JPH05152216A - Plasma treatment equipment - Google Patents

Plasma treatment equipment

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Publication number
JPH05152216A
JPH05152216A JP33951991A JP33951991A JPH05152216A JP H05152216 A JPH05152216 A JP H05152216A JP 33951991 A JP33951991 A JP 33951991A JP 33951991 A JP33951991 A JP 33951991A JP H05152216 A JPH05152216 A JP H05152216A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
microwave
plasma processing
processing chamber
thickness
waveguide
Prior art date
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Pending
Application number
JP33951991A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Koizumi
敬 小泉
Kazuo Suzuki
和夫 鈴木
Tsutomu Tetsuka
勉 手束
Takeshi Yoshioka
健 吉岡
Kenzo Shima
健蔵 島
Junji Sato
淳二 佐藤
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.)
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Engineering and Services Co Ltd
Hitachi Ltd
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH05152216A publication Critical patent/JPH05152216A/en
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Abstract

PURPOSE:To provide a plasma treatment equipment having a microwave introducing window, which is assembled and mounted simply and sufficiently resists pressure load applied to the microwave introducing window and in which microwave power induced into a plasma treatment chamber is maximized, as a microwave introducing window installed the coupling section of the plasma treatment chamber and a microwave waveguide. CONSTITUTION:Fitting structure by an upper flange section 6 and a lower flange section 7 is used for the coupling of a conical type microwave waveguide 3 and a plasma treatment chamber 1, and a microwave introducing window (a dielectric discoidal member) 5 having specified material quality and specified thickness is held by these flange sections. The quality of material and the thickness of the microwave introducing window 5 are selected so that the reflectivity of microwaves is minimized and they resist vacuum force applied to the sectional area of the introducing window at that time. When the frequency of microwaves is 2.45GHz, the thickness of quartz is brought to 33mm when the quartz is used as the quality of material of the microwave introducing window 5, the thickness of alumina ceramics is brought to 21mm when alumina ceramics are employed, and tolerance is brought to approximately + or -1mm respectively.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、マイクロ波を用いたプ
ラズマ処理装置に係り、特に処理室内で生成されるプラ
ズマ中の荷電粒子を利用して基板表面にスパッタリング
やエッチングを施したり、材料ガスの反応を促して成膜
を行うものに好適な、例えば半導体製造装置等として使
用されるプラズマ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma processing apparatus using microwaves, and more particularly, it utilizes charged particles in plasma generated in a processing chamber to perform sputtering or etching on the surface of a substrate or to use a material gas. The present invention relates to a plasma processing apparatus suitable for, for example, a semiconductor manufacturing apparatus or the like, which is suitable for forming a film by promoting the reaction.

【0002】[0002]

【従来の技術】プラズマ処理装置においては、例えばプ
ラズマ処理室に結合されたマイクロ波導波管を用い、こ
れにより導入されたマイクロ波エネルギ−によって処理
室内にプラズマを生成するものがあり、このとき、マイ
クロ波導波管とプラズマ処理室は、マイクロ波は透過す
るが、処理室内の真空は保持する隔壁(マイクロ波導入
開口部封止板)で仕切られているのが一般的である。
2. Description of the Related Art In some plasma processing apparatuses, for example, a microwave waveguide coupled to a plasma processing chamber is used to generate plasma in the processing chamber by the microwave energy introduced by the microwave waveguide. The microwave waveguide and the plasma processing chamber are generally partitioned by a partition (a microwave introduction opening sealing plate) that holds the vacuum in the processing chamber while allowing microwaves to pass therethrough.

【0003】この隔壁はマイクロ波を透過させるため、
材質が誘電体であるものが一般的であるが、或る条件の
もとでは、この隔壁でマイクロ波が反射され、又は隔壁
の材質による誘電損失があり、この為に隔壁内でマイク
ロ波電力の損失が生じ、マイクロ波が処理室内に効率良
く伝送されなくなったり、電力損失により局部的に温度
上昇を発生したりする虞れがあった。
Since this partition wall transmits microwaves,
Generally, the material is a dielectric, but under certain conditions, the microwave is reflected by the partition wall or there is a dielectric loss due to the material of the partition wall. There is a risk that the microwave will not be efficiently transmitted into the processing chamber, or that the temperature will rise locally due to the power loss.

【0004】そこで、特開昭60−203001号公報
では、隔壁におけるマイクロ波電力の損失を極力抑える
ため、マイクロ波導波管内にマイクロ波波長に比べて充
分に薄い誘電体板を複数枚並べて設置したものを隔壁と
し、これに垂直にマイクロ波を入射させ、それぞれの隔
壁におけるマイクロ波の反射が相殺されるように誘電体
板間隔を調整し、総じてマイクロ波の反射率が最小にな
るようにして、処理室へのマイクロ波導入効率を向上さ
せる技術について開示している。
Therefore, in JP-A-60-203001, in order to suppress the microwave power loss in the partition wall as much as possible, a plurality of dielectric plates, which are sufficiently thin compared to the microwave wavelength, are arranged side by side in the microwave waveguide. The thing is made into a partition, a microwave is made to inject perpendicularly to this, the dielectric board space is adjusted so that the reflection of the microwave in each partition may be offset, and the reflectance of the microwave should be minimized as a whole. , A technique for improving the efficiency of introducing microwaves into a processing chamber is disclosed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、複数
枚の薄い誘電体板を用いることを特徴としているが、低
気圧雰囲気の処理室内に大面積の開口部からマイクロ波
電力を供給する装置においては、隔壁に加わる真空力が
導波管の面積と共に増加するので処理室内外の気密性を
上記誘電体板で保つ構造では誘電体の強度上の信頼性が
低く、誘電体板が破損して処理室の気密が破れる虞れが
ある。また、従来技術では、マイクロ波の反射率を最小
にするためには、誘電体板の間隔を調整しなければなら
ず、高精度の組立取付け作業が要求される。
The prior art is characterized by using a plurality of thin dielectric plates, but an apparatus for supplying microwave power from a large area opening into a processing chamber in a low pressure atmosphere. In the above, since the vacuum force applied to the partition wall increases with the area of the waveguide, the structure in which the dielectric plate keeps the airtightness inside and outside the processing chamber is not reliable in the strength of the dielectric and the dielectric plate is damaged. As a result, the airtightness of the processing chamber may be broken. Further, in the prior art, in order to minimize the reflectance of microwaves, the distance between the dielectric plates must be adjusted, and highly accurate assembly and mounting work is required.

【0006】従って、従来技術では、導波管から処理室
内へのマイクロ波導入開口面積を大きくした処理能力の
大きなプラズマ処理装置でのメンテナンス作業の効率化
について配慮がされておらず、取扱が面倒で、大きくし
た処理能力の活用が充分に得られないという問題点があ
った。
Therefore, in the prior art, the efficiency of maintenance work in a plasma processing apparatus having a large processing capacity with a large microwave introduction opening area from the waveguide to the processing chamber is not taken into consideration, and the handling is troublesome. However, there is a problem that the increased processing capacity cannot be fully utilized.

【0007】本発明の目的は、大面積の開口部を有する
導波管と処理室の結合部に設置されるマイクロ波導入用
の隔壁であっても、その組立取付が簡単で、大気による
圧力荷重に充分耐え、且つ、処理室内へのマイクロ波電
力導入効率を充分に高く保つことができるプラズマ処理
装置を提供することにある。
The object of the present invention is to easily install and assemble a partition wall for introducing microwaves, which is installed at a joint portion between a waveguide having a large area opening and a processing chamber, and to prevent pressure from the atmosphere. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus that can withstand a load sufficiently and can keep microwave power introduction efficiency into a processing chamber sufficiently high.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的は、円錐形、角
錐形などの錐体形に広がった開口部を有するマイクロ波
導波管の開口部とプラズマ処理室との結合部分にフラン
ジ状嵌合部材と、このフランジ状嵌合部材の嵌合部に挾
み込み保持した開口部封止用の誘電体板状部材(マイク
ロ波導入窓)とを設けることにより達成される。なお、
このときのマイクロ波導波管の開口部及び誘電体板状部
材の形状としては、矩形(方形を含む)、或いは円形の何
れでも良い。
SUMMARY OF THE INVENTION The above object is to provide a flange-like fitting member at a connecting portion between an opening portion of a microwave waveguide having a cone-shaped opening portion such as a pyramid shape and a plasma processing chamber. And a dielectric plate-shaped member (microwave introduction window) for sealing the opening, which is sandwiched and held in the fitting portion of the flange-shaped fitting member. In addition,
At this time, the shape of the opening of the microwave waveguide and the dielectric plate-like member may be rectangular (including square) or circular.

【0009】[0009]

【作用】フランジ状嵌合部材は、マイクロ波導波管と誘
電体板状部材とを上記プラズマ処理室に対して着脱自在
にする。従って、プラズマ処理室から任意にマイクロ波
導波管と誘電体板状部材を取り外すことができ、メンテ
ナンスを容易に行なうことができる。
The flange-shaped fitting member allows the microwave waveguide and the dielectric plate-shaped member to be attached to and detached from the plasma processing chamber. Therefore, the microwave waveguide and the dielectric plate member can be arbitrarily removed from the plasma processing chamber, and the maintenance can be easily performed.

【0010】このとき、マイクロ波導入窓(誘電体板状
部材)の材質及び厚みは、ここに入射し、そこを通過す
るマイクロ波の波長に対して、マイクロ波導入窓の前後
の境界で生じる反射波がマイクロ波導入窓の外で相殺さ
れ、反射率が最小となり、導波管内で導入窓を設置する
位置の断面積に加わる真空力に耐えられるものを選定す
る。
At this time, the material and the thickness of the microwave introduction window (dielectric plate member) are generated at the boundaries before and after the microwave introduction window with respect to the wavelength of the microwave incident on the microwave introduction window and passing therethrough. The reflected wave is canceled out of the microwave introduction window, the reflectance is minimized, and the one that can withstand the vacuum force applied to the cross-sectional area of the position where the introduction window is installed in the waveguide is selected.

【0011】そして、マイクロ波の周波数が2.45G
Hzの場合、マイクロ波導入窓の材質として石英を用い
る場合はその厚みを33mm、アルミナセラミックスを
用いる場合には21mmとする。実用上反射率が問題に
ならない範囲でそれぞれ±1mm程度の許容範囲があ
る。
The microwave frequency is 2.45G.
In the case of Hz, the thickness is 33 mm when quartz is used as the material of the microwave introduction window, and 21 mm when alumina ceramics is used. There is a permissible range of about ± 1 mm in a range where reflectance does not matter in practical use.

【0012】さらに、マイクロ波導入窓を真空荷重に対
して充分な強度を持ち反射率が最小となる厚みを選ぶこ
とにより、一枚の導入窓で気密を保つことができ、また
導入窓内部の定在波が最小となる結果、導入窓に於ける
マイクロ波の電力損失が最小になり、処理室内に最大の
マイクロ波電力を効率良く供給できる。
Further, by selecting the thickness of the microwave introduction window which has sufficient strength against vacuum load and minimum reflectance, airtightness can be maintained with one introduction window, and the inside of the introduction window can be maintained. As a result of minimizing the standing wave, the microwave power loss in the introduction window is minimized, and the maximum microwave power can be efficiently supplied into the processing chamber.

【0013】また、複数の誘電体板でマイクロ波導入窓
を構成する方式に較べ、マイクロ波導入窓は1枚の誘電
体で構成しても良いために、気密保持部が少なくて済
み、組立取付作業も簡単である。
Further, as compared with the method in which the microwave introducing window is constituted by a plurality of dielectric plates, the microwave introducing window may be constituted by one sheet of dielectric material, so that the airtight holding portion is small and the assembly is possible. Installation work is also easy.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明によるプラズマ処理装置につい
て、図示の実施例により詳細に説明する。図1は本発明
の一実施例で、図において、1はプラズマ処理室で、内
部に所定の気体ガスを導入しながら低気圧雰囲気(数m
mトール)を保持し、そこに基板ホルダ−9に搭載した
基板8を収納してプラズマ処理を行なうようになってい
る。2は矩形マイクロ波導波管で、図示してないマイク
ロ波発生源から2.45GHzのマイクロ波電力を伝送
する働きをする。
The plasma processing apparatus according to the present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 1 denotes a plasma processing chamber, in which a low pressure atmosphere (several m
The substrate 8 mounted on the substrate holder 9 is housed therein for plasma processing. A rectangular microwave waveguide 2 serves to transmit microwave power of 2.45 GHz from a microwave generation source (not shown).

【0015】3は円錐形マイクロ波導波管で、矩形マイ
クロ波導波管2によって供給された2.45GHzのマ
イクロ波電力を、広い面積の開口部4からプラズマ処理
室1内に供給する働きをし、このため、プラズマ処理室
1側に向かって円錐状に広がったマイクロ波導波管で作
られている。
A conical microwave waveguide 3 serves to supply the microwave power of 2.45 GHz supplied by the rectangular microwave waveguide 2 into the plasma processing chamber 1 through the opening 4 having a large area. For this reason, it is made of a microwave waveguide that is spread in a conical shape toward the plasma processing chamber 1 side.

【0016】5はマイクロ波導入窓(誘電体円盤状部材)
で、厚さが33±1mmの石英板で作られ、円錐形マイ
クロ波導波管3の開口部4を塞ぎ、数mmトールの低気
圧雰囲気になるプラズマ処理室1内を、ほぼ大気圧雰囲
気状態にある円錐形マイクロ波導波管3内から気密封止
する働きをする。
Reference numeral 5 is a microwave introduction window (dielectric disk-shaped member)
Then, the inside of the plasma processing chamber 1 made of a quartz plate having a thickness of 33 ± 1 mm and closing the opening 4 of the conical microwave waveguide 3 and having a low atmospheric pressure of several mm torr is in a state of almost atmospheric pressure. It serves to hermetically seal from the inside of the conical microwave waveguide 3 at.

【0017】6は上フランジ部で、円錐形マイクロ波導
波管3の一部として作られ、その内面は円錐形マイクロ
波導波管3の開口部4近傍の上側部分を形成しているも
のである。7は下フランジ部で、プラズマ処理室1の一
部として作られ、その内面は円錐形マイクロ波導波管3
の開口部4を形成しているものである。
An upper flange 6 is formed as a part of the conical microwave waveguide 3, and its inner surface forms an upper part near the opening 4 of the conical microwave waveguide 3. .. Reference numeral 7 denotes a lower flange portion, which is made as a part of the plasma processing chamber 1 and has an inner surface having a conical microwave waveguide 3
The opening 4 is formed.

【0018】そして、これら上フランジ部6と下フラン
ジ部7は、図示にように、相互に対をなしている円筒状
の嵌合部を持ち、この嵌合部の突合せ部分にOリングシ
−ルを介してマイクロ波導入窓5が挾み込み保持され、
これにより気密を保ち、プラズマ処理室1内の低気圧雰
囲気を維持する。気密が保たれるようになっている。
The upper flange portion 6 and the lower flange portion 7 each have a cylindrical fitting portion paired with each other as shown in the drawing, and an O-ring seal is provided at the abutting portion of the fitting portion. The microwave introduction window 5 is sandwiched and held via
As a result, airtightness is maintained and a low atmospheric pressure atmosphere in the plasma processing chamber 1 is maintained. It is designed to be airtight.

【0019】8は真空ポンプで、必要なときプラズマ処
理室1内を排気し、このプラズマ処理室1内の低気圧雰
囲気を維持する働きをする。9は磁場発生用の電磁コイ
ルで、マイクロ波導波管3及びプラズマ処理室1の外周
に設置され、プラズマ処理室1内に磁場を発生する働き
をする。10は第2のマイクロ波導入窓で、マイクロ波
導波管2内にロウ付けされた厚さ21±1mmのアルミ
ナセラミックス板からなり、開口部4にあるマイクロ波
導入窓5が破損した場合でも、気密が保持できるように
している。11は基板ホルダで、被加工物となる半導体
基板12をプラズマ処理室1内の所定の位置に載置保持
する働きをする。
Reference numeral 8 denotes a vacuum pump, which has a function of exhausting the inside of the plasma processing chamber 1 when necessary and maintaining a low atmospheric pressure atmosphere in the plasma processing chamber 1. Reference numeral 9 denotes an electromagnetic coil for generating a magnetic field, which is installed on the outer circumference of the microwave waveguide 3 and the plasma processing chamber 1 and serves to generate a magnetic field in the plasma processing chamber 1. Reference numeral 10 is a second microwave introduction window, which is made of an alumina ceramics plate having a thickness of 21 ± 1 mm brazed in the microwave waveguide 2, and even when the microwave introduction window 5 in the opening 4 is damaged, The airtightness is maintained. Reference numeral 11 denotes a substrate holder, which has a function of placing and holding a semiconductor substrate 12 to be processed at a predetermined position in the plasma processing chamber 1.

【0020】この実施例によるプラズマ処理装置では、
図示してないマイクロ波発振器などのマイクロ波発生源
からマイクロ波導波管2、3を介して処理室1に供給さ
れるマイクロ波と、磁場発生コイル9によりプラズマ処
理室1内に発生する磁場との相互作用により、プラズマ
処理室1内の気体ガスが放電プラズマを形成し、このプ
ラズマを利用し、半導体基板12に対してスパッタリン
グやエッチング、または成膜などの処理を行う。
In the plasma processing apparatus according to this embodiment,
A microwave supplied from a microwave generation source such as a microwave oscillator (not shown) to the processing chamber 1 through the microwave waveguides 2 and 3, and a magnetic field generated in the plasma processing chamber 1 by the magnetic field generation coil 9. The gas gas in the plasma processing chamber 1 forms discharge plasma due to the interaction of 1), and the plasma is used to perform processing such as sputtering, etching, or film formation on the semiconductor substrate 12.

【0021】このとき、この実施例では、円錐形マイク
ロ波導波管3の働きにより、プラズマ処理室1内に導入
されるべきマイクロ波が、大きな寸法の開口部4からプ
ラズマ処理室1内に供給されるので、処理能力の大きな
プラズマ処理装置を容易に得ることが出来る。
At this time, in this embodiment, the microwave to be introduced into the plasma processing chamber 1 is supplied into the plasma processing chamber 1 from the large-sized opening 4 by the action of the conical microwave waveguide 3. Therefore, a plasma processing apparatus having a large processing capacity can be easily obtained.

【0022】また、この実施例によれば、円錐形マイク
ロ波導波管3とプラズマ処理室1との結合部が上フラン
ジ部6と下フランジ部7の嵌め合いにより構成され、且
つマイクロ波導入窓5の気密封止がOリングシ−ルによ
り与えられるようになっているので、プラズマ処理室1
内のメンテナンス時には、マイクロ波導波管2、3をプ
ラズマ処理室1から簡単に取り外すことが出来る。
Further, according to this embodiment, the connecting portion between the conical microwave waveguide 3 and the plasma processing chamber 1 is constituted by the fitting of the upper flange portion 6 and the lower flange portion 7, and the microwave introduction window. Since the hermetic sealing of No. 5 is provided by the O-ring seal, the plasma processing chamber 1
The microwave waveguides 2 and 3 can be easily removed from the plasma processing chamber 1 for internal maintenance.

【0023】図2は、マイクロ波導入窓5を構成する誘
電体円盤状部材の厚さに対するマイクロ波の反射率の変
化の様子を示したもので、誘電体媒質を持つ導波管内の
マイクロ波波長をλgとすると、マイクロ波の反射率が
最小となるマイクロ波導入窓5の厚さtは、t=λg/
2で与えられる。
FIG. 2 shows how the reflectance of the microwave changes with the thickness of the dielectric disk-shaped member forming the microwave introduction window 5. The microwave in the waveguide having the dielectric medium is shown in FIG. If the wavelength is λg, the thickness t of the microwave introduction window 5 that minimizes the microwave reflectance is t = λg /
Given in 2.

【0024】そして、実用上の許容範囲として、反射率
を5%以内に抑える場合、マイクロ波の周波数が2.4
5GHzとすると、マイクロ波導入窓5の材質が石英の
場合にはt=33±1mmであり、アルミナセラミック
スを選んだ場合には、t=21±1mmとすればよいこ
とが判る。
As a practical permissible range, when the reflectance is suppressed within 5%, the microwave frequency is 2.4.
At 5 GHz, t = 33 ± 1 mm when the material of the microwave introduction window 5 is quartz, and t = 21 ± 1 mm when alumina ceramics is selected.

【0025】上記の厚みを持つマイクロ波導入窓は、プ
ラズマ処理に必要な真空荷重に対する強度も満たさなけ
ればならない。図3は、マイクロ波導波管直径(マイク
ロ波導入窓5の直径に等しい)Dと反射率が最小となる
窓の厚みtの関係とともに、真空荷重について円板に加
わる分布荷重モデルを考え、石英及びアルミナセラミッ
クスについて応力に対する安全係数を10としたときの
マイクロ波導入窓の直径Dと安全範囲を満たす厚みtの
関係を示したものである。
The microwave introduction window having the above-mentioned thickness must satisfy the strength against the vacuum load necessary for plasma processing. FIG. 3 shows a relationship between the microwave waveguide diameter D (equal to the diameter of the microwave introduction window 5) D and the window thickness t at which the reflectance is minimum, and the distributed load model applied to the disk for the vacuum load. 3 shows the relationship between the diameter D of the microwave introduction window and the thickness t satisfying the safety range when the safety factor for stress is 10 for alumina ceramics.

【0026】この図3から明らかなように、直径Dと厚
さtの関係を表す直線の上側領域が安全範囲となり、円
板の材質が石英の場合にD=200mm以上、アルミナ
セラミックスの場合でD=100mm以上において、反
射率が最小となる厚さtは一定値を取ることが判る。ま
た、強度に関しては、厚さt=33mmの石英に対して
円形マイクロ波導入窓直径D=580mm以下、厚さt
=21mmのアルミナセラミックスに対して円形マイク
ロ波導入窓直径D=760mm以下であれば、真空荷重
に対する安全範囲を満たしていることが判る。
As is clear from FIG. 3, the upper region of the straight line showing the relationship between the diameter D and the thickness t is the safe range, and when the disc material is quartz, D = 200 mm or more, and in the case of alumina ceramics. It can be seen that the thickness t at which the reflectance is minimum takes a constant value when D = 100 mm or more. Regarding the strength, with respect to quartz having a thickness t = 33 mm, a circular microwave introduction window diameter D = 580 mm or less and a thickness t
It can be seen that if the circular microwave introduction window diameter D = 760 mm or less with respect to alumina ceramics of = 21 mm, the safety range against vacuum load is satisfied.

【0027】次に、図4は、石英製のマイクロ波導入窓
5の厚さtを5mmと、33mmとした2種のケ−スに
ついて、マイクロ波のパワ−に対してプラズマ処理室1
内に生成されるプラズマの密度の実測値を示したもの
で、厚さを33mmとしたケ−スにおいては、厚さ5m
mとしたケ−スに対して、約2分の1のマイクロ波電力
で所定のプラズマ密度が得られることが判る。
Next, FIG. 4 shows the plasma processing chamber 1 for the microwave power of two types of cases in which the thickness t of the microwave introduction window 5 made of quartz is 5 mm and 33 mm.
It shows the measured value of the density of the plasma generated in the case, and in the case where the thickness was 33 mm, the thickness was 5 m.
It can be seen that for a case of m, a predetermined plasma density can be obtained with about one-half the microwave power.

【0028】従って、上記実施例によれば、このように
プラズマ生成が効率的に行われていることから、マイク
ロ波導入窓5におけるマイクロ波の反射が最小に抑えら
れており、この結果、マイクロ波がプラズマ処理室1内
に充分に効率良く伝送されることが判る。
Therefore, according to the above-mentioned embodiment, since the plasma is efficiently generated in this way, the reflection of the microwaves in the microwave introduction window 5 is suppressed to the minimum, and as a result, the microwave is reflected. It can be seen that the waves are transmitted in the plasma processing chamber 1 sufficiently efficiently.

【0029】図5は本発明の他の一実施例で、この実施
例は、図1の実施例における石英製のマイクロ波導入窓
5の下側(プラズマ処理室側)に、ガス吹き出し板13を
設けたもので、このガス吹き出し板13は、マイクロ波
導入窓5と同じく石英の板で作られ、多数の小孔13a
が設けてあり、マイクロ波導入窓5との間に所定の寸法
の隙間gを隔てて配置されている。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention. In this embodiment, the gas blowing plate 13 is provided below the microwave introduction window 5 made of quartz in the embodiment of FIG. 1 (the plasma processing chamber side). This gas blowing plate 13 is made of a quartz plate like the microwave introduction window 5 and has a large number of small holes 13a.
Is provided, and is disposed with a gap g having a predetermined dimension between the microwave introduction window 5 and the microwave introduction window 5.

【0030】そして、このため、円筒状のフランジ挿入
部14をプラズマ処理室1に設け、図1の実施例と同じ
上フランジ部6と下フランジ部7が、このフランジ挿入
部14内に挿入嵌合されることにより、円錐形マイクロ
波導波管3がプラズマ処理室1に取付けられると共に、
マイクロ波導入窓5が上フランジ部6と下フランジ部7
の間に挾み込まれて保持されるようになっている。
For this reason, therefore, a cylindrical flange insertion portion 14 is provided in the plasma processing chamber 1, and the same upper flange portion 6 and lower flange portion 7 as those in the embodiment of FIG. 1 are inserted and fitted into this flange insertion portion 14. By being combined, the conical microwave waveguide 3 is attached to the plasma processing chamber 1, and
The microwave introduction window 5 has an upper flange portion 6 and a lower flange portion 7.
It is designed to be sandwiched between and held.

【0031】また、このとき、マイクロ波導入窓5とガ
ス吹き出し板13の位置決め用として、フランジ挿入部
14の内側に、リング状に突出した部分14aを形成
し、これにより位置決めが得られるようにすると共に、
マイクロ波導入窓5とガス吹き出し板13の間にある隙
間gに、同じくフランジ挿入部14に形成してあるガス
導入路16が連通するようにしてある。ここで、ガス導
入路16から導入されたガスは、下フランジ部7に形成
した切欠き部分と上記リング状に突出した部分14aと
によって形成されるリング状の通路17を介して隙間g
に導き入れられるようになっている。
At this time, for positioning the microwave introduction window 5 and the gas blowing plate 13, a ring-shaped protruding portion 14a is formed inside the flange insertion portion 14 so that the positioning can be obtained. As well as
A gas introduction passage 16 also formed in the flange insertion portion 14 communicates with a gap g between the microwave introduction window 5 and the gas blowing plate 13. Here, the gas introduced from the gas introduction passage 16 passes through the ring-shaped passage 17 formed by the notch portion formed in the lower flange portion 7 and the ring-shaped protruding portion 14a to form the gap g.
It has become possible to lead to.

【0032】従って、この実施例によれば、プラズマ処
理に必要なガスを、ガス吹き出し板13に形成してある
多数の小孔13aから、被加工物である半導体基板12
の上から均一に吹き出させることができ、適切なプラズ
マ処理を容易に得ることができる。そして、この図5の
実施例においては、マイクロ波導入窓5とガス吹き出し
板13を組み合わせた厚み、つまり、これらを合算した
厚さは、図1の実施例と同じく、マイクロ波に対する反
射率最小の条件を満たすように、やはり33mmに作ら
れているものである。
Therefore, according to this embodiment, the gas required for plasma processing is supplied from the large number of small holes 13a formed in the gas blowing plate 13 to the semiconductor substrate 12 which is the workpiece.
It can be uniformly blown from above, and an appropriate plasma treatment can be easily obtained. In the embodiment of FIG. 5, the combined thickness of the microwave introduction window 5 and the gas blowing plate 13, that is, the total thickness of them is the same as the embodiment of FIG. It is also made to have a size of 33 mm so as to satisfy the condition of.

【0033】従って、この実施例によっても、マイクロ
波導入窓5とガス吹き出し板13とは充分に真空荷重に
耐え、且つ、プラズマ処理室1内におけるプラズマの生
成効率も充分に向上されているものである。
Therefore, also in this embodiment, the microwave introduction window 5 and the gas blowing plate 13 can withstand a vacuum load sufficiently, and the plasma generation efficiency in the plasma processing chamber 1 is also sufficiently improved. Is.

【0034】なお、以上の実施例では、マイクロ波発生
源からのマイクロ波をプラズマ処理室に供給するための
マイクロ波導波管として、円錐形マイクロ波導波管3を
用いているが、本発明は錐体形をなして広がった開口部
を有するマイクロ波導波管なら、どのような形状のマイ
クロ波導波管を用いて実施してもよく、例えば角錐形の
マイクロ波導波管を用いて実施しても良いことは言うま
でもない。しかして、この場合には、上記実施例におけ
るマイクロ波導入窓(誘電体円盤状部材)5としても方形
(四角形)の誘電体板状部材を用いる必要があることは言
うまでもない。
In the above embodiments, the conical microwave waveguide 3 is used as the microwave waveguide for supplying the microwave from the microwave generation source to the plasma processing chamber. However, the present invention is not limited to this. Any microwave waveguide having a cone-shaped and widened opening may be used, and for example, a pyramidal microwave waveguide may be used. Not to mention good things. Then, in this case, the microwave introduction window (dielectric disk-shaped member) 5 in the above-mentioned embodiment is also rectangular.
It goes without saying that it is necessary to use a (square) dielectric plate member.

【0035】[0035]

【発明の効果】本発明によれば、処理室とマイクロ波導
波管との結合部に設置される大面積のマイクロ波導入窓
であっても、組立取付が簡単で、マイクロ波導入窓に加
わる圧力荷重に充分耐え、かつ該処理室内に導入される
マイクロ波電力が最大になるマイクロ波導入窓を有する
プラズマ処理装置を、容易に得ることができる。
According to the present invention, even a large-area microwave introduction window installed at the joint between the processing chamber and the microwave waveguide can be easily assembled and attached, and can be added to the microwave introduction window. It is possible to easily obtain a plasma processing apparatus that has a microwave introduction window that can sufficiently withstand a pressure load and that maximizes the microwave power introduced into the processing chamber.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明によるプラズマ処理装置の一実施例を示
す概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】マイクロ波導入窓の材質に応じた厚みtとマイ
クロ波に対する反射率の関係を示す特性図である。
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a thickness t according to a material of a microwave introduction window and a reflectance with respect to microwaves.

【図3】マイクロ波導入窓の直径Dに対する厚みtの安
全限界値を示す特性図である。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing a safety limit value of a thickness t with respect to a diameter D of a microwave introduction window.

【図4】本発明の一実施例における石英マイクロ波導入
窓の厚みに応じて処理室内に生成されるプラズマの密度
とマイクロ波電力の関係を示す特性図である。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the density of plasma generated in the processing chamber and the microwave power according to the thickness of the quartz microwave introduction window in the embodiment of the present invention.

【図5】本発明によるプラズマ処理装置の他の一実施例
を示す概略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing another embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 プラズマ処理室 2 マイクロ波導波管 3 円錐形マイクロ波導波管 4 開口部 5 マイクロ波導入窓(誘電体円盤状部材) 6 上フランジ部 7 下フランジ部 8 真空ポンプ 9 電磁コイル 10 第2のマイクロ波導入窓 11 基板ホルダ 12 半導体基板 13 ガス吹き出し板 13a 小孔 1 Plasma Processing Room 2 Microwave Waveguide 3 Conical Microwave Waveguide 4 Opening 5 Microwave Introducing Window (Dielectric Disc Member) 6 Upper Flange 7 Lower Flange 8 Vacuum Pump 9 Electromagnetic Coil 10 Second Micro Wave introduction window 11 Substrate holder 12 Semiconductor substrate 13 Gas blowing plate 13a Small hole

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 手束 勉 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 吉岡 健 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 島 健蔵 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 (72)発明者 佐藤 淳二 茨城県日立市幸町三丁目1番1号 株式会 社日立製作所日立工場内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tsutomu Tezuka 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Hiritsu Manufacturing Co., Ltd.Energy Research Institute (72) Ken Ken Yoshioka 1168 Moriyama-cho, Hitachi City, Ibaraki Hitachi (72) Inventor Kenzo Shima, 1-1 1-1 Sachimachi, Hitachi, Ibaraki Prefecture Hitachi Co., Ltd. Hitachi factory, Hitachi (72) Inventor, Junji Sato 3-1-1, Saiwaicho, Hitachi, Ibaraki Stock company Hitachi Ltd.Hitachi factory

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 マイクロ波発生源からのマイクロ波を、
錐体形をなして広がった開口部を有するマイクロ波導波
管を用いてプラズマ処理室に供給する方式のプラズマ処
理装置において、上記開口部とプラズマ処理室との結合
部分に嵌合部をもって形成した一対のフランジ部材と、
このフランジ部材の嵌合部に挾み込み保持した上記開口
部封止用の誘電体板状部材とを設け、上記マイクロ波導
波管と上記板状部材とを上記プラズマ処理室に対して着
脱自在に構成したことを特徴とするプラズマ処理装置。
1. A microwave from a microwave generation source,
In a plasma processing apparatus of a system for supplying to a plasma processing chamber by using a microwave waveguide having a cone-shaped and widened opening, a pair formed with a fitting portion at a connecting portion between the opening and the plasma processing chamber. Flange member,
A dielectric plate-shaped member for sealing the opening, which is sandwiched and held in a fitting portion of the flange member, is provided, and the microwave waveguide and the plate-shaped member can be freely attached to and detached from the plasma processing chamber. A plasma processing apparatus having the above configuration.
【請求項2】 請求項1の発明において、上記マイクロ
波発生源から供給されるマイクロ波の周波数が2.45
GHzであり、上記誘電体板状部材の材質が石英で、且
つ、その厚さが33±1mmに選ばれていることを特徴
とするプラズマ処理装置。
2. The invention according to claim 1, wherein the microwave supplied from the microwave source has a frequency of 2.45.
GHz, the material of the dielectric plate-shaped member is quartz, and the thickness thereof is selected to be 33 ± 1 mm.
【請求項3】 請求項1の発明において、上記マイクロ
波発生源から供給されるマイクロ波の周波数が2.45
GHzであり、上記誘電体板状部材の材質がアルミナセ
ラミックスで、且つ、その厚さが21±1mmに選ばれ
ていることを特徴とするプラズマ処理装置。
3. The invention according to claim 1, wherein the microwave supplied from the microwave source has a frequency of 2.45.
The plasma processing apparatus is characterized in that the frequency is GHz, the material of the dielectric plate member is alumina ceramics, and the thickness thereof is selected to be 21 ± 1 mm.
【請求項4】 請求項1の発明において、上記マイクロ
波導波管の上記マイクロ波発生源から上記開口部に至る
までの部分に、誘電体隔壁部材が設けられていることを
特徴とするプラズマ処理装置。
4. The plasma processing according to claim 1, wherein a dielectric partition member is provided in a portion of the microwave waveguide from the microwave generation source to the opening. apparatus.
【請求項5】 請求項1の発明において、上記誘電体板
状部材の上記プラズマ処理室側に、所定寸法の間隙を保
って平行に配置した複数の細孔を有する誘電体板状部材
を設け、プラズマ処理に必要な気体を、これら2枚の誘
電体板状部材の間の間隙から上記複数の細孔を介して上
記プラズマ処理室内に供給するように構成したことを特
徴とするプラズマ処理装置。
5. The dielectric plate-shaped member according to claim 1, wherein a dielectric plate-shaped member having a plurality of pores arranged in parallel with a gap having a predetermined dimension is provided on the side of the plasma processing chamber of the dielectric plate-shaped member. The plasma processing apparatus is configured so that gas required for plasma processing is supplied from the gap between the two dielectric plate-shaped members into the plasma processing chamber through the plurality of pores. ..
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