JP3957565B2 - Plasma processing apparatus, processing apparatus, and processing method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置、処理装置および処理方法に係り、特に、大型の角型基板に対して、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等の処理を施すための装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいて、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すためには、平行平板型の高周波プラズマ処理装置や、電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラズマ処理装置などが用いられている。
【0003】
しかしながら、平行平板型プラズマ処理装置では、プラズマ密度が低く、電子温度が高い(処理基板に対するダメージが大きくなる)、また、ECRプラズマ処理装置では、プラズマ励起に直流磁場が必要であるため、大面積の処理が困難であるという問題を抱えている。
【0004】
これに対して、近年、プラズマ励起に磁場が不要であり、高密度でかつ電子温度が低いプラズマが生成し得るプラズマ処理装置が提案されている。
【0005】
以下、そのような装置について説明する。
【0006】
《従来の第1のプラズマ処理装置》
図4(a)は、第1のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【0007】
この従来の第1のプラズマ処理装置は、特許第2722070号公報に記載されている。
【0008】
41は同軸伝送路、42は円形マイクロ波放射板、43は円形マイクロ波放射板42に同心円状に設けたスリット、44は誘電体からなる電磁波放射窓、45は真空容器、46はガス導入系、47はガス排気系、48はプラズマ処理する基板、49は基板載置部である。
【0009】
このプラズマ処理装置は、同心円状に配されたスリット43を有する円形マイクロ波放射板42に、同軸伝送路41からマイクロ波電力が供給される。
【0010】
このプラズマ処理装置では、同軸伝送路41から円形マイクロ波放射板42の中心に向けて導入したマイクロ波を、円形マイクロ波放射板42の径方向に伝播させつつ、円形マイクロ波放射板42に設けたスリット43から放射することにより、真空容器45内に均一なプラズマを生成しようとするものである。
【0011】
《従来の第2のプラズマ処理装置》
図5(a)は、第2のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【0012】
この従来の第2のプラズマ処理装置は、特許第2857090号公報に記載されている。
【0013】
51は矩形導波管、52は矩形導波管51に設けた2個のスリット、53は矩形導波管51にスリット52を配置してなる導波管アンテナ、60はマイクロ波源、54は誘電体からなる電磁波放射窓、55は真空容器、56はガス導入系、57はガス排気系、58はプラズマ処理する基板、59は基板載置部、82は矩形導波管51の反射面(短絡面、R面)、83は矩形導波管51のH面(マイクロ波の電界方向に垂直な面)である。
【0014】
このプラズマ処理装置は、矩形導波管51のH面83の一部にスリット52を配した矩形導波管51からなる導波管アンテナ53から、電磁波放射窓54を介してマイクロ波電力を供給することにより、真空容器55内にプラズマを生成する。
【0015】
このプラズマ処理装置では、矩形導波管51の反射面90でのマイクロ波の反射を考慮し、矩形導波管51のH面83に設けた2つのスリット52の幅(開口面積)を変化させることにより、マイクロ波の該スリット52からの放射電力を均一化しようとするものである。なお、図5(a)では、スリット52の幅の変化については、図示省略しているが、当該公報に記載されているように、例えば、該スリット52は、矩形導波管51の反射面82に向かって狭くなるように、階段状あるいはテーパ状に変化した形状を有する。
【0016】
これにより、生成されたプラズマが十分に拡散すれば、2つのスリット52から放射されたマイクロ波電力により比較的均一なプラズマを発生させることが可能となる。
【0017】
なお、最近では、半導体装置や液晶表示装置を製造するために用いるプラズマ処理装置においては、基板サイズの拡大に伴って、装置の大型化が進み、特に液晶表示装置の場合には、1メートル級の基板を処理するための装置が必要である。これは半導体装置の製造に用いる直径300mmの基板の約10倍の面積に当たる。
【0018】
さらに、上記プラズマ処理には、モノシランガス、酸素ガス、水素ガス、塩素ガスといった反応性ガスが原料ガスとして利用されている。これらのガスのプラズマ中には、多くの負イオン(O−、H−、Cl−等)が存在しており、これらの振る舞いを考慮に入れた製造設備および製造方法が求められている。
【0019】
《従来の第3のプラズマ処理装置》
図6(a)は、第3のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図、図7は別の例を示す図6(a)の要部拡大図である(図6(a)と図7とでは、スリットの個数が異なる)。
【0020】
61は矩形導波管、62a、62b、62c、62d(図7においては、62a〜62e)は矩形導波管61に設けたスリット、62は矩形導波管61にスリット62a〜62d(62a〜62e)を配置してなる導波管アンテナ、70はマイクロ波源、64は誘電体からなる電磁波放射窓、65は真空容器、66はガス導入系、67はガス排気系、68はプラズマ処理する基板、69は基板載置部、81はマイクロ波の伝播方向である。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来の第1〜第3のプラズマ処理装置には、以下に示すような課題があった。
【0022】
《従来の第1のプラズマ処理装置の課題》
図4に示した従来の第1のプラズマ処理装置のように、マイクロ波を同軸伝送路41や円形マイクロ波放射板42等の導体中を伝播させる場合には、これら導体中での銅損などの伝播ロスが発生する。この伝播ロスは、周波数が高くなるほど、また、同軸伝送距離や放射板面積が大きくなるほど、深刻な問題となる。したがって、液晶表示装置等の非常に大きな基板に対応した大型装置の場合には、マイクロ波の減衰が大きく、効率的なプラズマ生成が困難である。
【0023】
また、円形マイクロ波放射板42からマイクロ波を放射するこのプラズマ処理装置においては、半導体装置のような円形基板を処理する場合には適しているが、液晶表示装置のような角型基板に対する処理の場合、基板の角部においてプラズマが不均一になってしまうという問題もある。
【0024】
したがって、従来の第1のプラズマ処理装置においては、大面積基板、特に角型基板を処理することが困難であるといった課題がある。
【0025】
《従来の第2のプラズマ処理装置の課題》
また、図5に示した従来の第2のプラズマ処理装置のように、矩形導波管51を伝播させたマイクロ波を2つのスリット、すなわち、導波管アンテナ53から放射する方式の場合には、上記伝播ロスを低く抑えることができる。しかしながら、生成されたプラズマ中に負イオンが多く存在する反応性プラズマの場合には、プラズマの両極性拡散係数が小さくなるため、プラズマがマイクロ波の放射されているスリット近傍に偏ってしまうという問題がある。この問題は、プラズマの圧力が高い場合には、なおいっそう深刻化する。したがって、負イオンが生成されやすい酸素、水素および塩素等を含むガスを原料としたプラズマ処理を大面積に施すことが困難であり、特にその圧力が高い場合に困難であるといった課題がある。
【0026】
《従来の第3のプラズマ処理装置の課題》
従来の第1、第2のプラズマ処理装置における前記課題を解決するべく、図6、図7に示した従来の第3のプラズマ処理装置のように、矩形導波管61に対して複数個のスリット62a〜62d(図7では、62a〜62e)を配置したマルチスリット型の導波管アンテナ63を有するプラズマ処理装置も提案されている。しかし、マイクロ波の伝播に対してこれらのスリット62a〜62dは放射ロスとなるため、矩形導波管61のマイクロ波の伝播方向81の長さが長くなるにつれ、スリット62a〜62dの位置による放射電磁界強度が変化してしまう。このため、図6(a)、図7に示すように、スリット62a〜62d(図7では、62a〜62e)の長さを、マイクロ波の伝播方向81に沿って変化させて電磁界強度を制御することが考えられているが、この場合、スリット62a〜62d(62a〜62e)の開口面積がそれらの位置によって大きく変化するため、スリット62a〜62d(62a〜62e)の近傍に発生するプラズマのむらが大きくなるという課題がある。
【0027】
本発明の目的は、前記課題を解決し、大面積基板を処理する場合においても、均一性の高いプラズマを生成することができるプラズマ処理装置、処理装置および処理方法を提供することにある。
【0028】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明においては特許請求の範囲に記載するような構成をとる。
【0029】
すなわち、請求項1記載のプラズマ処理装置は、電磁波の伝播方向に沿って複数個配置したスリットから構成される導波管アンテナと、誘電体からなる電磁波放射窓とを具備し、前記導波管アンテナから前記電磁波放射窓を通して放射された電磁波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置において、前記スリットの前記伝播方向に対する角度が段階的に変化していることを特徴とする。
【0030】
また、請求項2記載のプラズマ処理装置は、請求項1記載のプラズマ処理装置において、電磁界強度が最も小さくなる位置の前記スリットの前記角度を90°としたことを特徴とする。
【0031】
また、請求項3記載の処理装置は、マイクロ波を出力する発信器と、この発信器からのマイクロ波を伝播する導波管と、この導波管のマイクロ波の伝播方向に設けられた複数のスリットと、これらの各スリットから電磁波放射窓を介してマイクロ波が放射されるように設けられた真空容器とを具備し、前記複数のスリットは前記マイクロ波の伝播方向に設けられ、この伝播方向に対する角度が段階的に変化して設けられていることを特徴とする。
また、請求項4記載の処理装置は、マイクロ波を出力する発信器と、この発信器からのマイクロ波を伝播する導波管と、この導波管のマイクロ波の伝播方向に設けられた複数のスリットと、これらの各スリットから電磁波放射窓を介してマイクロ波が放射されるように設けられた真空容器とを具備し、前記複数のスリットは前記導波管のマイクロ波が最も弱くなる先端のスリットからのマイクロ波の放射効率が最も良くなるようにマイクロ波の伝播方向に対する角度が設けられ、前記スリットの前記伝播方向に対する角度が段階的に変化していることを特徴とする。
また、請求項5記載の処理装置は、マイクロ波を出力する発信器と、この発信器からのマイクロ波を伝播する導波管と、この導波管のマイクロ波の伝播方向に設けられた複数のスリットと、これらの各スリットから電磁波放射窓を介してマイクロ波が放射されるように設けられた真空容器とを具備し、前記各スリットから放射される電力および電力密度がほぼ一定であり、前記各スリット近傍における電磁界分布もほぼ等しくなるように前記複数のスリットが設けられ、前記スリットの前記伝播方向に対する角度が段階的に変化していることを特徴とする。
また、請求項6記載の処理装置は、請求項1乃至3の何れかに記載の処理装置において、前記各スリットの開口面積は、ほぼ一定であることを特徴とする。
また、請求項7記載の処理装置は、請求項1乃至4の何れかに記載の処理装置において、前記複数のスリットは、前記マイクロ波の伝播方向に対して45度から90度まで除々に段階的に増加するように設けてなることを特徴とする。
また、請求項8記載の処理方法は、電磁波源からの電磁波を導波管内で伝播する電磁波伝播工程と、前記導波管に前記電磁波の伝播方向に対する角度が段階的に変化して設けられた複数のスリットから電磁界強度が均一な電磁波を放射する工程と、前記均一な電磁波を真空容器内に放射して真空容器内にプラズマを生成する工程とを具備してなることを特徴とする。
請求項1、2記載のプラズマ処理装置では、それぞれ上記のような構成により、均一性の高いプラズマを生成することが可能となり、請求項3〜7記載の処理装置、請求項8記載の処理方法では、それぞれ上記のような構成により、均一性の高い処理を行なうことが可能となる。
【0032】
【発明の実施の形態】
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
【0033】
図1(a)は、本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【0034】
1は矩形導波管、2a、2b、2c、2dは矩形導波管1に設けたスリット、3は矩形導波管1にスリット2a〜2dを配置してなる導波管アンテナ、10はマイクロ波源、4は誘電体からなる電磁波放射窓、5は真空容器、6はガス導入系、7はガス排気系、8はプラズマ処理する基板、9は基板載置部、11はマイクロ波の伝播方向(進行方向)、Lは矩形導波管1の長さ、θはスリット2a〜2dのマイクロ波の伝播方向11に対する角度である。
【0035】
プラズマが生成される真空容器5には、原料ガスを導入するためのガス導入系6と、導入されたガスを排気するためのガス排気系7が接続されている。マイクロ波源10である発振器によって発振されたマイクロ波は、マイクロ波の伝播方向11に矩形導波管1を伝送され、導波管アンテナ3を構成するスリット2a〜2dから、石英、セラミック等の誘電体材料からなる電磁波放射窓4を介して真空容器5内に放射される。
【0036】
本実施の形態においては、長さLが32cmの矩形導波管1のH面(図5の83参照)に、導波管アンテナ3として、矩形導波管1内を伝播するマイクロ波の波長の1/2ごとに、マイクロ波放射用のスリット2a〜2dが設けられ、これらスリット2a〜2dがマイクロ波の伝播方向11に対してなす角度(回転角)θは、図1(a)に示すように、段階的に変化(徐々に増加)している。各スリット2a〜2dの角度θは、電磁界強度がスリット2a〜2d間でほぼ同等になるように設定されている。本実施の形態においては、マイクロ波は、スリット2a〜2dにおける放射ロスのために、矩形導波管1内を伝播するに従い、電磁界強度が弱くなる傾向が見られた。このため、マイクロ波の電磁界強度が最も弱くなる矩形導波管1の先端(図1(a)の右側の端部)に位置するスリット2dの角度θを、図1(a)に示すように、90°として電磁波の放射効率を最も高くし、(マイクロ波の伝播方向11と反対方向に向かうに従って)電磁界強度が強くなるに従い、スリットの角度θを小さくすることにより、各スリット2a〜2dから放射される電磁界強度が一定となるように調整した。
【0037】
これにより、本実施の形態では、各スリット2a〜2dの開口面積をほぼ一定に保ちながら(スリット2a〜2dの開口面積はすべて同じ)、放射電磁界強度を一定に制御することができるため、スリット2a〜2dの近傍におけるプラズマのむらが減少し、均一性の高いプラズマが得られた。
【0038】
図2は、本実施の形態の導波管アンテナ3の図1(a)とは別の一例を示す図である。図1(a)では、4個のスリット2a〜2dを配置したが、図2では、5個のスリット2a〜2eを配置してある。
【0039】
さらに詳しく述べると、長さLが40cmの矩形導波管1には、マイクロ波放射用の5個のスリット2a〜2eが、矩形導波管1内を伝播するマイクロ波の波長の1/2ごとに、約8cmの間隔で設けてある。また、各スリット2a〜2eから放射されるマイクロ波の電磁界強度が均一となるように、マイクロ波の伝播方向11とスリット2a〜2eとのなす角度θを調整しており、各スリット2a〜2eの開口面積はすべてほぼ一定である。これにより、各スリット2a〜2eから放射される電力だけでなく、各スリット2a〜2eの電力密度もほぼ一定にすることが可能となる。このため、各スリット2a〜2e近傍における電磁界分布がスリット2a〜2eごとでほぼ等しくなり、プラズマへのエネルギー供給を大面積に対して均等に行うことができる。この結果、高圧力や負イオンを生成しやすいプラズマにおいても均一性の高いプラズマを生成することができる。
【0040】
図3は、スリットの角度θと電界強度との関係を示す図である。図から、スリットの角度θの増加に従って電界強度が増加しているのがわかる。
【0041】
図1(a)、図2に示す本実施の形態の場合、マイクロ波の伝播方向11に対してスリット2a〜2eのなす角度θは、45°から90°まで徐々に増加するように、4段階または5段階に段階的に変化させており、矩形導波管1内のマイクロ波が最も弱くなる先端のスリット2eで最もマイクロ波の放射効率が良くなるように、スリット2dまたは2eのなす角度θを90°としている。
【0042】
なお、スリットのなす角度θは、本実施の形態の角度や配置に限定されるわけではなく、角度θは、導波管内のマイクロ波強度に応じて0°から90°の間で変化させればよい。
【0043】
なお、矩形導波管1内において電磁界強度が最も小さくなる位置に対応するスリット2dまたは2eのマイクロ波の伝播方向11に対してなす角度θを90°とすることは、導波管アンテナ3の効率が良くなるため望ましいが、これに限定されない。
【0044】
また、本実施の形態においては、スリット2a〜2eの形状として、矩形を用いたが、これに限定されることはなく、角に丸みをおびた長い形状、楕円、ひし形、台形などを用いてもよい。
【0045】
上記のように、本実施の形態のプラズマ処理装置では、マイクロ波(電磁波)の伝播方向11に沿って複数個配置したスリット2a〜2d(図2では2a〜2e)から構成される導波管アンテナ3と、誘電体からなる電磁波放射窓4とを具備し、導波管アンテナ3から電磁波放射窓4を通して放射された電磁波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置において、スリット2a〜2d(2a〜2e)のマイクロ波の伝播方向11に対する角度θが段階的に変化している。また、電磁界強度が最も小さくなる位置のスリット2d(図2では2e)の角度θを90°としている。
【0046】
本実施の形態のプラズマ処理装置では、マイクロ波の伝送に導波管を用い、該導波管に設けたスリット2a〜2d(2a〜2e)からマイクロ波電力をプラズマ中に放射することにより、大電力のマイクロ波を効率よく放射することが可能となる。また、導波管アンテナ3は、マイクロ波の伝播方向11に沿って複数のスリット2a〜2d(2a〜2e)を具備し、これらのスリット2a〜2d(2a〜2e)はマイクロ波の伝播方向11に対してなす角度θが段階的に変化しているため、矩形導波管1が大きく(長く)なってもスリット2a〜2d(2a〜2e)の開口率(開口面積)を変化させることなく、各スリット2a〜2d(2a〜2e)から均一な電磁波を放射することが可能となる。これにより、大面積基板を処理するプラズマ処理装置においても、非常に均一性の高いプラズマを生成することが可能となる。このことは、基板面積が年々増大する液晶表示装置を製造する上で非常に有用な装置となる。
【0047】
以上本発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。例えば、本発明を適用した図1に示したプラズマ処理装置の構造は、あくまで一例の構造であり、これに限定されない。
【0048】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、大面積基板に対しても、均一性の高いプラズマを生成することができるプラズマ処理装置と、均一性の高い処理を行なうことができる処理装置および処理方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の実施の形態のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【図2】本実施の形態の導波管アンテナの別の例を示す図である。
【図3】スリットの角度θと電界強度との関係を示す図である。
【図4】(a)は第1の従来例のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【図5】(a)は第2の従来例のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【図6】(a)は第3の従来例のプラズマ処理装置の上面図、(b)は断面図である。
【図7】第3の従来例の導波管アンテナの別の例を示す図である。
【符号の説明】
1…矩形導波管、2a、2b、2c、2d、2e…スリット、3…導波管アンテナ、4…電磁波放射窓、5…真空容器、6…ガス導入系、7…ガス排気系、8…基板、9…基板載置部、10…マイクロ波源、11…マイクロ波の伝播方向、L…矩形導波管の長さ、θ…スリットのマイクロ波の伝播方向に対する角度、
41…同軸伝送路、42…円形マイクロ波放射板、43…スリット、44…電磁波放射窓、45…真空容器、46…ガス導入系、47…ガス排気系、48…基板、49…基板載置部、
51…矩形導波管、52…スリット、53…導波管アンテナ、54…電磁波放射窓、55…真空容器、56…ガス導入系、57…ガス排気系、58…基板、59…基板載置部、60…マイクロ波源、
61…矩形導波管、62a、62b、62c、62d、62e…スリット、63…導波管アンテナ、64…電磁波放射窓、65…真空容器、66…ガス導入系、67…ガス排気系、68…基板、69…基板載置部、70…マイクロ波源、81…マイクロ波の伝播方向、82…反射面(短絡面、R面)、83…H面。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention is a plasma processing apparatus, relates to processing apparatus and processing method, particularly for large-sized rectangular substrate, film deposition, surface modification, or a device for applying a treatment such as etching.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in order to perform plasma processing such as film deposition, surface modification, or etching in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device, a parallel plate type high-frequency plasma processing device or an electron cyclotron resonance (ECR) plasma is used. A processing device or the like is used.
[0003]
However, in the parallel plate type plasma processing apparatus, the plasma density is low and the electron temperature is high (damage to the processing substrate is large), and in the ECR plasma processing apparatus, a DC magnetic field is required for plasma excitation, so a large area is required. Has a problem that it is difficult to process.
[0004]
On the other hand, in recent years, a plasma processing apparatus has been proposed that does not require a magnetic field for plasma excitation, and can generate a plasma having a high density and a low electron temperature.
[0005]
Hereinafter, such an apparatus will be described.
[0006]
<< Conventional First Plasma Processing Apparatus >>
4A is a top view of the first plasma processing apparatus, and FIG. 4B is a cross-sectional view.
[0007]
This conventional first plasma processing apparatus is described in Japanese Patent No. 2722070.
[0008]
Reference numeral 41 is a coaxial transmission line, 42 is a circular microwave radiation plate, 43 is a slit concentrically provided in the circular microwave radiation plate 42, 44 is an electromagnetic wave radiation window made of a dielectric, 45 is a vacuum vessel, and 46 is a gas introduction system. 47 is a gas exhaust system, 48 is a substrate for plasma processing, and 49 is a substrate mounting portion.
[0009]
In this plasma processing apparatus, microwave power is supplied from a coaxial transmission line 41 to a circular microwave radiation plate 42 having
[0010]
In this plasma processing apparatus, the microwave introduced from the coaxial transmission path 41 toward the center of the circular microwave radiation plate 42 is propagated in the radial direction of the circular microwave radiation plate 42 and provided on the circular microwave radiation plate 42. The uniform plasma is generated in the vacuum container 45 by radiating from the
[0011]
<< Conventional Second Plasma Processing Apparatus >>
FIG. 5A is a top view of the second plasma processing apparatus, and FIG. 5B is a cross-sectional view.
[0012]
This conventional second plasma processing apparatus is described in Japanese Patent No. 2857090.
[0013]
[0014]
This plasma processing apparatus supplies microwave power through an electromagnetic
[0015]
In this plasma processing apparatus, the width (opening area) of the two
[0016]
Thereby, if the generated plasma is sufficiently diffused, it becomes possible to generate a relatively uniform plasma by the microwave power radiated from the two
[0017]
Recently, in plasma processing apparatuses used for manufacturing semiconductor devices and liquid crystal display devices, the size of the devices has been increased with the increase in the substrate size. An apparatus for processing the substrate is required. This is about 10 times the area of a 300 mm diameter substrate used for manufacturing a semiconductor device.
[0018]
Furthermore, a reactive gas such as monosilane gas, oxygen gas, hydrogen gas, and chlorine gas is used as the source gas for the plasma treatment. Many negative ions (O − , H − , Cl − and the like) exist in the plasma of these gases, and a manufacturing facility and a manufacturing method that take these behaviors into consideration are demanded.
[0019]
<< Conventional Third Plasma Processing Apparatus >>
6A is a top view of the third plasma processing apparatus, FIG. 6B is a cross-sectional view, and FIG. 7 is an enlarged view of the main part of FIG. 6A showing another example (FIG. 6A). And FIG. 7 differ in the number of slits).
[0020]
61 is a rectangular waveguide, 62a, 62b, 62c, and 62d (62a to 62e in FIG. 7) are slits provided in the
[0021]
[Problems to be solved by the invention]
However, the above conventional first to third plasma processing apparatuses have the following problems.
[0022]
<< Problem of Conventional First Plasma Processing Apparatus >>
When the microwave is propagated through conductors such as the coaxial transmission line 41 and the circular microwave radiation plate 42 as in the conventional first plasma processing apparatus shown in FIG. 4, the copper loss in these conductors, etc. Propagation loss occurs. This propagation loss becomes a serious problem as the frequency increases and the coaxial transmission distance and radiation plate area increase. Therefore, in the case of a large-sized device corresponding to a very large substrate such as a liquid crystal display device, the attenuation of microwaves is large and it is difficult to generate plasma efficiently.
[0023]
The plasma processing apparatus that radiates microwaves from the circular microwave radiation plate 42 is suitable for processing a circular substrate such as a semiconductor device, but is suitable for processing a rectangular substrate such as a liquid crystal display device. In this case, there is also a problem that the plasma becomes nonuniform at the corners of the substrate.
[0024]
Therefore, the conventional first plasma processing apparatus has a problem that it is difficult to process a large area substrate, particularly a square substrate.
[0025]
<< Problems of Conventional Second Plasma Processing Apparatus >>
In the case of a system in which the microwave propagated through the
[0026]
<< Problem of Conventional Third Plasma Processing Apparatus >>
In order to solve the above-mentioned problems in the conventional first and second plasma processing apparatuses, a plurality of
[0027]
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to provide a plasma processing apparatus , a processing apparatus and a processing method capable of generating highly uniform plasma even when processing a large area substrate.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above-described problems, the present invention adopts a configuration as described in the claims.
[0029]
In other words, the plasma processing apparatus according to
[0030]
The plasma processing apparatus according to
[0031]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus comprising: a transmitter that outputs a microwave; a waveguide that propagates the microwave from the transmitter; and a plurality of the waveguides that are provided in the microwave propagation direction of the waveguide. And a vacuum vessel provided so that microwaves are emitted from each of the slits through an electromagnetic wave emission window, and the plurality of slits are provided in the propagation direction of the microwaves. The angle with respect to the direction is provided in a stepwise manner.
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus comprising: a transmitter that outputs microwaves; a waveguide that propagates microwaves from the transmitter; and a plurality of waveguides provided in the microwave propagation direction of the waveguides. And a vacuum vessel provided so that microwaves are radiated from each of these slits through an electromagnetic wave radiation window, and the plurality of slits have tips where the microwaves of the waveguide are the weakest An angle with respect to the propagation direction of the microwave is provided so that the radiation efficiency of the microwave from the slit becomes the best, and the angle of the slit with respect to the propagation direction changes stepwise .
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a processing apparatus comprising: a transmitter that outputs a microwave; a waveguide that propagates the microwave from the transmitter; and a plurality of waveguides that are provided in the microwave propagation direction of the waveguide. And a vacuum vessel provided so that microwaves are radiated from each of these slits through an electromagnetic wave radiation window, and the power and power density radiated from each of the slits are substantially constant, The plurality of slits are provided so that the electromagnetic field distribution in the vicinity of each slit is substantially equal , and the angle of the slit with respect to the propagation direction changes stepwise .
A processing apparatus according to
The processing apparatus according to
The processing method according to
In the plasma processing apparatus according to
[0032]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, components having the same function are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof is omitted.
[0033]
FIG. 1A is a top view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG.
[0034]
1 is a rectangular waveguide, 2a, 2b, 2c and 2d are slits provided in the
[0035]
A
[0036]
In the present embodiment, the wavelength of the microwave propagating in the
[0037]
Thereby, in this Embodiment, since the opening area of each slit 2a-2d can be kept substantially constant (all the opening areas of the
[0038]
FIG. 2 is a view showing another example of the
[0039]
More specifically, in the
[0040]
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the slit angle θ and the electric field strength. From the figure, it can be seen that the electric field strength increases as the slit angle θ increases.
[0041]
In the case of the present embodiment shown in FIGS. 1A and 2, the angle θ formed by the
[0042]
Note that the angle θ formed by the slit is not limited to the angle and arrangement of the present embodiment, and the angle θ can be changed between 0 ° and 90 ° according to the microwave intensity in the waveguide. That's fine.
[0043]
The angle θ formed with respect to the
[0044]
In this embodiment, a rectangular shape is used as the shape of the
[0045]
As described above, in the plasma processing apparatus of the present embodiment, a waveguide composed of a plurality of
[0046]
In the plasma processing apparatus of the present embodiment, a waveguide is used for microwave transmission, and microwave power is radiated into the plasma from
[0047]
Although the present invention has been specifically described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it is needless to say that various modifications can be made without departing from the scope of the invention. For example, the structure of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 to which the present invention is applied is merely an example structure, and is not limited to this.
[0048]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, a plasma processing apparatus capable of generating a highly uniform plasma even on a large area substrate, and a processing apparatus and a process capable of performing a highly uniform process. A method can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1A is a top view of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG.
FIG. 2 is a diagram showing another example of the waveguide antenna according to the present embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a relationship between a slit angle θ and an electric field intensity.
4A is a top view of a plasma processing apparatus of a first conventional example, and FIG. 4B is a cross-sectional view.
5A is a top view of a second conventional plasma processing apparatus, and FIG. 5B is a cross-sectional view.
6A is a top view of a plasma processing apparatus of a third conventional example, and FIG. 6B is a cross-sectional view.
FIG. 7 is a diagram showing another example of a third conventional waveguide antenna.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF SYMBOLS 41 ... Coaxial transmission path, 42 ... Circular microwave radiation plate, 43 ... Slit, 44 ... Electromagnetic radiation window, 45 ... Vacuum container, 46 ... Gas introduction system, 47 ... Gas exhaust system, 48 ... Substrate, 49 ... Substrate mounting Part,
DESCRIPTION OF
61 ... Rectangular waveguide, 62a, 62b, 62c, 62d, 62e ... Slit, 63 ... Waveguide antenna, 64 ... Electromagnetic radiation window, 65 ... Vacuum container, 66 ... Gas introduction system, 67 ... Gas exhaust system, 68 DESCRIPTION OF SYMBOLS ... Board | substrate, 69 ... Board | substrate mounting part, 70 ... Microwave source, 81 ... Microwave propagation direction, 82 ... Reflecting surface (short-circuit surface, R surface), 83 ... H surface.
Claims (8)
誘電体からなる電磁波放射窓とを具備し、
前記導波管アンテナから前記電磁波放射窓を通して放射された電磁波によってプラズマを生成するプラズマ処理装置において、
前記スリットの前記伝播方向に対する角度が段階的に変化していることを特徴とするプラズマ処理装置。A waveguide antenna having a plurality of slits arranged along the propagation direction of the electromagnetic wave;
An electromagnetic radiation window made of a dielectric,
In the plasma processing apparatus for generating plasma by the electromagnetic wave radiated from the waveguide antenna through the electromagnetic wave radiation window,
The plasma processing apparatus, wherein an angle of the slit with respect to the propagation direction changes stepwise.
この発信器からのマイクロ波を伝播する導波管と、A waveguide that propagates microwaves from the transmitter;
この導波管のマイクロ波の伝播方向に設けられた複数のスリットと、A plurality of slits provided in the microwave propagation direction of the waveguide;
これらの各スリットから電磁波放射窓を介してマイクロ波が放射されるように設けられた真空容器とA vacuum vessel provided so that microwaves are radiated from each of these slits through an electromagnetic wave radiation window;
を具備し、Comprising
前記複数のスリットは前記マイクロ波の伝播方向に設けられ、この伝播方向に対する角度が段階的に変化して設けられていることを特徴とする処理装置。The processing apparatus, wherein the plurality of slits are provided in a propagation direction of the microwave, and an angle with respect to the propagation direction is changed stepwise.
この発信器からのマイクロ波を伝播する導波管と、
この導波管のマイクロ波の伝播方向に設けられた複数のスリットと、
これらの各スリットから電磁波放射窓を介してマイクロ波が放射されるように設けられた真空容器と
を具備し、
前記複数のスリットは前記導波管のマイクロ波が最も弱くなる先端のスリットからのマイクロ波の放射効率が最も良くなるようにマイクロ波の伝播方向に対する角度が設けられ、前記スリットの前記伝播方向に対する角度が段階的に変化していることを特徴とする処理装置。A transmitter that outputs microwaves;
A waveguide that propagates microwaves from the transmitter;
A plurality of slits provided in the microwave propagation direction of the waveguide;
A vacuum vessel provided so that microwaves are radiated from each of these slits through an electromagnetic wave radiation window,
The plurality of slits are provided with an angle with respect to the propagation direction of the microwave so that the radiation efficiency of the microwave from the slit at the tip where the microwave of the waveguide becomes the weakest is the best , A processing apparatus characterized in that the angle changes stepwise .
この発信器からのマイクロ波を伝播する導波管と、
この導波管のマイクロ波の伝播方向に設けられた複数のスリットと、
これらの各スリットから電磁波放射窓を介してマイクロ波が放射されるように設けられた真空容器と
を具備し、
前記各スリットから放射される電力および電力密度がほぼ一定であり、前記各スリット近傍における電磁界分布もほぼ等しくなるように前記複数のスリットが設けられ、前記スリットの前記伝播方向に対する角度が段階的に変化していることを特徴とする処理装置。A transmitter that outputs microwaves;
A waveguide that propagates microwaves from the transmitter;
A plurality of slits provided in the microwave propagation direction of the waveguide;
A vacuum vessel provided so that microwaves are emitted from each of these slits through an electromagnetic wave radiation window,
The plurality of slits are provided such that the power and power density radiated from each slit are substantially constant, and the electromagnetic field distribution in the vicinity of each slit is substantially equal , and the angle of the slit with respect to the propagation direction is stepwise. The processing apparatus characterized by having changed into .
前記導波管に前記電磁波の伝播方向に対する角度が段階的に変化して設けられた複数のA plurality of the waveguides provided with the angle with respect to the propagation direction of the electromagnetic wave changed stepwise. スリットから電磁界強度が均一な電磁波を放射する工程と、Radiating electromagnetic waves with uniform electromagnetic field intensity from the slit;
前記均一な電磁波を真空容器内に放射して真空容器内にプラズマを生成する工程とRadiating the uniform electromagnetic wave into the vacuum vessel to generate plasma in the vacuum vessel;
を具備してなることを特徴とする処理方法。The processing method characterized by comprising.
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