JP2016225047A - Plasma processing apparatus - Google Patents

Plasma processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP2016225047A
JP2016225047A JP2015107849A JP2015107849A JP2016225047A JP 2016225047 A JP2016225047 A JP 2016225047A JP 2015107849 A JP2015107849 A JP 2015107849A JP 2015107849 A JP2015107849 A JP 2015107849A JP 2016225047 A JP2016225047 A JP 2016225047A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
slot
groove
stub
microwave
plate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2015107849A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
倫崇 会田
Michitaka Aida
倫崇 会田
浩人 大竹
Hiroto Otake
浩人 大竹
紘司 小山
Koji Koyama
紘司 小山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2015107849A priority Critical patent/JP2016225047A/en
Priority to KR1020160060282A priority patent/KR102489747B1/en
Publication of JP2016225047A publication Critical patent/JP2016225047A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02225—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer
    • H01L21/0226—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process
    • H01L21/02263—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase
    • H01L21/02271—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H01L21/02274—Forming insulating materials on a substrate characterised by the process for the formation of the insulating layer formation by a deposition process deposition from the gas or vapour phase deposition by decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition in the presence of a plasma [PECVD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02107—Forming insulating materials on a substrate
    • H01L21/02296—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer
    • H01L21/02299—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment
    • H01L21/02312—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour
    • H01L21/02315—Forming insulating materials on a substrate characterised by the treatment performed before or after the formation of the layer pre-treatment treatment by exposure to a gas or vapour treatment by exposure to a plasma
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To adjust the distribution of microwaves radiated from a plurality of concentrically arranged slots having different radii to a desired distribution.SOLUTION: A plasma processing apparatus comprises a processing container, a slot plate having a plurality of slot groups formed by concentrically arranging a plurality of slots having different radii and radiating microwaves for exciting plasma to the inside of the processing container, a dielectric disposed on the slot plate for propagating microwaves to the plurality of slot groups, a conductor provided on the dielectric and has a groove formed in a region corresponding to a region sandwiched between at least one slot group out of a plurality of slot groups and another slot group on the lower surface facing the dielectric, and a power ratio changing mechanism having a stub movably inserted into the groove of the conductor, and configured to change the power ratio of the microwave propagated from the dielectric to at least one slot group and the other slot group according to the insertion amount of the stub.SELECTED DRAWING: Figure 3A

Description

本発明の種々の側面及び実施形態は、プラズマ処理装置に関するものである。   Various aspects and embodiments of the present invention relate to a plasma processing apparatus.

半導体の製造プロセスでは、薄膜の堆積又はエッチング等を目的としたプラズマ処理が広く行われている。高性能かつ高機能な半導体を得るためには、被処理基板の被処理面全面に対し、均一なプラズマ処理を行うことが要求される。   In semiconductor manufacturing processes, plasma processing for the purpose of thin film deposition or etching is widely performed. In order to obtain a high-performance and high-performance semiconductor, it is required to perform uniform plasma treatment on the entire surface to be processed of the substrate to be processed.

近年のプラズマ処理においては、マイクロ波を利用してプラズマを生成するプラズマ処理装置が用いられている。このようなプラズマ処理装置は、複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されたスロット板と、スロット板上に設けられた誘電体製の遅波板と、遅波板上に設けられた導電体製の冷却ジャケットとを備える。スロット板は、複数のスロットから、プラズマ励起用のマイクロ波を処理容器の内部へ放射する。また、遅波板は、スロット板の複数のスロットへプラズマ励起用のマイクロ波を伝播させる。   In recent plasma processing, a plasma processing apparatus that generates plasma using a microwave is used. Such a plasma processing apparatus includes a slot plate in which a plurality of slots are concentrically arranged with different radii, a dielectric slow wave plate provided on the slot plate, and a conductive plate provided on the slow wave plate. Body cooling jacket. The slot plate radiates microwaves for plasma excitation into the inside of the processing container from a plurality of slots. Further, the slow wave plate propagates microwaves for plasma excitation to a plurality of slots of the slot plate.

ところで、このようなプラズマ処理装置においては、均一なプラズマ処理を行うために、処理容器の内部でマイクロ波により励起されるプラズマを均一に分布させることが求められる。この点、冷却ジャケットの遅波板との対向面に設けられた溝にスタブを挿入し、スタブの下端部にマイクロ波の腹の位置を固定し、スロット板の複数のスロットにマイクロ波の節の位置を固定して、マイクロ波をスロット板の複数スロットから均一に放射する従来技術がある。   By the way, in such a plasma processing apparatus, in order to perform uniform plasma processing, it is required to uniformly distribute plasma excited by microwaves inside the processing container. In this regard, a stub is inserted into a groove provided on the surface of the cooling jacket facing the slow wave plate, the position of the antinode of the microwave is fixed to the lower end of the stub, and the microwave nodes are inserted into a plurality of slots of the slot plate. There is a conventional technique in which microwaves are uniformly radiated from a plurality of slots of the slot plate while the positions of the slots are fixed.

特開２０１１−１０３２７４号公報JP 2011-103274 A

しかしながら、上述した従来技術では、半径の異なる同心円状に配置された複数のスロットから放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することまでは考慮されていない。   However, the above-described conventional technology does not take into account the adjustment of the distribution of microwaves radiated from a plurality of slots arranged concentrically with different radii to a desired distribution.

開示するプラズマ処理装置は、１つの実施態様において、処理容器と、前記処理容器の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されて形成された複数のスロット群を有するスロット板と、前記スロット板上に設けられ、前記複数のスロット群へ前記マイクロ波を伝播させる誘電体と、前記誘電体上に設けられた導電体であって、前記誘電体と対向する下面において、前記複数のスロット群のうち少なくとも１つのスロット群と、当該少なくとも一つのスロット群に隣接する他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域に溝が形成された導電体と、前記導電体の前記溝に移動自在に挿入されるスタブを有し、前記スタブの挿入量に応じて、前記誘電体から前記少なくとも一つのスロット群及び前記他のスロット群へそれぞれ伝播される前記マイクロ波のパワー比を変更するパワー比変更機構とを備える。   In one embodiment, the disclosed plasma processing apparatus includes a processing container and a plurality of slots formed by concentrically arranging a plurality of slots for radiating microwaves for plasma excitation into the processing container. A slot plate having a slot group; a dielectric provided on the slot plate for propagating the microwave to the plurality of slot groups; and a conductor provided on the dielectric, the dielectric A conductor having a groove formed in a region corresponding to a region sandwiched between at least one slot group of the plurality of slot groups and another slot group adjacent to the at least one slot group on the lower surface facing each other; A stub that is movably inserted in the groove of the conductor, and the at least one slot from the dielectric according to the amount of insertion of the stub. And and a power ratio change mechanism for changing the power ratio of the microwave propagated respectively to the other slot group.

開示するプラズマ処理装置の１つの態様によれば、半径の異なる同心円状に配置された複数のスロットから放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することができるという効果を奏する。   According to one aspect of the disclosed plasma processing apparatus, there is an effect that the distribution of microwaves radiated from a plurality of slots arranged concentrically with different radii can be adjusted to a desired distribution.

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to one embodiment. 図２は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスロット板を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た平面図である。FIG. 2 is a plan view of the slot plate provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow III in FIG. 図３Ａは、一実施形態に係る冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view of a cooling jacket and a power ratio changing unit according to an embodiment. 図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線における断面図である。3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3A. 図３Ｃは、図３ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。3C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3A. 図４は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係を説明するための図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the amount of stub insertion and the power ratio of microwaves. 図５は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係のシミュレーション結果の一例である。FIG. 5 is an example of a simulation result of the relationship between the amount of stub insertion and the power ratio of the microwave. 図６Ａは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の一例を示す図である。FIG. 6A is a diagram illustrating an example of a simulation result of the relationship between the insertion amount of the stub, the branching ratio of the microwave, and the groove width of the cooling jacket. 図６Ｂは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の他の例を示す図である。FIG. 6B is a diagram illustrating another example of the simulation result of the relationship between the insertion amount of the stub, the branching ratio of the microwave, and the groove width of the cooling jacket. 図７は、変形例１に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the slow wave plate, the cooling jacket, and the power ratio changing unit according to the first modification. 図８は、変形例２に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the slow wave plate, the cooling jacket, and the power ratio changing unit according to the second modification.

以下、図面を参照して本願の開示するプラズマ処理装置の実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を付すこととする。   Hereinafter, embodiments of a plasma processing apparatus disclosed in the present application will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.

図１は、一実施形態に係るプラズマ処理装置の要部を示す概略断面図である。なお、図１においては、紙面上下方向を装置の上下方向とする。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a main part of a plasma processing apparatus according to one embodiment. In FIG. 1, the vertical direction of the paper is the vertical direction of the apparatus.

図１に示すプラズマ処理装置１１は、処理容器１２、ガス供給部１３、保持台１４、マイクロ波発生器１５、マイクロ波透過窓１６、スロット板１８、遅波板１９、冷却ジャケット４３、マイクロ波供給手段２０及び制御部（図示せず）を備える。制御部は、ガス供給部１３におけるガス流量、処理容器１２内の圧力等、被処理基板Ｗをプラズマ処理するためのプロセス条件を制御する。なお、マイクロ波発生器１５については、図１中の一点鎖線で示している。   The plasma processing apparatus 11 shown in FIG. 1 includes a processing container 12, a gas supply unit 13, a holding table 14, a microwave generator 15, a microwave transmission window 16, a slot plate 18, a slow wave plate 19, a cooling jacket 43, a microwave. A supply means 20 and a control unit (not shown) are provided. The control unit controls process conditions for plasma processing the substrate W to be processed, such as a gas flow rate in the gas supply unit 13 and a pressure in the processing container 12. Note that the microwave generator 15 is indicated by a one-dot chain line in FIG.

処理容器１２は、上部側が開口しており、その内部で被処理基板Ｗにプラズマ処理を行う。処理容器１２は、保持台１４の下方側に位置する底部２１と、底部２１の外周部から上方向に延びる側壁２２とを含む。側壁２２は、円筒状である。処理容器１２の底部２１の径方向中央側には、排気用の排気孔２３が設けられている。処理容器１２の上部側は開口しており、処理容器１２の上部側に配置されるマイクロ波透過窓１６、及びマイクロ波透過窓１６と処理容器１２との間に介在するシール部材としてのＯリング２４によって、処理容器１２は密封可能に構成されている。なお、上記したガス供給部１３の一部は、側壁２２に埋め込まれるようにして設けられており、処理容器１２の外部から処理容器１２内へガスを供給する。   The processing container 12 is open on the upper side, and plasma processing is performed on the substrate W to be processed therein. The processing container 12 includes a bottom portion 21 located on the lower side of the holding table 14 and a side wall 22 extending upward from the outer peripheral portion of the bottom portion 21. The side wall 22 is cylindrical. An exhaust hole 23 for exhaust is provided on the center side in the radial direction of the bottom 21 of the processing container 12. The upper side of the processing container 12 is open, and the microwave transmission window 16 disposed on the upper side of the processing container 12 and an O-ring as a seal member interposed between the microwave transmission window 16 and the processing container 12. The processing container 12 is configured to be hermetically sealed. A part of the gas supply unit 13 described above is provided so as to be embedded in the side wall 22, and gas is supplied into the processing container 12 from the outside of the processing container 12.

保持台１４は、処理容器１２内に配置され、その上に被処理基板Ｗを保持する。   The holding table 14 is disposed in the processing container 12 and holds the substrate W to be processed thereon.

マイクロ波発生器１５は、処理容器１２の外部に配置され、プラズマ励起用のマイクロ波を発生させる。   The microwave generator 15 is disposed outside the processing container 12 and generates a microwave for plasma excitation.

マイクロ波透過窓１６は、処理容器１２の開口を覆うように配置されて処理容器１２を密封すると共に、マイクロ波を処理容器１２内へ透過させる。マイクロ波透過窓１６の下方側の面２５は、平らである。マイクロ波透過窓１６の材質は、誘電体である。マイクロ波透過窓１６の具体的な材質としては、石英やアルミナ等が挙げられる。   The microwave transmission window 16 is disposed so as to cover the opening of the processing container 12, seals the processing container 12, and transmits the microwave into the processing container 12. The lower surface 25 of the microwave transmission window 16 is flat. The material of the microwave transmission window 16 is a dielectric. Specific materials for the microwave transmission window 16 include quartz and alumina.

スロット板１８は、複数のスロット１７が設けられており、マイクロ波透過窓１６の上方側に配置され、マイクロ波透過窓１６を介して、処理容器１２の内部へマイクロ波を放射する。スロット板１８は、円板状に形成される。スロット板１８の板厚方向の両面は、それぞれ平らである。スロット板１８には、板厚方向に貫通する複数のスロット１７が設けられている。   The slot plate 18 is provided with a plurality of slots 17, is disposed above the microwave transmission window 16, and radiates microwaves into the processing container 12 through the microwave transmission window 16. The slot plate 18 is formed in a disc shape. Both sides of the slot plate 18 in the thickness direction are flat. The slot plate 18 is provided with a plurality of slots 17 penetrating in the plate thickness direction.

図２は、図１に示すプラズマ処理装置に備えられるスロット板を、図１中の矢印ＩＩＩの方向から見た平面図である。図２に示すように、スロット板１８は、ラジアルラインスロットアンテナを構成するスロット板である。スロット板１８には、処理容器１２の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロット１７が形成される。各スロット１７は、２つの長孔が一対となって、略Ｔ字状となるように配置されて構成されている。また、複数のスロット１７は、径方向に所定の間隔で配置されており、また、周方向に所定の間隔で配置されている。   FIG. 2 is a plan view of the slot plate provided in the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 as viewed from the direction of arrow III in FIG. As shown in FIG. 2, the slot plate 18 is a slot plate constituting a radial line slot antenna. The slot plate 18 is formed with a plurality of slots 17 that emit microwaves for plasma excitation into the processing container 12. Each slot 17 is configured by arranging two elongated holes in a pair so as to be substantially T-shaped. The plurality of slots 17 are arranged at predetermined intervals in the radial direction, and are arranged at predetermined intervals in the circumferential direction.

言い換えれば、スロット板１８は、複数のスロット１７が半径の異なる同心円状に配置されて形成された内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２を有する。内側スロット群１７−１は、互いに交差する方向に延びるスロット１７の対が、スロット板１８の円周方向に複数配置されて形成される。外側スロット群１７−２は、内側スロット群１７−１よりもスロット板１８の径方向の外側において、互いに交差する方向に延びるスロット１７の対が、スロット板１８の円周方向に沿って複数配置されて形成される。外側スロット群１７−２は、スロット板１８の径方向に沿って、内側スロット群１７−１に隣接している。   In other words, the slot plate 18 has an inner slot group 17-1 and an outer slot group 17-2 formed by arranging a plurality of slots 17 concentrically with different radii. The inner slot group 17-1 is formed by arranging a plurality of pairs of slots 17 extending in a direction crossing each other in the circumferential direction of the slot plate 18. In the outer slot group 17-2, a plurality of pairs of slots 17 extending in a direction intersecting each other are arranged along the circumferential direction of the slot plate 18 on the outer side in the radial direction of the slot plate 18 than the inner slot group 17-1. To be formed. The outer slot group 17-2 is adjacent to the inner slot group 17-1 along the radial direction of the slot plate 18.

図１を再び参照する。遅波板１９は、スロット板１８上に設けられる。遅波板１９の材質は、誘電体である。誘電体としては、例えば石英やアルミナ等が挙げられる。遅波板１９は、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へマイクロ波を伝播させる。遅波板１９は、平板状である。遅波板１９の中央には、後述する同軸導波管３１に備えられる内導体３２を配置させるための孔が設けられている。遅波板１９は、「誘電体」の一例である。   Please refer to FIG. 1 again. The slow wave plate 19 is provided on the slot plate 18. The material of the slow wave plate 19 is a dielectric. Examples of the dielectric include quartz and alumina. The slow wave plate 19 propagates the microwave to the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18. The slow wave plate 19 has a flat plate shape. In the center of the slow wave plate 19, a hole for arranging an inner conductor 32 provided in a coaxial waveguide 31 described later is provided. The slow wave plate 19 is an example of a “dielectric”.

冷却ジャケット４３は、遅波板１９上に設けられる。冷却ジャケット４３は、導電性を有する。冷却ジャケット４３は、遅波板１９等を冷却すると共に、マイクロ波のラジアル方向の導波路となる。冷却ジャケット４３の上部表面には、後述する同軸導波管３１の外導体３３の下端が電気的に接続されている。また、後述する同軸導波管３１の内導体３２の下端は、冷却ジャケット４３及び遅波板１９の中央部分に形成された孔を通って、スロット板１８に電気的に接続されている。   The cooling jacket 43 is provided on the slow wave plate 19. The cooling jacket 43 has conductivity. The cooling jacket 43 cools the slow wave plate 19 and the like and becomes a waveguide in the microwave radial direction. A lower end of an outer conductor 33 of a coaxial waveguide 31 described later is electrically connected to the upper surface of the cooling jacket 43. Further, the lower end of the inner conductor 32 of the coaxial waveguide 31 to be described later is electrically connected to the slot plate 18 through a hole formed in the central portion of the cooling jacket 43 and the slow wave plate 19.

また、冷却ジャケット４３には、パワー比変更ユニット４４が設けられる。パワー比変更ユニット４４は、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更するユニットである。なお、冷却ジャケット４３及びパワー比変更ユニット４４の詳細については、後述する。   The cooling jacket 43 is provided with a power ratio changing unit 44. The power ratio changing unit 44 is a unit that changes the power ratio of the microwaves propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18, respectively. Details of the cooling jacket 43 and the power ratio changing unit 44 will be described later.

マイクロ波供給手段２０は、マイクロ波発生器１５により発生させたマイクロ波を処理容器１２内に供給する。マイクロ波供給手段２０は、一方端部３５がスロット板１８の中心２８に接続される略丸棒状の内導体３２、及び内導体３２と径方向のすき間３４を空けて内導体３２の外径側に設けられる略円筒状の外導体３３を含む同軸導波管３１を備える。すなわち、内導体３２の外周面３６と外導体３３の内周面３７とが対向するように内導体３２と外導体３３とを組み合わせて、同軸導波管３１が構成されている。同軸導波管３１は、図１中の紙面上下方向に延びるように設けられている。内導体３２及び外導体３３はそれぞれ、別体で製造される。そして、内導体３２の径方向の中心と外導体３３の径方向の中心とを一致させるようにして組み合わされる。   The microwave supply means 20 supplies the microwave generated by the microwave generator 15 into the processing container 12. The microwave supply means 20 includes a substantially round bar-shaped inner conductor 32 whose one end 35 is connected to the center 28 of the slot plate 18, and a radial gap 34 between the inner conductor 32 and the outer conductor 32. A coaxial waveguide 31 including a substantially cylindrical outer conductor 33 is provided. That is, the coaxial waveguide 31 is configured by combining the inner conductor 32 and the outer conductor 33 so that the outer peripheral surface 36 of the inner conductor 32 and the inner peripheral surface 37 of the outer conductor 33 face each other. The coaxial waveguide 31 is provided so as to extend in the vertical direction of the drawing in FIG. Each of the inner conductor 32 and the outer conductor 33 is manufactured separately. Then, the inner conductor 32 and the outer conductor 33 are combined so that the radial center of the inner conductor 32 coincides with the radial center of the outer conductor 33.

また、マイクロ波供給手段２０は、マイクロ波発生器１５に一方端部３８が接続される導波管３９と、マイクロ波のモードを変換するモード変換器４０とを含む。導波管３９は、横方向、具体的には、図１中の紙面左右方向に延びるように設けられている。なお、導波管３９としては、断面が円形状のものや断面が矩形状のものが使用される。   The microwave supply means 20 includes a waveguide 39 having one end 38 connected to the microwave generator 15 and a mode converter 40 that converts a microwave mode. The waveguide 39 is provided so as to extend in the horizontal direction, specifically, in the left-right direction in FIG. As the waveguide 39, a waveguide having a circular cross section or a rectangular cross section is used.

マイクロ波発生器１５において発生させたマイクロ波は、導波管３９、同軸導波管３１を介して、遅波板１９へ導入され、遅波板１９内を伝播し、スロット板１８のスロット１７からマイクロ波透過窓１６を介して、処理容器１２内に伝播される。マイクロ波発生器１５において発生させるマイクロ波の周波数としては、例えば、２．４５ＧＨｚが選択される。   The microwave generated by the microwave generator 15 is introduced into the slow wave plate 19 through the waveguide 39 and the coaxial waveguide 31, propagates in the slow wave plate 19, and is slot 17 of the slot plate 18. Then, it is propagated into the processing container 12 through the microwave transmission window 16. As the frequency of the microwave generated by the microwave generator 15, for example, 2.45 GHz is selected.

例えば、マイクロ波発生器１５で発生させたＴＥモードのマイクロ波は、導波管３９内を図１中の矢印Ａ１で示す紙面左方向に伝播し、モード変換器４０によりＴＥＭモードへ変換される。そして、ＴＥＭモードへ変換されたマイクロ波は、同軸導波管３１内を図１中の矢印Ａ２で示す紙面下方向へ伝播する。具体的には、すき間３４が形成される内導体３２と外導体３３との間、及び内導体３２と冷却ジャケット４３の内径側端部との間において、マイクロ波は伝播する。同軸導波管３１を伝播したマイクロ波は、遅波板１９内を径方向に伝播し、スロット板１８に設けられた複数のスロット１７からマイクロ波透過窓１６に放射される。マイクロ波透過窓１６を透過したマイクロ波は、マイクロ波透過窓１６の直下に電界を生じさせ、処理容器１２内にプラズマを生成させる。 For example, microwaves of TE mode which is generated by the microwave generator 15 propagates in the left direction in the drawing showing the the waveguide 39 by the arrow A 1 in FIG. 1, the mode converter 40 is converted into a TEM mode The Then, the microwave is converted into a TEM mode propagates through the coaxial waveguide 31 to the paper surface under the direction indicated by arrow A 2 in Fig. Specifically, the microwave propagates between the inner conductor 32 and the outer conductor 33 where the gap 34 is formed, and between the inner conductor 32 and the inner diameter side end of the cooling jacket 43. The microwave propagated through the coaxial waveguide 31 propagates in the radial direction in the slow wave plate 19 and is radiated from the plurality of slots 17 provided in the slot plate 18 to the microwave transmission window 16. The microwave transmitted through the microwave transmission window 16 generates an electric field immediately below the microwave transmission window 16 and generates plasma in the processing container 12.

さらにプラズマ処理装置１１は、側壁２２の開口側の上方端部の上方側に配置され、マイクロ波透過窓１６を上方側から押さえるマイクロ波透過窓押さえリング４１と、マイクロ波透過窓押さえリング４１の上方側に配置され、スロット板１８等を上方側から押さえるアンテナ押さえ４２と、アンテナ押さえ４２と冷却ジャケット４３との間に介在するように配置され、処理容器１２内外で電磁界を遮蔽する電磁遮蔽弾力体４５と、スロット板１８の外周部を固定する外周固定リング４６と、スロット板１８の中心を固定する中心固定板４７とを備える。   Further, the plasma processing apparatus 11 is disposed on the upper side of the upper end portion on the opening side of the side wall 22, and includes a microwave transmission window pressing ring 41 that holds the microwave transmission window 16 from the upper side, and a microwave transmission window pressing ring 41. An antenna holder 42 that is disposed on the upper side and that is interposed between the antenna holder 42 and the cooling jacket 43 so as to hold the slot plate 18 and the like from the upper side. The elastic body 45 includes an outer peripheral fixing ring 46 that fixes the outer peripheral portion of the slot plate 18, and a center fixing plate 47 that fixes the center of the slot plate 18.

なお、マイクロ波透過窓１６の上方側の面のうち、径方向の中央には、中心固定板４７を受け入れるように、マイクロ波透過窓１６の上方側の面から板厚を減ずるように凹んだ中心固定板受け入れ凹部４９が設けられている。   Of the upper surface of the microwave transmission window 16, the center in the radial direction is recessed so as to reduce the plate thickness from the upper surface of the microwave transmission window 16 so as to receive the center fixing plate 47. A center fixing plate receiving recess 49 is provided.

次に、図１に示した冷却ジャケット４３及びパワー比変更ユニット４４の詳細について説明する。図３Ａは、一実施形態に係る冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。図３Ｂは、図３ＡのＡ−Ａ線における断面図である。図３Ｃは、図３ＡのＢ−Ｂ線における断面図である。   Next, details of the cooling jacket 43 and the power ratio changing unit 44 shown in FIG. 1 will be described. FIG. 3A is an enlarged cross-sectional view of a cooling jacket and a power ratio changing unit according to an embodiment. 3B is a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3A. 3C is a cross-sectional view taken along line BB in FIG. 3A.

図３Ａ〜図３Ｂに示すように、冷却ジャケット４３の遅波板１９と対向する下面において、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２で挟まれる領域に対応する領域には、溝４３１が環状に形成される。また、冷却ジャケット４３には、溝４３１に連通され、パワー比変更ユニット４４のスタブ４４１を収容するためのスタブ収容空間４３２と、スタブ収容空間４３２に連通される複数の貫通孔４３３が形成される。冷却ジャケット４３は、「導電体」の一例である。   As shown in FIGS. 3A to 3B, in the lower surface of the cooling jacket 43 facing the slow wave plate 19, the region corresponding to the region sandwiched between the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18. The groove 431 is formed in an annular shape. Further, the cooling jacket 43 is formed with a stub accommodating space 432 that communicates with the groove 431 and accommodates the stub 441 of the power ratio changing unit 44, and a plurality of through holes 433 that communicate with the stub accommodating space 432. . The cooling jacket 43 is an example of a “conductor”.

パワー比変更ユニット４４は、スタブ４４１と、スタブ支持部材４４２とを有する。スタブ４４１は、導電体により形成され、冷却ジャケット４３の溝４３１に移動自在に挿入される。スタブ４４１は、溝４３１に対応する環状に形成された第１本体部４４１ａと、第１本体部４４１ａよりも幅が広い第２本体部４４１ｂと、第２本体部４４１ｂから延出され、複数の貫通孔４３３にそれぞれ挿通される複数の棒状部４４１ｃとを有する。第２本体部４４１ｂは、スタブ４４１が冷却ジャケット４３の溝４３１を移動する場合に、スタブ収容空間４３２の一部の平面と係合されることによって、スタブ４４１の移動範囲を規制する。複数の棒状部４４１ｃの外周面には、ねじ山が形成されている。   The power ratio changing unit 44 includes a stub 441 and a stub support member 442. The stub 441 is formed of a conductor and is movably inserted into the groove 431 of the cooling jacket 43. The stub 441 extends from the first main body 441a formed in an annular shape corresponding to the groove 431, the second main body 441b wider than the first main body 441a, and the second main body 441b. And a plurality of rod-shaped portions 441c inserted through the through holes 433, respectively. When the stub 441 moves in the groove 431 of the cooling jacket 43, the second main body 441 b regulates the movement range of the stub 441 by being engaged with a part of the flat surface of the stub accommodating space 432. A screw thread is formed on the outer peripheral surface of the plurality of rod-like portions 441c.

スタブ支持部材４４２は、内面にねじ溝が形成された環状部材であり、スタブ４４１の棒状部４４１ｃの表面に形成されたネジ部に螺合されることによって、スタブ４４１を移動自在に支持する。スタブ支持部材４４２を回転させることにより、その回転量に応じて、冷却ジャケット４３の溝４３１において、第１本体部４４１ａを含むスタブ４４１全体を移動させることができる。これにより、冷却ジャケット４３の溝４３１に対するスタブ４４１の挿入量が調整される。   The stub support member 442 is an annular member having a thread groove formed on the inner surface, and is screwed into a screw portion formed on the surface of the rod-like portion 441c of the stub 441, thereby supporting the stub 441 movably. By rotating the stub support member 442, the entire stub 441 including the first main body 441a can be moved in the groove 431 of the cooling jacket 43 according to the amount of rotation. Thereby, the insertion amount of the stub 441 with respect to the groove 431 of the cooling jacket 43 is adjusted.

パワー比変更ユニット４４は、スタブ４４１の挿入量に応じて、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。具体的には、パワー比変更ユニット４４は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップの調整によって、内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。パワー比変更ユニット４４は、「パワー比変更機構」の一例である。   The power ratio changing unit 44 changes the power ratio of the microwaves propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18 according to the insertion amount of the stub 441. To do. Specifically, the power ratio changing unit 44 is adjusted by adjusting the stub gap, which is the distance between the tip of the first main body 441a of the stub 441 and the upper surface of the slow wave plate 19 facing the cooling jacket 43. The power ratio of the microwaves propagated to the slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 is changed. The power ratio changing unit 44 is an example of a “power ratio changing mechanism”.

図４は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係を説明するための図である。図４に示す例では、遅波板１９の内部を伝播するマイクロ波として、進行波Ｗ１と、反射波ＲＷ１とが存在するものとする。進行波Ｗ１は、冷却ジャケット４３の溝４３１に進入することなく遅波板１９の内部を伝播するマイクロ波である。反射波ＲＷ１は、冷却ジャケット４３の溝４３１に進入し、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端で反射されるマイクロ波である。また、図４に示す例では、遅波板１９の内部を伝播するマイクロ波の波長がλであるものとする。また、図４では、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップＬが示されている。   FIG. 4 is a diagram for explaining the relationship between the amount of stub insertion and the power ratio of microwaves. In the example shown in FIG. 4, it is assumed that a traveling wave W1 and a reflected wave RW1 exist as microwaves propagating inside the slow wave plate 19. The traveling wave W <b> 1 is a microwave that propagates through the inside of the slow wave plate 19 without entering the groove 431 of the cooling jacket 43. The reflected wave RW1 is a microwave that enters the groove 431 of the cooling jacket 43 and is reflected by the tip of the first main body 441a of the stub 441. In the example shown in FIG. 4, it is assumed that the wavelength of the microwave propagating inside the slow wave plate 19 is λ. Further, FIG. 4 shows a stub gap L that is a distance between the tip of the first main body 441 a of the stub 441 and the upper surface of the slow wave plate 19 facing the cooling jacket 43.

図４に示すように、スタブギャップＬがλ／４である場合、進行波Ｗ１の位相に対して、反射波ＲＷ１の位相は、λ／２、すなわち、１８０°だけずれる。すると、進行波Ｗ１と、反射波ＲＷ１とは、互いに打ち消し合う。すると、遅波板１９から外側スロット群１７−２へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に減少し、一方で、遅波板１９から内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に増加する。   As shown in FIG. 4, when the stub gap L is λ / 4, the phase of the reflected wave RW1 is shifted by λ / 2, that is, 180 ° with respect to the phase of the traveling wave W1. Then, the traveling wave W1 and the reflected wave RW1 cancel each other. Then, the power of the microwave propagating from the slow wave plate 19 to the outer slot group 17-2 is relatively reduced, while the power of the microwave propagating from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 is relatively reduced. Increases relatively.

これに対して、スタブギャップＬがλ／４から変化する場合、進行波Ｗ１の位相と、反射波ＲＷ１の位相とのずれは、１８０°から離れる。すると、進行波Ｗ１と、反射波ＲＷ１とは、互いに打ち消し合わなくなる。すると、遅波板１９から外側スロット群１７−２へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に増加し、一方で、遅波板１９から内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーが相対的に減少する。すなわち、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができる。   On the other hand, when the stub gap L changes from λ / 4, the deviation between the phase of the traveling wave W1 and the phase of the reflected wave RW1 is away from 180 °. Then, the traveling wave W1 and the reflected wave RW1 do not cancel each other. Then, the power of the microwave propagated from the slow wave plate 19 to the outer slot group 17-2 is relatively increased, while the power of the microwave propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 is increased. Decreases relatively. That is, by controlling the insertion amount of the stub 441, the power ratio of the microwaves propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18 can be changed. it can.

図５は、スタブの挿入量と、マイクロ波のパワー比との関係のシミュレーション結果の一例である。図５において、横軸は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップ［ｍｍ］を示し、縦軸は、マイクロ波透過窓１６の下面の各エリアにおいて測定されたマイクロ波のパワーの総和［Ｗ］を示す。なお、図５に示したシミュレーションでは、マイクロ波のパワーの測定点として、マイクロ波透過窓１６の径方向に沿って中心側から、エリア（Ａｒｅａ）１〜６が設定されたものとする。   FIG. 5 is an example of a simulation result of the relationship between the amount of stub insertion and the power ratio of the microwave. In FIG. 5, the horizontal axis indicates the stub gap [mm] that is the distance between the tip of the first main body 441 a of the stub 441 and the upper surface of the slow wave plate 19 facing the cooling jacket 43, and the vertical axis indicates The total power [W] of the microwave power measured in each area on the lower surface of the microwave transmission window 16 is shown. In the simulation shown in FIG. 5, it is assumed that areas (Area) 1 to 6 are set from the center side along the radial direction of the microwave transmission window 16 as measurement points of the microwave power.

図５のシミュレーション結果から明らかなように、スタブギャップを変化させることで、マイクロ波透過窓１６の下面の各エリアから放射されるマイクロ波の分布が変化する。すなわち、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができることが分かった。   As is clear from the simulation results of FIG. 5, the distribution of the microwaves radiated from the respective areas on the lower surface of the microwave transmission window 16 is changed by changing the stub gap. That is, by controlling the insertion amount of the stub 441, the power ratio of the microwaves propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18 can be changed. I understood that I could do it.

図６Ａは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の一例である。図６Ａにおいて、横軸は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップ［ｍｍ］を示す。また、図６Ａにおいて、縦軸は、遅波板１９へ導入されるマイクロ波の全パワーに対する、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーの比である分岐比を示す。   FIG. 6A is an example of a simulation result of the relationship between the insertion amount of the stub, the branching ratio of the microwave, and the groove width of the cooling jacket. In FIG. 6A, the horizontal axis indicates the stub gap [mm], which is the distance between the tip of the first main body 441a of the stub 441 and the upper surface of the slow wave plate 19 facing the cooling jacket 43. 6A, the vertical axis represents the ratio of the power of the microwave propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 of the slot plate 18 with respect to the total power of the microwave introduced into the slow wave plate 19. Indicates the branching ratio.

また、図６Ａにおいて、「５ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「１０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が１０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「２０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が２０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「３０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が３０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「４０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が４０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「５０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「６０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「７０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が７０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。   In FIG. 6A, “5 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 5 mm. “10 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 10 mm. “20 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 20 mm. “30 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 30 mm. “40 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 40 mm. Further, “50 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 50 mm. Further, “60 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 60 mm. “70 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 70 mm.

また、図６Ａに示したシミュレーションにおける遅波板１９の材質は、石英である。   Further, the material of the slow wave plate 19 in the simulation shown in FIG. 6A is quartz.

図６Ａのシミュレーション結果から明らかなように、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍ以下である場合、スタブギャップを変化させることで、分岐比が０〜１の範囲で変化する。ここで、空間中を伝播するマイクロ波の波長が１２０ｍｍであるので、マイクロ波の波長の１／２が６０ｍｍに相当する。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２以下である場合、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができることが分かった。   As is apparent from the simulation result of FIG. 6A, when the width W1 of the groove 431 is 60 mm or less, the branching ratio is changed in the range of 0 to 1 by changing the stub gap. Here, since the wavelength of the microwave propagating in the space is 120 mm, ½ of the wavelength of the microwave corresponds to 60 mm. That is, when the width W1 of the groove 431 is equal to or less than ½ of the wavelength of the microwave, the insertion amount of the stub 441 is controlled to control the inner slot group 17-1 and the outer slot of the slot plate 18 from the slow wave plate 19. It was found that the power ratio of the microwaves propagated to the group 17-2 can be changed.

これに対して、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍを超える場合、スタブギャップを変化させたとしても、分岐比が１に到達しなかった。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２を超える場合、スタブ４４１の挿入量を制御したとしても、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比の変更の幅が縮減されることが分かった。   On the other hand, when the width W1 of the groove 431 exceeds 60 mm, the branching ratio did not reach 1 even if the stub gap was changed. That is, when the width W1 of the groove 431 exceeds 1/2 of the wavelength of the microwave, even if the insertion amount of the stub 441 is controlled, the inner slot group 17-1 and the outer slot group of the slot plate 18 to the slot plate 18 are controlled. It was found that the range of change in the power ratio of the microwaves respectively propagated to 17-2 is reduced.

図６Ｂは、スタブの挿入量と、マイクロ波の分岐比と、冷却ジャケットの溝の幅との関係のシミュレーション結果の他の例である。図６Ｂにおいて、横軸は、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面との間の距離であるスタブギャップ［ｍｍ］を示す。また、図６Ｂにおいて、縦軸は、遅波板１９へ導入されるマイクロ波の全パワーに対する、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１へ伝播されるマイクロ波のパワーの比である分岐比を示す。   FIG. 6B is another example of the simulation result of the relationship between the insertion amount of the stub, the branching ratio of the microwave, and the groove width of the cooling jacket. In FIG. 6B, the horizontal axis indicates the stub gap [mm], which is the distance between the tip of the first main body 441a of the stub 441 and the upper surface of the slow wave plate 19 facing the cooling jacket 43. 6B, the vertical axis indicates the ratio of the power of the microwave propagated from the slow wave plate 19 to the inner slot group 17-1 of the slot plate 18 with respect to the total power of the microwave introduced into the slow wave plate 19. Indicates the branching ratio.

また、図６Ｂにおいて、「５ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「１０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が１０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「２０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が２０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「３０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が３０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「４０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が４０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「５０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が５０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「６０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。また、「７０ｍｍ」は、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１が７０ｍｍである場合の分岐比の推移を示すグラフである。   In FIG. 6B, “5 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 5 mm. “10 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 10 mm. “20 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 20 mm. “30 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 30 mm. “40 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 40 mm. Further, “50 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 50 mm. Further, “60 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 60 mm. “70 mm” is a graph showing the transition of the branching ratio when the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is 70 mm.

また、図６Ｂに示したシミュレーションにおける遅波板１９の材質は、アルミナである。   The material of the slow wave plate 19 in the simulation shown in FIG. 6B is alumina.

図６Ｂのシミュレーション結果から明らかなように、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍ以下である場合、スタブギャップを変化させることで、分岐比が０〜１の範囲で変化する。ここで、空間中を伝播するマイクロ波の波長が１２０ｍｍであるので、マイクロ波の波長の１／２が６０ｍｍに相当する。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２以下である場合、スタブ４４１の挿入量を制御することで、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更することができることが分かった。   As is apparent from the simulation result of FIG. 6B, when the width W1 of the groove 431 is 60 mm or less, the branching ratio is changed in the range of 0 to 1 by changing the stub gap. Here, since the wavelength of the microwave propagating in the space is 120 mm, ½ of the wavelength of the microwave corresponds to 60 mm. That is, when the width W1 of the groove 431 is equal to or less than ½ of the wavelength of the microwave, the insertion amount of the stub 441 is controlled to control the inner slot group 17-1 and the outer slot of the slot plate 18 from the slow wave plate 19. It was found that the power ratio of the microwaves propagated to the group 17-2 can be changed.

これに対して、溝４３１の幅Ｗ１が６０ｍｍを超える場合、スタブギャップを変化させたとしても、分岐比が１に到達しなかった。すなわち、溝４３１の幅Ｗ１がマイクロ波の波長の１／２を超える場合、スタブ４４１の挿入量を制御したとしても、遅波板１９からスロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比の変更の幅が縮減されることが分かった。   On the other hand, when the width W1 of the groove 431 exceeds 60 mm, the branching ratio did not reach 1 even if the stub gap was changed. That is, when the width W1 of the groove 431 exceeds 1/2 of the wavelength of the microwave, even if the insertion amount of the stub 441 is controlled, the inner slot group 17-1 and the outer slot group of the slot plate 18 to the slot plate 18 are controlled. It was found that the range of change in the power ratio of the microwaves respectively propagated to 17-2 is reduced.

図６Ａ及び図６Ｂのシミュレーション結果から、スロット板１８の径方向に沿った冷却ジャケット４３の溝４３１の幅Ｗ１は、マイクロ波の波長の１／２以下であることが好ましい。   From the simulation results of FIGS. 6A and 6B, the width W1 of the groove 431 of the cooling jacket 43 along the radial direction of the slot plate 18 is preferably less than or equal to ½ of the wavelength of the microwave.

以上、一実施形態のプラズマ処理装置１１によれば、冷却ジャケット４３の溝４３１に移動自在にスタブ４４１を挿入し、スタブ４４１の挿入量に応じて、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。その結果、一実施形態によれば、内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２から放射されるマイクロ波のパワーを変更することができるので、複数のスロット１７から放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することができる。   As described above, according to the plasma processing apparatus 11 of the embodiment, the stub 441 is movably inserted into the groove 431 of the cooling jacket 43, and the inner slot group 17-1 and the slot group 17-1 of the slot plate 18 according to the insertion amount of the stub 441. The power ratio of the microwaves propagated to the outer slot group 17-2 is changed. As a result, according to the embodiment, the power of the microwaves radiated from the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 can be changed, so that the microwaves radiated from the plurality of slots 17 can be changed. The distribution can be adjusted to a desired distribution.

（変形例１）
次に、変形例１について説明する。変形例１に係るプラズマ処理装置は、遅波板１９が突起部を有する点を除き、上記一実施形態に係るプラズマ処理装置１１と同様の構成を有する。したがって、変形例１では、上記一実施形態と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いるとともに、その詳細な説明は省略する。 (Modification 1)
Next, Modification 1 will be described. The plasma processing apparatus according to the modified example 1 has the same configuration as the plasma processing apparatus 11 according to the above-described embodiment except that the slow wave plate 19 has a protrusion. Therefore, in the modification 1, while using the same referential mark for the component which is common in the said one Embodiment, the detailed description is abbreviate | omitted.

図７は、変形例１に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。   FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view of the slow wave plate, the cooling jacket, and the power ratio changing unit according to the first modification.

図７に示すように、遅波板１９は、突起部１９ａを有する。突起部１９ａは、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上面の、冷却ジャケット４３の溝４３１に対向する領域から突出される。突起部１９ａは、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と対向するように、冷却ジャケット４３の溝４３１に挿入される。   As shown in FIG. 7, the slow wave plate 19 has a protrusion 19a. The protrusion 19 a protrudes from a region of the upper surface of the slow wave plate 19 that faces the cooling jacket 43 that faces the groove 431 of the cooling jacket 43. The protrusion 19 a is inserted into the groove 431 of the cooling jacket 43 so as to face the tip of the first main body 441 a of the stub 441.

遅波板１９の突起部１９ａが冷却ジャケット４３の溝４３１に挿入される場合、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と、遅波板１９の冷却ジャケット４３と対向する上端との間の距離であるスタブギャップが短縮される。これにより、スタブ４４１の挿入量の調整幅が抑制される。   When the projection 19 a of the slow wave plate 19 is inserted into the groove 431 of the cooling jacket 43, the distance between the tip of the first main body 441 a of the stub 441 and the upper end of the slow wave plate 19 facing the cooling jacket 43. The stub gap is reduced. Thereby, the adjustment range of the insertion amount of the stub 441 is suppressed.

以上、変形例１のプラズマ処理装置１１によれば、スタブ４４１の第１本体部４４１ａの先端と対向するように、冷却ジャケット４３の溝４３１に突起部１９ａを挿入することによって、スタブ４４１の挿入量の調整幅を抑制することができる。その結果、変形例１によれば、冷却ジャケット４３の厚みが比較的に薄い場合であっても、スタブ４４１の挿入量に応じて、複数のスロット１７から放射されるマイクロ波の分布を所望の分布に調整することができる。   As described above, according to the plasma processing apparatus 11 of Modification 1, the stub 441 is inserted by inserting the protruding portion 19a into the groove 431 of the cooling jacket 43 so as to face the tip of the first main body 441a of the stub 441. The adjustment range of the amount can be suppressed. As a result, according to the first modification, even if the thickness of the cooling jacket 43 is relatively thin, the distribution of the microwaves radiated from the plurality of slots 17 is set to a desired value according to the insertion amount of the stub 441. The distribution can be adjusted.

（変形例２）
次に、変形例２について説明する。変形例２に係るプラズマ処理装置は、冷却ジャケット４３の溝４３１の形状と、遅波板１９の突起部１９ａの形状とを除き、上記変形例１に係るプラズマ処理装置１１と同様の構成を有する。したがって、変形例２では、上記変形例１と共通する構成要素には、同一の参照符号を用いるとともに、その詳細な説明は省略する。 (Modification 2)
Next, Modification 2 will be described. The plasma processing apparatus according to Modification 2 has the same configuration as the plasma processing apparatus 11 according to Modification 1 except for the shape of the groove 431 of the cooling jacket 43 and the shape of the protrusion 19a of the slow wave plate 19. . Therefore, in the second modification, the same reference numerals are used for the same components as in the first modification, and the detailed description thereof is omitted.

図８は、変形例２に係る遅波板、冷却ジャケット及びパワー比変更ユニットを拡大して示す断面図である。   FIG. 8 is an enlarged cross-sectional view of the slow wave plate, the cooling jacket, and the power ratio changing unit according to the second modification.

図８に示すように、冷却ジャケット４３の溝４３１は、第１の溝部４３１ａと、第２の溝部４３１ｂとを有する。第１の溝部４３１ａは、冷却ジャケット４３の遅波板１９と対向する下面のうち、スロット板１８の内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２で挟まれる領域に対応する領域に形成される。第２の溝部４３１ｂは、第１の溝部４３１ａに連通され、第１の溝部４３１ａよりも幅が狭い。スタブ４４１の第１本体部４４１ａは、第２の溝部４３１ｂに移動自在に挿入される。   As shown in FIG. 8, the groove 431 of the cooling jacket 43 includes a first groove portion 431a and a second groove portion 431b. The first groove portion 431 a is formed in a region corresponding to a region sandwiched between the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2 of the slot plate 18 on the lower surface of the cooling jacket 43 facing the slow wave plate 19. The The second groove portion 431b communicates with the first groove portion 431a and is narrower than the first groove portion 431a. The first main body portion 441a of the stub 441 is movably inserted into the second groove portion 431b.

遅波板１９の突起部１９ａは、第１の溝部４３１ａに挿入される。また、遅波板１９の突起部１９ａは、第２の溝部４３１ｂよりも幅が広い。   The protruding portion 19a of the slow wave plate 19 is inserted into the first groove portion 431a. Further, the protrusion 19a of the slow wave plate 19 is wider than the second groove 431b.

変形例２のプラズマ処理装置１１によれば、冷却ジャケット４３の第２の溝部４３１ｂよりも幅が広い突起部１９ａを遅波板１９に設けることによって、マイクロ波を突起部１９ａを介してスロット板１８の外側スロット群１７−２へ効率良く導くことができる。   According to the plasma processing apparatus 11 of the second modification, by providing the slow wave plate 19 with the protruding portion 19a having a width wider than the second groove portion 431b of the cooling jacket 43, the microwave is transmitted through the protruding portion 19a. It is possible to efficiently lead to the 18 outer slot groups 17-2.

なお、上述した説明では、スロット板１８が、２つのスロット群（内側スロット群１７−１及び外側スロット群１７−２）を有する例を示したが、スロット板は、３つ以上のスロット群を有してもよい。この場合、冷却ジャケット４３の遅波板１９と対向する下面において、スロット板の３つ以上のスロット群のうち少なくとも一つのスロット群と、当該少なくとも一つのスロット群に隣接する他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域には、溝が環状に形成される。そして、パワー比変更ユニット４４は、冷却ジャケット４３の溝に移動自在に挿入されるスタブを有する。そして、パワー比変更ユニット４４は、スタブの挿入量に応じて、スロット板の少なくとも一つのスロット群及び他のスロット群へそれぞれ伝播されるマイクロ波のパワー比を変更する。   In the above description, an example in which the slot plate 18 has two slot groups (the inner slot group 17-1 and the outer slot group 17-2) has been described. However, the slot plate includes three or more slot groups. You may have. In this case, on the lower surface of the cooling jacket 43 facing the slow wave plate 19, at least one slot group among the three or more slot groups of the slot plate and other slot groups adjacent to the at least one slot group. A groove is formed in an annular shape in a region corresponding to the sandwiched region. The power ratio changing unit 44 has a stub that is movably inserted into the groove of the cooling jacket 43. The power ratio changing unit 44 changes the power ratio of the microwaves propagated to at least one slot group and another slot group of the slot plate according to the insertion amount of the stub.

１１ プラズマ処理装置
１２ 処理容器
１３ ガス供給部
１４ 保持台
１５ マイクロ波発生器
１６ マイクロ波透過窓
１７ スロット
１７−１ 内側スロット群
１７−２ 外側スロット群
１８ スロット板
１９ 遅波板
１９ａ 突起部
２０ マイクロ波供給手段
４３ 冷却ジャケット
４４ パワー比変更ユニット
４３１ 溝
４３１ａ 第１の溝部
４３１ｂ 第２の溝部
４３２ スタブ収容空間
４３３ 貫通孔
４４１ スタブ
４４１ａ 第１本体部
４４１ｂ 第２本体部
４４１ｃ 棒状部
４４２ スタブ支持部材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Plasma processing apparatus 12 Processing container 13 Gas supply part 14 Holding stand 15 Microwave generator 16 Microwave transmission window 17 Slot 17-1 Inner slot group 17-2 Outer slot group 18 Slot plate 19 Slow wave plate 19a Protrusion part 20 Micro Wave supply means 43 Cooling jacket 44 Power ratio changing unit 431 Groove 431a First groove 431b Second groove 432 Stub housing space 433 Through hole 441 Stub 441a First main body 441b Second main body 441c Bar-shaped part 442 Stub support member

Claims (4)

処理容器と、
前記処理容器の内部へプラズマ励起用のマイクロ波を放射する複数のスロットが半径の異なる同心円状に配置されて形成された複数のスロット群を有するスロット板と、
前記スロット板上に設けられ、前記複数のスロット群へ前記マイクロ波を伝播させる誘電体と、
前記誘電体上に設けられた導電体であって、前記誘電体と対向する下面において、前記複数のスロット群のうち少なくとも１つのスロット群と、当該少なくとも一つのスロット群に隣接する他のスロット群とで挟まれる領域に対応する領域に溝が形成された導電体と、
前記導電体の前記溝に移動自在に挿入されるスタブを有し、前記スタブの挿入量に応じて、前記誘電体から前記少なくとも一つのスロット群及び前記他のスロット群へそれぞれ伝播される前記マイクロ波のパワー比を変更するパワー比変更機構と
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 A processing vessel;
A slot plate having a plurality of slot groups formed by concentrically arranging a plurality of slots for radiating microwaves for plasma excitation into the processing vessel;
A dielectric provided on the slot plate for propagating the microwave to the plurality of slot groups;
An electric conductor provided on the dielectric, wherein at least one slot group of the plurality of slot groups and another slot group adjacent to the at least one slot group on a lower surface facing the dielectric A conductor having a groove formed in a region corresponding to a region sandwiched between
And a micro stub that is movably inserted into the groove of the conductor and is propagated from the dielectric to the at least one slot group and the other slot group according to the amount of insertion of the stub. A plasma processing apparatus comprising: a power ratio changing mechanism that changes a power ratio of waves. 前記スロット板の径方向に沿った前記溝の幅は、前記マイクロ波の波長の１／２以下であることを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a width of the groove along a radial direction of the slot plate is ½ or less of a wavelength of the microwave. 前記誘電体は、前記導電体と対向する上面の、前記導電体の前記溝に対向する領域から突出され、前記スタブの先端と対向するように前記導電体の前記溝に挿入される突起部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。   The dielectric protrudes from a region of the upper surface facing the conductor facing the groove of the conductor and has a protrusion inserted into the groove of the conductor so as to face the tip of the stub. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is provided. 前記導電体の前記溝は、前記導電体の前記誘電体と対向する下面の前記領域に形成された第１の溝部と、前記第１の溝部に連通され、前記第１の溝部よりも幅が狭い第２の溝部とを有し、
前記スタブは、前記第２の溝部に移動自在に挿入され、
前記突起部は、前記第１の溝部に挿入され、かつ、前記第２の溝部よりも幅が広いことを特徴とする請求項３に記載のプラズマ処理装置。 The groove of the conductor is in communication with the first groove formed in the region on the lower surface of the conductor facing the dielectric, and has a width wider than that of the first groove. A narrow second groove,
The stub is movably inserted into the second groove,
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the protrusion is inserted into the first groove and is wider than the second groove.
JP2015107849A 2015-05-27 2015-05-27 Plasma processing apparatus Pending JP2016225047A (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015107849A JP2016225047A (en) 2015-05-27 2015-05-27 Plasma processing apparatus
KR1020160060282A KR102489747B1 (en) 2015-05-27 2016-05-17 Plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015107849A JP2016225047A (en) 2015-05-27 2015-05-27 Plasma processing apparatus

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2016225047A true JP2016225047A (en) 2016-12-28

Family

ID=57573754

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015107849A Pending JP2016225047A (en) 2015-05-27 2015-05-27 Plasma processing apparatus

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2016225047A (en)
KR (1) KR102489747B1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190071609A (en) 2017-12-14 2019-06-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Microwave plasma processing apparatus

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9947517B1 (en) * 2016-12-16 2018-04-17 Applied Materials, Inc. Adjustable extended electrode for edge uniformity control

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4678905B2 (en) * 1999-12-20 2011-04-27 徳芳 佐藤 Plasma processing equipment
JP4062928B2 (en) * 2002-02-06 2008-03-19 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
KR101196075B1 (en) * 2007-09-28 2012-11-01 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing device
JP2010232493A (en) * 2009-03-27 2010-10-14 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device
KR101378304B1 (en) * 2009-08-21 2014-03-27 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing apparatus and substrate processing method
JP2011103274A (en) 2009-11-12 2011-05-26 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus, and microwave transmitter
JP5451895B2 (en) * 2010-10-07 2014-03-26 キヤノンアネルバ株式会社 Substrate processing equipment
JP2015018686A (en) * 2013-07-10 2015-01-29 東京エレクトロン株式会社 Microwave plasma treatment apparatus, slot antenna, and semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20190071609A (en) 2017-12-14 2019-06-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Microwave plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
KR20160140388A (en) 2016-12-07
KR102489747B1 (en) 2023-01-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI719290B (en) Plasma processing tool using modular microwave sources
JP5440604B2 (en) Plasma processing apparatus and substrate processing method
US8967080B2 (en) Top plate of microwave plasma processing apparatus, plasma processing apparatus and plasma processing method
US10672616B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR101751200B1 (en) Microwave radiation antenna, microwave plasma source and plasma processing apparatus
JP6356415B2 (en) Microwave plasma source and plasma processing apparatus
KR102300529B1 (en) Modular Microwave Source with Local Lorentz Force
JP2017004641A (en) Microwave plasma source and plasma processing apparatus
JP2016181390A (en) Microwave plasma source and plasma processing device
JP2018006718A (en) Microwave plasma processing device
US10879045B2 (en) Plasma processing apparatus
JP2014160557A (en) Plasma processing apparatus
JP2016225047A (en) Plasma processing apparatus
WO2005069701A1 (en) Plasma processing apparatus
US20190326096A1 (en) Phased array modular high-frequency source
JP2012190899A (en) Plasma processing apparatus
TWI527082B (en) Plasma processing system
WO2016104205A1 (en) Plasma processing device and plasma processing method
US20210327685A1 (en) Modular high-frequency source
JP2016091603A (en) Microwave plasma processing device
JP5916467B2 (en) Microwave radiation antenna, microwave plasma source, and plasma processing apparatus
CN113874978A (en) Plasma processing apparatus
WO2011122422A1 (en) Plasma processing apparatus, and dielectric window
JP2018006257A (en) Microwave plasma processing device
JP2018006256A (en) Microwave plasma processing device