JP2013105949A - Surface wave plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、表面波プラズマ処理装置、特にスロットアンテナを用いてマイクロ波励起を行う表面波プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a surface wave plasma processing apparatus, and more particularly to a surface wave plasma processing apparatus that performs microwave excitation using a slot antenna.
従来から、マイクロ波にて表面波プラズマを発生させ、この発生させた表面波プラズマに半導体基板を曝すことによって、半導体基板に対してドライエッチング、表面改質、アッシング等を行う表面波プラズマ処理装置が知られている。こうした表面波プラズマ処理装置として、例えば特許文献１に記載の装置では、半導体基板を収容する真空槽の上部に誘電窓を介してマイクロ波の導波管が配置され、誘電窓における真空槽内側の表面で表面波プラズマが生成される。この際、誘電窓と互いに向い合う導波管の下部が、複数の開口を有するスロットアンテナによって構成されているため、該スロットアンテナを介して放射されるマイクロ波が誘電窓の下面に表面波を伝播させることで、均一で高密度なプラズマが生成される。 Conventionally, a surface wave plasma processing apparatus that performs dry etching, surface modification, ashing, etc. on a semiconductor substrate by generating surface wave plasma with microwaves and exposing the semiconductor substrate to the generated surface wave plasma It has been known. As such a surface wave plasma processing apparatus, for example, in the apparatus described in Patent Document 1, a microwave waveguide is disposed through a dielectric window above a vacuum chamber that houses a semiconductor substrate. Surface wave plasma is generated at the surface. At this time, since the lower portion of the waveguide facing the dielectric window is constituted by a slot antenna having a plurality of openings, the microwave radiated through the slot antenna generates a surface wave on the lower surface of the dielectric window. By propagating, uniform and high-density plasma is generated.
ところで、こうした表面波プラズマ処理装置では、真空槽内におけるプラズマ密度が均一となるように、マイクロ波の波長等を含めた所定のプロセス条件に合わせて、スロットアンテナの形状、すなわちその開口の大きさや数、配置等が最適化されている。一方、こうした表面波プラズマ処理装置においては、処理対象に応じてプロセス条件が変更されることが少なくない。しかしながら、このような現状に対して、その都度のプロセス条件に合わせてスロットアンテナを設計しなおすことは煩雑であり、装置としての汎用性を欠くことにもなる。結局、プラズマ密度の均一性が得られがたいプロセス条件下で表面波プラズマ処理が行われる結果、プラズマ密度の不均一性に基づく処理結果のばらつきを、表面波プラズマ処理の前工程や後工程に対する各種の制約で解消する方策が取られている。 By the way, in such a surface wave plasma processing apparatus, the shape of the slot antenna, that is, the size of the opening thereof, is adjusted in accordance with predetermined process conditions including the wavelength of the microwave so that the plasma density in the vacuum chamber is uniform. The number, arrangement, etc. are optimized. On the other hand, in such a surface wave plasma processing apparatus, the process conditions are often changed according to the processing target. However, for such a current situation, it is complicated to redesign the slot antenna in accordance with each process condition, and the versatility of the apparatus is also lacking. In the end, surface wave plasma processing is performed under process conditions where it is difficult to obtain plasma density uniformity. As a result, variations in processing results based on plasma density non-uniformity can be compared with those before and after the surface wave plasma processing. Measures are taken to resolve with various restrictions.
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、プラズマ密度の均一性を高めることの可能な表面波プラズマ処理装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to provide a surface wave plasma processing apparatus capable of improving the uniformity of plasma density.
以下、上記課題を解決するための手段及びその作用効果について記載する。
本発明の一態様は、基板が載置される載置面を有した基台が収容される真空槽と、前記真空槽に設けられた誘電窓上に配設される導波管とを備え、前記導波管には、前記誘電窓と互いに向い合う部位にマイクロ波を放射するスロットアンテナが設けられ、該放射されたマイクロ波が前記誘電窓を介して前記真空槽内に伝播する表面波プラズマ処理装置であって、前記基台と前記誘電窓との間に、遮蔽部と透過部とを有する遮蔽部材を備え、前記載置面の法線方向から見て、前記スロットアンテナのアンテナ部の面積をＳ１、前記アンテナ部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ２、前記スロットアンテナにおける１以上の開口からなる開口部の面積をＳ３、前記開口部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ４とすると、「Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３」が満たされること要旨とする。
Hereinafter, means for solving the above-described problems and the effects thereof will be described.
One aspect of the present invention includes a vacuum chamber in which a base having a mounting surface on which a substrate is mounted is accommodated, and a waveguide disposed on a dielectric window provided in the vacuum chamber. The waveguide is provided with a slot antenna that radiates a microwave to a portion facing the dielectric window, and the radiated microwave propagates into the vacuum chamber through the dielectric window. A plasma processing apparatus, comprising a shielding member having a shielding part and a transmission part between the base and the dielectric window, wherein the antenna part of the slot antenna is viewed from the normal direction of the placement surface. , S2 is the area of the overlapping portion of the antenna part and the shielding part, S3 is the area of the opening part of one or more openings in the slot antenna, and the part of the overlapping part of the opening part and the shielding part Assuming that the area is S4, “S2 / S1 <S / S3 "is a subject matter to be filled.
本発明の一態様では、スロットアンテナのアンテナ部の直下よりも開口部の直下の方で、遮蔽部材の遮蔽部によるプラズマの遮蔽の割合が大きくなる。したがって、プラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが相対的に多く遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマ密度の均一性を高めることが可能となる。 In one embodiment of the present invention, the rate of plasma shielding by the shielding portion of the shielding member is greater directly below the opening than directly below the antenna portion of the slot antenna. Accordingly, since a relatively large amount of plasma is shielded at a portion where the plasma density becomes high, it is possible to improve the uniformity of the plasma density during the plasma processing.
本発明の一態様は、前記スロットアンテナの開口部は、前記載置面の法線方向から見て、面積が互いに異なる開口を含む複数の開口を有し、前記開口の面積が大きくなるほど、前記載置面の法線方向から見て、該開口における前記遮蔽部と重なる部分の面積が大きくなることを要旨とする。 In one embodiment of the present invention, the opening of the slot antenna has a plurality of openings including openings having different areas as viewed from the normal direction of the mounting surface, and the larger the area of the opening, The gist is that the area of the opening that overlaps the shielding portion increases as viewed from the normal direction of the placement surface.
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、プラズマ密度が高くなる部位であるほどプラズマが多く遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマ密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。 In one aspect of the present invention, the more the plasma density is shielded by the shielding part of the shielding member, the more the plasma is shielded. Therefore, it is possible to more appropriately improve the uniformity of the plasma density in the plasma processing. Become.
本発明の一態様は、前記スロットアンテナの開口部は、前記載置面の法線方向から見て、面積が互いに異なる開口を含む複数の開口を有し、前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記複数の開口のうち、最も面積が大きい開口の全体と重なることを要旨とする。 In one aspect of the present invention, the opening of the slot antenna has a plurality of openings including openings having different areas as viewed from the normal direction of the mounting surface. The gist of the invention is that it overlaps the entire opening having the largest area among the plurality of openings as viewed from the normal direction of the placement surface.
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、特にプラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。 In one embodiment of the present invention, since the plasma is shielded by the shielding portion of the shielding member, particularly in a portion where the plasma density is high, the uniformity of the plasma density in the plasma processing can be improved more appropriately. .
本発明の一態様は、前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記スロットアンテナの開口部の全体と重なることを要旨とする。
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナの開口部の直下部分全域においてプラズマが遮蔽されるため、プラズマ処理にあたってのプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。
The gist of one aspect of the present invention is that the shielding portion of the shielding member overlaps the entire opening of the slot antenna when viewed from the normal direction of the mounting surface.
In one aspect of the present invention, since the plasma is shielded by the shielding portion of the shielding member in the entire area immediately below the opening portion of the slot antenna where the plasma density becomes high, the uniformity of the plasma density in the plasma processing is more appropriate. It becomes possible to improve.
本発明の一態様は、前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記導波管におけるマイクロ波の進行方向では、前記スロットアンテナの開口部の縁と互いに重なる縁を有することを要旨とする。 According to one aspect of the present invention, the shielding portion of the shielding member overlaps with the edge of the opening portion of the slot antenna in the microwave traveling direction in the waveguide as viewed from the normal direction of the mounting surface. The gist is to have an edge.
本発明の一態様では、遮蔽部材の遮蔽部により、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナの開口部の直下部分全域においてプラズマが遮蔽されるため、的確にプラズマを遮蔽することができるようになる。また同時に、スロットアンテナのアンテナ部の直下においてプラズマを遮蔽してしまうことによりプラズマの遮蔽が過剰となることを抑制することができるようになる。そのため、プラズマ処理にあたってのプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。 In one aspect of the present invention, the plasma is shielded by the shielding portion of the shielding member in the entire area directly below the opening of the slot antenna where the plasma density is high, so that the plasma can be shielded accurately. At the same time, it is possible to prevent the plasma from being excessively shielded by shielding the plasma directly under the antenna portion of the slot antenna. Therefore, it is possible to more appropriately improve the uniformity of the plasma density during the plasma processing.
本発明の一態様は、前記スロットアンテナと前記遮蔽部材とを冷却する冷却機構を有することを要旨とする。
本発明の一態様では、遮蔽部材が冷却機構によって冷却されるため、プラズマからの熱によって遮蔽部材の温度が高まることを抑えることが可能である。そのため、遮蔽部材を構成する材料や遮蔽部材の構造に対してその選択範囲を広げることが可能となる。そして、遮蔽部材が冷却されることにより、遮蔽部材に接触したプラズマの活性種が失活することを抑制できるようになる。また、スロットアンテナと遮蔽部材とが同一の冷却機構によって冷却されるため、これらスロットアンテナと遮蔽部材とが互いに異なる冷却機構で冷却される場合と比べて、表面波プラズマ処理装置を構成する部材の点数を抑えることが可能となる。
One aspect of the present invention is characterized by having a cooling mechanism for cooling the slot antenna and the shielding member.
In one embodiment of the present invention, since the shielding member is cooled by the cooling mechanism, it is possible to suppress an increase in the temperature of the shielding member due to heat from plasma. Therefore, the selection range can be expanded with respect to the material which comprises a shielding member, and the structure of a shielding member. And it becomes possible to suppress that the active species of the plasma which contacted the shielding member deactivates by cooling the shielding member. Further, since the slot antenna and the shielding member are cooled by the same cooling mechanism, the members constituting the surface wave plasma processing apparatus are compared with the case where the slot antenna and the shielding member are cooled by different cooling mechanisms. It is possible to reduce the score.
（第１実施形態）
以下、本発明を具体化した第１実施形態について図１〜図４を参照して説明する。なお、第１実施形態では、表面波プラズマ処理装置が行う処理として基板に対するアッシング処理を例示する。まず、第１実施形態の表面波プラズマ処理装置の全体構成について説明する。
(First embodiment)
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the first embodiment, an ashing process for the substrate is exemplified as the process performed by the surface wave plasma processing apparatus. First, the overall configuration of the surface wave plasma processing apparatus of the first embodiment will be described.
図１に示されるように、表面波プラズマ処理装置を構成するチャンバ本体１０の底部には、チャンバ本体１０内を所定の圧力まで排気するための排気口１１が形成されている。また、チャンバ本体１０内の下部には、処理対象である基板Ｓが載置されるステージ１２が収容されている。ステージ１２の外周部には、基板Ｓが載置される載置部分をステージ１２の上面にて区画するステージガイド１３が取り付けられている。このステージ１２の内部には、ステージ１２の上面である載置面上で基板Ｓを上昇及び下降させるリフトピン１４と、載置面に載置された基板Ｓを所定の温度に加熱する抵抗加熱ヒーターとが内蔵されている。 As shown in FIG. 1, an exhaust port 11 for exhausting the inside of the chamber body 10 to a predetermined pressure is formed at the bottom of the chamber body 10 constituting the surface wave plasma processing apparatus. In addition, a stage 12 on which a substrate S to be processed is placed is housed in the lower part of the chamber body 10. A stage guide 13 is attached to the outer periphery of the stage 12 so as to partition a placement portion on which the substrate S is placed on the upper surface of the stage 12. Inside the stage 12 are lift pins 14 for raising and lowering the substrate S on the placement surface which is the upper surface of the stage 12, and a resistance heater for heating the substrate S placed on the placement surface to a predetermined temperature. And built-in.
チャンバ本体１０の上部には、チャンバ本体１０内に反応性ガスを導入するガス導入路１５が形成され、さらに、基板Ｓと互いに向い合う部位には、開口１０ａが形成されている。また、チャンバ本体１０が有する開口１０ａには、該開口１０ａを塞ぐ石英製の透過窓であるマイクロ波透過窓１６が嵌め込まれ、該マイクロ波透過窓１６の上面には、左右方向に延びる矩形管状の導波管２０が連結されている。導波管２０における下壁のうちマイクロ波透過窓１６と向かい合う部位には、左右方向に延びる矩形状の開口２０ａが形成され、該開口２０ａには、該開口２０ａを塞ぐ金属製のスロットアンテナ２１が嵌め込まれている。 A gas introduction path 15 for introducing a reactive gas into the chamber body 10 is formed in the upper portion of the chamber body 10, and an opening 10 a is formed in a portion facing the substrate S. A microwave transmission window 16, which is a quartz transmission window that closes the opening 10 a, is fitted in the opening 10 a of the chamber body 10, and a rectangular tubular shape that extends in the left-right direction on the upper surface of the microwave transmission window 16. The waveguides 20 are connected. A rectangular opening 20a extending in the left-right direction is formed in a portion of the lower wall of the waveguide 20 that faces the microwave transmitting window 16, and a metal slot antenna 21 that closes the opening 20a is formed in the opening 20a. Is inserted.
このような構成において、ガス導入路１５から反応性ガスが導入されてマイクロ波発振器２２から導波管２０内にマイクロ波が出力されると、該マイクロ波は、スロットアンテナ２１を介してマイクロ波透過窓１６側に放射され、その後、マイクロ波透過窓１６を透過してチャンバ本体１０内に伝播する。そして、マイクロ波透過窓１６を透過したマイクロ波によって、反応性ガスからなる表面波プラズマがマイクロ波透過窓１６の直下に生成される。なお、反応性ガスとしては水素もしくは酸素を使用することができる。 In such a configuration, when a reactive gas is introduced from the gas introduction path 15 and a microwave is output from the microwave oscillator 22 into the waveguide 20, the microwave is transmitted through the slot antenna 21. The light is radiated to the transmission window 16 side, and then propagates through the microwave transmission window 16 and propagates into the chamber body 10. Then, surface wave plasma made of a reactive gas is generated immediately below the microwave transmission window 16 by the microwave transmitted through the microwave transmission window 16. Note that hydrogen or oxygen can be used as the reactive gas.
チャンバ本体１０の上壁における外側の角部には、冷却ブロック４０が連結されている。冷却ブロック４０は、チャンバ本体１０の上壁や導波管２０の下壁等を介してスロットアンテナ２１を冷却するとともに、チャンバ本体１０の上壁や連結部材３１等を介して遮蔽部材３０を冷却する。 A cooling block 40 is connected to an outer corner of the upper wall of the chamber body 10. The cooling block 40 cools the slot antenna 21 via the upper wall of the chamber main body 10 and the lower wall of the waveguide 20 and cools the shielding member 30 via the upper wall of the chamber main body 10 and the connecting member 31. To do.
次に、スロットアンテナ２１及び遮蔽部材３０の詳細な構成について、図２及び図３を参照して説明する。なお、図２（ａ），（ｂ）は、スロットアンテナ２１及び遮蔽部材３０をそれぞれ基板Ｓが載置されるステージ１２の載置面に対する法線方向から見た平面図であり、（ｂ）の遮蔽部材３０については、スロットアンテナ２１の直下に位置する部分のみが図示されている。 Next, detailed configurations of the slot antenna 21 and the shielding member 30 will be described with reference to FIGS. 2A and 2B are plan views of the slot antenna 21 and the shielding member 30 as seen from the normal direction to the placement surface of the stage 12 on which the substrate S is placed, respectively. As for the shielding member 30, only the portion located immediately below the slot antenna 21 is shown.
図２（ａ）に示されるように、矩形板状をなす金属製のスロットアンテナ２１は、矩形孔状をなす７つの開口２３ａ〜２３ｇと、該開口２３ａ〜２３ｇ以外の部分であるアンテナ部２４とを有している。 As shown in FIG. 2 (a), a metal slot antenna 21 having a rectangular plate shape has seven openings 23a to 23g having a rectangular hole shape, and an antenna portion 24 which is a portion other than the openings 23a to 23g. And have.
開口２３ａ〜２３ｇからなる開口部分２３のうち２つの開口２３ａ，２３ｂは、上記進行方向に延びる矩形孔であり、同進行方向に並んでいる。また同様に、２つの開口２３ｃ，２３ｄは、進行方向に延びる矩形孔であり、同進行方向に並んでいる。これら２つの開口２３ａ，２３ｂと２つの開口２３ｃ，２３ｄとは、導波管２０内を進行するマイクロ波の振動方向にて互いに向い合うように配置されている。開口２３ｅは、振動方向に延びる矩形孔であり、互いに向い合う開口２３ａと開口２３ｃとの間の部分から進行方向にそれる位置に配置されている。また同様に、開口２３ｆは、振動方向に延びる矩形孔であり、互いに向かい合う開口２３ｂと開口２３ｄとの間の部分から進行方向とは反対方向にそれる位置に配置されている。また同様に、開口２３ｇは、振動方向に延びる矩形孔であり、進行方向において２つの開口２３ｅ，２３ｆとの間に配置されている。 Two openings 23a and 23b among the opening portions 23 including the openings 23a to 23g are rectangular holes extending in the traveling direction, and are arranged in the traveling direction. Similarly, the two openings 23c and 23d are rectangular holes extending in the traveling direction, and are aligned in the traveling direction. The two openings 23 a and 23 b and the two openings 23 c and 23 d are arranged so as to face each other in the vibration direction of the microwave traveling in the waveguide 20. The opening 23e is a rectangular hole extending in the vibration direction, and is disposed at a position deviating in the traveling direction from a portion between the opening 23a and the opening 23c facing each other. Similarly, the opening 23f is a rectangular hole extending in the vibration direction, and is disposed at a position that deviates in a direction opposite to the traveling direction from a portion between the opening 23b and the opening 23d facing each other. Similarly, the opening 23g is a rectangular hole extending in the vibration direction, and is disposed between the two openings 23e and 23f in the traveling direction.
図２（ｂ）に示されるように、遮蔽部材３０の基材は、アルミニウム等の金属板に多数の貫通孔が形成されたパンチングメタルであり、該基材の一部で貫通孔が塞がれている。このうち、貫通孔の塞がれた部分が先に説明した遮蔽部３２であり、遮蔽部３２以外の部分が先に説明した透過部３３である。遮蔽部３２は、同心環状に形成された第１の遮蔽部３２ａ、第２の遮蔽部３２ｂ、及び第３の遮蔽部３２ｃから構成されている。第１の遮蔽部３２ａは、進行方向に延びる矩形環状に形成され、振動方向に延びる帯部分の中央部に、他の部位よりも幅が広い幅広部３２ｅ，３２ｆを有している。また、第２の遮蔽部３２ｂは、第１の遮蔽部３２ａよりも小さい矩形環状に形成され、第１の遮蔽部３２ａの内側に配置されている。さらに、第３の遮蔽部３２ｃは、第２の遮蔽部３２ｂよりも小さい矩形板状に形成され、第２の遮蔽部３２ｂの内側に配置されている。 As shown in FIG. 2B, the base material of the shielding member 30 is a punching metal in which a large number of through holes are formed in a metal plate such as aluminum, and the through holes are blocked by a part of the base material. It is. Among these, the portion where the through hole is blocked is the shielding portion 32 described above, and the portion other than the shielding portion 32 is the transmission portion 33 described above. The shielding part 32 includes a first shielding part 32a, a second shielding part 32b, and a third shielding part 32c that are formed concentrically. The first shielding portion 32a is formed in a rectangular ring shape extending in the traveling direction, and has wide portions 32e and 32f that are wider than other portions in the central portion of the band portion extending in the vibration direction. Moreover, the 2nd shielding part 32b is formed in the rectangular annular shape smaller than the 1st shielding part 32a, and is arrange | positioned inside the 1st shielding part 32a. Furthermore, the 3rd shielding part 32c is formed in the rectangular plate shape smaller than the 2nd shielding part 32b, and is arrange | positioned inside the 2nd shielding part 32b.
次に、これらスロットアンテナ２１の開口２３ａ〜２３ｇと遮蔽部材３０の遮蔽部３２ａ〜３２ｃとの相対的な位置関係について説明する。図３は、遮蔽部材３０に対して載置面の法線方向に沿ってスロットアンテナ２１を投影した図であり、開口２３ａ〜２３ｇと遮蔽部３２とが重なる部分、アンテナ部２４と透過部３３とが重なる部分、アンテナ部２４と遮蔽部３２とが重なる部分、この順に濃いドットが付されている。 Next, the relative positional relationship between the openings 23a to 23g of the slot antenna 21 and the shielding portions 32a to 32c of the shielding member 30 will be described. FIG. 3 is a diagram in which the slot antenna 21 is projected along the normal direction of the mounting surface with respect to the shielding member 30, where the openings 23 a to 23 g and the shielding part 32 overlap, the antenna part 24 and the transmission part 33. Are overlapped with each other, a portion where the antenna portion 24 and the shielding portion 32 are overlapped, and dark dots are added in this order.
図３に示されるように、第１の遮蔽部３２ａのうち進行方向に延びる２つの帯部分の一方は、２つの開口２３ａ，２３ｂと重なり、他方は、２つの開口２３ｃ，２３ｄと重なっている。また、第１の遮蔽部３２ａの幅広部３２ｅは、該幅広部３２ｅの縁と開口２３ｅの縁とが一致するように開口２３ｅと重なり、幅広部３２ｆは、該幅広部３２ｆの縁と開口２３ｆとが一致するように開口２３ｆと重なっている。すなわち、進行方向に延びる４つの開口２３ａ，２３ｂ，２３ｃ，２３ｄの各々は、その一部が第１の遮蔽部３２ａと重なり、振動方向に延びる２つの開口２３ｅ，２３ｆの各々は、その全体が遮蔽部３２ａと重なっている。 As shown in FIG. 3, one of the two band portions extending in the traveling direction of the first shielding portion 32a overlaps the two openings 23a and 23b, and the other overlaps the two openings 23c and 23d. . In addition, the wide portion 32e of the first shielding portion 32a overlaps the opening 23e so that the edge of the wide portion 32e and the edge of the opening 23e coincide with each other, and the wide portion 32f includes the edge of the wide portion 32f and the opening 23f. And overlap with the opening 23f so as to coincide with each other. That is, each of the four openings 23a, 23b, 23c, and 23d extending in the traveling direction partially overlaps the first shielding portion 32a, and each of the two openings 23e and 23f extending in the vibration direction is entirely formed. It overlaps with the shielding part 32a.
第２の遮蔽部３２ｂのうち進行方向に延びる２つの帯部分の一方は、開口２３ｇの上端部と重なり、他方は、開口２３ｇの下端部と重なっている。また、第３の遮蔽部３２ｃは、開口２３ｇの中央部分と重なっている。すなわち、スロットアンテナ２１の略中央に形成された開口２３ｇは、その一部が第２の遮蔽部３２ｂ及び第３の遮蔽部３２ｃと重なっている。 One of the two belt portions extending in the traveling direction of the second shielding portion 32b overlaps with the upper end portion of the opening 23g, and the other overlaps with the lower end portion of the opening 23g. Moreover, the 3rd shielding part 32c has overlapped with the center part of the opening 23g. That is, the opening 23g formed in the approximate center of the slot antenna 21 partially overlaps the second shielding part 32b and the third shielding part 32c.
このように、ステージ１２における載置面の法線方向から見て、各遮蔽部３２ａ〜３２ｃの各々は、その一部が開口２３ａ〜２３ｇと重なり、それ以外の部分がアンテナ部２４と重なっている。ここで、載置面の法線方向から見て、アンテナ部２４の面積をＳ１とし、アンテナ部２４と各遮蔽部３２ａ〜３２ｃとの重なる部分の面積をＳ２とする。すなわち、面積Ｓ２は、図３において最も薄いドットが付された部分の面積の合計である。また、載置面の法線方向から見て、スロットアンテナにおける開口２３ａ〜２３ｇの合計の面積をＳ３とし、開口２３ａ〜２３ｇと各遮蔽部３２ａ〜３２ｃとの重なる部分の面積をＳ４とする。すなわち、面積Ｓ４は、図３において最も濃いドットが付された部分の面積の合計である。そして、スロットアンテナ２１の開口２３ａ〜２３ｇと遮蔽部材３０の遮蔽部３２ａ〜３２ｃとは、下記式１で示される遮蔽条件が満たされるように、相対的に配置されている。
（遮蔽条件） Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３ …（式１）
次に、このように構成される表面波プラズマ処理装置の作用について説明する。
As described above, when viewed from the normal direction of the mounting surface on the stage 12, each of the shielding portions 32 a to 32 c partially overlaps the openings 23 a to 23 g, and other portions overlap the antenna portion 24. Yes. Here, when viewed from the normal direction of the mounting surface, the area of the antenna unit 24 is S1, and the area of the overlapping portion of the antenna unit 24 and each of the shielding units 32a to 32c is S2. That is, the area S2 is the total area of the portions with the thinnest dots in FIG. Further, when viewed from the normal direction of the mounting surface, the total area of the openings 23a to 23g in the slot antenna is S3, and the area of the overlapping portion of the openings 23a to 23g and the shielding portions 32a to 32c is S4. That is, the area S4 is the sum of the areas of the portions with the darkest dots in FIG. The openings 23a to 23g of the slot antenna 21 and the shielding portions 32a to 32c of the shielding member 30 are relatively arranged so that the shielding condition represented by the following formula 1 is satisfied.
(Shielding condition) S2 / S1 <S4 / S3 (Formula 1)
Next, the operation of the surface wave plasma processing apparatus configured as described above will be described.
上述のように、表面波プラズマ処理装置では、スロットアンテナ２１から放射されたマイクロ波は、マイクロ波透過窓１６を透過してマイクロ波透過窓１６の直下で反応ガスから表面波プラズマを生成する。このとき、マイクロ波透過窓１６上でのマイクロ波の伝播の態様がスロットアンテナ２１の形状の影響を受けるために、マイクロ波透過窓１６の直下で生成されるプラズマの密度もその影響を受ける。特に、スロットアンテナ２１の開口部分２３の直下においてプラズマ密度が高くなることが、本発明者による実験によって見出された。 As described above, in the surface wave plasma processing apparatus, the microwave radiated from the slot antenna 21 passes through the microwave transmission window 16 and generates surface wave plasma from the reaction gas immediately below the microwave transmission window 16. At this time, since the propagation mode of the microwave on the microwave transmission window 16 is affected by the shape of the slot antenna 21, the density of the plasma generated immediately below the microwave transmission window 16 is also affected by the influence. In particular, it has been found by experiments by the present inventors that the plasma density increases immediately below the opening 23 of the slot antenna 21.
そこで、第１実施形態では、ステージ１２とマイクロ波透過窓１６との間に遮蔽部材３０が配置され、該遮蔽部材３０の遮蔽部３２によってプラズマの一部が遮蔽されることにより、基板Ｓ上におけるプラズマ密度の分布が変えられている。この際、上記遮蔽条件が満たされるように遮蔽部３２の形状や配置が設定されている。すなわち、アンテナ部２４の面積に対するその直下における遮蔽部３２の面積の割合（Ｓ２／Ｓ１）よりも、開口部分２３の面積に対するその直下における遮蔽部３２の面積の割合（Ｓ４／Ｓ３）の方が大きくなる。したがって、アンテナ部２４の直下におけるプラズマが基板Ｓに対して遮蔽される割合よりも、開口部分２３の直下におけるプラズマが基板Ｓに対して遮蔽される割合の方が大きくなる。この際、上述のように、開口部分２３の直下ではプラズマ密度が高くなる傾向があるため、このように開口部分２３の直下においてプラズマが多く遮蔽されることによって、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性が高められることとなる。 Therefore, in the first embodiment, the shielding member 30 is disposed between the stage 12 and the microwave transmission window 16, and a part of the plasma is shielded by the shielding portion 32 of the shielding member 30. The plasma density distribution in is changed. At this time, the shape and arrangement of the shielding portion 32 are set so that the shielding condition is satisfied. That is, the ratio (S4 / S3) of the area of the shielding portion 32 immediately below the area of the opening portion 23 to the area ratio of the shielding portion 32 immediately below the area of the antenna portion 24 (S2 / S1). growing. Therefore, the rate at which the plasma immediately below the opening 23 is shielded from the substrate S is greater than the rate at which the plasma directly below the antenna portion 24 is shielded from the substrate S. At this time, as described above, since the plasma density tends to be high immediately below the opening portion 23, the surface of the substrate S is exposed by shielding a large amount of plasma immediately below the opening portion 23. The uniformity of plasma density will be improved.
次に、上述した表面波プラズマ処理装置の作用を基板Ｓに形成されたレジスト膜におけるアッシング量の一例を用いてより詳細に説明する。なお、図４は、互いに形状が異なる３種類の遮蔽部材３０を用いて得られた水素プラズマによるアッシング量と基板Ｓ上の位置との関係を遮蔽部材３０ごとに示すグラフである。図４にて、曲線Ｌ１は、遮蔽部３２の全てが省略されて遮蔽部材３０の全てが透過部に変更された場合のアッシング量を示す。また、曲線Ｌ２は、先の図２（ｂ）に示された遮蔽部３２ｂの内側の全てが遮蔽部に変更されて遮蔽部３２ａが省略された場合のアッシング量を示す。そして、曲線Ｌ３は、図２（ｂ）に示された態様にて遮蔽部３２が設けられた場合のアッシング量を示す。 Next, the operation of the above-described surface wave plasma processing apparatus will be described in more detail using an example of the ashing amount in the resist film formed on the substrate S. FIG. 4 is a graph showing the relationship between the amount of ashing by hydrogen plasma obtained using three types of shielding members 30 having different shapes and the position on the substrate S for each shielding member 30. In FIG. 4, a curve L1 indicates the ashing amount when all of the shielding part 32 is omitted and all of the shielding member 30 is changed to the transmission part. A curve L2 indicates the ashing amount when the entire inside of the shielding part 32b shown in FIG. 2B is changed to the shielding part and the shielding part 32a is omitted. A curve L3 indicates the ashing amount when the shielding part 32 is provided in the manner shown in FIG.
図４中の曲線Ｌ１に示されるように、遮蔽部材３０の全てが透過部３３に変更された場合には、基板Ｓの中央部におけるアッシング量が他の部分よりも大きく、アッシング量の面内均一性が十分に得られがたい。これは、スロットアンテナ２１において開口２３ａ〜２３ｇに囲まれる部分と基板Ｓの中央部とが互いに向かい合うため、基板Ｓの中央部に達するプラズマの密度が他の部分よりも高くなるためである。 As shown by the curve L1 in FIG. 4, when all of the shielding member 30 is changed to the transmission part 33, the ashing amount in the central part of the substrate S is larger than the other parts, and the ashing amount is in the plane. It is difficult to obtain sufficient uniformity. This is because, in the slot antenna 21, the portion surrounded by the openings 23a to 23g and the central portion of the substrate S face each other, so that the density of plasma reaching the central portion of the substrate S is higher than other portions.
一方、図４中の曲線Ｌ２に示されるように、第２の遮蔽部３２ｂより内側の部分が全て遮蔽部に変更された場合には、曲線Ｌ１に比べて、基板Ｓの面内におけるアッシング量の均一性が向上している。特に、曲線Ｌ１と比較して、曲線Ｌ２は、スロットアンテナ２１の中央部と互いに向い合う基板Ｓの中央部において低いアッシング量を示す。 On the other hand, as shown by the curve L2 in FIG. 4, when all the portions inside the second shielding part 32b are changed to the shielding part, the ashing amount in the plane of the substrate S is compared with the curve L1. The uniformity is improved. In particular, compared with the curve L1, the curve L2 shows a low ashing amount in the central portion of the substrate S facing the central portion of the slot antenna 21.
また、図４中の曲線Ｌ３に示されるように、図２（ｂ）に示された態様にて遮蔽部３２が配置される場合には、曲線Ｌ２の場合よりもさらに基板Ｓの面内におけるアッシング量の均一性が向上している。すなわち、曲線Ｌ１よりも曲線Ｌ２の方が、プラズマ密度の均一性が高められ、また曲線Ｌ２よりも曲線Ｌ３の方が、さらにプラズマ密度の均一性が高められている。なお、曲線Ｌ２が得られる構成と曲線Ｌ３が得られる構成とを比較すると、双方とも上記遮蔽条件を満たしているものの、曲線Ｌ３が得られる構成の方が、Ｓ２／Ｓ１とＳ４／Ｓ３との差が大きい。すなわち、上記遮蔽条件が満たされる場合、Ｓ２／Ｓ１に対してＳ４／Ｓ３がより大きい方が、よりプラズマ密度の均一性を高めることができる。これは、Ｓ２／Ｓ１に対してＳ４／Ｓ３がより大きい方が、アンテナ部２４の直下よりも開口部分２３の直下において、遮蔽部３２が割合としてより多くのプラズマを遮蔽することとなるためである。 Further, as shown by a curve L3 in FIG. 4, when the shielding portion 32 is arranged in the manner shown in FIG. 2B, the in-plane of the substrate S is further increased than in the case of the curve L2. The uniformity of the ashing amount is improved. That is, the curve L2 has higher plasma density uniformity than the curve L1, and the curve L3 has higher plasma density uniformity than the curve L2. In addition, when the configuration for obtaining the curve L2 is compared with the configuration for obtaining the curve L3, both satisfy the shielding conditions, but the configuration for obtaining the curve L3 is better than S2 / S1 and S4 / S3. The difference is big. That is, when the above shielding condition is satisfied, the uniformity of the plasma density can be further improved when S4 / S3 is larger than S2 / S1. This is because when S4 / S3 is larger than S2 / S1, the shielding portion 32 shields more plasma as a proportion directly below the opening portion 23 than directly below the antenna portion 24. is there.
以上説明したように、第１実施形態の表面波プラズマ処理装置によれば、以下に列記する効果が得られるようになる。
（１）ステージ１２とマイクロ波透過窓１６との間に、遮蔽部３２と透過部３３とを有する遮蔽部材３０が配置され、該遮蔽部材３０において上記遮蔽条件が満たされる。これにより、アンテナ部２４の直下よりも開口部分２３の直下の方で、遮蔽部３２による遮蔽の割合が大きくなるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を高められる。また、スロットアンテナ２１の形状を変更することなくプラズマ密度を変えることが可能であるから、表面波プラズマ処理装置としての汎用性も高いものとなる。
As described above, according to the surface wave plasma processing apparatus of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
(1) A shielding member 30 having a shielding part 32 and a transmitting part 33 is disposed between the stage 12 and the microwave transmission window 16, and the shielding condition is satisfied in the shielding member 30. Thereby, since the ratio of shielding by the shielding part 32 is greater directly below the opening part 23 than immediately below the antenna part 24, the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed can be enhanced. In addition, since the plasma density can be changed without changing the shape of the slot antenna 21, versatility as a surface wave plasma processing apparatus is also high.
（２）遮蔽部材３０が冷却ブロック４０によって冷却されるため、プラズマからの熱によって遮蔽部材３０の温度が高まることを抑えることが可能である。そのため、遮蔽部材３０を構成する材料や遮蔽部材３０の構造に対してその選択範囲を広げることが可能である。そして、遮蔽部材３０を冷却することにより、遮蔽部材３０に接触したプラズマの活性種が失活することを抑制できるようになる。 (2) Since the shielding member 30 is cooled by the cooling block 40, it is possible to suppress an increase in the temperature of the shielding member 30 due to heat from the plasma. Therefore, the selection range can be expanded with respect to the material constituting the shielding member 30 and the structure of the shielding member 30. Then, by cooling the shielding member 30, it is possible to suppress the deactivation of the active species of the plasma that has contacted the shielding member 30.
（３）スロットアンテナ２１と遮蔽部材３０とが同一の冷却機構である冷却ブロック４０によって冷却されるため、これらスロットアンテナ２１と遮蔽部材３０とが互いに異なる冷却機構で冷却される場合と比べて、表面波プラズマ処理装置を構成する部材の点数を抑えることが可能である。
（第２実施形態）
以下、本発明を具体化した第２実施形態について図５〜図７を参照して説明する。なお、第２実施形態の表面波プラズマ処理装置も、その基本的な構成は第１実施形態と同等である。ただし、第２実施形態では、スロットアンテナ及び遮蔽部材の形状が第１実施形態と異なっている。したがって、以下ではこの点を中心に説明する。なお、図５〜図７は、スロットアンテナ及び遮蔽部材をそれぞれステージ１２における載置面の法線方向から見た平面図であり、遮蔽部材については、スロットアンテナの直下に位置する部分のみが図示されている。
(3) Since the slot antenna 21 and the shielding member 30 are cooled by the cooling block 40 that is the same cooling mechanism, compared to the case where the slot antenna 21 and the shielding member 30 are cooled by different cooling mechanisms, It is possible to suppress the number of members constituting the surface wave plasma processing apparatus.
(Second Embodiment)
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. The basic configuration of the surface wave plasma processing apparatus of the second embodiment is the same as that of the first embodiment. However, in the second embodiment, the shapes of the slot antenna and the shielding member are different from those in the first embodiment. Therefore, this point will be mainly described below. 5 to 7 are plan views of the slot antenna and the shielding member as viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12, respectively, and only the portion located immediately below the slot antenna is illustrated. Has been.
図５（ａ）に示されるように、金属板を基材とするスロットアンテナ５０は、７つの開口５１ａ〜５１ｇと、開口５１ａ〜５１ｇ以外の部分であるアンテナ部５２とを有している。開口５１ａ〜５１ｇはそれぞれがマイクロ波の振動方向に延びる矩形状に形成され、マイクロ波の進行方向に並んでいる。これらの開口５１ａ〜５１ｇのうち、スロットアンテナ５０の進行方向の中央に配置された開口５１ｄの面積が最も大きく、進行方向の先端に配置された開口５１ａと進行方向の基端に配置された開口５１ｇとは、この順に面積が大きい。また、開口５１ａと開口５１ｄとの間に配置された２つの開口５１ｂ，５１ｃと、開口５１ｄと開口５１ｇとの間に配置された２つの開口５１ｅ，５１ｆとは、互いに等しい大きさに形成されており、開口５１ａ〜５１ｇのうちでは面積が最も小さい。 As shown in FIG. 5A, the slot antenna 50 using a metal plate as a base material has seven openings 51a to 51g and an antenna portion 52 that is a part other than the openings 51a to 51g. Each of the openings 51a to 51g is formed in a rectangular shape extending in the microwave vibration direction, and is aligned in the microwave traveling direction. Among these openings 51a to 51g, the area of the opening 51d disposed at the center of the traveling direction of the slot antenna 50 is the largest, and the opening 51a disposed at the distal end in the traveling direction and the opening disposed at the proximal end in the traveling direction. 51g is larger in this order. The two openings 51b and 51c arranged between the opening 51a and the opening 51d and the two openings 51e and 51f arranged between the opening 51d and the opening 51g are formed to have the same size. The area is the smallest among the openings 51a to 51g.
図５（ｂ）に示されるように、第２実施形態の遮蔽部材６０における基材であるアルミニウム等の金属板には、振動方向に延びる矩形孔状の複数の開口が進行方向に並び、これら複数の開口によって透過部６２が構成されている。また、遮蔽部材６０のうち、透過部６２の形成されていない部分が遮蔽部分であり、進行方向に隣接する二つの開口の間の部分により一つの遮蔽部が区画され、遮蔽部材６０には、合計で７つの遮蔽部６１ａ〜６１ｇが区画されている。 As shown in FIG. 5B, a plurality of rectangular hole-shaped openings extending in the vibration direction are arranged in the traveling direction on the metal plate such as aluminum as the base material in the shielding member 60 of the second embodiment. The transmission part 62 is constituted by a plurality of openings. Further, in the shielding member 60, a portion where the transmission portion 62 is not formed is a shielding portion, and one shielding portion is defined by a portion between two openings adjacent in the traveling direction. A total of seven shielding parts 61a to 61g are defined.
遮蔽部６１ａ〜６１ｇにて進行方向で対向する両縁は、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、開口５１ａ〜５１ｇにて進行方向で対向する両縁と一致している。また、遮蔽部材６０の開口にて振動方向で対向する両縁は、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、開口５１ａ〜５１ｇにて振動方向で対向する両縁と同一の直線上にある。すなわち、遮蔽部６１ａにおける進行方向の幅と、開口５１ａにおける進行方向の幅とは、互いに等しい幅Ｗ１である。また、遮蔽部６１ａにおける振動方向の幅と、開口５１ａにおける振動方向の幅とは、互いに等しい幅Ｗ２である。そして、遮蔽部６１ｂと開口５１ｂ、遮蔽部６１ｃと開口５１ｃ、遮蔽部６１ｄと開口５１ｄ、遮蔽部６１ｅと開口５１ｅ、遮蔽部６１ｆと開口５１ｆ、遮蔽部６１ｇと開口５１ｇのそれぞれについても、同様にステージ１２の載置面の法線方向から見て互いに一致するかたちに形成されている。 Both edges facing each other in the traveling direction at the shielding portions 61a to 61g coincide with both edges facing each other in the traveling direction at the openings 51a to 51g when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. Further, both edges facing in the vibration direction at the opening of the shielding member 60 are on the same straight line as both edges facing in the vibration direction at the openings 51a to 51g when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. It is in. That is, the width in the traveling direction of the shielding part 61a and the width in the traveling direction of the opening 51a are the same width W1. Moreover, the width in the vibration direction in the shielding part 61a and the width in the vibration direction in the opening 51a are the same width W2. The same applies to the shielding part 61b and the opening 51b, the shielding part 61c and the opening 51c, the shielding part 61d and the opening 51d, the shielding part 61e and the opening 51e, the shielding part 61f and the opening 51f, and the shielding part 61g and the opening 51g. They are formed so as to coincide with each other when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12.
ここで、このように構成される第２実施形態の表面波プラズマ処理装置の作用について説明する。
上述のような構成により、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの全てについて、その直下部分全域に遮蔽部材６０の遮蔽部６１ａ〜６１ｇが存在することとなる。特に、導波管２０におけるマイクロ波の進行方向において、遮蔽部６１ａ〜６１ｇが開口５１ａ〜５１ｇの縁と互いに重なる縁を有しているため、遮蔽部６１ａ〜６１ｇは、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下に位置する一方で、アンテナ部５２の直下に位置する部分がほぼない。
Here, the operation of the surface wave plasma processing apparatus of the second embodiment configured as described above will be described.
With the configuration as described above, the shielding portions 61a to 61g of the shielding member 60 are present in the entire area directly below the openings 51a to 51g of the slot antenna 50. In particular, in the microwave traveling direction in the waveguide 20, the shielding portions 61 a to 61 g have edges that overlap with the edges of the openings 51 a to 51 g, so that the shielding portions 61 a to 61 g have the openings 51 a of the slot antenna 50. While located directly below ˜51 g, there is almost no portion located directly below the antenna portion 52.
したがって、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下において、的確にプラズマを遮蔽することができる。また、スロットアンテナ５０のアンテナ部５２の直下においてプラズマを遮蔽してしまうことによってプラズマの遮蔽が過剰となることを抑制することができる。そのため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を適切に向上させることが可能となる。 Therefore, the plasma can be shielded accurately just below the openings 51a to 51g of the slot antenna 50 where the plasma density becomes high. Further, since the plasma is shielded immediately below the antenna portion 52 of the slot antenna 50, it is possible to prevent the plasma from being excessively shielded. Therefore, it is possible to appropriately improve the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed.
なお、第２実施形態において、遮蔽部材の形状は以下のように変更してもよい。
例えば、図６（ｂ）に示されるように、遮蔽部材７０では、遮蔽部７１ａ〜７１ｇにおける進行方向の幅が、各遮蔽部７１ａ〜７１ｇの直上に位置するスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの各々における進行方向の幅よりも大きく形成されている。すなわち、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、遮蔽部７１ａ〜７１ｇは、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの各々の全体と重なるように、各開口５１ａ〜５１ｇよりも大きく形成されている。
In the second embodiment, the shape of the shielding member may be changed as follows.
For example, as illustrated in FIG. 6B, in the shielding member 70, the width in the traveling direction of the shielding portions 71 a to 71 g is that of the openings 51 a to 51 g of the slot antenna 50 positioned immediately above the shielding portions 71 a to 71 g. Each is formed larger than the width in the traveling direction. That is, when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12, the shielding portions 71 a to 71 g are formed larger than the openings 51 a to 51 g so as to overlap each of the openings 51 a to 51 g of the slot antenna 50. ing.
このような構成によっても、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの全てについて、その直下部分全域に遮蔽部材７０の遮蔽部７１ａ〜７１ｇが存在することとなる。したがって、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を向上させることが可能となる。 Even with such a configuration, the shielding portions 71a to 71g of the shielding member 70 exist in the entire area directly below the openings 51a to 51g of the slot antenna 50. Therefore, it is possible to improve the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed.
なお、上記遮蔽部材７０は、さらに以下のように変更して実施することも可能である。すなわち、遮蔽部材７０には、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの全てに対し、その各々の全体と重なる遮蔽部７１ａ〜７１ｇが形成されている。これに限られず、遮蔽部材７０では、開口５１ａ〜５１ｇの少なくとも一つに対して、該開口の全体と重なる遮蔽部が形成される構成であってもよい。 The shielding member 70 can be further modified as follows. That is, the shielding member 70 is formed with shielding portions 71 a to 71 g that overlap with the whole of the openings 51 a to 51 g of the slot antenna 50 when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. Yes. However, the present invention is not limited to this, and the shielding member 70 may be configured such that a shielding portion that overlaps the entire opening is formed for at least one of the openings 51a to 51g.
例えば、最も面積が大きい開口５１ｄの全体と重なる遮蔽部７１ｄのみが遮蔽部材７０に形成される構成であってもよい。このような構成によれば、開口５１ａ〜５１ｇの中で最も面積が大きい開口５１ｄ、すなわちプラズマ密度の増大に与える影響が最も大きい開口５１ｄの直下部分全域に遮蔽部７１ｄが存在することとなる。したがって、特にプラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが遮蔽されることとなるため、基板Ｓの表面に曝されるプラズマの密度の均一性を、より簡単な構成で効果的に向上させることが可能となる。 For example, only the shielding part 71d that overlaps the entire opening 51d having the largest area may be formed on the shielding member 70. According to such a configuration, the shielding portion 71d is present in the entire area directly below the opening 51d having the largest area among the openings 51a to 51g, that is, the opening 51d having the largest influence on the increase in plasma density. Accordingly, since the plasma is shielded particularly in a portion where the plasma density becomes high, it is possible to effectively improve the uniformity of the density of the plasma exposed to the surface of the substrate S with a simpler configuration. Become.
また、例えば、図７（ｂ）に示されるように、遮蔽部材８０は、３つの遮蔽部８１ａ〜８１ｃを有しており、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、遮蔽部８１ａは開口５１ａの一部と、遮蔽部８１ｂは開口５１ｄの一部と、遮蔽部８１ｃは開口５１ｇの一部と重なるように配置されている。ここで、各遮蔽部８１ａ〜８１ｃと開口５１ａ，５１ｄ，５１ｇとの重なる部分の面積は、遮蔽部８１ｂと開口５１ｄが最も大きく、次いで、遮蔽部８１ａと開口５１ａ、遮蔽部８１ｃと開口５１ｇの順に大きい。また、開口５１ｂ，５１ｃ，５１ｅ，５１ｆに対しては、これらの開口と重なる遮蔽部は設けられていない。すなわち、開口５１ａ〜５１ｇの面積が大きくなるほど、その開口における遮蔽部と重なる部分の面積が大きくなっている。 For example, as illustrated in FIG. 7B, the shielding member 80 includes three shielding portions 81 a to 81 c, and the shielding portion 81 a is viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. Are arranged so as to overlap a part of the opening 51a, the shielding part 81b overlaps a part of the opening 51d, and the shielding part 81c overlaps a part of the opening 51g. Here, the area of the overlapping portion between each of the shielding portions 81a to 81c and the openings 51a, 51d, and 51g is the largest in the shielding portion 81b and the opening 51d, and then the shielding portion 81a and the opening 51a, and the shielding portion 81c and the opening 51g. Larger in order. Further, the openings 51b, 51c, 51e, and 51f are not provided with shielding portions that overlap these openings. That is, as the areas of the openings 51a to 51g are increased, the area of the opening overlapping the shielding portion is increased.
このような構成によれば、開口５１ａ〜５１ｇに関し、プラズマ密度の増大に与える影響が大きくなるほど、その直下に遮蔽部８１ａ〜８１ｃが存在する部分の面積が大きくなることとなる。したがって、プラズマ密度が高くなる部位であるほどプラズマが多く遮蔽されることとなるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を向上させることが可能となる。このことは、上述の第２実施形態においても共通している。 According to such a configuration, with respect to the openings 51a to 51g, as the influence on the increase in plasma density increases, the area of the portion where the shielding portions 81a to 81c are present immediately below the area increases. Therefore, the more the plasma density is higher, the more the plasma is shielded. Therefore, it is possible to improve the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed. This is common also in the second embodiment described above.
なお、図５〜図７から明らかなように、第２実施形態及びその変形例においても、遮蔽部の面積については、第１実施形態にて説明された遮蔽条件が満たされている。
以上説明したように、本実施形態の表面波プラズマ処理装置によれば、第１実施形態の（１）〜（３）の効果に加え、以下に列記する効果が得られるようになる。
As is apparent from FIGS. 5 to 7, also in the second embodiment and its modifications, the shielding conditions described in the first embodiment are satisfied for the area of the shielding portion.
As described above, according to the surface wave plasma processing apparatus of the present embodiment, in addition to the effects (1) to (3) of the first embodiment, the effects listed below can be obtained.
（４）面積が互いに異なる開口を含む複数の開口５１ａ〜５１ｇを有するスロットアンテナ５０に対し、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、開口５１ａ〜５１ｇの面積が大きくなるほど、該開口における遮蔽部材６０の遮蔽部６１ａ〜６１ｇと重なる部分の面積が大きくなる。これにより、プラズマ密度が高くなる部位であるほどプラズマが多く遮蔽されるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることができる。 (4) With respect to the slot antenna 50 having a plurality of openings 51a to 51g including openings having different areas, as the area of the openings 51a to 51g increases as viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12, the openings The area of the part which overlaps with the shielding parts 61a-61g of the shielding member 60 is increased. Thereby, since the plasma is shielded more as the plasma density is higher, the density uniformity of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed can be improved more appropriately.
（５）遮蔽部材６０に、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ５０の複数の開口５１ａ〜５１ｇのうち、最も面積が大きい開口５１ｄの全体と重なる遮蔽部６１ｄが設けられる。これにより、特にプラズマ密度が高くなる部位においてプラズマが遮蔽されるため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることができる。 (5) The shielding member 60 is provided with a shielding portion 61d that overlaps the entire opening 51d having the largest area among the plurality of openings 51a to 51g of the slot antenna 50 when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. It is done. Thereby, since the plasma is shielded particularly at a portion where the plasma density becomes high, the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed can be improved more appropriately.
（６）さらに、遮蔽部材６０に、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの各々の全体と重なる遮蔽部６１ａ〜６１ｇが設けられる。これにより、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下において、的確にプラズマを遮蔽することができるようになる。そのため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性をより適切に向上させることが可能となる。 (6) Further, the shielding member 60 is provided with shielding portions 61 a to 61 g that overlap with the whole of the openings 51 a to 51 g of the slot antenna 50 when viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. As a result, the plasma can be shielded accurately just below the openings 51a to 51g of the slot antenna 50 where the plasma density becomes high. Therefore, it is possible to more appropriately improve the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed.
（７）特に、遮蔽部材６０の遮蔽部６１ａ〜６１ｇは、ステージ１２の載置面の法線方向から見て、導波管２０におけるマイクロ波の進行方向では、スロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの縁と互いに重なる縁を有する。これにより、プラズマ密度が高くなるスロットアンテナ５０の開口５１ａ〜５１ｇの直下において、的確にプラズマを遮蔽することができる。また同時に、スロットアンテナ５０のアンテナ部５２の直下においてプラズマを遮蔽してしまうことによってプラズマの遮蔽が過剰となることを抑制することができるようになる。そのため、基板Ｓの表面が曝されるプラズマの密度の均一性を適切に向上させることが可能となる。 (7) In particular, the shielding portions 61 a to 61 g of the shielding member 60 are the openings 51 a to 51 g of the slot antenna 50 in the microwave traveling direction in the waveguide 20 as viewed from the normal direction of the mounting surface of the stage 12. And have edges that overlap one another. As a result, the plasma can be accurately shielded immediately below the openings 51a to 51g of the slot antenna 50 where the plasma density is increased. At the same time, it is possible to prevent the plasma from being excessively shielded by shielding the plasma directly under the antenna portion 52 of the slot antenna 50. Therefore, it is possible to appropriately improve the uniformity of the density of the plasma to which the surface of the substrate S is exposed.
なお、上記の各実施形態は、例えば以下のような形態にて実施することもできる。
・第２実施形態及びその変形例では、開口がマイクロ波の進行方向に並んで形成されているスロットアンテナに対する遮蔽部材の形状について説明した。しかし、第２実施形態及びその変形例で述べた遮蔽部材の形状における特徴を、第１実施形態のように開口がマイクロ波の進行方向及び振動方向の２方向に並んで形成されているスロットアンテナに対する遮蔽部材に適用してもよい。
In addition, each said embodiment can also be implemented with the following forms, for example.
-In 2nd Embodiment and its modification, the shape of the shielding member with respect to the slot antenna in which opening was formed along with the advancing direction of the microwave was demonstrated. However, the feature of the shape of the shielding member described in the second embodiment and its modification is the slot antenna in which the openings are formed side by side in two directions of the microwave traveling direction and the vibration direction as in the first embodiment. You may apply to the shielding member with respect to.
・上記各実施形態では、遮蔽部材を金属製としたが、セラミック等の非導電性の材料から形成するようにしてもよい。
・上記各実施形態では、複数の開口を有するスロットアンテナを備える表面波プラズマ処理装置に本発明を適用したが、単一の開口を有するスロットアンテナを備える場合であっても、本発明を適用することができる。また、スロットアンテナの開口の形状や配置も任意である。
In each of the above embodiments, the shielding member is made of metal, but may be made of a nonconductive material such as ceramic.
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a surface wave plasma processing apparatus including a slot antenna having a plurality of openings, but the present invention is applied even when a slot antenna having a single opening is provided. be able to. Further, the shape and arrangement of the opening of the slot antenna are also arbitrary.
・上記各実施形態では、反応性ガスとして水素もしくは酸素を使用することとしたが、反応性ガスの種類はこれに限られない。
・上記各実施形態では、アッシングを行う表面波プラズマ処理装置に本発明を適用したが、表面波プラズマを利用してドライエッチングや表面改質を行う装置に適用してもよい。
In each of the above embodiments, hydrogen or oxygen is used as the reactive gas, but the type of reactive gas is not limited to this.
In each of the above embodiments, the present invention is applied to a surface wave plasma processing apparatus that performs ashing. However, the present invention may be applied to an apparatus that performs dry etching or surface modification using surface wave plasma.
Ｓ…基板、１０…チャンバ本体、１２…ステージ、１６…マイクロ波透過窓、２０…導波管、２１，５０…スロットアンテナ、２３ａ〜２３ｇ，５１ａ〜５１ｇ…開口、２４，５２…アンテナ部、３０，６０，７０，８０…遮蔽部材、３２，３２ａ〜３２ｃ，６１ａ〜６１ｇ，７１ａ〜７１ｇ，８１ａ〜８１ｃ…遮蔽部、３３，６２…透過部、４０…冷却ブロック。 S ... substrate, 10 ... chamber body, 12 ... stage, 16 ... microwave transmission window, 20 ... waveguide, 21, 50 ... slot antenna, 23a-23g, 51a-51g ... opening, 24, 52 ... antenna part, 30, 60, 70, 80 ... shielding member, 32, 32a-32c, 61a-61g, 71a-71g, 81a-81c ... shielding part, 33, 62 ... transmission part, 40 ... cooling block.
Claims (6)
前記真空槽に設けられた誘電窓上に配設される導波管とを備え、
前記導波管には、前記誘電窓と互いに向い合う部位にマイクロ波を放射するスロットアンテナが設けられ、該放射されたマイクロ波が前記誘電窓を介して前記真空槽内に伝播する表面波プラズマ処理装置であって、
前記基台と前記誘電窓との間に、遮蔽部と透過部とを有する遮蔽部材を備え、
前記載置面の法線方向から見て、
前記スロットアンテナのアンテナ部の面積をＳ１、
前記アンテナ部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ２、
前記スロットアンテナにおける１以上の開口からなる開口部の面積をＳ３、
前記開口部と前記遮蔽部との重なる部分の面積をＳ４とすると、
Ｓ２／Ｓ１＜Ｓ４／Ｓ３が満たされる
ことを特徴とする表面波プラズマ処理装置。 A vacuum chamber in which a base having a placement surface on which a substrate is placed is accommodated;
A waveguide disposed on a dielectric window provided in the vacuum chamber,
The waveguide is provided with a slot antenna that radiates microwaves at portions facing the dielectric window, and the radiated microwave propagates into the vacuum chamber through the dielectric window. A processing device comprising:
A shielding member having a shielding part and a transmission part between the base and the dielectric window;
Seen from the normal direction of the mounting surface,
The area of the antenna portion of the slot antenna is S1,
The area of the overlapping part of the antenna part and the shielding part is S2,
The area of the opening made up of one or more openings in the slot antenna is S3,
When the area of the overlapping portion of the opening and the shielding portion is S4,
A surface wave plasma processing apparatus, wherein S2 / S1 <S4 / S3 is satisfied.
前記開口の面積が大きくなるほど、前記載置面の法線方向から見て、該開口における前記遮蔽部と重なる部分の面積が大きくなる
請求項１に記載の表面波プラズマ処理装置。 The opening of the slot antenna has a plurality of openings including openings having different areas as viewed from the normal direction of the mounting surface.
2. The surface wave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the larger the area of the opening, the larger the area of a portion of the opening that overlaps the shielding portion as viewed from the normal direction of the mounting surface.
前記遮蔽部材の遮蔽部は、前記載置面の法線方向から見て、前記複数の開口のうち、最も面積が大きい開口の全体と重なる
請求項１または２に記載の表面波プラズマ処理装置。 The opening of the slot antenna has a plurality of openings including openings having different areas as viewed from the normal direction of the mounting surface.
3. The surface wave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the shielding portion of the shielding member overlaps the entire opening having the largest area among the plurality of openings when viewed from the normal direction of the mounting surface.
請求項１〜３のいずれか一項に記載の表面波プラズマ処理装置。 The surface wave plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the shielding portion of the shielding member overlaps the entire opening of the slot antenna when viewed from the normal direction of the mounting surface.
請求項１〜４のいずれか一項に記載の表面波プラズマ処理装置。 The shielding portion of the shielding member has an edge that overlaps with an edge of the opening portion of the slot antenna in the microwave traveling direction in the waveguide as viewed from the normal direction of the placement surface. 5. The surface wave plasma processing apparatus according to claim 4.
請求項１〜５のいずれか一項に記載の表面波プラズマ処理装置。 The surface wave plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a cooling mechanism that cools the slot antenna and the shielding member.
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