JP4481538B2 - Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus - Google Patents

Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus Download PDF

Info

Publication number
JP4481538B2
JP4481538B2 JP2001300416A JP2001300416A JP4481538B2 JP 4481538 B2 JP4481538 B2 JP 4481538B2 JP 2001300416 A JP2001300416 A JP 2001300416A JP 2001300416 A JP2001300416 A JP 2001300416A JP 4481538 B2 JP4481538 B2 JP 4481538B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electromagnetic field
waveguide
field supply
supply device
bump
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001300416A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2003109797A (en
Inventor
信雄 石井
己拔 篠原
保能 八坂
真 安藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Nihon Koshuha Co Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Nihon Koshuha Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd, Nihon Koshuha Co Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2001300416A priority Critical patent/JP4481538B2/en
Priority to PCT/JP2002/008978 priority patent/WO2003030236A1/en
Priority to KR1020047004256A priority patent/KR100626192B1/en
Priority to US10/491,108 priority patent/US20040244693A1/en
Priority to CNB028171977A priority patent/CN100573827C/en
Priority to TW091122315A priority patent/TWI300315B/zh
Publication of JP2003109797A publication Critical patent/JP2003109797A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4481538B2 publication Critical patent/JP4481538B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁界供給装置に関し、より詳しくは、導波路を伝搬する電磁界をスロットを介して対象に供給する電磁界供給装置に関する。
また本発明は、プラズマ処理装置に関し、より詳しくは、電磁界を用いてプラズマを生成し、半導体やLCD(liquid crystal desplay)などの被処理体を処理するプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置やフラットパネルディスプレイの製造において、酸化膜の形成や半導体層の結晶成長、エッチング、またアッシングなどの処理を行うために、プラズマ処理装置が多用されている。これらのプラズマ処理装置の一つに、ラジアルラインスロットアンテナ(以下、RLSAと略記する)から処理容器内にマイクロ波を供給し、その電磁界の作用により処理容器内のガスを電離および解離させてプラズマを生成するマイクロ波プラズマ処理装置がある。このマイクロ波プラズマ処理装置は、低圧力で高密度のプラズマを生成できるので、効率のよいプラズマ処理が可能である。
【0003】
図11は、従来のマイクロ波プラズマ処理装置の一構成例を示す図である。この図に示すプラズマ処理装置は、被処理体である基板4を収容しこの基板4に対しプラズマ処理を施す処理容器1と、この処理容器1内にマイクロ波MWを供給しその電磁界の作用により処理容器1内にプラズマPを生成する電磁界供給装置110とを有している。
処理容器1は、上部が開口した有底円筒形をしている。この処理容器1の底面中央部には絶縁板2を介して基板台3が固定されている。この基板台3の上面に基板4が配置される。処理容器1の底面周縁部には、真空排気用の排気口5が設けられている。処理容器1の側壁には、処理容器1内にガスを導入するためのガス導入用ノズル6が設けられている。例えばこのプラズマ処理装置がエッチング装置として用いられる場合、ノズル6からArなどのプラズマガスと、CF4 などのエッチングガスとが導入される。
【0004】
処理容器1の上部開口は、処理容器1内で生成されるプラズマPが外部に漏れないように、誘電体板7で密閉されている。この誘電体板7の上に後述する電磁界供給装置110のRLSA112が配設されている。このRLSA112は、誘電体板7によって処理容器1から隔離され、処理容器1内で生成されるプラズマPから保護されている。誘電体板7およびRLSA112の外周は、処理容器1の側壁上に環状に配置されたシールド材8によって覆われ、マイクロ波MWが外部に漏れない構造になっている。
【0005】
電磁界供給装置110は、マイクロ波MWを発生させる高周波電源111と、RLSA112と、高周波電源111とRLSA112との間を接続する同軸導波管113とを有している。
RLSA112は、ラジアル導波路121を形成する互いに平行な2つの円形導体板122,123と、これら2つの導体板122,123の外周部を接続してシールドする導体リング124とを有している。ラジアル導波路121の上面となる導体板122の中心部には、同軸導波管113からラジアル導波路121内にマイクロ波MWを導入する開口125が形成されている。ラジアル導波路121の下面となる導体板123には、ラジアル導波路121内を伝搬するマイクロ波MWを処理容器1内に供給するスロット126が複数形成されている。
同軸導波管113は同軸に配設された外導体113Aと内導体113Bとからなり、外導体113AがRLSA112の導体板122の開口125の周囲に接続され、内導体113Bが上記開口125を通ってRLSA112の導体板123の中心に接続されている。
【0006】
このような構成において、高周波電源111で発生したマイクロ波MWは、同軸導波管113を介してラジアル導波路121内に導入される。そしてラジアル導波路121内を放射状に伝搬し、スロット126から誘電体板7を介して処理容器1内に供給される。処理容器1内ではマイクロ波MWの電磁界により、ノズル6から導入されたプラズマガスが電離、場合によっては解離してプラズマPが生成され、基板4に対する処理が行われる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の電磁界供給装置110で用いられる同軸導波管113は、伝送電力が熱に変換されやすく伝送損が大きいので、電磁界の供給効率が低い。このため、この電磁界供給装置110を用いた従来のプラズマ処理装置は、プラズマPの生成効率が低いという問題があった。
また、同軸導波管113に大電力を投入し内導体113Bが過熱されると、内導体113Bの熱によりRLSA112の導体板123が内導体113Bとの接続部分で歪み、その結果内導体113Bと導体板123との間に隙間ができ、異常放電が起こることがあった。これを防ぐには、細い内導体113B内に冷却機構を設ける必要があるが、構造が複雑になりコストが高くなる。このため従来のプラズマ処理装置は、低コストで安定した動作を得ることが困難であるという問題があった。
【0008】
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、電磁界の供給効率を向上させることにある。
また他の目的は、プラズマの生成効率を向上させることにある。
また他の目的は、低コストで安定した動作を得ることにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明の電磁界供給装置は、スロットを複数有する第1の導体板とこの第1の導体板に対向配置された第2の導体板とからなる導波路と、第2の導体板の開口に接続された円筒導波管と、第1の導体板上に設けられ第2の導体板の開口に向かって突出しかつ少なくとも一部が誘電体で形成されたバンプとを備え、バンプは、金属で形成された層と、誘電体で形成された層とが交互に配置された多層構造とされていることを特徴とする。
同じ伝送周波数の円筒導波管と同軸導波管とを比較すると、一般に円筒導波管は同軸導波管よりも特性インピーダンスが大きい。このため同じ電力を投入した場合に生じる壁面電流は円筒導波管の方が同軸導波管よりも小さくなる。壁面電流が小さいほど伝送電力が熱に変換されることによる伝送損が小さくなるので、壁面電流が小さい円筒導波管を用いることにより伝送損を低減することができる。
また、金属で形成された層と、誘電体で形成された層とが交互に配置された多層構造とされたバンプを設けることにより、円筒導波管から2つの導体板で構成される導波路へのインピーダンス変化を緩やかにし、両者の接続部での電力の反射を低減することができる。
また、円筒導波管は内導体を有しないので、内導体の過熱が原因の異常放電は起こらない。このため異常放電を防ぐために冷却機構などの複雑な構造体を設ける必要がない。
【0010】
この電磁界供給装置において、バンプの開口に向かう先端が、丸められていてもよい。これによりバンプの先端に電界が集中することによって起こる異常放電を抑制することができる。
また、円筒導波管と2つの導体板で構成される導波路との接続部に、円筒導波管から上記導波路に向かって広がるテーパー部を設けてもよい。これにより円筒導波管から上記導波路へのインピーダンス変化を更に緩やかにし、両者の接続部での電力の反射を更に低減することができる。
【0011】
また上述した目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、被処理体が収容される処理容器と、この処理容器内に電磁界を供給する電磁界供給装置とを備え、電磁界供給装置として上述した電磁界供給装置が用いられることを特徴とする。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。この図では、図11と同一部分または相当部分を同一符号で示しており、その説明を適宜省略する。
【0013】
図1に示すプラズマ処理装置は、被処理体である半導体やLCDなどの基板4を収容しこの基板4に対しプラズマ処理を施す処理容器1と、この処理容器1内にマイクロ波MWを供給しその電磁界の作用により処理容器1内にプラズマPを生成する電磁界供給装置10とを有している。
電磁界供給装置10は、周波数が2.45GHzのマイクロ波MWを発生させる高周波電源11と、ラジアルラインスロットアンテナ(以下、RLSAと略記する)12と、高周波電源11とRLSA12との間を接続する円筒導波管13とを有している。円筒導波管13の伝送周波数は2.45GHzであり、伝送モードはTE11である。
【0014】
RLSA12は、ラジアル導波路21を形成する対向配置された2つの円形導体板22,23と、これら2つの導体板22,23の外周部を接続してシールドする導体リング24とから構成されている。
導体リング24の内面位置は、処理容器1の側壁内面の径方向位置と略同一としている。またシールド材8の内面位置と処理容器1の側壁内面の径方向位置との差の長さは、導体板23の下面と処理容器1の側壁上面とシールド材8の内面とから形成される空間でのマイクロ波MWの波長λg′ と略同一としている。なお、これ以外の寸法でもかまわない。
ラジアル導波路21の上面となる導体板22の中心部には、円筒導波管14に接続される開口25が形成され、この開口25からラジアル導波路21内にマイクロ波MWが導入される。ラジアル導波路21の下面となる導体板23には、ラジアル導波路21内を伝搬するマイクロ波MWを処理容器1内に供給するスロット26が複数形成されている。
【0015】
図2は、導体板23上のスロット配置の一例を示す平面図である。この図に示すように、導体板23には、導体板23の周方向にのびるスロット26を同心円上に配置してもよい。またスロット26を渦巻き線上に配置してもよい。導体板23の半径方向のスロット間隔をλg (λg はラジアル導波路21における管内波長)程度として放射型アンテナとしてもよいし、λg/3〜λg/40程度としてリーク型アンテナとしてもよい。またハの字状をなすスロット26の対を複数配置し、円偏波を放射するようにしてもよい。
なお、ラジアル導波路21内に比誘電率が1より大きい誘電体を配置してもよい。これにより管内波長λg が短くなるので、導体板23の半径方向に配置されるスロット26を増やし、マイクロ波MWの供給効率を向上させることができる。
【0016】
図1に示すように、導体板23上の中心部には、誘電体で形成されたバンプ27が設けられている。バンプ27は導体板22の開口25に向かって突出する略円錐形に形成された部材である。バンプ27は、比誘電率が10以上の誘電体で形成されていることが望ましいが、それより小さくてもよい。このバンプ27により、円筒導波管13からラジアル導波路21へのインピーダンスの変化を緩やかにし、円筒導波管13とラジアル導波路21との接続部でのマイクロ波MWの反射を低減することができる。例えば、略円錐形のバンプ27を比誘電率εr =20の誘電体で形成し、その底面の直径をφ70mm、高さを48mmとした場合、反射率(反射電力/入射電力)がおよそ20dB以下という良好なシミュレーション結果が得られている。
【0017】
図3は、バンプ27の望ましい側面形状を示す概念図である。この図に示すように、バンプ27の先端を略球面状に丸めることにより、バンプ27の先端に電界が集中し異常放電が起こることを抑制できる。またバンプ27の裾部分の稜線の導体板23に対する傾きを小さくすることにより、バンプ27と導体板23との境界でのインピーダンス変化を小さくし、そこでのマイクロ波MWの反射を低減することができる。
図1に示すようにバンプ27の周囲には、誘電体からなる支柱28が複数設けられている。支柱28は導体板22,23の両方に締結され、バンプ27の荷重により導体板23が湾曲することを防いでいる。
【0018】
また円筒導波管13には、高周波電源11側に円偏波変換器14が、またRLSA12側には整合器15が設けられている。
円偏波変換器14は、円筒導波管13を伝搬するTE11モードのマイクロ波MWを円偏波に変換するものである。ここに円偏波とは、その電界ベクトルが進行方向の軸に対し垂直な面上で、1周期で1回転する回転電界であるような電磁波をいう。
図4は、円偏波変換器14の一構成例を示す図であり、円筒導波管13の軸に垂直な断面を示している。この図に示す円偏波変換器14は、円筒導波管13の内壁面に互いに対向する2つの円柱状突起14A,14Bを1対、またはこれらを円筒導波管13の軸方向に複数対設けたものである。2つの円柱状突起14A,14Bは、TE11モードのマイクロ波MWの電界Eの主方向に対して45°をなす方向に配置される。なお、他の構成の円偏波変換器を用いてもよい。
【0019】
整合器15は、円筒導波管13の供給側(すなわち高周波電源11側)と負荷側(すなわちRLSA12側)とのインピーダンスの整合をとるものである。整合器15としては例えば、リアクタンス素子を円筒導波管13の軸方向に複数設け、さらに円筒導波管13の周方向に90°の角度間隔で4組設けたものを用いることができる。リアクタンス素子としては、円筒導波管13の内壁面から半径方向に突出する導体または誘電体からなるスタブや、一端が円筒導波管13内に開口し他端が電気機能的にショートされた分岐導波管などを用いることができる。
【0020】
次に、図1に示したプラズマ処理装置の動作について説明する。図5は、円筒導波管13とラジアル導波路21との接続部におけるマイクロ波MWの伝搬の状態を示す概念図である。
高周波電源11で発生したマイクロ波MWは、円筒導波管13に設けられた円偏波変換器14により円偏波に変換され、ラジアル導波路21に向かって伝搬する。マイクロ波MWは円筒導波管13をTE11モードで伝搬するので、マイクロ波MWの電界Eの方向は円筒導波管13の軸に垂直な「水平方向」であるが、マイクロ波MWが円筒導波管13とラジアル導波路21との接続部に到達すると、マイクロ波MWの電界Eの方向は図5に示すようにバンプ27により徐々に導体板22,23に垂直な「垂直方向」へと変化していく。そしてラジアル導波路21に導入されたマイクロ波MWは、TEMモードで半径方向に伝搬していく。
【0021】
ラジアル導波路21を伝搬するマイクロ波MWは、ラジアル導波路21の下面となる導体板23に複数形成されたスロット26から、誘電体板7を介して処理容器1内に供給される。処理容器1内ではマイクロ波MWの電磁界により、ノズル6から導入されたプラズマガスが電離、場合によっては解離してプラズマPが生成され、基板4に対する処理が行われる。
【0022】
次に、図1に示したプラズマ処理装置により得られる効果について説明する。電磁界供給装置10は、一般に特性インピーダンスが大きい円筒導波管13を用いている。JIS規格によれば、2.45GHz用の同軸導波管113の特性インピーダンスが50Ωであるのに対し、同じ周波数用の円筒導波管13の特性インピーダンスは500〜600Ωと大きい。このため同じ電力を投入した場合に生じる壁面電流は、同軸導波管113よりも円筒導波管13の方が小さくなる。壁面電流が小さいほど伝送電力が熱に変換されることによる伝送損が小さくなるので、壁面電流が比較的小さい円筒導波管13を用いることにより伝送損を低減することができる。
【0023】
また、誘電体からなるバンプ27を設けることにより、円筒導波管13からラジアル導波路21へのインピーダンスの変化を緩やかにし、円筒導波管13とラジアル導波路21との接続部での電力の反射を低減することができる。
このように伝送損と電力の反射とを低減することにより、電磁界供給装置10による電磁界の供給効率を向上させることができる。さらに、この電磁界供給装置10を用いてプラズマ処理装置を構成することにより、プラズマPの生成効率を向上させることができる。
【0024】
また、電磁界供給装置10に用いられる円筒導波管13は、同軸導波管113のような内導体113Bを有しないので、内導体の過熱が原因の異常放電は起こらない。なお、電磁界供給装置10はバンプ27を有するが、円筒導波管13の発熱量は同軸導波管113よりも小さいので、円筒導波管13に大電力を投入した場合でも、円筒導波管13からの熱によりバンプ27が過熱されることが原因の異常放電は起こりにくい。このため異常放電を防ぐために冷却機構などの複雑な構造体を設ける必要がない。よって、電磁界供給装置10およびプラズマ処理装置の安定した動作を低コストで実現することができる。
【0025】
また、マイクロ波MWは円筒導波管13をTE11モードで伝搬するので、ラジアル導波路21内の電界強度分布は図6に示すように、円筒導波管13内の電界Eの方向に電界強度の強い部分Fが強く偏在したものとなる。しかし円筒導波管13を伝搬するマイクロ波MWは円偏波であり、マイクロ波MWの電界Eは円筒導波管13の軸を中心に回転しているので、ラジアル導波路21内における電界強度の強い部分Fも同様に回転する。したがってラジアル導波路21内の電界強度分布は時間平均で均一化される。これにより処理容器1内の電界強度分布も時間平均で均一化されるので、処理容器1内の電磁界により生成されたプラズマPを用いて基板4の面内で一様な処理を行なうことができる。
【0026】
次に、バンプ27の変形例について説明する。図7〜図9は、バンプの変形例を示す図である。
図1に示したバンプ27は、誘電体のみで形成されているのに対し、図7(a)に示したバンプ30は、アルミニウムまたは銅などの金属で形成された下層31と、誘電体で形成された上層32とからなる二層構造を有している。
上層32を下層31に接合するには、例えば図7(b)に示すように、上層32と下層31とをボルト33で締結してもよい。また図7(c)に示すように、誘電体で形成された上層32の下面に金属薄膜34を形成し、上層32と下層31とを熱圧着してもよい。この場合、ろう材を用いてもよい。金属薄膜34を熱伝導性のよい材料で形成することにより、上層32で発生した熱を下層31を介して導体板23に逃がし、バンプ30の過熱を防ぐことができる。
【0027】
また、図8(a)に示すバンプ40のように、下層41が誘電体で形成され、上層42が金属で形成されていてもよい。
また、図8(b)に示すバンプ50のように、金属で形成された層51,53と、誘電体で形成された層52,54とが交互に配置された多層構造を有していてもよい。
また、図8(c)に示すバンプ60のように、バンプ本体61が誘電体で形成され、このバンプ本体61の一部の表面が金属薄膜62で覆われた構造を有していてもよい。
また、図9に示すバンプ70のように、バンプ70の軸を含む面により、金属で形成された部分71,73,75,77と、誘電体で形成された部分72,74,76,78とに分割された構造を有していてもよい。
【0028】
このようにバンプは必ずしも誘電体のみで形成する必要はなく、部分的に金属で形成してもよい。部分的に金属で形成することにより、誘電体については比誘電率が低い低価格のものを用いることができる。したがってバンプの製造コストを低減することができる。
【0029】
(第2の実施の形態)
図10は、本発明の第2の実施の形態の要部構成を示す断面図である。この図では、図1および図7と同一部分または相当部分を同一符号で示しており、その説明を適宜省略する。
図10に示す電磁界供給装置は、円筒導波管13とラジアル導波路21との接続部に、円筒導波管13から導体板22Aに向かって広がるテーパー部81を有している。なお、導体板23上の中心部には、金属で形成された下層31と、誘電体で形成された上層32とからなるバンプ30が設けられている。
この電磁界供給装置のように、バンプ30を設けるとともに、円筒導波管13とラジアル導波路21との接続部にテーパー部81を設けることにより、円筒導波管13からラジアル導波路21へのインピーダンス変化を更に緩やかにし、両者の接続部での電力の反射を更に低減することができる。
【0030】
この電磁界供給装置の反射率についてのシミュレーション結果を示す。このシミュレーションでは、円筒導波管13の直径Lg をφ90mm、ラジアル導波路21の直径La ,高さDをそれぞれφ480mm,15mmとした。また、テーパー部81の底面の半径と円筒導波管13の半径(Lg/2)との差Wt を5mm、テーパー部81の高さHt を5mmとした。また、バンプ30の底面の直径Lb ,高さHb をそれぞれφ70mm,50mmとし、バンプ30の下層31をアルミニウムで形成し、上層32をBaTiO3 (チタン酸バリウム:2.45GHzにおける比誘電率εr =13〜15、tanδ=10-4)で形成した。このような構成において、高周波電源11から周波数が2.45GHzのマイクロ波MWを投入した場合、反射率は−30〜−25dBと極めて小さかった。したがって、この電磁界供給装置は電磁界の供給効率が高いといえる。この電磁界供給装置をプラズマ処理装置に用いることにより、プラズマを効率よく生成することができる。
【0031】
以上では、周波数が2.45GHzのマイクロ波MWを使用した例を説明したが、使用可能な周波数は2.45GHzに限定されない。例えば周波数が1GHz〜十数GHzのマイクロ波に対しても、同様の効果が得られる。さらに、マイクロ波よりも低い周波数帯を含む高周波を用いた場合でも、同様の効果が得られる。
また、マイクロ波MWの伝送モードは、TM01モードであってもよい。
【0032】
また、スロットアンテナの一例としてRLSA12,12Aを用いて説明したが、これに限定されるものではなく、他のスロットアンテナであってもかまわない。
また、本発明のプラズマ処理装置は、エッチング装置、CVD装置、アッシング装置などに利用することができる。
【0033】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電磁界供給装置は、従来の同軸導波管に代えて、円筒導波管を用いたものである。一般に円筒導波管は同軸導波管よりも特性インピーダンスが大きいので、円筒導波管を用いることにより壁面電流を小さくし、伝送電力が熱に変換されることによる伝送損を低減することができる。
また、少なくとも一部が誘電体で形成されたバンプを設けることにより、円筒導波管から2つの導体板で構成される導波路へのインピーダンス変化を緩やかにし、両者の接続部での電力の反射を低減することができる。
このように伝送損と電力の反射とを低減することにより、電磁界の供給効率を向上させることができる。
また、円筒導波管は内導体を有しないので、内導体の過熱が原因の異常放電は起こらない。このため異常放電を防ぐために冷却機構などの複雑な構造体を設ける必要がないので、低コストで安定した動作を得ることができる。
【0034】
また、バンプの先端を丸めることにより、バンプの先端に電界が集中し異常放電が起こることを抑制できる。したがって更に安定した動作を得ることができる。
また、円筒導波管と2つの導体板で構成される導波路との接続部にテーパー部を設けることにより、円筒導波管から上記導波路へのインピーダンス変化を更に緩やかにし、接続部での電力の反射を更に低減し、電磁界の供給効率を更に向上させることができる。
【0035】
また、上述した電磁界供給装置を用いてプラズマ処理装置を構成することにより、プラズマの生成効率を向上させるとともに、低コストで安定した動作を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施の形態の構成を示す図である。
【図2】 図1におけるII−II′線方向からみたラジアル導波路の下面となる導体板の平面図である。
【図3】 バンプの望ましい側面形状を示す概念図である。
【図4】 円偏波変換器の一構成例を示す図である。
【図5】 円筒導波管とラジアル導波路との接続部におけるマイクロ波の伝搬の状態を示す概念図である。
【図6】 ラジアル導波路におけるマイクロ波の分布を説明するための図である。
【図7】 バンプの変形例を示す断面図である。
【図8】 バンプの変形例を示す断面図である。
【図9】 バンプの変形例を示す平面図である。
【図10】 本発明の第2の実施の形態の要部構成を示す断面図である。
【図11】 従来のプラズマ処理装置の一構成例を示す図である。
【符号の説明】
1…処理容器、2…絶縁板、3…基板台、4…基板(被処理体)、5…排気口、6…ガス導入用ノズル、7…誘電体板、8…シールド材、10…電磁界供給装置、11…高周波電源、12,12A…ラジアルラインスロットアンテナ、13…円筒導波管、14…円偏波変換器、14A,14B…スタブ、15…整合器、21…ラジアル導波路、22,22A,23…円形導体板、24…リング部材、25…開口、26…スロット、27,30,40,50,60,70…バンプ、28…支柱、31,41…下層、32,42…上層、33…ボルト、34,62…金属薄膜、51,53…金属で形成された層、52,54…誘電体で形成された層、61…バンプ本体、71,73,75,77…金属で形成された部分、72,74,76,78…誘電体で形成された部分、81…テーパー部、E…電界、F…電界強度の強い部分、MW…マイクロ波、P…プラズマ。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an electromagnetic field supply device, and more particularly to an electromagnetic field supply device that supplies an electromagnetic field propagating through a waveguide to an object through a slot.
The present invention also relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus that generates plasma using an electromagnetic field and processes a target object such as a semiconductor or an LCD (liquid crystal desplay).
[0002]
[Prior art]
In the manufacture of semiconductor devices and flat panel displays, plasma processing apparatuses are frequently used to perform processes such as oxide film formation, semiconductor layer crystal growth, etching, and ashing. In one of these plasma processing apparatuses, a microwave is supplied into a processing container from a radial line slot antenna (hereinafter abbreviated as RLSA), and the gas in the processing container is ionized and dissociated by the action of the electromagnetic field. There is a microwave plasma processing apparatus that generates plasma. Since this microwave plasma processing apparatus can generate high-density plasma at a low pressure, efficient plasma processing is possible.
[0003]
FIG. 11 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional microwave plasma processing apparatus. The plasma processing apparatus shown in this figure accommodates a substrate 4 that is an object to be processed and performs plasma processing on the substrate 4, and supplies the microwave MW into the processing vessel 1 and the action of its electromagnetic field. And the electromagnetic field supply device 110 for generating the plasma P in the processing container 1.
The processing container 1 has a bottomed cylindrical shape with an open top. A substrate table 3 is fixed to the center of the bottom surface of the processing container 1 via an insulating plate 2. A substrate 4 is disposed on the upper surface of the substrate table 3. An exhaust port 5 for evacuation is provided on the peripheral edge of the bottom surface of the processing container 1. A gas introduction nozzle 6 for introducing gas into the processing container 1 is provided on the side wall of the processing container 1. For example, when this plasma processing apparatus is used as an etching apparatus, plasma gas such as Ar from the nozzle 6 and CF Four Etching gas such as is introduced.
[0004]
The upper opening of the processing container 1 is sealed with a dielectric plate 7 so that the plasma P generated in the processing container 1 does not leak outside. An RLSA 112 of an electromagnetic field supply device 110 described later is disposed on the dielectric plate 7. The RLSA 112 is isolated from the processing container 1 by the dielectric plate 7 and is protected from the plasma P generated in the processing container 1. The outer peripheries of the dielectric plate 7 and the RLSA 112 are covered with a shield material 8 arranged in an annular shape on the side wall of the processing container 1 so that the microwave MW does not leak to the outside.
[0005]
The electromagnetic field supply device 110 includes a high-frequency power source 111 that generates a microwave MW, an RLSA 112, and a coaxial waveguide 113 that connects the high-frequency power source 111 and the RLSA 112.
The RLSA 112 includes two circular conductor plates 122 and 123 that form a radial waveguide 121 and parallel to each other, and a conductor ring 124 that connects and shields the outer peripheral portions of the two conductor plates 122 and 123. An opening 125 for introducing the microwave MW from the coaxial waveguide 113 into the radial waveguide 121 is formed at the center of the conductor plate 122 that is the upper surface of the radial waveguide 121. A plurality of slots 126 for supplying the microwave MW propagating in the radial waveguide 121 into the processing container 1 are formed in the conductor plate 123 which is the lower surface of the radial waveguide 121.
The coaxial waveguide 113 includes an outer conductor 113A and an inner conductor 113B arranged coaxially. The outer conductor 113A is connected around the opening 125 of the conductor plate 122 of the RLSA 112, and the inner conductor 113B passes through the opening 125. Are connected to the center of the conductor plate 123 of the RLSA 112.
[0006]
In such a configuration, the microwave MW generated by the high frequency power supply 111 is introduced into the radial waveguide 121 via the coaxial waveguide 113. Then, it propagates radially in the radial waveguide 121 and is supplied into the processing container 1 from the slot 126 via the dielectric plate 7. In the processing chamber 1, the plasma gas introduced from the nozzle 6 is ionized by the electromagnetic field of the microwave MW, and in some cases dissociated to generate plasma P, and the substrate 4 is processed.
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, the coaxial waveguide 113 used in the conventional electromagnetic field supply device 110 has low transmission efficiency because the transmission power is easily converted into heat and the transmission loss is large. For this reason, the conventional plasma processing apparatus using the electromagnetic field supply apparatus 110 has a problem that the generation efficiency of the plasma P is low.
Further, when a large electric power is supplied to the coaxial waveguide 113 and the inner conductor 113B is overheated, the heat of the inner conductor 113B causes the conductor plate 123 of the RLSA 112 to be distorted at the connection portion with the inner conductor 113B, and as a result, the inner conductor 113B and There was a gap between the conductor plate 123 and abnormal discharge sometimes occurred. In order to prevent this, it is necessary to provide a cooling mechanism in the thin inner conductor 113B, but the structure becomes complicated and the cost increases. For this reason, the conventional plasma processing apparatus has a problem that it is difficult to obtain a stable operation at a low cost.
[0008]
The present invention has been made to solve such problems, and an object thereof is to improve the supply efficiency of the electromagnetic field.
Another object is to improve plasma generation efficiency.
Another object is to obtain a stable operation at a low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve such an object, an electromagnetic field supply device according to the present invention is a waveguide comprising a first conductor plate having a plurality of slots and a second conductor plate disposed opposite to the first conductor plate. And a cylindrical waveguide connected to the opening of the second conductor plate, and projecting toward the opening of the second conductor plate provided on the first conductor plate and at least partly formed of a dielectric. With bumps The bump has a multilayer structure in which layers made of metal and layers made of a dielectric are alternately arranged. It is characterized by that.
Comparing a cylindrical waveguide and a coaxial waveguide having the same transmission frequency, the cylindrical waveguide generally has a larger characteristic impedance than the coaxial waveguide. Therefore, the wall current generated when the same power is applied is smaller in the cylindrical waveguide than in the coaxial waveguide. As the wall current is smaller, the transmission loss due to the transmission power being converted into heat becomes smaller. Therefore, the transmission loss can be reduced by using a cylindrical waveguide having a smaller wall current.
Also, It is a multilayer structure in which layers made of metal and layers made of dielectric are alternately arranged. By providing the bumps, the impedance change from the cylindrical waveguide to the waveguide constituted by the two conductor plates can be moderated, and the reflection of power at the connecting portion between them can be reduced.
Further, since the cylindrical waveguide does not have an inner conductor, abnormal discharge due to overheating of the inner conductor does not occur. Therefore, it is not necessary to provide a complicated structure such as a cooling mechanism in order to prevent abnormal discharge.
[0010]
In this electromagnetic field supply device , Ba The tip toward the opening of the amplifier may be rounded. As a result, it is possible to suppress abnormal discharge caused by the concentration of the electric field at the tip of the bump.
In addition, a tapered portion that extends from the cylindrical waveguide toward the waveguide may be provided at a connection portion between the cylindrical waveguide and the waveguide constituted by two conductor plates. As a result, the impedance change from the cylindrical waveguide to the waveguide can be made more gradual, and the reflection of power at the connecting portion between them can be further reduced.
[0011]
In order to achieve the above-described object, a plasma processing apparatus of the present invention includes a processing container in which an object to be processed is accommodated, and an electromagnetic field supply device that supplies an electromagnetic field into the processing container. The above-described electromagnetic field supply device is used as the device.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of the first exemplary embodiment of the present invention. In this figure, the same or corresponding parts as those in FIG. 11 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
[0013]
The plasma processing apparatus shown in FIG. 1 accommodates a substrate 4 such as a semiconductor or LCD, which is an object to be processed, and performs plasma processing on the substrate 4, and supplies a microwave MW into the processing vessel 1. It has an electromagnetic field supply device 10 that generates plasma P in the processing container 1 by the action of the electromagnetic field.
The electromagnetic field supply device 10 connects a high-frequency power source 11 that generates a microwave MW having a frequency of 2.45 GHz, a radial line slot antenna (hereinafter abbreviated as RLSA) 12, and the high-frequency power source 11 and the RLSA 12. And a cylindrical waveguide 13. The transmission frequency of the cylindrical waveguide 13 is 2.45 GHz, and the transmission mode is TE. 11 It is.
[0014]
The RLSA 12 is composed of two circular conductor plates 22 and 23 arranged opposite to each other to form a radial waveguide 21, and a conductor ring 24 that connects and shields the outer peripheral portions of the two conductor plates 22 and 23. .
The inner surface position of the conductor ring 24 is substantially the same as the radial position of the inner surface of the side wall of the processing container 1. The length of the difference between the inner surface position of the shield material 8 and the radial position of the inner surface of the side wall of the processing container 1 is a space formed by the lower surface of the conductor plate 23, the upper surface of the side wall of the processing container 1, and the inner surface of the shield material 8. The wavelength λg ′ of the microwave MW in FIG. Other dimensions may be used.
An opening 25 connected to the cylindrical waveguide 14 is formed in the central portion of the conductor plate 22 that becomes the upper surface of the radial waveguide 21, and the microwave MW is introduced into the radial waveguide 21 from the opening 25. A plurality of slots 26 for supplying the microwave MW propagating in the radial waveguide 21 into the processing container 1 are formed in the conductor plate 23 which is the lower surface of the radial waveguide 21.
[0015]
FIG. 2 is a plan view showing an example of the slot arrangement on the conductor plate 23. As shown in this figure, slots 26 extending in the circumferential direction of the conductor plate 23 may be concentrically arranged on the conductor plate 23. The slot 26 may be disposed on the spiral line. The radial spacing of the conductor plate 23 may be about λg (λg is the in-tube wavelength in the radial waveguide 21) or a radiating antenna, or about λg / 3 to λg / 40. Alternatively, a plurality of pairs of slots 26 having a C shape may be arranged to radiate circularly polarized waves.
A dielectric having a relative dielectric constant greater than 1 may be disposed in the radial waveguide 21. As a result, the guide wavelength λg is shortened, so that the slots 26 arranged in the radial direction of the conductor plate 23 can be increased, and the supply efficiency of the microwave MW can be improved.
[0016]
As shown in FIG. 1, a bump 27 made of a dielectric material is provided at the center of the conductor plate 23. The bump 27 is a member formed in a substantially conical shape protruding toward the opening 25 of the conductor plate 22. The bump 27 is preferably formed of a dielectric having a relative dielectric constant of 10 or more, but may be smaller than that. By this bump 27, the change in impedance from the cylindrical waveguide 13 to the radial waveguide 21 can be moderated, and the reflection of the microwave MW at the connecting portion between the cylindrical waveguide 13 and the radial waveguide 21 can be reduced. it can. For example, when the substantially conical bump 27 is formed of a dielectric having a relative dielectric constant εr = 20 and the bottom surface has a diameter of 70 mm and a height of 48 mm, the reflectivity (reflected power / incident power) is approximately 20 dB or less. A good simulation result is obtained.
[0017]
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a desirable side surface shape of the bump 27. As shown in this figure, by rounding the tip of the bump 27 into a substantially spherical shape, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to the concentration of the electric field at the tip of the bump 27. Further, by reducing the inclination of the ridge line of the hem portion of the bump 27 with respect to the conductor plate 23, the impedance change at the boundary between the bump 27 and the conductor plate 23 can be reduced, and the reflection of the microwave MW can be reduced there. .
As shown in FIG. 1, a plurality of pillars 28 made of a dielectric are provided around the bumps 27. The column 28 is fastened to both the conductor plates 22 and 23 to prevent the conductor plate 23 from being bent by the load of the bumps 27.
[0018]
The cylindrical waveguide 13 is provided with a circular polarization converter 14 on the high frequency power supply 11 side and a matching unit 15 on the RLSA 12 side.
The circular polarization converter 14 is a TE that propagates through the cylindrical waveguide 13. 11 The mode microwave MW is converted into a circularly polarized wave. Here, the circularly polarized wave is an electromagnetic wave whose electric field vector is a rotating electric field that rotates once in one cycle on a plane perpendicular to the axis of travel.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the circular polarization converter 14 and illustrates a cross section perpendicular to the axis of the cylindrical waveguide 13. The circularly polarized wave converter 14 shown in this figure has a pair of two columnar protrusions 14A and 14B opposed to each other on the inner wall surface of the cylindrical waveguide 13, or a plurality of these in the axial direction of the cylindrical waveguide 13. It is provided. The two cylindrical protrusions 14A and 14B are made of TE. 11 It is arranged in a direction forming 45 ° with respect to the main direction of the electric field E of the mode microwave MW. In addition, you may use the circularly polarized wave converter of another structure.
[0019]
The matching unit 15 performs impedance matching between the supply side (that is, the high frequency power supply 11 side) of the cylindrical waveguide 13 and the load side (that is, the RLSA 12 side). As the matching unit 15, for example, a plurality of reactance elements provided in the axial direction of the cylindrical waveguide 13 and four sets in the circumferential direction of the cylindrical waveguide 13 at an angular interval of 90 ° can be used. As the reactance element, a stub made of a conductor or a dielectric projecting radially from the inner wall surface of the cylindrical waveguide 13 or a branch having one end opened in the cylindrical waveguide 13 and the other end electrically short-circuited. A waveguide or the like can be used.
[0020]
Next, the operation of the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 will be described. FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of propagation of the microwave MW at the connection portion between the cylindrical waveguide 13 and the radial waveguide 21.
The microwave MW generated by the high frequency power supply 11 is converted into a circularly polarized wave by the circularly polarized wave converter 14 provided in the cylindrical waveguide 13 and propagates toward the radial waveguide 21. Microwave MW uses cylindrical waveguide 13 through TE. 11 Since the propagation in the mode is, the direction of the electric field E of the microwave MW is the “horizontal direction” perpendicular to the axis of the cylindrical waveguide 13, but the microwave MW is connected to the cylindrical waveguide 13 and the radial waveguide 21. As shown in FIG. 5, the direction of the electric field E of the microwave MW gradually changes to a “vertical direction” perpendicular to the conductor plates 22 and 23 by the bumps 27 as shown in FIG. The microwave MW introduced into the radial waveguide 21 propagates in the radial direction in the TEM mode.
[0021]
The microwaves MW propagating through the radial waveguide 21 are supplied into the processing container 1 via the dielectric plate 7 from a plurality of slots 26 formed in the conductor plate 23 which is the lower surface of the radial waveguide 21. In the processing chamber 1, the plasma gas introduced from the nozzle 6 is ionized by the electromagnetic field of the microwave MW, and in some cases dissociated to generate plasma P, and the substrate 4 is processed.
[0022]
Next, the effect obtained by the plasma processing apparatus shown in FIG. 1 will be described. The electromagnetic field supply apparatus 10 generally uses a cylindrical waveguide 13 having a large characteristic impedance. According to the JIS standard, the characteristic impedance of the coaxial waveguide 113 for 2.45 GHz is 50Ω, whereas the characteristic impedance of the cylindrical waveguide 13 for the same frequency is as large as 500 to 600Ω. For this reason, the wall surface current generated when the same power is applied is smaller in the cylindrical waveguide 13 than in the coaxial waveguide 113. Since the transmission loss due to the transmission power being converted into heat becomes smaller as the wall current becomes smaller, the transmission loss can be reduced by using the cylindrical waveguide 13 whose wall current is relatively small.
[0023]
Further, by providing the bumps 27 made of a dielectric, the change in impedance from the cylindrical waveguide 13 to the radial waveguide 21 is moderated, and the electric power at the connection portion between the cylindrical waveguide 13 and the radial waveguide 21 is reduced. Reflection can be reduced.
Thus, by reducing the transmission loss and the reflection of electric power, the electromagnetic field supply efficiency by the electromagnetic field supply apparatus 10 can be improved. Furthermore, by forming a plasma processing apparatus using the electromagnetic field supply apparatus 10, the generation efficiency of the plasma P can be improved.
[0024]
Further, since the cylindrical waveguide 13 used in the electromagnetic field supply device 10 does not have the inner conductor 113B like the coaxial waveguide 113, abnormal discharge due to overheating of the inner conductor does not occur. Although the electromagnetic field supply device 10 includes the bumps 27, the amount of heat generated by the cylindrical waveguide 13 is smaller than that of the coaxial waveguide 113. Therefore, even when large power is supplied to the cylindrical waveguide 13, the cylindrical waveguide 13 Abnormal discharge caused by the bump 27 being overheated by heat from the tube 13 is unlikely to occur. Therefore, it is not necessary to provide a complicated structure such as a cooling mechanism in order to prevent abnormal discharge. Therefore, stable operation of the electromagnetic field supply apparatus 10 and the plasma processing apparatus can be realized at low cost.
[0025]
Further, the microwave MW passes the cylindrical waveguide 13 through the TE. 11 Propagation in the mode causes the electric field intensity distribution in the radial waveguide 21 to have a portion F having a high electric field intensity unevenly distributed in the direction of the electric field E in the cylindrical waveguide 13 as shown in FIG. However, since the microwave MW propagating through the cylindrical waveguide 13 is circularly polarized, and the electric field E of the microwave MW rotates around the axis of the cylindrical waveguide 13, the electric field strength in the radial waveguide 21 is increased. The portion F having a strong rotation also rotates in the same manner. Therefore, the electric field intensity distribution in the radial waveguide 21 is made uniform on a time average basis. As a result, the electric field intensity distribution in the processing container 1 is also made uniform over time, so that uniform processing can be performed in the plane of the substrate 4 using the plasma P generated by the electromagnetic field in the processing container 1. it can.
[0026]
Next, a modified example of the bump 27 will be described. 7 to 9 are diagrams showing modified examples of the bumps.
The bumps 27 shown in FIG. 1 are made of only a dielectric, whereas the bumps 30 shown in FIG. 7A are made of a lower layer 31 made of a metal such as aluminum or copper, and a dielectric. It has a two-layer structure composed of the formed upper layer 32.
In order to join the upper layer 32 to the lower layer 31, for example, as shown in FIG. 7B, the upper layer 32 and the lower layer 31 may be fastened with bolts 33. Further, as shown in FIG. 7C, a metal thin film 34 may be formed on the lower surface of the upper layer 32 formed of a dielectric, and the upper layer 32 and the lower layer 31 may be thermocompression bonded. In this case, a brazing material may be used. By forming the metal thin film 34 with a material having good thermal conductivity, the heat generated in the upper layer 32 is released to the conductor plate 23 through the lower layer 31, and overheating of the bumps 30 can be prevented.
[0027]
Further, like the bump 40 shown in FIG. 8A, the lower layer 41 may be formed of a dielectric, and the upper layer 42 may be formed of metal.
Further, like the bump 50 shown in FIG. 8 (b), it has a multilayer structure in which layers 51 and 53 formed of metal and layers 52 and 54 formed of a dielectric are alternately arranged. Also good.
Further, like the bump 60 shown in FIG. 8C, the bump body 61 may be formed of a dielectric, and a part of the surface of the bump body 61 may be covered with the metal thin film 62. .
Further, like the bump 70 shown in FIG. 9, portions 71, 73, 75, 77 made of metal and portions 72, 74, 76, 78 made of dielectric are formed by the surface including the axis of the bump 70. You may have the structure divided | segmented into.
[0028]
As described above, the bumps are not necessarily formed only from the dielectric, and may be partially formed from metal. By partially forming a metal, a low-cost dielectric having a low relative dielectric constant can be used. Therefore, the manufacturing cost of bumps can be reduced.
[0029]
(Second Embodiment)
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main configuration of the second embodiment of the present invention. In this figure, the same or corresponding parts as those in FIGS. 1 and 7 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
The electromagnetic field supply device shown in FIG. 10 has a tapered portion 81 that extends from the cylindrical waveguide 13 toward the conductor plate 22A at the connecting portion between the cylindrical waveguide 13 and the radial waveguide 21. A bump 30 is provided at the center of the conductor plate 23. The bump 30 includes a lower layer 31 formed of metal and an upper layer 32 formed of a dielectric.
Like this electromagnetic field supply device, the bumps 30 are provided, and the tapered portion 81 is provided at the connecting portion between the cylindrical waveguide 13 and the radial waveguide 21, so that the cylindrical waveguide 13 is connected to the radial waveguide 21. Impedance changes can be made more gradual, and the reflection of power at the connection between the two can be further reduced.
[0030]
The simulation result about the reflectance of this electromagnetic field supply apparatus is shown. In this simulation, the diameter Lg of the cylindrical waveguide 13 is φ90 mm, the diameter La and the height D of the radial waveguide 21 are φ480 mm and 15 mm, respectively. The difference Wt between the radius of the bottom surface of the tapered portion 81 and the radius of the cylindrical waveguide 13 (Lg / 2) was 5 mm, and the height Ht of the tapered portion 81 was 5 mm. Further, the diameter Lb and height Hb of the bottom surface of the bump 30 are set to φ70 mm and 50 mm, the lower layer 31 of the bump 30 is formed of aluminum, and the upper layer 32 is formed of BaTiO 3. Three (Barium titanate: relative dielectric constant εr = 13-15 at 2.45 GHz, tan δ = 10 -Four ). In such a configuration, when the microwave MW having a frequency of 2.45 GHz was input from the high-frequency power supply 11, the reflectance was as extremely low as −30 to −25 dB. Therefore, it can be said that this electromagnetic field supply device has high electromagnetic field supply efficiency. By using this electromagnetic field supply apparatus for a plasma processing apparatus, plasma can be generated efficiently.
[0031]
Although the example using the microwave MW having a frequency of 2.45 GHz has been described above, the usable frequency is not limited to 2.45 GHz. For example, the same effect can be obtained for microwaves having a frequency of 1 GHz to several tens of GHz. Further, the same effect can be obtained even when a high frequency including a frequency band lower than the microwave is used.
The transmission mode of microwave MW is TM 01 It may be a mode.
[0032]
Further, although the RLSAs 12 and 12A have been described as an example of the slot antenna, the present invention is not limited to this, and other slot antennas may be used.
The plasma processing apparatus of the present invention can be used for an etching apparatus, a CVD apparatus, an ashing apparatus, and the like.
[0033]
【The invention's effect】
As described above, the electromagnetic field supply apparatus of the present invention uses a cylindrical waveguide instead of the conventional coaxial waveguide. Generally, a cylindrical waveguide has a larger characteristic impedance than a coaxial waveguide. Therefore, by using a cylindrical waveguide, wall current can be reduced, and transmission loss due to conversion of transmission power to heat can be reduced. .
Also, by providing bumps that are at least partially formed of a dielectric, the impedance change from the cylindrical waveguide to the waveguide composed of two conductor plates is moderated, and power is reflected at the connection between the two. Can be reduced.
Thus, by reducing the transmission loss and the reflection of electric power, the supply efficiency of the electromagnetic field can be improved.
Further, since the cylindrical waveguide does not have an inner conductor, abnormal discharge due to overheating of the inner conductor does not occur. For this reason, since it is not necessary to provide a complicated structure such as a cooling mechanism in order to prevent abnormal discharge, a stable operation can be obtained at low cost.
[0034]
Further, by rounding the tip of the bump, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge due to the concentration of the electric field at the tip of the bump. Therefore, more stable operation can be obtained.
In addition, by providing a tapered portion at the connection portion between the cylindrical waveguide and the waveguide constituted by two conductor plates, the impedance change from the cylindrical waveguide to the waveguide is further moderated. The reflection of power can be further reduced, and the supply efficiency of the electromagnetic field can be further improved.
[0035]
Further, by configuring the plasma processing apparatus using the above-described electromagnetic field supply apparatus, it is possible to improve the plasma generation efficiency and obtain a stable operation at low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a first exemplary embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a plan view of a conductor plate serving as a lower surface of the radial waveguide as viewed from the direction of the line II-II ′ in FIG.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing a desirable side shape of a bump.
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of a circular polarization converter.
FIG. 5 is a conceptual diagram showing a state of propagation of microwaves at a connection portion between a cylindrical waveguide and a radial waveguide.
FIG. 6 is a diagram for explaining the distribution of microwaves in a radial waveguide.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a modification of a bump.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a modified example of a bump.
FIG. 9 is a plan view showing a modified example of bumps.
FIG. 10 is a cross-sectional view showing the main configuration of a second embodiment of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of a conventional plasma processing apparatus.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Processing container, 2 ... Insulating plate, 3 ... Substrate stand, 4 ... Substrate (object to be processed), 5 ... Exhaust port, 6 ... Nozzle for gas introduction, 7 ... Dielectric plate, 8 ... Shield material, 10 ... Electromagnetic Field supply device, 11 ... high frequency power supply, 12, 12A ... radial line slot antenna, 13 ... cylindrical waveguide, 14 ... circular polarization converter, 14A, 14B ... stub, 15 ... matching device, 21 ... radial waveguide, 22, 22A, 23 ... Circular conductor plate, 24 ... Ring member, 25 ... Opening, 26 ... Slot, 27, 30, 40, 50, 60, 70 ... Bump, 28 ... Post, 31, 41 ... Lower layer, 32, 42 ... upper layer, 33 ... bolt, 34, 62 ... metal thin film, 51, 53 ... layer made of metal, 52, 54 ... layer made of dielectric, 61 ... bump body, 71, 73, 75, 77 ... Parts made of metal, 72, 74, 76, 78 Portion formed of a dielectric, 81 ... tapered portion, E ... electric field, a strong portion of F ... field intensity, MW ... microwave, P ... plasma.

Claims (6)

スロットを複数有する第1の導体板とこの第1の導体板に対向配置された第2の導体板とからなる導波路と、
前記第2の導体板の開口に接続された円筒導波管と、
前記第1の導体板上に設けられ前記第2の導体板の開口に向かって突出しかつ少なくとも一部が誘電体で形成されたバンプと
を備え
前記バンプは、金属で形成された層と、誘電体で形成された層とが交互に配置された多層構造とされている
ことを特徴とする電磁界供給装置。
A waveguide comprising a first conductor plate having a plurality of slots and a second conductor plate disposed opposite to the first conductor plate;
A cylindrical waveguide connected to the opening of the second conductor plate;
And a bump provided on said first conductive plate on protrudes toward the opening of the second conductive plate and at least part of which is formed of a dielectric,
2. The electromagnetic field supply device according to claim 1, wherein the bump has a multilayer structure in which layers made of metal and layers made of a dielectric are alternately arranged .
請求項1記載の電磁界供給装置において、
前記バンプは、金属で形成された下層と、誘電体で形成された上層とからなる二層構造とされていることを特徴とする電磁界供給装置。
The electromagnetic field supply device according to claim 1,
2. The electromagnetic field supply device according to claim 1, wherein the bump has a two-layer structure including a lower layer made of metal and an upper layer made of a dielectric.
請求項1記載の電磁界供給装置において、
前記バンプは、金属で形成された上層と、誘電体で形成された下層とからなる二層構造とされていることを特徴とする電磁界供給装置。
The electromagnetic field supply device according to claim 1,
2. The electromagnetic field supply device according to claim 1, wherein the bump has a two-layer structure including an upper layer made of metal and a lower layer made of a dielectric.
請求項1〜3のいずれか1項に記載の電磁界供給装置において、
前記バンプの前記開口に向かう先端は、丸められていることを特徴とする電磁界供給装置。
In the electromagnetic field supply device according to any one of claims 1 to 3 ,
The electromagnetic field supply device according to claim 1, wherein a tip of the bump toward the opening is rounded.
請求項1〜のいずれか1項記載の電磁界供給装置において、
前記円筒導波管と前記導波路との接続部に、前記円筒導波管から前記導波路に向かって広がるテーパー部を有することを特徴とする電磁界供給装置。
In the electromagnetic field supply device according to any one of claims 1 to 4 ,
An electromagnetic field supply device having a taper portion extending from the cylindrical waveguide toward the waveguide at a connection portion between the cylindrical waveguide and the waveguide.
被処理体が収容される処理容器と、この処理容器内に電磁界を供給する電磁界供給装置とを備えたプラズマ処理装置において、
前記電磁界供給装置は、請求項1〜のいずれか1項記載の電磁界供給装置であることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus including a processing container in which an object to be processed is stored, and an electromagnetic field supply device that supplies an electromagnetic field in the processing container,
The said electromagnetic field supply apparatus is an electromagnetic field supply apparatus of any one of Claims 1-5 , The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
JP2001300416A 2001-09-27 2001-09-28 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus Expired - Fee Related JP4481538B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001300416A JP4481538B2 (en) 2001-09-28 2001-09-28 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus
PCT/JP2002/008978 WO2003030236A1 (en) 2001-09-27 2002-09-04 Electromagnetic field supply device and plasma processing device
KR1020047004256A KR100626192B1 (en) 2001-09-27 2002-09-04 Electromagnetic field supply device and plasma processing device
US10/491,108 US20040244693A1 (en) 2001-09-27 2002-09-04 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing device
CNB028171977A CN100573827C (en) 2001-09-27 2002-09-04 Electromagnetic field feedway and plasma processing apparatus
TW091122315A TWI300315B (en) 2001-09-27 2002-09-27

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001300416A JP4481538B2 (en) 2001-09-28 2001-09-28 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003109797A JP2003109797A (en) 2003-04-11
JP4481538B2 true JP4481538B2 (en) 2010-06-16

Family

ID=19121001

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001300416A Expired - Fee Related JP4481538B2 (en) 2001-09-27 2001-09-28 Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4481538B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4062928B2 (en) * 2002-02-06 2008-03-19 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
JP3974553B2 (en) * 2003-05-07 2007-09-12 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus, antenna for plasma processing apparatus, and plasma processing method

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0594899A (en) * 1991-10-02 1993-04-16 Nippon Steel Corp Plasma processor
JPH05255858A (en) * 1992-03-13 1993-10-05 Hitachi Ltd Plasma process device
JPH065386A (en) * 1992-06-19 1994-01-14 Kobe Steel Ltd Electronic cyclotron resonance device
JPH0644099U (en) * 1992-11-10 1994-06-10 日新電機株式会社 Microwave plasma source
JPH06333848A (en) * 1993-05-27 1994-12-02 Hitachi Ltd Plasma generating device
JPH07263348A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Hitachi Ltd Plasma treating device
JPH0963793A (en) * 1995-08-25 1997-03-07 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device
JPH1126188A (en) * 1997-07-03 1999-01-29 Nec Corp Plasma device
JP2000299198A (en) * 1999-02-10 2000-10-24 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device
JP2001073150A (en) * 1998-10-29 2001-03-21 Canon Inc Microwave supply device and plasma treatment device as well treatment therefor
JP2003110315A (en) * 2001-09-27 2003-04-11 Tokyo Electron Ltd Electromagnetic field feed device and plasma processing device

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0594899A (en) * 1991-10-02 1993-04-16 Nippon Steel Corp Plasma processor
JPH05255858A (en) * 1992-03-13 1993-10-05 Hitachi Ltd Plasma process device
JPH065386A (en) * 1992-06-19 1994-01-14 Kobe Steel Ltd Electronic cyclotron resonance device
JPH0644099U (en) * 1992-11-10 1994-06-10 日新電機株式会社 Microwave plasma source
JPH06333848A (en) * 1993-05-27 1994-12-02 Hitachi Ltd Plasma generating device
JPH07263348A (en) * 1994-03-18 1995-10-13 Hitachi Ltd Plasma treating device
JPH0963793A (en) * 1995-08-25 1997-03-07 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device
JPH1126188A (en) * 1997-07-03 1999-01-29 Nec Corp Plasma device
JP2001073150A (en) * 1998-10-29 2001-03-21 Canon Inc Microwave supply device and plasma treatment device as well treatment therefor
JP2000299198A (en) * 1999-02-10 2000-10-24 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device
JP2003110315A (en) * 2001-09-27 2003-04-11 Tokyo Electron Ltd Electromagnetic field feed device and plasma processing device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2003109797A (en) 2003-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2002058441A1 (en) Plasma device and plasma generating method
JP6356415B2 (en) Microwave plasma source and plasma processing apparatus
JP4183934B2 (en) Microwave plasma processing apparatus, microwave plasma processing method, and microwave power supply apparatus
JP4209612B2 (en) Plasma processing equipment
KR100626192B1 (en) Electromagnetic field supply device and plasma processing device
JP6624833B2 (en) Microwave plasma source and plasma processing apparatus
JP2010074154A (en) Microwave guiding arrangement, microwave plasma source, and microwave plasma processor
JP2017004641A (en) Microwave plasma source and plasma processing apparatus
WO2002013250A1 (en) Radial antenna and plasma device using it
JP2018006718A (en) Microwave plasma processing device
JP3957135B2 (en) Plasma processing equipment
JP2019106290A (en) Antenna and plasma deposition apparatus
JP4499323B2 (en) Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus
TW520620B (en) Radial antenna and plasma processing apparatus using the same
JP4481538B2 (en) Electromagnetic field supply apparatus and plasma processing apparatus
JP3914071B2 (en) Plasma processing equipment
JP2007180034A (en) Plasma treatment device
JP5916467B2 (en) Microwave radiation antenna, microwave plasma source, and plasma processing apparatus
JP4712994B2 (en) Plasma processing apparatus and method
JP3874726B2 (en) Plasma processing apparatus and plasma generation method
JP3899272B2 (en) Plasma device
JP4658309B2 (en) Plasma processing equipment
JP2020202052A (en) Plasma electric field monitor, plasma processing apparatus, and plasma processing method
JP2018006257A (en) Microwave plasma processing device
JPH0878190A (en) Microwave discharge device and discharge method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080829

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090825

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20091020

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100316

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100318

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130326

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140326

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees