JP3813741B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波によりアンテナ表面からプラズマ発生用のエネルギを投入して、これによりプラズマを発生させるプラズマ処理装置に関する。
【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１０ｍＴｏｒｒ程度の比較的圧力が低い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。
【０００３】
従来、この種のマイクロ波プラズマ装置としては、特開平３−１７２７３号公報に示すような装置が知られている。この装置にあっては、磁場形成手段を有するプラズマ発生室にマイクロ波を導入する導波管を接続し、この導波管より導入したマイクロ波により電子サイクロトロン共鳴を生ぜしめて高密度のプラズマを生成するようになっている。
図５はこの種の従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略構成図であり、処理容器２の天井部にマイクロ波透過窓４を設け、マイクロ波発生器６にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を例えば矩形状の矩形導波管８を介して多数のスリットを有する円板状のアンテナ部材１０へ導き、このアンテナ部材１０よりマイクロ波を放射させることにより、このマイクロ波をマイクロ波透過窓４を介して処理容器２内へ導入するようになっている。このアンテナ部材１０の上面には、マイクロ波の波長を短くしてエネルギ投入効率を向上させるために例えばセラミック等の誘電体材料よりなる遅波材１２が接着剤等により接合させて配置されている。そして、処理容器２内へ導入されたマイクロ波は、処理容器２の上部外側に設けた磁石１４により発生される磁界とＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を生じ、高密度のプラズマを発生することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導波管８及び矩形・同軸変換器９を介して同軸線１６を伝播してきたマイクロ波は、円板状のアンテナ部材１０の中心部から周辺部に広がりながら処理容器２内へエネルギとして放射されるが、処理容器２内へのエネルギ投入方法には、平面アンテナ部材１０に形成されたスリットの形態によって２つの方式がある。その１つはスリットを管内波長（遅波材１２によって短くなされた波長）の略１波長分のピッチで半径方向に形成する場合と、他の１つはスリットを管内波長よりも遥かに小さい微細ピッチ、例えば管内波長の略１／２０〜１／３０のピッチで半径方向に形成する場合がある。前者の波長ピッチのスリットの場合には、マイクロ波が円板状のアンテナ部材の中心部から周辺部に広がりながら、各スリットから下方へ向けて位相の揃った電磁波が投入され、これによりプラズマが生成される。
【０００５】
これに対して、後者の微細ピッチのスリットの場合には、マイクロ波が円板状のアンテナ部材の中心部から広がりながら微細ピッチで設けたスリットから少しずつマイクロ波がリークし、このリークマイクロ波は、下方向ではなく半径方向へ向かうような電磁波となり、このリーク電磁波により、プラズマを生成するようになっている。このようなリーク電磁波は、ウエハ方向、すなわち処理容器の下方向に対しては、指数関数的に減衰するような特性となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、後者の微細ピッチのスリットを有するアンテナ部材を用いたプラズマ処理装置は、前者の波長ピッチのスリットを有するアンテナ部材を用いたプラズマ処理装置に対して、より圧力の低い状態でも、例えば１ｍＴｏｒｒ前後において外部磁場を用いたＥＣＲ現象を利用しなくても適当な電力（φ５００ｍｍ口径で１〜２ＫＷ）でプラズマを生成して維持することができる、という利点を有するので、最近注目されてきている。
【０００７】
しかしながら、この後者の微細ピッチのスリットを有するアンテナ部材の場合には、この中心部から放射状に半径方向へ伝播させたマイクロ波は、アンテナ部材の周辺部で反射させてアンテナ中心方向へ戻すようになっており、これにより、電力効率を高めるように一般的に設計されている。このような場合は、アンテナ部材の中心部における電磁界強度が強くなる傾向にある。
その結果、図６に示すようにウエハ面上において、その周辺部よりも中心部の電磁界強度が特に大きくなり、そのため、プラズマ分布の不均一性が大きくなってプラズマ処理の面内均一性が確保できなくなる、といった問題が生じた。特開平３−２２４２２５号公報に開示されたように、マイクロ波の電磁界強度分布を均一化する目的で、導波管内にマイクロ波吸収体を設けることも提案されてはいるが、この公報の開示例は、アンテナ部材を用いることなく導波管より放電管に直接マイクロ波を投入する方式の装置であるために、アンテナ方式にそのまま採用することができないのみならず、マイクロ波の吸収量の微妙なコントロールも行なうことができない。
【０００８】
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、平面アンテナ部材の最外周部における反射電力をある程度低減させることによってマイクロ波の電磁界分布を均一化させることができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために、マイクロ波発生器にて発生したマイクロ波を、導波管を介して平面アンテナ部材に導き、これよりマイクロ波透過窓を介して被処理体をプラズマ処理する処理容器内に指数関数的に減衰するマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の周縁部に、前記平面アンテナ部材を伝搬してくるマイクロ波を吸収してこの反射量を抑制するためのマイクロ波吸収手段を設け、前記マイクロ波吸収手段は、前記平面アンテナ部材の周縁部に同心円状に配置されたリング状の複数の流体収容部と、この流体収容部内に導入される誘電損失を有するマイクロ波吸収液体とよりなり、前記マイクロ波吸収液体で満たされる前記流体収容部の数をコントロールすることによりマイクロ波の反射量を制御するように構成したものである。
【００１０】
これにより、平面アンテナ部材を中心部よりその周縁部へ向かって伝播されたマイクロ波は、マイクロ波吸収手段によりある程度吸収された状態で中心方向へ反射するので、平面アンテナ部材の中心部近傍におけるマイクロ波電磁界の強度が抑制され、結果的に処理容器内における電磁界の強度分布を均一化させることが可能となる。
上記液体収容部内に、マイクロ波吸収液体を選択的に導入することにより、マイクロ波の吸収量を適切にコントロールすることができ、処理容器内の電磁界の分布を一層均一化させるようにコントロールすることが可能となる。
【００１１】
また、前記液体収容部内に選択的に収容されるマイクロ波吸収液体を、循環しつつ冷却することにより、マイクロ波吸収液体の昇温を防いで温度を一定にしてこの誘電損失が変動することを防止でき、電磁界の均一分布を更に安定化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置を示す構成図、図２は図１に示す装置中の平面アンテナ部材を示す平面図、図３は図１に示す装置中のマイクロ波吸収手段を示す横断面図である。
【００１３】
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置に適用した場合について説明する。図示するようにプラズマ処理装置としてのこのプラズマエッチング装置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ると共に上部が段部状に縮径された処理容器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。また、この処理空間Ｓの上方が、プラズマ生成空間Ｓ１として形成される。
【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。
【００１５】
上記載置台２４の上面には、ここにウエハを吸着保持するための静電チャックやクランプ機構（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。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。
上記処理容器２２の側壁であって、処理空間Ｓを区画する部分には、容器内に例えばエッチング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３８が設けられ、このノズル３８はガス供給路４０によりマスフローコントローラ４２及び開閉弁４４を介して処理ガス源４６に接続されている。処理ガスとしてのエッチングガスは、、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 、Ｃ4 Ｆ8 ガス等を単ガスとして或いはこれらと水素ガスとの混合ガスを用いることができる。また、プラズマ生成空間Ｓ１の部分に臨ませて、プラズマガスとしてアルゴン等の不活性ガスを供給するための同じく石英製のガスノズル４８が設けられており、流量制御されたＡｒガスをここに供給するようになっている。
【００１６】
そして、処理容器２２の段部の外側には、ＥＣＲ用のリング状の磁石５０が設けられており、プラズマ生成空間Ｓ１にＥＣＲ発生用の磁界を印加するようになっている。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５２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５４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。
【００１７】
一方、処理容器２２の天井部には、この容器内にマイクロ波を導入するために、被処理体Ｗの直径と略同じ大きさの、或いはこれより大きい開口５６が形成されており、この開口５６に、Ｏリング等のシール部材５８を介して例えば石英製のマイクロ波透過窓６０が気密に設けられている。そして、このマイクロ波透過窓６０の上面側に、円板状の平面アンテナ部材６２が設置される。
具体的には、このアンテナ部材６２は、マイクロ波透過窓６０の上方に設置されており、このマイクロ波透過窓６０と平面アンテナ部材６２の接合部には、シール性を保つシール部材６６が介在されている。
【００１８】
また、平面アンテナ部材６２の上面には、薄い略円板状に成形された誘電体材料、例えばセラミックよりなる遅波材７２が接着剤等により接合されて配置されている。この遅波材７２の中央部には、後述する同軸線を通すための貫通孔７３が形成されている。この遅波材７２は、これに作用するマイクロ波の伝播速度を低下させることにより波長を短くして平面アンテナ部材６２より放射されるマイクロ波の放射効率を向上させるものである。そして、この遅波材７２を覆うようにしてアンテナ箱７４が設置されている。このアンテナ箱７４は、例えばアルミニウム等の金属よりなる。
【００１９】
上記平面アンテナ部材６２は、例えば銅やアルミニウム等の導伝性材料よりなり、図２にも示すようにこのアンテナ部材６２には、この周方向に延びる多数のスリット８０が形成されている（図２では同心円状に配列されている場合を示す）。ここで各スリット８０の長さ及び半径方向へのピッチは、マイクロ波の管内波長（遅波材７２によって短くなった波長）に依存して設定する。
特に、本実施例の場合には、従来装置において前述したような微細ピッチのスリットを採用しており、平面アンテナ部材６２の半径方向における隣接スリット間のピッチＬ１はマイクロ波の管内波長よりも遥かに小さく設定されており、例えば管内波長の略１／２０〜１／３０の長さのピッチに設定されている。このように微細ピッチのスリット８０を多数形成することにより、マイクロ波が平面アンテナ部材６２の中心から半径方向へ広がりながら微細ピッチで設けたスリットから少しずつマイクロ波がリークするようになっている。
【００２０】
一方、上記平面アンテナ部材６２に対してマイクロ波を供給するマイクロ波発生器８６は例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するものであり、これからは、矩形状の矩形導波管８８を介してマイクロ波を伝送し、内部の同軸線９０をアンテナ箱７４の中心に設けた開口９２及び遅波材７２の貫通孔７３に挿通させて、その先端を上記平面アンテナ部材６２の中心部に接続している。このマイクロ波の周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、１ＧＨｚ〜１０数ＧＨｚの範囲内のものを用いることができる。
また、矩形導波管８８の途中には、インピーダンスのマッチングを行なうマッチング回路９３及び矩形・同軸変換器９５が介設されている。
【００２１】
そして、上記平面アンテナ部材６２の周縁部であって、上記遅波材７２の外周側には、本発明の特徴とするマイクロ波吸収手段９６が設けられており、平面アンテナ部材６２に沿って伝播してくるマイクロ波の一部を吸収して反射量を抑制するようになっている。具体的には、このマイクロ波吸収手段９６は、図１及び図３にも示すように、遅波材７２の外周に、アンテナ箱７４の側壁７４Ａに沿って形成されたリング状の複数、図示例では３つの流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃを有しており、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃは、アンテナ部材６２の半径方向に重ね合わせて３層構造になっている。これらの流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの各厚さは後述するマイクロ波吸収液体が所定のマイクロ波を吸収するように所定の値に設定される。各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃを区画して上記収容部を形成する区画壁１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、マイクロ波を効率的に透過する誘電体材料、例えばテフロンにより形成されている。これに対して、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ内へは、誘電損失の大きなマイクロ波吸収液体１０２を選択的に導入し得るようになっている。このマイクロ波吸収液体１０２としては安価な水を用いることができる。
【００２２】
具体的には、各リング状の流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃには、流体導入口１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃが設けられると共に、その反対側には流体排出口１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃが形成されており、そして、流体導入口１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃには開閉弁１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを介設した分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃがそれぞれ連結されている。また、各流体排出口１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃにも分岐排出通路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃがそれぞれ連結され、各分岐排出通路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃは、それぞれマイクロ波吸収液体１０２を貯留する貯槽１１４に連結されている。この貯槽１１４からは途中にポンプ１１６及び冷却機構１１８を介設した循環通路１０８が引き出されており、この通路１０８が途中で複数に分岐されて上記分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃとなっている。
【００２３】
更に、各分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃには、途中に開閉弁１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを介設したブロワ通路１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃがそれぞれ接続されており、これに圧縮ガスを流すことにより、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ内に収容されているマイクロ波吸収液体１０２を選択的に排出して空にできるようになっている。
【００２４】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、ゲートバルブ５２を介して半導体ウエハＷを搬送アームにより処理容器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、処理ガス供給ノズル３８から例えばＣＦ4 等のエッチングガスを流量制御しつつ供給し、また、ガスノズル４８からプラズマガスとしてＡｒガスを供給する。そして、処理容器２２内を所定のプロセス圧力、例えば０．１〜数１０ｍＴｏｒｒの範囲内に維持する。尚、このＡｒガスを供給しない場合もある。同時にマイクロ波発生器８６からのマイクロ波を、矩形導波管８８及び矩形・同軸変換器９５を介して平面アンテナ部材６２に供給してプラズマ生成空間Ｓ１及び処理空間Ｓに電界を形成し、プラズマ放電によりガスを電離させてプラズマを発生させ、エッチング処理を行う。
【００２５】
ここで、マイクロ波発生器８６にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波管８８及び矩形・同軸変換器９５を介して伝播されて同軸線９０により平面アンテナ部材６２とアンテナ箱７４で囲まれた空間に供給され、更に、半径方向へ伝播しながら、微細ピッチで設けた多数のスリット８０から少しずつマイクロ波がリークする。また、アンテナ部材６２の周辺部に至ったマイクロ波は、金属製のアンテナ箱７４の側壁７４Ａで反射されて、アンテナ部材６２の中心方向へ向けて戻ることになる。このように、マイクロ波は、アンテナ部材６２の中心と側壁７４Ａとの間を往復伝播しながら微細ピッチのスリット８０から少しずつリークして行くことになる。このリークしたマイクロ波はマイクロ波透過窓６０を透過してプラズマ生成空間Ｓ１側へ導入されることになり、磁石５０により印加される磁界により電子サイクロトロン共鳴を生ずる。
【００２６】
このように、上述のようにアンテナ箱７４の側壁７４Ａにおいてマイクロ波を反射させてアンテナ中心側へ戻す構造となっているので、アンテナ部材６２の中心部におけるマイクロ波の電磁界強度が高くなる傾向にある。しかしながら、本実施例の場合には、アンテナ部材６２の周縁部にマイクロ波吸収手段９６を設けて適度にマイクロ波を吸収するようにして、ここで反射する量を抑制しているので、アンテナ部材６２の中心部における電磁界の強度は抑制され、その結果、全体的にマイクロ波の電磁界の強度分布をよりフラットな形態にして均一化することが可能となる。
マイクロ波を吸収するためには、図３にも示したように、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃにマイクロ波吸収液体１０２を充填させればよい。尚、図３においては、本発明の理解を容易にするために、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの幅を大きく記載している。
【００２７】
各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃに収容されたマイクロ波吸収液体をマイクロ波が横切って行く際、その通過する距離の長さに応じてマイクロ波は減衰することになる。各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃに対してマイクロ波吸収液体を収容するか否かは、各分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃに介設した開閉弁１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの開閉制御により選択できる。また、一度収容したマイクロ波吸収液体は、ブロワ通路１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃから選択的に圧縮ガスを流すことにより、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃから選択的に液体を排出してこれを空にすることができる。
従って、３層構造の流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの内、マイクロ波吸収液体で満たされた流体収容部の数をコントロールすることにより、マイクロ波がマイクロ波吸収液体中を通過する距離を変化させてマイクロ波の吸収量、すなわち反射量を適量にコントロールすることができる。図示例のように流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃが３層構造の場合には、マイクロ波の吸収量を４段階にコントロールすることができる。
【００２８】
図４は水で満たした流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの数を変えることによって、マイクロ波の吸収量を変化させた時のプラズマ分布を示すグラフである。グラフに示すように、曲線Ａに示すように水を流体収容部内に全く満たさない場合には（図６に示す場合と同じ）、マイクロ波の吸収は行なわれていないので、マイクロ波の反射量が多過ぎて、ウエハ中心部における電磁界強度分布が特に大きくなって、プラズマの均一性が劣っている。これは従来装置において図６を参照して説明した通りである。また、曲線Ｃに示すように水を満たした流体収容部が多過ぎる場合には、逆にマイクロ波の吸収量が多過ぎて反射量が少なくなり過ぎ、この結果、ウエハ中心部における電磁界強度が周囲よりも小さくなり過ぎ、この場合にもプラズマ分布の均一性が劣ってしまう。これに対して、曲線Ｂに示すように水を満たした流体収容部が適当数の場合には、マイクロ波の吸収量が適切な状態となり、この結果、ウエハ全面におけるプラズマ分布の均一性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
ここで２．４５ＧＨｚのマイクロ波が水を通過する時の半減深度（強度が半分になる深さ）は１．３ｃｍ程度なので流体収容部全体の厚さはそれ程大きくなくて済む。尚、マイクロ波はアンテナ箱７４の側壁７４Ａで反射するので、マイクロ波の吸収量は流体収容部の厚さの２倍となって効いてくる。
また、流体収容部の層数は３層に限定されず、スペースが許す限り、何層設けてもよいし、また、各流体収容部の幅（厚み）を異ならせてマイクロ波吸収量のコントロール性を向上させてより精度の高い微細なコントロールを行なうようにしてもよい。
【００３０】
また、マイクロ波吸収液体１０２としては、誘電損失の大きな液体、例えば安価な水を用いることができるが、これに限定されないのは勿論である。
更に、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ内のマイクロ波吸収液体１０２がマイクロ波を吸収することにより、これが昇温するが、このマイクロ波吸収液体を貯槽１１４へ戻して循環使用しつつこれを冷却機構１１８で冷却すれば、温度上昇を抑制できる。従って、温度上昇に伴う誘電損失の変化も防止できるので、マイクロ波の電磁界の分布を更に安定的に制御することができる。
また、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃを区画する区画壁１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、テフロンに限定されず、他の誘電損失の小さな絶縁材、例えば石英ガラスやポリイミド等を用いることもできる。
【００３１】
尚、以上の各実施例では、プラズマ処理装置としてＥＣＲプラズマ処理装置を例にとって説明したが、この方式のプラズマ処理装置に限定されず、マイクロ波を平面アンテナ部材により処理容器内へ放射させるようにした構造ならば、本発明は全てのプラズマ処理装置に適用することができる。
また、ここではプラズマエッチング処理を例にとって説明したが、プラズマ成膜処理、プラズマスパッタ処理、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。更には、被処理体として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し得る。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
平面アンテナ部材の周縁部にマイクロ波吸収手段を設けて適当量のマイクロ波を吸収するようにしたので、中心部に向けて反射するマイクロ波が低減されて最適量となり、従って、マイクロ波の電磁界の分布及びプラズマ分布の均一性を大幅に向上させることができる。
また、マイクロ波吸収手段を複数の液体収容部で形成してこれに選択的にマイクロ波吸収液体を流すようにしたので、マイクロ波の吸収量を制御でき、このためマイクロ波の電磁界の分布の均一性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す装置中の平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】図１に示す装置中のマイクロ波吸収手段を示す横断面図である。
【図４】水で満たした流体収容部の数を変えることによってマイクロ波の吸収量を変化させた時の電磁界強度分布（プラズマ分布）を示すグラフである。
【図５】従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【図６】従来のプラズマ処理装置を示す電磁界強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
２０ プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）
２２ 処理容器
２４ 載置台
６０ マイクロ波透過窓
６２ 平面アンテナ部材
７２ 遅波材
７４ アンテナ箱
８０ スリット
８６ マイクロ波発生器
８８ 矩形導波管
９０ 同軸線
９６ マイクロ波吸収手段
９８Ａ〜９８Ｃ 流体収容部
１００Ａ〜１００Ｃ 区画壁
１０２ マイクロ波吸収液体
１０４Ａ〜１０４Ｃ 流体導入口
１０６Ａ〜１０６Ｃ 流体排出口
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
【発明の属する技術分野】
本発明は、マイクロ波によりアンテナ表面からプラズマ発生用のエネルギを投入して、これによりプラズマを発生させるプラズマ処理装置に関する。
【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１０ｍＴｏｒｒ程度の比較的圧力が低い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。
【０００３】
従来、この種のマイクロ波プラズマ装置としては、特開平３−１７２７３号公報に示すような装置が知られている。この装置にあっては、磁場形成手段を有するプラズマ発生室にマイクロ波を導入する導波管を接続し、この導波管より導入したマイクロ波により電子サイクロトロン共鳴を生ぜしめて高密度のプラズマを生成するようになっている。
図５はこの種の従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略構成図であり、処理容器２の天井部にマイクロ波透過窓４を設け、マイクロ波発生器６にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を例えば矩形状の矩形導波管８を介して多数のスリットを有する円板状のアンテナ部材１０へ導き、このアンテナ部材１０よりマイクロ波を放射させることにより、このマイクロ波をマイクロ波透過窓４を介して処理容器２内へ導入するようになっている。このアンテナ部材１０の上面には、マイクロ波の波長を短くしてエネルギ投入効率を向上させるために例えばセラミック等の誘電体材料よりなる遅波材１２が接着剤等により接合させて配置されている。そして、処理容器２内へ導入されたマイクロ波は、処理容器２の上部外側に設けた磁石１４により発生される磁界とＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）を生じ、高密度のプラズマを発生することになる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、導波管８及び矩形・同軸変換器９を介して同軸線１６を伝播してきたマイクロ波は、円板状のアンテナ部材１０の中心部から周辺部に広がりながら処理容器２内へエネルギとして放射されるが、処理容器２内へのエネルギ投入方法には、平面アンテナ部材１０に形成されたスリットの形態によって２つの方式がある。その１つはスリットを管内波長（遅波材１２によって短くなされた波長）の略１波長分のピッチで半径方向に形成する場合と、他の１つはスリットを管内波長よりも遥かに小さい微細ピッチ、例えば管内波長の略１／２０〜１／３０のピッチで半径方向に形成する場合がある。前者の波長ピッチのスリットの場合には、マイクロ波が円板状のアンテナ部材の中心部から周辺部に広がりながら、各スリットから下方へ向けて位相の揃った電磁波が投入され、これによりプラズマが生成される。
【０００５】
これに対して、後者の微細ピッチのスリットの場合には、マイクロ波が円板状のアンテナ部材の中心部から広がりながら微細ピッチで設けたスリットから少しずつマイクロ波がリークし、このリークマイクロ波は、下方向ではなく半径方向へ向かうような電磁波となり、このリーク電磁波により、プラズマを生成するようになっている。このようなリーク電磁波は、ウエハ方向、すなわち処理容器の下方向に対しては、指数関数的に減衰するような特性となっている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、後者の微細ピッチのスリットを有するアンテナ部材を用いたプラズマ処理装置は、前者の波長ピッチのスリットを有するアンテナ部材を用いたプラズマ処理装置に対して、より圧力の低い状態でも、例えば１ｍＴｏｒｒ前後において外部磁場を用いたＥＣＲ現象を利用しなくても適当な電力（φ５００ｍｍ口径で１〜２ＫＷ）でプラズマを生成して維持することができる、という利点を有するので、最近注目されてきている。
【０００７】
しかしながら、この後者の微細ピッチのスリットを有するアンテナ部材の場合には、この中心部から放射状に半径方向へ伝播させたマイクロ波は、アンテナ部材の周辺部で反射させてアンテナ中心方向へ戻すようになっており、これにより、電力効率を高めるように一般的に設計されている。このような場合は、アンテナ部材の中心部における電磁界強度が強くなる傾向にある。
その結果、図６に示すようにウエハ面上において、その周辺部よりも中心部の電磁界強度が特に大きくなり、そのため、プラズマ分布の不均一性が大きくなってプラズマ処理の面内均一性が確保できなくなる、といった問題が生じた。特開平３−２２４２２５号公報に開示されたように、マイクロ波の電磁界強度分布を均一化する目的で、導波管内にマイクロ波吸収体を設けることも提案されてはいるが、この公報の開示例は、アンテナ部材を用いることなく導波管より放電管に直接マイクロ波を投入する方式の装置であるために、アンテナ方式にそのまま採用することができないのみならず、マイクロ波の吸収量の微妙なコントロールも行なうことができない。
【０００８】
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、平面アンテナ部材の最外周部における反射電力をある程度低減させることによってマイクロ波の電磁界分布を均一化させることができるプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記問題点を解決するために、マイクロ波発生器にて発生したマイクロ波を、導波管を介して平面アンテナ部材に導き、これよりマイクロ波透過窓を介して被処理体をプラズマ処理する処理容器内に指数関数的に減衰するマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、前記平面アンテナ部材の周縁部に、前記平面アンテナ部材を伝搬してくるマイクロ波を吸収してこの反射量を抑制するためのマイクロ波吸収手段を設け、前記マイクロ波吸収手段は、前記平面アンテナ部材の周縁部に同心円状に配置されたリング状の複数の流体収容部と、この流体収容部内に導入される誘電損失を有するマイクロ波吸収液体とよりなり、前記マイクロ波吸収液体で満たされる前記流体収容部の数をコントロールすることによりマイクロ波の反射量を制御するように構成したものである。
【００１０】
これにより、平面アンテナ部材を中心部よりその周縁部へ向かって伝播されたマイクロ波は、マイクロ波吸収手段によりある程度吸収された状態で中心方向へ反射するので、平面アンテナ部材の中心部近傍におけるマイクロ波電磁界の強度が抑制され、結果的に処理容器内における電磁界の強度分布を均一化させることが可能となる。
上記液体収容部内に、マイクロ波吸収液体を選択的に導入することにより、マイクロ波の吸収量を適切にコントロールすることができ、処理容器内の電磁界の分布を一層均一化させるようにコントロールすることが可能となる。
【００１１】
また、前記液体収容部内に選択的に収容されるマイクロ波吸収液体を、循環しつつ冷却することにより、マイクロ波吸収液体の昇温を防いで温度を一定にしてこの誘電損失が変動することを防止でき、電磁界の均一分布を更に安定化することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。
図１は本発明に係るプラズマ処理装置を示す構成図、図２は図１に示す装置中の平面アンテナ部材を示す平面図、図３は図１に示す装置中のマイクロ波吸収手段を示す横断面図である。
【００１３】
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマエッチング装置に適用した場合について説明する。図示するようにプラズマ処理装置としてのこのプラズマエッチング装置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ると共に上部が段部状に縮径された処理容器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。また、この処理空間Ｓの上方が、プラズマ生成空間Ｓ１として形成される。
【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。
【００１５】
上記載置台２４の上面には、ここにウエハを吸着保持するための静電チャックやクランプ機構（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。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。
上記処理容器２２の側壁であって、処理空間Ｓを区画する部分には、容器内に例えばエッチング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３８が設けられ、このノズル３８はガス供給路４０によりマスフローコントローラ４２及び開閉弁４４を介して処理ガス源４６に接続されている。処理ガスとしてのエッチングガスは、、ＣＨＦ3 、ＣＦ4 、Ｃ4 Ｆ8 ガス等を単ガスとして或いはこれらと水素ガスとの混合ガスを用いることができる。また、プラズマ生成空間Ｓ１の部分に臨ませて、プラズマガスとしてアルゴン等の不活性ガスを供給するための同じく石英製のガスノズル４８が設けられており、流量制御されたＡｒガスをここに供給するようになっている。
【００１６】
そして、処理容器２２の段部の外側には、ＥＣＲ用のリング状の磁石５０が設けられており、プラズマ生成空間Ｓ１にＥＣＲ発生用の磁界を印加するようになっている。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５２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５４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。
【００１７】
一方、処理容器２２の天井部には、この容器内にマイクロ波を導入するために、被処理体Ｗの直径と略同じ大きさの、或いはこれより大きい開口５６が形成されており、この開口５６に、Ｏリング等のシール部材５８を介して例えば石英製のマイクロ波透過窓６０が気密に設けられている。そして、このマイクロ波透過窓６０の上面側に、円板状の平面アンテナ部材６２が設置される。
具体的には、このアンテナ部材６２は、マイクロ波透過窓６０の上方に設置されており、このマイクロ波透過窓６０と平面アンテナ部材６２の接合部には、シール性を保つシール部材６６が介在されている。
【００１８】
また、平面アンテナ部材６２の上面には、薄い略円板状に成形された誘電体材料、例えばセラミックよりなる遅波材７２が接着剤等により接合されて配置されている。この遅波材７２の中央部には、後述する同軸線を通すための貫通孔７３が形成されている。この遅波材７２は、これに作用するマイクロ波の伝播速度を低下させることにより波長を短くして平面アンテナ部材６２より放射されるマイクロ波の放射効率を向上させるものである。そして、この遅波材７２を覆うようにしてアンテナ箱７４が設置されている。このアンテナ箱７４は、例えばアルミニウム等の金属よりなる。
【００１９】
上記平面アンテナ部材６２は、例えば銅やアルミニウム等の導伝性材料よりなり、図２にも示すようにこのアンテナ部材６２には、この周方向に延びる多数のスリット８０が形成されている（図２では同心円状に配列されている場合を示す）。ここで各スリット８０の長さ及び半径方向へのピッチは、マイクロ波の管内波長（遅波材７２によって短くなった波長）に依存して設定する。
特に、本実施例の場合には、従来装置において前述したような微細ピッチのスリットを採用しており、平面アンテナ部材６２の半径方向における隣接スリット間のピッチＬ１はマイクロ波の管内波長よりも遥かに小さく設定されており、例えば管内波長の略１／２０〜１／３０の長さのピッチに設定されている。このように微細ピッチのスリット８０を多数形成することにより、マイクロ波が平面アンテナ部材６２の中心から半径方向へ広がりながら微細ピッチで設けたスリットから少しずつマイクロ波がリークするようになっている。
【００２０】
一方、上記平面アンテナ部材６２に対してマイクロ波を供給するマイクロ波発生器８６は例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生するものであり、これからは、矩形状の矩形導波管８８を介してマイクロ波を伝送し、内部の同軸線９０をアンテナ箱７４の中心に設けた開口９２及び遅波材７２の貫通孔７３に挿通させて、その先端を上記平面アンテナ部材６２の中心部に接続している。このマイクロ波の周波数は２．４５ＧＨｚに限定されず、１ＧＨｚ〜１０数ＧＨｚの範囲内のものを用いることができる。
また、矩形導波管８８の途中には、インピーダンスのマッチングを行なうマッチング回路９３及び矩形・同軸変換器９５が介設されている。
【００２１】
そして、上記平面アンテナ部材６２の周縁部であって、上記遅波材７２の外周側には、本発明の特徴とするマイクロ波吸収手段９６が設けられており、平面アンテナ部材６２に沿って伝播してくるマイクロ波の一部を吸収して反射量を抑制するようになっている。具体的には、このマイクロ波吸収手段９６は、図１及び図３にも示すように、遅波材７２の外周に、アンテナ箱７４の側壁７４Ａに沿って形成されたリング状の複数、図示例では３つの流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃを有しており、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃは、アンテナ部材６２の半径方向に重ね合わせて３層構造になっている。これらの流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの各厚さは後述するマイクロ波吸収液体が所定のマイクロ波を吸収するように所定の値に設定される。各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃを区画して上記収容部を形成する区画壁１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、マイクロ波を効率的に透過する誘電体材料、例えばテフロンにより形成されている。これに対して、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ内へは、誘電損失の大きなマイクロ波吸収液体１０２を選択的に導入し得るようになっている。このマイクロ波吸収液体１０２としては安価な水を用いることができる。
【００２２】
具体的には、各リング状の流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃには、流体導入口１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃが設けられると共に、その反対側には流体排出口１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃが形成されており、そして、流体導入口１０４Ａ、１０４Ｂ、１０４Ｃには開閉弁１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃを介設した分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃがそれぞれ連結されている。また、各流体排出口１０６Ａ、１０６Ｂ、１０６Ｃにも分岐排出通路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃがそれぞれ連結され、各分岐排出通路１１２Ａ、１１２Ｂ、１１２Ｃは、それぞれマイクロ波吸収液体１０２を貯留する貯槽１１４に連結されている。この貯槽１１４からは途中にポンプ１１６及び冷却機構１１８を介設した循環通路１０８が引き出されており、この通路１０８が途中で複数に分岐されて上記分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃとなっている。
【００２３】
更に、各分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃには、途中に開閉弁１２０Ａ、１２０Ｂ、１２０Ｃを介設したブロワ通路１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃがそれぞれ接続されており、これに圧縮ガスを流すことにより、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ内に収容されているマイクロ波吸収液体１０２を選択的に排出して空にできるようになっている。
【００２４】
次に、以上のように構成された本実施例の動作について説明する。
まず、ゲートバルブ５２を介して半導体ウエハＷを搬送アームにより処理容器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、処理ガス供給ノズル３８から例えばＣＦ4 等のエッチングガスを流量制御しつつ供給し、また、ガスノズル４８からプラズマガスとしてＡｒガスを供給する。そして、処理容器２２内を所定のプロセス圧力、例えば０．１〜数１０ｍＴｏｒｒの範囲内に維持する。尚、このＡｒガスを供給しない場合もある。同時にマイクロ波発生器８６からのマイクロ波を、矩形導波管８８及び矩形・同軸変換器９５を介して平面アンテナ部材６２に供給してプラズマ生成空間Ｓ１及び処理空間Ｓに電界を形成し、プラズマ放電によりガスを電離させてプラズマを発生させ、エッチング処理を行う。
【００２５】
ここで、マイクロ波発生器８６にて発生した例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波は、矩形導波管８８及び矩形・同軸変換器９５を介して伝播されて同軸線９０により平面アンテナ部材６２とアンテナ箱７４で囲まれた空間に供給され、更に、半径方向へ伝播しながら、微細ピッチで設けた多数のスリット８０から少しずつマイクロ波がリークする。また、アンテナ部材６２の周辺部に至ったマイクロ波は、金属製のアンテナ箱７４の側壁７４Ａで反射されて、アンテナ部材６２の中心方向へ向けて戻ることになる。このように、マイクロ波は、アンテナ部材６２の中心と側壁７４Ａとの間を往復伝播しながら微細ピッチのスリット８０から少しずつリークして行くことになる。このリークしたマイクロ波はマイクロ波透過窓６０を透過してプラズマ生成空間Ｓ１側へ導入されることになり、磁石５０により印加される磁界により電子サイクロトロン共鳴を生ずる。
【００２６】
このように、上述のようにアンテナ箱７４の側壁７４Ａにおいてマイクロ波を反射させてアンテナ中心側へ戻す構造となっているので、アンテナ部材６２の中心部におけるマイクロ波の電磁界強度が高くなる傾向にある。しかしながら、本実施例の場合には、アンテナ部材６２の周縁部にマイクロ波吸収手段９６を設けて適度にマイクロ波を吸収するようにして、ここで反射する量を抑制しているので、アンテナ部材６２の中心部における電磁界の強度は抑制され、その結果、全体的にマイクロ波の電磁界の強度分布をよりフラットな形態にして均一化することが可能となる。
マイクロ波を吸収するためには、図３にも示したように、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃにマイクロ波吸収液体１０２を充填させればよい。尚、図３においては、本発明の理解を容易にするために、各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの幅を大きく記載している。
【００２７】
各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃに収容されたマイクロ波吸収液体をマイクロ波が横切って行く際、その通過する距離の長さに応じてマイクロ波は減衰することになる。各流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃに対してマイクロ波吸収液体を収容するか否かは、各分岐循環通路１０８Ａ、１０８Ｂ、１０８Ｃに介設した開閉弁１１０Ａ、１１０Ｂ、１１０Ｃの開閉制御により選択できる。また、一度収容したマイクロ波吸収液体は、ブロワ通路１２２Ａ、１２２Ｂ、１２２Ｃから選択的に圧縮ガスを流すことにより、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃから選択的に液体を排出してこれを空にすることができる。
従って、３層構造の流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの内、マイクロ波吸収液体で満たされた流体収容部の数をコントロールすることにより、マイクロ波がマイクロ波吸収液体中を通過する距離を変化させてマイクロ波の吸収量、すなわち反射量を適量にコントロールすることができる。図示例のように流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃが３層構造の場合には、マイクロ波の吸収量を４段階にコントロールすることができる。
【００２８】
図４は水で満たした流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃの数を変えることによって、マイクロ波の吸収量を変化させた時のプラズマ分布を示すグラフである。グラフに示すように、曲線Ａに示すように水を流体収容部内に全く満たさない場合には（図６に示す場合と同じ）、マイクロ波の吸収は行なわれていないので、マイクロ波の反射量が多過ぎて、ウエハ中心部における電磁界強度分布が特に大きくなって、プラズマの均一性が劣っている。これは従来装置において図６を参照して説明した通りである。また、曲線Ｃに示すように水を満たした流体収容部が多過ぎる場合には、逆にマイクロ波の吸収量が多過ぎて反射量が少なくなり過ぎ、この結果、ウエハ中心部における電磁界強度が周囲よりも小さくなり過ぎ、この場合にもプラズマ分布の均一性が劣ってしまう。これに対して、曲線Ｂに示すように水を満たした流体収容部が適当数の場合には、マイクロ波の吸収量が適切な状態となり、この結果、ウエハ全面におけるプラズマ分布の均一性を大幅に向上させることができる。
【００２９】
ここで２．４５ＧＨｚのマイクロ波が水を通過する時の半減深度（強度が半分になる深さ）は１．３ｃｍ程度なので流体収容部全体の厚さはそれ程大きくなくて済む。尚、マイクロ波はアンテナ箱７４の側壁７４Ａで反射するので、マイクロ波の吸収量は流体収容部の厚さの２倍となって効いてくる。
また、流体収容部の層数は３層に限定されず、スペースが許す限り、何層設けてもよいし、また、各流体収容部の幅（厚み）を異ならせてマイクロ波吸収量のコントロール性を向上させてより精度の高い微細なコントロールを行なうようにしてもよい。
【００３０】
また、マイクロ波吸収液体１０２としては、誘電損失の大きな液体、例えば安価な水を用いることができるが、これに限定されないのは勿論である。
更に、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃ内のマイクロ波吸収液体１０２がマイクロ波を吸収することにより、これが昇温するが、このマイクロ波吸収液体を貯槽１１４へ戻して循環使用しつつこれを冷却機構１１８で冷却すれば、温度上昇を抑制できる。従って、温度上昇に伴う誘電損失の変化も防止できるので、マイクロ波の電磁界の分布を更に安定的に制御することができる。
また、流体収容部９８Ａ、９８Ｂ、９８Ｃを区画する区画壁１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃは、テフロンに限定されず、他の誘電損失の小さな絶縁材、例えば石英ガラスやポリイミド等を用いることもできる。
【００３１】
尚、以上の各実施例では、プラズマ処理装置としてＥＣＲプラズマ処理装置を例にとって説明したが、この方式のプラズマ処理装置に限定されず、マイクロ波を平面アンテナ部材により処理容器内へ放射させるようにした構造ならば、本発明は全てのプラズマ処理装置に適用することができる。
また、ここではプラズマエッチング処理を例にとって説明したが、プラズマ成膜処理、プラズマスパッタ処理、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。更には、被処理体として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し得る。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のプラズマ処理装置によれば、次のように優れた作用効果を発揮することができる。
平面アンテナ部材の周縁部にマイクロ波吸収手段を設けて適当量のマイクロ波を吸収するようにしたので、中心部に向けて反射するマイクロ波が低減されて最適量となり、従って、マイクロ波の電磁界の分布及びプラズマ分布の均一性を大幅に向上させることができる。
また、マイクロ波吸収手段を複数の液体収容部で形成してこれに選択的にマイクロ波吸収液体を流すようにしたので、マイクロ波の吸収量を制御でき、このためマイクロ波の電磁界の分布の均一性を一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置を示す構成図である。
【図２】図１に示す装置中の平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】図１に示す装置中のマイクロ波吸収手段を示す横断面図である。
【図４】水で満たした流体収容部の数を変えることによってマイクロ波の吸収量を変化させた時の電磁界強度分布（プラズマ分布）を示すグラフである。
【図５】従来のプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【図６】従来のプラズマ処理装置を示す電磁界強度分布を示すグラフである。
【符号の説明】
２０ プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）
２２ 処理容器
２４ 載置台
６０ マイクロ波透過窓
６２ 平面アンテナ部材
７２ 遅波材
７４ アンテナ箱
８０ スリット
８６ マイクロ波発生器
８８ 矩形導波管
９０ 同軸線
９６ マイクロ波吸収手段
９８Ａ〜９８Ｃ 流体収容部
１００Ａ〜１００Ｃ 区画壁
１０２ マイクロ波吸収液体
１０４Ａ〜１０４Ｃ 流体導入口
１０６Ａ〜１０６Ｃ 流体排出口
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (4)
- マイクロ波発生器にて発生したマイクロ波を、導波管を介して平面アンテナ部材に導き、これよりマイクロ波透過窓を介して被処理体をプラズマ処理する処理容器内に指数関数的に減衰するマイクロ波を導入するプラズマ処理装置において、
前記平面アンテナ部材の周縁部に、前記平面アンテナ部材を伝搬してくるマイクロ波を吸収してこの反射量を抑制するためのマイクロ波吸収手段を設け、前記マイクロ波吸収手段は、前記平面アンテナ部材の周縁部に同心円状に配置されたリング状の複数の流体収容部と、この流体収容部内に導入される誘電損失を有するマイクロ波吸収液体とよりなり、前記マイクロ波吸収液体で満たされる前記流体収容部の数をコントロールすることによりマイクロ波の反射量を制御するように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記流体収容部は、そのリング状の半径を異ならせて３つ形成されていることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理装置。
- 前記液体収容部内に収容されるマイクロ波吸収液体は、循環されつつ冷却されていることを特徴とする請求項１又は２記載のプラズマ処理装置。
- 前記平面アンテナ部材の上面には、誘電体材料よりなる遅波材が接合させて設けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
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