JP4107736B2 - Plasma processing apparatus and plasma processing method - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体素子基板、ディスプレイ用ガラス基板等の製造においてプラズマを利用して被処理物にエッチング、アッシング又はCVD等の処理を施すプラズマ処理装置、及び該装置を用いて被処理物をプラズマ処理する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
反応ガスに外部からエネルギを与えて生じるプラズマは、LSI又はLCD等の製造プロセスにおいて広く使用されている。特に、ドライエッチングプロセスにおいてプラズマの利用は不可欠な基本技術となっている。
【0003】
図8は、特開昭62−5600号公報に開示した装置と同タイプのマイクロ波プラズマ処理装置を示す側断面図であり、図9は図8に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平面図である。矩形箱状の反応器41は、その全体がアルミニウムで形成されている。反応器41の上部開口は封止板44で気密状態に封止されている。この封止板44は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。
【0004】
反応器41には、該反応器41の上部を覆う長方形箱状のカバー部材50が連結してある。このカバー部材50内の天井部分には誘電体線路54が取り付けてあり、該誘電体線路54と封止板44との間にはエアギャップ53が形成されている。誘電体線路54は、テフロン(登録商標)といったフッ素樹脂,ポリエチレン樹脂又はポリスチレン樹脂等の誘電体を、矩形と三角形とを組み合わせた略五角形の頂点に凸部を設けた板形状に成形してなり、前記凸部をカバー部材50の周面に連結した導波管29に内嵌させてある。導波管29にはマイクロ波発振器30が連結してあり、マイクロ波発振器30が発振したマイクロ波は、導波管29によって誘電体線路54の凸部に入射される。
【0005】
前述した如く、誘電体線路54の凸部の基端側は、平面視が略三角形状のテーパ部54a になしてあり、前記凸部に入射されたマイクロ波はテーパ部54a に倣ってその幅方向に拡げられ誘電体線路54の全体に伝播する。このマイクロ波はカバー部材50の導波管29に対向する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて誘電体線路54に定在波が形成される。
【0006】
反応器41の内部は処理室42になっており、処理室42の周囲壁を貫通する貫通穴に嵌合させたガス導入管45から処理室42内に所要のガスが導入される。処理室42の底部壁中央には、試料Wを載置する載置台43が設けてあり、載置台43にはマッチングボックス46を介して高周波電源47が接続されている。また、反応器41の底部壁には排気口48が開設してあり、排気口48から処理室42の内気を排出するようになしてある。
【0007】
このようなマイクロ波プラズマ処理装置を用いて試料Wの表面にエッチング処理を施すには、排気口48から排気して処理室42内を所望の圧力まで減圧した後、ガス導入管45から処理室42内に反応ガスを供給する。次いで、マイクロ波発振器30からマイクロ波を発振させ、これを導波管29を介して誘電体線路54に導入する。このとき、テーパ部54a によってマイクロ波は誘電体線路54内で均一に拡がり、誘電体線路54内に定在波を形成する。
【0008】
この定在波によって、誘電体線路54の下方に漏れ電界が形成され、それがエアギャップ53及び封止板44を透過して処理室42内へ導入される。このようにして、マイクロ波が処理室42内へ伝播する。これにより、処理室42内にプラズマが生成され、そのプラズマによって試料Wの表面をエッチングする。これによって、大口径の試料Wを処理すべく処理室42を大きくしても、その処理室42の全領域へマイクロ波を均一に導入することができ、大口径の試料Wを均一にプラズマ処理することができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
従来のプラズマ処理装置では、誘電体線路54にマイクロ波を均一に拡がらせるために、封止板44及び反応器41の縁部から水平方向へ突出させたテーパ部54a を設けてあり、このテーパ部54a の寸法は、誘電体線路54の矩形部分の面積、即ち処理室42の水平方向の面積に応じて定めてある。そのため、従来のプラズマ処理装置を設置する場合、反応器41の周縁から突出させたテーパ部54a を格納するための水平方向のスペースを余分に確保しなければならない。
【0010】
ところで、試料Wの大口径化に伴って、処理室42の水平方向の面積、即ち反応器41の水平方向の寸法が更に大きいプラズマ処理装置が要求されている。このとき、装置の設置場所を手当てする必要がないこと、即ち、狭いスペースで設置し得ることも要求されている。しかしながら、従来の装置にあっては、テーパ部54a の寸法は処理室42の水平方向寸法に応じて定めるため、処理室42が大きくなるに従ってテーパ部54a の寸法が長くなる。従って、反応器41が更に大きいプラズマ処理装置を狭いスペースに設置するという2つの要求を共に満足することができない。
【0011】
一方、反応器41内に生成されるプラズマの密度分布は、反応器41内へ導入する反応ガスの組成及び誘電体線路54の構造等によって変化するが、反応ガスの組成に拘わらず、均一で且つ適宜な密度分布を有するプラズマを生成することも要求されている。しかしながら、従来のプラズマ処理装置によってその要求に応えるためには、使用する反応ガスの組成に応じた構造の誘電体線路に取り換えなければならないため、装置コストが高く、また取り換えに多くの手間を要するという問題があった。
【0012】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、環状又はC字状若しくは渦巻き状の導波管型アンテナに設けた複数のスリットから容器内へマイクロ波を放射すると共に、変更部材によって複数のスリットの開口面積を変更する構成になすことによって、水平方向の面積が大きい処理室であってもプラズマ処理装置全体の寸法、特に水平方向の寸法を小さくすることができると共に、反応ガスの組成に拘わらず均一で所要密度分布のプラズマを生成す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。
【0013】
【課題を解決するための手段】
発明に係るプラズマ処理装置は、容器の開口を封止する封止部材の表面上に環状の導波管型アンテナが設けてあり、該導波管型アンテナの前記封止部材に対向する部分に複数のスリットが開設してあり、マイクロ波を導波管型アンテナに入射し、各スリットから前記容器内へマイクロ波を放射させて容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって被処理物を処理する装置であって、前記スリットの開口面積を変更する変更部材を備え、各スリットに応じて、複数の変更部材が前記封止部材と略平行をなす面内で摺動自在に設けてあり、各変更部材をそれぞれ支持する複数の支持部材と、対応する変更部材によってスリットの開口面積を変更すべく各支持部材を案内する案内部と、支持部材を案内部の任意位置で固定する固定部とを備えることを特徴とする。
【0014】
発明に係るプラズマ処理装置は、容器の開口を封止する封止部材の表面上にC字状又は渦巻き状の導波管型アンテナが設けてあり、該導波管型アンテナの前記封止部材に対向する部分に複数のスリットが開設してあり、マイクロ波を導波管型アンテナに入射し、各スリットから前記容器内へマイクロ波を放射させて容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって被処理物を処理する装置であって、前記スリットの開口面積を変更する変更部材を備え、各スリットに応じて、複数の変更部材が前記封止部材と略平行をなす面内で摺動自在に設けてあり、各変更部材をそれぞれ支持する複数の支持部材と、対応する変更部材によってスリットの開口面積を変更すべく各支持部材を案内する案内部と、支持部材を案内部の任意位置で固定する固定部とを備えることを特徴とする。
【0015】
容器(反応器)の開口を封止する封止部材に対向配置した環状又はC字状若しくは渦巻き状の導波管型アンテナにマイクロ波を入射し、前記導波管型アンテナの封止部材に対向する部分に開設した複数のスリットから容器内へマイクロ波を放射させる。このマイクロ波は封止部材を透過して容器内へ導入され、容器内にプラズマが生成される。このように、前述した如き突出部を設けることなく、導波管型アンテナ内へ直接的にマイクロ波を入射することができるため、プラズマ処理装置の水平方向の寸法を可及的に小さくすることができる。一方、マイクロ波は導波管型アンテナから容器の略全域に導かれるため、容器内へマイクロ波を均一に導入することができる。
【0016】
前述した導波管型アンテナのスリットから放射されたマイクロ波の電界強度はスリットの開口面積に依存しており、スリットの開口面積が小さいほど電界強度が強い。電界強度が強い領域に生成されるプラズマの密度は、電界強度が相対的に弱い領域に生成されるプラズマの密度より高い。即ち、スリットの開口面積を変更することによって、容器内に生成されるプラズマの密度を調整することができる。
【0017】
発明にあっては、導波管型アンテナに設けた複数のスリットの開口面積を変更部材によって変更し得るようになしてあるため、容器内へ導入する反応ガスの組成に応じて、各スリットの開口面積を適宜に変更することによって、反応器内に生成されるプラズマの密度を最適化することができる。
【0019】
各スリットに応じて設けた複数の変更部材をそれぞれ支持部材で支持してあり、各支持部材は溝又はレール等の案内部によって、それが支持する変更部材がスリットの開口面積を変更するように案内される。案内部に沿って支持部材を移動させ、各スリットが適宜の開口面積になるように変更部材を摺動させ、固定部によって各支持部材を固定する。これによって、複数のスリット別に当該スリットから放射されるマイクロ波の電界強度を調整して、各スリットに応じて生成されるプラズマの密度を各別に制御することができる。従って、反応ガスの組成に拘わらず、容器内に生成されるプラズマの密度を、容器内に配置した被処理物と平行をなす面内で略均一にすることができる。
【0020】
発明に係るプラズマ処理装置は、前記導波管型アンテナの周囲に回動自在に配置してあり、前記案内部を設けてなるC字状の第1ギヤと、第1ギヤに噛合した第2ギヤと、第2ギヤを回転駆動する回転駆動装置とを備えることを特徴とする。
【0022】
発明に係るプラズマ処理方法は、上述のプラズマ処理装置を用いて、容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって被処理物を処理する方法であって、複数の変更部材を、対応するスリットの開口面積が相対的に狭くなるように摺動させてからプラズマの生成を開始し、その後、各変更部材を、対応するスリットの開口面積が相対的に広くなるように摺動させることを特徴とする。
【0023】
発明にあっては、案内部を設けてなるC字状の第1ギヤを正方向へ、該第1ギヤに噛合した第2ギヤを回転駆動装置で回転駆動することによって、又は各スリットの開口面積をそれぞれ変更する複数の変更部材を、各変更部材に応じて設けた複数の駆動装置によって前進させることによって、案内部に取り付けてある複数の支持部材及び変更部材を、又は各駆動装置に連動する変更部材を、対応するスリットの開口面積が相対的に狭くなるように摺動させる。そして、各スリットから容器内へマイクロ波を放射させることによってプラズマの生成を開始する。このように、開口面積が狭いスリットからマイクロ波を放射することによって、強電界強度のマイクロ波が放射されるため、短時間内に確実にプラズマを生成することができ、所謂着火性が向上する。
【0024】
一方、マイクロ波の放射エネルギ量はスリットの開口面積が広いほど多く、放射エネルギ量が多いほど、生成したプラズマが安定化する。そのため、プラズマの生成を開始した後に、各変更部材を摺動させて、各スリットの開口を相対的に広くする。これによって、高密度で安定なプラズマを生成することができる。
【0026】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
(実施の形態1)
図1は本発明に係るプラズマ処理装置の構造を示す側断面図であり、図2は図1に示したプラズマ処理装置の模式的平面図である。また、図3は図1に示したプラズマ処理装置の部分拡大図である。有底円筒形状の反応器1は、その全体がアルミニウムで形成されている。反応器1の上部開口は封止板4で気密状態に封止されている。この封止板4は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。
【0027】
前述した封止板4には、導電性金属を円形蓋状に成形してなるカバー部材10が外嵌してあり、該カバー部材10は反応器1上に固定してある。カバー部材10上には、反応器1内へマイクロ波を導入するための環状導波管型アンテナ11が設けてある。環状導波管型アンテナ11は、断面視がコ字状の部材を環状に成形してなる曲成部11a を備えており、カバー部材10の曲成部11a に対向する部分には複数のスリット15,15,…が開設してある。
【0028】
曲成部11a は、反応器1の内周面より少し内側に、反応器1の中心軸と同心円上に設けてあり、その外周面に設けた開口の周囲には該曲成部11a へマイクロ波を導入するための導入部11b が、曲成部11a の直径方向になるように連結してある。この導入部11b 及び曲成部11a 内には、テフロン(登録商標)といったフッ素樹脂,ポリエチレン樹脂又はポリスチレン樹脂(好ましくはテフロン)等の誘電体14が内嵌してある。
【0029】
導入部11b にはマイクロ波発振器30から延設した導波管29が連結してあり、マイクロ波発振器30が発振したマイクロ波は、導波管29を経て環状導波管型アンテナ11の導入部11b に入射される。この入射波は、導入部11b から曲成部11a へ導入される。曲成部11a へ導入されたマイクロ波は、曲成部11a を互いに逆方向へ進行する進行波として、該曲成部11a 内の誘電体14中を伝播し、両進行波は、曲成部11a の前記開口に対向する位置で衝突して定在波が生成される。この定在波によって、曲成部11a の内面に、所定の間隔で極大値を示す電流が通流する。
【0030】
このとき、曲成部11a 内を伝播するマイクロ波のモードを基本伝播モードである矩形TE10にすべく、マイクロ波の周波数2.45GHzに応じて、曲成部11a の寸法を、高さ27mm,幅66.2mmになしてある。このモードのマイクロ波は、エネルギを殆ど損失することなく曲成部11a 内の誘電体14を伝播する。
【0031】
また、直径が380mmの封止板4を用い、曲成部11a に誘電率εrが2.1のテフロン(登録商標)を内嵌した場合、曲成部11a の中心から曲成部11a の幅方向の中央までの寸法を、141mmになしてある。この場合、曲成部11a の幅方向の中央を結ぶ円の周方向の長さ(略886mm)は、該曲成部11a 内を伝播するマイクロ波の波長(略110mm)の略整数倍である。そのため、マイクロ波は曲成部11a 内で共振して、前述した定在波は、その腹の位置で高電圧・低電流、節の位置で低電圧・高電流となり、アンテナのQ値が向上する。
【0032】
ところで、曲成部11a 内には誘電体14を装入せずに空洞になしてもよい。しかし、曲成部11a 内に誘電体14を装入した場合、曲成部11a に入射されたマイクロ波は誘電体14によってその波長が1/√(εr)倍だけ短くなる。従って同じ直径の曲成部11a を用いた場合、誘電体14が装入してあるときの方が、誘電体14が装入していないときより、曲成部11a の壁面に通流する電流が極大になる位置が多く、その分、スリット15,15,…を多く開設することができる。そのため、処理室2内へマイクロ波をより均一に導入することができる。
【0033】
図4は、図1及び図2に示したスリット15,15,…を説明する説明図である。図4に示したように、スリット15,15,…は、カバー部材10(図2参照)の曲成部11a に対向する部分に、曲成部11a の直径方向が長手方向になるように、即ち曲成部11a 内を伝播するマイクロ波の進行方向と長手方向とが直交するように短冊状に開設してある。曲成部11a が前述した寸法である場合、各スリット15,15,…の長さは50mmであり、幅は20mmである。
【0034】
各スリット15,15,…は、導入部11b の中心線を延長した延長線Lと前述した円Cとが交わる2点の内の導入部13から離隔した側である交点P1 から、円Cに倣ってその両方へ、それぞれ(2n−1)・λg/4(nは整数、λgは曲成部内を伝播するマイクロ波の波長)を隔てた位置に、2つのスリット15,15を開設してあり、両スリット15,15から、円Cに倣ってその両方へ、m・λg/2(mは整数)の間隔で複数の他のスリット15,15,…がそれぞれ開設してある。
【0035】
前述したように各スリット15,15,…は、カバー部材10に略放射状に設けてあるため、マイクロ波は反応器1内の全領域に均一に導入される。一方、図1に示したように、環状導波管型アンテナ11は反応器1の直径と同じ直径のカバー部材10上に、該カバー部材10の周縁から突出することなく設けてあるため、反応器1の直径が大きくても、プラズマ処理装置のサイズを可及的に小さく、従って小さなスペースに設置し得る。
【0036】
処理室2の周囲壁には貫通孔が開設してあり、該貫通孔には処理室2内へ反応ガスを導入するガス導入管5が嵌合してある。また、処理室2の底部壁中央には、試料Wを載置する載置台3が設けてあり、載置台3にはマッチングボックス6を介して高周波電源7が接続されている。更に、処理室2の底部壁には排気口8が開設してあり、排気口8から処理室2の内気を排出するようになしてある。
【0037】
カバー部材10の内部であって、各スリット15,15,…を含む所定の領域には、矩形の空洞部16,16,…が、封止板4と平行に開設してあり、各空洞部16,16,…には、スリット15,15,…の開口面積より広い面積であるアルミニウム板製のシャッタ18,18,…が摺動自在に装入してある。カバー部材10の曲成部11a の周囲には、平面視がC字状であり、外周面に複数の歯が設けてある第1ギヤ21が曲成部11a の中心軸と同心円状に配置してあり、第1ギヤ21は図示しない案内部材によって、曲成部11a の中心軸周りに回動し得るようになしてある。
【0038】
第1ギヤ21には円筒状の第2ギヤ22が噛合してあり、第2ギヤ22の回転軸はステッピングモータ27の出力軸に連結してある。このステッピングモータ27の回転駆動は駆動制御装置28によって制御されるようになっており、駆動制御装置28は、該駆動制御装置28に与えられた指令に従って、ステッピングモータ27を正逆回転させる正負パルスを前記指令で指定された回数だけステッピングモータ27に与える。
【0039】
第1ギヤ21には、断面視が倒立T字状の案内溝23が第1ギヤ21の中心線上に設けてあり、該案内溝23上には、前述したシャッタ18,18,…をそれぞれ支持するセラミックス製の支持片31,31,…がスリット15,15,…に対応して配置してある。各支持片31,31,…の中心軸上には支持片31,31,…を貫通するネジ孔がそれぞれ開設してあり、各ネジ孔には固定ネジ32,32,…が支持片31,31,…の上から下へ螺合してある。各固定ネジ32,32,…の下端は支持片31,31,…の下端から突出させてあり、固定ネジ32,32,…の下端には止め座金33,33,…が固定してある。このような固定具34,34,…にあっては、固定ネジ32,32,…を正方向へ回動して止め座金33,33,…を案内溝23の上面に圧接させることによって、支持片31,31,…を固定し、固定ネジ32,32,…を逆方向へ回動して固定を解除する。
【0040】
カバー部材10の第1ギヤ21と曲成部11a との間には、前述した空洞部16,16,…に連通する円弧状の開口17が設けてあり、各支持片31,31,…とシャッタ18,18,…とは、前記開口17を貫通させたクランク状のアーム26,26,…によって連結してある。
【0041】
このようなプラズマ処理装置を用いて試料Wの表面にエッチング処理を施すには、固定ネジ32,32,…を逆方向へ回転して固定を解除し、ガス導入管5から処理室2内へ導入する反応ガスの組成及び各スリット15,15,…の位置に応じて、スリット15,15,…の幅、即ちスリット15,15,…の開口面積が所要の面積になるように、案内溝23に沿って各支持片31,31,…の位置を調節し、固定ネジ32,32,…を正方向へ回転して各支持片31,31,…を固定した後、駆動制御装置28を起動させる。
【0042】
駆動制御装置28には、プラズマの生成を開始するに際して、ステッピングモータ27を所定ステップ数だけ正回転させて、第2ギヤ22、該第2ギヤ22に噛合した第1ギヤ21、第1ギヤ21に固定した支持片31,31,…及びシャッタ18,18,…を回動することによってスリット15,15,…の開口面積を狭くし、所定時間経過した後、ステッピングモータ27を所定ステップ数だけ逆回転させて、スリット15,15,…の開口面積を広くする指令が予め与えられている。
【0043】
例えば、各スリット15,15,…の幅が20mmである場合、シャッタ18,18,…によって、各スリット15,15,…の開口幅を10mmまで狭くしてプラズマの生成を開始し、その後、シャッタ18,18,…をスリット15,15,…の開口外へ移動させ、各スリット15,15,…の開口幅を20mmまで広くする。
【0044】
開口面積が狭いスリット15,15,…からマイクロ波を放射することによって、強電界強度のマイクロ波が放射されるため、短時間内に確実にプラズマを生成することができ、所謂着火性が向上する。一方、マイクロ波の放射エネルギ量はスリット15,15,…の開口面積が広いほど多く、放射エネルギ量が多いほど、生成したプラズマが安定化する。そのため、前述した如く、プラズマの生成を開始した後に、各スリット15,15,…の開口を広くすることによって、高密度なプラズマを安定して生成することができる。
【0045】
駆動制御装置28がステッピングモータ27を所定ステップ数だけ正回転させてスリット15,15,…の開口面積が狭なった後、排気口8から排気して処理室2内を所望の圧力まで減圧し、ガス導入管5から処理室2内に反応ガスを供給する。次いで、マイクロ波発振器30から2.45GHzのマイクロ波を発振させ、それを導波管29を経て環状導波管型アンテナ11に導入し、そこに定在波を形成させる。この定在波によって、環状導波管型アンテナ11のスリット15,15,…から処理室2内へ電界を放射させ、それによって処理室2内の封止板4の近傍であって、前記スリット15,15,…に対応する各領域においてプラズマの生成を開始する。
【0046】
プラズマの生成を開始してから所定時間経過したとき、駆動制御装置28は、ステッピングモータ27を所定ステップ数だけ逆回転させてスリット15,15,…の開口面積を広くする。これによって、高密度なプラズマが安定して生成される。このプラズマは拡散しつつ載置台3へ伝播し、略均一になったプラズマによって載置台3上の試料Wの表面がエッチングされる。
【0047】
(実施の形態2)
図5は実施の形態2を示す模式的部分平面図であり、有終端の導波管型アンテナ12が設けてある。また、図6は図5に示した導波管型アンテナ12を説明する説明図である。なお、両図中、図1及び図2に示した部分に対応する部分には同じ番号を付してその説明を省略する。導波管型アンテナ12の一端は、マイクロ波発振器に連接した導波管が連結してあり、導波管型アンテナ12の他端は閉塞してある。導波管型アンテナ12の一端側は直線状であり、他端側はC字状(円弧状)又は一巻き渦巻き状等(図6にあってはC字状)、適宜の曲率に成形した曲成部12a になしてある。
【0048】
カバー部材10の曲成部12a に対向する部分に短冊状の複数のスリット15,15,…が、各スリット15,15,…の長手方向と平行をなす中心軸が曲成部12a の中心軸に直交するように開設してあり、各スリット15,15,…の開設位置は、導波管型アンテナ12の閉塞した端部からm・λg/2の位置に定めてある。つまり、各スリット15,15,…は導波管型アンテナ12内の底面に通流する電流の極大値を示す位置に開設してあり、各スリット15,15,…を挟んで生じる電位差によって各スリット15,15,…から電界が放射され、該電界は封止板を透過して反応器内へ導入される。
【0049】
カバー部材10上の各シャッタ18,18,…に対応する部分には、複数の歯を側面に設けてなる複数のラック35,35,…が、開口17に倣って摺動自在に配設してあり、各ラック35,35,…とシャッタ18,18,…とはアーム26,26,…によって連結してある。各ラック35,35,…にはそれぞれピニオン36,36,…が噛合してあり、ピニオン36,36,…は、各ピニオン36,36,…に応じて配した複数のステッピングモータ(図示せず)によって正逆回転されるようになしてある。
【0050】
各ステッピングモータを駆動して、ピニオン36,36,…を各別に回転させることによって、シャッタ18,18,…をスリット15,15,…内の異なる位置に配置することができ、各スリット15,15,…を所要の開口面積に調節することができる。そのため、スリット15,15,…の開口面積の調節作業が容易である。また、全ピニオン36,36,…を同じ回転方向へ同じステップ数だけ回転させることによって、全スリット15,15,…の開口面積を一定量だけ増減させることもできる。
【0051】
このようなプラズマ処理装置によって試料をエッチングするには、ピニオン36,36,…を各別に回転させて、各スリット15,15,…を所要の開口面積に調節しておき、全ピニオン36,36,…を正回転方向へ同じステップ数だけ回転させることによって、前同様、スリット15,15,…の開口面積を狭くして、プラズマの生成を開始する。プラズマの生成を開始してから所定時間経過したとき、全ピニオン36,36,…を逆回転方向へ同じステップ数だけ回転させることによって、スリット15,15,…の開口面積を広くし、高密度で安定したプラズマによって試料の表面をエッチングする。
【0052】
(実施の形態3)
図7は実施の形態3を示す模式的部分平面図である。本実施の形態にあっては、図2に示した環状導波管型アンテナ11が設けてあり、各シャッタ18,18,…を支持する支持部材として、上面に複数の歯が設けてあるラック37,37,…をカバー部材10上に摺動自在に配置した以外は、実施の形態2に示したプラズマ処理装置と実質的に同じ構成になしてある。
【0053】
このようなプラズマ処理装置によって試料をエッチングするには、前同様、適宜のステッピングモータ27,27,…によって対応するピニオン38,38,…を回転させて、各スリット15,15,…を所要の開口面積に調節しておき、全ステッピングモータ27,27,…によってピニオン38,38,…を正回転方向へ同じステップ数だけ回転させることによって、スリット15,15,…の開口面積を狭くして、プラズマの生成を開始する。プラズマの生成を開始してから所定時間経過したとき、全ステッピングモータ27,27,…によってピニオン38,38,…を逆回転方向へ同じステップ数だけ回転させることによって、スリット15,15,…の開口面積を広くし、高密度で安定したプラズマによって試料の表面をエッチングする。
【0054】
【発明の効果】
以上詳述した如く、発明にあっては、プラズマ処理装置の水平方向の寸法を小さくすることができる。また、マイクロ波は導波管型アンテナから容器の略全域に導かれるため、容器内へマイクロ波を均一に導入することができる。更に、導波管型アンテナに設けた複数のスリットの開口面積を変更部材によって変更し得るようになしてあるため、容器内へ導入する反応ガスの組成に応じて、各スリットの開口面積を適宜に変更することによって、反応器内に生成されるプラズマの密度を最適化することができる。
【0055】
発明にあっては、複数のスリット別に当該スリットから出射されるマイクロ波の電界強度を調整して、各スリットに応じて生成されるプラズマの密度を各別に制御することができるため、反応ガスの組成に拘わらず、容器内に生成されるプラズマの密度を、容器内に配置した被処理物と平行をなす面内で略均一にすることができる。
【0056】
発明にあっては、複数の変更部材を、対応するスリットの開口面積が相対的に狭くなるように摺動させてプラズマの生成を開始することによって、強電界強度のマイクロ波を放射して短時間内に確実にプラズマを生成することができ、所謂着火性が向上する。また、プラズマの生成を開始した後に、各変更部材を摺動させて、各スリットの開口を相対的に広くすることによって、高密度で安定なプラズマを生成することができる。
【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構造を示す側断面図である。
【図2】図1に示したプラズマ処理装置の模式的平面図である。
【図3】図1に示したプラズマ処理装置の部分拡大図である。
【図4】図1及び図2に示したスリットを説明する説明図である。
【図5】実施の形態2を示す模式的部分平面図である。
【図6】図5に示した導波管型アンテナを説明する説明図である。
【図7】実施の形態3を示す模式的部分平面図である。
【図8】特開昭62−5600号公報に開示した装置と同タイプのマイクロ波プラズマ処理装置を示す側断面図である。
【図9】図8に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平面図である。
【符号の説明】
1 反応器
4 封止板
10 カバー部材
11 環状導波管型アンテナ
11a 曲成部
11b 導入部
12 導波管型アンテナ
15 スリット
16 空洞部
18 シャッタ
17 開口
21 第1ギヤ
22 第2ギヤ
23 案内溝
27 ステッピングモータ
31 支持片
32 固定ネジ
35 ラック
36 ピニオン
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs processing such as etching, ashing, or CVD on an object to be processed using plasma in the manufacture of a semiconductor element substrate, a glass substrate for a display, and the like, and to plasma the object to be processed using the apparatus. It relates to a method of processing.
[0002]
[Prior art]
Plasma generated by applying energy to the reaction gas from the outside is widely used in manufacturing processes such as LSI or LCD. In particular, the use of plasma is an indispensable basic technology in the dry etching process.
[0003]
FIG. 8 is a side sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of the same type as the apparatus disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-5600, and FIG. 9 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. is there. The rectangular box-shaped reactor 41 is entirely made of aluminum. The upper opening of the reactor 41 is hermetically sealed with a sealing plate 44. The sealing plate 44 is formed of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave transparency and has a low dielectric loss.
[0004]
A rectangular box-shaped cover member 50 that covers the upper portion of the reactor 41 is connected to the reactor 41. A dielectric line 54 is attached to the ceiling portion in the cover member 50, and an air gap 53 is formed between the dielectric line 54 and the sealing plate 44. The dielectric line 54 is formed by molding a dielectric material such as Teflon (registered trademark) such as fluororesin, polyethylene resin, or polystyrene resin into a plate shape having a convex portion at the apex of a substantially pentagon that combines a rectangle and a triangle. The convex portion is fitted in a waveguide 29 connected to the peripheral surface of the cover member 50. A microwave oscillator 30 is connected to the waveguide 29, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 30 is incident on the convex portion of the dielectric line 54 by the waveguide 29.
[0005]
As described above, the base end side of the convex portion of the dielectric line 54 is a tapered portion 54a having a substantially triangular shape in plan view, and the microwave incident on the convex portion has a width along the tapered portion 54a. It spreads in the direction and propagates throughout the dielectric line 54. The microwave is reflected by the end face of the cover member 50 facing the waveguide 29, and the incident wave and the reflected wave are superimposed to form a standing wave in the dielectric line 54.
[0006]
The inside of the reactor 41 is a processing chamber 42, and a required gas is introduced into the processing chamber 42 from a gas introduction pipe 45 fitted in a through hole penetrating the peripheral wall of the processing chamber 42. In the center of the bottom wall of the processing chamber 42, a mounting table 43 for mounting the sample W is provided, and a high-frequency power supply 47 is connected to the mounting table 43 via a matching box 46. Further, an exhaust port 48 is formed in the bottom wall of the reactor 41, and the inside air of the processing chamber 42 is discharged from the exhaust port 48.
[0007]
In order to perform the etching process on the surface of the sample W using such a microwave plasma processing apparatus, the processing chamber 42 is evacuated from the exhaust port 48 to a desired pressure, and then the processing chamber 42 is connected to the processing chamber 42 through the gas introduction pipe 45. The reaction gas is supplied into 42. Next, microwaves are oscillated from the microwave oscillator 30 and introduced into the dielectric line 54 via the waveguide 29. At this time, the microwave is uniformly spread in the dielectric line 54 by the tapered portion 54 a, and a standing wave is formed in the dielectric line 54.
[0008]
Due to this standing wave, a leakage electric field is formed below the dielectric line 54, which is introduced into the processing chamber 42 through the air gap 53 and the sealing plate 44. In this way, the microwave propagates into the processing chamber 42. Thereby, plasma is generated in the processing chamber 42, and the surface of the sample W is etched by the plasma. As a result, even if the processing chamber 42 is enlarged to process the large-diameter sample W, microwaves can be uniformly introduced into the entire region of the processing chamber 42, and the large-diameter sample W can be uniformly plasma-treated. can do.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional plasma processing apparatus, in order to spread the microwaves uniformly on the dielectric line 54, a taper part 54a protruding in the horizontal direction from the edge of the sealing plate 44 and the reactor 41 is provided. The size of the tapered portion 54a is determined according to the area of the rectangular portion of the dielectric line 54, that is, the area of the processing chamber 42 in the horizontal direction. Therefore, when a conventional plasma processing apparatus is installed, an extra horizontal space for storing the tapered portion 54a projected from the peripheral edge of the reactor 41 must be secured.
[0010]
By the way, as the diameter of the sample W increases, a plasma processing apparatus is required that has a larger area in the horizontal direction of the processing chamber 42, that is, a larger dimension in the horizontal direction of the reactor 41. At this time, it is also required that the installation location of the apparatus does not need to be dealt with, that is, it can be installed in a narrow space. However, in the conventional apparatus, since the dimension of the tapered portion 54a is determined according to the horizontal dimension of the processing chamber 42, the dimension of the tapered portion 54a becomes longer as the processing chamber 42 becomes larger. Therefore, it is impossible to satisfy both of the two requirements of installing a plasma processing apparatus having a larger reactor 41 in a narrow space.
[0011]
On the other hand, the density distribution of the plasma generated in the reactor 41 varies depending on the composition of the reaction gas introduced into the reactor 41 and the structure of the dielectric line 54, etc., but is uniform regardless of the composition of the reaction gas. It is also required to generate plasma having an appropriate density distribution. However, in order to meet the demand with the conventional plasma processing apparatus, it is necessary to replace the dielectric line with a structure corresponding to the composition of the reaction gas to be used. Therefore, the apparatus cost is high, and much labor is required for the replacement. There was a problem.
[0012]
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object of the present invention is to radiate microwaves into a container from a plurality of slits provided in an annular, C-shaped or spiral waveguide antenna. In addition, by adopting a configuration in which the opening area of the plurality of slits is changed by the changing member, the size of the entire plasma processing apparatus, particularly the horizontal size can be reduced even in a processing chamber having a large horizontal area. Another object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of generating a plasma having a uniform density distribution regardless of the reaction gas composition.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
Book In the plasma processing apparatus according to the invention, an annular waveguide antenna is provided on the surface of the sealing member that seals the opening of the container, and a portion of the waveguide antenna that faces the sealing member is provided. A plurality of slits are opened, microwaves are incident on a waveguide antenna, microwaves are emitted from the slits into the container to generate plasma in the container, and the object to be processed is generated by the generated plasma. An apparatus for processing, comprising a changing member for changing the opening area of the slit In accordance with each slit, a plurality of change members are slidably provided in a plane substantially parallel to the sealing member, and a plurality of support members that respectively support the change members and corresponding change members A guide part that guides each support member to change the opening area of the slit, and a fixing part that fixes the support member at an arbitrary position of the guide part It is characterized by that.
[0014]
Book In the plasma processing apparatus according to the invention, a C-shaped or spiral waveguide antenna is provided on the surface of a sealing member for sealing the opening of the container, and the sealing member of the waveguide antenna is provided. A plurality of slits are opened in a portion facing the substrate, microwaves are incident on the waveguide antenna, microwaves are radiated from the slits into the container, and plasma is generated in the container. An apparatus for processing an object to be processed, comprising a changing member for changing an opening area of the slit In accordance with each slit, a plurality of change members are slidably provided in a plane substantially parallel to the sealing member, and a plurality of support members that respectively support the change members and corresponding change members A guide part that guides each support member to change the opening area of the slit, and a fixing part that fixes the support member at an arbitrary position of the guide part It is characterized by that.
[0015]
Microwaves are incident on an annular, C-shaped or spiral waveguide antenna disposed opposite to a sealing member that seals the opening of the container (reactor), and the microwave is incident on the sealing member of the waveguide antenna. Microwaves are radiated into the container from a plurality of slits opened in the facing portions. This microwave passes through the sealing member and is introduced into the container, and plasma is generated in the container. As described above, since the microwave can be directly incident on the waveguide type antenna without providing the protrusion as described above, the horizontal dimension of the plasma processing apparatus can be made as small as possible. Can do. On the other hand, since the microwave is guided from the waveguide antenna to almost the entire region of the container, the microwave can be uniformly introduced into the container.
[0016]
The electric field strength of the microwave radiated from the slit of the waveguide antenna described above depends on the opening area of the slit, and the smaller the opening area of the slit, the stronger the electric field strength. The density of the plasma generated in the region where the electric field strength is high is higher than the density of the plasma generated in the region where the electric field strength is relatively weak. That is, the density of plasma generated in the container can be adjusted by changing the opening area of the slit.
[0017]
Book In the invention, the opening area of the plurality of slits provided in the waveguide antenna can be changed by the changing member. Therefore, depending on the composition of the reaction gas introduced into the container, By appropriately changing the opening area, the density of the plasma generated in the reactor can be optimized.
[0019]
A plurality of change members provided in accordance with each slit are supported by a support member, and each support member is changed by a guide portion such as a groove or a rail so that the change member supported by the change member changes the opening area of the slit. Guided. The supporting member is moved along the guide portion, the changing member is slid so that each slit has an appropriate opening area, and each supporting member is fixed by the fixing portion. Thereby, the electric field intensity of the microwave radiated from the slit can be adjusted for each of the plurality of slits, and the density of the plasma generated according to each slit can be controlled separately. Therefore, irrespective of the composition of the reaction gas, the density of the plasma generated in the container can be made substantially uniform in a plane parallel to the object to be processed disposed in the container.
[0020]
Book The plasma processing apparatus according to the invention is ,in front A C-shaped first gear provided with the guide portion, a second gear meshing with the first gear, and a second gear rotating around the waveguide antenna. And a rotational drive device for driving.
[0022]
Book The plasma processing method according to the invention includes: Above The plasma processing apparatus is used to generate plasma in a container and to process an object to be processed with the generated plasma, so that a plurality of change members have a relatively narrow opening area of a corresponding slit. The generation of plasma is started after sliding, and then each change member is slid so that the opening area of the corresponding slit becomes relatively large.
[0023]
Book In the invention, the C-shaped first gear provided with the guide portion is rotated in the forward direction by rotating the second gear meshed with the first gear with the rotation driving device, or the opening of each slit. A plurality of change members that change the respective areas are advanced by a plurality of drive devices provided in accordance with each change member, so that a plurality of support members and change members attached to the guide section are linked to each drive device. The changing member is slid so that the opening area of the corresponding slit becomes relatively narrow. And the production | generation of a plasma is started by making a microwave radiate | emit into a container from each slit. In this way, by radiating microwaves from a slit having a small opening area, microwaves with strong electric field strength are radiated, so that plasma can be reliably generated within a short time, and so-called ignitability is improved. .
[0024]
On the other hand, the amount of microwave radiant energy increases as the opening area of the slit increases, and the generated plasma stabilizes as the amount of radiant energy increases. Therefore, after starting the generation of plasma, each change member is slid to make the opening of each slit relatively wide. Thereby, high-density and stable plasma can be generated.
[0026]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a side sectional view showing a structure of a plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a schematic plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG. FIG. 3 is a partially enlarged view of the plasma processing apparatus shown in FIG. The bottomed cylindrical reactor 1 is entirely made of aluminum. The upper opening of the reactor 1 is sealed with a sealing plate 4 in an airtight state. The sealing plate 4 is made of a dielectric material such as quartz glass or alumina that has heat resistance and microwave transparency and has a small dielectric loss.
[0027]
A cover member 10 formed by forming a conductive metal into a circular lid shape is fitted on the sealing plate 4 described above, and the cover member 10 is fixed on the reactor 1. An annular waveguide antenna 11 for introducing a microwave into the reactor 1 is provided on the cover member 10. The annular waveguide antenna 11 includes a bent portion 11a formed by annularly forming a U-shaped member in cross-sectional view, and a plurality of slits are formed in a portion facing the bent portion 11a of the cover member 10. 15, 15, ... are established.
[0028]
The bent portion 11a is provided slightly inward from the inner peripheral surface of the reactor 1 and concentrically with the central axis of the reactor 1, and the bent portion 11a is micro-circulated around the opening provided on the outer peripheral surface. An introduction portion 11b for introducing a wave is connected so as to be in the diameter direction of the bending portion 11a. A dielectric 14 such as a fluororesin such as Teflon (registered trademark), a polyethylene resin, or a polystyrene resin (preferably Teflon) is fitted in the introduction portion 11b and the bent portion 11a.
[0029]
A waveguide 29 extending from the microwave oscillator 30 is connected to the introduction portion 11b, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 30 passes through the waveguide 29 and is introduced to the introduction portion of the annular waveguide antenna 11. It is incident on 11b. This incident wave is introduced from the introduction part 11b to the bending part 11a. The microwaves introduced into the bent portion 11a propagate in the dielectric 14 in the bent portion 11a as traveling waves that travel in opposite directions to each other in the bent portion 11a. A standing wave is generated by colliding at a position facing the opening of 11a. By this standing wave, a current having a maximum value flows at a predetermined interval through the inner surface of the bent portion 11a.
[0030]
At this time, in order to set the microwave mode propagating in the bent portion 11a to the rectangular TE10 which is the basic propagation mode, the size of the bent portion 11a is set to 27 mm in height according to the microwave frequency 2.45 GHz. The width is 66.2 mm. The microwave in this mode propagates through the dielectric 14 in the bent portion 11a with almost no energy loss.
[0031]
Further, when the sealing plate 4 having a diameter of 380 mm is used and Teflon (registered trademark) having a dielectric constant εr of 2.1 is fitted into the bent portion 11a, the width of the bent portion 11a from the center of the bent portion 11a. The dimension to the center of the direction is 141 mm. In this case, the circumferential length (approximately 886 mm) of the circle connecting the center of the bent portion 11a in the width direction is substantially an integral multiple of the wavelength of the microwave (approximately 110 mm) propagating in the bent portion 11a. . Therefore, the microwave resonates in the bent portion 11a, and the standing wave described above becomes high voltage / low current at the antinode position and low voltage / high current at the node position, improving the antenna Q value. To do.
[0032]
By the way, the dielectric portion 14 may not be inserted into the bent portion 11a but may be hollow. However, when the dielectric 14 is inserted into the bent portion 11a, the wavelength of the microwave incident on the bent portion 11a is shortened by 1 / √ (εr) times by the dielectric 14. Therefore, when the bent portion 11a having the same diameter is used, the current flowing through the wall surface of the bent portion 11a is greater when the dielectric 14 is loaded than when the dielectric 14 is not loaded. There are many positions where the maximum value is reached, and accordingly, a large number of slits 15, 15,. Therefore, the microwave can be introduced into the processing chamber 2 more uniformly.
[0033]
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the slits 15, 15,... Shown in FIGS. As shown in FIG. 4, the slits 15, 15,... Are formed on the portion of the cover member 10 (see FIG. 2) facing the bent portion 11 a so that the diameter direction of the bent portion 11 a is the longitudinal direction. That is, it is formed in a strip shape so that the traveling direction of the microwave propagating in the bent portion 11a is perpendicular to the longitudinal direction. When the bent portion 11a has the dimensions described above, the length of each slit 15, 15,... Is 50 mm, and the width is 20 mm.
[0034]
Each of the slits 15, 15,... Is an intersection P that is a side away from the introduction portion 13 of the two points where the extension line L extending the center line of the introduction portion 11b and the circle C described above intersect. 1 And to both of them along the circle C at positions separated from each other by (2n-1) · λg / 4 (n is an integer, λg is the wavelength of the microwave propagating in the bent portion), 15 is opened, and a plurality of other slits 15, 15,... Are opened from both slits 15, 15 to both following the circle C at intervals of m · λg / 2 (m is an integer). It is.
[0035]
As described above, the slits 15, 15,... Are provided substantially radially in the cover member 10, so that the microwave is uniformly introduced into the entire region in the reactor 1. On the other hand, as shown in FIG. 1, the annular waveguide antenna 11 is provided on the cover member 10 having the same diameter as that of the reactor 1 without protruding from the periphery of the cover member 10. Even if the diameter of the vessel 1 is large, the size of the plasma processing apparatus can be made as small as possible, and therefore can be installed in a small space.
[0036]
A through hole is formed in the peripheral wall of the processing chamber 2, and a gas introduction pipe 5 for introducing a reaction gas into the processing chamber 2 is fitted into the through hole. In addition, a mounting table 3 on which the sample W is mounted is provided in the center of the bottom wall of the processing chamber 2, and a high frequency power source 7 is connected to the mounting table 3 via a matching box 6. Further, an exhaust port 8 is formed in the bottom wall of the processing chamber 2, and the inside air of the processing chamber 2 is discharged from the exhaust port 8.
[0037]
In a predetermined area including the slits 15, 15,... Inside the cover member 10, rectangular cavities 16, 16,. Are slidably loaded with shutters 18, 18,... Made of aluminum plates having an area larger than the opening area of the slits 15, 15,. Around the bent portion 11a of the cover member 10, a first gear 21 having a C shape in plan view and having a plurality of teeth on the outer peripheral surface is arranged concentrically with the central axis of the bent portion 11a. The first gear 21 can be rotated around the central axis of the bent portion 11a by a guide member (not shown).
[0038]
A cylindrical second gear 22 is engaged with the first gear 21, and the rotation shaft of the second gear 22 is connected to the output shaft of the stepping motor 27. The rotational drive of the stepping motor 27 is controlled by a drive control device 28. The drive control device 28 performs positive and negative pulses for rotating the stepping motor 27 forward and backward according to a command given to the drive control device 28. Is supplied to the stepping motor 27 the number of times specified by the command.
[0039]
The first gear 21 is provided with a guide groove 23 having an inverted T-shape in cross section on the center line of the first gear 21, and the shutters 18, 18,. The ceramic support pieces 31, 31,... Are arranged corresponding to the slits 15, 15,. .. Are formed on the central axis of each support piece 31, 31,..., And fixing screws 32, 32,. 31, ... It is screwed from top to bottom. The lower ends of the fixing screws 32, 32, ... are projected from the lower ends of the support pieces 31, 31, ..., and stopper washers 33, 33, ... are fixed to the lower ends of the fixing screws 32, 32, .... In such a fixture 34, 34,..., The fixing screws 32, 32,... Are rotated in the forward direction so that the stopper washers 33, 33,. The pieces 31, 31,... Are fixed, and the fixing screws 32, 32,.
[0040]
Between the first gear 21 of the cover member 10 and the bent portion 11a, there is provided an arcuate opening 17 that communicates with the hollow portions 16, 16,... Described above, and the support pieces 31, 31,. The shutters 18, 18,... Are connected by crank-shaped arms 26, 26,.
[0041]
In order to perform the etching process on the surface of the sample W using such a plasma processing apparatus, the fixing screws 32, 32,... Are rotated in the reverse direction to release the fixing, and the gas introduction pipe 5 enters the processing chamber 2. Depending on the composition of the reaction gas to be introduced and the positions of the slits 15, 15,..., The width of the slits 15, 15, that is, the opening area of the slits 15, 15,. .. Are adjusted along the direction 23, the fixing screws 32, 32,... Are rotated in the forward direction to fix the support pieces 31, 31,. Start.
[0042]
When starting the generation of plasma, the drive control device 28 rotates the stepping motor 27 forward by a predetermined number of steps to engage the second gear 22, the first gear 21 meshed with the second gear 22, and the first gear 21. , And the shutters 18, 18,... Are narrowed to reduce the opening area of the slits 15, 15,... A command for increasing the opening area of the slits 15, 15,.
[0043]
For example, when the width of each slit 15, 15,... Is 20 mm, the shutter 18, 18,... Narrows the opening width of each slit 15, 15,. The shutters 18, 18, ... are moved out of the openings of the slits 15, 15, ..., and the opening width of each slit 15, 15, ... is increased to 20mm.
[0044]
By radiating microwaves from the slits 15, 15,... With a small opening area, microwaves with strong electric field strength are radiated, so that plasma can be generated reliably within a short time and so-called ignitability is improved. To do. On the other hand, the amount of microwave radiation energy increases as the opening area of the slits 15, 15,... Increases, and the generated energy stabilizes as the amount of radiation energy increases. Therefore, as described above, high-density plasma can be stably generated by widening the openings of the slits 15, 15,.
[0045]
The drive controller 28 rotates the stepping motor 27 by a predetermined number of steps to reduce the opening area of the slits 15, 15,..., And then exhausts from the exhaust port 8 to reduce the inside of the processing chamber 2 to a desired pressure. Then, the reaction gas is supplied from the gas introduction pipe 5 into the processing chamber 2. Next, a microwave of 2.45 GHz is oscillated from the microwave oscillator 30 and introduced into the annular waveguide antenna 11 through the waveguide 29 to form a standing wave there. This standing wave causes an electric field to be radiated from the slits 15, 15,... Of the annular waveguide antenna 11 into the processing chamber 2, thereby causing the slits near the sealing plate 4 in the processing chamber 2. Plasma generation is started in each region corresponding to 15, 15,.
[0046]
When a predetermined time has elapsed since the start of plasma generation, the drive control device 28 reversely rotates the stepping motor 27 by a predetermined number of steps to widen the opening area of the slits 15, 15,. As a result, high-density plasma is stably generated. The plasma propagates to the mounting table 3 while diffusing, and the surface of the sample W on the mounting table 3 is etched by the substantially uniform plasma.
[0047]
(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic partial plan view showing the second embodiment, in which a waveguide antenna 12 having a terminal end is provided. FIG. 6 is an explanatory diagram for explaining the waveguide antenna 12 shown in FIG. In both figures, parts corresponding to those shown in FIG. 1 and FIG. One end of the waveguide antenna 12 is connected to a waveguide connected to the microwave oscillator, and the other end of the waveguide antenna 12 is closed. One end side of the waveguide antenna 12 is linear, and the other end side is formed into an appropriate curvature such as a C shape (arc shape) or a spiral shape (C shape in FIG. 6). It is made up of the bent part 12a.
[0048]
A plurality of strip-shaped slits 15, 15,... In the portion of the cover member 10 facing the bent portion 12 a are center axes that are parallel to the longitudinal direction of the slits 15, 15,. The slits 15, 15,... Are opened at a position m · λg / 2 from the closed end of the waveguide antenna 12. That is, each slit 15, 15,... Is opened at a position showing the maximum value of the current flowing through the bottom surface in the waveguide antenna 12, and each slit 15, 15,. An electric field is radiated from the slits 15, 15,..., And the electric field passes through the sealing plate and is introduced into the reactor.
[0049]
A plurality of racks 35, 35,... Having a plurality of teeth provided on the side surfaces thereof are slidably disposed along the openings 17 at portions corresponding to the shutters 18, 18,. The racks 35, 35,... Are connected to the shutters 18, 18,. Each of the racks 35, 35,... Is meshed with a pinion 36, 36,..., And each of the pinions 36, 36, ... has a plurality of stepping motors (not shown) arranged in accordance with each pinion 36, 36,. ) And forward and reverse rotation.
[0050]
By driving each stepping motor and rotating the pinions 36, 36,... Separately, the shutters 18, 18,... Can be arranged at different positions in the slits 15, 15,. 15, ... can be adjusted to the required opening area. Therefore, it is easy to adjust the opening area of the slits 15, 15,. Further, by rotating all the pinions 36, 36,... By the same number of steps in the same rotation direction, the opening areas of all the slits 15, 15,.
[0051]
In order to etch a sample using such a plasma processing apparatus, the pinions 36, 36,... Are rotated separately to adjust the slits 15, 15,. ,... Are rotated in the positive rotation direction by the same number of steps, thereby reducing the opening area of the slits 15, 15,. When a predetermined time has elapsed since the start of plasma generation, all the pinions 36, 36,... Are rotated in the reverse direction by the same number of steps, thereby widening the opening area of the slits 15, 15,. The surface of the sample is etched with a stable plasma.
[0052]
(Embodiment 3)
FIG. 7 is a schematic partial plan view showing the third embodiment. In the present embodiment, the annular waveguide antenna 11 shown in FIG. 2 is provided, and a rack having a plurality of teeth on the upper surface as a support member for supporting the shutters 18, 18,. Except that 37, 37,... Are slidably disposed on the cover member 10, the configuration is substantially the same as the plasma processing apparatus shown in the second embodiment.
[0053]
In order to etch a sample using such a plasma processing apparatus, the corresponding pinions 38, 38,... Are rotated by appropriate stepping motors 27, 27,. The opening area of the slits 15, 15,... Is reduced by adjusting the opening area and rotating the pinions 38, 38,. The generation of plasma is started. When a predetermined time has elapsed since the start of plasma generation, the stepping motors 27, 27,... Rotate the pinions 38, 38,. The surface of the sample is etched with a high density and stable plasma with a wide opening area.
[0054]
【The invention's effect】
As detailed above, Book In the invention, the horizontal dimension of the plasma processing apparatus can be reduced. Further, since the microwave is guided from the waveguide antenna to almost the entire region of the container, the microwave can be uniformly introduced into the container. Furthermore, since the opening area of the plurality of slits provided in the waveguide antenna can be changed by the changing member, the opening area of each slit is appropriately set according to the composition of the reaction gas introduced into the container. By changing to, the density of the plasma generated in the reactor can be optimized.
[0055]
Book In the invention, the density of the plasma generated according to each slit can be individually controlled by adjusting the electric field intensity of the microwave emitted from the slit for each of the plurality of slits. Regardless of the composition, the density of the plasma generated in the container can be made substantially uniform in a plane parallel to the workpiece disposed in the container.
[0056]
Book In the invention, a plurality of changing members are slid so that the opening area of the corresponding slit becomes relatively narrow, and generation of plasma is started, thereby radiating microwaves with strong electric field strength and shortening. Plasma can be reliably generated within the time, and so-called ignitability is improved. In addition, after starting the generation of plasma, each change member is slid to make the opening of each slit relatively wide, so that high-density and stable plasma can be generated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing the structure of a plasma processing apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a schematic plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
3 is a partially enlarged view of the plasma processing apparatus shown in FIG.
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining a slit shown in FIGS. 1 and 2;
FIG. 5 is a schematic partial plan view showing a second embodiment.
6 is an explanatory diagram for explaining the waveguide type antenna shown in FIG. 5;
7 is a schematic partial plan view showing Embodiment 3. FIG.
FIG. 8 is a side sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of the same type as the apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5600.
9 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.
[Explanation of symbols]
1 reactor
4 Sealing plate
10 Cover member
11 Annular waveguide antenna
11a Curvature
11b Introduction
12 Waveguide antenna
15 slit
16 Cavity
18 Shutter
17 Opening
21 First gear
22 Second gear
23 guide groove
27 Stepping motor
31 Support piece
32 fixing screws
35 racks
36 pinion

Claims (4)

容器の開口を封止する封止部材の表面上に環状の導波管型アンテナが設けてあり、該導波管型アンテナの前記封止部材に対向する部分に複数のスリットが開設してあり、マイクロ波を導波管型アンテナに入射し、各スリットから前記容器内へマイクロ波を放射させて容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって被処理物を処理する装置であって、
前記スリットの開口面積を変更する変更部材を備え
各スリットに応じて、複数の変更部材が前記封止部材と略平行をなす面内で摺動自在に設けてあり、各変更部材をそれぞれ支持する複数の支持部材と、対応する変更部材によってスリットの開口面積を変更すべく各支持部材を案内する案内部と、支持部材を案内部の任意位置で固定する固定部とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
An annular waveguide antenna is provided on the surface of the sealing member that seals the opening of the container, and a plurality of slits are provided in a portion of the waveguide antenna that faces the sealing member. The microwave is incident on the waveguide antenna, the microwave is emitted from each slit into the container to generate plasma in the container, and the processing object is processed by the generated plasma.
A changing member for changing the opening area of the slit ,
In accordance with each slit, a plurality of change members are slidably provided in a plane substantially parallel to the sealing member, and a plurality of support members that respectively support the change members, and the corresponding change members make slits. the plasma processing apparatus according to claim Rukoto includes a guide portion for guiding each support member so as to change the opening area, and a fixing portion for fixing the support member at any position of the guide portion of the.
容器の開口を封止する封止部材の表面上にC字状又は渦巻き状の導波管型アンテナが設けてあり、該導波管型アンテナの前記封止部材に対向する部分に複数のスリットが開設してあり、マイクロ波を導波管型アンテナに入射し、各スリットから前記容器内へマイクロ波を放射させて容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって被処理物を処理する装置であって、
前記スリットの開口面積を変更する変更部材を備え
各スリットに応じて、複数の変更部材が前記封止部材と略平行をなす面内で摺動自在に設けてあり、各変更部材をそれぞれ支持する複数の支持部材と、対応する変更部材によってスリットの開口面積を変更すべく各支持部材を案内する案内部と、支持部材を案内部の任意位置で固定する固定部とを備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
A C-shaped or spiral waveguide antenna is provided on the surface of the sealing member that seals the opening of the container, and a plurality of slits are formed in a portion of the waveguide antenna facing the sealing member. Is a device that makes microwaves incident on a waveguide antenna, radiates microwaves from the slits into the container, generates plasma in the container, and processes the object to be processed with the generated plasma Because
A changing member for changing the opening area of the slit ,
In accordance with each slit, a plurality of change members are slidably provided in a plane substantially parallel to the sealing member, and a plurality of support members that respectively support the change members, and the corresponding change members make slits. the plasma processing apparatus according to claim Rukoto includes a guide portion for guiding each support member so as to change the opening area, and a fixing portion for fixing the support member at any position of the guide portion of the.
前記導波管型アンテナの周囲に回動自在に配置してあり、前記案内部を設けてなるC字状の第1ギヤと、第1ギヤに噛合した第2ギヤと、第2ギヤを回転駆動する回転駆動装置とを備える請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。A C-shaped first gear provided with the guide portion, a second gear meshing with the first gear, and a second gear rotating around the waveguide antenna. The plasma processing apparatus of Claim 1 or 2 provided with the rotational drive apparatus to drive. 請求項に記載のプラズマ処理装置を用いて、容器内にプラズマを生成し、生成したプラズマによって被処理物を処理する方法であって、複数の変更部材を、対応するスリットの開口面積が相対的に狭くなるように摺動させてからプラズマの生成を開始し、その後、各変更部材を、対応するスリットの開口面積が相対的に広くなるように摺動させることを特徴とするプラズマ処理方法。A method of generating plasma in a container using the plasma processing apparatus according to claim 3 , and processing an object to be processed with the generated plasma, wherein a plurality of changing members have relative opening areas of corresponding slits. The plasma processing method is characterized in that the generation of plasma is started after sliding so as to be narrow, and then each change member is slid so that the opening area of the corresponding slit is relatively wide. .
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