JP3430959B2 - 平面アンテナ部材、これを用いたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
平面アンテナ部材、これを用いたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法Info
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
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- 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
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体ウエハ等に
対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処
理を施す際に使用されるプラズマ処理装置、これに用い
られる平面アンテナ部材びプラズマ処理方法に関する。
対してマイクロ波により生じたプラズマを作用させて処
理を施す際に使用されるプラズマ処理装置、これに用い
られる平面アンテナ部材びプラズマ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、半導体製品の高密度化及び高微細
化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチ
ング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が
使用される場合があり、特に、０．１〜数１０ｍＴｏｒ
ｒ程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラ
ズマを立てることができることからマイクロ波を用い
て、或いはマイクロ波とリング状のコイルからの磁場と
を組み合わせて高密度プラズマを発生させるマイクロ波
プラズマ装置が使用される傾向にある。このようなプラ
ズマ処理装置は、特開平５−３４３３３４号公報や本出
願人による特開平９−１８１０５２号公報等に開示され
ている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ
処理装置を図１２及び図１３を参照して概略的に説明す
る。
化に伴い半導体製品の製造工程において、成膜、エッチ
ング、アッシング等の処理のためにプラズマ処理装置が
使用される場合があり、特に、０．１〜数１０ｍＴｏｒ
ｒ程度の比較的圧力が低い高真空状態でも安定してプラ
ズマを立てることができることからマイクロ波を用い
て、或いはマイクロ波とリング状のコイルからの磁場と
を組み合わせて高密度プラズマを発生させるマイクロ波
プラズマ装置が使用される傾向にある。このようなプラ
ズマ処理装置は、特開平５−３４３３３４号公報や本出
願人による特開平９−１８１０５２号公報等に開示され
ている。ここで、マイクロ波を用いた一般的なプラズマ
処理装置を図１２及び図１３を参照して概略的に説明す
る。
【０００３】図１２において、このプラズマ処理装置２
は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエ
ハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に
対向する天井部にマイクロ波を透過する絶縁板８を気密
に設けている。そして、この絶縁板８の上面に図１３に
も示すような厚さ数ｍｍ程度の円板状のアンテナ部材１
０と、必要に応じてアンテナ部材１０の半径方向におけ
るマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体より
なる遅波材１６を設置している。そして、アンテナ部材
１０には多数の長方形状の貫通孔よりなるスロット１４
が形成されている。このスロット１４は一般的には、図
１３に示すように同心円状に配置されたり、螺旋状に配
置されている。そして、アンテナ部材１０の中心部に同
軸導波管１２を接続して図示しないマイクロ波発生器よ
り発生したマイクロ波を導くようになっている。そし
て、マイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状
に伝播させつつアンテナ部材１０に設けたスロット１４
から下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマ
イクロ波により処理容器４内にプラズマを立てて半導体
ウエハにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を
施すようになっている。
は、真空引き可能になされた処理容器４内に半導体ウエ
ハＷを載置する載置台６を設けており、この載置台６に
対向する天井部にマイクロ波を透過する絶縁板８を気密
に設けている。そして、この絶縁板８の上面に図１３に
も示すような厚さ数ｍｍ程度の円板状のアンテナ部材１
０と、必要に応じてアンテナ部材１０の半径方向におけ
るマイクロ波の波長を短縮するための例えば誘電体より
なる遅波材１６を設置している。そして、アンテナ部材
１０には多数の長方形状の貫通孔よりなるスロット１４
が形成されている。このスロット１４は一般的には、図
１３に示すように同心円状に配置されたり、螺旋状に配
置されている。そして、アンテナ部材１０の中心部に同
軸導波管１２を接続して図示しないマイクロ波発生器よ
り発生したマイクロ波を導くようになっている。そし
て、マイクロ波をアンテナ部材１０の半径方向へ放射状
に伝播させつつアンテナ部材１０に設けたスロット１４
から下方の処理容器４内へマイクロ波を導入し、このマ
イクロ波により処理容器４内にプラズマを立てて半導体
ウエハにエッチングや成膜などの所定のプラズマ処理を
施すようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記各スロ
ット１４の形状は、図１４にその拡大図が示され、図１
５に図１４中のＡ−Ａ線矢視断面図が示されるように一
般的には、使用するマイクロ波の波長にもよるが、幅Ｌ
１が例えば１０数ｍｍ程度、長さＬ２が例えば数１０ｍ
ｍ程度の長方形状になっている。また、スロット１４を
区画する端面１４Ａも一般的にはアンテナ部材１０の平
面方向に対して直角に形成されている。ここでマイクロ
波は周知のように、媒体中を伝播する際に、鋭角な部分
に対して電界の集中を生ぜしめることが知られており、
このため、上記アンテナ部材１０の中心部より周辺部へ
マイクロ波が伝播する際に、図１４に示す四角形状の４
つのスロット１４の角部１４Ｂや図１５に示す断面形状
の切断端面１４Ａの輪郭に沿った部分に電界集中が生じ
てこの部分のプラズマ密度が高くなり、その結果、ウエ
ハ面内のプラズマ処理の均一化が劣化するという問題が
あった。
ット１４の形状は、図１４にその拡大図が示され、図１
５に図１４中のＡ−Ａ線矢視断面図が示されるように一
般的には、使用するマイクロ波の波長にもよるが、幅Ｌ
１が例えば１０数ｍｍ程度、長さＬ２が例えば数１０ｍ
ｍ程度の長方形状になっている。また、スロット１４を
区画する端面１４Ａも一般的にはアンテナ部材１０の平
面方向に対して直角に形成されている。ここでマイクロ
波は周知のように、媒体中を伝播する際に、鋭角な部分
に対して電界の集中を生ぜしめることが知られており、
このため、上記アンテナ部材１０の中心部より周辺部へ
マイクロ波が伝播する際に、図１４に示す四角形状の４
つのスロット１４の角部１４Ｂや図１５に示す断面形状
の切断端面１４Ａの輪郭に沿った部分に電界集中が生じ
てこの部分のプラズマ密度が高くなり、その結果、ウエ
ハ面内のプラズマ処理の均一化が劣化するという問題が
あった。
【０００５】このため、上述したような異常放電が生じ
ないような低い投入電力でプラズマ処理を行なわなけれ
ばならない場合も生じ、この場合にはスループットが大
幅に低下するといった問題が発生してしまう。また、先
の特開平５−３４３３３４号公報におけるアンテナ部材
のスロットの輪郭形状は、一部或いは全体が曲線状にな
されているが、これはスロットの面積を可変とするため
に２枚のアンテナ銅板を重ね合わせてこの回転角度を変
える構造となっており、この場合には、２枚のアンテナ
銅板のそれぞれに形成した２つのスロットの重なり状態
で１つのスロットを形成しているので、この重なり部分
が段部状となり、ここで電界集中が生じて異常放電が発
生する恐れがある。本発明は、以上のような問題点に着
目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は、電界集中による異常放電を抑制しつつ
大電力を投入することができる平面アンテナ部材、これ
を用い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。
ないような低い投入電力でプラズマ処理を行なわなけれ
ばならない場合も生じ、この場合にはスループットが大
幅に低下するといった問題が発生してしまう。また、先
の特開平５−３４３３３４号公報におけるアンテナ部材
のスロットの輪郭形状は、一部或いは全体が曲線状にな
されているが、これはスロットの面積を可変とするため
に２枚のアンテナ銅板を重ね合わせてこの回転角度を変
える構造となっており、この場合には、２枚のアンテナ
銅板のそれぞれに形成した２つのスロットの重なり状態
で１つのスロットを形成しているので、この重なり部分
が段部状となり、ここで電界集中が生じて異常放電が発
生する恐れがある。本発明は、以上のような問題点に着
目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。
本発明の目的は、電界集中による異常放電を抑制しつつ
大電力を投入することができる平面アンテナ部材、これ
を用い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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の関連技術は、被
処理体を載置する載置台を内部に設けて真空引き可能に
なされた処理容器内に対して、複数のスロットからプラ
ズマ発生用のマイクロ波を導入するための平面アンテナ
部材において、前記スロットの平面形状は、少なくとも
一部は曲線により囲まれた形状になされている。本発明
の関連技術は、被処理体を載置する載置台を内部に設け
て真空引き可能になされた処理容器内に対して、複数の
スロットからプラズマ発生用のマイクロ波を導入するた
めの平面アンテナ部材において、前記スロットの平面形
状は、三角形又は四角形又は多角形になされ、若しくは
これらの組み合わせになされると共に、各角部は曲線状
になされて丸味がつけられているように構成したもので
ある。以上の構成により、アンテナ部材のスロットの平
面形状には角部がなくなり、従って、従来生じていた電
界集中の発生が抑制され、異常放電を発生し難くするこ
とが可能となる。
処理体を載置する載置台を内部に設けて真空引き可能に
なされた処理容器内に対して、複数のスロットからプラ
ズマ発生用のマイクロ波を導入するための平面アンテナ
部材において、前記スロットの平面形状は、少なくとも
一部は曲線により囲まれた形状になされている。本発明
の関連技術は、被処理体を載置する載置台を内部に設け
て真空引き可能になされた処理容器内に対して、複数の
スロットからプラズマ発生用のマイクロ波を導入するた
めの平面アンテナ部材において、前記スロットの平面形
状は、三角形又は四角形又は多角形になされ、若しくは
これらの組み合わせになされると共に、各角部は曲線状
になされて丸味がつけられているように構成したもので
ある。以上の構成により、アンテナ部材のスロットの平
面形状には角部がなくなり、従って、従来生じていた電
界集中の発生が抑制され、異常放電を発生し難くするこ
とが可能となる。
【０００７】請求項１に規定する発明は、被処理体を載
置する載置台を内部に設けて真空引き可能になされた処
理容器内に対して、複数のスロットからプラズマ発生用
のマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材におい
て、前記各スロットを区画する端面の断面形状は、少な
くとも一部に曲線状の丸味がつけられている。これによ
り、アンテナ部材のスロットを区画する端面は丸味がつ
けられるので、この部分における電界集中の発生が抑制
され、異常放電を発生し難くすることが可能となる。請
求項２に規定する発明は、被処理体を載置する載置台を
内部に設けて真空引き可能になされた処理容器内に対し
て、複数のスロットからプラズマ発生用のマイクロ波を
導入するための平面アンテナ部材において、前記スロッ
トの平面形状は、少なくとも一部は曲線により囲まれた
形状になされており、且つ前記各スロットを区画する端
面の断面形状は、少なくとも一部に曲線状の丸味がつけ
られている。これによれば、上記請求項２に規定する発
明の効果を併せ持つことができる。
置する載置台を内部に設けて真空引き可能になされた処
理容器内に対して、複数のスロットからプラズマ発生用
のマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材におい
て、前記各スロットを区画する端面の断面形状は、少な
くとも一部に曲線状の丸味がつけられている。これによ
り、アンテナ部材のスロットを区画する端面は丸味がつ
けられるので、この部分における電界集中の発生が抑制
され、異常放電を発生し難くすることが可能となる。請
求項２に規定する発明は、被処理体を載置する載置台を
内部に設けて真空引き可能になされた処理容器内に対し
て、複数のスロットからプラズマ発生用のマイクロ波を
導入するための平面アンテナ部材において、前記スロッ
トの平面形状は、少なくとも一部は曲線により囲まれた
形状になされており、且つ前記各スロットを区画する端
面の断面形状は、少なくとも一部に曲線状の丸味がつけ
られている。これによれば、上記請求項２に規定する発
明の効果を併せ持つことができる。
【０００８】請求項３に規定する発明は、被処理体を載
置する載置台を内部に設けて真空引き可能になされた処
理容器内に対して、複数のスロットからプラズマ発生用
のマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材におい
て、前記スロットの平面形状は、三角形又は四角形又は
多角形になされ、若しくはこれらの組み合わせになされ
ると共に、各角部は曲線状になされて丸味がつけられて
おり、且つ前記各スロットを区画する端面の断面形状
は、少なくとも一部に曲線状の丸味がつけられている。
これによれば、上記請求項１に規定する発明の効果を併
せ持つことができる。上記の場合、請求項４に規定する
ように、前記曲線により囲まれた形状は、円形または楕
円形のいずれかである。
置する載置台を内部に設けて真空引き可能になされた処
理容器内に対して、複数のスロットからプラズマ発生用
のマイクロ波を導入するための平面アンテナ部材におい
て、前記スロットの平面形状は、三角形又は四角形又は
多角形になされ、若しくはこれらの組み合わせになされ
ると共に、各角部は曲線状になされて丸味がつけられて
おり、且つ前記各スロットを区画する端面の断面形状
は、少なくとも一部に曲線状の丸味がつけられている。
これによれば、上記請求項１に規定する発明の効果を併
せ持つことができる。上記の場合、請求項４に規定する
ように、前記曲線により囲まれた形状は、円形または楕
円形のいずれかである。
【０００９】また、請求項５に規定するように、例えば
前記複数のスロットは、同心円状に略均等に配置されて
いるようにしてもよい。また、請求項６に規定するよう
に、例えば前記複数のスロットは、同心円状に分布され
ると共に内周部よりも外周部の方が高い密度に形成され
ているようにしてもよい。また、請求項７に規定するよ
うに、例えば前記複数のスロットは、螺旋状に形成され
ているようにしてもよい。
前記複数のスロットは、同心円状に略均等に配置されて
いるようにしてもよい。また、請求項６に規定するよう
に、例えば前記複数のスロットは、同心円状に分布され
ると共に内周部よりも外周部の方が高い密度に形成され
ているようにしてもよい。また、請求項７に規定するよ
うに、例えば前記複数のスロットは、螺旋状に形成され
ているようにしてもよい。
【００１０】更に、請求項８に規定するように、例えば
前記複数のスロットの密度は、中心部から外周部へ向け
て、０．８〜０．９５のピッチ縮小率で連続的に変化し
ているように形成してもよい。請求項６乃至８の発明に
よれば、アンテナ部材の周辺部に行く程、発生するプラ
ズマの量が多くなり、この結果、処理容器の壁面で吸収
されるプラズマを補償してプラズマ密度を均一化させる
ことが可能となる。
前記複数のスロットの密度は、中心部から外周部へ向け
て、０．８〜０．９５のピッチ縮小率で連続的に変化し
ているように形成してもよい。請求項６乃至８の発明に
よれば、アンテナ部材の周辺部に行く程、発生するプラ
ズマの量が多くなり、この結果、処理容器の壁面で吸収
されるプラズマを補償してプラズマ密度を均一化させる
ことが可能となる。
【００１１】更に、請求項９に規定するように、前記ス
ロットの全周の長さは、前記マイクロ波の管内波長の
０．５倍から２．５倍の範囲内の長さに設定されてい
る。これによれば、各スロットより放射されるマイクロ
波の電界放射強度が強くなり、密度が高いプラズマを形
成できるのみならず、電力効率も向上させることが可能
となる。請求項１０に規定する発明は、プラズマ処理装
置に係り、被処理体を載置する載置台を内部に設けた真
空引き可能な処理容器と、プラズマ発生用のマイクロ波
を発生するマイクロ波発生器と、このマイクロ波発生器
にて発生したマイクロ波を前記処理容器へ導くための導
波管と、この導波管に接続されて前記載置台と対向して
配置された先のいづれかの平面アンテナ部材とを有す
る。
ロットの全周の長さは、前記マイクロ波の管内波長の
０．５倍から２．５倍の範囲内の長さに設定されてい
る。これによれば、各スロットより放射されるマイクロ
波の電界放射強度が強くなり、密度が高いプラズマを形
成できるのみならず、電力効率も向上させることが可能
となる。請求項１０に規定する発明は、プラズマ処理装
置に係り、被処理体を載置する載置台を内部に設けた真
空引き可能な処理容器と、プラズマ発生用のマイクロ波
を発生するマイクロ波発生器と、このマイクロ波発生器
にて発生したマイクロ波を前記処理容器へ導くための導
波管と、この導波管に接続されて前記載置台と対向して
配置された先のいづれかの平面アンテナ部材とを有す
る。
【００１２】これにより、アンテナ部材に大電力を投入
しても電界集中を抑制して異常放電の発生を避けること
ができ、処理の面内均一性を維持しつつプラズマ処理の
スループットを向上させることが可能となる。また、請
求項１１に規定するように、前記平面アンテナ部材に並
んで、前記マイクロ波の波長を短縮させるために所定の
誘電率を有する遅波材を設けるようにしてもよい。これ
によれば、短縮された波長に対応した小さなスロットを
形成できるので、スロットの配置の自由度が向上し、よ
り多くのスロットを均一に配置でき、その結果、プラズ
マ密度の均一性を一層向上させることが可能となる。ま
た、請求項１２に規定する発明は、上記プラズマ処理装
置で行なわれる処理の方法を規定したものである。
しても電界集中を抑制して異常放電の発生を避けること
ができ、処理の面内均一性を維持しつつプラズマ処理の
スループットを向上させることが可能となる。また、請
求項１１に規定するように、前記平面アンテナ部材に並
んで、前記マイクロ波の波長を短縮させるために所定の
誘電率を有する遅波材を設けるようにしてもよい。これ
によれば、短縮された波長に対応した小さなスロットを
形成できるので、スロットの配置の自由度が向上し、よ
り多くのスロットを均一に配置でき、その結果、プラズ
マ密度の均一性を一層向上させることが可能となる。ま
た、請求項１２に規定する発明は、上記プラズマ処理装
置で行なわれる処理の方法を規定したものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の係る平面アンテ
ナ部材、これを用いたプラズマ処理装置及びプラズマ処
理方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１
は本発明に係る平面アンテナ部材を用いたプラズマ処理
装置を示す構成図、図２は平面アンテナ部材を示す平面
図、図３は図２中のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図、図４はス
ロット全周の長さと電界放射強度との関係を示すグラフ
である。本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズ
マＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）処理に適用した場合について説明する。図示
するようにこのプラズマ処理装置２０は、例えば側壁や
底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が
筒体状に成形された処理容器２２を有しており、内部は
密閉された処理空間Ｓとして構成されている。
ナ部材、これを用いたプラズマ処理装置及びプラズマ処
理方法の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１
は本発明に係る平面アンテナ部材を用いたプラズマ処理
装置を示す構成図、図２は平面アンテナ部材を示す平面
図、図３は図２中のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図、図４はス
ロット全周の長さと電界放射強度との関係を示すグラフ
である。本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズ
マＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉ
ｔｉｏｎ）処理に適用した場合について説明する。図示
するようにこのプラズマ処理装置２０は、例えば側壁や
底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が
筒体状に成形された処理容器２２を有しており、内部は
密閉された処理空間Ｓとして構成されている。
【００１４】この処理容器２２内には、上面に被処理体
としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台２４が
収容される。この載置台２４は、例えばアルマイト処理
したアルミニウム等により中央部が凸状に平坦になされ
た略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミ
ニウム等により円柱状になされた支持台２６により支持
されると共にこの支持台２６は処理容器２２内の底部に
絶縁材２８を介して設置されている。上記載置台２４の
上面には、ここにウエハを保持するための静電チャック
或いはクランプ機構（図示せず）が設けられ、この載置
台２４は給電線３０を介してマッチングボックス３２及
び例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源３４
に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源３４
を設けない場合もある。
としての例えば半導体ウエハＷを載置する載置台２４が
収容される。この載置台２４は、例えばアルマイト処理
したアルミニウム等により中央部が凸状に平坦になされ
た略円柱状に形成されており、この下部は同じくアルミ
ニウム等により円柱状になされた支持台２６により支持
されると共にこの支持台２６は処理容器２２内の底部に
絶縁材２８を介して設置されている。上記載置台２４の
上面には、ここにウエハを保持するための静電チャック
或いはクランプ機構（図示せず）が設けられ、この載置
台２４は給電線３０を介してマッチングボックス３２及
び例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源３４
に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源３４
を設けない場合もある。
【００１５】載置台２４を支持する支持台２６には、プ
ラズマ処理時のウエハを冷却するための冷却水等を流す
冷却ジャケット３６が設けられる。尚、必要に応じてこ
の載置台２４中に加熱用ヒータを設けてもよい。上記処
理容器２２の側壁には、ガスの供給手段として、容器内
にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英
パイプ製のプラズマガス供給ノズル３８や処理ガス、例
えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイ
プ製の処理ガス供給ノズル４０が設けられ、これらのノ
ズル３８、４０はそれぞれガス供給路４２、４４により
マスフローコントローラ４６、４８及び開閉弁５０、５
２を介してそれぞれプラズマガス源５４及び処理ガス源
５６に接続されている。処理ガスとしてのデポジション
ガスは、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｎ2 ガス等を用いることがで
きる。
ラズマ処理時のウエハを冷却するための冷却水等を流す
冷却ジャケット３６が設けられる。尚、必要に応じてこ
の載置台２４中に加熱用ヒータを設けてもよい。上記処
理容器２２の側壁には、ガスの供給手段として、容器内
にプラズマ用ガス、例えばアルゴンガスを供給する石英
パイプ製のプラズマガス供給ノズル３８や処理ガス、例
えばデポジションガスを導入するための例えば石英パイ
プ製の処理ガス供給ノズル４０が設けられ、これらのノ
ズル３８、４０はそれぞれガス供給路４２、４４により
マスフローコントローラ４６、４８及び開閉弁５０、５
２を介してそれぞれプラズマガス源５４及び処理ガス源
５６に接続されている。処理ガスとしてのデポジション
ガスは、ＳｉＨ4 、Ｏ2 、Ｎ2 ガス等を用いることがで
きる。
【００１６】また、容器側壁の外周には、この内部に対
してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ
５８が設けられる。また、容器底部には、図示されない
真空ポンプに接続された排気口６０が設けられており、
必要に応じて処理容器２２内を所定の圧力まで真空引き
できるようになっている。そして、処理容器２２の天井
部は開口されて、ここに例えばＡｌＮなどのセラミック
材やＳｉＯ2 よりなるマイクロ波に対しては透過性を有
する厚さ２０ｍｍ程度の絶縁板６２がＯリング等のシー
ル部材６４を介して気密に設けられる。
してウエハを搬入・搬出する時に開閉するゲートバルブ
５８が設けられる。また、容器底部には、図示されない
真空ポンプに接続された排気口６０が設けられており、
必要に応じて処理容器２２内を所定の圧力まで真空引き
できるようになっている。そして、処理容器２２の天井
部は開口されて、ここに例えばＡｌＮなどのセラミック
材やＳｉＯ2 よりなるマイクロ波に対しては透過性を有
する厚さ２０ｍｍ程度の絶縁板６２がＯリング等のシー
ル部材６４を介して気密に設けられる。
【００１７】そして、この絶縁板６２の上面に本発明の
円板状の平面アンテナ部材６６が設けられる。具体的に
はこの平面アンテナ部材６６は、上記処理容器２２と一
体的に成形されている中空円筒状容器よりなる導波箱６
８の底板として構成され、前記処理容器２２内の上記載
置台２４に対向させて設けられる。この導波箱６８の上
部の中心には、同軸導波管７０の外管７０Ａが接続さ
れ、内部の内側ケーブル７０Ｂは上記円板状アンテナ部
材６６の中心部に接続される。そして、この同軸導波管
７０は、モード変換器７２及び導波管７４を介して例え
ば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器７６に接続されて
おり、上記平面アンテナ部材６６へマイクロ波を伝播す
るようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限
定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いて
もよい。この導波管としては、断面円形或いは矩形の導
波管や同軸導波管を用いることができ、本実施例では同
軸導波管が用いられる。そして、上記導波箱６８内であ
って、平面アンテナ部材６６の上面には、例えばＡｌＮ
等よりなる所定の誘電率と所定の厚みを有する遅波材８
２を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管
内波長を短くしている。尚、この遅波材８２は必要に応
じて設けられる。
円板状の平面アンテナ部材６６が設けられる。具体的に
はこの平面アンテナ部材６６は、上記処理容器２２と一
体的に成形されている中空円筒状容器よりなる導波箱６
８の底板として構成され、前記処理容器２２内の上記載
置台２４に対向させて設けられる。この導波箱６８の上
部の中心には、同軸導波管７０の外管７０Ａが接続さ
れ、内部の内側ケーブル７０Ｂは上記円板状アンテナ部
材６６の中心部に接続される。そして、この同軸導波管
７０は、モード変換器７２及び導波管７４を介して例え
ば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器７６に接続されて
おり、上記平面アンテナ部材６６へマイクロ波を伝播す
るようになっている。この周波数は２．４５ＧＨｚに限
定されず、他の周波数、例えば８．３５ＧＨｚを用いて
もよい。この導波管としては、断面円形或いは矩形の導
波管や同軸導波管を用いることができ、本実施例では同
軸導波管が用いられる。そして、上記導波箱６８内であ
って、平面アンテナ部材６６の上面には、例えばＡｌＮ
等よりなる所定の誘電率と所定の厚みを有する遅波材８
２を設けて、この波長短縮効果により、マイクロ波の管
内波長を短くしている。尚、この遅波材８２は必要に応
じて設けられる。
【００１８】次に、上記平面アンテナ部材８２について
詳しく説明する。上記平面アンテナ部材６６は、８イン
チサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が３０〜
４０ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ、例えば５ｍｍの導電性材
料よりなる円板、例えば表面が銀メッキされた銅板或い
はアルミ板よりなり、この銅板には図２にも示すように
平面形状が曲線により囲まれた形状、例えば円形の貫通
孔よりなる多数のスロット８４が、アンテナ部材６６に
略均等に配置させて設けられている。このスロット８４
の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋
状、或いは放射状に配置させてもよい。また、図２に示
すように、このスロット８４を略均等に配置させるので
はなく、後述するように、アンテナ部材６６の中心部側
よりも周辺部側の方の密度が高くなるように配置しても
よい。
詳しく説明する。上記平面アンテナ部材６６は、８イン
チサイズのウエハ対応の場合には、例えば直径が３０〜
４０ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ、例えば５ｍｍの導電性材
料よりなる円板、例えば表面が銀メッキされた銅板或い
はアルミ板よりなり、この銅板には図２にも示すように
平面形状が曲線により囲まれた形状、例えば円形の貫通
孔よりなる多数のスロット８４が、アンテナ部材６６に
略均等に配置させて設けられている。このスロット８４
の配置形態は、特に限定されず、例えば同心円状、螺旋
状、或いは放射状に配置させてもよい。また、図２に示
すように、このスロット８４を略均等に配置させるので
はなく、後述するように、アンテナ部材６６の中心部側
よりも周辺部側の方の密度が高くなるように配置しても
よい。
【００１９】ここで、各スロット８４のアンテナ部材６
６の半径方向及び周方向への配置ピッチＰ１、Ｐ２は特
には限定されないが、例えば管内波長λの０．５倍から
２．５倍程度の範囲内が好ましい。尚、管内波長とは、
遅波材８２を設けていない場合にはマイクロ波の真空中
の波長を指し、遅波材８２を設けてある場合には遅波材
８２中の波長を指す。また、ここではスロット８４は単
に打ち抜き等の手法で形成してあることから、図３に示
すようにスロット８４を区画する端面８４Ａは、アンテ
ナ面に対して直交する平面となっている。当然のことと
してこの端面８４Ａの幅は、アンテナ部材６６の板厚と
等しくなる。
６の半径方向及び周方向への配置ピッチＰ１、Ｐ２は特
には限定されないが、例えば管内波長λの０．５倍から
２．５倍程度の範囲内が好ましい。尚、管内波長とは、
遅波材８２を設けていない場合にはマイクロ波の真空中
の波長を指し、遅波材８２を設けてある場合には遅波材
８２中の波長を指す。また、ここではスロット８４は単
に打ち抜き等の手法で形成してあることから、図３に示
すようにスロット８４を区画する端面８４Ａは、アンテ
ナ面に対して直交する平面となっている。当然のことと
してこの端面８４Ａの幅は、アンテナ部材６６の板厚と
等しくなる。
【００２０】そして、各スロット８４の全周の長さＬ３
は、導入されるマイクロ波の管内波長の０．５倍〜２．
５倍の範囲内の長さに設定し、好ましくは１．４５倍と
するが、その理由は後述する。具体的には、マイクロ波
発生器７６にて２．４５ＧＨｚ（波長約１２２ｍｍ）の
マイクロ波を発生させて、遅波材８２として誘電率が９
の材料を用いたならば、管内波長λ１は、λ１＝λ０／
ε1/2 （ここでλ０はマイクロ波の真空中の波長、εは
誘電率）の関係より、略４１ｍｍ（＝１２２／３）とな
る。従って、スロット８４の全周の長さＬ３は２１〜８
２ｍｍ（直径７〜２６ｍｍ）となる。ちなみに遅波材８
２を設けない場合にはスロット８４の直径は１９〜７８
ｍｍの範囲内となる。
は、導入されるマイクロ波の管内波長の０．５倍〜２．
５倍の範囲内の長さに設定し、好ましくは１．４５倍と
するが、その理由は後述する。具体的には、マイクロ波
発生器７６にて２．４５ＧＨｚ（波長約１２２ｍｍ）の
マイクロ波を発生させて、遅波材８２として誘電率が９
の材料を用いたならば、管内波長λ１は、λ１＝λ０／
ε1/2 （ここでλ０はマイクロ波の真空中の波長、εは
誘電率）の関係より、略４１ｍｍ（＝１２２／３）とな
る。従って、スロット８４の全周の長さＬ３は２１〜８
２ｍｍ（直径７〜２６ｍｍ）となる。ちなみに遅波材８
２を設けない場合にはスロット８４の直径は１９〜７８
ｍｍの範囲内となる。
【００２１】次に、以上のように構成された装置を用い
て行なわれる本発明方法について説明する。まず、ゲー
トバルブ５８を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図
示せず）により処理容器２２内に収容し、リフタピン
（図示せず）を上下動させることによりウエハＷを載置
台２４の上面の載置面に載置する。そして、処理容器２
２内を所定のプロセス圧力、例えば０．１〜数１０ｍＴ
ｏｒｒの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル３
８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると
共に処理ガス供給ノズル４０から例えばＳｉＨ4 、Ｏ
2 、Ｎ2 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給す
る。同時にマイクロ波発生器７６からのマイクロ波を、
導波管７４及び同軸導波管７０を介して平面アンテナ部
材６６に供給して処理空間Ｓに、遅波材８２によって波
長が短くされたマイクロ波を導入し、これによりプラズ
マを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣ
ＶＤによる成膜処理を行う。
て行なわれる本発明方法について説明する。まず、ゲー
トバルブ５８を介して半導体ウエハＷを搬送アーム（図
示せず）により処理容器２２内に収容し、リフタピン
（図示せず）を上下動させることによりウエハＷを載置
台２４の上面の載置面に載置する。そして、処理容器２
２内を所定のプロセス圧力、例えば０．１〜数１０ｍＴ
ｏｒｒの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル３
８から例えばアルゴンガスを流量制御しつつ供給すると
共に処理ガス供給ノズル４０から例えばＳｉＨ4 、Ｏ
2 、Ｎ2 等のデポジションガスを流量制御しつつ供給す
る。同時にマイクロ波発生器７６からのマイクロ波を、
導波管７４及び同軸導波管７０を介して平面アンテナ部
材６６に供給して処理空間Ｓに、遅波材８２によって波
長が短くされたマイクロ波を導入し、これによりプラズ
マを発生させて所定のプラズマ処理、例えばプラズマＣ
ＶＤによる成膜処理を行う。
【００２２】ここで、マイクロ波発生器７６にて発生し
た例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波はモード変換後に
例えばＴＥＭモードで同軸導波管７０内を伝播して導波
箱６８内のアンテナ部材６６に到達し、内側ケーブル７
０Ｂの接続された円板状のアンテナ部材６６の中心部か
ら放射状に周辺部に伝播される間に、このアンテナ部材
６６に同心円状或いは螺旋状に略均等に多数形成された
円形のスロット８４から絶縁板６２を介してアンテナ部
材６６の直下の処理空間Ｓにマイクロ波を導入する。こ
のマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ
化し、この下方に拡散してここで処理ガスを活性化して
活性種を作り、この活性種の作用でウエハＷの表面に処
理、例えばプラズマＣＶＤ処理が施されることになる。
た例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波はモード変換後に
例えばＴＥＭモードで同軸導波管７０内を伝播して導波
箱６８内のアンテナ部材６６に到達し、内側ケーブル７
０Ｂの接続された円板状のアンテナ部材６６の中心部か
ら放射状に周辺部に伝播される間に、このアンテナ部材
６６に同心円状或いは螺旋状に略均等に多数形成された
円形のスロット８４から絶縁板６２を介してアンテナ部
材６６の直下の処理空間Ｓにマイクロ波を導入する。こ
のマイクロ波により励起されたアルゴンガスがプラズマ
化し、この下方に拡散してここで処理ガスを活性化して
活性種を作り、この活性種の作用でウエハＷの表面に処
理、例えばプラズマＣＶＤ処理が施されることになる。
【００２３】上述のように、マイクロ波が平面アンテナ
部材６６の中心部からこの半径方向へ放射状に伝播する
際、各スロット８４から下方向へマイクロ波が放射され
るが、このスロット８４の平面形状は曲線で囲まれた形
状、すなわちここでは円形であることから、伝播方向に
向かって電界集中を生ぜしめるような角部がない。従っ
て、スロット８４からは略均等に下方向へマイクロ波が
放射されることになり、処理空間Ｓに略密度が均一な状
態でプラズマを立てることができ、ウエハに対するプラ
ズマ処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
また、このように電界集中の発生を抑制することができ
るので、異常放電を生じない限度まで、従来より比較し
て大きな電力を投入することができ、その分、プラズマ
処理時間を短縮化してスループットを向上させることが
可能となる。実際の装置例に適用したところ、従来装置
では投入電力が４５００Ｗ（ワット）程度で異常放電が
発生していたが、本発明の平面アンテナ部材６６では５
０００Ｗ程度まで投入電力を増大させることができた。
部材６６の中心部からこの半径方向へ放射状に伝播する
際、各スロット８４から下方向へマイクロ波が放射され
るが、このスロット８４の平面形状は曲線で囲まれた形
状、すなわちここでは円形であることから、伝播方向に
向かって電界集中を生ぜしめるような角部がない。従っ
て、スロット８４からは略均等に下方向へマイクロ波が
放射されることになり、処理空間Ｓに略密度が均一な状
態でプラズマを立てることができ、ウエハに対するプラ
ズマ処理の面内均一性を向上させることが可能となる。
また、このように電界集中の発生を抑制することができ
るので、異常放電を生じない限度まで、従来より比較し
て大きな電力を投入することができ、その分、プラズマ
処理時間を短縮化してスループットを向上させることが
可能となる。実際の装置例に適用したところ、従来装置
では投入電力が４５００Ｗ（ワット）程度で異常放電が
発生していたが、本発明の平面アンテナ部材６６では５
０００Ｗ程度まで投入電力を増大させることができた。
【００２４】また、本発明では各スロット８４の全周の
長さＬ３を管内波長λの０．５〜２．５倍の範囲内に設
定したので、このスロット８４から効率的にマイクロ波
を放射することができ、電力効率も向上させることがで
きる。図４はスロット全周の長さ（管内波長との比）に
対する電界放射強度との関係を示しており、管内波長の
１．４５倍では放射電界強度が最も強くなっている。図
４から明らかなように、最大放射電界強度の７０％以上
の強度を得るには、スロット全周の長さを管内波長の
０．５〜２．５倍の範囲内に設定するのが効率上好まし
く、特に、１．４５倍に設定するのが最も好ましいこと
が判る。上記実施例ではスロット８４の平面形状を円形
としたが、これに限定されず、前述のように曲線で囲ま
れた形状ならばどのような形状でもよい。例えば図５
（Ａ）に示すような楕円形状としてもよい。この楕円形
状には図５（Ｂ）に示すように離心率の異なった全ての
楕円形状を適用できる。また、図５（Ｃ）に示すよう
に、長方形の一対の短辺を円弧状に形成した形状、図５
（Ｄ）、図５（Ｅ）及び図５（Ｆ）に示すように三角形
及び正方形や長方形のような四角形の各角部８４Ｂを曲
線状に形成して丸味が付けられた形状のもの、更には、
図示されないが五角形以上の多角形で各角部を曲線状に
形成して丸味がつけられた形状のものも用いることがで
きる。
長さＬ３を管内波長λの０．５〜２．５倍の範囲内に設
定したので、このスロット８４から効率的にマイクロ波
を放射することができ、電力効率も向上させることがで
きる。図４はスロット全周の長さ（管内波長との比）に
対する電界放射強度との関係を示しており、管内波長の
１．４５倍では放射電界強度が最も強くなっている。図
４から明らかなように、最大放射電界強度の７０％以上
の強度を得るには、スロット全周の長さを管内波長の
０．５〜２．５倍の範囲内に設定するのが効率上好まし
く、特に、１．４５倍に設定するのが最も好ましいこと
が判る。上記実施例ではスロット８４の平面形状を円形
としたが、これに限定されず、前述のように曲線で囲ま
れた形状ならばどのような形状でもよい。例えば図５
（Ａ）に示すような楕円形状としてもよい。この楕円形
状には図５（Ｂ）に示すように離心率の異なった全ての
楕円形状を適用できる。また、図５（Ｃ）に示すよう
に、長方形の一対の短辺を円弧状に形成した形状、図５
（Ｄ）、図５（Ｅ）及び図５（Ｆ）に示すように三角形
及び正方形や長方形のような四角形の各角部８４Ｂを曲
線状に形成して丸味が付けられた形状のもの、更には、
図示されないが五角形以上の多角形で各角部を曲線状に
形成して丸味がつけられた形状のものも用いることがで
きる。
【００２５】以上の場合には、スロット８４の平面形状
において電界の集中が生じ易い角部が含まれていないの
で、上述した円形のスロット８４と同様に、異常放電の
発生を抑制して大電力を投入できるという作用効果を発
揮することができる。尚、図５に示すスロットの平面形
状の場合にも、各スロットの全周の長さは、先に説明し
たようにマイクロ波の管内波長の０．５〜２．５倍の範
囲内に設定されるのは勿論である。
において電界の集中が生じ易い角部が含まれていないの
で、上述した円形のスロット８４と同様に、異常放電の
発生を抑制して大電力を投入できるという作用効果を発
揮することができる。尚、図５に示すスロットの平面形
状の場合にも、各スロットの全周の長さは、先に説明し
たようにマイクロ波の管内波長の０．５〜２．５倍の範
囲内に設定されるのは勿論である。
【００２６】更に、上記実施例では、図３に示すように
各スロット８４を区画する端面８４Ａはアンテナ平面に
対して直交する平面（端面）となっているが、この場合
には、この端面８４Ａとアンテナ平面とのなす角度が９
０度になっているので、このスロットの輪郭に前述した
ような電界集中が生ずる恐れがある。そこで、図３に示
すような断面形状に代えて、図６に示すような断面形状
に成形するのが好ましい。すなわち、図６に示すよう
に、各スロット８４を区画する端面８４Ｃの断面形状を
全周に亘って曲線状としてこれに丸味を付ける。図６に
示す場合には、この端面８４Ｃはアンテナ部材６６の板
厚を直径とする円弧形状になされ、スロット８４の中心
側へ突出された形状となっている。
各スロット８４を区画する端面８４Ａはアンテナ平面に
対して直交する平面（端面）となっているが、この場合
には、この端面８４Ａとアンテナ平面とのなす角度が９
０度になっているので、このスロットの輪郭に前述した
ような電界集中が生ずる恐れがある。そこで、図３に示
すような断面形状に代えて、図６に示すような断面形状
に成形するのが好ましい。すなわち、図６に示すよう
に、各スロット８４を区画する端面８４Ｃの断面形状を
全周に亘って曲線状としてこれに丸味を付ける。図６に
示す場合には、この端面８４Ｃはアンテナ部材６６の板
厚を直径とする円弧形状になされ、スロット８４の中心
側へ突出された形状となっている。
【００２７】これによれば、各スロット８４を区画する
端面８４Ｃとアンテナ平面とが曲面（断面形状では曲
線）で結ばれることになるので、電界集中の生じ易い角
部がなくなり、前述した平面曲線状のスロット８４の作
用効果と相まって、電界集中の発生及び異常放電の発生
を一層抑制することができ、更なる大電力を投入できて
スループットも更に向上させることが可能となる。ま
た、図６に示すようなスロット８４の断面形状を採用す
る場合には、電界集中や異常放電発生の抑制効果は、上
述した場合よりも少し劣るが、図７に示すようにスロッ
ト８４の平面形状を従来装置と同様に、長方形等の角部
を有する形状としてもよい。この場合には、端面形状の
み変えればよいので従来アンテナにおけるスロット配置
の設計変更を行なう必要がなく、図６に示したようにス
ロット８４を区画する端面８４の断面形状が曲線になさ
れたこにとよる作用効果が発揮されることになる。
端面８４Ｃとアンテナ平面とが曲面（断面形状では曲
線）で結ばれることになるので、電界集中の生じ易い角
部がなくなり、前述した平面曲線状のスロット８４の作
用効果と相まって、電界集中の発生及び異常放電の発生
を一層抑制することができ、更なる大電力を投入できて
スループットも更に向上させることが可能となる。ま
た、図６に示すようなスロット８４の断面形状を採用す
る場合には、電界集中や異常放電発生の抑制効果は、上
述した場合よりも少し劣るが、図７に示すようにスロッ
ト８４の平面形状を従来装置と同様に、長方形等の角部
を有する形状としてもよい。この場合には、端面形状の
み変えればよいので従来アンテナにおけるスロット配置
の設計変更を行なう必要がなく、図６に示したようにス
ロット８４を区画する端面８４の断面形状が曲線になさ
れたこにとよる作用効果が発揮されることになる。
【００２８】更には、各スロット８４の配置状態は、図
８に示すように半径方向へ略等ピッチの同心円状に形成
してアンテナ部材６６の表面に略均等に配置するのみな
らず、図９及び図１０に示すように各スロット８４を同
心円状に形成し、且つスロット８４のアンテナ半径方向
における密度に関しては、内周部よりも外周部の方を高
い密度に設定するようにしてもよい。具体的には、図９
に示す場合には、スロット８４の密度はアンテナの半径
方向の中心部より略中央までは一定で疎状態とし、略中
央より外周部に関しては一定で密状態としている。ま
た、図１０に示す場合には、スロット８４の密度は、中
心部から外周部へ向けて、０．８〜０．９５のピッチ縮
小率で連続的に変化させている。
８に示すように半径方向へ略等ピッチの同心円状に形成
してアンテナ部材６６の表面に略均等に配置するのみな
らず、図９及び図１０に示すように各スロット８４を同
心円状に形成し、且つスロット８４のアンテナ半径方向
における密度に関しては、内周部よりも外周部の方を高
い密度に設定するようにしてもよい。具体的には、図９
に示す場合には、スロット８４の密度はアンテナの半径
方向の中心部より略中央までは一定で疎状態とし、略中
央より外周部に関しては一定で密状態としている。ま
た、図１０に示す場合には、スロット８４の密度は、中
心部から外周部へ向けて、０．８〜０．９５のピッチ縮
小率で連続的に変化させている。
【００２９】例えばアンテナ部材６６のある半径位置に
おけるスロット８４の半径方向におけるピッチをＰ３と
し、その外側に隣接されたスロット８４の半径方向にお
けるピッチをＰ４とすると、Ｐ４＝０．８×Ｐ３〜０．
９５×Ｐ３となるように半径方向へ行くに従って少しず
つピッチを小さくして行く。このように、図９及び図１
０に示すようなスロット配置を採用すれば、アンテナ部
材の周辺部においてマイクロ波の電界が強くなるので、
処理容器の内壁で吸収されるプラズマを補償でき、処理
容器内の周辺部におけるプラズマ密度の低下を防止して
より均一密度のプラズマを形成することができる。
おけるスロット８４の半径方向におけるピッチをＰ３と
し、その外側に隣接されたスロット８４の半径方向にお
けるピッチをＰ４とすると、Ｐ４＝０．８×Ｐ３〜０．
９５×Ｐ３となるように半径方向へ行くに従って少しず
つピッチを小さくして行く。このように、図９及び図１
０に示すようなスロット配置を採用すれば、アンテナ部
材の周辺部においてマイクロ波の電界が強くなるので、
処理容器の内壁で吸収されるプラズマを補償でき、処理
容器内の周辺部におけるプラズマ密度の低下を防止して
より均一密度のプラズマを形成することができる。
【００３０】また、更に図１１に示すように、スロット
８４を螺旋状に配置してもよい。この場合には、アンテ
ナ部材６６の半径方向におけるスロットのピッチを略同
一に設定してもよいし、図１０を参照して説明したよう
に、半径方向へ行くに従ってスロット密度を０．８〜
０．９６のピッチ縮小率で連続的に変化させるようにし
てもよい。この場合にも、図１０において説明したと同
様の作用効果を発揮することができる。ここで図８〜図
１１においては説明を判り易くするためにスロット８４
の平面形状を長方形で示している。尚、上記各実施例で
は、プラズマ処理として、プラズマＣＶＤ処理を例にと
って説明したが、これに限定されず、プラズマエッチン
グ処理、プラズマアッシング処理等にも適用できるのは
勿論である。また、被処理体としては半導体ウエハに限
定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用すること
ができる。
８４を螺旋状に配置してもよい。この場合には、アンテ
ナ部材６６の半径方向におけるスロットのピッチを略同
一に設定してもよいし、図１０を参照して説明したよう
に、半径方向へ行くに従ってスロット密度を０．８〜
０．９６のピッチ縮小率で連続的に変化させるようにし
てもよい。この場合にも、図１０において説明したと同
様の作用効果を発揮することができる。ここで図８〜図
１１においては説明を判り易くするためにスロット８４
の平面形状を長方形で示している。尚、上記各実施例で
は、プラズマ処理として、プラズマＣＶＤ処理を例にと
って説明したが、これに限定されず、プラズマエッチン
グ処理、プラズマアッシング処理等にも適用できるのは
勿論である。また、被処理体としては半導体ウエハに限
定されず、ＬＣＤ基板、ガラス基板等にも適用すること
ができる。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば次
のように優れた作用効果を発揮することができる。 請求
項１に規定する発明によれば、スロットを区画する端面
の部分おいて角部がなくなり、従って、従来生じていた
電界集中にともなう異常放電を発生し難くすることがで
きる。このため、プラズマ処理の面内均一性を向上でき
るのみならず、大電力を投入することができることか
ら、プラズマ処理の速度を速くさせてスループットを向
上させることができる。請求項２に規定する発明によれ
ば、先の請求項１の発明の効果と同様な効果を発揮する
ことができる。請求項３に規定する発明によれば、先の
請求項１の発明の効果と同様な効果を発揮することがで
きる。請求項６及び７に規定する発明によれば、アンテ
ナ部材の周辺部におけるスロット密度が高いので処理容
器の壁面に吸収されるプラズマを補償することができ
る。請求項９に規定する発明によれば、処理容器内への
マイクロ波の投入効率を高めることができる。請求項１
０及び１２に規定される発明によれば、先の請求項１〜
３に説明したと同様な作用効果を発揮することができ
る。請求項１１に規定する発明によれば、遅波材により
管内波長が短くなるので、より多数のスロットを形成す
ることができ、プラズマ密度の均一性をより高めること
ができる。
のように優れた作用効果を発揮することができる。 請求
項１に規定する発明によれば、スロットを区画する端面
の部分おいて角部がなくなり、従って、従来生じていた
電界集中にともなう異常放電を発生し難くすることがで
きる。このため、プラズマ処理の面内均一性を向上でき
るのみならず、大電力を投入することができることか
ら、プラズマ処理の速度を速くさせてスループットを向
上させることができる。請求項２に規定する発明によれ
ば、先の請求項１の発明の効果と同様な効果を発揮する
ことができる。請求項３に規定する発明によれば、先の
請求項１の発明の効果と同様な効果を発揮することがで
きる。請求項６及び７に規定する発明によれば、アンテ
ナ部材の周辺部におけるスロット密度が高いので処理容
器の壁面に吸収されるプラズマを補償することができ
る。請求項９に規定する発明によれば、処理容器内への
マイクロ波の投入効率を高めることができる。請求項１
０及び１２に規定される発明によれば、先の請求項１〜
３に説明したと同様な作用効果を発揮することができ
る。請求項１１に規定する発明によれば、遅波材により
管内波長が短くなるので、より多数のスロットを形成す
ることができ、プラズマ密度の均一性をより高めること
ができる。
【図１】本発明に係る平面アンテナ部材を用いたプラズ
マ処理装置を示す構成図である。
マ処理装置を示す構成図である。
【図２】平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】図２中のＢ−Ｂ線矢視拡大断面図である。
【図４】スロット全周の長さと電界放射強度との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
【図５】スロットの平面形状の変形例を示す図である。
【図６】スロットの断面形状の変形例を示す拡大断面図
である。
である。
【図７】平面形状が長方形状のスロットを示す図であ
る。
る。
【図８】平面アンテナ部材に形成されたスロットの配置
の一例を示す平面図である。
の一例を示す平面図である。
【図９】平面アンテナ部材に形成されたスロットの配置
の一例を示す平面図である。
の一例を示す平面図である。
【図１０】平面アンテナ部材に形成されたスロットの配
置の一例を示す平面図である。
置の一例を示す平面図である。
【図１１】平面アンテナ部材に形成されたスロットの配
置の一例を示す平面図である。
置の一例を示す平面図である。
【図１２】一般的なプラズマ処理装置を概略的に示す構
成図である。
成図である。
【図１３】従来の平面アンテナ部材を示す平面図であ
る。
る。
【図１４】スロットの形状を示す拡大図である。
【図１５】図１４中のＡ−Ａ線矢視断面図である。
２０ プラズマ処理装置
２２ 処理容器
２４ 載置台
６６ 平面アンテナ部材
６８ 導波箱
７０ 同軸導波管
７６ マイクロ波発生器
８２ 遅波材
８４ スロット
８４Ａ 端面
８４Ｂ 角部
８４Ｃ 端面
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/3065
Claims (12)
- 【請求項１】 被処理体を載置する載置台を内部に設け
て真空引き可能になされた処理容器内に対して、複数の
スロットからプラズマ発生用のマイクロ波を導入するた
めの平面アンテナ部材において、前記各スロットを区画
する端面の断面形状は、少なくとも一部に曲線状の丸味
がつけられていることを特徴とする平面アンテナ部材。 - 【請求項２】 被処理体を載置する載置台を内部に設け
て真空引き可能になされた処理容器内に対して、複数の
スロットからプラズマ発生用のマイクロ波を導入するた
めの平面アンテナ部材において、前記スロットの平面形
状は、少なくとも一部は曲線により囲まれた形状になさ
れており、且つ前記各スロットを区画する端面の断面形
状は、少なくとも一部に曲線状の丸味がつけられている
ことを特徴とする平面アンテナ部材。 - 【請求項３】 被処理体を載置する載置台を内部に設け
て真空引き可能になされた処理容器内に対して、複数の
スロットからプラズマ発生用のマイクロ波を導入するた
めの平面アンテナ部材において、前記スロットの平面形
状は、三角形又は四角形又は多角形になされ、若しくは
これらの組み合わせになされると共に、各角部は曲線状
になされて丸味がつけられており、且つ前記各スロット
を区画する端面の断面形状は、少なくとも一部に曲線状
の丸味がつけられていることを特徴とする平面アンテナ
部材。 - 【請求項４】 前記曲線により囲まれた形状は、円形ま
たは楕円形のいずれかであることを特徴とする請求項２
記載の平面アンテナ部材。 - 【請求項５】 前記複数のスロットは、同心円状に略均
等に配置されていることを特徴とする請求項１乃至４の
いずれかに記載の平面アンテナ部材。 - 【請求項６】 前記複数のスロットは、同心円状に分布
されると共に内周部よりも外周部の方が高い密度に形成
されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか
に記載の平面アンテナ部材。 - 【請求項７】 前記複数のスロットは、螺旋状に配置さ
れていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに
記載の平面アンテナ部材。 - 【請求項８】 前記複数のスロットの密度は、中心部か
ら外周部へ向けて、０．８〜０．９５のピッチ縮小率で
連続的に変化していることを特徴とする請求項６または
７記載の平面アンテナ部材。 - 【請求項９】 前記スロットの全周の長さは、前記マイ
クロ波の管内波長の０．５倍から２．５倍の範囲内の長
さに設定されていることを特徴とする請求項１乃至８の
いずれかに記載の平面アンテナ部材。 - 【請求項１０】 被処理体を載置する載置台を内部に設
けた真空引き可能な処理容器と、プラズマ発生用のマイ
クロ波を発生するマイクロ波発生器と、このマイクロ波
発生器にて発生したマイクロ波を前記処理容器へ導くた
めの導波管と、この導波管に接続されて前記載置台と対
向して配置された請求項１乃至９のいずれかに規定する
平面アンテナ部材とを備えたことを特徴とするプラズマ
処理装置。 - 【請求項１１】 前記平面アンテナ部材に並んで、前記
マイクロ波の波長を短縮させるために所定の誘電率を有
する遅波材を設けたことを特徴とする請求項１０に記載
のプラズマ処理装置。 - 【請求項１２】 真空引き可能になされた処理容器内の
載置台上に被処理体を載置し、前記処理容器内に所定の
処理ガスを導入しつつ請求項１乃至９のいずれかに規定
する平面アンテナ部材より前記処理容器内にマイクロ波
を導入してプラズマを形成し、このプラズマにより前記
被処理体に対して所定のプラズマ処理を施すようにした
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
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