JP4883556B2 - Microwave transmission window, microwave plasma generator, and microwave plasma processing apparatus - Google Patents

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本発明は、マイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置に関し、特に、マイクロ波透過窓内に発生する定在波の再現性に優れたマイクロ波透過窓及びこれを備えたマイクロ波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a microwave transmission window, a microwave plasma generation apparatus, and a microwave plasma processing apparatus, and more particularly, to a microwave transmission window excellent in reproducibility of a standing wave generated in the microwave transmission window and the same. The present invention relates to a microwave plasma generator and a microwave plasma processing apparatus.

プラズマを利用したドライプロセスは、半導体製造装置、金属部品の表面硬化、プラスチック部品の表面活性化、無薬剤殺菌など、幅広い技術分野において活用されている。例えば、半導体や液晶ディスプレイなどの製造に際しては、アッシング、ドライエッチング、薄膜堆積あるいは表面改質などの各種のプラズマ処理が用いられている。プラズマを利用したドライプロセスは、低コストで、高速であり、薬剤を用いないために環境汚染を低減できる点でも有利である。   The dry process using plasma is used in a wide range of technical fields such as semiconductor manufacturing equipment, surface hardening of metal parts, surface activation of plastic parts, and non-chemical sterilization. For example, in manufacturing semiconductors and liquid crystal displays, various plasma treatments such as ashing, dry etching, thin film deposition, or surface modification are used. The dry process using plasma is advantageous in that it is low-cost, high-speed, and can reduce environmental pollution because it does not use chemicals.

このようなプラズマ処理を行う装置の代表的なものして、波長数100MHz〜数10GHzのマイクロ波によりプラズマを励起する「マイクロ波励起型」のプラズマ処理装置がある。マイクロ波励起型のプラズマ源は、高周波プラズマ源などに比べてプラズマ電位が低いので、ダメージ無しのレジスト・アッシング(resist ashing)や、バイアス電圧を印加した異方性エッチングなどに広く使われる。   As a typical apparatus for performing such plasma processing, there is a “microwave excitation type” plasma processing apparatus that excites plasma with microwaves having a wavelength of several hundred MHz to several tens GHz. A microwave excitation type plasma source has a lower plasma potential than a high-frequency plasma source, and is therefore widely used for resist ashing without damage and anisotropic etching with a bias voltage applied.

処理すべき半導体ウェーハや液晶ディスプレイ用ガラス基板は、年々大面積化が進められているため、これらをプラズマ処理するために大面積にわたって密度が高く且つ均一なプラズマ発生装置が必要とされている。   Semiconductor wafers to be processed and glass substrates for liquid crystal displays have been increasing in area year by year, so that a plasma generating apparatus having a high density and a uniform density over a large area is required to perform plasma processing on these.

このような要求に対して、各種のプラズマ処理装置が提案されている。
図14は、本発明者が本発明に至る過程で検討したマイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。
この装置は、処理チャンバ10と、この処理チャンバ10の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓30と、透過窓30の外側に設けられたマイクロ波導波管20と、透過窓30の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Wを載置して保持するためのステージ16と、を有する。
In response to such a demand, various plasma processing apparatuses have been proposed.
FIG. 14 is a schematic diagram showing the structure of a microwave excitation type plasma processing apparatus examined by the inventor in the course of reaching the present invention.
This apparatus includes a processing chamber 10, a transmission window 30 made of a flat dielectric plate provided on the upper surface of the processing chamber 10, a microwave waveguide 20 provided outside the transmission window 30, and a transmission window. And a stage 16 for placing and holding a workpiece W such as a semiconductor wafer in a processing space below 30.

処理チャンバ10は、真空排気系Eにより形成される減圧雰囲気を維持可能であり、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管(図示せず)が適宜設けられている。
例えば、このプラズマ処理装置を用いて被処理物Wの表面にエッチング処理を施す際には、まず、被処理物Wが、その表面を上方に向けた状態でステージ16の上に載置される。次いで、真空排気系Eによって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に、処理ガスとしてのエッチングガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、マイクロ波導波管20からスロットアンテナ20Sにマイクロ波Mが導入される。
The processing chamber 10 can maintain a reduced pressure atmosphere formed by the vacuum exhaust system E, and a gas introduction pipe (not shown) for introducing a processing gas into the processing space is appropriately provided.
For example, when performing an etching process on the surface of the workpiece W using this plasma processing apparatus, first, the workpiece W is placed on the stage 16 with the surface facing upward. . Next, after the processing space is depressurized by the vacuum exhaust system E, an etching gas as a processing gas is introduced into the processing space. Thereafter, the microwave M is introduced from the microwave waveguide 20 to the slot antenna 20S in a state where the atmosphere of the processing gas is formed in the processing space.

マイクロ波Mは、スロットアンテナ20Sから透過窓30に向けて放射される。透過窓30は石英やアルミナなどの誘電体からなり、マイクロ波Mは、透過窓30を伝搬して、処理チャンバ10内の処理空間に放射されるが、この時、透過窓30内に定在波が形成される。処理チャンバ10内の処理空間に放射されたマイクロ波Mのエネルギーにより、処理ガスのプラズマPが形成される。   The microwave M is radiated from the slot antenna 20S toward the transmission window 30. The transmission window 30 is made of a dielectric such as quartz or alumina, and the microwave M propagates through the transmission window 30 and is radiated to the processing space in the processing chamber 10. At this time, the microwave M is fixed in the transmission window 30. A wave is formed. Plasma P of processing gas is formed by the energy of the microwave M radiated into the processing space in the processing chamber 10.

このようにして励起されたプラズマP中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより励起された原子や分子、遊離原子(ラジカル)などの励起活性種(プラズマ生成物)が生成される。これらプラズマ生成物は、矢印Aで表したように処理空間内を拡散して被処理物Wの表面に飛来し、エッチングなどのプラズマ処理が行われる。   In the plasma P excited in this manner, excited active species (plasma products) such as excited atoms, molecules, and free atoms (radicals) are generated when ions and electrons collide with molecules of the processing gas. Is done. These plasma products diffuse in the processing space as indicated by arrow A and fly to the surface of the workpiece W, and plasma processing such as etching is performed.

ところで、前述のようにマイクロ波Mは、透過窓30を伝搬して、チャンバ10内の処理空間に放射される。そのため、透過窓30はマイクロ波Mの導入に係わる重要要素と位置づけられ、その外周部分においても下記の技術が提案されている。   By the way, as described above, the microwave M propagates through the transmission window 30 and is radiated to the processing space in the chamber 10. For this reason, the transmission window 30 is regarded as an important element related to the introduction of the microwave M, and the following technique has been proposed in the outer peripheral portion thereof.

特許文献1には、透過窓の外周部部分を金属で被覆する技術が開示されている。特許文献1に開示されている技術は、透過窓の外周部部分におけるマイクロ波の漏洩を防止し、昇温効率とパッキングシール部の長寿命化を図るものである。
特許文献2には、透過窓の外周部部分をシールド材で覆う技術が開示されている。特許文献2に開示されている技術は、シールド材によりチャンバの外部に電磁界が漏れないようにしたものである。
特許文献3には、透過窓の外周部部分に定在波制御部を設ける技術が開示されている。特許文献3に開示されている技術は、定在波制御部により透過窓内部の定在波電界分布を適正化し、プラズマ処理の均一化を図るものである。
Patent Document 1 discloses a technique for covering the outer peripheral portion of the transmission window with metal. The technique disclosed in Patent Document 1 prevents microwave leakage at the outer peripheral portion of the transmission window, thereby increasing the temperature rise efficiency and extending the life of the packing seal portion.
Patent Document 2 discloses a technique for covering an outer peripheral portion of a transmission window with a shield material. The technique disclosed in Patent Document 2 prevents the electromagnetic field from leaking to the outside of the chamber by a shielding material.
Patent Document 3 discloses a technique in which a standing wave control unit is provided on an outer peripheral part of a transmission window. In the technique disclosed in Patent Document 3, the standing wave electric field distribution inside the transmission window is optimized by the standing wave control unit to achieve uniform plasma processing.

ところが、これまで透過窓の熱膨張と透過窓内に形成される定在波に関しては、配慮がされていなかった。   However, no consideration has been given to the thermal expansion of the transmission window and the standing wave formed in the transmission window.

図15は、図14に表したマイクロ波励起型プラズマ処理装置のマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。同図については、図14と同じ部分には同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
透過窓30は、Oリングのようなシール部材50により処理チャンバ10に気密に取り付けられる。前記のように透過窓30内には定在波40が形成される。
FIG. 15 is an enlarged view of a microwave transmission window mounting portion of the microwave excitation type plasma processing apparatus shown in FIG. In this figure, the same parts as those in FIG. 14 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
The transmission window 30 is hermetically attached to the processing chamber 10 by a sealing member 50 such as an O-ring. As described above, the standing wave 40 is formed in the transmission window 30.

前述したように、プラズマ処理装置においては、処理ガスのプラズマが形成されるが、この時、プラズマからの輻射熱を受けて透過窓30の温度が上昇する。その結果、透過窓30は膨張するが、誘電体製の透過窓30と金属製の透過窓取り付け部分との熱膨張率が異なるため、膨張時の相互干渉が防止できるよう、透過窓30の外周部分と処理チャンバ10との間に隙間dを設けている。   As described above, in the plasma processing apparatus, plasma of a processing gas is formed. At this time, the temperature of the transmission window 30 rises due to radiant heat from the plasma. As a result, although the transmission window 30 expands, the coefficient of thermal expansion between the dielectric transmission window 30 and the metal transmission window mounting portion is different, so that mutual interference during expansion can be prevented. A gap d is provided between the portion and the processing chamber 10.

定在波40は、透過窓30の外周部分と処理チャンバ10との間に存在する隙間dの影響を受ける。すなわち、隙間dの有無、大きさによりマイクロ波の反射状況が異なり定在波の波形が変化してしまうという問題があった。そして、定在波波形が変化するとプラズマPの分布や密度に影響を与え、処理能力や製品品質にも影響を及ぼす。   The standing wave 40 is affected by a gap d existing between the outer peripheral portion of the transmission window 30 and the processing chamber 10. That is, there is a problem that the reflected wave of the microwave varies depending on the presence / absence and size of the gap d, and the waveform of the standing wave changes. When the standing wave waveform changes, the distribution and density of the plasma P are affected, and the processing capability and product quality are also affected.

理論的には、隙間dが一定ならば同じ定在波波形を再現し得る。そのため、プロセス条件を調整することで各処理プロセスにおける対応が可能なようにもみえるが、実際には、プラズマ処理装置の輸送、経時的変化、メンテナンスなどで隙間dが変わってしまい、前述したような定在波波形の再現性に問題が生じる。   Theoretically, if the gap d is constant, the same standing wave waveform can be reproduced. For this reason, it seems that it is possible to cope with each processing process by adjusting the process conditions. However, in practice, the gap d changes due to transportation, change with time, maintenance, etc. of the plasma processing apparatus, as described above. A problem arises in the reproducibility of the standing wave waveform.

ここで、特許文献1〜3には、透過窓の外周を金属やシールド材などで覆う技術が記載されている。このように、透過窓の外周部分を覆えば、前記の隙間dは0(ゼロ)となり、定在波波形の再現性に関する問題は解消できるようにも思える。しかし、透過窓の外周を金属やシールド材などの構造体で覆うと、透過窓とこれら構造体との熱膨張率の差により熱応力が発生したり、また、隙間が発生するという問題がある。この場合、熱応力が発生すると透過窓や構造体の破損を招き、また、隙間ができると電磁界が漏れたり、特許文献3のようなものでは流動体が漏れ出すなどの問題を生じる。   Here, Patent Documents 1 to 3 describe a technique of covering the outer periphery of the transmission window with a metal, a shield material, or the like. Thus, if the outer peripheral portion of the transmission window is covered, the gap d becomes 0 (zero), and it seems that the problem concerning the reproducibility of the standing wave waveform can be solved. However, if the outer periphery of the transmission window is covered with a structure such as a metal or a shielding material, there is a problem that a thermal stress is generated due to a difference in thermal expansion coefficient between the transmission window and these structures, and a gap is generated. . In this case, if the thermal stress is generated, the transmission window and the structure are damaged, and if a gap is formed, the electromagnetic field leaks, and in the case of Patent Document 3, the fluid leaks.

また、特許文献1に記載されているように、透過窓の外周部部分を蒸着膜の様な薄膜で覆うものでは、前述の熱応力の問題は起きにくい。しかし、透過窓が膨張と収縮を繰り返す間にこの薄膜が剥がれるなどして、電磁界が漏れ出すなどの問題が生ずる。
特開昭59−100536号公報 特開2002−246372号公報 特開2002−280361号公報
Further, as described in Patent Document 1, when the outer peripheral portion of the transmission window is covered with a thin film such as a vapor deposition film, the above-described problem of thermal stress hardly occurs. However, this thin film peels off while the transmission window repeatedly expands and contracts, causing problems such as leakage of the electromagnetic field.
JP 59-1000053 A JP 2002-246372 A JP 2002-280361 A

本発明は、透過窓内に形成されるマイクロ波の定在波波形の再現性を高め、その結果、発生するプラズマの分布や密度の均一化、プラズマ処理装置間に生じる再現性などの差の問題を解決できうるマイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置を提供する。   The present invention improves the reproducibility of the standing wave waveform of the microwave formed in the transmission window. As a result, the distribution and density of the generated plasma are made uniform, and the reproducibility between plasma processing apparatuses is reduced. A microwave transmission window, a microwave plasma generation apparatus, and a microwave plasma processing apparatus that can solve the problem are provided.

本発明の一態様によれば、
誘電体からなる透過窓と、
前記透過窓の外周部の全周に当接するように設けられマイクロ波を反射させる材料からなる周辺部材と、
を備え、
前記周辺部材は、接合部分がずれる少なくとも一箇所の可動の接合部を有し、前記接合部分がずれることにより前記透過窓の熱膨張による熱応力を緩和することを特徴とする、プラズマ発生装置に用いられるマイクロ波透過窓が提供される。
According to one aspect of the invention,
A transmission window made of a dielectric;
A peripheral member made of a material that reflects the microwave and is provided so as to be in contact with the entire periphery of the outer peripheral portion of the transmission window;
With
The peripheral member has at least one movable joint portion where the joint portion is displaced, and the thermal stress due to thermal expansion of the transmission window is relieved by the displacement of the joint portion. The microwave transmission window used is provided.

また、本発明の他の一態様によれば、
処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のプラズマを生成する空間に処理ガスを導入する手段と、
前記処理チャンバに取り付けられた前記マイクロ波透過窓と、
を備え、
前記マイクロ波透過窓を介して導入されるマイクロ波により前記プラズマを生成する空間においてプラズマを生成可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置が提供される。
According to another aspect of the present invention,
A processing chamber;
Means for introducing a processing gas into a space for generating plasma in the processing chamber;
The microwave transmitting window attached to the processing chamber;
With
There is provided a microwave plasma generator characterized in that plasma can be generated in a space where the plasma is generated by microwaves introduced through the microwave transmission window.

また、本発明の他の一態様によれば、
前記プラズマ発生装置を備え、
前記生成された前記プラズマによって被処理物のプラズマ処理を実施可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置が提供される。
According to another aspect of the present invention,
Comprising the plasma generator,
There is provided a microwave plasma processing apparatus characterized in that plasma processing of an object to be processed can be performed by the generated plasma.

本発明によれば、透過窓内に形成されるマイクロ波の定在波波形の再現性を高めることができる。その結果、発生するプラズマの分布や密度の均一化、プラズマ処理装置間に生じる再現性などの差の問題を解決できうるマイクロ波透過窓、マイクロ波プラズマ発生装置及びマイクロ波プラズマ処理装置を提供することができ、産業上のメリットは多大である。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the reproducibility of the standing wave waveform of the microwave formed in a transmission window can be improved. As a result, there are provided a microwave transmission window, a microwave plasma generator, and a microwave plasma processing apparatus that can solve the problems of difference in distribution and density of generated plasma, reproducibility between plasma processing apparatuses, and the like. The industrial benefits are great.

以下、本発明の実施の形態について、具体例を参照しつつ詳細に説明する。
図1は、本発明の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓の取り付け部分の拡大断面図である。すなわち、同図は、図15に表したようなプラズマ処理装置の処理チャンバ10の上部の一部を表す。同図については、図15に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
また、図2は、図1のB−B断面を表す模式図である。
図1及び図2に表したように、透過窓30の外周部には、その全周に当接するように周縁部材31が設けられている。周縁部材31は、通常、アルミニウムなどの金属で形成することができるが、これに限定されるものではなくマイクロ波を反射する材料であれば良い。このように、透過窓30の外周部に周縁部材31を当接させることにより、透過窓30の設置位置が変わったとしてもマイクロ波Mは当接面で反射され、定常波波形は安定する。その結果、プラズマPの密度や分布も安定し、均一性の高いプラズマ処理(例えば、前記のアッシング処理)が行えることとなる。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to specific examples.
FIG. 1 is an enlarged cross-sectional view of a mounting portion of a microwave transmission window according to an embodiment of the present invention. That is, this figure shows a part of the upper part of the processing chamber 10 of the plasma processing apparatus as shown in FIG. In this figure, the same elements as those described above with reference to FIG. 15 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a BB cross section of FIG.
As shown in FIGS. 1 and 2, a peripheral member 31 is provided on the outer peripheral portion of the transmission window 30 so as to contact the entire periphery. The peripheral member 31 can be generally formed of a metal such as aluminum, but is not limited thereto, and any material that reflects microwaves may be used. As described above, by bringing the peripheral member 31 into contact with the outer peripheral portion of the transmission window 30, even if the installation position of the transmission window 30 is changed, the microwave M is reflected on the contact surface, and the standing wave waveform is stabilized. As a result, the density and distribution of the plasma P are stabilized, and highly uniform plasma processing (for example, the ashing processing described above) can be performed.

そして、図2に表したように、周縁部材31には、可動の接合部分32が設けられている。このような接合部分32を設けることにより、前述した熱応力の問題を解決できる。すなわち、プラズマPからの輻射熱で透過窓30が膨張しても接合部分32がずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。そのため、透過窓30や周縁部材31の破損を防止しつつ、安定した定常波波形を維持させ、均一性の高いプラズマ処理をすることができる。   As shown in FIG. 2, the peripheral member 31 is provided with a movable joint portion 32. By providing such a joint portion 32, the above-described problem of thermal stress can be solved. That is, even if the transmission window 30 expands due to radiant heat from the plasma P, the joining portion 32 is displaced, so that generation of thermal stress can be eliminated or alleviated. Therefore, it is possible to maintain a stable standing wave waveform and perform plasma processing with high uniformity while preventing the transmission window 30 and the peripheral member 31 from being damaged.

周縁部材31は、弾性体により形成することが望ましい。弾性体で作れば、透過窓30との密着性が増す上、熱応力の緩和にもさらに効果を発揮することができるからである。周縁部材31の厚みは、弾性変形や耐久性などを考慮して1〜5mm程度に選ばれるが、これに限定されるわけではない。また、周縁部材31の内周寸法を、常温時の透過窓30の外周寸法より若干小さめにするとさらに透過窓30との密着性を上げることができる。   The peripheral member 31 is preferably formed of an elastic body. This is because if it is made of an elastic body, the adhesiveness with the transmission window 30 is increased, and the effect can be further exerted in the relaxation of thermal stress. The thickness of the peripheral member 31 is selected to be about 1 to 5 mm in consideration of elastic deformation and durability, but is not limited to this. Further, when the inner peripheral dimension of the peripheral member 31 is slightly smaller than the outer peripheral dimension of the transmission window 30 at normal temperature, the adhesion with the transmission window 30 can be further improved.

以下、本実施形態のマイクロ波透過窓の取り付け部の作用効果について、実験例を参照しつつ説明する。
図3は、透過窓30の外周部分と処理チャンバ10との間に存在する隙間dの影響を説明するための概念図である。すなわち、同図は、図14に表したようなプラズマ処理装置の処理チャンバ10の上部を表す。図3については、図14、図15で説明したものと同じ部分には同一の符号を付して説明は省略する。
Hereinafter, the effect of the attachment part of the microwave transmission window of this embodiment is demonstrated, referring an experiment example.
FIG. 3 is a conceptual diagram for explaining the influence of the gap d existing between the outer peripheral portion of the transmission window 30 and the processing chamber 10. That is, this figure shows the upper part of the processing chamber 10 of the plasma processing apparatus as shown in FIG. 3, the same parts as those described in FIGS. 14 and 15 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.

本具体例の場合、透過窓30の左外周部(A部)は処理チャンバ10の内壁面と当接し、逆に右外周部(B部)は処理チャンバ10内壁から離れて隙間dが生じている。   In the case of this specific example, the left outer peripheral portion (A portion) of the transmission window 30 abuts the inner wall surface of the processing chamber 10, and conversely, the right outer peripheral portion (B portion) is separated from the inner wall of the processing chamber 10 and a gap d is generated. Yes.

マイクロ波Mは、図示しないマイクロ波発生手段で発生した後、マイクロ波導波管20内を伝搬する。マイクロ波導波管20を伝搬したマイクロ波Mは、スロットアンテナ20Sから透過窓30に向けて放射される。透過窓30に向けて放射されたマイクロ波Mは透過窓30内を伝搬し、定在波を形成する。   The microwave M is generated by a microwave generation means (not shown) and then propagates through the microwave waveguide 20. The microwave M propagated through the microwave waveguide 20 is radiated from the slot antenna 20S toward the transmission window 30. The microwave M radiated toward the transmission window 30 propagates through the transmission window 30 to form a standing wave.

ここで、定在波は透過窓30の外周部分と処理チャンバ10との間の隙間dの影響を受ける。すなわち、隙間dの有無、大きさによりマイクロ波の反射状況が異なり定在波の波形が変化する。
図4(a)は、透過窓30の左外周部(A部)の拡大図である。
同図に例示したように、透過窓30と処理チャンバ10の内壁面(金属面)が当接している場合には、当接面で入射波60aが全反射する。
図4(b)は、透過窓30の右外周部(B部)の拡大図である。
同図に例示したように、透過窓30と処理チャンバ10の内壁面(金属面)との間に隙間dがある場合には、入射波60aの入射角度θが浅くなると屈折波60bが発生する。屈折波が発生するときの条件は透過窓の材料である誘電体の誘電率、隙間(空気)の誘電率が関係する。例えば、透過窓の材質を石英とすれば誘電率は3.58であり、隙間(空気)の誘電率は1であるので、屈折波60bが発生する限界の入射波60aの入射角度θ、いわゆる臨界角は約32°となる。
Here, the standing wave is affected by the gap d between the outer peripheral portion of the transmission window 30 and the processing chamber 10. That is, the reflection state of the microwave differs depending on the presence or absence and the size of the gap d, and the waveform of the standing wave changes.
FIG. 4A is an enlarged view of the left outer peripheral portion (A portion) of the transmission window 30.
As illustrated in the figure, when the transmission window 30 and the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10 are in contact, the incident wave 60a is totally reflected on the contact surface.
FIG. 4B is an enlarged view of the right outer peripheral portion (B portion) of the transmission window 30.
As illustrated in the figure, when there is a gap d between the transmission window 30 and the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10, a refracted wave 60b is generated when the incident angle θ of the incident wave 60a becomes shallow. . Conditions when the refracted wave is generated are related to the dielectric constant of the dielectric material which is the material of the transmission window and the dielectric constant of the gap (air). For example, if the material of the transmission window is quartz, the permittivity is 3.58, and the permittivity of the gap (air) is 1. Therefore, the incident angle θ of the limit incident wave 60a that generates the refracted wave 60b, so-called The critical angle is about 32 °.

入射波60aの入射角度θが浅いと(前記の例では、約32°より小さいと)屈折波が発生し、反射面は透過窓30の端面とはならず、隙間dの先にある処理チャンバ10の内壁面(金属面)となる。そして、隙間dの距離が変動すれば、屈折波60bが処理チャンバ10の内壁面(金属面)にあたる位置が変わり反射波60cの位置も変動してしまう。このように、隙間dの有無、大きさによりマイクロ波の反射状況が異なり定在波の波形が変化することとなる。   When the incident angle θ of the incident wave 60a is shallow (in the above example, smaller than about 32 °), a refracted wave is generated, and the reflection surface does not become the end face of the transmission window 30, but the processing chamber located beyond the gap d. 10 inner wall surfaces (metal surfaces). If the distance of the gap d varies, the position where the refracted wave 60b hits the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10 changes and the position of the reflected wave 60c also varies. As described above, the reflection state of the microwave differs depending on the presence / absence and size of the gap d, and the waveform of the standing wave changes.

発明者は、隙間dの有無が与える影響(定在波波形の変動が与える影響)を、アッシングレートの変動により定量的に評価した。
図5は、処理チャンバ10を上方から眺めた図である。同図に表したように、導入されるマイクロ波Mは、チャンバ10のY1からY2に向かって進行する。
図6及び図7は、透過窓30の位置(隙間dの有無)とアッシングレートとの関係を表すグラフである。
ここで、アッシングの条件としては、アッシングガスとして酸素を300sccm、処理圧力を40.5Pa、マイクロ波パワーを2kwとした。
The inventor quantitatively evaluated the influence of the presence or absence of the gap d (the influence of the fluctuation of the standing wave waveform) by the fluctuation of the ashing rate.
FIG. 5 is a view of the processing chamber 10 as viewed from above. As shown in the figure, the introduced microwave M travels from Y <b> 1 to Y <b> 2 of the chamber 10.
6 and 7 are graphs showing the relationship between the position of the transmission window 30 (the presence or absence of the gap d) and the ashing rate.
Here, as the ashing conditions, oxygen was 300 sccm as the ashing gas, the processing pressure was 40.5 Pa, and the microwave power was 2 kW.

図6(a)は、透過窓30を図5に表したY2側の処理チャンバ10の内壁面(金属面)に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。図6(a)におけるX軸は図5におけるX1−X2軸に対応し、図6(a)におけるY軸は図5におけるY1−Y2軸に対応する。グラフの横軸はアッシングレートの測定位置を示し、0点は処理チャンバ10の中心すなわち図5のc点に対応する。図6(a)から明らかなように、この場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス14.5%となっている。   FIG. 6A is a graph showing fluctuations in the ashing rate when the transmission window 30 is brought into contact with the inner wall surface (metal surface) of the Y2 side processing chamber 10 shown in FIG. 6A corresponds to the X1-X2 axis in FIG. 5, and the Y-axis in FIG. 6A corresponds to the Y1-Y2 axis in FIG. The horizontal axis of the graph indicates the measurement position of the ashing rate, and the zero point corresponds to the center of the processing chamber 10, that is, the point c in FIG. As is clear from FIG. 6A, the fluctuation of the ashing rate in this case is plus or minus 14.5% from the average value.

図6(b)は、透過窓30を図5のc、すなわち処理チャンバ10の中心に配置した場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。図6(b)から明らかなように、この場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス19.1%となっている。   FIG. 6B is a graph showing fluctuations in the ashing rate when the transmission window 30 is arranged at c in FIG. 5, that is, at the center of the processing chamber 10. As is apparent from FIG. 6B, the fluctuation of the ashing rate in this case is plus or minus 19.1% from the average value.

図6(c)は、透過窓30を図5のY1側の処理チャンバ10の内壁面(金属面)に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。図6(c)から明らかなようにこの場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス22.2%となっている。   FIG. 6C is a graph showing the fluctuation of the ashing rate when the transmission window 30 is brought into contact with the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10 on the Y1 side in FIG. As is clear from FIG. 6C, the fluctuation of the ashing rate in this case is plus or minus 22.2% from the average value.

図7(a)は、透過窓30を図5のX1側の処理チャンバ10の内壁面(金属面)に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。同図から明らかなようにこの場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス16.8%となっている。   FIG. 7A is a graph showing fluctuations in the ashing rate when the transmission window 30 is brought into contact with the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10 on the X1 side in FIG. As is apparent from the figure, the fluctuation of the ashing rate in this case is plus or minus 16.8% from the average value.

図7(b)は、透過窓30を図5のX2側の処理チャンバ10の内壁面(金属面)に当接させた場合のアッシングレートの変動を示すグラフである。同図から明らかなようにこの場合のアッシングレートの変動はその平均値からプラスマイナス15.8%となっている。   FIG. 7B is a graph showing fluctuations in the ashing rate when the transmission window 30 is brought into contact with the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10 on the X2 side in FIG. As is apparent from the figure, the fluctuation of the ashing rate in this case is plus or minus 15.8% from the average value.

図6及び図7から、まず第一に、透過窓30の設置位置が変わればアッシングレートの変動幅も変わることがわかる。これは、前記したように透過窓30の設置位置が変われば隙間dが変わり定在波波形も変わるためである。また第二に、マイクロ波Mの進行方向手前側に隙間dがあれば影響が小さく、進行方向奥側に隙間dがあれば影響が大きくなり、マイクロ波Mの進行方向に直角方向の隙間dは進行方向の隙間dよりも影響が少ないことがわかる。このことは、特定の方向(進行方向奥側)の隙間dを無くしたり制御することでアッシングレートの変動を抑えることができることを意味する。   6 and 7, first of all, it can be seen that if the installation position of the transmission window 30 changes, the fluctuation range of the ashing rate also changes. This is because, as described above, if the installation position of the transmission window 30 changes, the gap d changes and the standing wave waveform also changes. Second, if there is a gap d on the front side in the traveling direction of the microwave M, the influence is small, and if there is a gap d on the far side in the traveling direction, the influence is large, and the gap d perpendicular to the traveling direction of the microwave M is large. Is less affected than the clearance d in the traveling direction. This means that the fluctuation of the ashing rate can be suppressed by eliminating or controlling the gap d in a specific direction (back side in the traveling direction).

これに対して、図1及び図2に例示した本実施形態の構造によれば、透過窓30の外周部に周縁部材31を当接させることにより、透過窓30の設置位置が変わったとしてもマイクロ波Mは当接面で反射され、定常波波形は安定する。その結果、プラズマPの密度や分布も安定し、均一性の高いプラズマ処理(例えば、前記のアッシング処理)が行えることとなる。   On the other hand, according to the structure of this embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2, even if the installation position of the transmission window 30 is changed by bringing the peripheral member 31 into contact with the outer peripheral portion of the transmission window 30. The microwave M is reflected by the contact surface, and the standing wave waveform is stabilized. As a result, the density and distribution of the plasma P are stabilized, and highly uniform plasma processing (for example, the ashing processing described above) can be performed.

図8は、図1及び図2に例示した周縁部材31の接合部分32の構造を例示する拡大図である。
本具体例の場合、接合部分32は斜面32a、斜面32bで形成され、互いに当接しつつ摺動可動とされている。このように、接合部分32が当接するような構成となっているため、この部分からマイクロ波Mが外部に漏洩することはない。そして、透過窓30が熱膨張したときは、斜面32a、斜面32bがずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。なお、説明の便宜上、斜面32bが透過窓30側にあることにしたが、斜面32aが透過窓30側にあっても良い。
FIG. 8 is an enlarged view illustrating the structure of the joint portion 32 of the peripheral member 31 illustrated in FIGS. 1 and 2.
In the case of this specific example, the joint portion 32 is formed by a slope 32a and a slope 32b, and is slidable while being in contact with each other. As described above, since the joining portion 32 is in contact, the microwave M does not leak to the outside from this portion. When the transmission window 30 is thermally expanded, the generation of thermal stress can be eliminated or alleviated by shifting the inclined surfaces 32a and 32b. For convenience of explanation, the slope 32b is on the transmission window 30 side, but the slope 32a may be on the transmission window 30 side.

図9は、接合部分32の第2の具体例を表す模式図である。
本具体例の場合、接合部分32は段差32c、段差32dで形成され、互いに当接するようになっている。このように、接合部分32が当接するような構成となっているため、この部分からマイクロ波Mが外部に漏洩することはない。透過窓30が熱膨張したときは、段差32c、段差32dがずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。隙間S1は、段差32c、段差32dがずれたときの干渉を防止するためのものである。説明の便宜上、二箇所の隙間S1は同寸法としているが、必ずしも同寸法である必要はない。また、常温の透過窓30の外周に周縁部材31を装着したとき、隙間S1は、0またはこれより大きな寸法となるよう適宜選択することができる。なお、説明では、段差32dが透過窓30側にあることにしたが、段差32cが透過窓30側にあっても良い。
FIG. 9 is a schematic diagram illustrating a second specific example of the joint portion 32.
In the case of this specific example, the joint portion 32 is formed by a step 32c and a step 32d so as to contact each other. As described above, since the joining portion 32 is in contact, the microwave M does not leak to the outside from this portion. When the transmission window 30 is thermally expanded, the generation of thermal stress can be eliminated or alleviated by shifting the steps 32c and 32d. The gap S1 is for preventing interference when the steps 32c and 32d are displaced. For convenience of explanation, the two gaps S1 have the same size, but need not necessarily have the same size. Further, when the peripheral member 31 is mounted on the outer periphery of the transmission window 30 at room temperature, the gap S1 can be appropriately selected so as to have a dimension of 0 or larger. In the description, the step 32d is on the transmission window 30 side, but the step 32c may be on the transmission window 30 side.

図10は、接合部分32の第3の具体例を表す模式図である。
本具体例の場合、接合部分32は重ね合わせ部32e、重ね合わせ部32fで形成され、互いに当接するようになっている。このように、接合部分32が当接するような構成となっているため、この部分からマイクロ波Mが外部に漏洩することはない。透過窓30が熱膨張したときは、重ね合わせ部32e、重ね合わせ部32fがずれることで熱応力の発生をなくしたり、緩和することができる。重ね合わせ部32e、重ね合わせ部32fの寸法は、透過窓30の熱膨張寸法を考慮しつつ適宜選択することができる。本実施形態の場合、周縁部材31の厚みをある程度薄くすれば、部材自身の有するたわみ性で重ね合わせ部32eを形成することができる。そのため、接合部分32のための特別な加工が必要なくなるという利点をも有する。なお、説明の便宜上、重ね合わせ部32fが透過窓30側にあることにしたが、重ね合わせ部32eが透過窓30側にあっても良い。
FIG. 10 is a schematic diagram illustrating a third specific example of the joint portion 32.
In the case of this specific example, the joining portion 32 is formed by the overlapping portion 32e and the overlapping portion 32f, and is in contact with each other. As described above, since the joining portion 32 is in contact, the microwave M does not leak to the outside from this portion. When the transmission window 30 is thermally expanded, generation of thermal stress can be eliminated or alleviated by shifting the overlapping portion 32e and the overlapping portion 32f. The dimensions of the overlapping portion 32e and the overlapping portion 32f can be appropriately selected in consideration of the thermal expansion dimension of the transmission window 30. In the case of this embodiment, if the thickness of the peripheral member 31 is reduced to some extent, the overlapping portion 32e can be formed with the flexibility of the member itself. Therefore, there is an advantage that a special process for the joint portion 32 is not necessary. For convenience of explanation, the overlapping portion 32f is on the transmission window 30 side, but the overlapping portion 32e may be on the transmission window 30 side.

図9及び図10に表した具体例においては、周縁部材31と透過窓30の間に空間(S1またはS2の部分)ができる。そのため、この部分で屈折波が生じることとなるが、この空間はわずかなためその影響は少ない。また、図3に関して説明したように、マイクロ波Mの進行方向によっては影響を受けにくい方向が存在する。そのため、この空間の設置方向を影響を受けにくい方向とすれば、さらに屈折波の影響を抑えることができる。   In the specific examples shown in FIGS. 9 and 10, a space (S1 or S2 portion) is formed between the peripheral member 31 and the transmission window 30. Therefore, although a refracted wave is generated in this portion, the influence is small because this space is small. Further, as described with reference to FIG. 3, there is a direction that is not easily affected by the traveling direction of the microwave M. For this reason, if the installation direction of the space is set to a direction that is not easily affected, the influence of the refracted wave can be further suppressed.

なお、接合部分32の形状は図8〜図10に例示したものには限られず、同様の機能を有するものを適宜選択することができる。また、図8〜図10に例示したものは接合部分32が一箇所のものであるがこれに限定されるものではなく、適宜接合数を決めることができる。   In addition, the shape of the junction part 32 is not restricted to what was illustrated in FIGS. 8-10, What has the same function can be selected suitably. Moreover, although what was illustrated in FIGS. 8-10 is the thing of the junction part 32 of one place, it is not limited to this, The number of junctions can be determined suitably.

図11(a)は、本発明の他の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。また、図11(b)は、図11(a)のC−C断面を示す図である。
図4に関して前述したものと同様の要素には同一の符号を付して、説明は省略する。
透過窓30の外周部には、周縁部材31が当接するように設けられる。ここで、説明の便宜上、接合部分(32e、32f)の形状を図10に例示したものとしたがこれに限定されるわけではなく、前記した他の例も含めて、同様の機能を有するものを適宜選択することができる。
本具体例においては、周縁部材31と処理チャンバ10の内壁面(金属面)との間に付勢部材34が設けられている。このような付勢部材34により周縁部材31は透過窓30に当接されるので、密着性を高めた上、熱応力の緩和にも効果を期待することができる。また、接合部分を複数箇所設けるような場合や周縁部材31の弾性力が小さい場合などでも、このような付勢部材34を設けることで周縁部材31と透過窓30の密着性を高く保つことができる。付勢部材34は、例えば、コイルバネ、板バネ、ねじりコイルバネ、ゴムなどの弾性体が考えられるが、これに限定されるものではない。例えば、空気圧や電磁力などで付勢力を発生させる部材を設けるようにしても良い。付勢部材34の数も図示したものに限定されず、配置位置も適宜選択が可能であるが、対称配置とした方が望ましい。
Fig.11 (a) is an enlarged view of the microwave transmission window attachment part concerning the other embodiment of this invention. Moreover, FIG.11 (b) is a figure which shows CC cross section of Fig.11 (a).
Elements similar to those described above with reference to FIG. 4 are given the same reference numerals and description thereof is omitted.
A peripheral member 31 is provided in contact with the outer peripheral portion of the transmission window 30. Here, for convenience of explanation, the shape of the joint portion (32e, 32f) is illustrated in FIG. 10, but is not limited to this, and has the same function including the other examples described above. Can be appropriately selected.
In this specific example, an urging member 34 is provided between the peripheral member 31 and the inner wall surface (metal surface) of the processing chamber 10. Since the peripheral member 31 is brought into contact with the transmission window 30 by such an urging member 34, the adhesion can be improved and an effect can be expected for the relaxation of thermal stress. Further, even when a plurality of joint portions are provided or when the elastic force of the peripheral member 31 is small, by providing such an urging member 34, the adhesion between the peripheral member 31 and the transmission window 30 can be kept high. it can. The urging member 34 may be, for example, an elastic body such as a coil spring, a leaf spring, a torsion coil spring, or rubber, but is not limited thereto. For example, a member that generates an urging force by air pressure or electromagnetic force may be provided. The number of urging members 34 is not limited to that shown in the figure, and the arrangement position can be appropriately selected.

以上図1〜図11を参照しつつ、本発明において用いることができるマイクロ波透過窓の具体例について説明した。しかし、本発明は、これら具体例を用いたものに限定されるものではない。例えば、マイクロ波透過窓の形状を円盤状としたが、平面形状は三角形、矩形、多角形、楕円など任意に選択が可能である、また、厚さ方向の寸法も一定である必要はなく中央部が厚いもの、周縁部が厚いものなど任意に選択が可能である。   The specific example of the microwave transmission window that can be used in the present invention has been described above with reference to FIGS. However, the present invention is not limited to those using these specific examples. For example, although the microwave transmission window has a disk shape, the plane shape can be arbitrarily selected from triangles, rectangles, polygons, ellipses, etc. Also, the thickness dimension need not be constant and the center It is possible to arbitrarily select a thick part or a thick peripheral part.

図12は、本発明の実施例のマイクロ波プラズマ発生装置の構造を表す模式図である。このプラズマ発生装置は、処理チャンバ10と、この処理チャンバ10の上面に設けられた平板状の誘電体板からなる透過窓30と、透過窓30の外側に設けられたマイクロ波導波管20と、を有する。   FIG. 12 is a schematic diagram showing the structure of the microwave plasma generator of the embodiment of the present invention. The plasma generator includes a processing chamber 10, a transmission window 30 made of a flat dielectric plate provided on the upper surface of the processing chamber 10, a microwave waveguide 20 provided outside the transmission window 30, Have

処理チャンバ10は、図示しない真空排気系により形成される減圧雰囲気を維持可能であり、処理空間に処理ガスを導入するためのガス導入管(図示せず)が適宜設けられている。
このマイクロ波プラズマ発生装置においては、まず、図示しない真空排気系によって処理空間が減圧状態にされた後、この処理空間に処理ガスが導入される。その後、処理空間に処理ガスの雰囲気が形成された状態で、マイクロ波導波管20からスロットアンテナ20Sにマイクロ波Mが導入される。
The processing chamber 10 can maintain a reduced pressure atmosphere formed by a vacuum exhaust system (not shown), and a gas introduction pipe (not shown) for introducing a processing gas into the processing space is appropriately provided.
In this microwave plasma generator, first, the processing space is decompressed by an unillustrated evacuation system, and then a processing gas is introduced into the processing space. Thereafter, the microwave M is introduced from the microwave waveguide 20 to the slot antenna 20S in a state where the atmosphere of the processing gas is formed in the processing space.

マイクロ波Mは、スロットアンテナ20Sから透過窓30に向けて放射される。透過窓30は石英やアルミナなどの誘電体からなり、マイクロ波Mは、透過窓30を伝搬して、透過窓30内に定在波を形成する。この時、前記したように、周縁部材31が透過窓30の外周部に当接しているので、反射面が安定し定在波波形も安定する。そのため、プラズマPの密度や分布も安定し、均一性の高いプラズマが生成できる。なお、便宜上、周縁部材31を図11で説明したものとしているが、これに限定されるものではなく、前記説明したものも含めて同様の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。   The microwave M is radiated from the slot antenna 20S toward the transmission window 30. The transmission window 30 is made of a dielectric such as quartz or alumina, and the microwave M propagates through the transmission window 30 to form a standing wave in the transmission window 30. At this time, as described above, since the peripheral member 31 is in contact with the outer peripheral portion of the transmission window 30, the reflection surface is stabilized and the standing wave waveform is also stabilized. Therefore, the density and distribution of the plasma P are stable, and highly uniform plasma can be generated. For the sake of convenience, the peripheral member 31 has been described with reference to FIG. 11, but the peripheral member 31 is not limited to this, and a member having the same function including those described above can be appropriately selected and used.

透過窓30に向けて放射されたマイクロ波Mは、処理チャンバ10内の処理空間に放射される。そして、この放射されたマイクロ波Mのエネルギーにより、処理ガスのプラズマPが形成される。このようにして励起されたプラズマP中においては、イオンや電子が処理ガスの分子と衝突することにより、励起された原子や分子、遊離原子(ラジカル)などの励起活性種(プラズマ生成物)が生成される。   The microwave M radiated toward the transmission window 30 is radiated to the processing space in the processing chamber 10. Then, a plasma P of the processing gas is formed by the energy of the emitted microwave M. In the plasma P thus excited, ions and electrons collide with the molecules of the processing gas, so that excited active species (plasma products) such as excited atoms, molecules, and free atoms (radicals) are present. Generated.

図13は、本発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。マイクロ波プラズマ発生装置の部分は、図12で説明したものと同様のため、同じ要素には同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
透過窓30の下方の処理空間において半導体ウェーハなどの被処理物Wを載置して保持するためのステージ16を有する。また、処理チャンバ10の底部には、処理チャンバ10内を減圧排気するための真空排気系Eが接続されている。
FIG. 13 is a schematic diagram showing the structure of the microwave plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention. Since the part of the microwave plasma generator is the same as that described with reference to FIG. 12, the same reference numerals are given to the same elements, and detailed description thereof is omitted.
A stage 16 for mounting and holding a workpiece W such as a semiconductor wafer in a processing space below the transmission window 30 is provided. Further, a vacuum exhaust system E for exhausting the inside of the processing chamber 10 under reduced pressure is connected to the bottom of the processing chamber 10.

このマイクロ波プラズマ処理装置においては、前記のマイクロ波プラズマ発生装置で生成した、励起された原子や分子、遊離原子(ラジカル)などの励起活性種(プラズマ生成物)を矢印Aで表したように処理空間内を拡散させ、被処理物Wの表面に飛来させ、エッチングなどのプラズマ処理を行う。この時、前記したように、周縁部材31が透過窓30の外周部に当接しているので、反射面が安定し定在波波形も安定する。そのため、プラズマPの密度や分布も安定し均一性の高いプラズマが生成でき、その結果安定したプラズマ処理ができる。なお、便宜上、周縁部材31を図11で説明したものとしているが、これに限定されるものではなく、前記説明したものも含めて同様の機能を有するものを適宜選択して用いることができる。   In this microwave plasma processing apparatus, as shown by the arrow A, excited active species (plasma products) such as excited atoms, molecules, and free atoms (radicals) generated by the microwave plasma generation apparatus are represented. The inside of the processing space is diffused, and is made to fly to the surface of the workpiece W, and plasma processing such as etching is performed. At this time, as described above, since the peripheral member 31 is in contact with the outer peripheral portion of the transmission window 30, the reflection surface is stabilized and the standing wave waveform is also stabilized. Therefore, the density and distribution of the plasma P are stable and a highly uniform plasma can be generated. As a result, stable plasma processing can be performed. For the sake of convenience, the peripheral member 31 has been described with reference to FIG. 11, but the peripheral member 31 is not limited to this, and a member having the same function including those described above can be appropriately selected and used.

以上具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明は、これらの具体例に限定されるものではない。   The embodiments of the present invention have been described with reference to specific examples. However, the present invention is not limited to these specific examples.

例えば、本発明において用いる導波管などの要素は、図示した形状、サイズのものには限定されず、その断面形状、壁面厚、開口の形状やサイズなどは適宜変更して同様の作用効果が得られ、本発明の範囲に包含される。   For example, the elements such as the waveguide used in the present invention are not limited to the illustrated shapes and sizes, and the cross-sectional shape, wall thickness, opening shape and size, etc. are appropriately changed to achieve the same effects. And is included within the scope of the present invention.

また、処理チャンバの形状やサイズ、あるいはステージなどの配置関係についても、図示したものには限定されず、プラズマ処理の内容や条件などを考慮して適宜決定することができる。また、透過窓はプラズマ発生室の上面だけでなく側面や下面に付設してもよく、または、これらを組み合わせてもよい。つまり、プラズマ発生室に複数の透過窓を付設してもよい。このようにすれば、被処理物の形状やサイズに合わせて均一あるいは所定の密度分布を有する大面積のプラズマを形成することが可能となる。   Further, the shape and size of the processing chamber, or the arrangement relationship of the stage and the like are not limited to those shown in the drawings, and can be appropriately determined in consideration of the contents and conditions of the plasma processing. Further, the transmission window may be provided not only on the upper surface of the plasma generation chamber but also on the side surface and the lower surface, or a combination thereof. That is, a plurality of transmission windows may be attached to the plasma generation chamber. This makes it possible to form a large-area plasma having a uniform or predetermined density distribution according to the shape and size of the object to be processed.

マイクロ波の導入に関しても、導波管を使用するものに限定されず、例えば、ラジアルラインスロットアンテナのようなものを使用したものでも良い。   The introduction of the microwave is not limited to that using a waveguide, and for example, a device such as a radial line slot antenna may be used.

さらにまた、上述した具体例においては、マイクロ波透過窓部の要部構成のみ説明したが、本発明は、このようなマイクロ波透過窓部を有する全てのマイクロ波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ処理装置も包含し、例えば、エッチング装置、アッシング装置、薄膜堆積装置、表面処理装置、プラズマドーピング装置などとして実現したマイクロ波プラズマ発生装置、マイクロ波プラズマ処理装置のいずれもが本発明の範囲に包含される。   Furthermore, in the specific examples described above, only the configuration of the main part of the microwave transmission window has been described. However, the present invention is applicable to all microwave plasma generators and microwave plasma treatments having such a microwave transmission window. For example, any of a microwave plasma generator and a microwave plasma processing apparatus realized as an etching apparatus, an ashing apparatus, a thin film deposition apparatus, a surface treatment apparatus, a plasma doping apparatus, and the like are included in the scope of the present invention. The

本発明の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。It is an enlarged view of the microwave transmission window attachment part concerning the embodiment of this invention. 図1のB−B断面を示す図である。It is a figure which shows the BB cross section of FIG. 透過窓の外周部分と処理チャンバとの間に存在する隙間の影響を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the influence of the clearance gap which exists between the outer peripheral part of a permeation | transmission window, and a processing chamber. 透過窓外周部の拡大図である。It is an enlarged view of the permeation | transmission window outer peripheral part. 処理チャンバ10を上方から眺めた図である。It is the figure which looked at the processing chamber 10 from the upper direction. 透過窓30の位置(隙間dの有無)とアッシングレートとの関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the position of the transmission window 30 (the presence or absence of the gap d) and the ashing rate. 透過窓30の位置(隙間dの有無)とアッシングレートとの関係を表すグラフである。It is a graph showing the relationship between the position of the transmission window 30 (the presence or absence of the gap d) and the ashing rate. 周縁部材31の接合部分の拡大図である。3 is an enlarged view of a joint portion of a peripheral member 31. FIG. 接合部分の第2の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 2nd Example of a junction part. 接合部分の第3の実施例を示す図である。It is a figure which shows the 3rd Example of a junction part. 本発明の他の実施の態様にかかるマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。It is an enlarged view of the microwave transmission window attaching part concerning other embodiments of the present invention. 本発明の実施例のマイクロ波プラズマ発生装置の構造を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the microwave plasma generator of the Example of this invention. 本発明の実施例のマイクロ波プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the microwave plasma processing apparatus of the Example of this invention. 本発明者が本発明に至る過程で検討したマイクロ波励起型プラズマ処理装置の構造を表す模式図である。It is a schematic diagram showing the structure of the microwave excitation type | mold plasma processing apparatus which this inventor examined in the process leading to this invention. 図14に表したマイクロ波励起型プラズマ処理装置のマイクロ波透過窓取り付け部分の拡大図である。It is an enlarged view of the microwave transmission window attachment part of the microwave excitation type | mold plasma processing apparatus represented to FIG.

符号の説明Explanation of symbols

10 処理チャンバ
20 マイクロ波導波管
20S スロットアンテナ
30 透過窓
31 周縁部材
32 接合部分
32a、32b 斜面
32c、32d 段差
32e、32f 重ね合わせ部
34 付勢部材
40 定在波
60a 入射波
60b 屈折波
60c 反射波
M マイクロ波
P プラズマ
W 被処理物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing chamber 20 Microwave waveguide 20S Slot antenna 30 Transmission window 31 Peripheral member 32 Joint part 32a, 32b Slope 32c, 32d Level | step difference 32e, 32f Superposition part 34 Energizing member 40 Standing wave 60a Incident wave 60b Refracted wave 60c Reflection Wave M Microwave P Plasma W Workpiece

Claims (6)

誘電体からなる透過窓と、
前記透過窓の外周部の全周に当接するように設けられマイクロ波を反射させる材料からなる周辺部材と、
を備え、
前記周辺部材は、接合部分がずれる少なくとも一箇所の可動の接合部を有し、前記接合部分がずれることにより前記透過窓の熱膨張による熱応力を緩和することを特徴とする、プラズマ発生装置に用いられるマイクロ波透過窓。
A transmission window made of a dielectric;
A peripheral member made of a material that reflects the microwave and is provided so as to be in contact with the entire periphery of the outer peripheral portion of the transmission window;
With
The peripheral member has at least one movable joint portion where the joint portion is displaced, and the thermal stress due to thermal expansion of the transmission window is relieved by the displacement of the joint portion. Microwave transmission window used .
前記接合部は、可動の当接部を有することを特徴とする請求項1記載のマイクロ波透過窓。   The microwave transmission window according to claim 1, wherein the joint portion has a movable contact portion. 前記周辺部材は、弾性体からなることを特徴とする請求項1または2に記載のマイクロ波透過窓。   The microwave transmitting window according to claim 1, wherein the peripheral member is made of an elastic body. 前記周辺部材の外側に、前記周辺部材を前記透過窓に向けて付勢するための付勢手段をさらに設けたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載のマイクロ波透過窓。   The microwave transmission according to any one of claims 1 to 3, further comprising an urging means for urging the peripheral member toward the transmission window outside the peripheral member. window. 処理チャンバと、
前記処理チャンバ内のプラズマを生成する空間に処理ガスを導入する手段と、
前記処理チャンバに取り付けられた請求項1〜4のいずれか1つに記載のマイクロ波透過窓と、
を備え、
前記マイクロ波透過窓を介して導入されるマイクロ波により前記プラズマを生成する空間においてプラズマを生成可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ発生装置。
A processing chamber;
Means for introducing a processing gas into a space for generating plasma in the processing chamber;
The microwave transmitting window according to any one of claims 1 to 4, attached to the processing chamber;
With
A microwave plasma generator characterized in that plasma can be generated in a space where the plasma is generated by microwaves introduced through the microwave transmission window.
請求項5記載のプラズマ発生装置を備え、
前記生成された前記プラズマによって被処理物のプラズマ処理を実施可能としたことを特徴とするマイクロ波プラズマ処理装置。
A plasma generator according to claim 5,
A microwave plasma processing apparatus, characterized in that plasma processing of an object to be processed can be performed by the generated plasma.
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