JP2009205921A - Microwave plasma treatment device, and usage of microwave plasma treatment device - Google Patents

Microwave plasma treatment device, and usage of microwave plasma treatment device Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave plasma treatment device making a gas supplying position appropriate. <P>SOLUTION: This microwave plasma treatment device 10 includes: a vessel 100 for exciting plasma in the inside; a microwave source 900 supplying microwaves for exciting plasma in the vessel; coaxial pipes 600, 315 and the like transmitting the microwaves supplied from the microwave source 900; a plurality of dielectric plates 305 adjacent to the coaxial pipes 315 in a state facing the inside of the vessel 100, and making the microwaves having been transmitted through the respective coaxial pipes permeate therethrough to be released to the inside of the vessel 100; a gas supply source 800 supplying gas for exciting the plasma in the vessel; and gas passages 810 penetrating the respective insides of the plurality of dielectric plates 305 for introducing the gas into the vessel from gas holes A being the penetrated holes. Gas holes B penetrating metal electrodes 310 and the gas holes A are arranged at equal intervals. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、マイクロ波によりガスを励起させてプラズマを生成し、生成されたプラズマにより被処理体に所望の処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置に関し、特に、ガスの供給に関する。   The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus that generates a plasma by exciting a gas with a microwave and performs a desired process on an object to be processed by the generated plasma, and more particularly to a gas supply.

マイクロ波プラズマは、誘電体板を介してマイクロ波を減圧状態の処理室内に導入することにより発生される。マイクロ波プラズマ処理装置では、プラズマの電子密度nが次式(1)のカットオフ密度nよりも高い場合、マイクロ波は、プラズマ内に入り込むことができずにプラズマ表面付近で反射し、表面波となって誘電体板とプラズマとの間を伝搬する。伝搬中、マイクロ波の一部は、エバネッセント波としてプラズマに吸収され、プラズマの維持に使われる。(たとえば、非特許文献1を参照。)。一方、プラズマの電子密度nがカットオフ密度nよりも低い場合、マイクロ波は、プラズマ内に入り込むことができるため、マイクロ波の電界エネルギーによりプラズマの状態が不安定になる。 Microwave plasma is generated by introducing microwaves into a processing chamber in a reduced pressure state through a dielectric plate. In the microwave plasma processing apparatus, plasma electron density n e is higher than the cut-off density n c of the formula (1), the microwave is reflected in the vicinity of the plasma surface can not penetrate into the plasma, It propagates between the dielectric plate and the plasma as a surface wave. During propagation, part of the microwave is absorbed by the plasma as an evanescent wave and used to maintain the plasma. (For example, see Non-Patent Document 1.) On the other hand, if the plasma electron density n e is lower than the cut-off density n c, microwave, because it can enter into the plasma, the plasma state becomes unstable due to the electric field energy of the microwave.

=εω/e・・・(1)
εは真空の誘電率、mは電子の質量、ωはマイクロ波角周波数、eは電気素量である。
n c = ε 0 me ω 2 / e 2 (1)
epsilon 0 is the dielectric constant of vacuum, m e is the electron mass, omega microwave angular frequency, e is an elementary electric charge.

マイクロ波プラズマ処理装置では、主に、2.45GHzのマイクロ波が使われている。(1)式によれば、カットオフ密度nは、マイクロ波の周波数の二乗に比例するから、周波数を低くすれば、カットオフ密度nを飛躍的に下げることができる。この結果、低いプラズマの電子密度nでも均一なプラズマが生成され、プロセスウィンドウを広げることができる。 In the microwave plasma processing apparatus, a microwave of 2.45 GHz is mainly used. (1) According to the formula, the cut-off density n c is proportional to the square of the frequency of the microwave, if low frequencies, it is possible to lower the cut-off density n c dramatically. As a result, uniform even low plasma electron density n e plasma is generated, it is possible to widen the process window.

電気学会・マイクロ波プラズマ調査専門委員会編「マイクロ波プラズマの技術」オーム社出版、平成15年9月25日発行、p69The Electrotechnical Society / Microwave Plasma Research Special Committee “Microwave Plasma Technology”, published by Ohmsha, published on September 25, 2003, p69

周波数が低いマイクロ波を伝搬させるためには、導波管より同軸管を用いることが好ましい。導波管は、その大きさが波長に依存するために伝搬経路が巨大化するのに対し、同軸管はその大きさが波長に依存せず、コンパクトな伝搬経路を構築することができるからである。また、マイクロ波をプラズマに伝える誘電体板を同軸管により支持する構造にすれば、誘電体板を支える梁等が不要となり容器の蓋部分の構造がシンプルになる。この結果、容器内部に隙間が生じず、隙間にて異常放電が発生する懸念がなくなるとともに、隙間を作らないように誘電体板を高精度に加工する必要がなくなる。   In order to propagate a microwave having a low frequency, it is preferable to use a coaxial tube rather than a waveguide. The waveguide has a large propagation path because its size depends on the wavelength, whereas the coaxial tube does not depend on the wavelength, and a compact propagation path can be constructed. is there. Further, if the dielectric plate for transmitting the microwave to the plasma is supported by the coaxial tube, the beam supporting the dielectric plate is not necessary, and the structure of the lid portion of the container is simplified. As a result, there is no gap inside the container, and there is no fear of abnormal discharge occurring in the gap, and there is no need to process the dielectric plate with high accuracy so as not to create a gap.

上記構造のマイクロ波プラズマ処理装置では、成膜やエッチング等の化学反応を伴うプロセスが行われる。このようなプロセスでは、被処理体全面に渡って均一なプラズマを生成するとともに、プロセスに必要なガスの密度および化学反応によって生じた反応生成ガスの密度を均一にする必要がある。このために、被処理体と対向する面に概ね等ピッチに複数のガス孔を設け、このガス孔から容器内に均一にガスを供給することが望ましい。   In the microwave plasma processing apparatus having the above structure, processes involving chemical reactions such as film formation and etching are performed. In such a process, it is necessary to generate uniform plasma over the entire surface of the object to be processed, and to make the density of the gas necessary for the process and the density of the reaction product gas generated by the chemical reaction uniform. For this purpose, it is desirable to provide a plurality of gas holes at a substantially equal pitch on the surface facing the object to be processed and to supply the gas uniformly from the gas holes into the container.

そこで、上記課題を解決するために、ガスの供給位置を適正化したマイクロ波プラズマ処理装置を提供する。   In order to solve the above problems, a microwave plasma processing apparatus in which the gas supply position is optimized is provided.

すなわち、本発明のある態様によれば、内部にてプラズマが励起される容器と、前記容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源と、前記マイクロ波源から供給されたマイクロ波を伝搬させる導体棒と、前記容器の内側に面し、前記導体棒に隣接し、前記導体棒を伝搬したマイクロ波を透過させて前記容器の内部に放出する複数の誘電体板と、前記容器内にプラズマを励起するためのガスを供給するガス供給源と、前記複数の誘電体板の各々の内部を貫通し、その貫通口である第1のガス孔から前記ガスを前記容器内に導入する第1のガス流路と、を備えるマイクロ波プラズマ処理装置が提供される。   That is, according to an aspect of the present invention, a container in which plasma is excited inside, a microwave source that supplies a microwave for exciting plasma in the container, and a microwave that is supplied from the microwave source A conductor rod that propagates through the container, a plurality of dielectric plates that face the inside of the container, are adjacent to the conductor rod, transmit the microwave propagated through the conductor rod, and emit the microwave into the container, and the container A gas supply source for supplying a gas for exciting the plasma into the inside of the plurality of dielectric plates, and the gas is introduced into the container through a first gas hole serving as a through-hole. There is provided a microwave plasma processing apparatus including a first gas flow path.

これによれば、第1のガス流路は、前記複数の誘電体板の各々の内部を貫通する。ガスは、第1のガス流路を通り、第1のガス流路の端部にて容器側に開口した第1のガス孔から容器内に導入される。この結果、各誘電体板の適正な位置から所望の流量のガスを導入することにより、プロセスに必要なガスの密度および化学反応によって生じた反応生成ガスの密度を均一にし、被処理体の上方にて全面に渡って均一なプラズマを生成することができる。   According to this, the first gas flow path penetrates the inside of each of the plurality of dielectric plates. The gas passes through the first gas flow path and is introduced into the container from the first gas hole opened to the container side at the end of the first gas flow path. As a result, by introducing a gas at a desired flow rate from an appropriate position of each dielectric plate, the density of the gas required for the process and the density of the reaction product gas generated by the chemical reaction are made uniform, A uniform plasma can be generated over the entire surface.

前記第1のガス孔を各々の誘電体板の同じ位置に配置してもよい。これによれば、ガスを均一に供給することができるだけでなく、すべての誘電体板の形状が同一になるため、誘電体板を容易に製作することができるとともに、製作に要するコストを下げることができる。   The first gas hole may be arranged at the same position on each dielectric plate. According to this, not only the gas can be supplied uniformly, but all the dielectric plates have the same shape, so that the dielectric plates can be easily manufactured and the manufacturing cost can be reduced. Can do.

前記第1のガス孔を各々の誘電体板の同じ位置に複数配置してもよい。これによれば、各誘電体板に設けられた複数のガス孔からガスが供給されるため、ガスの流れをより均一にすることができる。   A plurality of the first gas holes may be arranged at the same position on each dielectric plate. According to this, since the gas is supplied from the plurality of gas holes provided in each dielectric plate, the gas flow can be made more uniform.

前記複数の第1のガス孔を各々の誘電体板の同じ位置に等ピッチで配置してもよい。これによれば、誘電体板に等ピッチで設けられた複数のガス孔からガスが均一に供給されるため、ガスの流れをさらに均一にすることができる。   The plurality of first gas holes may be arranged at an equal pitch at the same position on each dielectric plate. According to this, since the gas is uniformly supplied from the plurality of gas holes provided in the dielectric plate at an equal pitch, the gas flow can be made more uniform.

前記複数の誘電体板を等ピッチで配置するとともに、前記複数の第1のガス孔を各々の誘電体板を配置するピッチの整数分の1のピッチで配置してもよい。たとえば、複数の誘電体板が300mmのピッチで配置され、さらに第1のガス孔が50mm(すなわち、誘電体板を配置するピッチ300mmの1/6のピッチ)で配置されている場合、すべての誘電体板に渡って複数の第1のガス孔を50mmのピッチで配置することができる。これによれば、誘電体板の下方にて全面に渡ってガスを均一に供給することができる。この結果、被処理体の上方にて全面に渡ってより均一なプラズマを生成することができ、被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。   The plurality of dielectric plates may be arranged at an equal pitch, and the plurality of first gas holes may be arranged at a pitch of 1 / integer of the pitch at which each dielectric plate is arranged. For example, when a plurality of dielectric plates are arranged at a pitch of 300 mm and the first gas holes are arranged at 50 mm (that is, a pitch of 1/6 of the pitch of 300 mm for arranging the dielectric plates), A plurality of first gas holes can be arranged at a pitch of 50 mm across the dielectric plate. According to this, gas can be supplied uniformly over the entire surface below the dielectric plate. As a result, more uniform plasma can be generated over the entire surface above the object to be processed, and a favorable plasma treatment can be performed on the object to be processed.

前記第1のガス流路を流れる所望のガス流量に対して、前記第1のガス流路内部の圧力が10kPa以上50kPa以下になるように前記複数の第1のガス孔を配置するピッチを定めてもよい。   The pitch at which the plurality of first gas holes are arranged is determined so that the pressure inside the first gas flow path is 10 kPa or more and 50 kPa or less with respect to a desired gas flow rate flowing through the first gas flow path. May be.

これによれば、前記第1のガス流路内部の圧力を10kPa以上に制御することにより、ガス流路内において、圧力に比例するガスの衝突周波数がマイクロ波の角周波数より十分大きくなるため、ガス流路内における異常放電の発生を防止することができる。また、前記第1のガス流路内部の圧力を50kPa以下に制御することにより、ガス流量を精度良く制御することができる。   According to this, by controlling the pressure inside the first gas flow path to 10 kPa or more, the gas collision frequency proportional to the pressure is sufficiently larger than the angular frequency of the microwave in the gas flow path. The occurrence of abnormal discharge in the gas flow path can be prevented. Further, the gas flow rate can be controlled with high accuracy by controlling the pressure inside the first gas flow path to 50 kPa or less.

前記第1のガス孔には、複数の細孔を有するガスノズルが設けられていてもよい。これによれば、ガスノズルを流れるガスのコンダクタンスを制御することができる。   The first gas hole may be provided with a gas nozzle having a plurality of pores. According to this, the conductance of the gas flowing through the gas nozzle can be controlled.

特に、前記複数の細孔の直径はシース幅の2倍よりも小さく、前記複数の細孔のアスペクト比は20倍以上であることが好ましい。これによれば、細孔に入り込んだガスがプラズマ化し、細孔内にて異常放電することにより誘電体板が焼損したり、反応性ガスが細孔内にて化学反応を起こすことにより細孔内に反応生成物が付着することを回避することができる。   In particular, the diameter of the plurality of pores is preferably smaller than twice the sheath width, and the aspect ratio of the plurality of pores is preferably 20 times or more. According to this, the gas that has entered the pores is turned into plasma and the dielectric plate burns out due to abnormal discharge in the pores, or the reactive gas causes a chemical reaction in the pores to cause pores. It is possible to avoid the reaction product from adhering inside.

前記第1のガス孔には、多孔質体から形成されたガスノズルが設けられてもよい。これによってもガスノズルを流れるガスのコンダクタンスを制御することができる。また、ガスの平均自由行程を考慮して多孔質体の気孔径を所望の値以下にすることにより、ガスノズル内にプラズマが入り込むことを防止することができる。   The first gas hole may be provided with a gas nozzle formed from a porous body. This also makes it possible to control the conductance of the gas flowing through the gas nozzle. Moreover, it is possible to prevent plasma from entering the gas nozzle by setting the pore diameter of the porous body to a desired value or less in consideration of the mean free path of gas.

前記複数の誘電体板には、貫通穴が形成され、前記誘電体に形成された貫通穴を介して前記導体棒に連結され、少なくとも一部が前記誘電体板の被処理体側の面に隣接した状態にて前記誘電体板の被処理体側の面から露出した複数の金属電極と、各々の金属電極の内部を貫通し、その貫通口である第2のガス孔から前記ガスを前記容器内に導入する第2のガス流路と、をさらに備えてもよい。   The plurality of dielectric plates are formed with through holes, connected to the conductor rods through the through holes formed in the dielectric, and at least a part is adjacent to the surface of the dielectric plate on the object side In this state, a plurality of metal electrodes exposed from the surface of the dielectric plate on the object side and the inside of each metal electrode are penetrated, and the gas is introduced into the container from the second gas hole which is a through-hole. And a second gas flow path introduced into.

マイクロ波の電界エネルギーは、尖ったところや角張ったところに集中する性質を持っている。このため、容器の蓋部分の構造が複雑になると、凸部に集中したマイクロ波の電界エネルギーが隙間に入り込み、隙間部分にて異常放電を引き起こす可能性がある。   The electric field energy of microwaves has a property of concentrating on sharp points and angular points. For this reason, when the structure of the lid portion of the container becomes complicated, there is a possibility that the electric field energy of the microwave concentrated on the convex portion enters the gap and causes abnormal discharge in the gap portion.

しかしながら、かかる構成によれば、各々の誘電体板を導体棒に連結された各々の金属電極により保持することによって、容器の蓋部分の構造をシンプルにすることができる。この結果、容器内部の蓋部分近傍にて隙間がなくなり、隙間にて異常放電が発生する懸念がなくなるとともに、隙間を作らないように誘電体板を高精度に加工する必要がなくなる。
また、前記誘電体板に設けられた複数の第1のガス孔だけでなく金属を貫通する第2のガス孔を用いてガスを均一に供給することができる。
However, according to such a configuration, the structure of the lid portion of the container can be simplified by holding each dielectric plate by each metal electrode connected to the conductor rod. As a result, there is no gap in the vicinity of the lid portion inside the container, and there is no fear of abnormal discharge occurring in the gap, and it is not necessary to process the dielectric plate with high accuracy so as not to create a gap.
Further, the gas can be supplied uniformly using not only the plurality of first gas holes provided in the dielectric plate but also the second gas holes penetrating the metal.

前記第2のガス孔の直径は、所望のガスの流量に対して前記第1のガス孔のコンダクタンスと前記第2のガス孔のコンダクタンスとが等しくなるように決定されてもよい。   The diameter of the second gas hole may be determined so that the conductance of the first gas hole is equal to the conductance of the second gas hole with respect to a desired gas flow rate.

これによれば、第1のガス孔および第2のガス孔からそれぞれ導入されるガスを同じ流量に制御することができる。これにより、プロセスに必要なガスの密度および化学反応によって生じた反応生成ガスの密度を被処理体の上方にて全面に渡って均一にすることができる。   According to this, the gas introduced from each of the first gas hole and the second gas hole can be controlled to the same flow rate. Thereby, the density of the gas required for the process and the density of the reaction product gas generated by the chemical reaction can be made uniform over the entire surface of the object to be processed.

前記複数の第1のガス孔および前記第2のガス孔は、各々の誘電体板の同じ位置に等ピッチで配置されてもよい。これによれば、これにより、ガスを被処理体の上方にて全面に渡って均一に供給することができ、均一なプラズマを生成することができる。   The plurality of first gas holes and the second gas holes may be arranged at an equal pitch at the same position of each dielectric plate. Accordingly, the gas can be supplied uniformly over the entire surface above the object to be processed, and uniform plasma can be generated.

前記複数の誘電体板の各々には、前記金属電極を中心として点対称な位置に凹み部が設けられ、前記複数の第1のガス孔が各凹み部に同数ずつ設けられていてもよい。   Each of the plurality of dielectric plates may be provided with a recess at a point-symmetrical position about the metal electrode, and the same number of the plurality of first gas holes may be provided in each recess.

これによれば、対称性のよい形状をした複数の誘電体板305が等ピッチに配置され、さらに、各凹み部305a内にガス孔Aが同数個だけ設けられる。このような誘電体板の配置の対称性およびガス孔の配置の規則性により、同数のガス孔Aから凹み部305a内に均一に導入されたガスから均一なプラズマを効率よく生成することができる。   According to this, a plurality of dielectric plates 305 having a good symmetry are arranged at an equal pitch, and furthermore, the same number of gas holes A are provided in each recess 305a. Due to the symmetry of the arrangement of the dielectric plates and the regularity of the arrangement of the gas holes, uniform plasma can be efficiently generated from the same number of gas holes A and uniformly introduced into the recess 305a. .

前記導体棒は、前記複数の誘電体板に対応して複数設けられていてもよい。また、前記複数の導体棒は、前記複数の誘電体板に一対一に係合していてもよい。さらに、前記複数の導体棒のそれぞれは、前記複数の誘電体板のそれぞれの中央部にて前記誘電体板に係合していてもよい。   A plurality of the conductor rods may be provided corresponding to the plurality of dielectric plates. The plurality of conductor bars may be engaged with the plurality of dielectric plates on a one-to-one basis. Furthermore, each of the plurality of conductor rods may be engaged with the dielectric plate at the center of each of the plurality of dielectric plates.

前記複数の誘電体板は、矩形状のプレートであってもよい。また、前記複数の誘電体板は、λg/2の整数倍のピッチで等間隔に配置されていてもよい。   The plurality of dielectric plates may be rectangular plates. The plurality of dielectric plates may be arranged at equal intervals at a pitch that is an integral multiple of λg / 2.

また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、周波数が1GHz以下のマイクロ波をマイクロ波源から出力し、前記マイクロ波源から出力されたマイクロ波を導体棒に伝搬させ、前記導体棒を伝搬したマイクロ波を、前記導体棒に隣接した複数の誘電体板に透過させることにより前記容器の内部にマイクロ波を放出し、前記複数の誘電体板の内部を貫通した第1のガス流路の端部に位置する第1のガス孔から、ガス供給源から供給されたガスを前記容器内に導入し、前記放出されたマイクロ波により前記容器に導入されたガスを励起させて被処理体に所望のプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置の使用方法が提供される。   In order to solve the above problem, according to another aspect of the present invention, a microwave having a frequency of 1 GHz or less is output from a microwave source, and the microwave output from the microwave source is propagated to a conductor rod, The microwave propagating through the conductor rod is transmitted through a plurality of dielectric plates adjacent to the conductor rod, whereby the microwave is emitted into the container, and the first penetrates through the inside of the plurality of dielectric plates. A gas supplied from a gas supply source is introduced into the container through a first gas hole located at an end of the gas flow path of the gas, and the gas introduced into the container is excited by the emitted microwave. Thus, there is provided a method of using a microwave plasma processing apparatus for performing a desired plasma processing on an object to be processed.

これによれば、周波数が1GHz以下のマイクロ波が容器内に供給される。カットオフ密度nは、マイクロ波の周波数の二乗に比例するから、2.45GHzのマイクロ波を用いた場合に比べてカットオフ密度nを飛躍的に下げることができる。この結果、低いプラズマの電子密度nでも均一なプラズマが生成され、プロセスウィンドウを広げることができ、被処理体に多種のプラズマ処理を施すことができる。 According to this, a microwave with a frequency of 1 GHz or less is supplied into the container. Cut-off density n c is proportional to the square of the frequency of the microwave, it is possible to lower the cut-off density n c dramatically as compared with the case of using a 2.45GHz microwave. As a result, low plasma uniform plasma even electron density n e is generated, it is possible to widen the process window may be subjected to various plasma process on a target object.

また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、内部にてプラズマが励起される容器と、前記容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源と、前記マイクロ波源から供給されたマイクロ波を伝搬させる導体棒と、前記容器の内側に面し、前記導体棒に隣接し、前記導体棒を伝搬したマイクロ波を透過させて前記容器の内部に放出する単一又は複数の誘電体板と、前記容器内にプラズマを励起するためのガスを供給するガス供給源と、前記単一又は複数の誘電体板の各々の内部を貫通し、その貫通口である第1のガス孔から前記ガスを前記容器内に導入する第1のガス流路と、を備えるマイクロ波プラズマ処理装置が提供される。   In order to solve the above-mentioned problem, according to another aspect of the present invention, a container in which plasma is excited inside, a microwave source that supplies a microwave for exciting plasma in the container, A conductor rod for propagating microwaves supplied from the microwave source, and facing the inside of the container, adjacent to the conductor rod, and transmitting the microwave propagated through the conductor rod to be emitted into the container. A single or a plurality of dielectric plates, a gas supply source for supplying a gas for exciting plasma into the container, and the inside of each of the single or a plurality of dielectric plates, and through the through-holes There is provided a microwave plasma processing apparatus comprising: a first gas flow path for introducing the gas into a container through a certain first gas hole.

本発明によれば、プロセスに必要なガスの密度および化学反応によって生じた反応生成ガスの密度を被処理体の上方にて全面に渡って均一にすることができる。   According to the present invention, the density of the gas required for the process and the density of the reaction product gas generated by the chemical reaction can be made uniform over the entire surface of the workpiece.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置について、本装置の縦断面を模式的に示した図1および本装置の天井面を示した図2を参照しながら説明する。図1は、図2の線O−Oにて装置を切断した断面図である。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより重複説明を省略する。また、1sccmは、10−6/60(m/sec)とする。 Referring to the accompanying drawings, referring to FIG. 1 schematically showing a longitudinal section of the apparatus and FIG. 2 showing a ceiling surface of the apparatus for a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. While explaining. 1 is a cross-sectional view of the device taken along line OO in FIG. In the following description and the accompanying drawings, components having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. Moreover, 1 sccm shall be 10 < -6 > / 60 (m < 3 > / sec).

(プラズマ処理装置の構成)
マイクロ波プラズマ処理装置10は、その内部にてガラス基板(以下、「基板G」という。)をプラズマ処理するための容器100を有している。容器100は、容器本体200と蓋体300とから構成される。容器本体200は、その上部が開口された有底立方体形状を有していて、その開口は蓋体300により閉塞されている。容器本体200と蓋体300との接触面にはOリング205が設けられていて、これにより容器本体200と蓋体300とが密閉され、その内部に処理室Uが形成される。容器本体200および蓋体300は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
(Configuration of plasma processing equipment)
The microwave plasma processing apparatus 10 includes a container 100 for plasma processing a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate G”). The container 100 includes a container body 200 and a lid body 300. The container body 200 has a bottomed cubic shape with an upper portion opened, and the opening is closed by a lid 300. An O-ring 205 is provided on the contact surface between the container main body 200 and the lid body 300, whereby the container main body 200 and the lid body 300 are sealed, and a processing chamber U is formed therein. The container body 200 and the lid body 300 are made of, for example, a metal such as aluminum and are electrically grounded.

容器100の内部には、基板Gを載置するためのサセプタ105(ステージ)が設けられている。サセプタ105は、たとえば窒化アルミニウムからなり、その内部には、給電部110およびヒータ115が設けられている。   Inside the container 100, a susceptor 105 (stage) for placing the substrate G is provided. The susceptor 105 is made of, for example, aluminum nitride, and a power feeding unit 110 and a heater 115 are provided therein.

給電部110には、整合器120(たとえば、コンデンサ)を介して高周波電源125が接続される。また、給電部110には、コイル130を介して高圧直流電源135が接続される。整合器120、高周波電源125、コイル130および高圧直流電源135は、容器100の外部に設けられている。また、高周波電源125および高圧直流電源135は接地されている。   A high frequency power supply 125 is connected to the power supply unit 110 via a matching unit 120 (for example, a capacitor). Further, a high-voltage DC power supply 135 is connected to the power feeding unit 110 via a coil 130. Matching device 120, high frequency power supply 125, coil 130, and high voltage DC power supply 135 are provided outside container 100. The high frequency power supply 125 and the high voltage DC power supply 135 are grounded.

給電部110は、高周波電源125から出力された高周波電力により容器100の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また、給電部110は、高圧直流電源135から出力された直流電圧により基板Gを静電吸着するようになっている。   The power feeding unit 110 applies a predetermined bias voltage to the inside of the container 100 by the high frequency power output from the high frequency power source 125. The power feeding unit 110 is configured to electrostatically attract the substrate G with a DC voltage output from the high-voltage DC power supply 135.

ヒータ115には、容器100の外部に設けられた交流電源140が接続されていて、交流電源140から出力された交流電圧により基板Gを所定の温度に保持するようになっている。サセプタ105は、支持体145に支持されていて、その周囲には処理室Uのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板150が設けられている。   An AC power supply 140 provided outside the container 100 is connected to the heater 115, and the substrate G is held at a predetermined temperature by the AC voltage output from the AC power supply 140. The susceptor 105 is supported by a support body 145, and a baffle plate 150 for controlling the gas flow in the processing chamber U to a preferable state is provided around the susceptor 105.

容器100の底部にはガス排出管155が設けられていて、容器100の外部に設けられた真空ポンプ(図示せず)を用いてガス排出管155から容器100内のガスが排出されることにより、処理室Uは所望の真空度まで減圧される。   A gas discharge pipe 155 is provided at the bottom of the container 100, and the gas in the container 100 is discharged from the gas discharge pipe 155 using a vacuum pump (not shown) provided outside the container 100. The processing chamber U is depressurized to a desired degree of vacuum.

冷媒供給源700は、冷媒配管705に接続されていて、冷媒供給源700から供給された冷媒が冷媒配管705内を循環して再び冷媒供給源700に戻ることにより、容器100を所望の温度に保つようになっている。   The refrigerant supply source 700 is connected to the refrigerant pipe 705, and the refrigerant supplied from the refrigerant supply source 700 circulates in the refrigerant pipe 705 and returns to the refrigerant supply source 700, whereby the container 100 is brought to a desired temperature. To keep.

2台のマイクロ波源900は、分岐導波管905、8つの同軸導波管変換器605、8つの同軸管620、図1の背面方向に平行に位置する8本の分岐同軸管640(図2参照)、各分岐同軸管640に7本ずつ連結された同軸管600、分岐板610および同軸管315からなる伝搬経路に連結されている。これにより、2台のマイクロ波源900から出力された120kW(=60kW×2(2W/cm))のマイクロ波は、伝搬経路を伝搬し、複数の誘電体板305を透過して処理室内に供給される。 The two microwave sources 900 include a branching waveguide 905, eight coaxial waveguide converters 605, eight coaxial tubes 620, and eight branching coaxial tubes 640 positioned in parallel with the back direction of FIG. 7), each of the branch coaxial pipes 640 is connected to a propagation path including seven coaxial pipes 600, branch plates 610, and coaxial pipes 315. Thereby, the 120 kW (= 60 kW × 2 (2 W / cm 2 )) microwaves output from the two microwave sources 900 propagate through the propagation path, pass through the plurality of dielectric plates 305, and enter the processing chamber. Supplied.

図2の断面A−Aを示した図3を参照しながらさらに説明を続ける。同軸管600と同軸管315は、筒状の内部導体(軸部)600a、315aと外部導体600b、315bとから構成されていて、いずれも金属により形成されている。   Further description will be continued with reference to FIG. 3 showing the cross section AA of FIG. The coaxial pipe 600 and the coaxial pipe 315 are constituted by cylindrical inner conductors (shaft portions) 600a and 315a and outer conductors 600b and 315b, both of which are made of metal.

内部導体315aは、蓋部300dを貫いて容器100の外部に突出している。蓋部300dは、蓋体300の上面にて蓋体300と外部導体315bと一体化している部分をいう。その内部導体315aは、吊り上げ部510、バネ部材515および短絡部520からなる固定機構500により、バネ部材515の弾性力を用いて容器100の外側に向かって吊り上げられている。   The inner conductor 315a protrudes outside the container 100 through the lid portion 300d. The lid portion 300d is a portion where the lid body 300 and the external conductor 315b are integrated on the upper surface of the lid body 300. The inner conductor 315 a is lifted toward the outside of the container 100 by the fixing mechanism 500 including the lifting portion 510, the spring member 515, and the short-circuit portion 520 using the elastic force of the spring member 515.

短絡部520は、同軸管315の内部導体315aと蓋部300dとを電気的に短絡させるようになっている。短絡部520は、シールドスパイラルから構成され、内部導体315aを上下に摺動可能に設けられている。このように、短絡部520を設けたことにより、プラズマから金属電極310に流入した熱を、内部導体315aおよび短絡部520を通して効率よく蓋に逃がすことができる。   The short-circuit portion 520 electrically short-circuits the inner conductor 315a of the coaxial tube 315 and the lid portion 300d. The short-circuit portion 520 includes a shield spiral, and is provided so that the internal conductor 315a can slide up and down. Thus, by providing the short circuit part 520, the heat | fever which flowed into the metal electrode 310 from the plasma can be efficiently escaped to a lid through the internal conductor 315a and the short circuit part 520.

分岐板610は、十字状に形成され、銅などの金属により形成されている。分岐板610は、その中央部にて同軸管600の内部導体600aに連結され、その端部にて4本の内部導体315aに連結される。分岐板610と内部導体315aとの接続位置と短絡部520との間隔は、マイクロ波の管内波長λgに対して、λg/4になるように設計されている。   The branch plate 610 is formed in a cross shape and is formed of a metal such as copper. The branch plate 610 is connected to the inner conductor 600a of the coaxial tube 600 at the center thereof, and is connected to the four inner conductors 315a at the ends thereof. The distance between the connection position of the branch plate 610 and the internal conductor 315a and the short-circuit portion 520 is designed to be λg / 4 with respect to the microwave guide wavelength λg.

蓋部300dと内部導体315aとの間には、リング状の誘電体410が設けられている。リング状の誘電体410は、内部導体315aを貫通している。リング状の誘電体410の内周面および外周面には、Oリング415aおよびOリング415bが設けられていて、これにより、処理室Uの内部を真空シールするようになっている。   A ring-shaped dielectric 410 is provided between the lid 300d and the internal conductor 315a. The ring-shaped dielectric 410 penetrates the inner conductor 315a. An O-ring 415a and an O-ring 415b are provided on the inner peripheral surface and the outer peripheral surface of the ring-shaped dielectric 410, whereby the inside of the processing chamber U is vacuum-sealed.

同軸管315の内部導体315aは、誘電体板305の中央に設けられた貫通穴を介して金属電極310に連結されている。金属電極310は、誘電体板305の基板側の面に露出している。金属電極310は円錐状であって、アルミニウム(Al)などの金属から形成されている。かかる構成によれば、誘電体板305は、金属電極310によって保持された状態で、内部導体315aを介してバネ部材515により吊り上げられ、容器100の内壁に固定される。   The inner conductor 315 a of the coaxial tube 315 is connected to the metal electrode 310 through a through hole provided in the center of the dielectric plate 305. The metal electrode 310 is exposed on the surface of the dielectric plate 305 on the substrate side. The metal electrode 310 has a conical shape and is made of a metal such as aluminum (Al). According to such a configuration, the dielectric plate 305 is lifted by the spring member 515 via the internal conductor 315 a while being held by the metal electrode 310, and is fixed to the inner wall of the container 100.

図2に示した誘電体板305は、アルミナ(Al)により形成された、148mm×148mmの略正方形のプレートである。誘電体板305は、分岐同軸管640の管内波長をλg(915MHzにおいて328mm)としたとき、λg/2の整数倍(ここでは1倍)のピッチで等間隔に縦横に配置されている。これにより、224枚(=14×16)の誘電体板305が、2277.4mm×2605mmの容器100の天井面に均等に配置される。なお、誘電体板305は、必ずしも略正方形に限られず、矩形状であってもよい。 The dielectric plate 305 shown in FIG. 2 is a substantially square plate of 148 mm × 148 mm made of alumina (Al 2 O 3 ). The dielectric plates 305 are arranged vertically and horizontally at equal intervals at a pitch that is an integral multiple of λg / 2 (here, 1 time) when the wavelength of the branched coaxial tube 640 is λg (328 mm at 915 MHz). Thereby, 224 (= 14 × 16) dielectric plates 305 are evenly arranged on the ceiling surface of the container 100 of 2277.4 mm × 2605 mm. The dielectric plate 305 is not necessarily limited to a substantially square shape, and may be a rectangular shape.

さらに、図4に2枚の誘電体板305を示したように、誘電体板305の下面(プラズマ側の面)には、金属電極310を囲むようにして金属電極310の周囲に8個の凹み部305aが概ね点対称な位置に設けられている。誘電体板305に凹み部305aを設けると、その内部の電界強度が特に強くなり、凹み部305aの近傍に高密度プラズマが安定して生成されるため、プラズマの安定性とプラズマ励起効率が向上する。   Further, as shown in FIG. 4, the two dielectric plates 305 are provided on the lower surface (the surface on the plasma side) of the dielectric plate 305 so as to surround the metal electrode 310 and have eight recesses around the metal electrode 310. 305a is provided at a substantially point-symmetrical position. When the concave portion 305a is provided in the dielectric plate 305, the electric field strength inside the dielectric plate 305 is particularly strong, and high-density plasma is stably generated in the vicinity of the concave portion 305a, so that plasma stability and plasma excitation efficiency are improved. To do.

蓋部300dの金属面には、溝300aが切られている。1GHz以下の低周波のマイクロ波を供給した場合、誘電体板305とプラズマとの間を表面波(以下、単に表面波という)が伝搬するだけでなく、処理容器内面の金属面とプラズマとの間を表面波(以下、導体表面波という)が伝搬する。溝300aは蓋部300d等、容器100内部の導体の金属面に生じる導体表面波の伝搬を抑制する。   A groove 300a is cut in the metal surface of the lid 300d. When a low-frequency microwave of 1 GHz or less is supplied, not only a surface wave (hereinafter simply referred to as a surface wave) propagates between the dielectric plate 305 and the plasma, but also the metal surface on the inner surface of the processing vessel and the plasma. Surface waves (hereinafter referred to as conductor surface waves) propagate between them. The groove 300a suppresses the propagation of the conductor surface wave generated on the metal surface of the conductor inside the container 100 such as the lid portion 300d.

(ガスの供給)
図1に示したガス供給源800から供給されたガス(プラズマ励起ガスを含む)は、ガスライン805を介して、図4に示した内部導体315aを貫通したガス導入路315cに流入する。さらに、ガスは、誘電体板305を貫通するガス流路810(第1のガス流路に相当)を通過し、その貫通口である8つのガス孔A(第1のガス孔に相当)から処理室Uに導入される。ガスは、また、金属電極310の内部を貫通するガス流路815(第2のガス流路に相当)を流れ、その貫通口であるガス孔B(第2のガス孔に相当)から処理室Uに導入される。
(Gas supply)
Gas (including plasma excitation gas) supplied from the gas supply source 800 shown in FIG. 1 flows into the gas introduction path 315c penetrating the internal conductor 315a shown in FIG. 4 via the gas line 805. Further, the gas passes through the gas flow path 810 (corresponding to the first gas flow path) penetrating the dielectric plate 305, and from the eight gas holes A (corresponding to the first gas holes) that are the through holes. It is introduced into the processing chamber U. The gas also flows through a gas flow path 815 (corresponding to the second gas flow path) penetrating the inside of the metal electrode 310, and from the gas hole B (corresponding to the second gas hole) which is the through-hole, to the processing chamber. Introduced into U.

前述したように、誘電体板305は対称性のよい形状をしているため、1枚の誘電体板305の中で均一なプラズマを生じやすい。また、複数の誘電体板305がλg/2の整数倍の等間隔に配置されることにより、同軸管の内部導体315aを用いてマイクロ波を導入する場合、均一なプラズマを生成することができる。   As described above, since the dielectric plate 305 has a shape with good symmetry, uniform plasma is likely to be generated in one dielectric plate 305. In addition, by arranging the plurality of dielectric plates 305 at equal intervals that are integral multiples of λg / 2, uniform plasma can be generated when microwaves are introduced using the inner conductor 315a of the coaxial tube. .

さらに、本実施形態では、各凹み部305a内にガス孔Aが同数(図4では一つ)ずつ設けられる。これにより、同数のガス孔Aから凹み部305a内に導入されたガスから均一なプラズマを効率よく生成することができる。   Further, in the present embodiment, the same number (one in FIG. 4) of gas holes A is provided in each recess 305a. Thereby, uniform plasma can be efficiently generated from the gas introduced into the recess 305a from the same number of gas holes A.

(ガスの供給位置の適正化)
各々の誘電体板305の同じ位置にガス孔Aを設ければ、全ての誘電体板305の形状が同一になるため、誘電体板305を容易に製作することができる。各々の誘電体板305の同じ位置にガス孔を配置し、かつ等ピッチでガス孔を配置するために、ガス孔のピッチは、誘電体板305のピッチの整数分の1に設定される。
(Optimization of gas supply position)
If the gas hole A is provided at the same position of each dielectric plate 305, the shape of all the dielectric plates 305 becomes the same, so that the dielectric plates 305 can be easily manufactured. In order to arrange the gas holes at the same position on each dielectric plate 305 and arrange the gas holes at an equal pitch, the pitch of the gas holes is set to 1 / integer of the pitch of the dielectric plate 305.

誘電体板305が、例えばλg(同軸管の管内波長)/2のピッチで縦横に配列されているとすれば、ガス孔のピッチはλg/2m(m=1以上の整数)とすればよい。ガス孔のピッチを小さくした方が(mを大きくした方が)ガスの流れが均一になり好ましいが、ガス孔が増えてガス流路の圧力が低下するため、ガス流路内において、圧力に比例するガスの衝突周波数がマイクロ波の角周波数より十分大きくなるため、ガス誘電体内に形成されたガス流路において放電する危険性が高くなるとともに、製造コストが高くなる。また、構造上の制約により、むやみにガス孔のピッチを小さくすることはできない。   If the dielectric plates 305 are arranged vertically and horizontally at a pitch of λg (in-tube wavelength of coaxial tube) / 2, for example, the pitch of the gas holes may be λg / 2m (m = 1 or more integer). . It is preferable to reduce the pitch of the gas holes (to increase m), because the gas flow becomes uniform and the pressure of the gas flow path decreases due to the increase of gas holes. Since the proportional collision frequency of the gas is sufficiently higher than the angular frequency of the microwave, the risk of discharge in the gas flow path formed in the gas dielectric increases, and the manufacturing cost increases. Moreover, the pitch of the gas holes cannot be reduced unnecessarily due to structural limitations.

図4は、m=3とした場合の例である。金属電極310を貫通して開口したガス孔Bを中心として、λg/6(=54.6mm)のピッチでガス孔Aが設けられる。これにより、金属電極310下部のガス孔Bを中心として等間隔に、誘電体板下面の8つの凹み部305aに1つずつガス孔Aが設けられる。   FIG. 4 is an example when m = 3. The gas holes A are provided at a pitch of λg / 6 (= 54.6 mm) around the gas hole B opened through the metal electrode 310. Thus, one gas hole A is provided in each of the eight recessed portions 305a on the lower surface of the dielectric plate at equal intervals with the gas hole B below the metal electrode 310 as the center.

(コンダクタンス)
各々のガス孔A,Bから均等にガスを放出するためには、各々のガス孔A,Bのコンダクタンスを概ね等しくする必要がある。そこで、まず、ガス孔を流れるガスのコンダクダンスを表す一般式について説明する。
(Conductance)
In order to discharge gas evenly from the gas holes A and B, it is necessary to make the conductances of the gas holes A and B substantially equal. Therefore, first, a general formula representing the conductance of the gas flowing through the gas hole will be described.

円筒の直径D>>ガスの平均自由行程λを満たす圧力領域は粘性流領域と呼ばれ、分子は互いにぶつかり合いながら移動する。この領域でコンダクタンスは圧力に比例する。逆に、円筒の直径D<<ガスの平均自由行程λを満たす圧力領域は分子流領域と呼ばれる。分子は管壁へ衝突して分子間の相互作用は少ない。つまり、気体の輸送を妨げる要因は、分子が管壁へ衝突して散乱される現象であり、コンダクタンスの大きさは圧力に依存しない。   The pressure region satisfying the cylinder diameter D >> gas mean free path λ is called the viscous flow region, and the molecules move while colliding with each other. In this region, conductance is proportional to pressure. Conversely, the pressure region satisfying the cylinder diameter D << gas mean free path λ is called the molecular flow region. The molecules collide with the tube wall and there are few interactions between the molecules. That is, the factor that hinders gas transport is a phenomenon in which molecules collide with the tube wall and scatter, and the magnitude of conductance does not depend on pressure.

図5の左に示した長さL,直径Dの円筒のコンダクタンスGholeは、近似的に式(2)で表される。

Figure 2009205921
A conductance G hole of a cylinder having a length L and a diameter D shown on the left in FIG. 5 is approximately expressed by Expression (2).
Figure 2009205921

ここで、Qは単位時間当たりに流れるガスの量(流量)(Pa・m/s)、ΔPは円筒の上流圧と下流圧との差(P−P)を示す。円筒のコンダクタンスGholeの右辺の第一項は粘性流コンダクタンス、第二項は分子流コンダクタンスである。粘性流に含まれるガス粘性係数ηは、上式のようにガス分子(原子)質量M、ボルツマン定数k、ガス温度T、ガス衝突直径σから導かれる。 Here, Q represents the amount (flow rate) of gas flowing per unit time (Pa · m 3 / s), and ΔP represents the difference (P 1 −P 2 ) between the upstream pressure and the downstream pressure of the cylinder. The first term on the right side of the cylindrical conductance G hole is the viscous flow conductance, and the second term is the molecular flow conductance. The gas viscosity coefficient η included in the viscous flow is derived from the gas molecule (atom) mass M, the Boltzmann constant k, the gas temperature T, and the gas collision diameter σ as shown in the above equation.

直径DのオリフィスのコンダクタンスGorifice(臨界圧力条件P>〜2P)は近似的に式(3)で表される。

Figure 2009205921
The conductance G orifice (critical pressure condition P 1 > ˜2P 2 ) of the orifice having the diameter D is approximately expressed by the equation (3).
Figure 2009205921

ここで、Qは体積流量(m/s)、ΔPはオリフィスの上流圧と下流圧との差(P−P)を示す。コンダクタンスGorificeに含まれるCは縮流係数(オリフィスの場合0.82)、Nはロシュミット数、γはガス比熱比、Aはオリフィスの面積を示す。 Here, Q represents a volume flow rate (m 3 / s), and ΔP represents a difference (P 1 −P 2 ) between the upstream pressure and the downstream pressure of the orifice. C C included in the conductance G orifice is a contraction coefficient (0.82 in the case of an orifice), N L is the Roschmitt number, γ is the gas specific heat ratio, and A 1 is the area of the orifice.

ガス孔のコンダクタンスGは、(2)式および(3)式を用いて近似的に次式(4)にて表される。
1/G=1/Gorifice+1/Ghole・・・(4)
The conductance G of the gas hole is approximately expressed by the following equation (4) using the equations (2) and (3).
1 / G = 1 / G orifice + 1 / G hole (4)

たとえば、(2)式によれば、P>>Pの場合、粘性流コンダクタンスの項は概ね圧力Pに比例する。また、P>>Pの場合であって、ガス流路の圧力が10kPa以上の場合、ガスの平均自由行程λは数μm以下になり、数10μm以上のガス穴の直径Dよりも十分小さくなる。その結果、式(2)において粘性流コンダクタンスの項のほうが分子流コンダクタンスの項よりも十分に大きくなるため、分子流コンダクタンスの項は無視できる。よって、ΔP(=Q/Ghole)は概ねQ/ΔPに比例する。つまり、ΔPは概ねQ1/2に比例する。 For example, according to equation (2), when P 1 >> P 2 , the viscous flow conductance term is generally proportional to the pressure P 1 . Further, in the case of P 1 >> P 2 and when the pressure of the gas flow path is 10 kPa or more, the mean free path λ of the gas is several μm or less, which is sufficiently larger than the diameter D of the gas hole of several tens of μm or more. Get smaller. As a result, in the equation (2), the viscous flow conductance term is sufficiently larger than the molecular flow conductance term, so the molecular flow conductance term is negligible. Therefore, ΔP (= Q / G hole ) is approximately proportional to Q / ΔP. That is, ΔP is approximately proportional to Q 1/2 .

一方、(3)式によれば、オリフィスコンダクタンスGorificeは圧力Pに依存しない。よって、ΔP(=Q/Gorifice)は概ねQに比例する。この結果から、上流圧Pと下流圧Pとの圧力差が大きくなると、円筒よりもオリフィスがガスの流れやすさに大きな影響を及ぼすことがわかる。 On the other hand, according to the equation (3), the orifice conductance G orifice does not depend on the pressure P 1 . Therefore, ΔP (= Q / G orifice ) is approximately proportional to Q. From this result, the pressure difference between the upstream pressure P 1 and downstream pressure P 2 increases, the orifice is seen that a large influence on the flowability of the gas than cylindrical.

(ガス孔の形状)
図4および図5に示したように、誘電体板に設けられたガス孔Aは、細管hlを多数束ねたガスノズル820から形成されている。ガスノズル820内部の各細管hlは、各極細管にガスが入り込まないこと、およびガスの流量を精度よく制御することを条件として、その径および数が予め定められている。各極細管にガスが入り込まないためには、ガス孔の直径Dとガスの平均自由行程やシース圧、アスペクト比との関係を考慮する必要がある。ガスの流量を精度よく制御するためには、上記コンダクタンスを適切な値にする必要がある。
(Gas hole shape)
As shown in FIGS. 4 and 5, the gas hole A provided in the dielectric plate is formed from a gas nozzle 820 in which a large number of thin tubes hl are bundled. The diameters and numbers of the narrow tubes hl inside the gas nozzle 820 are determined on the condition that gas does not enter the ultrathin tubes and the flow rate of the gas is accurately controlled. In order to prevent gas from entering each ultrathin tube, it is necessary to consider the relationship between the diameter D of the gas hole and the mean free path, sheath pressure, and aspect ratio of the gas. In order to accurately control the gas flow rate, the conductance needs to be set to an appropriate value.

ガスノズル820は、誘電体板305の内部に設けられたガス流路810の端部に設置されている。ガスノズル820に容器側からガスが入り込むと、ガスノズル820内のガスが誘電体板305を透過するマイクロ波の電界エネルギーによりプラズマ化される。この結果、誘電体板内のガス流路810やガスノズル820で異常放電が生じ、誘電体板305が焼損したり、ガスノズル820の細穴hlの内部にて反応性ガスが化学反応を起こすことにより細穴hlに反応生成物が付着する不具合が生じる。   The gas nozzle 820 is installed at the end of a gas flow path 810 provided inside the dielectric plate 305. When gas enters the gas nozzle 820 from the container side, the gas in the gas nozzle 820 is turned into plasma by microwave electric field energy that passes through the dielectric plate 305. As a result, abnormal discharge occurs in the gas flow path 810 and the gas nozzle 820 in the dielectric plate, the dielectric plate 305 is burned out, or the reactive gas causes a chemical reaction inside the narrow hole hl of the gas nozzle 820. There arises a problem that the reaction product adheres to the fine hole hl.

そこで、ガスノズル820の細穴hlの直径は、プラズマ励起ガスの平均自由工程に基づき、プラズマ励起ガスがガスノズル820中に入り込まないサイズ(たとえば、直径50μm)にする。   Therefore, the diameter of the narrow hole hl of the gas nozzle 820 is set to a size (for example, a diameter of 50 μm) that prevents the plasma excitation gas from entering the gas nozzle 820 based on the mean free path of the plasma excitation gas.

また、誘電体板305に設けられたガス孔Bについては、ガス孔Bの径をシース幅の2倍よりも小さく、アスペクト比(ガス孔の長さ/ガス孔の直径)を20倍以上にしてプラズマが入り込まないようにするとともに、所望のガスを流したときのガス流路810の圧力を高く(電子の衝突周波数>>マイクロ波角周波数)して、誘電体内部のガス流路810において放電しないようにする。   For the gas hole B provided in the dielectric plate 305, the diameter of the gas hole B is smaller than twice the sheath width, and the aspect ratio (the length of the gas hole / the diameter of the gas hole) is set to 20 times or more. In the gas flow path 810 inside the dielectric, the plasma is prevented from entering and the pressure of the gas flow path 810 when a desired gas flows is increased (electron collision frequency >> microwave angular frequency). Do not discharge.

(4)式に基づいて、Arガスについてガス流路の圧力を計算した結果を図6に示す。プロセスが行われる条件において、誘電体板近傍の電子密度はせいぜい2×1012cm−3であり、このときのシース幅はおよそ26μmとなる。そこで、ガス孔Aのガスノズル820にプラズマが入り込むことがないように、ガスノズル820の細管hlの直径をシース幅の2倍以下の50μm、ガス穴(細管)の長さを4mmとした。 FIG. 6 shows the result of calculating the gas flow path pressure for Ar gas based on the equation (4). Under the conditions under which the process is performed, the electron density in the vicinity of the dielectric plate is at most 2 × 10 12 cm −3 , and the sheath width at this time is approximately 26 μm. Therefore, in order to prevent plasma from entering the gas nozzle 820 in the gas hole A, the diameter of the thin tube hl of the gas nozzle 820 is 50 μm, which is twice or less the sheath width, and the length of the gas hole (narrow tube) is 4 mm.

図6では、(a)誘電体板305にガス孔A(ガス孔径50μm、ガス孔長4mmの細管hlを18本束ねたガスノズル820)を設けた場合、(b)金属電極310にガス孔B(ガス孔径118μm、ガス孔長4mmのガス管の先端部)を設けた場合、についてガス流量(sccm)とガス流路圧力(kPa)との関係を示す。   In FIG. 6, when (a) a gas hole A (a gas nozzle 820 in which 18 thin tubes hl having a gas hole diameter of 50 μm and a gas hole length of 4 mm) are provided in the dielectric plate 305, (b) the gas hole B is formed in the metal electrode 310. The relationship between the gas flow rate (sccm) and the gas flow path pressure (kPa) is shown for the case where the tip of a gas pipe having a gas hole diameter of 118 μm and a gas hole length of 4 mm is provided.

ガス流路の圧力が低すぎるとガス流路内において、圧力に比例するガスの衝突周波数がマイクロ波の角周波数より十分大きくなるため、ガス流路で異常放電が発生してしまう。よって、ガス流路の圧力は10kPa以上にすることが望ましい。一方、ガス流路の圧力が高すぎるとガス流量の制御が困難になるため、ガス流路の圧力は50kPa以下にすることが望ましい。   If the pressure in the gas flow path is too low, the gas collision frequency proportional to the pressure is sufficiently higher than the angular frequency of the microwave in the gas flow path, and abnormal discharge occurs in the gas flow path. Therefore, it is desirable that the pressure of the gas flow path be 10 kPa or more. On the other hand, if the pressure of the gas flow path is too high, it becomes difficult to control the gas flow rate, so the pressure of the gas flow path is desirably 50 kPa or less.

図4に示したように、54.6mmピッチでガス孔が設けられている場合、プロセスが行われる条件において一つのガス孔あたりのガス流量は、2〜10sccm程度となる。この流量範囲においてガス流路の圧力が10〜50kPaの範囲に入るように、ガスノズル820内部の細管hlの数を18個とした。   As shown in FIG. 4, when the gas holes are provided at a pitch of 54.6 mm, the gas flow rate per gas hole is about 2 to 10 sccm under the condition where the process is performed. The number of the thin tubes hl inside the gas nozzle 820 is set to 18 so that the pressure of the gas flow path falls within the range of 10 to 50 kPa in this flow rate range.

次に、所望のガス流量(2〜10sccm)において、金属電極310に設けるガス孔Bのコンダクタンスが誘電体板305に設けるガス孔Aのコンダクタンスとほぼ等しくなるように、金属電極310に設けるガス孔の直径を118μm、ガス孔の長さを4mmに決定した。   Next, the gas holes provided in the metal electrode 310 so that the conductance of the gas holes B provided in the metal electrode 310 is substantially equal to the conductance of the gas holes A provided in the dielectric plate 305 at a desired gas flow rate (2 to 10 sccm). The diameter was determined to be 118 μm, and the length of the gas hole was determined to be 4 mm.

これにより、ガスノズル820の内部にてガスがプラズマ化して、細穴hlの内部にて異常放電が生じ、誘電体板305が焼損したり、細穴hlの内部にて反応性ガスが化学反応を起こし、細穴hlに反応生成物が付着する不具合を解消することができる。また、コンダクタンスが同一になるようにガス孔Aおよびガス孔Bの直径を定めることにより、ガスの流れを精度よく制御することができる。   As a result, the gas is turned into plasma inside the gas nozzle 820, abnormal discharge occurs inside the narrow hole hl, the dielectric plate 305 burns out, or the reactive gas undergoes a chemical reaction inside the narrow hole hl. It is possible to eliminate the problem that the reaction product adheres to the fine hole hl. Further, by determining the diameters of the gas hole A and the gas hole B so that the conductances are the same, the gas flow can be accurately controlled.

なお、ガスノズル820は、図7に示したように、ポーラスPから形成されていてもよく、ポーラスPとガスノズルNとの組み合わせでもよい。また、金属電極310に設けられたガス孔Bも、ポーラスであってもよく、ポーラスと極細管を束ねたノズルとの組み合わせでもよい。ただし、ガス孔Bの構造を誘電体板305に設けられたガス孔Aと同じ構造にした方が、コンダクタンスを同じにしやすいので好ましい。   As shown in FIG. 7, the gas nozzle 820 may be formed of a porous P or a combination of the porous P and the gas nozzle N. Further, the gas hole B provided in the metal electrode 310 may be porous, or may be a combination of a porous and a nozzle in which an ultrathin tube is bundled. However, it is preferable that the structure of the gas hole B is the same as that of the gas hole A provided in the dielectric plate 305 because the conductance can be easily made the same.

以上に説明した本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置によれば、ガスの供給位置を適正化し、ガス孔の形状および構造を最適化することにより、プロセスに必要なガスの密度および化学反応によって生じた反応生成ガスの密度を被処理体の上方にて全面に渡って均一にすることができる。   According to the microwave plasma processing apparatus according to the present embodiment described above, by optimizing the gas supply position and optimizing the shape and structure of the gas holes, the gas density and chemical reaction required for the process can be improved. The density of the generated reaction product gas can be made uniform over the entire surface of the object to be processed.

なお、容器100の天井面に配置されたガス孔Aの数は複数であっても単数であってもよい。   Note that the number of gas holes A arranged on the ceiling surface of the container 100 may be plural or singular.

上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、マイクロ波プラズマ処理装置の発明の実施形態を、マイクロ波プラズマ処理装置の使用方法の実施形態とすることができる。   In the above embodiment, the operations of the respective units are related to each other, and can be replaced as a series of operations in consideration of the relationship between each other. And by replacing in this way, the embodiment of the invention of the microwave plasma processing apparatus can be made the embodiment of the method of using the microwave plasma processing apparatus.

(周波数の限定)
上記各実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置10を用いて、周波数が1GHz以下のマイクロ波をマイクロ波源900から出力することにより、良好なプラズマ処理を実現できる。従来のマイクロ波プラズマ処理装置では、主に、2.45GHzのマイクロ波が使われていたが、上記(1)式によれば、カットオフ密度nは、マイクロ波の周波数の二乗に比例する。よって、周波数を1GHzにすれば、カットオフ密度nを2.45GHzの場合の1/7程度まで下げることができる。この結果、低いプラズマの電子密度nでも均一なプラズマが生成され、プロセスウィンドウを広げることができる。
(Frequency limitation)
By using the microwave plasma processing apparatus 10 according to each of the embodiments described above, a microwave having a frequency of 1 GHz or less is output from the microwave source 900, so that favorable plasma processing can be realized. In conventional microwave plasma processing apparatus is mainly, although 2.45GHz microwave was used, according to the above (1), the cut-off density n c is proportional to the square of the frequency of the microwave . Therefore, if the frequency to 1 GHz, it is possible to lower the cut-off density n c to about 1/7 in the case of 2.45 GHz. As a result, a uniform or low plasma electron density n e plasma is generated, it is possible to widen the process window.

NFガスは、最も着火しにくいガスの一つである。カットオフ密度nが、NFガスを用いた場合の実用的な電子密度である1.4×1011cm−3と等しくなる周波数は1GHzである。すなわち、マイクロ波の周波数として1GHz以下を選択すると、どんなガスを用いても実用的な電力密度で均一なプラズマを励起することができる。 NF gas is one of the gases that are most difficult to ignite. Cut-off density n c is practical equal frequency as 1.4 × 10 11 cm -3 is an electron density in the case of using the NF gas is 1 GHz. That is, if a frequency of 1 GHz or less is selected as the microwave frequency, uniform plasma can be excited with a practical power density using any gas.

よって、1GHz以下のマイクロ波を用いることにより、2.45GHzの周波数のマイクロ波のある程度のパワーでは単一ガスの状態で表面波が広がらず、均一で安定したプラズマを励起できなかったF系単一ガスであっても均一で安定したプラズマを励起させることができる。これにより、実用的なマイクロ波のパワーを用いてクリーニングガスを励起させ、これにより生成されたプラズマによってプラズマ処理装置の内部をクリーニングすることができる。   Therefore, by using a microwave of 1 GHz or less, a surface wave does not spread in a single gas state with a certain level of power of a microwave with a frequency of 2.45 GHz, and a F-type single that could not excite a uniform and stable plasma. Even with one gas, a uniform and stable plasma can be excited. Accordingly, the cleaning gas is excited using a practical microwave power, and the inside of the plasma processing apparatus can be cleaned by the plasma generated thereby.

たとえば、周波数が1GHz以下のマイクロ波をマイクロ波源900から出力し、マイクロ波源900から出力されたマイクロ波を同軸管(640、620、600、315)に伝搬させる。同軸管を伝搬したマイクロ波を、同軸管に隣接した複数の誘電体板305に透過させることにより容器100の内部にマイクロ波を放出する。ガス孔Aは、複数の誘電体板305の内部を貫通したガス流路810の端部に位置する。このガス孔Aから、ガス供給源800から供給されたクリーニングガスを容器100の内部に導入し、前記放出されたマイクロ波により容器100に導入されたガスを励起させて基板Gに所望のプラズマ処理を施す。低周波数のマイクロ波によりプラズマ処理装置の内部をF系ガスのみでクリーニングすることができる。   For example, a microwave having a frequency of 1 GHz or less is output from the microwave source 900, and the microwave output from the microwave source 900 is propagated to the coaxial waveguides (640, 620, 600, 315). Microwaves propagating through the coaxial tube are transmitted through a plurality of dielectric plates 305 adjacent to the coaxial tube, thereby releasing the microwaves into the container 100. The gas hole A is located at the end of the gas flow path 810 that penetrates the inside of the plurality of dielectric plates 305. From this gas hole A, the cleaning gas supplied from the gas supply source 800 is introduced into the container 100, and the gas introduced into the container 100 is excited by the emitted microwaves to cause the substrate G to have a desired plasma treatment. Apply. The inside of the plasma processing apparatus can be cleaned only with the F-based gas by the low-frequency microwave.

なお、電気学会・マイクロ波プラズマ調査専門委員会編「マイクロ波プラズマの技術」オーム社出版、平成15年9月25日発行の序文には、本書では「「マイクロ波帯」は、UHF帯の300MHz以上の周波数領域を指している」とあることから、本明細書中においてもマイクロ波の周波数は300MHz以上とする。   The introduction of “Microwave Plasma Technology” published by Ohmsha, published on September 25, 2003, edited by the IEEJ / Microwave Plasma Research Special Committee, In this specification, the microwave frequency is set to 300 MHz or higher.

以上、添付図面を参照しながら本発明の一実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

たとえば、本発明にかかるマイクロ波プラズマ処理装置によれば、大面積のガラス基板、円形のシリコンウエハや角型のSOI(Silicon On Insulator)基板を処理することができる。   For example, according to the microwave plasma processing apparatus of the present invention, a large-area glass substrate, a circular silicon wafer, or a square SOI (Silicon On Insulator) substrate can be processed.

また、本発明にかかるプラズマ処理装置に設けられた誘電体板は、複数の誘電体板305を有するプラズマ処理装置であってもよく、図8に示したように、大面積の1枚の誘電体板305を有するプラズマ処理装置であってもよい。   In addition, the dielectric plate provided in the plasma processing apparatus according to the present invention may be a plasma processing apparatus having a plurality of dielectric plates 305, and as shown in FIG. A plasma processing apparatus having a body plate 305 may be used.

図8のプラズマ処理装置においても、ガス(プラズマ励起ガスを含む)は、内部導体315aを貫通したガス導入路315cに流入する。さらに、ガスは、誘電体板305を貫通するガス流路810(第1のガス流路に相当)を通過し、天井面にて均等に配置された複数のガス孔A(第1のガス孔に相当)から処理室Uに導入される。ガスは、また、金属電極310の内部を貫通するガス流路815(第2のガス流路に相当)を流れ、その貫通口であるガス孔B(第2のガス孔に相当)から処理室Uに導入される。   Also in the plasma processing apparatus of FIG. 8, the gas (including the plasma excitation gas) flows into the gas introduction path 315c penetrating the inner conductor 315a. Further, the gas passes through the gas flow path 810 (corresponding to the first gas flow path) penetrating the dielectric plate 305 and has a plurality of gas holes A (first gas holes) arranged uniformly on the ceiling surface. To the processing chamber U. The gas also flows through a gas flow path 815 (corresponding to the second gas flow path) penetrating the inside of the metal electrode 310, and from the gas hole B (corresponding to the second gas hole) which is the through-hole, to the processing chamber. Introduced into U.

これによっても、1枚の誘電体板305及び金属電極310にガス孔A,Bが等ピッチに設けられているため、均一なプラズマを生成することができる。   Also by this, since the gas holes A and B are provided at the same pitch in one dielectric plate 305 and the metal electrode 310, uniform plasma can be generated.

また、本発明にかかるマイクロ波プラズマ処理装置では、成膜処理、拡散処理、エッチング処理、アッシング処理などのあらゆるプラズマ処理を実行することができる。   In the microwave plasma processing apparatus according to the present invention, any plasma processing such as film formation processing, diffusion processing, etching processing, and ashing processing can be performed.

本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the microwave plasma processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 同実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の天井面を示した図である。It is the figure which showed the ceiling surface of the microwave plasma processing apparatus concerning the embodiment. 同実施形態にかかる蓋部近傍を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the cover part vicinity concerning the embodiment was expanded. 同実施形態にかかる誘電体板下面のガス孔の位置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the position of the gas hole of the dielectric material board concerning the embodiment. 同実施形態にかかるガス孔に取り付けられたガスノズルを示した図である。It is the figure which showed the gas nozzle attached to the gas hole concerning the embodiment. ガス流路の圧力およびガス流量とガスのコンダクタンスとの関係を示したグラフである。It is the graph which showed the relationship between the pressure of a gas flow path and gas flow volume, and the conductance of gas. 他のガスノズルを示した図である。It is the figure which showed the other gas nozzle. 本発明の他の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the microwave plasma processing apparatus concerning other one Embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 マイクロ波プラズマ処理装置
100 容器
200 容器本体
205,415a,415b Oリング
300 蓋体
300a 溝
300d 蓋部
305 誘電体板
305a 凹み部
310 金属電極
315、600、620、640 同軸管
315a、600a 内部導体
410 リング状の誘電体
500 固定機構
515 バネ部材
520 短絡部
605 同軸導波管変換器
610 分岐板
900 マイクロ波源
905 分岐導波管
U 処理室
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microwave plasma processing apparatus 100 Container 200 Container main body 205,415a, 415b O-ring 300 Lid body 300a Groove 300d Lid part 305 Dielectric plate 305a Recessed part 310 Metal electrode 315, 600, 620, 640 Coaxial pipe 315a, 600a Inner conductor 410 Ring-shaped dielectric 500 Fixing mechanism 515 Spring member 520 Short-circuit 605 Coaxial waveguide converter 610 Branch plate 900 Microwave source 905 Branch waveguide U Processing chamber

Claims (21)

内部にてプラズマが励起される容器と、
前記容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
前記マイクロ波源から供給されたマイクロ波を伝搬させる導体棒と、
前記容器の内側に面し、前記導体棒に隣接し、前記導体棒を伝搬したマイクロ波を透過させて前記容器の内部に放出する複数の誘電体板と、
前記容器内にプラズマを励起するためのガスを供給するガス供給源と、
前記複数の誘電体板の各々の内部を貫通し、その貫通口である第1のガス孔から前記ガスを前記容器内に導入する第1のガス流路と、を備えるマイクロ波プラズマ処理装置。
A container in which plasma is excited,
A microwave source for supplying a microwave for exciting plasma in the container;
A conductor rod for propagating microwaves supplied from the microwave source;
A plurality of dielectric plates facing the inside of the container, adjacent to the conductor rod, and transmitting microwaves propagating through the conductor rod to be emitted into the container;
A gas supply source for supplying a gas for exciting plasma in the container;
A microwave plasma processing apparatus comprising: a first gas flow path that penetrates through each of the plurality of dielectric plates and introduces the gas into the container through a first gas hole that is a through-hole.
前記第1のガス孔は、各々の誘電体板の同じ位置に配置される請求項1に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas hole is disposed at the same position of each dielectric plate. 前記第1のガス孔は、各々の誘電体板の同じ位置に複数配置される請求項2に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 2, wherein a plurality of the first gas holes are arranged at the same position of each dielectric plate. 前記複数の第1のガス孔は、各々の誘電体板の同じ位置に等ピッチで配置される請求項3に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plurality of first gas holes are arranged at an equal pitch at the same position of each dielectric plate. 前記複数の誘電体板は、等ピッチで配置され、
前記複数の第1のガス孔は、各々の誘電体板を配置するピッチの整数分の1のピッチで配置される請求項4に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。
The plurality of dielectric plates are arranged at an equal pitch,
5. The microwave plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the plurality of first gas holes are arranged at a pitch of 1 / integer of a pitch at which each dielectric plate is arranged.
前記第1のガス流路を流れる所望のガス流量に対して、前記第1のガス流路内部の圧力が10kPa以上50kPa以下になるように前記複数の第1のガス孔を配置するピッチを定める請求項5に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The pitch at which the plurality of first gas holes are arranged is determined so that the pressure inside the first gas channel is 10 kPa or more and 50 kPa or less with respect to a desired gas flow rate flowing through the first gas channel. The microwave plasma processing apparatus according to claim 5. 前記第1のガス孔には、複数の細孔を有するガスノズルが設けられている請求項1〜6のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas hole is provided with a gas nozzle having a plurality of pores. 前記複数の細孔の直径はシース幅の2倍よりも小さく、前記複数の細孔のアスペクト比は20倍以上である請求項7に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 7, wherein a diameter of the plurality of pores is smaller than twice a sheath width, and an aspect ratio of the plurality of pores is 20 times or more. 前記第1のガス孔には、多孔質体から形成されたガスノズルが設けられている請求項1〜6のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas hole is provided with a gas nozzle formed of a porous body. 前記複数の誘電体板には、貫通穴が形成され、
前記誘電体に形成された貫通穴を介して前記導体棒に連結され、少なくとも一部が前記誘電体板の被処理体側の面に隣接した状態にて前記誘電体板の被処理体側の面から露出した複数の金属電極と、
各々の金属電極の内部を貫通し、その貫通口である第2のガス孔から前記ガスを前記容器内に導入する第2のガス流路と、をさらに備える請求項1〜9のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。
Through holes are formed in the plurality of dielectric plates,
The dielectric plate is connected to the conductor rod through a through hole formed in the dielectric, and at least part of the dielectric plate is adjacent to the surface of the dielectric plate to be processed from the surface of the dielectric plate. A plurality of exposed metal electrodes;
A second gas flow path which penetrates the inside of each metal electrode and introduces the gas into the container from a second gas hole which is a through hole thereof. The described microwave plasma processing apparatus.
前記第2のガス孔の直径は、所望のガスの流量に対して前記第1のガス孔のコンダクタンスと前記第2のガス孔のコンダクタンスとが等しくなるように決定される請求項10に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The diameter of the second gas hole is determined such that a conductance of the first gas hole is equal to a conductance of the second gas hole with respect to a desired gas flow rate. Microwave plasma processing equipment. 前記複数の第1のガス孔および前記第2のガス孔は、各々の誘電体板の同じ位置に等ピッチで配置される請求項10または11のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   12. The microwave plasma processing apparatus according to claim 10, wherein the plurality of first gas holes and the second gas holes are arranged at an equal pitch at the same position of each dielectric plate. 前記複数の誘電体板の各々には、前記金属電極を中心として点対称な位置に凹み部が設けられ、
前記複数の第1のガス孔は、各凹み部に同数ずつ設けられている請求項10〜12のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。
Each of the plurality of dielectric plates is provided with a recess at a point-symmetrical position around the metal electrode,
The microwave plasma processing apparatus according to claim 10, wherein the same number of the plurality of first gas holes is provided in each recess.
前記導体棒は、前記複数の誘電体板に対応して複数設けられている請求項1〜13のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the conductive rods are provided corresponding to the plurality of dielectric plates. 前記複数の導体棒は、前記複数の誘電体板に一対一に係合している請求項14に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 14, wherein the plurality of conductor rods are engaged with the plurality of dielectric plates on a one-to-one basis. 前記複数の導体棒のそれぞれは、前記複数の誘電体板のそれぞれの中央部にて前記誘電体板に係合している請求項15に記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 15, wherein each of the plurality of conductor rods is engaged with the dielectric plate at a central portion of each of the plurality of dielectric plates. 前記複数の誘電体板は、矩形状のプレートである請求項1〜16のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of dielectric plates are rectangular plates. 前記複数の誘電体板は、λg/2の整数倍のピッチで等間隔に配置されている請求項1〜17のいずれかに記載されたマイクロ波プラズマ処理装置。   The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of dielectric plates are arranged at equal intervals at a pitch that is an integral multiple of λg / 2. 前記マイクロ波源は、周波数が1GHz以下のマイクロ波を出力する請求項1〜13のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the microwave source outputs a microwave having a frequency of 1 GHz or less. 周波数が1GHz以下のマイクロ波をマイクロ波源から出力し、
前記マイクロ波源から出力されたマイクロ波を導体棒に伝搬させ、
前記導体棒を伝搬したマイクロ波を、前記導体棒に隣接した複数の誘電体板に透過させることにより前記容器の内部にマイクロ波を放出し、
前記複数の誘電体板の内部を貫通した第1のガス流路の端部に位置する第1のガス孔から、ガス供給源から供給されたガスを前記容器内に導入し、
前記放出されたマイクロ波により前記容器に導入されたガスを励起させて被処理体に所望のプラズマ処理を施すマイクロ波プラズマ処理装置の使用方法。
A microwave with a frequency of 1 GHz or less is output from the microwave source,
Propagating the microwave output from the microwave source to the conductor rod,
Microwaves propagated through the conductor rods are transmitted through a plurality of dielectric plates adjacent to the conductor rods to emit microwaves into the container,
A gas supplied from a gas supply source is introduced into the container from a first gas hole located at an end of a first gas flow path penetrating the inside of the plurality of dielectric plates;
A method of using a microwave plasma processing apparatus for exciting a gas introduced into the container by the emitted microwave to perform a desired plasma processing on a target object.
内部にてプラズマが励起される容器と、
前記容器内にプラズマを励起するためのマイクロ波を供給するマイクロ波源と、
前記マイクロ波源から供給されたマイクロ波を伝搬させる導体棒と、
前記容器の内側に面し、前記導体棒に隣接し、前記導体棒を伝搬したマイクロ波を透過させて前記容器の内部に放出する単一または複数の誘電体板と、
前記容器内にプラズマを励起するためのガスを供給するガス供給源と、
前記単一または複数の誘電体板の各々の内部を貫通し、その貫通口である第1のガス孔から前記ガスを前記容器内に導入する第1のガス流路と、を備えるマイクロ波プラズマ処理装置。
A container in which plasma is excited,
A microwave source for supplying a microwave for exciting plasma in the container;
A conductor rod for propagating microwaves supplied from the microwave source;
A single or a plurality of dielectric plates facing the inside of the container, adjacent to the conductor rod, and transmitting microwaves propagating through the conductor rod to be emitted into the container;
A gas supply source for supplying a gas for exciting plasma in the container;
A microwave plasma comprising: a first gas passage that penetrates through each of the single or plural dielectric plates and introduces the gas into the container from a first gas hole that is a through-hole of the dielectric plate. Processing equipment.
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