JP4396166B2 - Surface wave excitation plasma processing equipment - Google Patents

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Description

本発明は、表面波励起プラズマ(SWP:Surface Wave Plasma)を利用してCVDやエッチング等を行う表面波励起プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a surface wave excitation plasma processing apparatus for performing CVD, etching, and the like using surface wave plasma (SWP).

近年、半導体製造プロセスでは、エッチング処理や成膜処理やアッシング処理などにプラズマを利用して各処理を行うプラズマ処理装置が用いられている。そのようなプラズマ処理装置としては、従来から平行平板プラズマ処理装置やECR(Electron Cyclotron Resonance:電子サイクロトロン共鳴)プラズマ処理装置などが使用されている。さらに、近年では、より大面積のプラズマを容易に発生させることができる表面波励起(SWP)プラズマ処理装置が利用されるようになってきている(例えば、特許文献1参照)。   In recent years, in a semiconductor manufacturing process, a plasma processing apparatus that performs each process using plasma for an etching process, a film forming process, an ashing process, or the like is used. As such a plasma processing apparatus, a parallel plate plasma processing apparatus, an ECR (Electron Cyclotron Resonance) plasma processing apparatus, and the like are conventionally used. Furthermore, in recent years, surface wave excitation (SWP) plasma processing apparatuses that can easily generate plasma with a larger area have been used (see, for example, Patent Document 1).

SWPプラズマ処理装置では、マイクロ波導波管に設けられたスロットアンテナからチャンバ壁に設けられた誘電体を介してマイクロ波電力がチャンバ内に供給され、チャンバ内にプラズマが形成される。マイクロ波は誘電体とプラズマとの境界を誘電体の面方向へと拡がるので、面積の大きなプラズマを得やすい。   In the SWP plasma processing apparatus, microwave power is supplied into the chamber from a slot antenna provided in the microwave waveguide through a dielectric provided on the chamber wall, and plasma is formed in the chamber. Since the microwave spreads the boundary between the dielectric and the plasma in the plane direction of the dielectric, it is easy to obtain a plasma with a large area.

特開2000−348898号公報JP 2000-348898 A

しかしながら、導波管の延在方向と直交する方向の誘電体の幅が約25cm以上になると、その幅方向にプラズマが拡がり難くなるという現象が見られる。特にプロセスガスとして窒素ガスや酸素ガスやその他の活性ガス種を使用した場合には、その傾向が顕著である。そのため、誘電体全域に拡がった均一なプラズマを得ることが難しかった。   However, when the width of the dielectric in the direction perpendicular to the extending direction of the waveguide is about 25 cm or more, a phenomenon that the plasma does not easily spread in the width direction is observed. In particular, when nitrogen gas, oxygen gas or other active gas species are used as the process gas, the tendency is remarkable. For this reason, it has been difficult to obtain a uniform plasma spread over the entire dielectric.

請求項1の発明による表面波励起プラズマ処理装置は、プラズマを生成するチャンバ内にマイクロ波を導入するための誘電体と、誘電体上に配設され、スロットアンテナを有する複数のスロット導波管と、マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、3以上のスロット導波管が並列接続され、マイクロ波発生部からのマイクロ波を分岐点において3以上に分岐して前記スロット導波管の各々に伝搬するT型分岐導波管とを備え、T型分岐導波管の分岐点から各スロット導波管の各終端までの長さを、それぞれマイクロ波の管内波長の整数倍に設定したことを特徴とする。
請求項2の発明による表面波励起プラズマ処理装置は、(a)プラズマ生成用チャンバの外壁部に隙間を設けて並設された複数の誘電体と、(b)複数の誘電体の各々に設けられ、スロットアンテナを有する複数のスロット導波管を分岐導波管により並列接続して成る導波管ユニットとを具備するプラズマソース部と、複数の導波管ユニット毎に独立して設けられ、分岐導波管にマイクロ波を送出する複数のマイクロ波発生部と、並設された複数の誘電体の各隙間に着脱可能に設けられた表面波反射板とを備え、分岐導波管の分岐点から並列接続された複数のスロット導波管の各終端までの長さを、それぞれマイクロ波の管内波長の整数倍に設定したことを特徴とする。
請求項の発明は、請求項1または2に記載の表面波励起プラズマ処理装置において、複数のスロット導波管の各終端に終端整合器をそれぞれ設けた。
A surface wave excitation plasma processing apparatus according to a first aspect of the present invention is a dielectric for introducing a microwave into a plasma generating chamber, and a plurality of slot waveguides disposed on the dielectric and having a slot antenna. A microwave generating section for generating a microwave and three or more slot waveguides are connected in parallel, and the microwave from the microwave generating section is branched into three or more at a branch point, And the length from the branch point of the T-shaped branch waveguide to each end of each slot waveguide is set to an integral multiple of the in-tube wavelength of the microwave. It is characterized by.
According to a second aspect of the present invention, there is provided a surface wave-excited plasma processing apparatus comprising: (a) a plurality of dielectrics arranged in parallel on the outer wall of the plasma generation chamber; and (b) each of the plurality of dielectrics. A plasma source unit comprising a waveguide unit formed by connecting a plurality of slot waveguides having slot antennas in parallel by branching waveguides, and provided independently for each of the plurality of waveguide units, A branching waveguide having a plurality of microwave generators for sending microwaves to the branching waveguide and a surface wave reflector detachably provided in each gap between the plurality of dielectrics arranged in parallel. The length from the point to each end of the plurality of slot waveguides connected in parallel is set to an integral multiple of the in-tube wavelength of the microwave .
A third aspect of the present invention, the surface wave excited plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, provided terminating matcher each to each end of the plurality of slots waveguide.

本発明によれば、誘電体の全領域にわたって均一なプラズマを生成することができ、大面積の基板を均一にプラズマ処理することができる。   According to the present invention, uniform plasma can be generated over the entire region of the dielectric, and a large-area substrate can be uniformly plasma-treated.

以下、図を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。図1〜3は表面波励起プラズマ処理装置の概略構成を説明するための模式図であり、図1は装置の平面図、図2は図1のII−II断面図、図3はIII−III断面図である。図1〜3に示す表面波励起プラズマ処理装置は、SWP−CVDによりSiNx膜(シリコン窒化膜)等を形成するSWP−CVD装置を構成している。   Hereinafter, the best mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. 1 to 3 are schematic views for explaining a schematic configuration of a surface wave excitation plasma processing apparatus, FIG. 1 is a plan view of the apparatus, FIG. 2 is a sectional view taken along line II-II in FIG. 1, and FIG. It is sectional drawing. The surface wave excitation plasma processing apparatus shown in FIGS. 1 to 3 constitutes a SWP-CVD apparatus for forming a SiNx film (silicon nitride film) or the like by SWP-CVD.

1はCVDプロセスが行われるチャンバであり、図2に示すようにチャンバ1内には被成膜対象である基板2が装填される。図示していないが、基板2は基板ホルダ等によって保持されている。チャンバ1の基板2と対向する位置にはプラズマソース部3が設けられている。図1に示すように、プラズマソース部3には導波管4を介してマイクロ波発生部5が接続されている。   Reference numeral 1 denotes a chamber in which a CVD process is performed. As shown in FIG. 2, a substrate 2 to be deposited is loaded in the chamber 1. Although not shown, the substrate 2 is held by a substrate holder or the like. A plasma source unit 3 is provided at a position facing the substrate 2 in the chamber 1. As shown in FIG. 1, a microwave generation unit 5 is connected to the plasma source unit 3 via a waveguide 4.

マイクロ波発生部5には、マイクロ波電源50、マイクロ波発振器51、アイソレータ52、方向性結合器53および整合器54が設けられている。マイクロ波電源50からマイクロ波発振器51に電力が供給されると、マイクロ波発振器51から2.45GHzのマイクロ波が出力される。マイクロ波発振器51と導波管4との間にはアイソレータ52、方向性結合器53および整合器54が設けられており、マイクロ波発振器51で発生したマイクロ波はこれらを介してプラズマソース部3に送出される。   The microwave generation unit 5 is provided with a microwave power source 50, a microwave oscillator 51, an isolator 52, a directional coupler 53, and a matching unit 54. When electric power is supplied from the microwave power source 50 to the microwave oscillator 51, a microwave of 2.45 GHz is output from the microwave oscillator 51. An isolator 52, a directional coupler 53, and a matching unit 54 are provided between the microwave oscillator 51 and the waveguide 4, and the microwave generated by the microwave oscillator 51 passes through these through the plasma source unit 3. Is sent out.

図2に示すように、プラズマソース部3は導波管ユニット31と誘電体板32を備えている。誘電体板32には石英やジルコニアなどが用いられる。図4は誘電体板32上に配設される導波管ユニット31の外観形状を示す射視図である。導波管ユニット31は、マイクロ波が導入されるT型分岐導波管31aと、T型分岐導波管31aに接続された2つのスロット導波管31b,31cとを有している。一対のスロット導波管31b,31cは誘電体板32のy方向に並列して配置されており、各スロット導波管31b,31cは誘電体板32のx方向に沿って延在している。図1,2に示すようにスロット導波管31b,31cの終端には、終端整合器34がそれぞれ設けられている。   As shown in FIG. 2, the plasma source unit 3 includes a waveguide unit 31 and a dielectric plate 32. Quartz, zirconia, or the like is used for the dielectric plate 32. FIG. 4 is a perspective view showing the external shape of the waveguide unit 31 disposed on the dielectric plate 32. The waveguide unit 31 includes a T-type branch waveguide 31a into which microwaves are introduced, and two slot waveguides 31b and 31c connected to the T-type branch waveguide 31a. The pair of slot waveguides 31 b and 31 c are arranged in parallel in the y direction of the dielectric plate 32, and each slot waveguide 31 b and 31 c extends along the x direction of the dielectric plate 32. . As shown in FIGS. 1 and 2, termination matching units 34 are provided at the ends of the slot waveguides 31b and 31c, respectively.

T型分岐導波管31aに導入されたマイクロ波は、T型分岐導波管31aによって2つに分岐し、分岐した一方はスロット導波管31bへと伝搬し、他方はスロット導波管31cへと伝搬する。図3に示すように誘電体板32は上壁1aの内面側に設けられており、導波管ユニット31は誘電体板32上に載置されている。誘電体板32の周囲にはマイクロ波を反射するための反射板33が配設されている。各スロット導波管31b,31cのH面と呼ばれる底面には、マイクロ波を誘電体板32側へと放射するためのスロットアンテナ300がスロット導波管31b,31cの延在方向に沿って所定間隔で複数形成されている(図2,図3参照)。   The microwave introduced into the T-type branching waveguide 31a is branched into two by the T-type branching waveguide 31a, one of the branches is propagated to the slot waveguide 31b, and the other is the slot waveguide 31c. Propagate to. As shown in FIG. 3, the dielectric plate 32 is provided on the inner surface side of the upper wall 1 a, and the waveguide unit 31 is placed on the dielectric plate 32. A reflection plate 33 for reflecting microwaves is disposed around the dielectric plate 32. A slot antenna 300 for radiating a microwave toward the dielectric plate 32 is provided along the extending direction of the slot waveguides 31b and 31c on the bottom surface called the H-plane of each slot waveguide 31b and 31c. A plurality are formed at intervals (see FIGS. 2 and 3).

図2に示すように、SiNx膜をCVD成膜する場合には、窒素ガス(N2)、水素ガス(H2)、アルゴンガス(Ar)およびシランガス(SiH4)がガス供給装置6からチャンバ1内に供給される。61は窒素ガス(N2)、水素ガス(H2)、アルゴンガス(Ar)の供給源であり、62はシランガス(SiH4)の供給源である。成膜時には、成膜用のガスを供給しつつチャンバ1内を排気口1bから真空排気することによって、チャンバ1内の圧力を成膜プロセスにとって最適な圧力範囲に保持する。 As shown in FIG. 2, when the SiNx film is formed by CVD, nitrogen gas (N 2 ), hydrogen gas (H 2 ), argon gas (Ar), and silane gas (SiH 4 ) are supplied from the gas supply device 6 to the chamber. 1 is supplied. 61 is a supply source of nitrogen gas (N 2 ), hydrogen gas (H 2 ), and argon gas (Ar), and 62 is a supply source of silane gas (SiH 4 ). During film formation, the pressure in the chamber 1 is maintained within the optimum pressure range for the film formation process by evacuating the chamber 1 from the exhaust port 1b while supplying a film forming gas.

スロット導波管31b,31cのスロットアンテナ300から放射されるマイクロ波を、誘電体板32を介してチャンバ1内に導入すると、チャンバ1内のガスがマイクロ波によって電離・解離されてプラズマが生成される。そして、プラズマの電子密度がマイクロ波カットオフ密度を越えると、マイクロ波は表面波となってプラズマと誘電体板32との境界面に沿って伝搬して誘電体板32の全域に拡がる。   When microwaves radiated from the slot antenna 300 of the slot waveguides 31b and 31c are introduced into the chamber 1 through the dielectric plate 32, the gas in the chamber 1 is ionized and dissociated by the microwaves to generate plasma. Is done. When the electron density of the plasma exceeds the microwave cut-off density, the microwave becomes a surface wave and propagates along the boundary surface between the plasma and the dielectric plate 32 and spreads over the entire area of the dielectric plate 32.

誘電体板32の周辺まで伝搬した表面波は反射板33によって反射され、定在波が形成される。その結果、誘電体板32の直下の全域にわたって、密度の高いプラズマが形成される。ガス供給装置6から供給されたN2ガス、H2ガスおよびArガスはプラズマにより分解・励起され、ラジカルが形成される。SiH4ガスはこれらのラジカルにより分解・励起され、SiとNとが結合してシリコン窒化膜(SiNx膜)が基板2上に形成される。 The surface wave that has propagated to the periphery of the dielectric plate 32 is reflected by the reflecting plate 33 to form a standing wave. As a result, high-density plasma is formed over the entire region directly below the dielectric plate 32. The N 2 gas, H 2 gas, and Ar gas supplied from the gas supply device 6 are decomposed and excited by plasma to form radicals. SiH 4 gas is decomposed and excited by these radicals, and Si and N are combined to form a silicon nitride film (SiNx film) on the substrate 2.

次に、スロット導波管31b、31cの長さ寸法の設定方法について説明する。以下では、導波管内のマイクロ波の波長をλgと表し、図4に示すT型分岐導波管31aの分岐点をOと表す。図4において、一点鎖線は各導波管31a〜31cの中心線を示している。スロット導波管31bに関しては、分岐点Oからスロット導波管31bの終端Bまでの寸法を波長λgの整数倍とする。スロット導波管31cに関しては、分岐点Oからスロット導波管31cの終端Cまでの寸法を波長λgの整数倍とする。   Next, a method for setting the length dimension of the slot waveguides 31b and 31c will be described. Hereinafter, the wavelength of the microwave in the waveguide is represented by λg, and the branch point of the T-type branch waveguide 31a shown in FIG. In FIG. 4, the alternate long and short dash line indicates the center line of each of the waveguides 31a to 31c. For the slot waveguide 31b, the dimension from the branch point O to the end B of the slot waveguide 31b is an integral multiple of the wavelength λg. For the slot waveguide 31c, the dimension from the branch point O to the end C of the slot waveguide 31c is an integral multiple of the wavelength λg.

このようにスロット導波管31b,31cの長さを波長λgの整数倍とすることによって、T型分岐導波管31a以降の全てのスロット導波管31b,31c内での定在波の位相が等しくなる。その結果、一つの整合器54(図1参照)で全ての系(スロット導波管31b,31c)の整合をとることが可能になる。なお、図4に示す例ではスロット導波管31b,31cのx方向長さを等しくしているが、「波長λgの整数倍」という条件を満たしていれば等しくなくても良い。   Thus, by making the length of the slot waveguides 31b and 31c an integer multiple of the wavelength λg, the phase of the standing wave in all the slot waveguides 31b and 31c after the T-type branching waveguide 31a is obtained. Are equal. As a result, all the systems (slot waveguides 31b and 31c) can be matched with one matching unit 54 (see FIG. 1). In the example shown in FIG. 4, the lengths of the slot waveguides 31b and 31c in the x direction are equal, but may not be equal as long as the condition “integer multiple of wavelength λg” is satisfied.

また、各スロットアンテナ300は定在波の強度がピークとなる位置に配置される。例えば、図4に示すように各スロット導波管31b、31cに5個のスロットアンテナ300a〜300eを設ける場合、分岐点Oに最も近いスロットアンテナ300aを分岐点Oからの経路長OE,OFが波長λgの整数倍である位置に形成する。この場合、スロット導波管31b、31cに形成された一対のスロットアンテナ300aのx位置が等しくなるように、それぞれ波長λgの整数倍に設定するのが好ましい。   Each slot antenna 300 is arranged at a position where the intensity of the standing wave reaches a peak. For example, when five slot antennas 300a to 300e are provided in each of the slot waveguides 31b and 31c as shown in FIG. 4, the path lengths OE and OF from the branch point O to the slot antenna 300a closest to the branch point O are It is formed at a position that is an integral multiple of the wavelength λg. In this case, each of the pair of slot antennas 300a formed in the slot waveguides 31b and 31c is preferably set to an integral multiple of the wavelength λg so that the x positions are equal.

残りのスロットアンテナ300b〜300dは、スロットアンテナ間の間隔がλgとなるように形成する。スロットアンテナ300a〜300eをこのような配置とすることにより、定在波の強度がピークとなる位置とスロットアンテナ300a〜300eの位置とが一致してマイクロ波の放射が効果的に行われる。なお、各スロット導波管31b、31cの終端に設けられている終端整合器34を調整することによって、各スロット導波管31b、31c内での定在波の微妙な位置ずれを修正することができる。   The remaining slot antennas 300b to 300d are formed so that the interval between the slot antennas is λg. By arranging the slot antennas 300a to 300e in such a manner, the position where the intensity of the standing wave reaches a peak and the position of the slot antennas 300a to 300e coincide with each other, and microwave radiation is effectively performed. It should be noted that by adjusting the termination matching unit 34 provided at the end of each of the slot waveguides 31b and 31c, a slight positional deviation of the standing wave in each of the slot waveguides 31b and 31c is corrected. Can do.

また、スロット導波管31b、31cの配列間隔dについては、例えば、図5に示すように誘電体のy方向寸法Dyが60cmであった場合にはd=30cmのように設定する。このように配設するとプラズマ中の電子密度は図5に示すような分布となり、誘電体板32の全面に拡がった均一なプラズマを形成することができる。図6は、従来のようにスロット導波管を一つだけ配設した場合の電子密度を定性的に示したものであり、前述したようにスロット導波管を中心としたy方向の幅が25cmを超えると電子密度が急激に小さくなる。   Further, the arrangement interval d of the slot waveguides 31b and 31c is set such that d = 30 cm when the y-direction dimension Dy of the dielectric is 60 cm as shown in FIG. With this arrangement, the electron density in the plasma has a distribution as shown in FIG. 5, and a uniform plasma spreading over the entire surface of the dielectric plate 32 can be formed. FIG. 6 qualitatively shows the electron density when only one slot waveguide is provided as in the prior art. As described above, the width in the y direction centered on the slot waveguide is as follows. If it exceeds 25 cm, the electron density decreases rapidly.

誘電体板32の大きさがさらに大きな場合には、図7に示す導波管ユニット70のようにスロット導波管の配列数を3以上に増加させれば良い。図7は図4と同様の図であり、プラズマソース部を構成する導波管ユニット70と誘電体板32とを示したものである。図7の導波管ユニット70では、4つのスロット導波管70b,70c,70d,70eが一つのT型分岐導波管70aに接続されている。なお、図示していないが、各スロット導波管70b,70c,70d,70eの終端には終端整合器34が設けられている。   When the size of the dielectric plate 32 is larger, the number of slot waveguides may be increased to 3 or more as in the waveguide unit 70 shown in FIG. FIG. 7 is a view similar to FIG. 4 and shows the waveguide unit 70 and the dielectric plate 32 constituting the plasma source section. In the waveguide unit 70 of FIG. 7, four slot waveguides 70b, 70c, 70d, and 70e are connected to one T-type branching waveguide 70a. Although not shown, a termination matching unit 34 is provided at the end of each slot waveguide 70b, 70c, 70d, 70e.

この場合にも、分岐点Oを基準とする各スロット導波管70b,70c,70d,70eの長さは、それぞれ管内波長λgの整数倍に設定される。また、各スロット導波管70b,70c,70d,70eに形成されるスロットアンテナ300(不図示)の配設位置も、図4の場合と全く同様は方法で設定される。   Also in this case, the length of each of the slot waveguides 70b, 70c, 70d, 70e with respect to the branch point O is set to an integral multiple of the guide wavelength λg. In addition, the arrangement positions of the slot antennas 300 (not shown) formed in the slot waveguides 70b, 70c, 70d, and 70e are set by the same method as in the case of FIG.

図8に示す例は、図4と同様の導波管と誘電体板とのセットを4組用いて、より大面積のプラズマを形成する場合を示したものである。4組の導波管ユニット71〜74には、図1に示したマイクロ波発生部5がそれぞれ独立に接続される。図8では、導波管ユニット71〜74と4つの誘電体板32A〜32Dとで一つのプラズマソース部が構成されている。なお、図示していないが、各導波管ユニット71〜74に設けられたスロット導波管の終端には、終端整合器34がそれぞれ設けられている。   The example shown in FIG. 8 shows a case where plasma having a larger area is formed using four sets of waveguides and dielectric plates similar to those in FIG. The microwave generators 5 shown in FIG. 1 are independently connected to the four sets of waveguide units 71 to 74. In FIG. 8, one plasma source part is comprised by the waveguide units 71-74 and the four dielectric plates 32A-32D. Although not shown, a termination matching unit 34 is provided at each end of the slot waveguide provided in each of the waveguide units 71 to 74.

このように4つの誘電体板32A〜32Dを配設した場合にも、例えば、図7に示した導波管ユニット70の各スロット導波管の長さを延長して、4つの誘電体板32A〜32Dの上に配設するような構成も可能である。この場合、能力の大きな一つのマイクロ波発生部5から各スロット導波管にマイクロ波を送出することになる。   Even when the four dielectric plates 32A to 32D are arranged in this manner, for example, the length of each slot waveguide of the waveguide unit 70 shown in FIG. It is also possible to adopt a configuration such that it is disposed on 32A to 32D. In this case, the microwave is sent from the single microwave generation unit 5 having a large capacity to each slot waveguide.

しかしながら、図8に示すように4つの誘電体板32A〜32Dを使用して大面積のプラズマを生成する場合には、プラズマの面積が大きくなる分だけ大きなマイクロ波電力を供給する必要がある。そのため、大電力のマイクロ波電源50を専用に製作するよりも、図8のように構成して汎用のマイクロ波電源50を使用した方がコスト低減を図ることができる。   However, as shown in FIG. 8, when generating plasma with a large area using the four dielectric plates 32A to 32D, it is necessary to supply a microwave power that is large enough to increase the plasma area. Therefore, it is possible to reduce the cost by using the general-purpose microwave power supply 50 configured as shown in FIG. 8 rather than manufacturing the high-power microwave power supply 50 exclusively.

さらに、一つのマイクロ波電源50を用いた場合、8つのスロット導波管に関して一括して一つの整合器54(図1参照)で整合を取るのは、図8の場合に比べて難しい。図8の場合には、4組の導波管ユニット71〜74に関してそれぞれ独立に整合を取ればよいので、より簡単に整合調整を行うことができる。   Further, when one microwave power source 50 is used, it is difficult to match the eight slot waveguides collectively with one matching unit 54 (see FIG. 1) as compared with the case of FIG. In the case of FIG. 8, since it is only necessary to independently match the four sets of waveguide units 71 to 74, the alignment can be adjusted more easily.

図8の装置において、4組の導波管ユニット71〜74の全てを使用せずに、その内の1〜3組の導波管を用いてプラズマ成膜を行うことも可能である。例えば、導波管ユニット71だけを使用する場合には、他の導波管ユニット72〜74の動作を停止して成膜を行う。そうすることによって、基板2(図1参照)の大きさに応じた面積のプラズマを形成して成膜を行うことができる。   In the apparatus of FIG. 8, it is also possible to perform plasma film formation using one to three sets of waveguides without using all of the four sets of waveguide units 71 to 74. For example, when only the waveguide unit 71 is used, the operations of the other waveguide units 72 to 74 are stopped to perform film formation. By doing so, it is possible to form a film by forming plasma having an area corresponding to the size of the substrate 2 (see FIG. 1).

その場合、図9に示すように誘電体板32A〜32Dの間の隙間に、金属製の反射板75を着脱可能に設けるようにしても良い。誘電体板32Aの表面を図示左方向に伝搬した表面波は反射板75によって反射され、隣接する誘電体板32Bに拡がらない。その結果、誘電体板32Aに対向する空間にプラズマが形成され、マイクロ波エネルギーが効率的に利用される。また、導波管ユニット72も動作させる場合には、反射板75を外せば良い。   In that case, as shown in FIG. 9, a metallic reflector 75 may be detachably provided in the gap between the dielectric plates 32 </ b> A to 32 </ b> D. The surface wave propagating on the surface of the dielectric plate 32A in the left direction in the figure is reflected by the reflection plate 75 and does not spread to the adjacent dielectric plate 32B. As a result, plasma is formed in a space facing the dielectric plate 32A, and microwave energy is efficiently used. Further, when the waveguide unit 72 is also operated, the reflection plate 75 may be removed.

反射板75は、図4に示すような導波管ユニット31にも適用することができる。すなわち、誘電体板32をスロット導波管31b、31cの間で2つに分割し、その分割した隙間部分に反射板75を着脱可能に設ける。そして、一方のスロット導波管だけを用いる場合には、他方の導波管の入り口を塞いだり、終端整合器34を調整して定在波が形成されなくなるようにすれば良い。   The reflecting plate 75 can also be applied to the waveguide unit 31 as shown in FIG. That is, the dielectric plate 32 is divided into two between the slot waveguides 31b and 31c, and the reflection plate 75 is detachably provided in the divided gap portion. When only one slot waveguide is used, the entrance of the other waveguide may be blocked or the termination matching unit 34 may be adjusted so that no standing wave is formed.

上述したように、本発明では誘電体板32上にT型分岐導波管31aで接続した複数のスロット導波管31b,31cを設けたことにより、誘電体板32の全域にわたる均一なプラズマを形成することができる。その結果、大面積基板の全域にわたって均一にプラズマ処理、例えば、プラズマ成膜を行うことができる。その場合、T型分岐導波管の分岐点を基準としたスロット導波管の長さをマイクロ波の管内波長λgの整数倍とし、図4で説明したようにスロットアンテナ300を配設することによって、プラズマ密度の均一化を図ることができる。   As described above, in the present invention, by providing the plurality of slot waveguides 31b and 31c connected by the T-shaped branch waveguide 31a on the dielectric plate 32, uniform plasma over the entire area of the dielectric plate 32 is generated. Can be formed. As a result, plasma processing, for example, plasma film formation can be performed uniformly over the entire area of the large-area substrate. In that case, the length of the slot waveguide with respect to the branch point of the T-shaped branch waveguide is set to an integral multiple of the in-tube wavelength λg of the microwave, and the slot antenna 300 is disposed as described with reference to FIG. Therefore, the plasma density can be made uniform.

上述した実施の形態において、スロット導波管を平行に並べて配設したが平行でなくても良い。さらに、各スロット導波管の長さについても、管内波長λgの整数倍という条件を満たしていれば互いに異なっていても良い。また、本発明の特徴を損なわない限り、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではない。   In the embodiment described above, the slot waveguides are arranged in parallel, but they need not be parallel. Further, the lengths of the slot waveguides may be different from each other as long as the condition of an integral multiple of the guide wavelength λg is satisfied. In addition, the present invention is not limited to the above embodiment as long as the characteristics of the present invention are not impaired.

本発明による表面波励起プラズマ処理装置の概略構成を示す平面図である。It is a top view which shows schematic structure of the surface wave excitation plasma processing apparatus by this invention. 図1のII−II断面図である。It is II-II sectional drawing of FIG. 図1のIII−III断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken along line III-III in FIG. 1. スロット導波管31b、31cの長さ寸法の設定方法について説明する図であり、スロット導波管31b、31cと誘電体板32の斜視図である。It is a figure explaining the setting method of the length dimension of the slot waveguides 31b and 31c, and is a perspective view of the slot waveguides 31b and 31c and the dielectric plate 32. 図4のスロット導波管31b、31cを用いた場合の、プラズマの電子密度分布を定性的に示す図である。It is a figure which shows qualitatively the electron density distribution of the plasma at the time of using the slot waveguides 31b and 31c of FIG. ロット導波管を一つしか使用しない場合の、プラズマの電子密度分布を定性的に示す図である。It is a figure which shows qualitatively the electron density distribution of the plasma when only one lot waveguide is used. スロット導波管が4つ並列接続された導波管70を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing a waveguide 70 in which four slot waveguides are connected in parallel. 導波管と誘電体板のセットを4組用いる場合のプラズマソース部を示す斜視図である。It is a perspective view which shows the plasma source part in the case of using 4 sets of a waveguide and a dielectric plate. 反射板75を用いた場合のプラズマソース部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the plasma source part at the time of using the reflecting plate 75. FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 チャンバ
2 基板
3 プラズマソース部
4,31,70〜74 導波管
5 マイクロ波発生部
6 ガス供給装置
31,70〜74 導波管ユニット
31a,70a T型分岐導波管
31b,31c,70a〜70e スロット導波管
32,32A〜32D 誘電体板
34 終端整合器
33,75 反射板
300,300a〜300e スロットアンテナ
O 分岐点
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Board | substrate 3 Plasma source part 4,31,70-74 Waveguide 5 Microwave generation part 6 Gas supply apparatus 31,70-74 Waveguide unit 31a, 70a T type branch waveguide 31b, 31c, 70a -70e Slot waveguide 32, 32A-32D Dielectric plate 34 Termination matching unit 33, 75 Reflector 300, 300a-300e Slot antenna O Branch point

Claims (3)

プラズマを生成するチャンバ内にマイクロ波を導入するための誘電体と、
前記誘電体上に配設され、スロットアンテナを有する3以上のスロット導波管と、
マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、
前記3以上のスロット導波管が並列接続され、前記マイクロ波発生部からのマイクロ波を分岐点において3以上に分岐して前記スロット導波管の各々に伝搬するT型分岐導波管とを備え、
前記T型分岐導波管の分岐点から前記各スロット導波管の各終端までの長さを、それぞれマイクロ波の管内波長の整数倍に設定したことを特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。
A dielectric for introducing microwaves into a chamber for generating plasma;
Three or more slot waveguides disposed on the dielectric and having slot antennas;
A microwave generator for generating microwaves;
The three or more slot waveguides are connected in parallel, and the microwaves from the microwave generation unit are branched into three or more at branch points and propagated to each of the slot waveguides. Prepared,
The surface wave excitation plasma processing apparatus characterized in that the length from the branch point of the T-shaped branch waveguide to each end of each slot waveguide is set to an integral multiple of the in-tube wavelength of the microwave.
(a)プラズマ生成用チャンバの外壁部に隙間を設けて並設された複数の誘電体と、(b)前記複数の誘電体の各々に設けられ、スロットアンテナを有する複数のスロット導波管を分岐導波管により並列接続して成る導波管ユニットとを具備するプラズマソース部と、
前記複数の導波管ユニット毎に独立して設けられ、前記分岐導波管にマイクロ波を送出する複数のマイクロ波発生部と、
前記並設された複数の誘電体の各隙間に着脱可能に設けられた表面波反射板とを備え、
前記分岐導波管の分岐点から前記並列接続された複数のスロット導波管の各終端までの長さを、それぞれマイクロ波の管内波長の整数倍に設定したことを特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。
(A) a plurality of dielectrics arranged in parallel on the outer wall of the plasma generation chamber with a gap; and (b) a plurality of slot waveguides provided on each of the plurality of dielectrics and having a slot antenna. A plasma source unit comprising a waveguide unit connected in parallel by branching waveguides;
A plurality of microwave generators provided independently for each of the plurality of waveguide units, and for sending microwaves to the branch waveguide;
A surface wave reflector provided detachably in each gap between the plurality of dielectrics arranged side by side;
A surface wave excitation plasma characterized in that a length from a branch point of the branch waveguide to each end of the plurality of slot waveguides connected in parallel is set to an integral multiple of the in-tube wavelength of the microwave. Processing equipment.
請求項1または2に記載の表面波励起プラズマ処理装置において、
前記複数のスロット導波管の各終端に終端整合器をそれぞれ設けたことを特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。
In the surface wave excitation plasma processing apparatus according to claim 1 or 2 ,
A surface wave excitation plasma processing apparatus, wherein a termination matching unit is provided at each end of the plurality of slot waveguides.
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