etc., anti-reflective treatment of lenses, artificial bone parts such as artificial bones, and to make them more compatible with living bodies and to increase their strength. It relates to processing equipment such as quality processing.

特許第3118225号、特許第3093718号、特許第2925535号などに開示されている従来技術の無終端環状導波管を有するマイクロ波導入装置は、無終端環状導波管に複数スロットを設け、プラズマ発生室内にマイクロ波を供給している。マイクロ波電源から伝播したマイクロ波は、無終端環状導波管入口で2方向に分配され、無終端環状導波管の両側に伝播するとともに、複数スロットよりプラズマ室内に伝播する。プラズマ室内にマイクロ波を均一に導入するため、同一形状スロットを無終端環状導波管に等間隔で配置している。   A microwave introducing device having a conventional endless annular waveguide disclosed in Japanese Patent No. 3118225, Japanese Patent No. 3093718, Japanese Patent No. 2925535, etc. is provided with a plurality of slots in an endless annular waveguide, and plasma Microwaves are supplied into the generation chamber. The microwave propagated from the microwave power source is distributed in two directions at the endless annular waveguide entrance, propagates on both sides of the endless annular waveguide, and propagates into the plasma chamber from a plurality of slots. In order to uniformly introduce microwaves into the plasma chamber, slots having the same shape are arranged in the endless annular waveguide at equal intervals.

従来例を、図8マイクロ波表面波干渉プラズマ処理装置例により、詳細に説明する。1は処理室、2は被処理基体、3は被処理基体2を保持する被処理基体載置台、4はヒーター、5は処理用ガス導入手段、6は排気口、8はマイクロ波を処理室1に導入するためのスロット付無終端環状導波管、11は無終端環状導波管8にマイクロ波管内波長の1/2毎に設けられたスロット、7は処理室1内にマイクロ波を導入する誘電体窓、10は無終端環状導波管を冷却する冷却水路である。マイクロ波導入部99に、4スタブチューナ、方向性結合器、アイソレータ、2.45GHzマイクロ波電源(不図示)を順番に接続した。   A conventional example will be described in detail with reference to FIG. 8 showing an example of a microwave surface wave interference plasma processing apparatus. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a processing chamber, 2 is a to-be-processed substrate, 3 is a to-be-processed substrate mounting base which hold | maintains the to-be-processed substrate 2, 4 is a heater, 5 is a processing gas introduction means, 6 is an exhaust port, 8 is a processing chamber 1 is a slotless endless annular waveguide for introduction into the slot 1, 11 is a slot provided in the endless annular waveguide 8 for every ½ of the wavelength in the microwave tube, and 7 is a microwave in the processing chamber 1. The dielectric window 10 to be introduced is a cooling water channel for cooling the endless annular waveguide. A 4-stub tuner, a directional coupler, an isolator, and a 2.45 GHz microwave power source (not shown) were connected to the microwave introduction unit 99 in order.

プラズマ室内にマイクロ波を均一に導入するため、矩形スロット11を、等間隔に6個配置した。   In order to uniformly introduce microwaves into the plasma chamber, six rectangular slots 11 were arranged at equal intervals.

マイクロ波を、マイクロ波導入部99から導入し、無終端環状導波管8の両側に伝搬させ、管内波長の1/2間隔で電界の強いいわゆる“腹”を生じさせる。無終端環状導波管8内表面を流れる電流が最大になる“腹”と“腹”の間の位置にスロット11を設け、マイクロ波をプラズマ発生室1に導入する。プラズマ発生室1に導入したマイクロ波により、プラズマを励起する。   Microwaves are introduced from the microwave introduction part 99 and propagated to both sides of the endless annular waveguide 8, so that a so-called “antinode” having a strong electric field is generated at intervals of ½ of the in-tube wavelength. A slot 11 is provided at a position between “antinode” and “antinode” where the current flowing through the inner surface of the endless annular waveguide 8 becomes maximum, and microwaves are introduced into the plasma generation chamber 1. Plasma is excited by the microwave introduced into the plasma generation chamber 1.

以上説明した従来技術の無終端環状導波管を有するマイクロ波導入装置によって、均一に分布するプラズマを得ている。しかしながら、スロット11の長さを37mmとし各スロット11からのマイクロ波放出を小さくしたため、インピーダンス自動整合器を使用しない場合のマイクロ波反射電力は、マイクロ波入射電力の約60%もある。このマイクロ波電圧定在波比は、4であり、大きい。マイクロ波電源回路部品をこのように大きなマイクロ波電圧定在波比で使用すると、マイクロ波電源回路部品に過負荷となり、プラズマ発生以外でのマイクロ波電力損失を生じ易い場合がある。
特許第3118225号公報 特許第3093718号公報 特許第2925535号公報
The uniformly distributed plasma is obtained by the microwave introducing device having the conventional endless annular waveguide described above. However, since the length of the slot 11 is 37 mm and the microwave emission from each slot 11 is reduced, the microwave reflected power when the impedance automatic matching device is not used is about 60% of the microwave incident power. This microwave voltage standing wave ratio is 4, which is large. When the microwave power supply circuit component is used at such a large microwave voltage standing wave ratio, the microwave power supply circuit component is overloaded, and microwave power loss other than the generation of plasma may easily occur.
Japanese Patent No. 3118225 Japanese Patent No. 3093718 Japanese Patent No. 2925535

以上説明したように、従来技術は、処理室内にマイクロ波を均一に導入するため各スロットから導入するマイクロ波を小さく絞っているので、マイクロ波電圧定在波比を大きくする問題をもっている。   As described above, the conventional technique has a problem that the microwave voltage standing wave ratio is increased because the microwaves introduced from the slots are reduced in order to uniformly introduce the microwaves into the processing chamber.

本発明マイクロ波放出装置は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、マイクロ波電源回路に過負荷をかけることなく被処理基体を均一に処理する装置を提供することを目的に、処理室内へのマイクロ波均一導入とマイクロ波電圧定在波比を小さくすることの両立を課題としている。   The microwave emission device of the present invention has been made in view of the above-described problems, and is intended to provide an apparatus for uniformly processing a substrate to be processed without overloading the microwave power supply circuit. The challenge is to achieve both the uniform introduction of microwaves into the room and the reduction of the microwave voltage standing wave ratio.

本発明は、無終端環状導波管に設けた複数スロットよりマイクロ波を放出する装置であって、前記無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットのマイクロ波放出率のみをその他スロットのマイクロ波放出率より小さくすることを特徴とした構成により、マイクロ波放出率の大きいスロットの利用を可能とし、上記課題を解決した。   The present invention is an apparatus for emitting microwaves from a plurality of slots provided in an endless annular waveguide, wherein only the microwave emission rate of the slot closest to the microwave introduction portion to the endless annular waveguide is measured. The other feature is that the slot has a higher microwave emission rate than the microwave emission rate of the slot, so that the above problem can be solved.

本発明マイクロ波放出装置の無終端環状導波管に設けたスロットを従来技術スロットより大きな開口面積とすることで、スロットからマイクロ波をより多く放出し、マイクロ波電圧定在波比をより小さくしている。また、本発明マイクロ波放出装置の無終端環状導波管のマイクロ波導入部に最も近いスロットのマイクロ波放出率をその他スロットより小さくすることで、無終端環状導波管内において最もマイクロ波電力強度の大きなマイクロ波導入部から放出するマイクロ波電力をその他スロットから放出するマイクロ波電力とほぼ等しくし、無終端環状導波管に設けたスロットからマイクロ波を均一に放出している。このように、マイクロ波導入部に最も近いスロットのマイクロ波放出率とその他スロットのマイクロ波放出率を適正に選択することで、マイクロ波均一放出とマイクロ波電圧定在波比低減とを両立するという上記課題を解決した。   The slot provided in the endless annular waveguide of the microwave emission device of the present invention has a larger opening area than the slot of the prior art, so that more microwaves are emitted from the slot and the microwave voltage standing wave ratio is smaller. is doing. In addition, by making the microwave emission rate of the slot closest to the microwave introduction portion of the endless annular waveguide of the microwave emission device of the present invention smaller than that of the other slots, the microwave power intensity is highest in the endless annular waveguide. The microwave power emitted from the large microwave introduction portion is made substantially equal to the microwave power emitted from the other slots, and the microwaves are uniformly emitted from the slots provided in the endless annular waveguide. As described above, by appropriately selecting the microwave emission rate of the slot closest to the microwave introduction part and the microwave emission rate of the other slots, both microwave uniform emission and reduction of the microwave voltage standing wave ratio can be achieved. The above problem has been solved.

本発明マイクロ波放出装置の無終端環状導波管に設けたスロットからのマイクロ波放出率をスロット開口面積により調節している。スロット長を、無終端環状導波管内のマイクロ波管内波長の1/2近辺で、長くするとスロットのインピーダンスを小さくできマイクロ波放出率を大きくできる、また、スロット長を短くするとスロットのインピーダンスを大きくできマイクロ波放出率を小さくできる。また、スロット幅を小さくするとスロットのインピーダンスを大きくできマイクロ波放出率を小さくできる、また、スロット幅を大きくするとスロットのインピーダンスを小さくできマイクロ波放出率を大きくできる。であるから、無終端環状導波管に設けたスロットからのマイクロ波放出率をスロット開口面積により調整でき、スロット開口面積を大きくするほどスロットからのマイクロ波放出率を大きくできる。   The microwave emission rate from the slot provided in the endless annular waveguide of the microwave emission device of the present invention is adjusted by the slot opening area. Increasing the slot length in the vicinity of half the wavelength in the microwave tube in the endless annular waveguide can decrease the slot impedance and increase the microwave emission rate, and shortening the slot length increases the slot impedance. The microwave emission rate can be reduced. Further, if the slot width is reduced, the slot impedance can be increased and the microwave emission rate can be reduced, and if the slot width is increased, the slot impedance can be reduced and the microwave emission rate can be increased. Therefore, the microwave emission rate from the slot provided in the endless annular waveguide can be adjusted by the slot opening area, and the microwave emission rate from the slot can be increased as the slot opening area is increased.

本発明マイクロ波放出装置の無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットの開口面積を、好ましくはその他スロット開口面積の50%以上かつ100%未満、さらに好ましくは80以上100%未満、さらに好ましくはスロット長をマイクロ波管内波長の1/2より大きくすることにより、マイクロ波均一放出とマイクロ波電圧定在波比低減とを両立するという上記課題を解決した。   The opening area of the slot closest to the microwave introduction part to the endless annular waveguide of the microwave emission device of the present invention is preferably 50% or more and less than 100%, more preferably 80 or more and 100% of the other slot opening area. The above problem of achieving both uniform microwave emission and reduced microwave voltage standing wave ratio has been solved by making the slot length less than, more preferably, ½ of the wavelength in the microwave tube.

本発明マイクロ波放出装置の無終端環状導波管に設けたスロットからのマイクロ波放出率を、スロット深さにより調整している。スロット深さを深くするとインピーダンスを大きくできマイクロ波放出率を小さくできる。   The microwave emission rate from the slot provided in the endless annular waveguide of the microwave emission device of the present invention is adjusted by the slot depth. When the slot depth is increased, the impedance can be increased and the microwave emission rate can be decreased.

本発明マイクロ波放出装置の無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットの深さを、好ましくはその他スロット深さの等倍より長く2倍より短くすることにより、マイクロ波均一放出とマイクロ波電圧定在波比低減とを両立するという上記課題を解決した。   By making the depth of the slot closest to the microwave introduction portion into the endless annular waveguide of the microwave emission device of the present invention preferably longer than the same slot depth as twice, but shorter than twice, The above-mentioned problem of achieving both emission and reducing the microwave voltage standing wave ratio has been solved.

従来技術マイクロ波放出装置はマイクロ波電圧定在波比よりマイクロ波放出均一性を優先しているが、本発明マイクロ波放出装置はマイクロ波放出均一性とマイクロ波電圧定在波比低減を両立する。したがって、本発明マイクロ波放出装置は、従来技術と比較し、十分な進歩性を有している。   Prior art microwave emission devices give priority to microwave emission uniformity over microwave voltage standing wave ratio, but the microwave emission device of the present invention achieves both microwave emission uniformity and microwave voltage standing wave ratio reduction. To do. Therefore, the microwave emission device of the present invention has sufficient inventive step as compared with the prior art.

また、従来技術マイクロ波放出装置は、スロット形状を限定していないが結論的に固定形状スロットを用いており、本発明の無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットのマイクロ波放出率のみを小さくする効果につき開示していない。よって、本発明マイクロ波放出装置は、従来技術と比較し、十分な新規性を有している。   In addition, the conventional microwave emission device does not limit the slot shape, but uses a fixed-shape slot in the end, and the microwave of the slot closest to the microwave introduction portion to the endless annular waveguide of the present invention is used. The effect of reducing only the wave emission rate is not disclosed. Therefore, the microwave emission device of the present invention is sufficiently novel as compared with the prior art.

本発明マイクロ波放出装置は、無終端環状導波管に設けたスロットから従来技術と同程度均一にマイクロ波を放出することとマイクロ波電圧定在波比をマイクロ波電源回路を安全に利用できる2以下まで小さくすることを両立する効果を持つ。また、これにより、マイクロ波電源回路に過負荷をかけることなく被処理基体を均一に処理する装置を提供できる。   The microwave emission device of the present invention can safely use a microwave power supply circuit by emitting microwaves from a slot provided in an endless annular waveguide as uniformly as in the prior art and a microwave voltage standing wave ratio. It has the effect of reducing both to 2 or less. In addition, this makes it possible to provide an apparatus for uniformly processing a substrate to be processed without overloading the microwave power supply circuit.

(実施形態1)
本発明マイクロ波放出装置例を、図1により、詳細に説明する。1は処理室、2は被処理基体、3は被処理基体2を保持する被処理基体載置台、4はヒーター、5は処理用ガス導入手段、6は排気口、8はマイクロ波を処理室1に導入するためのスロット付無終端環状導波管、99はマイクロ波を無終端環状導波管8へ導入するマイクロ波導入部、11は無終端環状導波管8に設けたスロット、98はマイクロ波導入部下のスロット、7は処理室1内にマイクロ波を導入する誘電体窓、10は無終端環状導波管8に内臓された冷却水路である。マイクロ波導入部99に、4スタブチューナ、方向性結合器、アイソレータ、2.45GHzマイクロ波電源(不図示)を順番に接続した。
(Embodiment 1)
An example of the microwave emission apparatus of the present invention will be described in detail with reference to FIG. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 is a processing chamber, 2 is a to-be-processed substrate, 3 is a to-be-processed substrate mounting base holding the to-be-processed substrate 2, 4 is a heater, 5 is a process gas introduction means, 6 is an exhaust port, 8 is a microwave processing chamber 1, a slotted endless annular waveguide 99 for introducing the microwave into the endless annular waveguide 8; a slot 11 provided in the endless annular waveguide 8; 98; Is a slot under the microwave introduction portion, 7 is a dielectric window for introducing the microwave into the processing chamber 1, and 10 is a cooling water channel built in the endless annular waveguide 8. A 4-stub tuner, a directional coupler, an isolator, and a 2.45 GHz microwave power source (not shown) were connected to the microwave introduction unit 99 in order.

無終端環状導波管8内壁断面寸法は、WRT−2規格導波管と同じ27mm×96mmである。また、無終端環状導波管8中心径は、152mmである。無終端環状導波管8材質を、熱伝導性と電気伝導性の良いアルミニウムとした。   The cross-sectional dimension of the inner wall of the endless annular waveguide 8 is 27 mm × 96 mm, which is the same as the WRT-2 standard waveguide. The center diameter of the endless annular waveguide 8 is 152 mm. The material of the endless annular waveguide 8 is aluminum having good thermal conductivity and electrical conductivity.

図2スロット配置例に、スロットの配置を示す。スロット11、98はマイクロ波管内波長の1/2毎に出現するマイクロ波定在波の強い電界部に設けられている。スロット11、98は、矩形で3mm幅2mm深であり、角度60度、スロット中心直径152mmに配置されている。マイクロ波導入部99下スロット98の長さは、45mmであり、その他スロット11の長さ48mmより短い。また、マイクロ波導入部99下のスロット98の開口面積は、その他スロット11の94%である。   FIG. 2 shows an example of slot arrangement. The slots 11 and 98 are provided in an electric field portion having a strong microwave standing wave that appears every ½ of the wavelength in the microwave tube. The slots 11 and 98 are rectangular, 3 mm wide and 2 mm deep, and are arranged at an angle of 60 degrees and a slot central diameter of 152 mm. The length of the lower slot 98 of the microwave introduction part 99 is 45 mm, and the length of the other slot 11 is shorter than 48 mm. The opening area of the slot 98 below the microwave introduction part 99 is 94% of that of the other slot 11.

本発明マイクロ波放出装置により被処理基体を窒化する。冷却水路10に冷却水が流れ無終端環状導波管8を室温に冷却している。被処理基体戴置台3をヒーター4により加熱し200℃にする。表面に厚さ2nmのシリコン酸化膜の付いた被処理基体2を被処理基体保持台3に搬送して載置する。次に、排気系(図示せず)を介して処理室1を真空排気する。続いて、窒素ガスを処理用ガス導入手段5を介し100sccm処理室1に導入する。次に、排気系に設けられたコンダクタンスバルブを調整し、処理室1を130Paに保持する。マイクロ波電源より1.5kWのマイクロ波を、無終端環状導波管8、誘電体7を介して、処理室1に供給し、処理室1でプラズマを発生させる。無終端環状導波管8に導入されたマイクロ波は、左右に二分配され、自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬し、スロット98、11から誘電体7を介して処理室1に導入され、誘電体7表面を表面波として伝搬する。この表面波は、隣接するスロット間で干渉し、表面波定在波を形成する。この表面低在波によりプラズマを生成する。プラズマ中の窒素イオンは、被処理基体2近辺に拡散等で輸送され、被処理基体2表面に発生したイオンシースにより加速され、被処理基体2に衝突する。1分経過後、マイクロ波電源を停止し、窒素ガスを停止し、処理室1内を0.1Pa以下まで真空排気した後、被処理基体2を処理室1外へ搬送する。   The substrate to be processed is nitrided by the microwave emission apparatus of the present invention. Cooling water flows through the cooling water passage 10 to cool the endless annular waveguide 8 to room temperature. The to-be-processed base | substrate mounting base 3 is heated with the heater 4, and is 200 degreeC. The substrate 2 to be processed having a silicon oxide film with a thickness of 2 nm on the surface is transported to and mounted on the substrate to be processed holding table 3. Next, the processing chamber 1 is evacuated through an exhaust system (not shown). Subsequently, nitrogen gas is introduced into the processing chamber 1 through the processing gas introduction means 5. Next, a conductance valve provided in the exhaust system is adjusted to hold the processing chamber 1 at 130 Pa. A microwave of 1.5 kW is supplied from the microwave power source to the processing chamber 1 through the endless annular waveguide 8 and the dielectric 7, and plasma is generated in the processing chamber 1. The microwave introduced into the endless annular waveguide 8 is divided into left and right, propagates with an in-tube wavelength longer than the free space, and is introduced into the processing chamber 1 from the slots 98 and 11 through the dielectric 7, The surface of the dielectric 7 propagates as a surface wave. This surface wave interferes between adjacent slots and forms a surface wave standing wave. Plasma is generated by the surface standing waves. Nitrogen ions in the plasma are transported to the vicinity of the substrate 2 to be processed by diffusion or the like, accelerated by an ion sheath generated on the surface of the substrate 2 to be processed, and collide with the substrate 2 to be processed. After 1 minute, the microwave power source is stopped, the nitrogen gas is stopped, the inside of the processing chamber 1 is evacuated to 0.1 Pa or less, and then the substrate 2 to be processed is transferred to the outside of the processing chamber 1.

窒化処理後、被処理基体2表面シリコン酸窒化膜の酸化シリコン膜換算厚さをKLAテンコール社製エリプソメーターで測定したところ、2.7±0.2nmであった。これは、スロット長さを全て37mmとした固定長スロットを用いた場合と同等の均一性である。   After the nitriding treatment, the silicon oxide equivalent thickness of the silicon oxynitride film on the surface of the substrate to be treated 2 was measured with an ellipsometer manufactured by KLA Tencor and found to be 2.7 ± 0.2 nm. This is the same uniformity as in the case of using fixed-length slots in which all the slot lengths are 37 mm.

また、プラズマ処理中のマイクロ波反射電力は、マイクロ波入射電力の約30%まで低下した。これをマイクロ波電圧定在波比で表すと約1.7となり、マイクロ波電源回路を安全に利用できるまで改善している。本発明においては、スロット長を従来技術より長い48mmと45mmにしスロット開口面積を大きくしたため、マイクロ波放射率を改善でき、マイクロ波電圧定在波比を小さくできた。   Further, the microwave reflected power during the plasma treatment was reduced to about 30% of the microwave incident power. This is approximately 1.7 when expressed in terms of the microwave voltage standing wave ratio, and the microwave power supply circuit is improved until it can be used safely. In the present invention, the slot length is 48 mm and 45 mm longer than those of the prior art, and the slot opening area is increased, so that the microwave emissivity can be improved and the microwave voltage standing wave ratio can be reduced.

このように、本発明マイクロ波放出装置は、マイクロ波放出均一性と低マイクロ波電圧定在波比を両立する効果を持つ。   Thus, the microwave emission device of the present invention has the effect of achieving both the microwave emission uniformity and the low microwave voltage standing wave ratio.

また、スロット11、98はマイクロ波管内波長の1/2毎に出現するマイクロ波定在波の表面電流の強い部分に設けられている。マイクロ波定在波の表面電流の強い部分にスロットを設けることにより、スロットから処理室1へのマイクロ波を放出しやすくし、マイクロ波電圧定在波比を小さくする効果がある。これは、マイクロ波定在波の弱い電界部にスロットを設けた実験において処理室1へマイクロ波をほとんど導入できなかったことから、明らかである。また、スロットを等間隔に配置することにより、マイクロ波を処理室1に均等に放出する効果がある。   Further, the slots 11 and 98 are provided in a portion where the surface current of the microwave standing wave that appears at every half of the wavelength in the microwave tube is strong. Providing a slot in a portion of the microwave standing wave where the surface current is strong makes it easy to emit the microwave from the slot to the processing chamber 1 and has the effect of reducing the microwave voltage standing wave ratio. This is apparent from the fact that microwaves could hardly be introduced into the processing chamber 1 in an experiment in which a slot was provided in an electric field portion where microwave standing waves were weak. Further, by arranging the slots at equal intervals, there is an effect that the microwaves are evenly emitted to the processing chamber 1.

本実施例においては、スロット長を48mmと45mmとしたが、これに限るものではない。スロット長は概ね40から60mmの範囲で良い。また、マイクロ波導入部99に最も近いスロット98長さは、その他スロット11長さの概ね50から100%未満であれば良い。   In this embodiment, the slot lengths are 48 mm and 45 mm, but the present invention is not limited to this. The slot length may range from approximately 40 to 60 mm. Further, the length of the slot 98 closest to the microwave introduction portion 99 may be approximately 50 to less than 100% of the length of the other slot 11.

(実施形態2)
本発明マイクロ波放出装置のスロットのマイクロ波放出率を、図3スロット配置例のように、スロット幅によりスロット開口面積を変えることで調節する例を示す。
(Embodiment 2)
An example in which the microwave emission rate of the slot of the microwave emission device of the present invention is adjusted by changing the slot opening area according to the slot width as shown in the slot arrangement example of FIG.

スロット11、98はマイクロ波管内波長の1/2毎に出現するマイクロ波定在波の強い電界部に設けられている。スロット11、98は、矩形であり、角度60度、スロット中心直径152mmに配置されている。マイクロ波導入部99下スロット98幅は、その他スロット11幅より狭い。また、マイクロ波導入部99下のスロット98の開口面積は、その他スロット11より小さい。   The slots 11 and 98 are provided in an electric field portion having a strong microwave standing wave that appears every ½ of the wavelength in the microwave tube. The slots 11 and 98 are rectangular, and are arranged at an angle of 60 degrees and a slot center diameter of 152 mm. The width of the lower slot 98 of the microwave introduction part 99 is narrower than the width of the other slot 11. Further, the opening area of the slot 98 under the microwave introduction part 99 is smaller than the other slots 11.

マイクロ波導入部99に最も近いスロット98幅のみをその他スロット11幅より狭くし、マイクロ波放出均一性と低マイクロ波電圧定在波比を両立する効果を得る。   Only the width of the slot 98 closest to the microwave introduction part 99 is made narrower than the width of the other slot 11, and the effect of achieving both the microwave emission uniformity and the low microwave voltage standing wave ratio is obtained.

その他スロット11の幅は概ね1から5mmの範囲で良い。また、マイクロ波導入部99に最も近いスロット98幅は、その他スロット11幅の概ね50から100%未満であれば良い。   The width of the other slot 11 may be in the range of approximately 1 to 5 mm. Further, the width of the slot 98 closest to the microwave introduction part 99 may be approximately 50 to less than 100% of the width of the other slot 11.

スロット長を変えてスロット開口面積を変える場合と比較し、スロット幅により変える場合、マイクロ波放出均一性を得やすい。これは、小さな幅変動でより大きくスロット開口面積を変えられるので、スロット配置対称性を得やすいためである。   Compared with changing the slot length by changing the slot length, it is easier to obtain microwave emission uniformity when changing the slot width. This is because the slot opening area can be changed more greatly with a small variation in width, so that the slot arrangement symmetry is easily obtained.

(実施形態3)
本発明マイクロ波放出装置のスロットのマイクロ波放出率を、図4スロット断面例のように、スロット深さにより調節する例を示す。スロットを深くするとマイクロ波放出率は低下する。例えば矩形42mm×3mmにおいて、深さ5mm以上でマイクロ波放出率は実質的にゼロになる。
(Embodiment 3)
An example in which the microwave emission rate of the slot of the microwave emission device of the present invention is adjusted by the slot depth as shown in the slot cross-sectional example of FIG. When the slot is deepened, the microwave emission rate decreases. For example, in a rectangle of 42 mm × 3 mm, the microwave emission rate becomes substantially zero at a depth of 5 mm or more.

マイクロ波導入部99下のスロット98深さをその他スロット11より深くするため、図4(a)(b)では、スロット98近傍のスロット板を厚くしている。図4(c)(d)では、スロット11近傍のスロット深さを薄くしている。スロット11とスロット98の開口面積は同等である。切削や、溶接、電気良導体を貼り付ける、別加工したスロットを嵌め込む等の方法により、これらスロットを加工可能である。   In order to make the depth of the slot 98 below the microwave introduction part 99 deeper than the other slots 11, in FIGS. 4A and 4B, the slot plate in the vicinity of the slot 98 is made thick. 4C and 4D, the slot depth near the slot 11 is reduced. The opening areas of the slot 11 and the slot 98 are equal. These slots can be machined by methods such as cutting, welding, attaching a good electrical conductor, and fitting differently machined slots.

マイクロ波導入部99に最も近いスロット98深さのみをその他スロット11より深くし、マイクロ波放出均一性と低マイクロ波電圧定在波比を両立する効果を得る。   Only the depth of the slot 98 closest to the microwave introduction part 99 is made deeper than the other slots 11, and the effect of achieving both the microwave emission uniformity and the low microwave voltage standing wave ratio is obtained.

スロット数やスロット形状等により最適なスロット深さは決まる。42mm×3mm矩形スロットでスロット11深さを2mmとした場合、スロット98深さは概ね2〜4mmの範囲で良い。   The optimum slot depth is determined by the number of slots and the slot shape. If the slot 11 depth is 2 mm in a 42 mm × 3 mm rectangular slot, the slot 98 depth may be in the range of approximately 2 to 4 mm.

スロット98周辺加工形状は、放電しないようにまたマイクロ波の反射を小さくするように、なだらかな形状で厚すぎず薄すぎないようにすれば良く、図4例に限定されるものではない。例えば、円丘や多段傾斜であっても良い。   The processed shape around the slot 98 is not limited to the example of FIG. 4, as long as it is a gentle shape so as not to discharge and to reduce the reflection of the microwave so that it is neither too thick nor too thin. For example, it may be a circular hill or a multistage slope.

(実施形態4)
本発明マイクロ波放出装置例を、図5により、説明する。図5マイクロ波放出装置例は、図1実施例に誘電体窓7の熱を無終端環状導波管8に逃す伝熱体96を更に備えている。
(Embodiment 4)
An example of the microwave emission apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 5 is further provided with a heat transfer body 96 for releasing the heat of the dielectric window 7 to the endless annular waveguide 8 in the embodiment of FIG.

スロット98近辺よりスロット11近辺を薄くしている。スロット11とスロット98の開口面積は同等である。   The vicinity of the slot 11 is made thinner than the vicinity of the slot 98. The opening areas of the slot 11 and the slot 98 are equal.

伝熱体96は、誘電体窓7から冷却水路7へ熱を逃がしている。誘電体窓7は、プラズマによって加熱され200〜250℃になる。誘電体窓7が高温になると、誘電体窓7下にある真空シール用Oリングが損耗したり、熱応力により誘電体窓7が破損しやすい。よって、誘電体窓7を冷却している。   The heat transfer body 96 releases heat from the dielectric window 7 to the cooling water channel 7. The dielectric window 7 is heated to 200 to 250 ° C. by the plasma. When the dielectric window 7 becomes high temperature, the vacuum seal O-ring under the dielectric window 7 is worn out or the dielectric window 7 is easily damaged by thermal stress. Therefore, the dielectric window 7 is cooled.

スロット11近辺を除く無終端環状導波管下部95を厚くすると、誘電体窓7から伝熱体96を介し無終端環状導波管下部95に伝えられた熱を冷却水路10に伝えやすく、誘電体窓7をより低温に保つ。誘電体窓7を低温に保つことで、真空シールOリングの損耗を抑え、熱応力による誘電体窓7の破損を防止している。つまり、スロット11近辺を除く無終端環状導波管下部95を厚くすることで、誘電体窓7破損とOリング損耗を防止する効果を得る。   When the endless annular waveguide lower portion 95 excluding the vicinity of the slot 11 is thickened, the heat transferred from the dielectric window 7 to the endless annular waveguide lower portion 95 via the heat transfer body 96 can be easily transferred to the cooling water channel 10, Keep body window 7 cooler. By keeping the dielectric window 7 at a low temperature, wear of the vacuum seal O-ring is suppressed, and damage to the dielectric window 7 due to thermal stress is prevented. That is, by increasing the thickness of the endless annular waveguide lower portion 95 excluding the vicinity of the slot 11, the effect of preventing the dielectric window 7 from being damaged and the O-ring from being worn is obtained.

マイクロ波導入部99下スロット98のスロット深さのみを他のスロット11より深くすることにより、マイクロ波放出均一性と低マイクロ波電圧定在波比を両立する効果を得る。   By making only the slot depth of the lower slot 98 of the microwave introduction part 99 deeper than that of the other slots 11, the effect of achieving both the microwave emission uniformity and the low microwave voltage standing wave ratio can be obtained.

伝熱体96は、熱伝導性の良い誘電体が好ましい。例えば、信越化学製伝熱ゴムシート等を利用すればよい。   The heat transfer body 96 is preferably a dielectric having good thermal conductivity. For example, a heat transfer rubber sheet manufactured by Shin-Etsu Chemical may be used.

(実施形態5)
本発明マイクロ波放出装置例を、図6により、説明する。図6マイクロ波放出装置例は、図1実施例にマイクロ波導入部99を更に一つ備えている。マイクロ波は、E分岐97において左右に二分配され無終端環状導波管8へ導入される。無終端環状導波管8に導入されたマイクロ波は、さらに左右に二分配され、自由空間よりも長い管内波長をもって伝搬し、スロット98、11から誘電体7を介して処理室1に導入され、誘電体7表面を表面波として伝搬する。この表面波は、隣接するスロット間で干渉し、電界を形成する。
(Embodiment 5)
An example of the microwave emission apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. The example of the microwave emission apparatus of FIG. 6 further includes one microwave introducing unit 99 in the embodiment of FIG. Microwaves are divided into left and right at the E branch 97 and introduced into the endless annular waveguide 8. The microwave introduced into the endless annular waveguide 8 is further divided into left and right parts, propagates with an in-tube wavelength longer than the free space, and is introduced into the processing chamber 1 from the slots 98 and 11 via the dielectric 7. The surface of the dielectric 7 propagates as a surface wave. This surface wave interferes between adjacent slots and forms an electric field.

二つのマイクロ波導入部99下スロット98のマイクロ波放出率は、その他スロット11より小さい。また、スロット98のマイクロ波放出率は互いに同等である。スロットからのマイクロ波放出率を、スロット開口面積で調節しても良いし、スロット深さで調節しても良い。   The microwave emission rate of the slots 98 below the two microwave introduction portions 99 is smaller than the other slots 11. Further, the microwave emission rates of the slots 98 are equal to each other. The microwave emission rate from the slot may be adjusted by the slot opening area or by the slot depth.

マイクロ波導入部99下スロット98のマイクロ波放出効率をその他スロット11より小さくすることにより、マイクロ波放出均一性と低マイクロ波電圧定在波比を両立する効果を得る。   By making the microwave emission efficiency of the lower slot 98 of the microwave introduction part 99 smaller than that of the other slots 11, the effect of achieving both the microwave emission uniformity and the low microwave voltage standing wave ratio can be obtained.

マイクロ波導入部を複数にすることで、マイクロ波放出均一性を改善している。無終端環状導波管8では、何らかの理由でマイクロ波導入部から見た左右の対称性が悪化すると、左右に等しいマイクロ波電力を分配できずマイクロ波放出均一性が悪化する。また、無終端環状導波管8のマイクロ波導入部99より遠くなるにつれ無終端環状導波管8内マイクロ波強度が低下し、マイクロ波放出均一性が悪化する。本実施例のようにマイクロ波導入部99を複数にすると、マイクロ波の左右分配偏りを緩和でき、また、マイクロ波導入部99に最も遠いスロットまでの距離を短縮でき、マイクロ波放出均一性を改善する効果を得る。   By using a plurality of microwave introduction parts, the microwave emission uniformity is improved. In the endless annular waveguide 8, if the left and right symmetry as viewed from the microwave introduction portion deteriorates for some reason, the microwave power equal to the left and right cannot be distributed, and the microwave emission uniformity deteriorates. Further, as the distance from the microwave introduction part 99 of the endless annular waveguide 8 increases, the microwave intensity in the endless annular waveguide 8 decreases, and the microwave emission uniformity deteriorates. If a plurality of microwave introduction parts 99 are provided as in this embodiment, the left-right distribution bias of the microwaves can be alleviated, and the distance to the slot farthest from the microwave introduction part 99 can be shortened, so that the microwave emission uniformity can be reduced. Get an improvement effect.

これら実施例においては、スロットを矩形としたが、これに限るものではない。図7スロット形状例に示すように波形であっても良いし、(まあ原文でいいか)平行四辺形や楕円であっても良い。ただし、尖った形状は、放電しやすいので、好ましくない。   In these embodiments, the slot is rectangular, but the present invention is not limited to this. As shown in the example of the slot shape in FIG. 7, it may be a waveform, or (may be the original text) a parallelogram or an ellipse. However, a sharp shape is not preferable because it easily discharges.

また、同一形状の幅や長さを変えることで、スロット11よりスロット98のマイクロ波放出率を小さくしているが、これに限るものではない。例えば、スロット11が矩形でスロット98が楕円や波形であっても良いし、その逆でも良い。また、スロット深さ、形状、幅、長さを組み合わせマイクロ波放出率を調節しても良い。   Further, the microwave emission rate of the slot 98 is made smaller than that of the slot 11 by changing the width and length of the same shape, but this is not restrictive. For example, the slot 11 may be rectangular and the slot 98 may be an ellipse or a waveform, or vice versa. Further, the microwave emission rate may be adjusted by combining the slot depth, shape, width, and length.

本発明マイクロ波放出装置例Example of microwave emission device of the present invention スロット配置例Slot layout example スロット配置例Slot layout example スロット断面例Slot cross-section example 本発明マイクロ波放出装置例Example of microwave emission device of the present invention 本発明マイクロ波放出装置例Example of microwave emission device of the present invention スロット形状例Example of slot shape 従来技術マイクロ波放出装置例Example of conventional microwave emission device

符号の説明Explanation of symbols

1 処理室
2 被処理基体
3 被処理基体載置台
4 ヒーター
5 処理用ガス導入手段
6 排気口
7 誘電体窓
8 スロット付無終端環状導波管
10 冷却水路
11 スロット
95 無終端環状導波管下部
96 伝熱体
97 E分岐
98 マイクロ波導入部下スロット
99 マイクロ波導入部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Processing chamber 2 Substrate 3 Substrate mounting table 4 Heater 5 Processing gas introduction means 6 Exhaust port 7 Dielectric window 8 Endless annular waveguide with slot 10 Cooling channel 11 Slot 95 Lower end of endless annular waveguide 96 Heat transfer body 97 E branch 98 Microwave introduction lower slot 99 Microwave introduction

Claims (6)

無終端環状導波管に設けた複数スロットよりマイクロ波を放出する装置であって、前記無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットのマイクロ波放出率のみを、その他スロットのマイクロ波放出率より小さくすることを特徴とするマイクロ波放出装置。   An apparatus for emitting microwaves from a plurality of slots provided in an endless annular waveguide, wherein only the microwave emission rate of the slot closest to the microwave introduction portion to the endless annular waveguide is determined for other slots. A microwave emission apparatus characterized by being made smaller than the microwave emission rate. 前記マイクロ波放出率を、スロット開口面積により調整することを特徴とする請求項1記載のマイクロ波放出装置。   The microwave emission device according to claim 1, wherein the microwave emission rate is adjusted by a slot opening area. 前記無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットの開口面積を、その他スロット開口面積の50%以上かつ100%未満とすることを特徴とした請求項2記載のマイクロ波放出装置。   3. The microwave emission device according to claim 2, wherein the opening area of the slot closest to the microwave introduction portion into the endless annular waveguide is set to be 50% or more and less than 100% of the other slot opening area. . 前記マイクロ波放出率を、スロット深さにより調整することを特徴とする請求項1記載のマイクロ波放出装置。   The microwave emission device according to claim 1, wherein the microwave emission rate is adjusted by a slot depth. 前記無終端環状導波管へのマイクロ波導入部に最も近いスロットの深さを、その他スロット深さより長く2倍より短いことを特徴とした請求項4記載のマイクロ波放出装置。   5. The microwave emission device according to claim 4, wherein the depth of the slot closest to the microwave introduction portion to the endless annular waveguide is longer than the other slot depths and shorter than twice. 処理室と、前記マイクロ波放出装置からのマイクロ波を処理室に透過する窓と、処理室にガスを導入する手段と、処理室から排気する手段と、非処理基体保持手段とを備え、処理室にマイクロ波を放出することを特徴とした請求項1記載のマイクロ波放出装置。   A processing chamber, a window that transmits microwaves from the microwave emission device to the processing chamber, a means for introducing gas into the processing chamber, a means for exhausting the processing chamber, and a non-processing substrate holding means. 2. The microwave emission device according to claim 1, wherein the microwave is emitted to the chamber.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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