JP2010170974A - Plasma source and plasma treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma source and a plasma treatment device wherein the correction of plasma distribution can be carried out easily. <P>SOLUTION: The plasma source 2 is equipped with a micro-wave forming mechanism 30 that forms micro-waves, a plurality of antennae modules 41 that introduce the formed micro-waves into a chamber 1, and a micro-wave synthesis part 70 installed neighboring the chamber 1 to synthesize the micro-waves radiated from the plurality of antennae modules 41. The micro-wave synthesis part 70 has a synthesizing space 74 to space-synthesize the microwaves radiated from the plurality of antennae modules 41, and a dielectric member 72 installed between the synthesizing space 74 and the chamber 1. The micro-waves synthesized in the synthesizing space 74 are introduced into the chamber 1 via the dielectric member 72. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、プラズマ処理を行う処理容器内に電磁波を導入して、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ源、およびそのようなプラズマ源を用いたプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma source that introduces electromagnetic waves into a processing vessel for performing plasma processing, and converts the gas supplied into the processing vessel into plasma, and a plasma processing apparatus using such a plasma source.

プラズマ処理は、半導体デバイスの製造に不可欠な技術であるが、近時、LSIの高集積化、高速化の要請からLSIを構成する半導体素子のデザインルールが益々微細化され、また、半導体ウエハが大型化されており、それにともなって、プラズマ処理装置においてもこのような微細化および大型化に対応するものが求められている。   Plasma processing is an indispensable technology for the manufacture of semiconductor devices. Recently, the design rules of semiconductor elements constituting LSIs have been increasingly miniaturized due to the demand for higher integration and higher speed of LSIs, and semiconductor wafers Along with this, there is a demand for plasma processing apparatuses that can cope with such miniaturization and enlargement.

ところが、従来から多用されてきた平行平板型や誘導結合型のプラズマ処理装置では、電子温度が高いため微細素子にプラズマダメージを生じてしまい、また、プラズマ密度の高い領域が限定されるため、大型の半導体ウエハを均一かつ高速にプラズマ処理することは困難である。   However, in parallel plate type and inductively coupled plasma processing apparatuses that have been widely used in the past, the electron temperature is high, resulting in plasma damage to the microelements, and because the region where the plasma density is high is limited, it is large. It is difficult to uniformly and rapidly plasma-treat the semiconductor wafer.

そこで、高密度で低電子温度のプラズマを均一に形成することができるRLSA(Radial Line
Slot Antenna)マイクロ波プラズマ処理装置が注目されている(例えば特許文献1)。
Therefore, RLSA (Radial Line) that can form a high density and low electron temperature plasma uniformly.
(Slot Antenna) A microwave plasma processing apparatus has attracted attention (for example, Patent Document 1).

RLSAマイクロ波プラズマ処理装置は、チャンバの上部に所定のパターンで多数のスロットが形成された平面アンテナ(Radial Line Slot Antenna)を設け、マイクロ波発生源から導かれたマイクロ波を、平面アンテナのスロットから放射させるとともに、その下に設けられた誘電体からなるマイクロ波透過板を介して真空に保持されたチャンバ内に放射し、このマイクロ波電界によりチャンバ内に導入されたガスをプラズマ化し、このように形成されたプラズマにより半導体ウエハ等の被処理体を処理するものである。   The RLSA microwave plasma processing apparatus is provided with a planar antenna (Radial Line Slot Antenna) in which a number of slots are formed in a predetermined pattern at the upper part of the chamber, and the microwave guided from the microwave generation source is transmitted to the slot of the planar antenna. And radiates into a chamber held in a vacuum through a microwave transmission plate made of a dielectric material provided below, and this microwave electric field converts the gas introduced into the chamber into plasma, An object to be processed such as a semiconductor wafer is processed by the plasma thus formed.

このようなRLSAマイクロ波プラズマ装置において、プラズマ分布を調整する場合、スロット形状およびパターン等が異なる複数のアンテナを用意しておき、アンテナを交換する必要があり、極めて煩雑である。   In such an RLSA microwave plasma apparatus, when adjusting the plasma distribution, it is necessary to prepare a plurality of antennas having different slot shapes, patterns, etc., and to exchange the antennas, which is extremely complicated.

これに対し、特許文献2には、マイクロ波を複数に分配し、複数のアンテナモジュールを介してマイクロ波をチャンバ内に放射し、チャンバ内空間でマイクロ波を合成するマイクロ波プラズマ源が開示されている。   On the other hand, Patent Document 2 discloses a microwave plasma source that divides microwaves into a plurality of components, radiates the microwaves into the chamber through a plurality of antenna modules, and synthesizes the microwaves in the chamber space. ing.

このように複数のアンテナモジュールを用いてマイクロ波を空間合成することにより、各アンテナモジュールのアンテナから放射されるマイクロ波の位相や強度を調整してプラズマ分布を調整することができる。   Thus, by spatially synthesizing microwaves using a plurality of antenna modules, the plasma distribution can be adjusted by adjusting the phase and intensity of the microwaves radiated from the antennas of the respective antenna modules.

特開2000−294550号公報JP 2000-294550 A 国際公開第2008/013112号パンフレットInternational Publication No. 2008/013112 Pamphlet

しかしながら、特許文献2に開示された技術においては、チャンバ内のプラズマ密度が高い場合等に、各アンテナモジュールのアンテナから放射されたマイクロ波(電磁波)がプラズマを透過できずにアンテナ直下のプラズマに貼り付いた状態となり、各アンテナから放射されたマイクロ波を十分に合成することができず、十分にプラズマ分布の調整を行うことができないおそれがある。   However, in the technique disclosed in Patent Document 2, when the plasma density in the chamber is high, microwaves (electromagnetic waves) radiated from the antennas of the respective antenna modules cannot pass through the plasma, and the plasma immediately below the antennas is converted. There is a possibility that the microwaves radiated from the respective antennas cannot be sufficiently synthesized and the plasma distribution cannot be sufficiently adjusted.

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ分布の調整を容易に行うことができるプラズマ源およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a plasma source and a plasma processing apparatus capable of easily adjusting a plasma distribution.

上記課題を解決するため、本発明の第1の観点では、プラズマ処理を行う処理容器内に電磁波を導入して、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ源であって、電磁波を生成する電磁波生成機構と、生成された電磁波を前記処理容器内に導入する複数のアンテナモジュールと、前記処理容器に隣接して設けられ、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する電磁波合成部とを具備し、前記電磁波合成部は、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を空間合成する合成空間と、前記合成空間と前記チャンバとの間に設けられた誘電体部材とを有し、前記合成空間で合成された電磁波が前記誘電体部材を介して前記処理容器内に導入されることを特徴とするプラズマ源を提供する。   In order to solve the above-mentioned problems, according to a first aspect of the present invention, there is provided a plasma source for introducing an electromagnetic wave into a processing vessel for performing a plasma treatment and converting the gas supplied into the processing vessel into a plasma. An electromagnetic wave generation mechanism for generating the electromagnetic wave, a plurality of antenna modules for introducing the generated electromagnetic wave into the processing container, and an electromagnetic wave provided adjacent to the processing container and combining the electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules The electromagnetic wave synthesizer has a synthetic space for spatially synthesizing the electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules, and a dielectric member provided between the synthetic space and the chamber. The plasma source is characterized in that the electromagnetic wave synthesized in the synthesis space is introduced into the processing container through the dielectric member.

上記第1の観点において、前記合成空間は、誘電率が1.0の自由空間であることが好ましい。この場合に、前記合成空間の高さは、電磁波の波長の1/12以上であることが好ましく、前記合成空間の圧力は、200Torr(26660Pa)以上または0.1mTorr(0.0133Pa)以下であることが好ましい。前記合成空間の圧力は、大気圧であることがより好ましい。   In the first aspect, the composite space is preferably a free space having a dielectric constant of 1.0. In this case, the height of the synthetic space is preferably 1/12 or more of the wavelength of the electromagnetic wave, and the pressure of the synthetic space is 200 Torr (26660 Pa) or more or 0.1 mTorr (0.0133 Pa) or less. It is preferable. The pressure in the synthesis space is more preferably atmospheric pressure.

本発明の第2の観点では、プラズマ処理を行う処理容器内に電磁波を導入して、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ源であって、電磁波を生成する電磁波生成機構と、生成された電磁波を前記処理容器内に導入する複数のアンテナモジュールと、前記処理容器に隣接して設けられ、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する電磁波合成部とを具備し、前記電磁波合成部は、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する、誘電体からなる合成誘電体部材を有し、前記合成誘電体部材内で合成された電磁波を前記処理容器内に導入することを特徴とするプラズマ源を提供する。   According to a second aspect of the present invention, there is provided a plasma source for introducing an electromagnetic wave into a processing vessel for performing plasma processing and converting the gas supplied into the processing vessel into a plasma, and an electromagnetic wave generating mechanism for generating the electromagnetic wave; A plurality of antenna modules for introducing the generated electromagnetic waves into the processing container, and an electromagnetic wave synthesis unit that is provided adjacent to the processing container and synthesizes the electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules, The electromagnetic wave synthesizing unit has a synthetic dielectric member made of a dielectric that synthesizes electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules, and introduces the electromagnetic wave synthesized in the synthetic dielectric member into the processing container. A plasma source is provided.

上記第2の観点において、前記合成誘電体部材は、その中でのマイクロ波の実効波長をλgとした場合に、λg/12以上の厚さを有していることが好ましい。また、前記合成誘電体部材は、石英またはセラミックスからなることが好ましい。   In the second aspect, the synthetic dielectric member preferably has a thickness of λg / 12 or more, where λg is the effective wavelength of the microwaves therein. The synthetic dielectric member is preferably made of quartz or ceramics.

また、上記第1および第2の観点において、前記処理容器内でプラズマを着火するプラズマ着火手段をさらに具備することが好ましい。この場合に、前記プラズマ着火手段は、前記合成空間を介さずに前記誘電体部材を介して電磁波を前記処理容器に導く着火用アンテナモジュールを有するものとすることができる。前記着火用アンテナモジュールは、前記誘電体部材の中心部を介して前記処理容器内に電界を誘起させるものであることが好ましい。また、前記プラズマ着火手段は、前記処理容器内に設けられた直流着火源を有するものとすることもできる。   In the first and second aspects, it is preferable to further include plasma ignition means for igniting plasma in the processing container. In this case, the plasma ignition means may include an ignition antenna module that guides electromagnetic waves to the processing container via the dielectric member without passing through the synthetic space. The ignition antenna module preferably induces an electric field in the processing container through a central portion of the dielectric member. The plasma ignition means may include a direct current ignition source provided in the processing container.

さらに、上記第1および第2の観点において、前記電磁波合成部で合成された電磁波のパターンを調整してプラズマ分布を調整する電磁波パターン調整手段をさらに具備するものとすることができる。この場合に、前記電磁波パターン調整手段は、各アンテナモジュールに設けられ、各アンテナモジュールから放射される電磁波の位相を調整する位相器を有するものとすることができ、また、各アンテナモジュールに設けられ、各アンテナモジュールから放射される電磁波のパワーを調整するアンプを有するものとすることもできる。また、これらを併用してもよい。   Furthermore, in the first and second aspects, the electromagnetic wave pattern adjusting means for adjusting the plasma distribution by adjusting the pattern of the electromagnetic wave synthesized by the electromagnetic wave synthesizing unit may be further provided. In this case, the electromagnetic wave pattern adjusting means may be provided in each antenna module, and may include a phase shifter that adjusts the phase of the electromagnetic wave radiated from each antenna module, and is provided in each antenna module. Also, an amplifier for adjusting the power of the electromagnetic wave radiated from each antenna module can be provided. These may be used in combination.

さらにまた、上記第1および第2の観点において、前記各アンテナモジュールは、筒状をなす本体容器と、前記本体容器内に同軸的に設けられ、前記本体容器との間に電磁波伝送路を形成する筒状または棒状をなす内側導体と、前記電磁波伝送路におけるインピーダンス調整を行うチューナと、前記電磁波伝送路を伝送された電磁波を前記処理容器内に放射する電磁波放射アンテナを有するアンテナ部とを備えた電磁波導入機構を備えるものとすることができる。   Furthermore, in each of the first and second aspects, each of the antenna modules is provided in a cylindrical main body container and coaxially within the main body container, and an electromagnetic wave transmission path is formed between the main body container and the antenna module. A cylindrical or rod-shaped inner conductor, a tuner for adjusting impedance in the electromagnetic wave transmission path, and an antenna unit having an electromagnetic wave radiation antenna for radiating the electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission path into the processing container. Further, an electromagnetic wave introduction mechanism can be provided.

本発明の第3の観点では、被処理基板を収容する処理容器と、前記処理容器内で被処理基板が載置される載置台と、前記処理容器内にガスを供給するガス供給機構と、上記第1の観点のプラズマ源とを具備し、 前記処理容器内の被処理基板に対してプラズマにより処理を施すことを特徴とするプラズマ処理装置を提供する。   In a third aspect of the present invention, a processing container that accommodates a substrate to be processed, a mounting table on which the substrate to be processed is placed in the processing container, a gas supply mechanism that supplies gas into the processing container, There is provided a plasma processing apparatus comprising: the plasma source according to the first aspect, wherein a processing target substrate in the processing container is processed by plasma.

上記第3の観点において、前記載置台に、イオン引き込みのためのバイアス用高周波電力を印加する高周波バイアス印加機構をさらに具備することができる。   In the third aspect, the mounting table may further include a high-frequency bias application mechanism that applies high-frequency bias power for ion attraction.

本発明によれば、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する電磁波合成部として、処理容器とは別個に設けられた合成空間を有するものを用い、この合成空間で複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を空間合成し、その合成した電磁波が誘電体部材を介してプラズマを形成する処理容器内に導入するようにするか、または電磁波合成部として、誘電体からなる合成誘電体部材を有するものを用い、この合成誘電体部材で複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成し、その合成した電磁波を処理容器内に導入するようにしたので、各アンテナモジュールから放射した電磁波が処理容器内のプラズマに妨げられることがない。したがって、予め、各アンテナモジュールから放射される電磁波の位相および電力パワーの一方または両方を調整することにより、合成電磁波パターンを調整することができ、この合成電磁波パターンが誘電体部材を介して処理容器内のプラズマに転写されるので、プラズマ分布を調整することが可能となる。   According to the present invention, an electromagnetic wave synthesizing unit that synthesizes electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules is used that has a synthetic space provided separately from the processing container. The synthesized electromagnetic wave is synthesized by spatially synthesizing the radiated electromagnetic wave, and the synthesized electromagnetic wave is introduced into a processing container that forms plasma through the dielectric member, or a synthetic dielectric member made of a dielectric is used as the electromagnetic wave synthesizer. The composite dielectric member is used to synthesize electromagnetic waves radiated from a plurality of antenna modules, and the synthesized electromagnetic waves are introduced into the processing container. It is not disturbed by the plasma inside. Therefore, the synthetic electromagnetic wave pattern can be adjusted in advance by adjusting one or both of the phase and electric power of the electromagnetic wave radiated from each antenna module, and this synthetic electromagnetic wave pattern can be adjusted via the dielectric member. Since it is transferred to the inner plasma, the plasma distribution can be adjusted.

本発明の一実施形態に係るプラズマ源が搭載されたプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma processing apparatus by which the plasma source which concerns on one Embodiment of this invention is mounted. 図1のプラズマ源の構成を示す構成図である。It is a block diagram which shows the structure of the plasma source of FIG. 図1のプラズマ源におけるアンテナユニットを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the antenna unit in the plasma source of FIG. 図1のプラズマ源におけるアンテナモジュールに用いられるメインアンプの回路構成の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the circuit structure of the main amplifier used for the antenna module in the plasma source of FIG. 図1のマイクロ波プラズマ源におけるアンテナモジュールに用いられるマイクロ波導入機構を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the microwave introduction mechanism used for the antenna module in the microwave plasma source of FIG. 平面スロットアンテナの好ましい形態を示す平面図である。It is a top view which shows the preferable form of a planar slot antenna. 四角状の天板を有するアンテナ部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the antenna part which has a square-shaped top plate. 図1のプラズマ処理装置のマイクロ波プラズマ源の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the microwave plasma source of the plasma processing apparatus of FIG. 本発明の第2の実施形態に係るプラズマ源の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the plasma source which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 図9のプラズマ源におけるアンテナユニットを模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically the antenna unit in the plasma source of FIG. 本発明の第3の実施形態に係るプラズマ源が搭載されたプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the plasma processing apparatus by which the plasma source which concerns on the 3rd Embodiment of this invention is mounted. 図11のプラズマ処理装置のマイクロ波プラズマ源の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the microwave plasma source of the plasma processing apparatus of FIG.

以下、添付図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。ここでは、電磁波としてマイクロ波を用いたプラズマ源およびプラズマ処理装置について説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Here, a plasma source and a plasma processing apparatus using microwaves as electromagnetic waves will be described.

<第1の実施形態>
(第1の実施形態に係るプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の構成)
図1は、本発明の第1の実施形態に係るプラズマ源が搭載されたプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図、図2は図1のプラズマ源の構成を示す構成図、図3は図1のプラズマ源におけるアンテナユニットを模式的に示す平面図、図4は図1のプラズマ源におけるアンテナモジュールに用いられるメインアンプの回路構成の例を示す図、図5は図1のマイクロ波プラズマ源におけるアンテナモジュールに用いられるマイクロ波導入機構を示す断面図である。
<First Embodiment>
(Configuration of plasma processing apparatus equipped with the plasma source according to the first embodiment)
FIG. 1 is a sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus equipped with a plasma source according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a configuration diagram showing the configuration of the plasma source of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view schematically showing an antenna unit in one plasma source, FIG. 4 is a diagram showing an example of a circuit configuration of a main amplifier used in the antenna module in the plasma source in FIG. 1, and FIG. 5 is a microwave plasma source in FIG. It is sectional drawing which shows the microwave introduction mechanism used for the antenna module in FIG.

プラズマ処理装置100は、ウエハに対してプラズマ処理として例えばエッチング処理を施すプラズマエッチング装置として構成されており、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の接地されたチャンバ1と、チャンバ1内にマイクロ波プラズマを形成するためのマイクロ波プラズマ源2とを有している。チャンバ1の上部には開口部1aが形成されており、マイクロ波プラズマ源2はこの開口部1aからチャンバ1の内部に臨むように設けられている。   The plasma processing apparatus 100 is configured as a plasma etching apparatus that performs, for example, an etching process on a wafer, and is a substantially cylindrical grounded chamber made of a metal material such as aluminum or stainless steel that is hermetically configured. 1 and a microwave plasma source 2 for forming microwave plasma in the chamber 1. An opening 1 a is formed in the upper part of the chamber 1, and the microwave plasma source 2 is provided so as to face the inside of the chamber 1 from the opening 1 a.

チャンバ1内には被処理体であるウエハWを水平に支持するためのサセプタ11が、チャンバ1の底部中央に絶縁部材12a介して立設された筒状の支持部材12により支持された状態で設けられている。サセプタ11および支持部材12を構成する材料としては、表面をアルマイト処理(陽極酸化処理)したアルミニウム等が例示される。   In the chamber 1, a susceptor 11 for horizontally supporting a wafer W as an object to be processed is supported by a cylindrical support member 12 erected at the center of the bottom of the chamber 1 via an insulating member 12 a. Is provided. Examples of the material constituting the susceptor 11 and the support member 12 include aluminum whose surface is anodized (anodized).

また、図示はしていないが、サセプタ11には、ウエハWを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハWの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路、およびウエハWを搬送するために昇降する昇降ピン等が設けられている。さらに、サセプタ11には、整合器13を介して高周波バイアス電源14が電気的に接続されている。この高周波バイアス電源14からサセプタ11に高周波電力が供給されることにより、ウエハW側にイオンが引き込まれる。   Although not shown, the susceptor 11 includes an electrostatic chuck for electrostatically attracting the wafer W, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying heat transfer gas to the back surface of the wafer W, and the wafer. In order to convey W, elevating pins and the like that elevate and lower are provided. Furthermore, a high frequency bias power supply 14 is electrically connected to the susceptor 11 via a matching unit 13. By supplying high frequency power from the high frequency bias power source 14 to the susceptor 11, ions are attracted to the wafer W side.

チャンバ1の底部には排気管15が接続されており、この排気管15には真空ポンプを含む排気装置16が接続されている。そしてこの排気装置16を作動させることによりチャンバ1内が排気され、チャンバ1内が所定の真空度まで高速に減圧することが可能となっている。また、チャンバ1の側壁には、ウエハWの搬入出を行うための搬入出口17と、この搬入出口17を開閉するゲートバルブ18とが設けられている。   An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the chamber 1, and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15. Then, by operating the exhaust device 16, the inside of the chamber 1 is exhausted, and the inside of the chamber 1 can be decompressed at a high speed to a predetermined degree of vacuum. Further, on the side wall of the chamber 1, a loading / unloading port 17 for loading / unloading the wafer W and a gate valve 18 for opening / closing the loading / unloading port 17 are provided.

チャンバ1内のサセプタ11の上方位置には、プラズマエッチングのための処理ガスをウエハWに向けて吐出するシャワープレート20が水平に設けられている。このシャワープレート20は、格子状に形成されたガス流路21と、このガス流路21に形成された多数のガス吐出孔22とを有しており、格子状のガス流路21の間は空間部23となっている。このシャワープレート20のガス流路21にはチャンバ1の外側に延びる配管24が接続されており、この配管24には処理ガス供給源25が接続されている。   A shower plate 20 that discharges a processing gas for plasma etching toward the wafer W is horizontally provided above the susceptor 11 in the chamber 1. The shower plate 20 has a gas flow path 21 formed in a lattice shape and a large number of gas discharge holes 22 formed in the gas flow path 21. It is a space part 23. A pipe 24 extending outside the chamber 1 is connected to the gas flow path 21 of the shower plate 20, and a processing gas supply source 25 is connected to the pipe 24.

一方、チャンバ1のシャワープレート20の上方位置には、リング状のプラズマガス導入部材26がチャンバ壁に沿って設けられており、このプラズマガス導入部材26には内周に多数のガス吐出孔が設けられている。このプラズマガス導入部材26には、プラズマガスを供給するプラズマガス供給源27が配管28を介して接続されている。プラズマガスとしてはArガス等の希ガスが好適に用いられる。   On the other hand, a ring-shaped plasma gas introduction member 26 is provided along the chamber wall above the shower plate 20 of the chamber 1, and the plasma gas introduction member 26 has a number of gas discharge holes on the inner periphery. Is provided. A plasma gas supply source 27 for supplying plasma gas is connected to the plasma gas introduction member 26 via a pipe 28. As the plasma gas, a rare gas such as Ar gas is preferably used.

プラズマガス導入部材26からチャンバ1内に導入されたプラズマガスは、マイクロ波プラズマ源2からチャンバ1内に導入されたマイクロ波によりプラズマ化され、このArプラズマがシャワープレート20の空間部23を通過しシャワープレート20のガス吐出孔22から吐出された処理ガスを励起し、処理ガスのプラズマを形成する。   The plasma gas introduced into the chamber 1 from the plasma gas introduction member 26 is turned into plasma by the microwave introduced into the chamber 1 from the microwave plasma source 2, and this Ar plasma passes through the space 23 of the shower plate 20. Then, the processing gas discharged from the gas discharge holes 22 of the shower plate 20 is excited to form plasma of the processing gas.

マイクロ波プラズマ源2は、チャンバ1の上部に設けられた支持リング29により支持されており、これらの間は気密にシールされている。図2に示すように、マイクロ波プラズマ源2は、複数経路に分配してマイクロ波を出力するマイクロ波出力部30と、マイクロ波出力部30から出力されたマイクロ波を放射するための複数のアンテナモジュール41を有するアンテナユニット40と、各アンテナモジュール41から放射されたマイクロ波を合成するマイクロ波合成部70とを有している。   The microwave plasma source 2 is supported by a support ring 29 provided at the upper portion of the chamber 1, and the space between them is hermetically sealed. As shown in FIG. 2, the microwave plasma source 2 includes a microwave output unit 30 that outputs a microwave distributed to a plurality of paths, and a plurality of microwaves that radiate the microwave output from the microwave output unit 30. The antenna unit 40 includes the antenna modules 41 and the microwave synthesis unit 70 that synthesizes the microwaves radiated from the antenna modules 41.

マイクロ波出力部30は、電源部31と、マイクロ波発振器32と、発振されたマイクロ波を増幅するアンプ33と、増幅されたマイクロ波を複数に分配する分配器34とを有している。   The microwave output unit 30 includes a power supply unit 31, a microwave oscillator 32, an amplifier 33 that amplifies the oscillated microwave, and a distributor 34 that distributes the amplified microwave into a plurality of parts.

マイクロ波発振器32は、所定周波数(例えば、2.45GHz)のマイクロ波を例えばPLL発振させる。分配器34では、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながらアンプ33で増幅されたマイクロ波を分配する。なお、マイクロ波の周波数としては、2.45GHzの他に、8.35GHz、5.8GHz、1.98GHz等を用いることができる。   The microwave oscillator 32 causes, for example, a PLL oscillation of a microwave having a predetermined frequency (for example, 2.45 GHz). The distributor 34 distributes the microwave amplified by the amplifier 33 while matching the impedance between the input side and the output side so that the loss of the microwave does not occur as much as possible. In addition to the 2.45 GHz, 8.35 GHz, 5.8 GHz, 1.98 GHz, or the like can be used as the microwave frequency.

アンテナユニット40は、分配器34で分配されたマイクロ波を導く複数のアンテナモジュール41を有している。各アンテナモジュール41は、分配されたマイクロ波を主に増幅するアンプ部42と、マイクロ波導入機構43とを有している。また、マイクロ波導入機構43は、インピーダンスを整合させるためのチューナ44と、増幅されたマイクロ波をチャンバ1内に放射するアンテナ部45とを有している。そして、各アンテナモジュール41におけるマイクロ波導入機構43のアンテナ部45からマイクロ波が放射されるようになっている。図3に示すように、アンテナユニット40は、アンテナモジュール41を8個有しており、各アンテナモジュール41のマイクロ波導入機構43が、マイクロ波合成部70の後述する上部誘電体板71の上に等間隔で円周状に配置されている。
なお、アンテナモジュール41の数およびマイクロ波導入機構43の配置は、本実施形態に限定されるものではない。
The antenna unit 40 includes a plurality of antenna modules 41 that guide the microwaves distributed by the distributor 34. Each antenna module 41 includes an amplifier unit 42 that mainly amplifies the distributed microwave and a microwave introduction mechanism 43. The microwave introduction mechanism 43 includes a tuner 44 for matching impedance and an antenna unit 45 that radiates the amplified microwave into the chamber 1. A microwave is radiated from the antenna portion 45 of the microwave introduction mechanism 43 in each antenna module 41. As shown in FIG. 3, the antenna unit 40 has eight antenna modules 41, and the microwave introduction mechanism 43 of each antenna module 41 is placed on an upper dielectric plate 71 (to be described later) of the microwave synthesizer 70. Are arranged circumferentially at equal intervals.
The number of antenna modules 41 and the arrangement of the microwave introduction mechanisms 43 are not limited to the present embodiment.

アンプ部42は、位相器46と、可変ゲインアンプ47と、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ48と、アイソレータ49とを有している。   The amplifier unit 42 includes a phase shifter 46, a variable gain amplifier 47, a main amplifier 48 constituting a solid state amplifier, and an isolator 49.

位相器46は、スラグチューナによりマイクロ波の位相を変化させることができるように構成されており、これを調整することにより放射特性を変調させることができる。例えば、各アンテナモジュール毎に位相を調整することにより指向性を制御してプラズマ分布を変化させることができる。   The phase shifter 46 is configured so that the phase of the microwave can be changed by the slag tuner, and the radiation characteristic can be modulated by adjusting this. For example, the plasma distribution can be changed by controlling the directivity by adjusting the phase for each antenna module.

可変ゲインアンプ47は、メインアンプ48へ入力するマイクロ波の電力レベルを調整し、個々のアンテナモジュールのばらつきを調整またはプラズマ強度調整のためのアンプである。可変ゲインアンプ47を各アンテナモジュール毎に変化させることによって、発生するプラズマに分布を生じさせることもできる。   The variable gain amplifier 47 is an amplifier for adjusting the power level of the microwave input to the main amplifier 48, adjusting the variation of individual antenna modules, or adjusting the plasma intensity. By changing the variable gain amplifier 47 for each antenna module, the generated plasma can be distributed.

ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ48は、例えば、図4に示すように、入力整合回路61と、半導体増幅素子62と、出力整合回路63と、高Q共振回路64とを有する構成とすることができる。半導体増幅素子62としては、E級動作が可能となる、GaAsHEMT、GaNHEMT、LD(Laterally Diffused)−MOSを用いることができる。特に、半導体増幅素子62として、GaNHEMTを用いた場合には、可変ゲインアンプ47は一定値になり、E級動作アンプの電源電圧を可変とし、パワー制御を行う。   For example, as shown in FIG. 4, the main amplifier 48 constituting the solid-state amplifier has an input matching circuit 61, a semiconductor amplifying element 62, an output matching circuit 63, and a high-Q resonance circuit 64. Can do. As the semiconductor amplifying element 62, GaAs HEMT, GaN HEMT, and LD (Laterally Diffused) -MOS capable of class E operation can be used. In particular, when a GaN HEMT is used as the semiconductor amplifying element 62, the variable gain amplifier 47 has a constant value, the power supply voltage of the class E operation amplifier is variable, and power control is performed.

アイソレータ49は、アンテナ部45で反射してメインアンプ48に向かう反射マイクロ波を分離するものであり、サーキュレータとダミーロード(同軸終端器)とを有している。サーキュレータは、アンテナ部45で反射したマイクロ波をダミーロードへ導き、ダミーロードはサーキュレータによって導かれた反射マイクロ波を熱に変換する。   The isolator 49 separates the reflected microwaves reflected by the antenna unit 45 and directed to the main amplifier 48, and includes a circulator and a dummy load (coaxial terminator). The circulator guides the microwave reflected by the antenna unit 45 to the dummy load, and the dummy load converts the reflected microwave guided by the circulator into heat.

本実施形態では、複数のアンテナモジュール41を設け、各アンテナモジュールのマイクロ波導入機構43から放射したマイクロ波を空間合成するので、アイソレータ49は小型のものでよく、メインアンプ48に隣接して設けることが可能である。   In this embodiment, a plurality of antenna modules 41 are provided, and the microwaves radiated from the microwave introduction mechanism 43 of each antenna module are spatially synthesized. Therefore, the isolator 49 may be small and provided adjacent to the main amplifier 48. It is possible.

マイクロ波導入機構43は、図5に示すように本体容器50を有している。そして、本体容器50の先端部にアンテナ部45が配置され、本体容器50のアンテナ部45よりも基端側の部分がチューナ44によるインピーダンス調整範囲となっている。本体容器50は金属製であり円筒状をなしており、同軸管の外側導体を構成している。また、本体容器50内には同軸管の内側導体52が垂直に延びている。この内側導体52は棒状または筒状に形成されている。そして、本体容器50と内側導体52との間にマイクロ波伝送路が形成される。   The microwave introduction mechanism 43 has a main body container 50 as shown in FIG. The antenna unit 45 is disposed at the distal end portion of the main body container 50, and a portion closer to the base end side than the antenna unit 45 of the main body container 50 is an impedance adjustment range by the tuner 44. The main body container 50 is made of metal and has a cylindrical shape, and constitutes an outer conductor of a coaxial tube. An inner conductor 52 of a coaxial tube extends vertically in the main body container 50. The inner conductor 52 is formed in a rod shape or a cylindrical shape. A microwave transmission path is formed between the main body container 50 and the inner conductor 52.

アンテナ部45は、平面状をなしスロット51aを有する平面スロットアンテナ51を有しており、上記内側導体52はこの平面スロットアンテナ51の中心部に接続されている。   The antenna unit 45 has a planar slot antenna 51 that is planar and has a slot 51 a, and the inner conductor 52 is connected to the center of the planar slot antenna 51.

本体容器50の基端側には図示しない給電変換部が取り付けられており、給電変換部は同軸ケーブルを介してメインアンプ48に接続されており、同軸ケーブルの途中にはアイソレータ49が介在されている。メインアンプ48はパワーアンプであって大電力を取り扱うので、E級等高効率の動作をするが、その熱は数十〜数百Wに相当するため放熱の観点からアンテナ部45に直列に装着する。   A power supply conversion unit (not shown) is attached to the base end side of the main body container 50. The power supply conversion unit is connected to the main amplifier 48 via a coaxial cable, and an isolator 49 is interposed in the middle of the coaxial cable. Yes. The main amplifier 48 is a power amplifier and handles high power, so it operates with high efficiency such as class E, but its heat is equivalent to several tens to several hundreds of watts, so it is attached in series to the antenna unit 45 from the viewpoint of heat dissipation. To do.

アンテナ部45は、平面スロットアンテナ51の上面に設けられた遅波材55を有している。遅波材55は、真空よりも大きい誘電率を有しており、例えば、石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂のような誘電体により構成されており、真空中におけるマイクロ波の波長よりもその波長を短くしてプラズマを調整する機能を有している。遅波材55は、その厚さによりマイクロ波の位相を調整することができ、平面スロットアンテナ51が定在波の「はら」になるようにその厚さを調整する。これにより、反射が最小で、平面スロットアンテナ51の放射エネルギーが最大となるようにすることができる。   The antenna unit 45 includes a slow wave material 55 provided on the upper surface of the planar slot antenna 51. The slow wave material 55 has a dielectric constant larger than that of a vacuum, and is made of a dielectric material such as a fluororesin such as quartz, ceramics, polytetrafluoroethylene, or a polyimide resin, and is in a vacuum. It has a function of adjusting the plasma by making the wavelength shorter than the wavelength of the microwave. The slow wave material 55 can adjust the phase of the microwave depending on the thickness thereof, and the thickness thereof is adjusted so that the planar slot antenna 51 becomes a “wave” of a standing wave. Thereby, reflection can be minimized and the radiation energy of the planar slot antenna 51 can be maximized.

また、平面スロットアンテナ51の下面には、真空シールのための誘電体部材、例えば石英やセラミックス等からなる天板56が配置されている。そして、メインアンプ48で増幅されたマイクロ波が内側導体52と本体容器50の周壁の間を通って平面スロットアンテナ51のスロット51aから天板56を透過し、さらにマイクロ波合成部70の上部誘電体板71を透過して合成空間74に放射される。なお、天板56を設けずに、平面スロットアンテナ51から放射したマイクロ波が直接下部誘電体板72を透過されるようにしてもよい。この場合には、より強い電界をチャンバ1内に誘起させることができる。   A dielectric member for vacuum sealing, for example, a top plate 56 made of quartz or ceramics is disposed on the lower surface of the planar slot antenna 51. Then, the microwave amplified by the main amplifier 48 passes between the inner conductor 52 and the peripheral wall of the main body container 50, passes through the top plate 56 from the slot 51 a of the planar slot antenna 51, and further, the upper dielectric of the microwave synthesis unit 70. The light passes through the body plate 71 and is radiated to the composite space 74. The microwave radiated from the planar slot antenna 51 may be directly transmitted through the lower dielectric plate 72 without providing the top plate 56. In this case, a stronger electric field can be induced in the chamber 1.

スロット51aは、例えば、図6に示すように分割された円弧の形状で4個均等に形成されている。これにより、円周方向にほぼ均一なスロット51aが形成されるので、伝搬してきたマイクロ波が平面スロットアンテナ51にて反射されることが抑制され、不整合領域を減少させるまたは実質的になくすことができる。このスロット51aは、それ自体の長さを低減することができコンパクト化できることから扇形のものが好ましい。また、天板56は、図7に示すように、四角い形状(直方体)、あるいは本体容器50よりも径の大きな丸い形状(円柱)であることが好ましい。これにより、マイクロ波をTEモードで効率的に放射させることができる。   For example, as shown in FIG. 6, four slots 51a are equally formed in the shape of a divided arc. As a result, a substantially uniform slot 51a is formed in the circumferential direction, so that the propagated microwave is suppressed from being reflected by the planar slot antenna 51, and the mismatch region is reduced or substantially eliminated. Can do. The slot 51a is preferably fan-shaped because the length of the slot 51a can be reduced and the slot 51a can be made compact. Further, as shown in FIG. 7, the top plate 56 preferably has a square shape (cuboid) or a round shape (column) having a diameter larger than that of the main body container 50. Thereby, a microwave can be efficiently radiated in the TE mode.

図5に示すように、チューナ44は、本体容器50のアンテナ部45より基端側の部分に、2つのスラグ58を有し、スラグチューナを構成している。スラグ58は誘電体からなる板状体として構成されており、内側導体52と本体容器50の外壁の間に円環状に設けられている。そして、コントローラ60からの指令に基づいてアクチュエータ59によりこれらスラグ58を上下動させることによりインピーダンスを調整するようになっている。コントローラ60は、終端が例えば50Ωになるようにインピーダンス調整を実行させる。2つのスラグ58のうち天板56に近い方のみを動かすと、スミスチャートの原点を通る円の軌跡を描き、両方同時に動かすと反射係数の位相のみが回転する。   As shown in FIG. 5, the tuner 44 has two slags 58 in a portion closer to the base end side than the antenna portion 45 of the main body container 50, and constitutes a slag tuner. The slug 58 is configured as a plate-like body made of a dielectric, and is provided in an annular shape between the inner conductor 52 and the outer wall of the main body container 50. The impedance is adjusted by moving the slugs 58 up and down by an actuator 59 based on a command from the controller 60. The controller 60 performs impedance adjustment so that the termination is, for example, 50Ω. If only one of the two slugs 58 that is closer to the top plate 56 is moved, a circular locus passing through the origin of the Smith chart is drawn, and if both are moved simultaneously, only the phase of the reflection coefficient is rotated.

本実施形態において、メインアンプ48と、チューナ44と、平面スロットアンテナ51とは近接配置されている。そして、チューナ44と平面スロットアンテナ51とは1/2波長内に存在する集中定数回路を構成しており、かつこれらは共振器として機能する。   In the present embodiment, the main amplifier 48, the tuner 44, and the planar slot antenna 51 are arranged close to each other. The tuner 44 and the planar slot antenna 51 constitute a lumped constant circuit existing within a half wavelength, and these function as a resonator.

マイクロ波合成部70は、図8に示すように、複数のマイクロ波導入機構43のアンテナ部45を支持する円板状をなす上部誘電体板71と、上部誘電体板71の下方に、上部誘電体板71から適長離隔して対向して設けられた円板状をなす下部誘電体板72と、上部誘電体板71および下部誘電体板72の間の外周に沿って設けられた金属製のスペーサー部材73とを有し、上部誘電体板71、下部誘電体板72、スペーサー部材73により、自由空間(比誘電率が1.0である空間)である合成空間74が規定されている。合成空間74内には、複数のマイクロ波導入機構43のアンテナ部45から放射されたマイクロ波が上部誘電体板71を介して導入され、これらマイクロ波が合成空間74内で合成され、合成されたマイクロ波が下部誘電体板73を介して開口部1aからチャンバ1内に放射されるようになっている。なお、下部誘電体板73と支持リング29との間には、シールリング29aが介装されている。   As shown in FIG. 8, the microwave synthesis unit 70 includes a disk-shaped upper dielectric plate 71 that supports the antenna units 45 of the plurality of microwave introduction mechanisms 43, and an upper dielectric plate 71 below the upper dielectric plate 71. A lower dielectric plate 72 in the form of a disk provided facing the dielectric plate 71 at an appropriate distance and a metal provided along the outer periphery between the upper dielectric plate 71 and the lower dielectric plate 72 The upper dielectric plate 71, the lower dielectric plate 72, and the spacer member 73 define a synthetic space 74 that is a free space (a space having a relative dielectric constant of 1.0). Yes. Microwaves radiated from the antenna portions 45 of the plurality of microwave introduction mechanisms 43 are introduced into the synthesis space 74 through the upper dielectric plate 71, and these microwaves are synthesized and synthesized in the synthesis space 74. The microwave is radiated into the chamber 1 from the opening 1a through the lower dielectric plate 73. A seal ring 29 a is interposed between the lower dielectric plate 73 and the support ring 29.

上部誘電体板71および下部誘電体板72としては、例えば石英やセラミックス、樹脂等の誘電体が用いられる。なお、上部誘電体板71はプラズマに曝されないのでプラズマ耐性を有する必要がないが、下部誘電体板72はチャンバ1内のプラズマに曝されることとなるので、プラズマ耐性のある材料、例えば石英やYセラミックスを用いることが好ましい。 As the upper dielectric plate 71 and the lower dielectric plate 72, for example, a dielectric such as quartz, ceramics, or resin is used. The upper dielectric plate 71 does not need to have plasma resistance because it is not exposed to plasma. However, since the lower dielectric plate 72 is exposed to plasma in the chamber 1, a material having plasma resistance such as quartz is used. It is preferable to use Y 2 O 3 ceramics.

合成空間74の高さは、複数のマイクロ波導入機構43のアンテナ部45から放射されたマイクロ波が合成可能な高さを有している必要があり、1/12波長以上であることが好ましい。また、合成空間74は、その中でマイクロ波合成を妨げる異常放電が発生しないような圧力を有している必要があり、パッシェンの法則に基づき、200Torr(26660Pa)以上の高圧力か、0.1mTorr(0.0133Pa)以下の低圧力であることが好ましい。簡便性の観点からは大気圧が好ましい。   The height of the synthesis space 74 needs to be high enough to synthesize microwaves radiated from the antenna portions 45 of the plurality of microwave introduction mechanisms 43, and is preferably 1/12 wavelength or more. . Further, the synthesis space 74 needs to have a pressure that does not cause an abnormal discharge that hinders the microwave synthesis. Based on Paschen's law, the synthesis space 74 has a high pressure of 200 Torr (26660 Pa) or higher. A low pressure of 1 mTorr (0.0133 Pa) or less is preferable. From the viewpoint of simplicity, atmospheric pressure is preferable.

プラズマ処理装置100における各構成部は、マイクロプロセッサを備えた制御部80により制御されるようになっている。制御部80はプロセスレシピを記憶した記憶部や、入力手段およびディスプレイ等を備えており、選択されたレシピに従ってプラズマ処理装置を制御するようになっている。   Each component in the plasma processing apparatus 100 is controlled by a control unit 80 including a microprocessor. The control unit 80 includes a storage unit that stores a process recipe, an input unit, a display, and the like, and controls the plasma processing apparatus in accordance with the selected recipe.

(第1の実施形態に係るプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の動作および作用・効果)
次に、以上のように構成されるプラズマ処理装置における動作について説明する。
まず、ウエハWをチャンバ1内に搬入し、サセプタ11上に載置する。そして、プラズマガス供給源27から配管28およびプラズマガス導入部材26を介してチャンバ1内にプラズマガス、例えばArガスを導入しつつ、マイクロ波プラズマ源2からマイクロ波をチャンバ1内に導入してプラズマを形成する。
(Operation, action, and effect of plasma processing apparatus equipped with plasma source according to first embodiment)
Next, the operation of the plasma processing apparatus configured as described above will be described.
First, the wafer W is loaded into the chamber 1 and placed on the susceptor 11. Then, a microwave is introduced into the chamber 1 from the microwave plasma source 2 while a plasma gas, for example, Ar gas, is introduced into the chamber 1 from the plasma gas supply source 27 through the pipe 28 and the plasma gas introduction member 26. A plasma is formed.

次いで、処理ガス、例えばClガス等のエッチングガスが処理ガス供給源25から配管24およびシャワープレート20を介してチャンバ1内に吐出される。吐出された処理ガスは、シャワープレート20の空間部23を通過してきたプラズマにより励起されてプラズマ化し、このように形成された処理ガスのプラズマによりウエハWにプラズマ処理、例えばエッチング処理が施される。 Next, a processing gas, for example, an etching gas such as Cl 2 gas is discharged from the processing gas supply source 25 into the chamber 1 through the pipe 24 and the shower plate 20. The discharged processing gas is excited and converted into plasma by the plasma passing through the space 23 of the shower plate 20, and plasma processing, for example, etching processing is performed on the wafer W by the plasma of the processing gas thus formed. .

ここで、マイクロ波プラズマ源2では、マイクロ波出力部30のマイクロ波発振器32から発振されたマイクロ波はアンプ33で増幅された後、分配器34により複数に分配され、分配されたマイクロ波はアンテナユニット40において複数のアンテナモジュール41に導かれる。アンテナモジュール41においては、このように複数に分配されたマイクロ波を、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ48で個別に増幅し、マイクロ波導入機構43のマイクロ波伝送路53を通って平面スロットアンテナ51から個別に放射し、マイクロ波合成部70の上部誘電体板71を透過させて合成空間74に導入し、その中でこれらマイクロ波を合成する。そして、合成空間74で合成された後のマイクロ波は、下部誘電体板72を透過してチャンバ1内に導入される。   Here, in the microwave plasma source 2, the microwave oscillated from the microwave oscillator 32 of the microwave output unit 30 is amplified by the amplifier 33 and then distributed into a plurality of parts by the distributor 34. The antenna unit 40 guides the plurality of antenna modules 41. In the antenna module 41, the microwaves distributed in this way are individually amplified by the main amplifier 48 constituting the solid-state amplifier, passed through the microwave transmission path 53 of the microwave introduction mechanism 43, and the planar slot antenna. 51 individually radiated, transmitted through the upper dielectric plate 71 of the microwave synthesizer 70 and introduced into the synthesis space 74, in which these microwaves are synthesized. The microwave after being synthesized in the synthesis space 74 passes through the lower dielectric plate 72 and is introduced into the chamber 1.

この場合に、合成空間74はチャンバ1と別個に設けられているため、合成空間74内にはプラズマが形成されていない。このため、各マイクロ波導入機構43の平面スロットアンテナ51から放射したマイクロ波(電磁波)がプラズマに妨げられることなく(プラズマ状態に関係なく)、空間合成される。したがって、予め、各マイクロ波導入機構43の平面スロットアンテナ51から放射されるマイクロ波(電磁波)の位相および電力パワーの一方または両方を調整することにより、合成マイクロ波(電磁波)パターンを調整することができ、この合成マイクロ波(電磁波)パターンが下部誘電体板72を介してチャンバ1内のプラズマに転写されるので、プラズマ分布を調整することが可能となる。   In this case, since the synthesis space 74 is provided separately from the chamber 1, no plasma is formed in the synthesis space 74. Therefore, the microwave (electromagnetic wave) radiated from the planar slot antenna 51 of each microwave introduction mechanism 43 is spatially synthesized without being disturbed by the plasma (regardless of the plasma state). Therefore, the synthesized microwave (electromagnetic wave) pattern is adjusted in advance by adjusting one or both of the phase and power of the microwave (electromagnetic wave) radiated from the planar slot antenna 51 of each microwave introducing mechanism 43. Since this synthetic microwave (electromagnetic wave) pattern is transferred to the plasma in the chamber 1 through the lower dielectric plate 72, the plasma distribution can be adjusted.

この際の合成マイクロ波(電磁波)パターンの調整は、各アンテナモジュール41の位相器46により、各アンテナモジュール毎に位相を調整して指向性を制御することによって行うことができる。また、各アンテナモジュール41の可変ゲインアンプ47またはメインアンプ48により、各アンテナモジュール毎に電力パワーを調整することによっても行うことができる。また、これらを併用してもよい。このようにすることにより、用途に応じてマイクロ波パターンを調整することができ、これによりプラズマ分布を調整することができ、所望のプラズマ分布を得ることができる。例えば、プラズマ分布を均一にすることができ、これにより均一なプラズマ処理、例えばプラズマエッチングを行うことができる。   The adjustment of the synthesized microwave (electromagnetic wave) pattern at this time can be performed by controlling the directivity by adjusting the phase for each antenna module by the phase shifter 46 of each antenna module 41. Further, it can be performed by adjusting the power power for each antenna module by the variable gain amplifier 47 or the main amplifier 48 of each antenna module 41. These may be used in combination. By doing in this way, a microwave pattern can be adjusted according to a use, and thereby plasma distribution can be adjusted and desired plasma distribution can be obtained. For example, the plasma distribution can be made uniform, whereby uniform plasma processing, for example, plasma etching can be performed.

<第2の実施形態>
(第2の実施形態に係るプラズマ源の構成)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。
上記実施形態では、合成空間で合成したマイクロ波(電磁波)を下部誘電体板72を介してプラズマ生成空間であるチャンバ1内に導入するため、チャンバ1内にプラズマの着火に十分な強度の電界が供給されないおそれがある。そこで、そのような不都合を解消するため本発明の他の実施形態では、着火用アンテナモジュールを設ける。
<Second Embodiment>
(Configuration of Plasma Source According to Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
In the above embodiment, since the microwave (electromagnetic wave) synthesized in the synthesis space is introduced into the chamber 1 that is the plasma generation space via the lower dielectric plate 72, an electric field having a sufficient strength for ignition of plasma in the chamber 1. May not be supplied. Therefore, in order to eliminate such inconvenience, in another embodiment of the present invention, an ignition antenna module is provided.

図9は本発明の第2の実施形態に係る本実施形態におけるマイクロ波プラズマ源の要部を示す断面図、図10はそのアンテナモジュールの配置を示す平面図である。   FIG. 9 is a cross-sectional view showing the main part of the microwave plasma source according to the second embodiment of the present invention, and FIG. 10 is a plan view showing the arrangement of the antenna module.

これらの図において、従前の実施形態と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。   In these drawings, the same components as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

これらの図に示すように、本実施形態では、第1の実施形態とは異なり、複数(図では8個)のアンテナモジュール41と、着火用アンテナモジュール41′とを有するアンテナユニット40′を備えている。着火用アンテナモジュール41′は、マイクロ波合成部70の上部誘電体板71の中心部に設けられており、アンテナモジュール41と全く同様の構成のアンプ部42と、アンテナモジュール41のマイクロ波導入機構43とは構成が異なるマイクロ波導入機構43′とを有している。   As shown in these drawings, unlike the first embodiment, this embodiment includes an antenna unit 40 ′ having a plurality (eight in the figure) of antenna modules 41 and an ignition antenna module 41 ′. ing. The ignition antenna module 41 ′ is provided at the center of the upper dielectric plate 71 of the microwave synthesizer 70. The amplifier unit 42 having the same configuration as the antenna module 41 and the microwave introduction mechanism of the antenna module 41 are provided. 43 has a microwave introduction mechanism 43 ′ having a different configuration.

着火用アンテナモジュール41′のマイクロ波導入機構43′は、図9に示すように、本体容器50の先端部にアンテナ部45′が配置され、本体容器50のアンテナ部45′よりも基端側の部分がチューナ44′となっている。チューナ44′はチューナ44と同様に構成されている。   As shown in FIG. 9, the microwave introduction mechanism 43 ′ of the ignition antenna module 41 ′ has an antenna portion 45 ′ disposed at the distal end portion of the main body container 50, and is proximal to the antenna portion 45 ′ of the main body container 50. Is the tuner 44 '. The tuner 44 ′ is configured similarly to the tuner 44.

アンテナ部45′は、アンテナ部45と同様、平面スロットアンテナ51と遅波材55とを有しているが、天板56は省略されている。そして、マイクロ波導入機構43′は、マイクロ波合成部70の上部誘電体板71を下方に突き抜けて設けられており、アンテナ部45′の平面スロットアンテナ51はマイクロ波合成部70の下部誘電体板72の中心部に直接接触して設けられている。   Like the antenna unit 45, the antenna unit 45 'includes a planar slot antenna 51 and a slow wave member 55, but the top plate 56 is omitted. The microwave introduction mechanism 43 ′ is provided so as to penetrate downward through the upper dielectric plate 71 of the microwave synthesizer 70, and the planar slot antenna 51 of the antenna unit 45 ′ is the lower dielectric of the microwave synthesizer 70. It is provided in direct contact with the center of the plate 72.

(第2の実施形態に係るプラズマ源の作用・効果)
このように、着火用アンテナモジュール41′のアンテナ部45′においては、平面スロットアンテナ51から放射されたマイクロ波が合成空間74を介さずに、下部誘電体板72を介してチャンバ1内に導入されるので、強い電界がチャンバ1内に誘起させることができ、それを種として外周のアンテナモジュール41から放射されたマイクロ波(電磁波)によりプラズマを形成することができる。このとき、着火用アンテナモジュール41′は、上部誘電体板71の中心部を貫通して下部誘電体板72の中心部に至っているので、チャンバ1の中心部に強い電界を誘起させることができる。
(Operation / Effect of Plasma Source According to Second Embodiment)
Thus, in the antenna portion 45 ′ of the ignition antenna module 41 ′, the microwave radiated from the planar slot antenna 51 is introduced into the chamber 1 through the lower dielectric plate 72 without passing through the synthesis space 74. Therefore, a strong electric field can be induced in the chamber 1, and plasma can be formed by microwaves (electromagnetic waves) radiated from the antenna module 41 on the outer periphery using the strong electric field as a seed. At this time, the ignition antenna module 41 ′ penetrates the central portion of the upper dielectric plate 71 and reaches the central portion of the lower dielectric plate 72, so that a strong electric field can be induced in the central portion of the chamber 1. .

着火用アンテナモジュール41′の位置は中心部に限るものではないが、中心部に設けることにより、プラズマの着火をより容易に行うことができる。   The position of the ignition antenna module 41 'is not limited to the central portion, but by providing it in the central portion, plasma ignition can be performed more easily.

着火用アンテナモジュール41′を用いる場合には、着火用アンテナモジュール41′を着火時にはONにし、プラズマ処理時にはOFFにすることが好ましい。プラズマ処理に用いるアンテナモジュール41は着火時にはONでもOFFでも構わない。   When the ignition antenna module 41 ′ is used, it is preferable to turn on the ignition antenna module 41 ′ during ignition and to turn it off during plasma processing. The antenna module 41 used for plasma processing may be ON or OFF when ignited.

また、着火用アンテナモジュール41′の代わりに、他のプラズマ着火手段を設けてもよい。例えば、チャンバ1内に直流着火源を設け、この直流着火源に電圧を印加することによりチャンバ1内でプラズマを着火させてもよい。   Further, instead of the ignition antenna module 41 ', other plasma ignition means may be provided. For example, a DC ignition source may be provided in the chamber 1 and plasma may be ignited in the chamber 1 by applying a voltage to the DC ignition source.

<第3の実施形態>
(第3の実施形態に係るプラズマ源を搭載したプラズマ処理装置の構成)
図11は本発明の第3の実施形態に係るプラズマ源が搭載されたプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図、図12は本発明の第3の実施形態に係るプラズマ源の要部示す断面図である。
<Third Embodiment>
(Configuration of plasma processing apparatus equipped with a plasma source according to the third embodiment)
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus equipped with a plasma source according to a third embodiment of the present invention, and FIG. 12 is a cross-sectional view showing a main part of the plasma source according to the third embodiment of the present invention. FIG.

これらの図に示すように、本実施形態においては、第1の実施形態におけるマイクロ波合成部70の代わりに、内部でマイクロ波合成が可能な厚みを有する合成誘電体部材76を有するマイクロ波合成部70′を備えている点においてのみ第1の実施形態と異なっている。   As shown in these drawings, in the present embodiment, instead of the microwave synthesizer 70 in the first embodiment, the microwave synthesis includes a synthetic dielectric member 76 having a thickness capable of microwave synthesis inside. It differs from the first embodiment only in that it includes a portion 70 '.

マイクロ波合成部70′の合成誘電体部材76は円板状をなし、複数のマイクロ波導入機構43のアンテナ部45がこの合成誘電体部材76に支持されている。そして、これらアンテナ部45から放射されたマイクロ波が合成誘電体部材76に導入され、これらマイクロ波がこの合成誘電体部材76内で合成され、合成されたマイクロ波が開口部1aからチャンバ1内に放射されるようになっている。   The synthetic dielectric member 76 of the microwave synthesis unit 70 ′ has a disk shape, and the antenna units 45 of the plurality of microwave introduction mechanisms 43 are supported by the synthetic dielectric member 76. Then, the microwaves radiated from the antenna unit 45 are introduced into the synthetic dielectric member 76, and the microwaves are synthesized in the synthetic dielectric member 76, and the synthesized microwaves are passed through the opening 1a into the chamber 1. Is supposed to be emitted.

合成誘電体部材76の誘電率の大きさは問わないが、チャンバ内のプラズマに曝されることとなるので、プラズマ耐性のある材料、例えば石英やY等のセラミックスを用いることが好ましい。 The dielectric constant of the synthetic dielectric member 76 is not limited, but since it is exposed to the plasma in the chamber, it is preferable to use a plasma-resistant material, for example, a ceramic such as quartz or Y 2 O 3. .

合成誘電体部材76は、複数のマイクロ波導入機構43のアンテナ部45から放射されたマイクロ波が合成可能な厚さ有している必要があり、合成誘電体部材76内でのマイクロ波の実効波長をλgとした場合に、合成誘電体部材76の厚さはλg/12以上であることが好ましい。なお、マイクロ波の自由空間波長をλとし、合成誘電体部材76の誘電率をεとした場合に、λgは、
λg=λ/ε1/2
で表される。合成誘電体部材76の材料が石英(誘電率=3.88)の場合は、λgが12cmであるから、λg/12の値は13.3mmとなる。
The synthetic dielectric member 76 needs to have a thickness capable of synthesizing the microwaves radiated from the antenna portions 45 of the plurality of microwave introduction mechanisms 43, and the effective microwaves in the synthetic dielectric member 76 are required. When the wavelength is λg, the thickness of the synthetic dielectric member 76 is preferably λg / 12 or more. When the free space wavelength of the microwave is λ and the dielectric constant of the synthetic dielectric member 76 is ε, λg is
λg = λ / ε 1/2
It is represented by When the material of the synthetic dielectric member 76 is quartz (dielectric constant = 3.88), since λg is 12 cm, the value of λg / 12 is 13.3 mm.

(第3の実施形態に係るプラズマ源の作用・効果)
本実施形態のマイクロ波プラズマ源においては、マイクロ波出力部30のマイクロ波発振器32から発振されたマイクロ波はアンプ33で増幅された後、分配器34により複数に分配され、分配されたマイクロ波はアンテナユニット40において複数のアンテナモジュール41に導かれる。アンテナモジュール41においては、このように複数に分配されたマイクロ波を、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ48で個別に増幅し、マイクロ波導入機構43のマイクロ波伝送路53を通って平面スロットアンテナ51から個別に放射し、マイクロ波合成部70′を構成する合成誘電体部材76の中でこれらマイクロ波を合成する。そして、合成誘電体部材76内で合成された後のマイクロ波は、合成誘電体部材76からチャンバ1内に導入される。
(Operation and Effect of Plasma Source According to Third Embodiment)
In the microwave plasma source of the present embodiment, the microwave oscillated from the microwave oscillator 32 of the microwave output unit 30 is amplified by the amplifier 33 and then distributed to a plurality of parts by the distributor 34. Are guided to a plurality of antenna modules 41 in the antenna unit 40. In the antenna module 41, the microwaves distributed in this way are individually amplified by the main amplifier 48 constituting the solid-state amplifier, passed through the microwave transmission path 53 of the microwave introduction mechanism 43, and the planar slot antenna. The microwaves are individually radiated from 51 and synthesized in the composite dielectric member 76 constituting the microwave synthesis unit 70 ′. The microwaves synthesized in the synthetic dielectric member 76 are introduced into the chamber 1 from the synthetic dielectric member 76.

本実施形態においても、プラズマが形成されているチャンバ1内ではマイクロ波合成を行わず、合成誘電体部材76内で合成するため、各マイクロ波導入機構43の平面スロットアンテナ51から放射したマイクロ波(電磁波)がプラズマに妨げられることなく(プラズマ状態に関係なく)、合成される。したがって、第1の実施形態と同様、予め、各マイクロ波導入機構43の平面スロットアンテナ51から放射されるマイクロ波(電磁波)の位相および電力パワーの一方または両方を調整することにより、合成マイクロ波(電磁波)パターンを調整することができ、この合成マイクロ波(電磁波)パターンが合成誘電体部材76を介してチャンバ1内のプラズマに転写されるので、プラズマ分布を調整することが可能となる。   Also in this embodiment, the microwaves radiated from the planar slot antenna 51 of each microwave introduction mechanism 43 are not synthesized in the chamber 1 where the plasma is formed, but are synthesized in the synthetic dielectric member 76. (Electromagnetic wave) is synthesized without being disturbed by plasma (regardless of plasma state). Therefore, similarly to the first embodiment, the synthesized microwave is adjusted in advance by adjusting one or both of the phase and power of the microwave (electromagnetic wave) radiated from the planar slot antenna 51 of each microwave introduction mechanism 43. The (electromagnetic wave) pattern can be adjusted, and this synthetic microwave (electromagnetic wave) pattern is transferred to the plasma in the chamber 1 via the synthetic dielectric member 76, so that the plasma distribution can be adjusted.

この際の合成マイクロ波(電磁波)パターンの調整は、第1の実施形態と同様、各アンテナモジュール41の位相器46により、各アンテナモジュール毎に位相を調整して指向性を制御することによって、または各アンテナモジュール41の可変ゲインアンプ47またはメインアンプ48により、各アンテナモジュール毎に電力パワーを調整することによって、またはこれらを併用して行うことができる。第1の実施形態と同様、これにより、用途に応じてマイクロ波パターンを調整してプラズマ分布を調整し、所望のプラズマ分布を得ることができる。   The adjustment of the synthetic microwave (electromagnetic wave) pattern at this time is performed by adjusting the phase for each antenna module and controlling the directivity by the phase shifter 46 of each antenna module 41 as in the first embodiment. Alternatively, the power gain can be adjusted for each antenna module by the variable gain amplifier 47 or the main amplifier 48 of each antenna module 41, or these can be used in combination. As in the first embodiment, this makes it possible to adjust the plasma pattern by adjusting the microwave pattern according to the application, and obtain a desired plasma distribution.

また、本実施形態では、マイクロ波合成部に板状の合成誘電体部材76を設けるだけでよいので、第1の実施形態よりも装置構成を単純化することができる。   Further, in the present embodiment, since it is only necessary to provide the plate-shaped synthetic dielectric member 76 in the microwave synthesizing unit, the apparatus configuration can be simplified as compared with the first embodiment.

なお、本実施形態においても第2の実施形態の着火用アンテナモジュール41′を用いることができる。   In this embodiment, the ignition antenna module 41 ′ of the second embodiment can also be used.

<本発明の他の適用>
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく、本発明の思想の範囲内において種々変形可能である。例えば、マイクロ波出力部30の回路構成やアンテナユニット40、メインアンプ48の回路構成等は、上記実施形態に限定されるものではない。
<Other applications of the present invention>
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the idea of the present invention. For example, the circuit configuration of the microwave output unit 30 and the circuit configurations of the antenna unit 40 and the main amplifier 48 are not limited to the above embodiment.

また、上記実施形態ではアンテナ51のスロット51aを4個均等に設けた場合について示したが、5個以上均等に設けてもよいし、効率は若干低下するが1〜3個であってもよい。また、平面スロットアンテナ51に形成されるスロットは、それ自体の長さを低減できコンパクト化できることから扇形が好ましいが、これに限るものではない。   Moreover, although the case where the four slots 51a of the antenna 51 were provided equally was shown in the said embodiment, five or more may be provided equally, and although efficiency falls a little, 1-3 may be sufficient. . In addition, the slot formed in the planar slot antenna 51 is preferably a fan shape because the length of the slot itself can be reduced and the size can be reduced, but the present invention is not limited to this.

さらに、上記実施形態においては、プラズマ処理装置としてエッチング処理装置を例示したが、これに限らず、成膜処理、酸窒化膜処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理にも用いることができる。さらにまた、上記実施形態では電磁波としてマイクロ波を用いたプラズマ処理について示したが、マイクロ波に限らず他の電磁波によるプラズマ処理にも適用可能である。   Furthermore, in the above-described embodiment, the etching processing apparatus is exemplified as the plasma processing apparatus. However, the present invention is not limited to this, and the plasma processing apparatus can be used for other plasma processing such as film formation processing, oxynitride film processing, and ashing processing. Furthermore, in the above-described embodiment, plasma processing using microwaves as electromagnetic waves has been described. However, the present invention is not limited to microwaves but can be applied to plasma processing using other electromagnetic waves.

さらにまた、被処理基板は半導体ウエハWに限定されず、LCD(液晶ディスプレイ)用基板に代表されるFPD(フラットパネルディスプレイ)基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。   Furthermore, the substrate to be processed is not limited to the semiconductor wafer W, and may be another substrate such as an FPD (flat panel display) substrate typified by an LCD (liquid crystal display) substrate or a ceramic substrate.

1;チャンバ
2;マイクロ波プラズマ源
11;サセプタ
12;支持部材
15;排気管
16;排気装置
17;搬入出口
20;シャワープレート
21;ガス流路
22;ガス吐出孔
23;空間部
25;処理ガス供給源
26;プラズマガス導入部材
27;プラズマガス供給源
30;マイクロ波出力部
32;マイクロ波発振器
34;分配器
40;アンテナユニット
41;アンテナモジュール
41′;着火用アンテナモジュール
42;アンプ部
43;マイクロ波導入機構
44;チューナ
45;アンテナ部
46;位相器
47;可変ゲインアンプ
48;メインアンプ
49;アイソレータ
50;本体容器
51;平面スロットアンテナ
51a;スロット
52;内側導体
55;遅波材
56;天板
58;スラグ
59;アクチュエータ
60;コントローラ
70、70′;マイクロ波合成部
71;上部誘電体板
72;下部誘電体板
74;合成空間
80;制御部
100;プラズマ処理装置
W;半導体ウエハ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1; Chamber 2; Microwave plasma source 11; Susceptor 12; Support member 15; Exhaust pipe 16; Exhaust device 17; Carry-in / out port 20; Shower plate 21; Supply source 26; Plasma gas introducing member 27; Plasma gas supply source 30; Microwave output unit 32; Microwave oscillator 34; Distributor 40; Antenna unit 41; Antenna module 41 '; Antenna module for ignition 42; Microwave introduction mechanism 44; tuner 45; antenna section 46; phase shifter 47; variable gain amplifier 48; main amplifier 49; isolator 50; main body container 51; planar slot antenna 51a; Top plate 58; Slag 59; Actuator 60; Controller 70, 70 '; microwave synthesizer unit 71; the upper dielectric plate 72; the lower the dielectric plate 74; Synthesis space 80; the control unit 100; the plasma processing apparatus W; semiconductor wafer

Claims (18)

プラズマ処理を行う処理容器内に電磁波を導入して、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ源であって、
電磁波を生成する電磁波生成機構と、
生成された電磁波を前記処理容器内に導入する複数のアンテナモジュールと、
前記処理容器に隣接して設けられ、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する電磁波合成部と
を具備し、
前記電磁波合成部は、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を空間合成する合成空間と、前記合成空間と前記チャンバとの間に設けられた誘電体部材とを有し、
前記合成空間で合成された電磁波が前記誘電体部材を介して前記処理容器内に導入されることを特徴とするプラズマ源。
A plasma source that introduces electromagnetic waves into a processing vessel for performing plasma processing and turns the gas supplied into the processing vessel into plasma,
An electromagnetic wave generating mechanism for generating an electromagnetic wave;
A plurality of antenna modules for introducing the generated electromagnetic waves into the processing container;
An electromagnetic wave synthesizing unit that is provided adjacent to the processing container and synthesizes electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules;
The electromagnetic wave synthesis unit includes a synthetic space that spatially synthesizes electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules, and a dielectric member provided between the synthetic space and the chamber,
The plasma source, wherein the electromagnetic wave synthesized in the synthetic space is introduced into the processing container through the dielectric member.
前記合成空間は、誘電率が1.0の自由空間であることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 1, wherein the synthetic space is a free space having a dielectric constant of 1.0. 前記合成空間の高さは、電磁波の波長の1/12以上であることを特徴とする請求項2に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 2, wherein the height of the synthetic space is 1/12 or more of the wavelength of electromagnetic waves. 前記合成空間の圧力は、200Torr(26660Pa)以上または0.1mTorr(0.0133Pa)以下であることを特徴とする請求項2または請求項3に記載のプラズマ源。   4. The plasma source according to claim 2, wherein the pressure in the synthesis space is 200 Torr (26660 Pa) or more or 0.1 mTorr (0.0133 Pa) or less. 前記合成空間の圧力は、大気圧であることを特徴とする請求項4に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 4, wherein the pressure in the synthesis space is atmospheric pressure. プラズマ処理を行う処理容器内に電磁波を導入して、前記処理容器内に供給されたガスをプラズマ化するプラズマ源であって、
電磁波を生成する電磁波生成機構と、
生成された電磁波を前記処理容器内に導入する複数のアンテナモジュールと、
前記処理容器に隣接して設けられ、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する電磁波合成部と
を具備し、
前記電磁波合成部は、前記複数のアンテナモジュールから放射された電磁波を合成する、誘電体からなる合成誘電体部材を有し、
前記合成誘電体部材内で合成された電磁波を前記処理容器内に導入することを特徴とするプラズマ源。
A plasma source that introduces electromagnetic waves into a processing vessel for performing plasma processing and turns the gas supplied into the processing vessel into plasma,
An electromagnetic wave generating mechanism for generating an electromagnetic wave;
A plurality of antenna modules for introducing the generated electromagnetic waves into the processing container;
An electromagnetic wave synthesizing unit that is provided adjacent to the processing container and synthesizes electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules;
The electromagnetic wave synthesis unit includes a synthetic dielectric member made of a dielectric material that synthesizes electromagnetic waves radiated from the plurality of antenna modules,
A plasma source, wherein an electromagnetic wave synthesized in the synthetic dielectric member is introduced into the processing container.
前記合成誘電体部材は、その中でのマイクロ波の実効波長をλgとした場合に、λg/12以上の厚さを有していることを特徴とする請求項6に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 6, wherein the synthetic dielectric member has a thickness of λg / 12 or more when an effective wavelength of microwaves in the synthetic dielectric member is λg. 前記合成誘電体部材は、石英またはセラミックスからなることを特徴とする請求項6または請求項7に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 6 or 7, wherein the synthetic dielectric member is made of quartz or ceramics. 前記処理容器内でプラズマを着火するプラズマ着火手段をさらに具備することを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか1項に記載のプラズマ源。   The plasma source according to any one of claims 1 to 8, further comprising plasma ignition means for igniting plasma in the processing vessel. 前記プラズマ着火手段は、前記合成空間を介さずに前記誘電体部材を介して電磁波を前記処理容器に導く着火用アンテナモジュールを有することを特徴とする請求項9に記載のプラズマ源。   10. The plasma source according to claim 9, wherein the plasma ignition means includes an ignition antenna module that guides electromagnetic waves to the processing container via the dielectric member without passing through the synthetic space. 前記着火用アンテナモジュールは、前記誘電体部材の中心部を介して前記処理容器内に電界を誘起させることを特徴とする請求項10に記載のプラズマ源。   11. The plasma source according to claim 10, wherein the ignition antenna module induces an electric field in the processing container through a central portion of the dielectric member. 前記プラズマ着火手段は、前記処理容器内に設けられた直流着火源を有することを特徴とする請求項9に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 9, wherein the plasma ignition means includes a direct current ignition source provided in the processing container. 前記電磁波合成部で合成された電磁波のパターンを調整してプラズマ分布を調整する電磁波パターン調整手段をさらに具備することを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか1項に記載のプラズマ源。   The plasma source according to any one of claims 1 to 12, further comprising an electromagnetic wave pattern adjusting unit that adjusts a plasma distribution by adjusting a pattern of the electromagnetic wave synthesized by the electromagnetic wave synthesizing unit. . 前記電磁波パターン調整手段は、各アンテナモジュールに設けられ、各アンテナモジュールから放射される電磁波の位相を調整する位相器を有することを特徴とする請求項13に記載のプラズマ源。   14. The plasma source according to claim 13, wherein the electromagnetic wave pattern adjusting unit includes a phase shifter provided in each antenna module and configured to adjust a phase of an electromagnetic wave radiated from each antenna module. 前記電磁波パターン調整手段は、各アンテナモジュールに設けられ、各アンテナモジュールから放射される電磁波のパワーを調整するアンプを有することを特徴とする請求項13または請求項14に記載のプラズマ源。   The plasma source according to claim 13 or 14, wherein the electromagnetic wave pattern adjusting means includes an amplifier that is provided in each antenna module and adjusts the power of an electromagnetic wave radiated from each antenna module. 前記各アンテナモジュールは、
筒状をなす本体容器と、
前記本体容器内に同軸的に設けられ、前記本体容器との間に電磁波伝送路を形成する筒状または棒状をなす内側導体と、
前記電磁波伝送路におけるインピーダンス調整を行うチューナと、
前記電磁波伝送路を伝送された電磁波を前記処理容器内に放射する電磁波放射アンテナを有するアンテナ部と
を備えた電磁波導入機構を備えることを特徴とする請求項1から請求項15のいずれか1項に記載のプラズマ源。
Each antenna module is
A cylindrical container,
An inner conductor that is coaxially provided in the main body container and forms an electromagnetic wave transmission path between the main body container and a cylindrical shape or a rod shape,
A tuner for adjusting impedance in the electromagnetic wave transmission path;
16. The electromagnetic wave introduction mechanism comprising an antenna unit having an electromagnetic wave radiation antenna that radiates an electromagnetic wave transmitted through the electromagnetic wave transmission path into the processing container. The plasma source described in 1.
被処理基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板が載置される載置台と、
前記処理容器内にガスを供給するガス供給機構と、
請求項1から請求項16のいずれかに記載のプラズマ源と
を具備し、
前記処理容器内の被処理基板に対してプラズマにより処理を施すことを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing container for storing a substrate to be processed;
A mounting table on which a substrate to be processed is mounted in the processing container;
A gas supply mechanism for supplying gas into the processing container;
A plasma source according to any one of claims 1 to 16,
A plasma processing apparatus for processing a substrate to be processed in the processing container by plasma.
前記載置台に、イオン引き込みのためのバイアス用高周波電力を印加する高周波バイアス印加機構をさらに具備することを特徴とする請求項17に記載のプラズマ処理装置。   18. The plasma processing apparatus according to claim 17, further comprising a high-frequency bias applying mechanism that applies a high-frequency bias power for ion attraction to the mounting table.
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