JP2722070B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

Plasma processing apparatus and plasma processing method

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JP2722070B2
JP2722070B2 JP63010082A JP1008288A JP2722070B2 JP 2722070 B2 JP2722070 B2 JP 2722070B2 JP 63010082 A JP63010082 A JP 63010082A JP 1008288 A JP1008288 A JP 1008288A JP 2722070 B2 JP2722070 B2 JP 2722070B2
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    • H01J37/32009Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の属する技術〕 本発明は、プラズマ処理装置に関する。より詳細に
は、本発明は、プラズマを用いた被処理体のエッチン
グ、スパッタリング、クリーニング又はアッシング及び
基体上への成膜に適したプラズマ処理装置及びプラズマ
処理方法に関する。
[Description of the Invention] The present invention relates to a plasma processing apparatus. More specifically, the present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method suitable for etching, sputtering, cleaning or ashing of an object to be processed using plasma, and film formation on a substrate.

〔従来技術の説明〕[Description of Prior Art]

プラズマ処理法とは、特定の物質をプラズマ化して活
性の強いラジカルとイオンを発生させ、このラジカルと
イオンを被処理体に接触させて被処理体にエッチング、
堆積膜形成、スパッタリング、クリーニング、アッシン
グ(灰化)等の処理を施す加工方法をいい、プラズマ処
理装置とは、該プラズマ処理法の実施に用いられる装置
をいう。
The plasma processing method is a method of converting a specific substance into plasma to generate strongly active radicals and ions, and bringing the radicals and ions into contact with the object to be etched and etching the object.
A processing method for performing processes such as deposition film formation, sputtering, cleaning, and ashing (ashing), and a plasma processing apparatus refers to an apparatus used for performing the plasma processing method.

従来、こうしたプラズマ処理装置は、原料ガス導入口
と排気口とを有する真空容器で形成されたプラズマ処理
室と、該プラズマ処理室に供給される原料ガスをプラズ
マ化するエネルギーを供給する電磁波等を供給する装置
とからなっている。
Conventionally, such a plasma processing apparatus includes a plasma processing chamber formed of a vacuum vessel having a source gas inlet and an exhaust port, and an electromagnetic wave or the like that supplies energy for converting the source gas supplied to the plasma processing chamber into plasma. Supply device.

ところで、プラズマ処理法は前述のラジカルやイオン
の強い活性に依拠するものであり、ラジカルやイオンの
密度や被処理体の温度等を適宜選択することにより、エ
ッチング、堆積膜形成等の各種の処理を所望に応じてな
しうることはプラズマ処理法の特徴であり、プラズマ処
理法において重要なことはラジカルやイオンの効率的生
成である。
By the way, the plasma processing method relies on the strong activity of the above-mentioned radicals and ions. By appropriately selecting the density of the radicals and ions, the temperature of the object to be processed, and the like, various processes such as etching and deposition film formation are performed. Is a feature of the plasma processing method, and what is important in the plasma processing method is efficient generation of radicals and ions.

従来、プラズマ化エネルギーを与える媒体としては、
13.56MHz程度の高周波数電磁波が使用されていたが、近
年、2.45GHz程度のマイクロ波を用いることにより、高
密度プラズマを効率的に生成しうることが判明し、マイ
クロ波を用いたプラズマ処理法が注目され、そのための
装置もいくつか提案されている。
Conventionally, as a medium for applying plasma-forming energy,
Although high-frequency electromagnetic waves of about 13.56 MHz were used, it has recently been found that high-density plasma can be efficiently generated by using microwaves of about 2.45 GHz. , And several devices have been proposed for this purpose.

例えば、半導体デバイス、電子写真用感光体、画像入
力用センサー、撮像デバイス、光起電力素子、その他の
各種エレクトロニクス素子、光学素子等に用いる素子部
材としてのアモルファスシリコン(以下、「A−Si」と
記す。)堆積膜をマイクロ波を用いたプラズマCVD法
(以下、「MW−PCVD法」と記す。)により形成する方法
及びそのための装置が提案されている。
For example, amorphous silicon (hereinafter referred to as “A-Si”) as an element member used for a semiconductor device, an electrophotographic photoreceptor, an image input sensor, an imaging device, a photovoltaic element, other various electronic elements, an optical element, and the like. A method of forming a deposited film by a plasma CVD method using a microwave (hereinafter, referred to as “MW-PCVD method”) and an apparatus therefor have been proposed.

このプラズマ処理技術では、マイクロ波によって発生
する電場と、放電室外に置かれた磁場発生装置によって
発生した磁場とによって効率良く電子を加速し、中性分
子と衝突、電離させ発生した高密度プラズマを用い処理
を行う。特に電子のサイクロトロン周波数とマイクロ波
の周波数が一致する様に磁場の大きさを決めると効率良
くプラズマが発生できる。一般に使われる2.45GHzの場
合、該磁場の大きさは875ガウスである。
In this plasma processing technology, electrons are efficiently accelerated by an electric field generated by microwaves and a magnetic field generated by a magnetic field generator placed outside the discharge chamber, and high-density plasma generated by collision and ionization with neutral molecules is generated. The process is performed. In particular, if the magnitude of the magnetic field is determined such that the electron cyclotron frequency matches the microwave frequency, plasma can be generated efficiently. For the commonly used 2.45 GHz, the magnitude of the magnetic field is 875 Gauss.

該プラズマ処理技術の長所は、放電圧力範囲が高周波
放電型に比べ10-4〜10Torrと広いことから、10-3〜10-4
Torrといった低圧力では、イオンの平均自由行程がイオ
ンシース幅より大きくなり、例えば、エッチング装置に
おいては、イオンが試料に垂直に入射するため垂直エッ
チング等が可能となり、また、0.1〜10Torrの圧力では
多量の励起ガスを発生できるところにある。また、試料
に入射するイオンのエネルギーが20eVと低いため、試料
に損傷を与えることなく処理を行うことができることで
ある。
Advantages of the plasma processing techniques, since the discharge pressure range is wide and 10 -4 to 10 Torr compared to high-frequency discharge type, 10 -3 to 10 -4
At a low pressure such as Torr, the mean free path of the ions is larger than the ion sheath width.For example, in an etching apparatus, ions are vertically incident on the sample, so that vertical etching or the like is possible, and at a pressure of 0.1 to 10 Torr, It is where a large amount of excited gas can be generated. In addition, since the energy of ions incident on the sample is as low as 20 eV, processing can be performed without damaging the sample.

しかしながら、従来のプラズマ処理装置においては、
マイクロ波は放電室の断面に比べ小さいマイクロ波導入
窓によって放電室に供給されているため、プラズマが発
生した後は、マイクロ波は該マイクロ波導入窓の近傍に
あるプラズマに吸収されてしまい放電室内に均一なプラ
ズマが発生しなくなる問題がある。
However, in a conventional plasma processing apparatus,
Since the microwave is supplied to the discharge chamber through a microwave introduction window that is smaller than the cross section of the discharge chamber, after the plasma is generated, the microwave is absorbed by the plasma in the vicinity of the microwave introduction window and discharge occurs. There is a problem that uniform plasma is not generated in the room.

因に、特開昭60−120525号公報には、第7図に示す、
マイクロ波プラズマ処理装置が開示されている。図中、
701は放電室、702は処理室、703はマイクロ波導入窓、7
04は矩形導波管、705はプラズマ流、706はプラズマ引出
し窓、707は試料、708は試料載置台、709は試料台、710
は排気系、711は磁気コイル、712は磁気シールド、713
は第1ガス導入系、714は第2ガス導入系、715は冷却水
の給水口、排水口を示している。
Incidentally, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-120525 discloses, as shown in FIG.
A microwave plasma processing apparatus is disclosed. In the figure,
701 is a discharge chamber, 702 is a processing room, 703 is a microwave introduction window, 7
04 is a rectangular waveguide, 705 is a plasma flow, 706 is a plasma extraction window, 707 is a sample, 708 is a sample mounting table, 709 is a sample table, 710
Is an exhaust system, 711 is a magnetic coil, 712 is a magnetic shield, 713
Denotes a first gas introduction system, 714 denotes a second gas introduction system, and 715 denotes a cooling water supply port and a drain port.

該装置を用いてプラズマを生成するには、排気系710
により放電室701と処理室702を高真空に排気し、第1ガ
ス導入系713又は/及び第2ガス導入系714よりガスを導
入し、10-6〜1Torrの圧力とし、マイクロ波源(図示せ
ず)よりマイクロ波を矩形導波管704及びマイクロ波導
入窓703を介してプラズマ放電室701に導入し、同時に放
電室701を周設した磁気コイル711により、放電室の少な
くとも一部に電子サイクロトロン共鳴条件を満たす磁界
を与える。マイクロ波源として2.45GHzのマグネトロン
を用いた場合には、電子サイクロトロン共鳴条件は磁束
窓度875Gであり、放電室701はマイクロ波の電界強度を
高め、放電の効率を高めるためにマイクロ波空洞共振器
の条件を満たすように構成される。例えばTE113の円筒
空洞共振モードでは、内矩寸法が直径17cmで高さが20cm
のものとされる。そして共振モードを満たすためにはマ
イクロ波透過窓は、サイズの小さいものにするのがよ
い。因みに従来例では、マイクロ波導入用導波管(通常
JIS規格WRJ−2(内径109.22mm×54.61mm)を用いる)
の内断面と同じ大きさのものを用いる。上述の構成で放
電室内で発生したプラズマはプラズマ引き出し窓706を
介して試料707に供給される。プラズマが発生すると導
入されたマイクロ波は放電室内のマイクロ波導入窓703
の近傍で該プラズマに吸収されるところとなる。この傾
向は、プラズマ密度が大きくなるにつれて大きくなり、
その場合放電室の内部にはマイクロ波が伝搬しなくな
る。そのために放電室内に均一なプラズマが発生しなく
なり、均一な処理ができなくなる。この問題を回避して
均一な処理を行うためには、プラズマ引出し窓706を絞
ることが行われるが、その場合プラズマの供給される面
積が限られてしまったり、また、放電室内のプラズマが
有効に利用されないといった問題がある。
In order to generate plasma using the apparatus, an exhaust system 710 is required.
The discharge chamber 701 and the processing chamber 702 are evacuated to a high vacuum, and a gas is introduced from the first gas introduction system 713 and / or the second gas introduction system 714 to a pressure of 10 -6 to 1 Torr, and a microwave source (shown in FIG. The microwave is introduced into the plasma discharge chamber 701 through the rectangular waveguide 704 and the microwave introduction window 703, and at the same time, the electron cyclotron is applied to at least a part of the discharge chamber by the magnetic coil 711 surrounding the discharge chamber 701. A magnetic field that satisfies the resonance condition is given. When a 2.45 GHz magnetron is used as the microwave source, the electron cyclotron resonance condition is a magnetic flux window of 875 G, and the discharge chamber 701 increases the microwave electric field strength and enhances the discharge efficiency by using a microwave cavity resonator. Is configured to satisfy the condition of For example, in the TE 113 cylindrical cavity resonance mode, the inner rectangular dimension is 17 cm in diameter and 20 cm in height.
It is assumed that In order to satisfy the resonance mode, it is preferable that the microwave transmission window has a small size. By the way, in the conventional example, the waveguide for microwave introduction (usually
Use JIS standard WRJ-2 (inner diameter 109.22mm x 54.61mm)
Use the same size as the inner cross section. The plasma generated in the discharge chamber with the above configuration is supplied to the sample 707 through the plasma extraction window 706. When the plasma is generated, the introduced microwave is applied to the microwave introduction window 703 in the discharge chamber.
Is absorbed by the plasma in the vicinity of. This tendency increases as the plasma density increases,
In that case, the microwave does not propagate inside the discharge chamber. Therefore, uniform plasma cannot be generated in the discharge chamber, and uniform processing cannot be performed. In order to avoid this problem and perform uniform processing, the plasma extraction window 706 is narrowed, but in this case, the area to which the plasma is supplied is limited, and the plasma in the discharge chamber is not effective. There is a problem that is not used for.

他方、当該技術分野とは全く異なるマイクロ波通信や
レーダーの分野では、平板にスロット(又はスリット)
を持ったアンテナが開発され(F.J.Goebels,and K.C.Ke
lly,IRE Transactions on Antenna and Propagation,AP
−9,July,P342,1961)、また最近衛星放送受信用として
更に開発改良が進められている(後藤尚久、山本正樹、
電子通信学会技術研究報告、A・P80−57,P43,1980、あ
るいは笹沢英生、大島康秀、桜井仁夫、安藤真、後藤尚
久、電子通信学会技術研究報告、A・P86−142,P29.198
6)。
On the other hand, in the field of microwave communication and radar completely different from the technical field, a slot (or slit) is formed in a flat plate.
Antenna with the antenna was developed (FJGoebels, and KCKe
lly, IRE Transactions on Antenna and Propagation, AP
−9, July, P342, 1961), and recently further development and improvement for satellite broadcasting reception (Naohisa Goto, Masaki Yamamoto,
IEICE Technical Report, A.P80-57, P43, 1980, or Hideo Sasawa, Yasuhide Oshima, Yoshio Sakurai, Makoto Ando, Naohisa Goto, IEICE Technical Report, A.P86-142, P29.198
6).

しかし、これらの平板スロットアンテナはマイクロ波
通信やレーダ等への応用が主たる目的のものであり、プ
ラズマ発生への応用については全く意図されていないも
のである。
However, these flat slot antennas are mainly intended for application to microwave communication, radar, and the like, and are not intended for application to plasma generation at all.

〔発明の目的〕[Object of the invention]

本発明は、従来のプラズマ処理装置における前述の問
題を解決して、プラズマを効率的に生起せしめると共に
生起したプラズマをエッチング、アッシングそして成膜
等の目的に有効に利用されるようにした、改善されたプ
ラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することを
主たる目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional plasma processing apparatus, and efficiently generates plasma and uses the generated plasma effectively for purposes such as etching, ashing, and film formation. It is a primary object of the present invention to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method that are provided.

本発明の他の目的は、マイクロ波の透過窓の外周部よ
りマイクロ波を該マイクロ波透過窓に入射せしめ、該マ
イクロ波が真空容器の放電空間内に放射されるように
し、それにより前記放電空間内でプラズマが効率的に且
つ均一分布状態で生起されると共に生起するプラズマに
より試料の均一なエッチング又はアッシング、そして基
体上への均一な成膜等を効率的に行い得るようにしたプ
ラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することに
ある。
Another object of the present invention is to allow microwaves to enter the microwave transmitting window from the outer peripheral portion of the microwave transmitting window so that the microwaves are radiated into the discharge space of the vacuum vessel, thereby allowing the discharge to occur. Plasma processing in which plasma is generated efficiently and in a uniform distribution state in a space, and the generated plasma enables uniform etching or ashing of a sample and uniform film formation on a substrate. An object of the present invention is to provide an apparatus and a plasma processing method.

〔発明の構成・効果〕[Structure and effect of the invention]

本発明は、従来のプラズマ処理技術における前述の問
題を解決し、前記目的を達成するものである。
The present invention solves the above-mentioned problems in the conventional plasma processing technology and achieves the above object.

本発明は、下述する構成のプラズマ処理装置及びプラ
ズマ処理方法を包含する。
The present invention includes a plasma processing apparatus and a plasma processing method configured as described below.

本発明のプラズマ処理装置は、放電空間を有する真空
容器と、該真空容器内に処理ガスを供給する手段と、該
真空容器内にプラズマを発生させる為のマイクロ波を導
入する為のマイクロ波導入手段と、該真空容器内で被処
理試料を保持する為の試料ホルダーとを具備するプラズ
マ処理装置において、前記マイクロ波導入手段は、前記
真空容器内に配された前記被処理試料の被処理面に平行
になるように配置され、前記マイクロ波を前記真空容器
内に放射する為の渦巻き又は同心円上に配されたスリッ
トを有する円形の板状マイクロ波放射部材と、前記円形
の板状マイクロ波放射部材の中心に向けて設けられた同
軸管内導体と同軸管外導体とを有するマイクロ波伝播用
の同軸管とを備え、前記円形の板状マイクロ波放射部材
の径方向に伝播するマイクロ波を前記スリットから放射
して前記真空容器内に前記処理ガスのプラズマを発生さ
せること、を特徴とするものである。
The plasma processing apparatus of the present invention includes a vacuum vessel having a discharge space, a means for supplying a processing gas into the vacuum vessel, and a microwave introduction for introducing a microwave for generating plasma in the vacuum vessel. Means, and a plasma processing apparatus comprising: a sample holder for holding a sample to be processed in the vacuum vessel; wherein the microwave introducing means includes a surface to be processed of the sample to be processed disposed in the vacuum vessel. A circular plate-shaped microwave radiating member having a spiral or a slit arranged on a concentric circle for radiating the microwave into the vacuum vessel, and the circular plate-shaped microwave A microwave coaxial tube having a coaxial inner conductor and a coaxial outer conductor provided toward the center of the radiation member, and propagates in a radial direction of the circular plate-shaped microwave radiation member. The microwave radiating from said slit to generate plasma of the process gas into the vacuum chamber, is characterized in.

本発明のプラズマ処理方法は、放電空間を有する真空
容器と、該真空容器内に処理ガスを供給する手段と、該
真空容器内にプラズマを発生させる為のマイクロ波を導
入する為のマイクロ波導入手段と、該真空容器内で被処
理試料を保持する為の試料ホルダーとを具備するプラズ
マ処理装置を用いるプラズマ処理方法において、前記被
処理試料をその被処理面が、前記マイクロ波を該真空容
器内に放射する為の渦巻き又は同心円上に配されたスリ
ットを有する円形の板状マイクロ波放射部材に対向する
ように、前記試料ホルダー上に配置し、前記マイクロ波
を前記円形の板状マイクロ波放射部材の中心に向けて設
けられた同軸管内導体と同軸管外導体とを有するマイク
ロ波伝播用の同軸管から、前記円形の板状マイクロ波放
射部材の中心に向けて導入したマイクロ波を前記円形の
板状マイクロ波放射部材の径方向に伝播させつつマイク
ロ波を前記スリットから放射して前記真空容器内に前記
処理ガスのプラズマを発生させて前記被処理試料をプラ
ズマ処理することを特徴とするものである。
The plasma processing method according to the present invention includes a vacuum vessel having a discharge space, a means for supplying a processing gas into the vacuum vessel, and a microwave introduction for introducing a microwave for generating plasma in the vacuum vessel. Means, and a plasma processing method using a plasma processing apparatus comprising a sample holder for holding a sample to be processed in the vacuum vessel, wherein the surface of the sample to be processed is treated by the vacuum vessel. Arranged on the sample holder so as to face a circular plate-shaped microwave radiating member having a spiral or a slit arranged on a concentric circle for radiating into the sample holder, and disposing the microwave on the circular plate-shaped microwave From the coaxial waveguide for microwave propagation having the coaxial inner conductor and the outer coaxial conductor provided toward the center of the radiation member, the coaxial waveguide is directed toward the center of the circular plate-shaped microwave radiation member. The microwave is radiated from the slit while the introduced microwave is propagated in the radial direction of the circular plate-shaped microwave radiating member to generate plasma of the processing gas in the vacuum vessel, thereby plasma-treating the sample to be processed. It is characterized by processing.

以上の構成内容の本発明のプラズマ処理装置を図面の
実施例により以下に詳細に説明する。
The plasma processing apparatus of the present invention having the above-described configuration will be described below in detail with reference to embodiments of the drawings.

第1図は本発明のプラズマ処理装置の最も典型的なも
のの断面図である。第1図において、101は処理部を真
空に保つための真空容器、102は該真空容器内に処理ガ
スを導入するためのガス導入口、103はマイクロ波を放
射するマイクロ波ランチャー、107はプラズマが存在す
る放電室、104はマイクロ波を放電室107に放射するマス
クで導体平板にスリットを入れたもの、105は誘電体、
例えば石英、アルミナ、ボロンナイトライド、フォルス
テライト等で構成され、又マイクロ波ランチャー103内
部と放電室107の間を真空シールするマイクロ波透過窓
である。106a,106b、はそれぞれ、マイクロ波ランチャ
ー103にマイクロ波を供給するための同軸管外導体、同
軸管同内導体である。108は被処理試料、109は試料ホル
ダー、110は放電室内を処理圧力に保つための真空排気
系、111は放電室内に磁場を発生させる空心コイル、112
はマイクロ波の伝搬経路、113はマイクロ波反射を抑え
るためのテーパー、114は二層構造とするための導体
板、115は導体板114とプラズマが直接接触するのを避け
るためのマイクロ波透過絶縁板であり、116は該マイク
ロ波窓を真空封止する面である。
FIG. 1 is a sectional view of the most typical plasma processing apparatus of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 101 denotes a vacuum container for keeping a processing unit at a vacuum, 102 denotes a gas inlet for introducing a processing gas into the vacuum container, 103 denotes a microwave launcher for emitting microwaves, and 107 denotes plasma. Is a discharge chamber, 104 is a mask that radiates microwaves to the discharge chamber 107, a slit is formed in a conductive plate, 105 is a dielectric,
The microwave transmission window is made of, for example, quartz, alumina, boron nitride, forsterite, or the like, and vacuum seals between the inside of the microwave launcher 103 and the discharge chamber 107. Reference numerals 106a and 106b denote a coaxial outer conductor and a coaxial inner conductor for supplying microwaves to the microwave launcher 103, respectively. 108 is a sample to be processed, 109 is a sample holder, 110 is a vacuum exhaust system for maintaining the processing pressure in the discharge chamber, 111 is an air-core coil for generating a magnetic field in the discharge chamber, 112
Is a microwave propagation path, 113 is a taper for suppressing microwave reflection, 114 is a conductor plate for forming a two-layer structure, and 115 is microwave transmission insulation for avoiding direct contact between the conductor plate 114 and plasma. Reference numeral 116 denotes a surface for vacuum-sealing the microwave window.

第2図は、本発明に用いられるスリットを入れた導体
平板104の一例を示す。ここで201は幅S、間隔dの渦状
スリットである。
FIG. 2 shows an example of a conductor flat plate 104 having slits used in the present invention. Here, reference numeral 201 denotes a spiral slit having a width S and an interval d.

次に上記構成において、マイクロ波発振器で発生した
マイクロ波(通常2.45GHz)は、マイクロ波発振器に戻
って来るマイクロ波を吸収するアイソレータに導波管に
よって供給し、更にマイクロ波ランチャー103との整合
をとるためのチューナーを備えた同軸変換器に送られ、
ここで導波管から同軸管に変換されマイクロ波ランチャ
ー103の中心に供給される。一方処理ガス、例えばSi基
板のエッチングではCl2、アモルファスSiの膜堆積ではS
iH4、レジストアッシングではO2をガス導入口102より供
給される。マイクロ波は伝搬経路112に沿ってマイクロ
波ランチャー内の上層部から下層部に入る。
Next, in the above configuration, the microwave (usually 2.45 GHz) generated by the microwave oscillator is supplied by a waveguide to an isolator that absorbs the microwave returning to the microwave oscillator, and further matched with the microwave launcher 103. To a coaxial converter with a tuner to take
Here, the waveguide is converted into a coaxial waveguide and supplied to the center of the microwave launcher 103. On the other hand, processing gas, for example, Cl 2 for etching of Si substrate, S for film deposition of amorphous Si
For iH 4 and resist ashing, O 2 is supplied from the gas inlet 102. The microwave enters the microwave launcher from the upper layer to the lower layer along the propagation path 112.

下層部は、マイクロ波窓105であるので、この窓の内
部に入ったマイクロ波の波長は、窓材の比誘電率をErと
すると波長は になる。従って、導体平板104に開けられたスリット又
はスロット長は該波長によって決まるので、窓の材質を
選ぶことによってスリット又はスロット長を短くするこ
とができる。窓材としてマイクロ波の吸収が少ない石
英、アルミナ、フォルスライト、ボロンナイトライド、
また誘電率の大きい(Zr,Sn)TiO系、BaO−TiO3系、複
合ペロブスカイト系のセラミックが適している。そのサ
イズは、装置の使用目的、装置規模等により適宜決定さ
れる。
Since the lower layer is a microwave window 105, the wavelength of the microwave entering the window is given by the relative permittivity of the window material as Er. become. Therefore, the length of the slit or slot formed in the conductive flat plate 104 is determined by the wavelength, and the slit or slot length can be reduced by selecting the material of the window. Quartz, alumina, false light, boron nitride, which have low microwave absorption as window materials,
The dielectric constant greater (Zr, Sn) TiO systems, BaO-TiO 3 system, are suitable ceramic composite perovskite. The size is appropriately determined according to the purpose of use of the apparatus, the scale of the apparatus, and the like.

ところで該マイクロ波透過窓は、116の部分でマイク
ロ波ランチャー103内壁面に接触しているが、この接触
部分について真空封止を行う必要がある。このために、
該接触部分は適宜のマイクロ波透過性の接着剤により接
合して真空封止する。該接着剤については、前記接触部
分には大気圧が116の部分を押さえる方向に働くのでそ
の接着力はさほど大きいものでなくてもよい。そうした
接着剤の好ましいものとしてシリコン樹脂接着剤を挙げ
ることができる。
By the way, the microwave transmitting window is in contact with the inner wall surface of the microwave launcher 103 at a portion 116, and it is necessary to perform vacuum sealing on the contact portion. For this,
The contact portion is bonded with an appropriate microwave-permeable adhesive and sealed in a vacuum. With respect to the adhesive, the atmospheric pressure acts on the contact portion in a direction to hold down the portion at 116, so that the adhesive force may not be so large. A preferable example of such an adhesive is a silicone resin adhesive.

マイクロ波は第2図に示したスリットを持った導体平
板104と導体板114の間にあるマイクロ波透過窓中を伝搬
し、スリット201より徐々に放射される、放射されたマ
イクロ波は115の絶縁を通過し、放電室107に達し内部に
マイクロ波の電場を作り、この電場と空心コイル111に
よって発生した磁場のマグネトロン効果によって効率よ
くプラズマが発生する。また磁場の大きさを電子のサイ
クロトロン周波数とマイクロ波の周波数を同一(2.45GH
zのとき875Gauss)にすると、電子が共鳴的に加速され
更に効率良くプラズマが発生する。
The microwave propagates through the microwave transmitting window between the conductive plate 104 and the conductive plate 114 having the slit shown in FIG. 2, and is gradually radiated from the slit 201. After passing through the insulation and reaching the discharge chamber 107, a microwave electric field is created therein, and plasma is efficiently generated by the magnetron effect of the electric field and the magnetic field generated by the air-core coil 111. Also, make the magnitude of the magnetic field the same as the electron cyclotron frequency and microwave frequency (2.45 GHz
At 875 Gauss for z), the electrons are resonantly accelerated and plasma is generated more efficiently.

このときプラズマが直接導体平板に接し、金属がスパ
ッターされ試料が該金属によって汚染されるのを防ぐた
め、115の絶縁体を付ける。この絶縁体の材質としてマ
イクロ波の吸収が少なく汚染源とならないものを選ぶ。
例えばSi,SiOのエッチング、アモルファスSiの堆積では
石英、アルミナのエッチングではアルミナを選ぶ。処理
の空間分布を決定するマイクロ波の放射分布は、導体平
板104に開けられたスリット201の幅Sや間隔dによって
制御できる。
At this time, an insulator of 115 is attached to prevent the plasma from directly contacting the conductive flat plate to prevent the metal from being sputtered and the sample from being contaminated by the metal. As the material of the insulator, a material that absorbs less microwaves and does not become a source of contamination is selected.
For example, quartz is used for Si and SiO etching and amorphous Si is deposited, and alumina is used for alumina etching. The microwave radiation distribution that determines the spatial distribution of the processing can be controlled by the width S and the interval d of the slit 201 formed in the conductive flat plate 104.

例えば、中心部のマイクロ波の強度が強ければスリッ
ト間隔dを中心部で大きくし、周辺部で小さくする。ま
たスリットの幅も同様に行うことができる。尚ここで述
べたスリットの形状は渦巻に限らず、同心円、多数のク
ロススロットを持つもの等任意の形状でも同様の効果が
得られる。
For example, if the intensity of the microwave at the center is high, the slit interval d is increased at the center and reduced at the periphery. The width of the slit can be similarly set. Note that the shape of the slit described here is not limited to a spiral, and the same effect can be obtained by an arbitrary shape such as a concentric circle and a shape having a number of cross slots.

プラズマが発生した後は、前述した様にマイクロ波は
マイクロ波窓近傍の放電空間で吸収される。しかし発生
したプラズマは空心コイル111によって発生した磁場の
磁束密度の方向が試料108の面に垂直であるのでプラズ
マはこの磁場に沿って試料面と直角方向にはあまり拡散
されることなく効率良く試料108の表面に達し、目的の
処理を行う。
After the plasma is generated, the microwave is absorbed in the discharge space near the microwave window as described above. However, in the generated plasma, the direction of the magnetic flux density of the magnetic field generated by the air-core coil 111 is perpendicular to the surface of the sample 108, and the plasma is efficiently diffused along the magnetic field in a direction perpendicular to the sample surface without much diffusion. The surface of 108 is reached and the desired treatment is performed.

また試料ホルダー109を最強磁場から1/2〜1/10程度に
なる位置まで遠ざけることによって発散、磁場によるプ
ラズマの加速が得られ、処理を促進させることもでき
る。
Further, by moving the sample holder 109 away from the strongest magnetic field to a position where it is about 1/2 to 1/10, the divergence and acceleration of the plasma by the magnetic field can be obtained, and the processing can be promoted.

前述の実施例において、第3図に示す様に導体板114
の外周囲に誘電体、例えば、アルミナ、石英、フォルス
テライト、ボロンナイトライド、テフロン、ポリスチレ
ン等でできた誘電体リングとによって、マイクロ波の管
内波長を (ここでεrは誘電体の比誘電率)にできるので、波長
が短くなり上層部から下層部に入りやすくなる。尚マイ
クロ波透過窓105と同じ材質でできている場合、同一構
造にしても良い。
In the aforementioned embodiment, as shown in FIG.
Around the outside of the tube, a dielectric ring made of, for example, alumina, quartz, forsterite, boron nitride, Teflon, polystyrene, etc. (Where ε r is the relative dielectric constant of the dielectric), the wavelength is shortened, and it is easy to enter the lower layer from the upper layer. When the microwave transmission window 105 is made of the same material, the same structure may be used.

次の実施例として、試料ホルダー109に高周波電力を
印加する装置を第4図に示す。第4図において、412は
試料ホルダーを電気的に絶縁するための絶縁体、413は
試料ホルダーに高周波電力を供給するための高周波電源
であり、414はホルダーを直流的にフローテイングする
ためのコンデンサである。その他第1図に付したと同一
の符号を付したものは第1図と同一のものを示す。
As the next embodiment, an apparatus for applying high-frequency power to the sample holder 109 is shown in FIG. In FIG. 4, 412 is an insulator for electrically insulating the sample holder, 413 is a high frequency power supply for supplying high frequency power to the sample holder, and 414 is a capacitor for floating the holder DC. It is. The same reference numerals as in FIG. 1 denote the same parts as those in FIG.

この装置の動作を説明すると、放電室107に前述した
実施例と同様にプラズマをマイクロ波によって発生させ
る。同時に高周波電力を試料ホルダーに印加すると、試
料ホルダーはコンデンサ414によって直流的にフローテ
イングしているので負にバイアスされ、試料108に向か
ってイオンがそのバイアス電圧によって加速され、イオ
ンによる処理が促進される。イオンのエネルギーはバイ
アス電圧によって決まり、バイアス電圧は高周波電力に
よって決まるので、高周波電力によってイオンのエネル
ギーが制御できる。
Explaining the operation of this device, plasma is generated in the discharge chamber 107 by microwaves as in the above-described embodiment. At the same time, when high-frequency power is applied to the sample holder, the sample holder is negatively biased because it is DC-floating by the capacitor 414, and the ions are accelerated toward the sample 108 by the bias voltage, thereby promoting the processing by the ions. You. Since the ion energy is determined by the bias voltage and the bias voltage is determined by the high frequency power, the ion energy can be controlled by the high frequency power.

エッチングの場合、例えばイオンのエネルギーがある
程度必要なSiO2のエッチングではイオンのエネルギーを
制御してイオン衝突によるダメージがなく、適度なエッ
チング速度が得られる。またSiO2の膜堆積ではイオンの
エネルギーを制御し、イオン衝突による適度のエッチン
グを同時に進行させながら膜を堆積させ、膜上の凹凸を
なくし平坦な膜を形成できる。
In the case of etching, for example, in the etching of SiO 2 which requires a certain amount of ion energy, the ion energy is controlled so that there is no damage due to ion collision, and an appropriate etching rate can be obtained. In the deposition of a SiO 2 film, the energy of ions is controlled, and a film is deposited while simultaneously performing appropriate etching by ion bombardment, so that a flat film can be formed without unevenness on the film.

使用する高周波の周波数に関しては2〜3MHz以上で、
バイアス電圧によるイオンのエネルギー制御が可能で通
常13.56MHzの工業用高周波を用いる。一方、2〜3MHz以
下の周波数の高周波では、バイアス電圧によるイオンの
エネルギー制御はできないが、今度は直接イオンが高周
波電場によって加速されるので同様にイオンのエネルギ
ーを制御できる。通常用いる周波数は100KHz〜500KHzの
範囲である。この場合は高周波は試料ホルダーではな
く、対向するマイクロ波ランチャー103に印加しても良
い。これは通常スリット間隔は100cm以下であり、また
スリット幅Sは1cm以下であるため高周波(≦13.56MH
z)的には平板とみなせるからである。第5図に実施例
を示す。第5図において515は高周波をチューナー付同
軸変換器へ向かうのを阻止するための装置で、例として
マイクロ波回路で一般に使われているチョーク構造を持
つもので良く、516はマイクロ波ランチャー103を電気的
に絶縁するための絶縁体であり、その他第1図、第4図
に付したと同一の符号を付したものは第1図、第4図と
同一のものを示す。次にこの装置の動作の説明をする
と、第4図に示した実施例と同様にマイクロ波によって
放電室107にプラズマを発生させ、高周波電源413によっ
てマイクロ波ランチャー全体に高周波を加え、導体平板
104−プラズマ−試料ホルダー(又は試料)間に高周波
電場が発生し、この電場によってイオンが加速され、エ
ッチング、アッシング、成膜等を効率的に行うことがで
きる。
Regarding the frequency of the high frequency used, it is 2-3 MHz or more,
The energy of ions can be controlled by bias voltage, and industrial high frequency of 13.56 MHz is usually used. On the other hand, at a high frequency of 2 to 3 MHz or less, the energy of ions cannot be controlled by the bias voltage. However, since the ions are directly accelerated by the high-frequency electric field, the energy of the ions can be controlled similarly. Commonly used frequencies are in the range of 100 KHz to 500 KHz. In this case, the high frequency may be applied to the opposed microwave launcher 103 instead of the sample holder. This is because the slit interval is usually 100 cm or less and the slit width S is 1 cm or less.
z) It can be regarded as a flat plate. FIG. 5 shows an embodiment. In FIG. 5, reference numeral 515 denotes a device for blocking a high frequency wave from going to a coaxial converter with a tuner. For example, a device having a choke structure generally used in a microwave circuit may be used. Insulators for electrical insulation, and those having the same reference numerals as in FIGS. 1 and 4 are the same as those in FIGS. 1 and 4. Next, the operation of this apparatus will be described. As in the embodiment shown in FIG. 4, plasma is generated in the discharge chamber 107 by microwaves, and a high frequency power supply 413 applies a high frequency to the entire microwave launcher.
A high-frequency electric field is generated between the 104-plasma-sample holder (or sample), and the electric field accelerates ions, so that etching, ashing, film formation, and the like can be performed efficiently.

以上述べた高周波を同時に加える二例においては、導
体平板104と試料ホルダー109が平行平板型の反応装置の
対向電極として働くので単に一方に高周波電場を加え、
対向平板電極がない場合と異なり、マスク−プラズマ−
試料ホルダー間に均一な高周波電場が発生し、均一なエ
ッチング、アッシング、成膜等を行うことができる。
In the two examples of simultaneously applying the high frequency described above, since the conductor flat plate 104 and the sample holder 109 act as counter electrodes of the parallel plate type reaction apparatus, simply apply a high frequency electric field to one side,
Unlike the case without the opposing flat plate electrode, the mask-plasma-
A uniform high-frequency electric field is generated between the sample holders, and uniform etching, ashing, film formation, and the like can be performed.

次の実施例として、放電室107に発生したプラズマよ
り電極群によってイオンを取り出し、試料108に照射し
処理を行う装置を第6図に示す。
As a next embodiment, FIG. 6 shows an apparatus for extracting ions from a plasma generated in a discharge chamber 107 by an electrode group and irradiating a sample 108 with the ions for processing.

第6図において、617は放電室内に発生したプラズマ
を真空容器から絶縁するための石英、アルミナ、ボロン
ナイトライド、フォルステライト等のマイクロ波を透過
する絶縁内容器、618,619,620は多数の孔が開き互いに
孔が光学的に位置合わせしたイオン引き出し用電極、62
1,622は618,619の引き出し電極に直流電圧を加えるため
の直流電源、623は処理室、102′は処理室に設けたガス
導入口である。
In FIG. 6, reference numeral 617 denotes an insulating inner container that transmits microwaves such as quartz, alumina, boron nitride, and forsterite for insulating the plasma generated in the discharge chamber from the vacuum vessel, and 618, 619, and 620 open many holes to each other. Ion extraction electrode with holes optically aligned, 62
1,622 is a DC power supply for applying a DC voltage to the extraction electrodes 618,619, 623 is a processing chamber, and 102 'is a gas inlet provided in the processing chamber.

第6図に示した装置の動作を説明すると導体平板104
のスリット又はスロットから放射されたマイクロ波は絶
縁内容器617を透過し放電室107に供給する。
The operation of the device shown in FIG.
The microwaves radiated from the slits or slots pass through the insulating inner container 617 and are supplied to the discharge chamber 107.

次に処理ガス例えば、試料であるSi基板にSiN膜を堆
積させる場合102よりN2ガスを導入し、102′よりSiH4
スを導入する。第1図に示した実施例と同様の作用によ
って放電室107内にプラズマが発生し、磁力線に沿って
プラズマは拡散し、イオン引き出し用電極618に達す
る。プラズマ中のイオン(主にN+,N2 +)は、直流電源6
22によって加えられた電圧に依存するエネルギーを得、
また電極619によって加えられた電圧によってイオンの
拡がりを制御し、処理室623に設置された試料ホルダー1
09に載せた試料108に照射され、SiH4と化合し、SiN膜を
堆積させる。引出し用の電極は第5図に示した3枚構成
に限定される必要はなく、1枚、2枚構成でも同様の効
果が得られる。
Next, when a processing gas, for example, a SiN film is deposited on a sample Si substrate, an N 2 gas is introduced from 102 and a SiH 4 gas is introduced from 102 ′. Plasma is generated in the discharge chamber 107 by the same operation as the embodiment shown in FIG. 1, and the plasma is diffused along the lines of magnetic force to reach the ion extraction electrode 618. The ions (mainly N + and N 2 + ) in the plasma are
Get energy dependent on the voltage applied by 22,
The spread of ions is controlled by the voltage applied by the electrode 619, and the sample holder 1 installed in the processing chamber 623 is controlled.
The sample 108 placed on 09 is irradiated and combined with SiH 4 to deposit a SiN film. The number of extraction electrodes need not be limited to the three-plate configuration shown in FIG. 5, and the same effect can be obtained with a one- or two-plate configuration.

プラズマ室107から引き出したイオンの分布はプラズ
マ室のプラズマの分布に大きく依存しており、スリット
付導体平板104より、マイクロ波を放射することによっ
て均一なプラズマを発生することによって、均一なイオ
ンビームを得ることができる。このイオンビームによっ
て10-4Torr台の圧力下でエッチングすることによって方
向がそろったイオンビームが試料に達し、イオンの進行
方向にエッチングが進み、異方エッチングが可能とな
る。
The distribution of ions extracted from the plasma chamber 107 largely depends on the distribution of plasma in the plasma chamber. The uniform flat plate 104 with slits generates uniform plasma by emitting microwaves from the conductive flat plate 104 with slits. Can be obtained. By etching with this ion beam under a pressure of the order of 10 -4 Torr, the ion beam having a uniform direction reaches the sample, and the etching proceeds in the direction in which ions travel, so that anisotropic etching becomes possible.

エッチングの実施例 第1図の装置において、試料108としてSiO2膜で覆わ
れたSi基板を用い、SiO2をエッチングする場合を説明す
る。
Example of Etching A case will be described in which SiO 2 is etched by using the Si substrate covered with an SiO 2 film as the sample 108 in the apparatus shown in FIG.

まず、Si基板を試料ホルダー109に載せる。次に真空
排気系110によって真空容器101内の内圧2×10-6Torr以
下に脱気する。次に、ガス導入口102よりエッチングガ
スCHF3を導入し、真空排気系のバルブ(図示せず)のコ
ンダクタンスを調整し、内圧を1×10-3Torrに設定す
る。次にマイクロ波発振器を通電し、2.45GHz,300Wのマ
イクロ波を発振させ、チューナー付同軸変換器のチュー
ナーを調整し、反射電力を30W以下になる様にし、導体
平板104に空けられたスリットよりマイクロ波を放射
し、放電空間107にプラズマを発生させる。プラズマ中
のイオンやラジカルによってSi基板をエッチングする。
所定の時間エッチングを行ったあと取り出し、エッチン
グ量を測定した所、均一性の良いエッチングができた。
First, the Si substrate is placed on the sample holder 109. Next, the inside of the vacuum vessel 101 is degassed to 2 × 10 −6 Torr or less by the vacuum evacuation system 110. Next, an etching gas CHF 3 is introduced from the gas inlet 102, the conductance of a valve (not shown) of the vacuum exhaust system is adjusted, and the internal pressure is set to 1 × 10 −3 Torr. Next, energize the microwave oscillator, oscillate microwaves of 2.45 GHz, 300 W, adjust the tuner of the coaxial converter with tuner, and adjust the reflected power to 30 W or less. The microwave is radiated to generate plasma in the discharge space 107. The Si substrate is etched by ions and radicals in the plasma.
After etching for a predetermined time, the substrate was taken out and the amount of etching was measured.

SiNの堆積膜形成の実施例 第1図の装置において、試料118としてSi基板上にSiN
堆積膜を形成する場合を説明する。
Example of forming a deposited film of SiN In the apparatus shown in FIG.
The case where a deposited film is formed will be described.

まずSi基板を試料ホルダー109に載せる。次に真空排
気系110によって真空容器101内を2×10-6Torr以下の内
圧まで脱気する。次にガス導入口102よりSiH4ガス30scc
m、N2ガス10sccmを導入し、真空排気系のバルブ(図示
せず)のコンダクタンスを調整し、内圧を1×10-2Torr
に設定する。次にマイクロ波発振器を通電し、2.45GHz,
500Wのマイクロ波を発振させ、チューナー付同軸変換器
のチューナーを調整し、反射電力を30W以下になる様に
し、導体平板104に空けられたスリッットよりマイクロ
波を放射し、放電空間107にプラズマを発生させる。こ
のプラズマをSi基板にさらし、SiNを所定の時間堆積さ
せ目的の厚さの膜を得る。かくして得られた。これを各
種のテストに付して調べたところ、緻密で均一で均質な
膜が得られた。
First, the Si substrate is placed on the sample holder 109. Next, the inside of the vacuum vessel 101 is evacuated to an internal pressure of 2 × 10 −6 Torr or less by the vacuum exhaust system 110. Next, 30 scc of SiH 4 gas from gas inlet 102
m, N 2 gas 10 sccm was introduced, the conductance of a vacuum exhaust system valve (not shown) was adjusted, and the internal pressure was set to 1 × 10 -2 Torr.
Set to. Next, energize the microwave oscillator and set it to 2.45GHz,
Oscillate a microwave of 500 W, adjust the tuner of the coaxial converter with a tuner, reduce the reflected power to 30 W or less, radiate the microwave from the slit provided in the conductor plate 104, and generate plasma in the discharge space 107. generate. This plasma is exposed to a Si substrate, and SiN is deposited for a predetermined time to obtain a film having a desired thickness. Thus obtained. When this was subjected to various tests and examined, a dense, uniform and homogeneous film was obtained.

〔発明の効果の概略〕[Summary of effects of the invention]

以上説明したように、スリット(又はスロット)付の
導体平板を使用してマイクロ波を供給するようにした本
発明のプラズマ処理装置によれば、プラズマ処理の均一
性が向上し、処理部のみにマイクロ波を供給できるので
マイクロ波を効率良く供給できる。
As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention in which microwaves are supplied using a conductive plate having a slit (or slot), the uniformity of the plasma processing is improved, and only the processing unit is provided. Since microwaves can be supplied, microwaves can be supplied efficiently.

また、マイクロ波透過窓の斜めの外周部で真空封止す
ることによって真空封止部の構造が簡単になり、接着部
の信頼性が向上する効果がある。
Further, vacuum sealing at the oblique outer peripheral portion of the microwave transmitting window simplifies the structure of the vacuum sealing portion, and has an effect of improving the reliability of the bonding portion.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明を実施したプラズマ処理装置の断面図
であり、第2図は、渦巻状のスリットを持つ導体板の平
面図であり、第3図は、マイクロ波透過窓のマイクロ波
入射部にリング状の誘電体を設けたマイクロ波ランチャ
ー部の断面図である。また、第4図は、試料ホルダーに
高周波電力を加える装置の断面図であり、第5図は、マ
イクロ波ランチャーに高周波電力を加える装置の断面図
であり、そして第6図は、放電室よりイオンを引き出し
処理する装置の断面図である。更に第7図は、従来のマ
イクロ波プラズマ処理装置の断面図である。 第1図において、101…真空容器、102…ガス導入口、10
3…マイクロ波ランチャー、104…スリット又はスロット
付導体平板、105…マイクロ波透過窓、106a…同軸管外
導体、106b…同軸管内導体、107…放電室、108…試料、
109…試料ホルダー、110…真空排気系、111…空心コイ
ル、112…マイクロ波伝搬経路、113…テーパー、114は
導体板、115…絶縁体、116…マイクロ波窓を真空封止す
る面。 第2図において、201…渦状スリット。 第3図において、117…リング状の誘電体。 第4図において、412…絶縁体、413…高周波電源、414
…コンデンサ。 第5図において、515…高周波阻止部、516…絶縁体。 第6図において、617…マイクロ波透過内容器、618,61
9,620…イオン引き出し用電極、621,622…直流電源、62
3…処理室。 第7図において、701…プラズマ放電室、702…処理室、
703…マイクロ波導入窓、704…矩形導波管、705…プラ
ズマ流、706…プラズマ引出し窓、707…試料、708…試
料載置台、709…試料台、710…排気系、711…磁気コイ
ル、712…磁気シールド、713…第1ガス導入系、714…
第2ガス導入系、715…冷却水の給水口、排水口。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus embodying the present invention, FIG. 2 is a plan view of a conductor plate having a spiral slit, and FIG. It is sectional drawing of the microwave launcher part which provided the ring-shaped dielectric in the incidence part. FIG. 4 is a cross-sectional view of an apparatus for applying high-frequency power to the sample holder, FIG. 5 is a cross-sectional view of an apparatus for applying high-frequency power to the microwave launcher, and FIG. It is sectional drawing of the apparatus which extracts and processes an ion. FIG. 7 is a sectional view of a conventional microwave plasma processing apparatus. In FIG. 1, 101: vacuum vessel, 102: gas inlet, 10
3 ... microwave launcher, 104 ... conductor plate with slit or slot, 105 ... microwave transmission window, 106 a ... coaxial outer conductor, 106 b ... coaxial inner conductor, 107 ... discharge chamber, 108 ... sample,
109: sample holder, 110: vacuum evacuation system, 111: air-core coil, 112: microwave propagation path, 113: taper, 114: conductor plate, 115: insulator, 116: surface for vacuum sealing the microwave window. In FIG. 2, reference numeral 201 denotes a spiral slit. In FIG. 3, 117... A ring-shaped dielectric. In FIG. 4, 412 is an insulator, 413 is a high frequency power supply, 414
... capacitors. In FIG. 5, reference numeral 515 denotes a high frequency blocking unit, and 516 denotes an insulator. In FIG. 6, 617 ... microwave transmitting inner container, 618,61
9,620… Ion extraction electrode, 621,622… DC power supply, 62
3… Processing room. 7, 701: plasma discharge chamber; 702: processing chamber;
703: microwave introduction window, 704: rectangular waveguide, 705: plasma flow, 706: plasma extraction window, 707: sample, 708: sample mounting table, 709: sample table, 710: exhaust system, 711: magnetic coil, 712… magnetic shield, 713… first gas introduction system, 714…
2nd gas introduction system, 715: Cooling water inlet and outlet.

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】放電空間を有する真空容器と、該真空容器
内に処理ガスを供給する手段と、該真空容器内にプラズ
マを発生させる為のマイクロ波を導入する為のマイクロ
波導入手段と、該真空容器内で被処理試料を保持する為
の試料ホルダーとを具備するプラズマ処理装置におい
て、前記マイクロ波導入手段は、前記真空容器内に配さ
れた前記被処理試料の被処理面に平行になるように配置
され、前記マイクロ波を前記真空容器内に放射する為の
渦巻き又は同心円上に配されたスリットを有する円形の
板状マイクロ波放射部材と、前記円形の板状マイクロ波
放射部材の中心に向けて設けられた同軸管内導体と同軸
管外導体とを有するマイクロ波伝播用の同軸管とを備
え、前記円形の板状マイクロ波放射部材の径方向に伝播
するマイクロ波を前記スリットから放射して前記真空容
器内に前記処理ガスのプラズマを発生させることを特徴
とするプラズマ処理装置。
1. A vacuum vessel having a discharge space, a means for supplying a processing gas into the vacuum vessel, a microwave introduction means for introducing a microwave for generating plasma in the vacuum vessel, In a plasma processing apparatus including a sample holder for holding a sample to be processed in the vacuum container, the microwave introduction unit is arranged in parallel with a surface to be processed of the sample to be processed disposed in the vacuum container. A circular plate-like microwave radiating member having a spiral or a slit arranged on a concentric circle for radiating the microwave into the vacuum container, and a circular plate-like microwave radiating member. A coaxial waveguide for microwave propagation having a coaxial inner conductor and a coaxial outer conductor provided toward the center, the microwave propagating in the radial direction of the circular plate-shaped microwave radiating member; The plasma processing apparatus characterized by radiating from lit to generate a plasma of the processing gas into the vacuum vessel.
【請求項2】前記円形の板状マイクロ波放射部材は、多
数のクロススリットを有する請求項1に記載のプラズマ
処理装置。
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the circular plate-shaped microwave radiating member has a large number of cross slits.
【請求項3】前記プラズマ処理装置は、前記被処理試料
にエッチング、アッシング又は成膜を施すためのもので
あって、前記被処理試料と前記円形の板状マイクロ波放
射部材との間に高周波電場を発生するための高周波電源
を有する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
3. The plasma processing apparatus for performing etching, ashing, or film formation on the sample to be processed, wherein a high-frequency wave is provided between the sample to be processed and the circular plate-shaped microwave radiating member. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a high-frequency power supply for generating an electric field.
【請求項4】前記円形の板状マイクロ波放射部材の前記
被処理試料側にマイクロ波透過絶縁板が設けられ、前記
被処理試料とは反対側に誘電体が設けられている請求項
1に記載のプラズマ処理装置。
4. The method according to claim 1, wherein a microwave transmitting insulating plate is provided on the side of the sample to be processed of the circular plate-shaped microwave radiating member, and a dielectric is provided on a side opposite to the sample to be processed. The plasma processing apparatus as described in the above.
【請求項5】放電空間を有する真空容器と、該真空容器
内に処理ガスを供給する手段と、該真空容器内にプラズ
マを発生させる為のマイクロ波を導入する為のマイクロ
波導入手段と、該真空容器内で被処理試料を保持する為
の試料ホルダーとを具備するプラズマ処理装置を用いる
プラズマ処理方法において、前記被処理試料をその被処
理面が、前記マイクロ波を該真空容器内に放射する為の
渦巻き又は同心円上に配されたスリットを有する円形の
板状マイクロ波放射部材に対向するように、前記試料ホ
ルダー上に配置し、前記マイクロ波を前記円形の板状マ
イクロ波放射部材の中心に向けて設けられた同軸管内導
体と同軸管外導体とを有するマイクロ波伝播用の同軸管
から、前記円形の板状マイクロ波放射部材の中心に向け
て導入したマイクロ波を前記円形の板状マイクロ波放射
部材の径方向に伝播させつつマイクロ波を前記スリット
から放射して前記真空容器内に前記処理ガスのプラズマ
を発生させて前記被処理試料をプラズマ処理することを
特徴とするプラズマ処理方法。
5. A vacuum vessel having a discharge space, means for supplying a processing gas into the vacuum vessel, microwave introduction means for introducing a microwave for generating plasma in the vacuum vessel, In a plasma processing method using a plasma processing apparatus including a sample holder for holding a sample to be processed in the vacuum container, the surface of the sample to be processed is irradiated with the microwave into the vacuum container. It is arranged on the sample holder so as to face a circular plate-like microwave radiating member having a spiral or a slit arranged on a concentric circle for performing the microwave on the circular plate-like microwave radiating member. A microphone introduced from a coaxial waveguide for microwave propagation having a coaxial inner conductor and a coaxial outer conductor provided toward the center toward the center of the circular plate-shaped microwave radiating member. Radiating microwaves from the slits while propagating waves in the radial direction of the circular plate-shaped microwave radiating member, generating plasma of the processing gas in the vacuum vessel, and plasma-treating the sample to be processed. A plasma processing method characterized by the above-mentioned.
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