JP3889280B2

JP3889280B2 - Plasma processing equipment

Info

Publication number: JP3889280B2
Application number: JP2002000944A
Authority: JP
Inventors: 忠弘大見; 尚久後藤; 昌樹平山; 哲也後藤; 俊明本郷; 哲大沢
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2002-01-07
Filing date: 2002-01-07
Publication date: 2007-03-07
Anticipated expiration: 2022-01-07
Also published as: JP2003203869A

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、０．１ｍＴｏｒｒ（１３．３ｍＰａ）〜数１０ｍＴｏｒｒ（数Ｐａ）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３−１９１０７３号公報、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８を参照して概略的に説明する。図８は従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【０００３】
図８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円板状の窒化アルミ等よりなる絶縁板８を気密に設けている。
そして、この絶縁板８の上面に厚さ数ｍｍ程度の円板状の平面アンテナ部材１０と、必要に応じてこの平面アンテナ部材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１２を設置している。この遅波材１２の上方には、内部に冷却水を流す冷却水流路１４が形成された天井冷却ジャケット１６が設けられており、遅波材１２等を冷却するようになっている。そして、アンテナ部材１０には多数の、例えば略円形の貫通孔よりなるマイクロ波放射孔１８が形成されている。このマイクロ波放射孔１８は一般的には、同心円状に配置されたり、或いは螺旋状に配置されている。そして、平面アンテナ部材１０の中心部に同軸導波管２０の内部ケーブル２２を接続して図示しないマイクロ波発生器より発生した、例えば２．４５ＧＨｚの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搬させつつアンテナ部材１０に設けたマイクロ波放射孔１８からマイクロ波を放出させてこれを絶縁板８に透過させて、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内の処理空間Ｓ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、処理容器４の天井部を区画する絶縁板８は、一般的には誘電損失が比較的低い窒化アルミ（ＡｌＮ）等を用いて大部分のマイクロ波を下方へ透過するようになっているが、このアンテナ部材１０の周辺部近傍では、処理容器４の壁面でマイクロ波が反射され、しかも誘電体よりなる遅波材１２や絶縁板８中をマイクロ波が透過することからファラデー効果により、アンテナ部材１０や絶縁板８の円周方向に沿った定在波が発生し易くなる。この結果、処理容器４の側壁と絶縁板８の周辺部との間で、矢印に示すような異常放電２４が発生し、プラズマ密度の面内均一性が劣化するばかりか、異常放電２４によるスパッタ現象によりプロセス処理に悪影響を与える、といった問題点があった。
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、平面アンテナ部材等の周辺部において円周方向へ向かう定在波の発生を抑制することにより、この部分での異常放電の発生を防止することが可能であり、更にプラズマ形成領域周辺部からのマイクロ波の漏れを防止できる電力効率の高いプラズマ処理装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有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辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成したことを特徴とするプラズマ処理装置である。
これによれば、ファラデーシールド電極手段により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することが可能となる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することが可能となる。
【０００６】
この場合、例えば請求項２に規定するように、前記ファラデーシールド電極手段は、前記処理容器の半径方向へ延びる複数のくし部材を有している。
また、例えば請求項３に規定するように、前記くし部材の長さは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されている。
【０００７】
また、例えば請求項４に規定するように、前記くし部材のピッチは、前記マイクロ波が前記絶縁板を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されている。
また、例えば請求項５に規定するように、前記ファラデーシールド電極手段の前記くし部材は、前記絶縁板の内部に埋め込まれている。
【０００８】
請求項６に規定する発明は、天井部が開口されて内部が真空引き可能になされた処理容器と、前記処理容器の天井部の開口に気密に装着された絶縁板と、被処理体を載置するために前記処理容器内に設けられた載置台と、前記絶縁板の上方に設けられて所定のピッチで形成された複数のマイクロ波放射孔からプラズマ発生用のマイクロ波を前記絶縁板を透過させて前記処理容器内へ導入する平面アンテナ部材と、前記平面アンテナ部材の上方に設けられて前記マイクロ波の波長を短縮するための遅波材と、前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有するプラ前記処理容器内へ所定のガスを導入するガス供給手段とを有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辺部には、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝が形成されていることを特徴とするプラズマ処理装置である。
これによれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することが可能となる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することが可能となる。
【０００９】
この場合、例えば請求項７に規定するように、前記シールド溝は、前記処理容器の半径方向へ延びている。
また、例えば請求項８に規定するように、前記シールド溝の長さは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定されている。
【００１０】
また、例えば請求項９に規定するように、前記シールド溝のピッチは、前記マイクロ波が前記遅波材を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定されている。
また、例えば請求項１０に規定するように、前記平面アンテナ部材の周辺部と前記処理容器内のプラズマ形成領域の周辺部との間にくし歯状のファラデーシールド電極手段を設けるように構成している。
これによれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝とファラデーシールド電極手段との相乗効果により、平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生を一層抑制することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の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の一例を示す構成図、図２は図１に示すプラズマ処理装置の平面アンテナ部材を示す平面図、図３はファラデーシールド電極手段を示す平面図、図４はプラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図である。
本実施例においてはプラズマ処理装置をプラズマＣＶＤ（ＣｈｅｍｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）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３０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３２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、この処理空間Ｓがプラズマ形成領域となる。
【００１２】
この処理容器３２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３４が収容される。この載置台３４は、例えばアルマイト処理したアルミニウム等により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３６により支持されると共にこの支持台３６は処理容器３２内の底部に絶縁材３８を介して設置されている。
上記載置台３４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３４及び支持台３６は給電線４０を介してマッチングボックス４２及び例えば１３．５６ＭＨｚのバイアス用高周波電源４４に接続されている。尚、このバイアス用高周波電源４４を設けない場合もある。
【００１３】
上記載置台３４を支持する支持台３６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４６が設けられる。尚、必要に応じてこの載置台３４中に加熱用ヒータを設けてもよい。
上記処理容器３２の側壁には、ガス供給手段として、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４８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５０が設けられ、これらのノズル４８、５０はそれぞれガス供給路５２、５４によりマスフローコントローラ５６、５８及び開閉弁６０、６２を介してそれぞれプラズマガス源６４及び処理ガス源６６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。
【００１４】
また、容器側壁の外側には、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６８が設けられると共に、この側壁を冷却する冷却ジャケット６９が設けられる。また、容器底部には、排気口７０が設けられると共に、この排気口７０には図示されない真空ポンプが介接された排気路７２が接続されており、必要に応じて処理容器３２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３２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よりなるマイクロ波に対しては透過性を有する全体の厚さが２０ｍｍ程度の絶縁板７４がＯリング等のシール部材７６を介して気密に設けられる。そして、この絶縁板７４の周辺部に本発明の特徴とするファラデーシールド電極手段７７が設けられる。尚、このファラデーシールド電極手段７７の構造については後述する。
【００１５】
そして、この絶縁板７４の上面に、また本発明の特徴とする円板状の平面アンテナ部材７８と高誘電率特性を有する遅波材８０とが設けられる。具体的にはこの平面アンテナ部材７８は、上記処理容器３２と一体的に成形されている導電性の中空円筒状容器よりなる導波箱８２の底板として構成され、前記処理容器３２内の上記載置台３４に対向させて設けられる。尚、上記平面アンテナ部材７８の構造については後述する。
この導波箱８２及び上記処理容器３２は共に接地されると共に、この導波箱８２の上部の中心には、同軸導波管８４の外管８４Ａが接続され、内部の内部ケーブル８４Ｂは、上記遅波材８０の中心の貫通孔８６を通って上記平面アンテナ部材７８の中心部に接続される。そして、この同軸導波管８４は、モード変換器８８及び導波管９０を介して例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波発生器９２に接続されており、上記平面アンテナ部材７８へマイクロ波を伝搬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る。上記導波箱８２の上部には、内部に冷却水を流す冷却水流路９４が形成された天井冷却ジャケット９６が設けられており、上記遅波材８０等を冷却するようになっている。そして、上記導波箱８２内であって、平面アンテナ部材７８の上面には、上記高誘電率特性を有する遅波材８０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。この遅波材８０としては、例えば上記絶縁板７４と同じ材料である窒化アルミ等を用いることができる。
【００１６】
上記平面アンテナ部材７８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３００〜４００ｍｍ、厚みが１〜数ｍｍ、例えば５ｍｍの導電性材料よりなる、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、この円板には、図２にも示すように例えば円形の貫通孔よりなる多数のマイクロ波放射孔９８が、アンテナ部材７８に略均等に配置させて設けられている。このマイクロ波放射孔９８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。そして、この平面アンテナ部材７８の周辺部には、本発明の特徴とする、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝１００（図２参照）が形成されている。具体的には、上記各シールド溝１００は、平面アンテナ部材７８の半径方向に沿って形成されていると共に、この平面アンテナ部材９８の周方向に沿って所定の間隔（ピッチ）でもって配列されている。各シールド溝１００は、上述のように円形のアルミ板の周辺部を細長い矩形状の閉じられた溝状に打ち抜くことにより形成されており、アンテナ部材７８の外周端側は、幅Ａ１が５ｍｍ程度の押さえ代１０２となって、図４にも示すように、この押さえ代１０２の部分を保持することによりこのアンテナ部材７８を固定すると共にこの部分を接地している。
【００１７】
各シールド溝１００の幅Ｗ１は、例えば１〜９ｍｍ程度に設定されると共に、長さＬ１は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定している。また、隣設される各シールド溝１００のピッチＰ１は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定しており、これにより、上記アンテナ部材７８の周辺部近傍において円周方向に向かう定在波をできるだけ発生させないようにしている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし、上記遅波材８０の材料を誘電率が９程度の窒化アルミ（ＡｌＮ）であると仮定すると、上記遅波材８０を伝搬するマイクロ波の波長λ１は略４０ｍｍ程度である。従って、この１／４波長は１０ｍｍ程度であるので、上記シールド溝１００の長さＬ１は略１０ｍｍ以上とし、ピッチＰ１は略１０ｍｍ以下とする。この長さＬ１を過度に大きくすると、プラズマ形成領域が減少してしまうので、この長さＬ１の最大値は、例えば４０ｍｍ程度が好ましい。
【００１８】
また、上記絶縁板７４の周辺部に設けられる上記ファラデーシールド電極手段７７は、図３にも示すように全体が例えばアルミニウム等の導電性材料によりくし歯状に成形されている。具体的には、このファラデーシールド電極手段７７は、図３にも示すように、円形リング状になされたシールド本体７７Ａとこのリング状のシールド本体７７Ａの内面よりその中心方向へ延びる、すなわち処理容器３２の半径方向へ延びる複数のくし部材７７Ｂとにより形成されており、このくし部材７７Ｂはリング状のシールド本体７７Ａの周方向に沿って所定の間隔（ピッチ）でもって配列されている。
【００１９】
上記各くし部材７７Ｂの幅Ｗ２は、例えば１〜９ｍｍ程度に設定されると共に、長さＬ２は、上記マイクロ波が上記絶縁板７４を伝搬する時の波長の実質的に１／４以上の長さに設定している。また、隣設される各くし部材７７ＢのピッチＰ２は、上記マイクロ波が上記遅波材８０を伝搬する時の波長の実質的に１／４以下の長さに設定しており、これにより、上記絶縁板７４の周辺部近傍において円周方向に向かう定在波をできるだけ発生させないようにしている。ここで、上述のようにマイクロ波の周波数を２．４５ＧＨｚとし、上記絶縁板７４の材料を、上記遅波材９０の材料と同じ誘電率が９程度の窒化アルミ（ＡｌＮ）であると仮定すると、上記絶縁板７４を伝搬するマイクロ波の波長λ１は略４０ｍｍ程度である。従って、この１／４波長は１０ｍｍ程度であるので、上記くし部材７７Ｂの長さＬ２は略１０ｍｍ以上とし、ピッチＰ２は略１０ｍｍ以下とする。この長さＬ２を過度に大きくすると、プラズマ形成領域が減少してしまうので、この長さＬ２の最大値は、例えば４０ｍｍ程度が好ましい。
【００２０】
そして、このように形成されたファラデーシールド電極手段７７は、図１にも示すように、上記リング状のシールド本体７７Ａを、上記処理容器３２の内壁に形成した凹部に挟み込み、また、くし部材７７Ｂを上記絶縁板７４の内部に埋め込んでいる。具体的には、上記絶縁板７４を、上部絶縁板部材７４Ａと下部絶縁板部材７４Ｂとに２つに分割して形成しており、これらの上部絶縁板部材７４Ａと下部絶縁板部材７４Ｂとを、これらの周辺部に上記くし部材７７Ｂを挟み込むようにして密接させて結合することにより、上記くし部材７７Ｂを絶縁板７４内に埋め込むようにしている。
【００２１】
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置を用いて行なわれる処理方法について説明する。
まず、ゲートバルブ６８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３２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３４の上面の載置面に載置する。
そして、処理容器３２内を所定のプロセス圧力、例えば０．０１〜数Ｐａの範囲内に維持して、プラズマガス供給ノズル４８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５０から例えばＳｉＨ₄ 、Ｏ₂ 、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９２にて発生したマイクロ波を、導波管９０及び同軸導波管８４を介して平面アンテナ部材７８に供給して処理空間Ｓに、遅波材８０によって波長が短くされたマイクロ波を導入し、これにより処理空間Ｓに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ＣＶＤによる成膜処理を行う。
【００２２】
ここで、マイクロ波発生器８２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８４内を伝搬して導波箱８２内の平面アンテナ部材７８に到達し、内部ケーブル８４Ｂの接続された円板状のアンテナ部材７８の中心部から放射状に周辺部に伝搬される間に、このアンテナ部材７８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マイクロ波放射孔９８から絶縁板７４を透過させてアンテナ部材７８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】
ここで、マイクロ波が平面アンテナ部材７８の中心部からその周辺部に伝搬する際に、誘電体物質よりなる遅波材８０や絶縁板７４のファラデー効果によってマイクロ波の振動面が回転して、平面アンテナ部材７８の周辺部や絶縁板７４の周辺部に、その周方向に沿った定在波が発生する恐れが生ずる。しかしながら、本発明にあっては、平面アンテナ部材７８の周辺部に、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝１００を形成しており、また、絶縁板７４の周辺部にもファラデーシールド電極手段を設けているので、上述したような周方向に向かうような定在波の発生を略確実に阻止することができる。
【００２４】
すなわち、平面アンテナ部材７８の周辺部にて、この円周方向に沿って発生しよとうする定在波は、この部分に形成したシールド溝１００によってその発生が阻止される。また、絶縁板７４の周辺部にて、この円周方向に沿って発生しようとする定在波も、この部分に設けたファラデーシールド電極手段７７のくし部材７７Ｂによってその発生が阻止される。
従って、処理容器３２内の天井部の周辺部において異常放電が発生することを防止でき、この結果、プラズマ密度の処理空間Ｓ内における面内方向の均一性を大幅に向上させることが可能となる。
また、ここではファラデーシールド電極手段７７のくし部材７７Ｂを、絶縁板７４内へ埋め込むような形態で設けているので、このくし部材７７Ｂと平面アンテナ部材７８との間で異常放電が発生することも防止できる。
【００２５】
上記実施例では、ファラデーシールド電極手段７７を、絶縁板７４の周辺部に設けた場合を例にとって説明したが、この設置位置に限定されず、平面アンテナ部材７８の周辺部とプラズマ形成領域（処理空間Ｓ）の周辺部との間ならばどの位置に設置しても、前述したと同様な作用効果を発揮できる。例えば図５に示すように、上記ファラデーシールド電極手段７７を、絶縁板７４の上面側、すなわち絶縁板７４とアンテナ部材７８との間に設置するようにしてもよい。
また、ここでは平面アンテナ部材７８に形成した矩形状のシールド溝１００は、４辺が完全に囲まれた形状であるが、これに限定されず、例えば図６に示すようにシールド溝１００の外周側の押さえ代１０２（図２参照）の部分も切り抜き、このシールド溝１００の形状を、その一側が外周側へ開放された矩形状となるように形成してもよい。
【００２６】
また、平面アンテナ部材７８に形成されるマイクロ波放射孔９８の形状は円形に限定されず、例えば長溝のスリット形状等でもよく、また、このスリット形状の放射孔９８を、図７に示すようにＴ字状に配列させるようにしてもよい。
また、ここでは遅波材８０や絶縁板７４の材料として窒化アルミを用いた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、アルミナや石英等の他の誘電体物質も用いることができる。
また、ここでは、ファラデーシールド電極手段７７と平面アンテナ部材７８のシールド溝１００との双方を設けて、両者の機能を相乗的に作用させて定在波の発生を抑制させる場合を例にとって説明したが、これに限定されず、少なくとも両者のいずれか一方の構成を採用するようにしてもよい。
尚、本実施例では、半導体ウエハに成膜処理する場合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の他のプラズマ処理にも適用することができる。
また、被処理体としても半導体ウエハに限定されず、ガラス基板、ＬＣＤ基板等に対しても適用することができる。
【００２７】
【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。
請求項１〜５に係る発明によれば、ファラデーシールド電極手段により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することができる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することができる。
請求項６〜９に係る発明によれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝により平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生が抑制されるので、この部分における異常放電の発生を防止することができる。この結果、処理容器内におけるプラズマ密度の面内均一性を高めることができ、しかも、プラズマ処理に悪影響を与えるスパッタの発生も抑制することができる。
請求項１０に係る発明によれば、ファラデーシールド効果を発生させる複数のシールド溝とファラデーシールド電極手段との相乗効果により、平面アンテナ部材の周辺部近傍において円周方向へ向かう定在波の発生を一層抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す構成図である。
【図２】図１に示すプラズマ処理装置の平面アンテナ部材を示す平面図である。
【図３】ファラデーシールド電極手段を示す平面図である。
【図４】プラズマ処理装置の一部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明のプラズマ処理装置の変形例の一部を示す部分拡大図である。
【図６】本発明のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材の変形例を示す平面図である。
【図７】本発明のプラズマ処理装置の平面アンテナ部材のマイクロ波放射孔の変形例を示す平面図である。
【図８】従来の一般的なプラズマ処理装置を示す概略構成図である。
【符号の説明】
３０プラズマ処理装置
３２処理容器
３４載置台
４８，５０ノズル（ガス供給手段）
７４絶縁板
７４Ａ上部絶縁板部材
７４Ｂ下部絶縁板部材
７７ファラデーシールド電極手段
７７Ａシールド本体
７７Ｂくし部材
７８平面アンテナ部材
８０遅波材
９２マイクロ波発生器
９８マイクロ波放射孔
Ｓ処理空間（プラズマ形成領域）
Ｗ半導体ウエハ（被処理体）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus used when processing is performed by applying plasma generated by microwaves to a semiconductor wafer or the like.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the increase in the density and miniaturization of semiconductor products, plasma processing apparatuses may be used for processes such as film formation, etching, and ashing in the manufacturing process of semiconductor products, and in particular, 0.1 mTorr ( 13.3 mPa) to several tens of mTorr (several Pa) of a relatively low pressure and a high vacuum state, it is possible to stably generate a plasma. Therefore, using microwaves, or a magnetic field from a microwave and a ring coil There is a tendency to use a microwave plasma apparatus that generates a high-density plasma by combining them.
Such a plasma processing apparatus is disclosed in JP-A-3-191073, JP-A-5-343334, JP-A-9-181052 by the present applicant, and the like. Here, a general plasma processing apparatus using a microwave will be schematically described with reference to FIG. FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a conventional general plasma processing apparatus.
[0003]
In FIG. 8, the plasma processing apparatus 2 includes a mounting table 6 on which a semiconductor wafer W is mounted in a processing container 4 that can be evacuated, and microwaves are applied to a ceiling portion facing the mounting table 6. An insulating plate 8 made of a disc-shaped aluminum nitride or the like that is transmitted is provided in an airtight manner.
A disk-shaped planar antenna member 10 having a thickness of about several millimeters on the upper surface of the insulating plate 8 and, for example, a dielectric for shortening the wavelength of the microwave in the radial direction of the planar antenna member 10 as necessary. The slow wave material 12 which consists of is installed. Above the slow wave material 12, a ceiling cooling jacket 16 in which a cooling water flow path 14 for flowing cooling water is formed is provided so as to cool the slow wave material 12 and the like. The antenna member 10 has a large number of microwave radiation holes 18 formed of, for example, substantially circular through holes. The microwave radiation holes 18 are generally arranged concentrically or spirally. Then, an internal cable 22 of the coaxial waveguide 20 is connected to the central portion of the planar antenna member 10 to guide, for example, 2.45 GHz microwave generated from a microwave generator (not shown). Then, while propagating the microwaves radially in the radial direction of the antenna member 10, the microwaves are emitted from the microwave radiation holes 18 provided in the antenna member 10 and are transmitted through the insulating plate 8, so that the lower processing container 4. A microwave is introduced into the chamber, and a plasma is generated in the processing space S in the processing chamber 4 by the microwave to perform predetermined plasma processing such as etching and film formation on the semiconductor wafer.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, the insulating plate 8 that divides the ceiling portion of the processing container 4 generally transmits most of the microwaves downward using aluminum nitride (AlN) or the like having a relatively low dielectric loss. However, in the vicinity of the periphery of the antenna member 10, the microwave is reflected by the wall surface of the processing container 4, and the microwave is transmitted through the slow wave material 12 made of a dielectric and the insulating plate 8. A standing wave along the circumferential direction of the antenna member 10 and the insulating plate 8 is likely to be generated. As a result, an abnormal discharge 24 as indicated by an arrow is generated between the side wall of the processing vessel 4 and the peripheral portion of the insulating plate 8, not only the in-plane uniformity of the plasma density is deteriorated, but also sputtering due to the abnormal discharge 24. There was a problem that the process treatment was adversely affected by the phenomenon.
The present invention has been devised to pay attention to the above problems and to effectively solve them. An object of the present invention is to prevent the occurrence of abnormal discharge in this portion by suppressing the occurrence of standing waves directed in the circumferential direction in the peripheral portion of a planar antenna member or the like, and further to form plasma. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus with high power efficiency that can prevent leakage of microwaves from the periphery of the region.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
  The invention defined in claim 1 is provided with a processing container in which a ceiling portion is opened and the inside thereof is made evacuable, an insulating plate mounted in an airtight manner on the opening of the ceiling portion of the processing container, and an object to be processed. A microwave for plasma generation from a plurality of microwave radiation holes formed at a predetermined pitch above the insulating plate and a mounting table provided in the processing vessel for placing the insulating plate on the insulating plate; A planar antenna member that is transmitted and introduced into the processing container, a slow wave material that is provided above the planar antenna member to reduce the wavelength of the microwave, and a predetermined gas is introduced into the processing container Gas supply means toRupuIn the plasma processing apparatus, a comb-shaped Faraday shield electrode means is provided between a peripheral portion of the planar antenna member and a peripheral portion of the plasma forming region in the processing container. It is.
  According to this, since the Faraday shield electrode means suppresses the occurrence of standing waves in the circumferential direction in the vicinity of the peripheral portion of the planar antenna member, it is possible to prevent the occurrence of abnormal discharge in this portion. As a result, the in-plane uniformity of the plasma density in the processing vessel can be improved, and the occurrence of sputtering that adversely affects the plasma processing can be suppressed.
[0006]
In this case, for example, as defined in claim 2, the Faraday shield electrode means has a plurality of comb members extending in the radial direction of the processing container.
For example, as defined in claim 3, the length of the comb member is set to a length substantially equal to or longer than ¼ of the wavelength when the microwave propagates through the insulating plate.
[0007]
  For example, as defined in claim 4, the pitch of the comb members is set to a length substantially equal to or less than ¼ of the wavelength when the microwave propagates through the insulating plate.
  Further, for example, as defined in claim 5, the comb of the Faraday shield electrode means is provided.ElementAre embedded in the insulating plate.
[0008]
The invention defined in claim 6 is provided with a processing container in which a ceiling part is opened and the inside can be evacuated, an insulating plate mounted in an airtight manner on the opening of the ceiling part of the processing container, and an object to be processed. A microwave for plasma generation from a plurality of microwave radiation holes formed at a predetermined pitch above the insulating plate and a mounting table provided in the processing vessel for placing the insulating plate on the insulating plate; A planar antenna member that is transmitted and introduced into the processing container, a slow wave material that is provided above the planar antenna member to reduce the wavelength of the microwave, and a predetermined gas is introduced into the processing container In a plasma processing apparatus having a gas supply means for introducing a predetermined gas into the processing container, a Faraday shield effect is generated at the periphery of the planar antenna member. It is a plasma processing apparatus according to claim in which a plurality of shielding grooves are formed.
According to this, since the generation of standing waves in the circumferential direction in the vicinity of the periphery of the planar antenna member is suppressed by the plurality of shield grooves that generate the Faraday shield effect, the occurrence of abnormal discharge in this portion is prevented. It becomes possible. As a result, the in-plane uniformity of the plasma density in the processing vessel can be improved, and the occurrence of sputtering that adversely affects the plasma processing can be suppressed.
[0009]
In this case, for example, as defined in claim 7, the shield groove extends in a radial direction of the processing container.
For example, as defined in claim 8, the length of the shield groove is set to a length substantially equal to or more than ¼ of a wavelength when the microwave propagates through the slow wave material. .
[0010]
  For example, as defined in claim 9, the pitch of the shield groove is set to a length substantially equal to or less than ¼ of the wavelength when the microwave propagates through the slow wave material.
  Further, for example, as defined in claim 10, comb-shaped Faraday shield electrode means is provided between the peripheral portion of the planar antenna member and the peripheral portion of the plasma forming region in the processing container. Yes.
  According to this, by the synergistic effect of the plurality of shield grooves and the Faraday shield electrode means for generating the Faraday shield effect, it is possible to further suppress the generation of standing waves in the circumferential direction in the vicinity of the peripheral portion of the planar antenna member.It becomes possible.
[0011]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
1 is a block diagram showing an example of a plasma processing apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a plan view showing a planar antenna member of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1, FIG. 3 is a plan view showing Faraday shield electrode means, and FIG. FIG. 2 is an enlarged sectional view showing a part of the plasma processing apparatus.
In this embodiment, a case where the plasma processing apparatus is applied to a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) process will be described. As shown in the figure, this plasma processing apparatus 30 has a processing vessel 32 whose side walls and bottom are made of a conductor such as aluminum and formed entirely in a cylindrical shape, and the processing space is sealed inside. This processing space S becomes a plasma formation region.
[0012]
In the processing container 32, a mounting table 34 on which, for example, a semiconductor wafer W as a target object is mounted is accommodated on the upper surface. The mounting table 34 is formed in a substantially cylindrical shape which is made convex and flat, for example, by anodized aluminum or the like, and its lower part is supported by a support table 36 which is also formed in a column shape by aluminum or the like. The support base 36 is installed at the bottom of the processing container 32 via an insulating material 38.
An electrostatic chuck or a clamping mechanism (not shown) for holding the wafer is provided on the upper surface of the mounting table 34, and the mounting table 34 and the support table 36 are matched with a matching box 42 via a power supply line 40. For example, it is connected to a high frequency power supply 44 for bias of 13.56 MHz. In some cases, the bias high-frequency power supply 44 is not provided.
[0013]
The support table 36 that supports the mounting table 34 is provided with a cooling jacket 46 for flowing cooling water or the like for cooling the wafer during plasma processing. In addition, you may provide the heater for heating in this mounting base 34 as needed.
For example, a plasma gas supply nozzle 48 made of quartz pipe for supplying a plasma gas, for example, argon gas, or a processing gas, for example, a deposition gas, is introduced into the side wall of the processing container 32 as gas supply means. A processing gas supply nozzle 50 made of quartz pipe is provided, and these nozzles 48 and 50 are respectively connected to a plasma gas source 64 and a processing gas by gas supply passages 52 and 54 via mass flow controllers 56 and 58 and on-off valves 60 and 62, respectively. Connected to source 66. The deposition gas as the process gas is SiH_Four , O₂ , N₂ Gas or the like can be used.
[0014]
A gate valve 68 that opens and closes when a wafer is loaded into and unloaded from the inside of the container side wall is provided outside the container side wall, and a cooling jacket 69 that cools the side wall is provided. In addition, an exhaust port 70 is provided at the bottom of the container, and an exhaust path 72 connected to a vacuum pump (not shown) is connected to the exhaust port 70, and a predetermined interior of the processing container 32 is provided as necessary. Vacuum can be drawn to pressure.
The ceiling portion of the processing vessel 32 is opened, and an insulating plate 74 having an overall thickness of about 20 mm that is permeable to microwaves made of a ceramic material such as AlN is used as a seal such as an O-ring. It is provided airtight via the member 76. The Faraday shield electrode means 77, which is a feature of the present invention, is provided around the insulating plate 74. The structure of the Faraday shield electrode means 77 will be described later.
[0015]
A disc-shaped planar antenna member 78 and a slow wave member 80 having a high dielectric constant are provided on the upper surface of the insulating plate 74. Specifically, the planar antenna member 78 is configured as a bottom plate of a waveguide box 82 made of a conductive hollow cylindrical container formed integrally with the processing container 32, and is described above in the processing container 32. It is provided so as to face the mounting table 34. The structure of the planar antenna member 78 will be described later.
The waveguide box 82 and the processing container 32 are both grounded, and the outer tube 84A of the coaxial waveguide 84 is connected to the center of the upper portion of the waveguide box 82. The slow wave member 80 is connected to the central portion of the planar antenna member 78 through a through hole 86 at the center. The coaxial waveguide 84 is connected to a microwave generator 92 of 2.45 GHz, for example, via a mode converter 88 and a waveguide 90, and propagates microwaves to the planar antenna member 78. It has become. This frequency is not limited to 2.45 GHz, and other frequencies such as 8.35 GHz may be used. As this waveguide, a waveguide having a circular or rectangular cross section or a coaxial waveguide can be used. A ceiling cooling jacket 96 in which a cooling water flow path 94 for flowing cooling water is formed is provided in the upper part of the waveguide box 82 so as to cool the slow wave material 80 and the like. In the waveguide box 82, the upper surface of the planar antenna member 78 is provided with the slow wave material 80 having the high dielectric constant characteristics, and due to this wavelength shortening effect, the in-tube wavelength of the microwave is shortened. ing. As the slow wave material 80, for example, aluminum nitride which is the same material as the insulating plate 74 can be used.
[0016]
The planar antenna member 78 is made of a conductive material having a diameter of 300 to 400 mm and a thickness of 1 to several mm, for example, 5 mm, for example, for a 8-inch wafer. As shown in FIG. 2, the circular plate is provided with a large number of microwave radiation holes 98 made of, for example, circular through-holes, which are arranged substantially equally on the antenna member 78. The arrangement form of the microwave radiation holes 98 is not particularly limited. For example, the microwave radiation holes 98 may be arranged concentrically, spirally, or radially. A plurality of shield grooves 100 (see FIG. 2) that generate the Faraday shield effect, which is a feature of the present invention, are formed in the peripheral portion of the planar antenna member 78. Specifically, the shield grooves 100 are formed along the radial direction of the planar antenna member 78 and are arranged at a predetermined interval (pitch) along the circumferential direction of the planar antenna member 98. Yes. Each shield groove 100 is formed by punching the peripheral part of a circular aluminum plate into a long and narrow closed groove shape as described above, and the outer peripheral end side of the antenna member 78 has a width A1 of about 5 mm. As shown in FIG. 4, the antenna member 78 is fixed and the portion is grounded by holding the portion of the pressure margin 102.
[0017]
The width W1 of each shield groove 100 is set to, for example, about 1 to 9 mm, and the length L1 is substantially a quarter or more of the wavelength when the microwave propagates through the slow wave material 80. Is set. In addition, the pitch P1 of each shield groove 100 provided adjacently is set to a length substantially equal to or less than ¼ of the wavelength when the microwave propagates through the slow wave material 80. In the vicinity of the periphery of the antenna member 78, a standing wave directed in the circumferential direction is prevented from being generated as much as possible. Here, as described above, assuming that the microwave frequency is 2.45 GHz and the material of the slow wave material 80 is aluminum nitride (AlN) having a dielectric constant of about 9, it propagates through the slow wave material 80. The wavelength λ1 of the microwave is about 40 mm. Accordingly, since this quarter wavelength is about 10 mm, the length L1 of the shield groove 100 is set to about 10 mm or more, and the pitch P1 is set to about 10 mm or less. If the length L1 is excessively increased, the plasma forming region is reduced. Therefore, the maximum value of the length L1 is preferably about 40 mm, for example.
[0018]
Further, the Faraday shield electrode means 77 provided in the peripheral portion of the insulating plate 74 is entirely formed in a comb shape by a conductive material such as aluminum as shown in FIG. Specifically, as shown in FIG. 3, the Faraday shield electrode means 77 extends from the inner surface of the circular ring-shaped shield body 77A and the inner surface of the ring-shaped shield body 77A toward the center, that is, the processing container. The comb members 77B extend in the radial direction of 32, and the comb members 77B are arranged at a predetermined interval (pitch) along the circumferential direction of the ring-shaped shield body 77A.
[0019]
The width W2 of each of the comb members 77B is set to, for example, about 1 to 9 mm, and the length L2 is substantially a quarter or more of a wavelength when the microwave propagates through the insulating plate 74. Is set. Further, the pitch P2 of the adjacent comb members 77B is set to a length substantially equal to or less than ¼ of the wavelength when the microwave propagates through the slow wave material 80. In the vicinity of the peripheral portion of the insulating plate 74, a standing wave directed in the circumferential direction is prevented from being generated as much as possible. Here, it is assumed that the microwave frequency is 2.45 GHz as described above, and the material of the insulating plate 74 is aluminum nitride (AlN) having the same dielectric constant as the material of the slow wave material 90. The wavelength λ1 of the microwave propagating through the insulating plate 74 is about 40 mm. Therefore, since this 1/4 wavelength is about 10 mm, the length L2 of the comb member 77B is about 10 mm or more, and the pitch P2 is about 10 mm or less. If the length L2 is excessively increased, the plasma forming region is reduced. Therefore, the maximum value of the length L2 is preferably about 40 mm, for example.
[0020]
As shown in FIG. 1, the Faraday shield electrode means 77 formed in this way sandwiches the ring-shaped shield body 77A in a recess formed in the inner wall of the processing vessel 32, and also includes a comb member 77B. Is embedded in the insulating plate 74. Specifically, the insulating plate 74 is divided into two parts, an upper insulating plate member 74A and a lower insulating plate member 74B. The upper insulating plate member 74A and the lower insulating plate member 74B are divided into two parts. The comb member 77B is embedded in the insulating plate 74 by being closely coupled to these peripheral portions so as to sandwich the comb member 77B.
[0021]
Next, a processing method performed using the plasma processing apparatus configured as described above will be described.
First, the semiconductor wafer W is accommodated in the processing container 32 by the transfer arm (not shown) via the gate valve 68, and the wafer W is mounted on the upper surface of the mounting table 34 by moving the lifter pins (not shown) up and down. Place on the surface.
Then, while maintaining the inside of the processing container 32 within a predetermined process pressure, for example, within a range of 0.01 to several Pa, for example, argon gas is supplied from the plasma gas supply nozzle 48 while controlling the flow rate, and from the processing gas supply nozzle 50. For example, SiH_Four , O₂ , N₂ The deposition gas such as is supplied while controlling the flow rate. At the same time, the microwave generated by the microwave generator 92 is supplied to the planar antenna member 78 through the waveguide 90 and the coaxial waveguide 84 to reduce the wavelength in the processing space S by the slow wave material 80. A microwave is introduced, thereby generating plasma in the processing space S and performing a predetermined plasma process, for example, a film forming process by plasma CVD.
[0022]
Here, for example, a 2.45 GHz microwave generated by the microwave generator 82 propagates through the coaxial waveguide 84 in the TEM mode after mode conversion and reaches the planar antenna member 78 in the waveguide box 82, for example. While the circular antenna member 78 to which the internal cable 84B is connected is propagated radially from the central portion to the peripheral portion, a large number of concentric or spiral shapes are formed on the antenna member 78 substantially equally. The microwave is introduced into the processing space S immediately below the antenna member 78 through the insulating plate 74 through the microwave radiation hole 98.
The argon gas excited by the microwave is turned into plasma and diffused downward to activate the processing gas to create active species. By the action of the active species, the surface of the wafer W is processed, for example, plasma CVD processing is performed. Will be given.
[0023]
Here, when the microwave propagates from the central portion of the planar antenna member 78 to the peripheral portion thereof, the vibration surface of the microwave rotates due to the Faraday effect of the slow wave material 80 and the insulating plate 74 made of a dielectric material, There is a risk that standing waves along the circumferential direction are generated in the peripheral portion of the planar antenna member 78 and the peripheral portion of the insulating plate 74. However, in the present invention, a plurality of shield grooves 100 for generating the Faraday shield effect are formed in the peripheral portion of the planar antenna member 78, and the Faraday shield electrode means is also provided in the peripheral portion of the insulating plate 74. Since it is provided, the generation of the standing wave as described above in the circumferential direction can be substantially reliably prevented.
[0024]
That is, the standing wave which is about to be generated along the circumferential direction in the peripheral portion of the planar antenna member 78 is prevented from being generated by the shield groove 100 formed in this portion. Further, the standing wave which is to be generated along the circumferential direction in the peripheral portion of the insulating plate 74 is prevented from being generated by the comb member 77B of the Faraday shield electrode means 77 provided in this portion.
Therefore, it is possible to prevent abnormal discharge from occurring in the peripheral portion of the ceiling portion in the processing container 32, and as a result, it is possible to greatly improve the uniformity of the plasma density in the processing space S in the in-plane direction. .
Here, since the comb member 77B of the Faraday shield electrode means 77 is provided so as to be embedded in the insulating plate 74, abnormal discharge may occur between the comb member 77B and the planar antenna member 78. Can be prevented.
[0025]
In the above embodiment, the case where the Faraday shield electrode means 77 is provided in the peripheral portion of the insulating plate 74 has been described as an example. However, the present invention is not limited to this installation position, and the peripheral portion of the planar antenna member 78 and the plasma formation region (processing) The same effect as described above can be exhibited regardless of the position between the peripheral portion of the space S). For example, as shown in FIG. 5, the Faraday shield electrode means 77 may be installed on the upper surface side of the insulating plate 74, that is, between the insulating plate 74 and the antenna member 78.
Here, the rectangular shield groove 100 formed in the planar antenna member 78 has a shape in which the four sides are completely surrounded. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. The part of the holding margin 102 (see FIG. 2) on the side may also be cut out, and the shape of the shield groove 100 may be formed to be a rectangular shape with one side opened to the outer peripheral side.
[0026]
Further, the shape of the microwave radiation hole 98 formed in the planar antenna member 78 is not limited to a circle, and may be, for example, a slit having a long groove, and the slit-shaped radiation hole 98 is formed as shown in FIG. You may make it arrange in a T shape.
Although the case where aluminum nitride is used as the material of the slow wave material 80 and the insulating plate 74 is described here as an example, the present invention is not limited to this, and other dielectric materials such as alumina and quartz can also be used.
Further, here, an example has been described in which both the Faraday shield electrode means 77 and the shield groove 100 of the planar antenna member 78 are provided, and the functions of both are acted synergistically to suppress the occurrence of standing waves. However, the present invention is not limited to this, and at least one of the configurations may be adopted.
In this embodiment, the case where the film forming process is performed on the semiconductor wafer has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and can be applied to other plasma processes such as a plasma etching process and a plasma ashing process.
Further, the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and can be applied to a glass substrate, an LCD substrate, and the like.
[0027]
【The invention's effect】
  As described above, according to the plasma processing apparatus of the present invention, the following excellent operational effects can be exhibited.
  Claim1 to 5According to the invention, since the Faraday shield electrode means suppresses the generation of standing waves in the circumferential direction in the vicinity of the peripheral portion of the planar antenna member, the occurrence of abnormal discharge in this portion can be prevented. As a result, the in-plane uniformity of the plasma density in the processing vessel can be increased, and the occurrence of sputtering that adversely affects the plasma processing can be suppressed.
  According to the inventions according to claims 6 to 9, since the generation of standing waves in the circumferential direction in the vicinity of the periphery of the planar antenna member is suppressed by the plurality of shield grooves that generate the Faraday shield effect, The occurrence of abnormal discharge can be prevented. As a result, the in-plane uniformity of the plasma density in the processing vessel can be increased, and the occurrence of sputtering that adversely affects the plasma processing can be suppressed.
  ClaimTo 10According to the invention, the generation of standing waves in the circumferential direction in the vicinity of the peripheral portion of the planar antenna member is further suppressed by the synergistic effect of the plurality of shield grooves and the Faraday shield electrode means for generating the Faraday shield effect. Can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a plasma processing apparatus according to the present invention.
2 is a plan view showing a planar antenna member of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a plan view showing Faraday shield electrode means.
FIG. 4 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the plasma processing apparatus.
FIG. 5 is a partially enlarged view showing a part of a modification of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing a modification of the planar antenna member of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 7 is a plan view showing a modification of the microwave radiation hole of the planar antenna member of the plasma processing apparatus of the present invention.
FIG. 8 is a schematic configuration diagram showing a conventional general plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
30 Plasma processing equipment
32 processing container
34 Mounting table
48, 50 nozzle (gas supply means)
74 Insulation plate
74A Upper insulating plate member
74B Lower insulation plate member
77 Faraday shield electrode means
77A Shield body
77B Comb member
78 Planar antenna member
80 Slow wave material
92 Microwave generator
98 Microwave radiation hole
S treatment space (plasma formation region)
W Semiconductor wafer (object to be processed)

Claims

A processing vessel in which the ceiling is opened and the inside can be evacuated;
An insulating plate hermetically attached to the opening of the ceiling of the processing vessel;
A mounting table provided in the processing container for mounting the object to be processed;
A planar antenna member for introducing microwaves for plasma generation into the processing container through a plurality of microwave radiation holes provided at a predetermined pitch provided above the insulating plate;
A slow wave material provided above the planar antenna member for shortening the wavelength of the microwave;
In a plasma processing apparatus having a gas supply means for introducing a predetermined gas into the processing container,
A plasma processing apparatus, wherein a comb-shaped Faraday shield electrode means is provided between a peripheral portion of the planar antenna member and a peripheral portion of a plasma forming region in the processing container.

The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the Faraday shield electrode means has a plurality of comb members extending in a radial direction of the processing container.

3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the length of the comb member is set to a length substantially equal to or more than 1/4 of a wavelength when the microwave propagates through the insulating plate. .

4. The pitch of the comb members is set to a length substantially equal to or less than ¼ of a wavelength when the microwave propagates through the insulating plate. The plasma processing apparatus as described.

The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the comb member of the Faraday shield electrode means is embedded in the insulating plate.

A processing vessel in which the ceiling is opened and the inside can be evacuated;
An insulating plate hermetically attached to the opening of the ceiling of the processing vessel;
A mounting table provided in the processing container for mounting the object to be processed;
A planar antenna member for introducing microwaves for plasma generation into the processing container through a plurality of microwave radiation holes provided at a predetermined pitch provided above the insulating plate;
A slow wave material provided above the planar antenna member for shortening the wavelength of the microwave;
In a plasma processing apparatus having a gas supply means for introducing a predetermined gas into the processing container, a plastic having a gas supply means for introducing the predetermined gas into the processing container,
A plasma processing apparatus, wherein a plurality of shield grooves for generating a Faraday shield effect are formed in a peripheral portion of the planar antenna member.

The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the shield groove extends in a radial direction of the processing container.

The length of the said shield groove is set to the length substantially 1/4 or more of the wavelength when the said microwave propagates | transmits the said slow wave material, The Claim 6 or 7 characterized by the above-mentioned. Plasma processing equipment.

9. The pitch of the shield groove is set to a length substantially equal to or less than ¼ of a wavelength when the microwave propagates through the slow wave material. The plasma processing apparatus according to 1.

10. A comb-shaped Faraday shield electrode means is provided between a peripheral portion of the planar antenna member and a peripheral portion of a plasma formation region in the processing container. The plasma processing apparatus according to 1.