JPH09171900A - Plasma generating device - Google Patents

Plasma generating device

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JPH09171900A
JPH09171900A JP7331988A JP33198895A JPH09171900A JP H09171900 A JPH09171900 A JP H09171900A JP 7331988 A JP7331988 A JP 7331988A JP 33198895 A JP33198895 A JP 33198895A JP H09171900 A JPH09171900 A JP H09171900A
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JP
Japan
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plasma
microwave
dielectric
chamber
density
Prior art date
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Application number
JP7331988A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Taki
薫 滝
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To minimize a plasma loss and improve active seed density by exciting a medium gas within a plasma chamber by a microwave, and extending it to a microwave guide window lower surface and the side and lower surface of dielectrics to generate a plasma. SOLUTION: The microwave generated in a microwave generating circuit is propagated in a microwave guide 4, released through a microwave releasing hole 5, transmitted by a microwave guide window 3, and guided into a plasma chamber 1. This microwave is radially extended from the microwave releasing hole 5, propagated to the surface of dielectrics 30 as a surface wave, and extended to the lower surface of the microwave guide window 3 and the side and lower surfaces of the dielectrics 30. Thus, a medium gas sealed in the plasma chamber 1 is excited by this microwave to generate a plasma extended to the lower surface of the microwave guide window 3 and the side and lower surfaces of the dielectrics 30. Thus, the active seed density of the plasma can be uniformed and increased within a wide area.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマの発生領
域を改善したプロセスのプラズマ発生装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a plasma generator for a process in which a plasma generation region is improved.

【0002】[0002]

【従来の技術】マイクロ波を用いたプロセスプラズマ装
置としては、例えばエッチング装置やアッシング装置が
ある。このようなプロセスプラズマ装置は、媒質ガスを
圧力数Pa〜数10Paで反応容器に導入するとともに
この反応容器内にマイクロ波電力を導入して媒質ガスを
励起してプラズマ化し、このプラズマで生成されたラジ
カルやイオン等の活性種により被加工物である例えば基
板をエッチング又はアッシングする構成となっている。
2. Description of the Related Art Examples of process plasma devices using microwaves include etching devices and ashing devices. In such a process plasma apparatus, a medium gas is introduced into a reaction container at a pressure of several Pa to several tens Pa, and microwave power is introduced into the reaction container to excite the medium gas into plasma, which is generated by this plasma. In addition, the substrate to be processed, such as a substrate, is etched or ashed by active species such as radicals and ions.

【0003】そして、このプロセスプラズマ装置では、
例えば基板に対して広い領域を処理するために、広い面
積で均一なプラズマを生成することが要求されている。
図6はかかるプロセスプラズマ装置の構成図である。
In this process plasma device,
For example, in order to process a large area on a substrate, it is required to generate a uniform plasma over a large area.
FIG. 6 is a block diagram of such a process plasma apparatus.

【0004】プラズマチャンバ1の上部には、開口部2
が形成されている。このプラズマチャンバ1の開口部2
には、プラズマ波導入窓3が設けられ、さらにマイクロ
波をプラズマチャンバ1内に導入するためのマイクロ波
導波管4が設けられている。
At the top of the plasma chamber 1 is an opening 2
Are formed. The opening 2 of this plasma chamber 1
Is provided with a plasma wave introduction window 3 and a microwave waveguide 4 for introducing microwaves into the plasma chamber 1.

【0005】なお、マイクロ波導波管4は、マイクロ波
放出口5がプラズマ波導入窓3を介してプラズマチャン
バ1の開口部2に対応する位置に設けられている。この
マイクロ波導波管4には、図示しないマイクロ波発生回
路が接続されている。
The microwave waveguide 4 is provided with a microwave emission port 5 at a position corresponding to the opening 2 of the plasma chamber 1 through the plasma wave introduction window 3. A microwave generation circuit (not shown) is connected to the microwave waveguide 4.

【0006】プラズマ波導入窓3は、マイクロ波を効率
よくプラズマチャンバ1内に導入するために例えば石
英、アルミナセラミックの誘電体で形成されている。
又、プラズマチャンバ1の側面には、例えばO2 、CF
4 などの媒質ガスをプラズマチャンバ1内に供給するた
めのガス供給口6が設けられている。
The plasma wave introducing window 3 is made of, for example, a dielectric material such as quartz or alumina ceramic in order to efficiently introduce the microwave into the plasma chamber 1.
On the side surface of the plasma chamber 1, for example, O 2 , CF
A gas supply port 6 for supplying a medium gas such as 4 into the plasma chamber 1 is provided.

【0007】一方、プラズマチャンバ1の下部には、プ
ロセスチャンバ7が連結されている。このプロセスチャ
ンバ7内には、加工対象を搭載するための加工ステージ
8が設けられ、かつ下部にガスを排気するためのガス排
気口9が設けられている。
On the other hand, below the plasma chamber 1, a process chamber 7 is connected. A processing stage 8 for mounting a processing target is provided in the process chamber 7, and a gas exhaust port 9 for exhausting gas is provided in the lower portion.

【0008】このような構成であれば、マイクロ波発生
回路で発生したマイクロ波は、マイクロ波導波管4を伝
播してマイクロ波放出口5から放出され、プラズマ波導
入窓3を透過してプラズマチャンバ1内に導入される。
With such a configuration, the microwave generated by the microwave generation circuit propagates through the microwave waveguide 4 and is emitted from the microwave emission port 5, and passes through the plasma wave introduction window 3 to generate plasma. It is introduced into the chamber 1.

【0009】このマイクロ波は、プラズマチャンバ1内
に封入されている媒質ガスを励起し、プラズマ10を発
生させる。このプラズマ10の発生により活性種が生成
され、この活性種は、プロセスチャンバ7の排気口9に
向かうガスの流れに運ばれて加工ステージ8上に搭載さ
れた基板をプロセス加工する。
The microwave excites the medium gas sealed in the plasma chamber 1 to generate plasma 10. The generation of the plasma 10 produces active species, and the active species are carried by the gas flow toward the exhaust port 9 of the process chamber 7 and process the substrate mounted on the processing stage 8.

【0010】ここで、マイクロ波で生成されるプラズマ
10のサイズは、開口部2よりも小さくなる。これは、
プラズマチャンバ1が金属で形成され、この金属表面で
の電界がゼロとなり、この金属表面ではプラズマが生成
されないことと、開口部2の近傍で生成されたプラズマ
中のイオンが金属表面に伝わる電子と再結合し、消滅す
ることによる。
Here, the size of the plasma 10 generated by the microwave is smaller than that of the opening 2. this is,
Since the plasma chamber 1 is made of metal, the electric field on the metal surface becomes zero, plasma is not generated on the metal surface, and ions in the plasma generated near the opening 2 are transmitted to the metal surface. By recombining and disappearing.

【0011】このようにプラズマ10の存在領域が開口
部2よりも小さいために、加工ステージ8面での活性種
密度の分布は、図6に示すように中央部で高く、開口部
2の周辺部でプラズマ10のに損失が大きくなって低く
なる。
Since the area where the plasma 10 exists is smaller than the opening 2, the distribution of the density of active species on the surface of the processing stage 8 is high in the central portion as shown in FIG. 6 and around the opening 2. In the part, the loss of the plasma 10 becomes large and becomes low.

【0012】このようにプラズマ10の活性種密度の分
布であることから、プロセスにおいて、被加工物の加工
量、加工形状は、活性種の密度によって決まるため、加
工状態は基板の面内で不均一となる問題が発生する。
Since the density of the active species of the plasma 10 is thus distributed, the processing amount and shape of the workpiece in the process are determined by the density of the active species. The problem of becoming uniform occurs.

【0013】これを回避するために、プロセスを行う領
域を活性種密度の低下しない領域、すなわち図6に示す
点線内の領域Eに限定して使用している。このため、プ
ロセスの加工範囲が装置サイズよりも小さく、大きな領
域での加工を行うためには大きな装置が必要となる。
又、開口部2面でのプラズマ損失も大きく、生成された
プラズマが有効に活用されない。
In order to avoid this, the region where the process is performed is limited to the region where the active species density does not decrease, that is, the region E within the dotted line shown in FIG. Therefore, the processing range of the process is smaller than the apparatus size, and a large apparatus is required to perform processing in a large area.
Further, the plasma loss on the surface of the opening 2 is large, and the generated plasma cannot be effectively utilized.

【0014】一方、マイクロ波を用いたプラズマ処理装
置としては、例えば特開平6−104210号公報に記
載されている技術がある。図7はかかるプラズマ処理装
置の構成図である。マグネトロン20の設けられた導波
管21の開口部には、石英窓22を介して処理室23が
設けられている。
On the other hand, as a plasma processing apparatus using microwaves, for example, there is a technique described in Japanese Patent Laid-Open No. 6-104210. FIG. 7 is a block diagram of such a plasma processing apparatus. A processing chamber 23 is provided in the opening of the waveguide 21 provided with the magnetron 20 through a quartz window 22.

【0015】この処理室23の側面の外部には、コイル
24が配置され、かつ内部には試料25を搭載する試料
台26が設けられている。又、処理室23の側面には、
ガス配管27が設けられている。
A coil 24 is arranged outside the side surface of the processing chamber 23, and a sample table 26 for mounting a sample 25 is provided inside thereof. Also, on the side surface of the processing chamber 23,
A gas pipe 27 is provided.

【0016】この処理室23内の石英窓22には、この
処理室23内を分割するように複数の誘電体28が突出
して設けられている。このような構成であれば、マグネ
トロン20により発生したマイクロ波は、導波管21内
を伝播し、石英窓22を透過して処理室23内に入射さ
れる。
The quartz window 22 in the processing chamber 23 is provided with a plurality of dielectrics 28 protruding so as to divide the inside of the processing chamber 23. With such a configuration, the microwave generated by the magnetron 20 propagates in the waveguide 21, passes through the quartz window 22, and enters the processing chamber 23.

【0017】この場合、処理室23内の各誘電体28
は、石英窓22に接続され、かつ大きく突出した状態で
配置されているので、マイクロ波により生成されたプラ
ズマを分割し、これによりプラズマをあまり減衰するこ
となく、プラズマ密度がほぼ均一になる。
In this case, each dielectric 28 in the processing chamber 23
Is connected to the quartz window 22 and is arranged in a state of being largely protruded, so that the plasma generated by the microwave is divided, and thereby the plasma density becomes substantially uniform without being significantly attenuated.

【0018】しかしながら、プラズマ10の存在領域を
大きくするものでなく、狭い領域での均一化のみを図る
ものである。従って、大きな領域での加工を行うために
は大きな装置が必要となる。
However, the existing area of the plasma 10 is not increased, but only the uniformization is achieved in a narrow area. Therefore, a large device is required to perform processing in a large area.

【0019】[0019]

【発明が解決しようとする課題】以上のようにプラズマ
10の存在領域が開口部2よりも小さいために、プロセ
スを行う領域を活性種密度の低下しない領域に限定して
使用しているため、プロセスの加工範囲が装置サイズよ
りも小さく、大きな領域での加工を行うためには大きな
装置が必要となる。又、開口部2面でのプラズマ損失も
大きく、生成されたプラズマが有効に活用されない。
As described above, since the region where the plasma 10 exists is smaller than the opening 2, the region where the process is performed is limited to the region where the active species density does not decrease. The processing range of the process is smaller than the device size, and a large device is required to perform processing in a large area. Further, the plasma loss on the surface of the opening 2 is large, and the generated plasma cannot be effectively utilized.

【0020】又、一方の装置でもプラズマ10の存在領
域を大きくするものでなく、大きな領域での加工を行う
ためには大きな装置が必要となる。そこで本発明は、プ
ラズマの活性種密度を広い面積において均一にかつ高く
できるプラズマ発生装置を提供することを目的とする。
Further, even one of the apparatuses does not increase the area where the plasma 10 exists, a large apparatus is required to perform processing in a large area. Therefore, it is an object of the present invention to provide a plasma generator capable of uniformly increasing the active species density of plasma over a wide area.

【0021】[0021]

【課題を解決するための手段】請求項1によれば、反応
容器内にマイクロ波導入窓を通してマイクロ波を導入
し、反応容器内に封入された媒質ガスを励起してプラズ
マを発生させるプラズマ発生装置において、少なくとも
マイクロ波導入窓の近傍に反応容器の内壁に誘電体を取
り付けたプラズマ発生装置である。
According to a first aspect of the present invention, a plasma is generated by introducing a microwave into a reaction vessel through a microwave introduction window and exciting a medium gas enclosed in the reaction vessel to generate plasma. In the apparatus, a plasma generator is provided with a dielectric attached to an inner wall of a reaction container at least in the vicinity of a microwave introduction window.

【0022】このようなプラズマ発生装置であれば、反
応容器内にマイクロ波導入窓を通して反応容器内にマイ
クロ波が導入されると、このマイクロ波は、マイクロ波
導入窓に隣接した反応容器の内壁に設けられた誘電体の
表面に沿って表面波として伝播し、これによりプラズマ
の存在領域は広がる。又、誘電体は導電性がないので、
その表面からは電子が供給されず、再結合が発生しずら
くなり、プラズマの損失はきわめて小さくなる。
With such a plasma generator, when microwaves are introduced into the reaction container through the microwave introduction window, the microwaves are generated on the inner wall of the reaction container adjacent to the microwave introduction window. Propagating as a surface wave along the surface of the dielectric provided on the substrate, thereby expanding the plasma existing region. Also, because the dielectric is not conductive,
Electrons are not supplied from the surface, recombination is less likely to occur, and plasma loss is extremely small.

【0023】請求項2によれば、請求項1記載のプラズ
マ発生装置において、マイクロ波導入窓に連結された反
応容器の開口部に、この反応容器の内部に向かって広が
るテーパ部を形成し、このテーパ部を含む部分に誘電体
を取り付けた。
According to a second aspect of the present invention, in the plasma generator of the first aspect, a taper portion that widens toward the inside of the reaction vessel is formed at the opening of the reaction vessel connected to the microwave introduction window. A dielectric was attached to a portion including this taper portion.

【0024】このようなプラズマ発生装置であれば、反
応容器の開口部をテーパ部に形成して誘電体を設けたの
で、プラズマの存在領域はさらに広がる。請求項3によ
れば、請求項1記載のプラズマ発生装置において、マイ
クロ波導入窓にスロットアンテナを形成した。
In such a plasma generator, since the opening of the reaction container is formed in the tapered portion and the dielectric is provided, the plasma existing region is further expanded. According to claim 3, in the plasma generator according to claim 1, a slot antenna is formed in the microwave introduction window.

【0025】このようなプラズマ発生装置であれば、マ
イクロ波がスロットアンテナの狭い溝から放射状に伝播
するので、プラズマの存在領域は誘電体面よりも広がり
易くなる。
With such a plasma generator, since microwaves propagate radially from the narrow groove of the slot antenna, the plasma existing region is more likely to spread than the dielectric surface.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(1) 以下、本発明の第1の実施の形態について図面を参
照して説明する。図1は請求項1に対応するプラズマ発
生装置の構成図である。プラズマチャンバ1の上部に
は、開口部2が形成されている。このプラズマチャンバ
1の開口部2には、プラズマ波導入窓3が設けられ、さ
らにマイクロ波をプラズマチャンバ1内に導入するため
のマイクロ波導波管4が設けられている。
(1) Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of a plasma generator corresponding to claim 1. An opening 2 is formed in the upper part of the plasma chamber 1. A plasma wave introduction window 3 is provided in the opening 2 of the plasma chamber 1, and a microwave waveguide 4 for introducing a microwave into the plasma chamber 1 is further provided.

【0027】なお、マイクロ波導波管4は、マイクロ波
放出口5がプラズマ波導入窓3を介してプラズマチャン
バ1の開口部2に対応する位置に設けられている。この
マイクロ波導波管4には、図示しないマイクロ波発生回
路が接続されている。
In the microwave waveguide 4, the microwave emission port 5 is provided at a position corresponding to the opening 2 of the plasma chamber 1 through the plasma wave introduction window 3. A microwave generation circuit (not shown) is connected to the microwave waveguide 4.

【0028】プラズマ波導入窓3は、マイクロ波を効率
よくプラズマチャンバ1内に導入するために例えば石
英、アルミナセラミックの誘電体で形成されている。こ
のプラズマ波導入窓3に隣接したプラズマチャンバ1の
内壁には、誘電体30が取り付けられている。
The plasma wave introducing window 3 is made of, for example, a dielectric material such as quartz or alumina ceramic in order to efficiently introduce the microwave into the plasma chamber 1. A dielectric 30 is attached to the inner wall of the plasma chamber 1 adjacent to the plasma wave introduction window 3.

【0029】この誘電体30の材料としては、例えばガ
ラス、セラミック等が用いられている。この誘電体30
の取り付け方としては、例えばねじ止め式、はめ込み
式、接着等のいずれの方式であってもよい。又、セラミ
ック等の誘電体をコーティングしたり、又は溶射による
溶接をしてもよい。
As the material of this dielectric 30, for example, glass, ceramic or the like is used. This dielectric 30
The mounting method may be, for example, any of a screw-fastening method, a fitting method, and an adhesive method. Alternatively, a dielectric such as ceramic may be coated or may be welded by thermal spraying.

【0030】なお、この誘電体30とプラズマ波導入窓
3を形成する誘電体とは、同一誘電率、同一材質を有す
るものが好ましい。又、プラズマチャンバ1の側面に
は、例えばO2 、CF4 などの媒質ガスをプラズマチャ
ンバ1内に供給するためのガス供給口6が設けられてい
る。
It is preferable that the dielectric 30 and the dielectric forming the plasma wave introducing window 3 have the same dielectric constant and the same material. A gas supply port 6 for supplying a medium gas such as O 2 or CF 4 into the plasma chamber 1 is provided on the side surface of the plasma chamber 1.

【0031】一方、プラズマチャンバ1の下部には、プ
ロセスチャンバ7が連結されている。このプロセスチャ
ンバ7内には、加工対象を搭載するための加工ステージ
8が設けられ、かつ下部にガスを排気するためのガス排
気口9が設けられている。
On the other hand, below the plasma chamber 1, a process chamber 7 is connected. A processing stage 8 for mounting a processing target is provided in the process chamber 7, and a gas exhaust port 9 for exhausting gas is provided in the lower portion.

【0032】次に上記の如く構成された装置の作用につ
いて説明する。マイクロ波発生回路で発生したマイクロ
波は、マイクロ波導波管4を伝播してマイクロ波放出口
5から放出され、プラズマ波導入窓3を透過してプラズ
マチャンバ1内に導入される。
Next, the operation of the device configured as described above will be described. The microwave generated by the microwave generation circuit propagates through the microwave waveguide 4, is emitted from the microwave emission port 5, passes through the plasma wave introduction window 3, and is introduced into the plasma chamber 1.

【0033】このマイクロ波は、マイクロ波放出口5か
ら放射状に広がり、表面波として誘電体30の表面を伝
播する。すなわち、マイクロ波は、マイクロ波導入窓3
の下面並びに誘電体30の横及び下面に広がる。
This microwave spreads radially from the microwave emission port 5 and propagates on the surface of the dielectric 30 as a surface wave. That is, the microwave is transmitted through the microwave introduction window 3
Of the dielectric 30 and the sides and bottoms of the dielectric 30.

【0034】従って、このマイクロ波によりプラズマチ
ャンバ1内に封入されている媒質ガスが励起され、図2
に示すようにマイクロ波導入窓3の下面並びに誘電体3
0の横及び下面に広がったプラズマ31が発生する。
Therefore, the medium gas enclosed in the plasma chamber 1 is excited by the microwave, and the medium gas shown in FIG.
As shown in Fig. 3, the lower surface of the microwave introduction window 3 and the dielectric 3
Plasma 31 spreading to the side and the bottom of 0 is generated.

【0035】この場合、誘電体30は、導電性がないの
で、その表面から電子が供給されることはなく、これら
電子とプラズマ中のイオンとの再結合は発生しずらく、
プラズマの損失はきわめて小さくなる。すなわち、プラ
ズマの活性種密度が高くなる。
In this case, since the dielectric material 30 is not conductive, electrons are not supplied from its surface, and recombination of these electrons and ions in plasma is unlikely to occur.
Plasma loss is extremely small. That is, the active species density of plasma increases.

【0036】このようなプラズマ30の発生により活性
種が生成され、この活性種は、プロセスチャンバ7の排
気口9に向かうガスの流れに運ばれて加工ステージ8上
に搭載された基板をプロセス加工する。
The generation of such plasma 30 produces active species, which are carried by the gas flow toward the exhaust port 9 of the process chamber 7 to process the substrate mounted on the processing stage 8. To do.

【0037】このような事から、加工ステージ8上面で
の活性種密度(イ)は、図2に示すように従来の活性種
密度(ロ)に比べ、広い面積での均一性が得られるとと
もに密度の絶対値も高くなる。
From the above, the active species density (a) on the upper surface of the processing stage 8 is more uniform in a wider area than the conventional active species density (b) as shown in FIG. The absolute value of the density is also high.

【0038】このように上記第1の実施の形態において
は、マイクロ波導入窓3に接したプラズマチャンバ1の
内壁に誘電体30を取り付けたので、マイクロ波は、誘
電体30の表面に沿って表面波として伝播し、これによ
りプラズマの活性種密度を広い面積において均一性にで
きるとともに密度の絶対値も高くでき、さらに誘電体3
0は導電性がないことからその表面からは電子が供給さ
れず、プラズマ中のイオンと再結合が発生しずらくな
り、プラズマの損失をきわめて小さくできる。
As described above, in the first embodiment, the dielectric 30 is attached to the inner wall of the plasma chamber 1 which is in contact with the microwave introduction window 3, so that the microwave is generated along the surface of the dielectric 30. Propagation as a surface wave makes it possible to make the active species density of the plasma uniform over a wide area and increase the absolute value of the density.
Since 0 has no conductivity, electrons are not supplied from its surface, recombination with ions in plasma is less likely to occur, and plasma loss can be made extremely small.

【0039】従って、加工プロセスに適した範囲を図2
に示す従来の領域Eから本発明の領域Qに広げることが
できる。換言すれば、加工サイズが同一であれば、装置
自体を小型化でき、その分装置のコストを低減できる。
Therefore, the range suitable for the machining process is shown in FIG.
The area E can be expanded from the conventional area E shown in FIG. In other words, if the processing size is the same, the device itself can be downsized, and the cost of the device can be reduced accordingly.

【0040】さらに、全領域での活性種密度を高くでき
るので、加工速度を速くできる。又、誘電体30を取り
付けるだけなので、既存のプラズマ発生装置にも容易に
誘電体30を取り付けて、プラズマの活性種密度を広い
面積において均一性にできるとともに密度の絶対値も高
くできる。 (2) 次に本発明の第2の実施の形態について説明する。
なお、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。
Furthermore, since the density of active species in the entire region can be increased, the processing speed can be increased. Further, since only the dielectric 30 is attached, it is possible to easily attach the dielectric 30 to an existing plasma generator to make the active species density of plasma uniform over a wide area and increase the absolute value of the density. (2) Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0041】図3は請求項2に対応するプラズマ発生装
置の構成図である。プラズマチャンバ1の開口部32
は、マイクロ波導波管4からプラズマチャンバ1内に向
かう方向に広がるテーパ状(以下、テーパ部32と称す
る)に形成されている。
FIG. 3 is a block diagram of a plasma generator corresponding to the second aspect. Opening 32 of plasma chamber 1
Are formed in a tapered shape (hereinafter referred to as a tapered portion 32) that spreads in a direction from the microwave waveguide 4 to the inside of the plasma chamber 1.

【0042】このテーパ部32及びこのテーパ部32に
連続するプラズマチャンバ1の内壁には、誘電体33が
取り付けられている。この誘電体33の材料としては、
上記度同様に、例えばガラス、セラミック等が用いら
れ、かつその取り付け方としては、例えばねじ止め式、
はめ込み式、接着等のいずれの方式であってもよい。
又、セラミック等の誘電体をコーティングしたり又は溶
射による溶接をしてもよい。
A dielectric 33 is attached to the tapered portion 32 and the inner wall of the plasma chamber 1 which is continuous with the tapered portion 32. As the material of the dielectric 33,
Similarly to the above degree, for example, glass, ceramics, etc. are used, and the mounting method thereof is, for example, a screwing type,
Any method such as a fitting method or an adhesive method may be used.
Also, a dielectric such as ceramic may be coated or welded by thermal spraying.

【0043】このような構成であれば、マイクロ波発生
回路で発生したマイクロ波は、マイクロ波導波管4を伝
播してマイクロ波放出口5から放出され、プラズマ波導
入窓3を透過してプラズマチャンバ1内に導入される。
With such a configuration, the microwave generated by the microwave generation circuit propagates through the microwave waveguide 4 and is emitted from the microwave emission port 5, and passes through the plasma wave introduction window 3 to generate plasma. It is introduced into the chamber 1.

【0044】このマイクロ波は、マイクロ波放出口5か
ら放射状に広がり、表面波として誘電体33の表面を伝
播し、プラズマチャンバ1内に封入されている媒質ガス
が励起され、プラズマ34が発生する。
This microwave spreads radially from the microwave emission port 5, propagates as a surface wave on the surface of the dielectric 33, the medium gas enclosed in the plasma chamber 1 is excited, and plasma 34 is generated. .

【0045】この場合、プラズマチャンバ1の開口部3
2はテーパ状に形成されているので、プラズマ34は、
マイクロ波導入窓3の下面、誘電体33の横及び下面に
広がるとともに、さらにテーパ形状に沿って横方向に広
がる。
In this case, the opening 3 of the plasma chamber 1
Since 2 is formed in a tapered shape, the plasma 34 is
It spreads on the lower surface of the microwave introduction window 3, the sides and the lower surface of the dielectric 33, and further spreads laterally along the tapered shape.

【0046】このようなプラズマ33の発生により活性
種が生成され、この活性種は、プロセスチャンバ7の排
気口9に向かうガスの流れに運ばれて加工ステージ8上
に搭載された基板をプロセス加工する。
The generation of such plasma 33 produces active species, which are carried by the gas flow toward the exhaust port 9 of the process chamber 7 to process the substrate mounted on the processing stage 8. To do.

【0047】このように上記第2の実施の形態において
は、プラズマチャンバ1の開口部32をプラズマチャン
バ1内に向かって広がるテーパ部32に形成し、このテ
ーパ部32及びこのテーパ部32に連続するプラズマチ
ャンバ1の内壁に誘電体33を取り付けたので、マイク
ロ波は、テーパ状の形状の誘電体33の表面に沿って表
面波として伝播し、これによりプラズマの活性種密度を
広い面積において均一性にできるとともに密度の絶対値
も高くでき、さらに誘電体30は導電性がないことから
その表面からは電子が供給されず、プラズマ中のイオン
と再結合が発生しずらくなり、プラズマの損失をきわめ
て小さくできる。
As described above, in the second embodiment, the opening portion 32 of the plasma chamber 1 is formed in the tapered portion 32 that expands toward the inside of the plasma chamber 1, and the tapered portion 32 and the tapered portion 32 are continuous with each other. Since the dielectric 33 is attached to the inner wall of the plasma chamber 1, the microwave propagates as a surface wave along the surface of the dielectric 33 having a tapered shape, thereby making the active species density of plasma uniform over a wide area. And the absolute value of the density can be increased. Further, since the dielectric material 30 is not conductive, electrons are not supplied from the surface of the dielectric material 30 and recombination with ions in plasma is less likely to occur, resulting in plasma loss. Can be made extremely small.

【0048】従って、加工プロセスに適した範囲を従来
の領域よりも広げることができ、かつ全領域での活性種
密度を高くできるので、加工速度を速くできる。又、誘
電体30を取り付けるだけなので、既存のプラズマ発生
装置にも容易に誘電体30を取り付けて、プラズマの活
性種密度を広い面積において均一性にできるとともに密
度の絶対値も高くできる。 (3) 次に本発明の第3の実施の形態について説明する。
なお、図1と同一部分には同一符号を付してその詳しい
説明は省略する。
Therefore, the range suitable for the processing process can be widened as compared with the conventional area, and the active species density in the entire area can be increased, so that the processing speed can be increased. Further, since only the dielectric 30 is attached, it is possible to easily attach the dielectric 30 to an existing plasma generator to make the active species density of plasma uniform over a wide area and increase the absolute value of the density. (3) Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The same parts as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.

【0049】図4は請求項3に対応するプラズマ発生装
置の構成図である。マイクロ波導波管4には、マイクロ
波放出口としてのスロットアンテナ35と称する切り溝
が形成されている。
FIG. 4 is a block diagram of a plasma generator corresponding to the third aspect. The microwave waveguide 4 is provided with a kerf called a slot antenna 35 as a microwave emission port.

【0050】図4(b) は図4のC−C´方向から見た断
面図であり、スロットアンテナ35が複数、例えば4箇
所に形成されている。このような構成であれば、マイク
ロ波発生回路で発生したマイクロ波は、マイクロ波導波
管4を伝播し、各スロットアンテナ35の切り溝から放
射状に放出され、プラズマ波導入窓3を透過してプラズ
マチャンバ1内に導入される。
FIG. 4B is a sectional view as seen from the direction CC 'in FIG. 4, in which a plurality of slot antennas 35 are formed, for example, at four locations. With such a configuration, the microwave generated by the microwave generation circuit propagates through the microwave waveguide 4, is radially emitted from the cut groove of each slot antenna 35, and passes through the plasma wave introduction window 3. It is introduced into the plasma chamber 1.

【0051】このようにマイクロ波は、スロットアンテ
ナ35から放射状に放出されるので、誘電体30面でよ
り広がりやすくなる。このマイクロ波は、スロットアン
テナ35から放射状に広がり、表面波として誘電体30
の表面を伝播し、プラズマチャンバ1内に封入されてい
る媒質ガスが励起され、プラズマ36が発生する。
As described above, since the microwaves are radiated radially from the slot antenna 35, the microwaves are more easily spread on the surface of the dielectric 30. This microwave spreads radially from the slot antenna 35, and becomes a surface wave of the dielectric material 30.
Of the medium, the medium gas enclosed in the plasma chamber 1 is excited, and plasma 36 is generated.

【0052】このようなプラズマ36の発生により活性
種が生成され、この活性種は、プロセスチャンバ7の排
気口9に向かうガスの流れに運ばれて加工ステージ8上
に搭載された基板をプロセス加工する。
The generation of such plasma 36 produces active species, which are carried by the gas flow toward the exhaust port 9 of the process chamber 7 to process the substrate mounted on the processing stage 8. To do.

【0053】このように上記第3の実施の形態において
は、マイクロ波導波管4にマイクロ波放出口としてのス
ロットアンテナ35と称する切り溝を形成したので、マ
イクロ波がスロットアンテナ35から放射状に放出され
ることから誘電体30面でより広がりやすくなり、上記
第1及び第2の実施の形態と同様に、プラズマの活性種
密度を広い面積において均一性にできるとともに密度の
絶対値も高くでき、さらに誘電体30は導電性がないこ
とからその表面からは電子が供給されず、プラズマ中の
イオンと再結合が発生しずらくなり、プラズマの損失を
きわめて小さくできる。
As described above, in the third embodiment, since the kerf called the slot antenna 35 as the microwave emission port is formed in the microwave waveguide 4, the microwaves are radiated radially from the slot antenna 35. As a result, it becomes easier to spread on the surface of the dielectric 30. As with the first and second embodiments, the active species density of plasma can be made uniform over a wide area, and the absolute value of the density can be increased. Further, since the dielectric material 30 has no conductivity, electrons are not supplied from the surface thereof, recombination with ions in plasma is less likely to occur, and plasma loss can be made extremely small.

【0054】従って、加工プロセスに適した範囲を従来
の領域よりも広げることができ、かつ全領域での活性種
密度を高くできるので、加工速度を速くできる。又、誘
電体30を取り付けるだけなので、既存のプラズマ発生
装置にも容易に誘電体30を取り付けて、プラズマの活
性種密度を広い面積において均一性にできるとともに密
度の絶対値も高くできる。 (4) 次に本発明の第4の実施の形態について説明する。
Therefore, the range suitable for the processing process can be widened as compared with the conventional area, and the active species density in the entire area can be increased, so that the processing speed can be increased. Further, since only the dielectric 30 is attached, it is possible to easily attach the dielectric 30 to an existing plasma generator to make the active species density of plasma uniform over a wide area and increase the absolute value of the density. (4) Next, a fourth embodiment of the present invention will be described.

【0055】図5はプラズマ発生装置の構成図である。
このプラズマ発生装置は、第1のプラズマ発生装置本体
40と第2のプラズマ発生装置本体50とを配列した構
成となっている。
FIG. 5 is a block diagram of the plasma generator.
This plasma generator has a configuration in which a first plasma generator main body 40 and a second plasma generator main body 50 are arranged.

【0056】第1のプラズマ発生装置本体40は、プラ
ズマチャンバ41の開口部42にプラズマ波導入窓43
が設けられ、このプラズマ波導入窓43にマイクロ波導
波管44が設けられている。
In the first plasma generator main body 40, a plasma wave introduction window 43 is formed in the opening 42 of the plasma chamber 41.
And a microwave waveguide 44 is provided in the plasma wave introduction window 43.

【0057】プラズマ波導入窓43に隣接したプラズマ
チャンバ41の内壁には、誘電体45が取り付けられて
いる。なお、この誘電体45の材料としては、例えばガ
ラス、セラミック等が用いられ、かつその取り付け方と
しては、例えばねじ止め式、はめ込み式、接着等のいず
れの方式であってもよい。又、セラミック等の誘電体を
コーティングしたり又は溶射による溶接をしてもよい。
A dielectric 45 is attached to the inner wall of the plasma chamber 41 adjacent to the plasma wave introducing window 43. As the material of the dielectric 45, for example, glass, ceramics or the like is used, and the method of attaching the dielectric 45 may be any of screw fastening type, fitting type and adhesive type. Also, a dielectric such as ceramic may be coated or welded by thermal spraying.

【0058】一方、第2のプラズマ発生装置本体50
は、プラズマチャンバ51の開口部52にプラズマ波導
入窓53が設けられ、このプラズマ波導入窓53にマイ
クロ波導波管54が設けられている。
On the other hand, the second plasma generator main body 50
A plasma wave introduction window 53 is provided in the opening 52 of the plasma chamber 51, and a microwave waveguide 54 is provided in the plasma wave introduction window 53.

【0059】プラズマ波導入窓53に隣接したプラズマ
チャンバ51の内壁には、誘電体55が取り付けられて
いる。なお、この誘電体55の材料としては、誘電体5
5と同様に、例えばガラス、セラミック等が用いられ、
かつその取り付け方としては、例えばねじ止め式、はめ
込み式、接着等のいずれの方式であってもよい。又、セ
ラミック等の誘電体をコーティングしたり又は溶射によ
る溶接をしてもよい。
A dielectric material 55 is attached to the inner wall of the plasma chamber 51 adjacent to the plasma wave introducing window 53. The material of the dielectric 55 is the dielectric 5
Similar to 5, glass, ceramic, etc. are used,
In addition, the method of attachment may be any of screw fastening, fitting, and adhesion. Also, a dielectric such as ceramic may be coated or welded by thermal spraying.

【0060】なお、プラズマチャンバ41、51の下部
には、プロセスチャンバ7が設けられている。このプロ
セスチャンバ7の内部で加工対象の処理がなされる。こ
のような構成であれば、各マイクロ波導波管44、45
を伝播してきたマイクロ波は、それぞれマイクロ波放出
口から放射状に広がり、表面波として各誘電体45、5
5の表面を伝播する。
A process chamber 7 is provided below the plasma chambers 41 and 51. The processing target is processed inside the process chamber 7. With such a configuration, each microwave waveguide 44, 45
Of the dielectrics 45, 5 as surface waves.
5 surface.

【0061】従って、このマイクロ波によりプラズマチ
ャンバ41、51内に封入されている媒質ガスが励起さ
れ、マイクロ波導入窓43、53の下面、各誘電体4
5、55の横及び下面に広がったプラズマ46、56が
発生する。
Therefore, the medium gas enclosed in the plasma chambers 41 and 51 is excited by the microwaves, and the lower surfaces of the microwave introduction windows 43 and 53 and the dielectrics 4 are excited.
Plasmas 46 and 56 are generated which spread to the sides and the lower surfaces of 5, 55.

【0062】このようなプラズマ46、56の発生によ
り活性種が生成され、この活性種は、プロセスチャンバ
7の排気口9に向かうガスの流れに運ばれて加工ステー
ジ8上に搭載された基板をプロセス加工する。
The generation of such plasmas 46 and 56 produces active species, which are carried by the gas flow toward the exhaust port 9 of the process chamber 7 and cause the substrate mounted on the processing stage 8 to move. Process process.

【0063】このような事から、加工ステージ8上面で
の活性種密度は、図5に示すように広い面積での均一性
が得られるとともに密度の絶対値も高くなる。又、誘電
体30を取り付けるだけなので、既存のプラズマ発生装
置にも容易に誘電体30を取り付けて、プラズマの活性
種密度を広い面積において均一性にできるとともに密度
の絶対値も高くできる。
From the above, the active species density on the upper surface of the processing stage 8 is uniform over a wide area as shown in FIG. 5, and the absolute value of the density is high. Further, since only the dielectric 30 is attached, it is possible to easily attach the dielectric 30 to an existing plasma generator to make the active species density of plasma uniform over a wide area and increase the absolute value of the density.

【0064】なお、本発明は、上記各実施の形態に限定
されるものでなく次の通り変形してもよい。例えば、第
4の実施の形態で、プラズマ発生装置本体を1台のみ設
けて、マイクロ波導波管で2か所マイクロ波放出口を設
ける構成としても同様の効果が得られる。
The present invention is not limited to the above embodiments, but may be modified as follows. For example, in the fourth embodiment, the same effect can be obtained even if only one plasma generator main body is provided and two microwave emission ports are provided by the microwave waveguide.

【0065】[0065]

【発明の効果】以上詳記したように本発明の請求項1に
よれば、プラズマの活性種密度を広い面積において均一
にかつ高くできるプラズマ発生装置を提供できる。又、
本発明の請求項2によれば、プラズマをマイクロ波導入
窓の下面、誘電体の横及び下面に広がるとともに、さら
にテーパ形状に沿って横方向に広げることができ、プラ
ズマの活性種密度を広い面積において均一にかつ高くで
きるプラズマ発生装置を提供できる。
As described in detail above, according to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a plasma generator capable of uniformly increasing the active species density of plasma in a wide area. or,
According to the second aspect of the present invention, the plasma can be spread to the lower surface of the microwave introduction window, the side and the lower surface of the dielectric, and can be further spread laterally along the tapered shape, so that the active species density of the plasma is wide. It is possible to provide a plasma generator that can be made uniform and high in area.

【0066】又、本発明の請求項3によれば、マイクロ
波をスロットアンテナから放射状に放出して誘電体面で
より広がりやすくなり、プラズマの活性種密度を広い面
積において均一にかつ高くできるプラズマ発生装置を提
供できる。
According to the third aspect of the present invention, microwaves are radiated radially from the slot antenna and are more easily spread on the dielectric surface, so that plasma active species density can be made uniform and high in a large area. A device can be provided.

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

【図1】本発明に係わるプラズマ発生装置の第1の実施
の形態を示す構成図。
FIG. 1 is a configuration diagram showing a first embodiment of a plasma generator according to the present invention.

【図2】プラズマの活性種密度の広い面積での均一性及
び密度の絶対値を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing the uniformity of plasma active species density over a wide area and the absolute value of the density.

【図3】本発明に係わるプラズマ発生装置の第2の実施
の形態を示す構成図。
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of a plasma generator according to the present invention.

【図4】本発明に係わるプラズマ発生装置の第3の実施
の形態を示す構成図。
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of a plasma generator according to the present invention.

【図5】本発明に係わるプラズマ発生装置の第4の実施
の形態を示す構成図。
FIG. 5 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of a plasma generator according to the present invention.

【図6】従来のプラズマ発生装置の構成図。FIG. 6 is a configuration diagram of a conventional plasma generator.

【図7】従来のプラズマ発生装置の構成図。FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional plasma generator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…プラズマチャンバ、2…開口部、3…プラズマ波導
入窓、4…マイクロ波導波管、5…マイクロ波放出口、
30…誘電体、6…ガス供給口、7…プロセスチャン
バ、8…加工ステージ、9…ガス排気口、32…テーパ
部、33…誘電体、35…スロットアンテナ、40…第
1のプラズマ発生装置本体、50…第2のプラズマ発生
装置本体、41,51…プラズマチャンバ、42,52
…開口部、43,53…プラズマ波導入窓、44,54
…マイクロ波導波管、45,55…誘電体。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Plasma chamber, 2 ... Opening part, 3 ... Plasma wave introduction window, 4 ... Microwave waveguide, 5 ... Microwave emission port,
30 ... Dielectric material, 6 ... Gas supply port, 7 ... Process chamber, 8 ... Processing stage, 9 ... Gas exhaust port, 32 ... Tapered portion, 33 ... Dielectric material, 35 ... Slot antenna, 40 ... First plasma generator Main body, 50 ... Second plasma generator main body, 41, 51 ... Plasma chamber, 42, 52
... Openings, 43,53 ... Plasma wave introduction windows, 44,54
... microwave waveguide, 45, 55 ... dielectric.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 反応容器内にマイクロ波導入窓を通して
マイクロ波を導入し、前記反応容器内に封入された媒質
ガスを励起してプラズマを発生させるプラズマ発生装置
において、 少なくとも前記マイクロ波導入窓の近傍に前記反応容器
の内壁に誘電体を取り付けたことを特徴とするプラズマ
発生装置。
1. A plasma generator that introduces microwaves into a reaction vessel through a microwave introduction window to excite a medium gas enclosed in the reaction vessel to generate plasma, at least in the microwave introduction window. A plasma generator characterized in that a dielectric is attached to the inner wall of the reaction vessel in the vicinity thereof.
【請求項2】 前記マイクロ波導入窓に連結された前記
反応容器の開口部に、この反応容器の内部に向かって広
がるテーパ部を形成し、このテーパ部を含む部分に誘電
体を取り付けたことを特徴とする請求項1記載のプラズ
マ発生装置。
2. A taper portion that expands toward the inside of the reaction vessel is formed at an opening of the reaction vessel connected to the microwave introduction window, and a dielectric is attached to a portion including the taper portion. The plasma generator according to claim 1, wherein:
【請求項3】 前記マイクロ波導入窓にスロットアンテ
ナを形成したことを特徴とする請求項1記載のプラズマ
発生装置。
3. The plasma generator according to claim 1, wherein a slot antenna is formed in the microwave introduction window.
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