JP5479013B2 - プラズマ処理装置及びこれに用いる遅波板 - Google Patents
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Description
電磁波発生装置で発生した電磁波を前記処理容器内に導入する平面アンテナ部材と、
前記電磁波を前記平面アンテナ部材へ供給する導波管と、
前記平面アンテナ部材の上に重ねて設けられ、前記導波管から供給された前記電磁波の波長を変化させる遅波板と、
前記遅波板及び前記平面アンテナ部材を上方から覆うカバー部材と、
を備え、
前記遅波板は、誘電体により構成されるとともに、前記平面アンテナ部材と前記カバー部材との間の領域の誘電率が、前記平面アンテナ部材の上面と平行な断面において、非均一である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図1は、本発明の第1の実施の形態に係るプラズマ処理装置100の構成例を模式的に示す断面図である。図2は、図1のプラズマ処理装置100に用いられる平面アンテナを示す平面図である。プラズマ処理装置100は、複数のスロット状の孔を有する平面アンテナ、特に、radial line slot antenna(ラジアルラインスロットアンテナ)にて処理容器内にマイクロ波を導入してプラズマを発生させることにより、高密度かつ低電子温度のプラズマを発生させ得るプラズマ処理装置として構成されている。プラズマ処理装置100では、109/cm3〜1013/cm3のプラズマ密度で、かつ2eV以下の低電子温度を有するプラズマによる処理が可能である。従って、プラズマ処理装置100は、各種半導体装置の製造過程において好適に利用できるものである。
次に、図11から図13を参照しながら、本発明の第2の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。本実施の形態のプラズマ処理装置は、遅波板33の構成が異なる点以外は、第1の実施の形態のプラズマ処理装置100(図1)と同じであるため、全体の説明は省略し、遅波板33の構成についてのみ説明を行う。図11は、第2の実施の形態に係る遅波板33の平面図である。遅波板33は、内側に配置される小径部材101と、小径部材101を囲む大径部材103と、小径部材101と大径部材103との間に介在配置された複数(図11では8個)の着脱自在なピース107を有している。ピース107は、いずれも誘電体から構成されている。ピース107は、小径部材101及び大径部材103と同じ材質でもよいし、異なる材質でもよい。また、ピース107毎に異なる材質を用いることも可能である。
次に、図14から図16を参照しながら、本発明の第3の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。本実施の形態のプラズマ処理装置は、遅波板33の構成が異なる点以外は、第1の実施の形態のプラズマ処理装置100(図1)と同じであるため、全体の説明は省略し、遅波板33の構成についてのみ説明を行う。図14は、第3の実施の形態に用いる遅波板33の外観構成を示す斜視図であり、図15は、遅波板33を取り付けた状態を示すプラズマ処理装置の要部断面図である。遅波板33は、平面アンテナ板31と略同程度の面積の平板である円盤部材115と、該円盤部材115の上に重ねて配置されたリング状部材117と、を有している。リング状部材117は、円盤部材115よりも小面積に形成されている。円盤部材115とリング状部材117は、いずれも誘電体から構成されている。円盤部材115とリング状部材117とは、同じ材質でもよいし、異なる材質でもよい。
次に、図17及び図18を参照しながら、本発明の第4の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。本実施の形態のプラズマ処理装置は、遅波板33の構成が異なる点以外は、第1の実施の形態のプラズマ処理装置100(図1)と同じであるため、全体の説明は省略し、遅波板33の構成についてのみ説明を行う。図17は、第4の実施の形態に用いる遅波板33を取り付けた状態を示すプラズマ処理装置の要部断面図である。本実施の形態の遅波板33は、ベース板119と、このベース板119に部分的に形成された凹部(溝121)とを有している。つまり、ベース板119の上面(平面アンテナ板31に接する面とは反対側)には、部分的に一つないし複数の溝121が形成されている。溝121の配設位置や形状、深さや大きさなどは特に限定されるものではなく、例えば同軸導波管37aを囲むように環状に設けてもよいし、ベース板119の面内に複数の溝121が点在するように設けてもよい。
次に、図19及び図20を参照しながら、本発明の第5の実施の形態に係るプラズマ処理装置について説明する。本実施の形態のプラズマ処理装置は、遅波板33の構成が異なる点以外は、第1の実施の形態のプラズマ処理装置100(図1)と同じであるため、全体の説明は省略し、遅波板33の構成についてのみ説明を行う。図19及び図20は、本実施の形態に係る遅波板33の平面図である。本実施の形態の遅波板33は、単体のベース板123と、その厚み方向に貫通する一つ又は複数(図19では9つ、図20では1つ)の貫通開口125を有している。ベース板123における貫通開口125形状や大きさ、配設位置は任意であり、特に限定されるものではないが、例えば同軸導波管37aを囲むように螺旋状、環状、半円(弧)状等に設けることが好ましい。
図3〜図5に示したものと同様の二重リング構造の遅波板において、中心から小径部材101の外周部までの径方向の距離を約160mmに設定し、エアギャップAGの幅を10mm、20mm、30mm、40mm、50mm、60mm、72.5mmにそれぞれ設定した。
図3〜図5に示したものと同様の二重リング構造の遅波板において、中心から小径部材101の外周部までの径方向の距離を約195mmに設定し、エアギャップAGの幅を10mm、20mm、30mm、38.5mmにそれぞれ設定した。
単体の円板状とした。
N2ガス/Arガスの体積流量比:20%
流量:200mL/min(sccm)
プロセス圧力:20Pa
マイクロ波出力:1500W
載置台温度:500℃
処理時間:90秒
Claims (7)
- 被処理体を収容する真空引き可能な処理容器と、
電磁波発生装置で発生した電磁波を前記処理容器内に導入する平面アンテナ部材と、
前記電磁波を前記平面アンテナ部材へ供給する導波管と、
前記平面アンテナ部材の上に重ねて設けられ、前記導波管から供給された前記電磁波の波長を変化させる遅波板と、
前記遅波板及び前記平面アンテナ部材を上方から覆うカバー部材と、
を備え、
前記遅波板は、誘電体により構成されるとともに、誘電率が同じ又は異なる複数の部材を組み合わせて形成され、かつ、前記複数の部材の間に空気層を介在させており、前記平面アンテナ部材と前記カバー部材との間の領域の誘電率が、前記平面アンテナ部材の上面と平行な断面において、非均一であるプラズマ処理装置。 - 前記複数の部材の一部が取り外し可能に設けられている請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記複数の部材の配置位置が可変に設けられている請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 被処理体を収容する真空引き可能な処理容器と、
電磁波発生装置で発生した電磁波を前記処理容器内に導入する平面アンテナ部材と、
前記電磁波を前記平面アンテナ部材へ供給する導波管と、
前記平面アンテナ部材の上に重ねて設けられ、前記導波管から供給された前記電磁波の波長を変化させる遅波板と、
前記遅波板及び前記平面アンテナ部材を上方から覆うカバー部材と、
を備え、
前記遅波板は、誘電体により構成されるとともに、第1の部材と、該第1の部材よりも大きな第2の部材と、を含み、前記第1の部材の周囲に前記第2の部材が配置され、かつ、前記第1の部材と前記第2の部材との間に空気層を介在させており、前記平面アンテナ部材と前記カバー部材との間の領域の誘電率が、前記平面アンテナ部材の上面と平行な断面において、非均一であるプラズマ処理装置。 - 被処理体を収容する真空引き可能な処理容器と、
電磁波発生装置で発生した電磁波を前記処理容器内に導入する平面アンテナ部材と、
前記電磁波を前記平面アンテナ部材へ供給する導波管と、
前記平面アンテナ部材の上に重ねて設けられ、前記導波管から供給された前記電磁波の波長を変化させる遅波板と、
前記遅波板及び前記平面アンテナ部材を上方から覆うカバー部材と、
を備え、
前記遅波板は、誘電体により構成されるとともに、平板形状をなし、その厚み方向に複数の凹部を有し、かつ、該凹部に空気層を介在させており、前記平面アンテナ部材と前記カバー部材との間の領域の誘電率が、前記平面アンテナ部材の上面と平行な断面において、非均一であるプラズマ処理装置。 - 被処理体を収容する真空引き可能な処理容器と、
電磁波発生装置で発生した電磁波を前記処理容器内に導入する平面アンテナ部材と、
前記電磁波を前記平面アンテナ部材へ供給する導波管と、
前記平面アンテナ部材の上に重ねて設けられ、前記導波管から供給された前記電磁波の波長を変化させる遅波板と、
前記遅波板及び前記平面アンテナ部材を上方から覆うカバー部材と、
を備え、
前記遅波板は、誘電体により構成されるとともに、平板形状をなし、その厚み方向に複数の貫通開口部を有し、かつ、該貫通開口部に空気層を介在させており、前記平面アンテナ部材と前記カバー部材との間の領域の誘電率が、前記平面アンテナ部材の上面と平行な断面において、非均一であるプラズマ処理装置。 - 請求項1から6のいずれか1項に記載されたプラズマ処理装置に用いられる遅波板。
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