JPH11204295A - Microwave plasma treating apparatus - Google Patents

Microwave plasma treating apparatus

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Publication number
JPH11204295A
JPH11204295A JP10004336A JP433698A JPH11204295A JP H11204295 A JPH11204295 A JP H11204295A JP 10004336 A JP10004336 A JP 10004336A JP 433698 A JP433698 A JP 433698A JP H11204295 A JPH11204295 A JP H11204295A
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JP
Japan
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plasma
microwave
antenna
plasma processing
processing apparatus
Prior art date
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Application number
JP10004336A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Naoki Matsumoto
直樹 松本
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Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
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Publication date
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Priority to US09/170,747 priority patent/US6076484A/en
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Publication of JPH11204295A publication Critical patent/JPH11204295A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave plasma treating apparatus capable of reducing the size of the whole device as small as possible even if the diameter of a reactor is large, capable of being installed in a small space, and capable of improving the treating speed of a work. SOLUTION: This plasma treating apparatus oscillates a microwave oscillator 20, radiates electric field into a treating chamber 2 from the slits 15, 15... of an antenna 11, and generates plasma in the regions corresponding to the slits 15, 15... near a sealing plate 4 in the treating chamber 2. A high frequency of 13.56 MHz is applied to electrode members 24 from a second high-frequency power supply 27 concurrently with the oscillation of the microwave oscillator 20, and plasma is generated in regions corresponding to the electrode members 24 near the sealing plate 4 in the treating chamber 2. The plasma generated in these regions is diffused from the regions and propagated to a mount base 3, and the surface of a sample W on the mount base 3 is etched by the nearly unified plasma.

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、マイクロ波を用い
て生成したプラズマによって、半導体基板又は液晶ディ
スプレイ用ガラス基板等にエッチング又はアッシング等
の処理を施す装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for performing processing such as etching or ashing on a semiconductor substrate, a glass substrate for a liquid crystal display, or the like by using plasma generated by using microwaves.

【0002】[0002]

【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えて生
じるプラズマは、LSI又はLCD等の製造プロセスに
おいて広く用いられている。特に、ドライエッチングプ
ロセスにおいて、プラズマの利用は不可欠の基本技術と
なっている。一般にプラズマを生成させる励起手段には
2.45GHzのマイクロ波を用いる場合と、13.5
6MHzのRF(Radio Frequency )を用いる場合とが
ある。前者は後者に比べて高密度のプラズマが得られる
とともに、プラズマ発生のために電極を必要とせず、従
って電極からのコンタミネーションを防止できるという
利点がある。ところが、マイクロ波を用いたプラズマ処
理装置にあっては、プラズマ生成領域の面積を広くし、
且つ密度が均一になるようにプラズマを発生させること
が困難であった。しかしながら、マイクロ波プラズマ処
理装置には前述した如く種々の利点があるため、該装置
によって大口径の半導体基板,LCD用ガラス基板等の
処理を実現することが要求されていた。この要求を満た
すため、本願出願人は、特開昭62−5600号公報、特開昭
62−99481 号公報等において次のような装置を提案して
いる。
2. Description of the Related Art Plasma generated by giving energy to a reaction gas from the outside is widely used in a manufacturing process of an LSI or an LCD. In particular, the use of plasma has become an indispensable basic technology in the dry etching process. In general, a microwave of 2.45 GHz is used as an excitation means for generating plasma,
In some cases, 6 MHz RF (Radio Frequency) is used. The former has the advantage that a higher-density plasma can be obtained than the latter, and that no electrodes are required for plasma generation, and thus contamination from the electrodes can be prevented. However, in a plasma processing apparatus using microwaves, the area of the plasma generation region is increased,
In addition, it has been difficult to generate plasma so that the density becomes uniform. However, since the microwave plasma processing apparatus has various advantages as described above, it has been required to realize processing of a large-diameter semiconductor substrate, an LCD glass substrate, and the like by the apparatus. To satisfy this demand, the applicant of the present application has disclosed Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5600,
JP-A-62-99481 proposes the following apparatus.

【0003】図7は、特開昭62−5600号公報及び特開昭
62−99481 号公報に開示した装置と同タイプのマイクロ
波プラズマ処理装置を示す側断面図であり、図8は図7
に示したプラズマ処理装置の平面図である。矩形箱状の
反応器31は、その全体がアルミニウムで形成されてい
る。反応器31の上部にはマイクロ波導入窓が開設してあ
り、該マイクロ波導入窓は封止板34で気密状態に封止さ
れている。この封止板34は、耐熱性及びマイクロ波透過
性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はア
ルミナ等の誘電体で形成されている。
[0003] FIG.
FIG. 8 is a side sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of the same type as the apparatus disclosed in JP-A-62-99481, and FIG.
FIG. 2 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG. The entire rectangular box-shaped reactor 31 is formed of aluminum. A microwave introduction window is opened in the upper part of the reactor 31, and the microwave introduction window is hermetically sealed by a sealing plate 34. The sealing plate 34 is formed of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave permeability and has small dielectric loss.

【0004】反応器31には、該反応器31の上部を覆う長
方形箱状のカバー部材40が連結してある。このカバー部
材40内の天井部分には誘電体線路41が取り付けてあり、
該誘電体線路41と封止板34との間にはエアギャップ43が
形成されている。誘電体線路41は、テフロン(登録商
標)といったフッ素樹脂,ポリエチレン樹脂又はポリス
チレン樹脂等の誘電体を、矩形と三角形とを組み合わせ
た略五角形の頂点に凸部を設けた板形状に成形してな
り、前記凸部をカバー部材40の周面に連結した導波管21
に内嵌させてある。導波管21にはマイクロ波発振器20が
連結してあり、マイクロ波発振器20が発振したマイクロ
波は、導波管21によって誘電体線路41の凸部に入射され
る。
[0004] A rectangular box-shaped cover member 40 for covering the upper part of the reactor 31 is connected to the reactor 31. A dielectric line 41 is attached to a ceiling portion in the cover member 40,
An air gap 43 is formed between the dielectric line 41 and the sealing plate. The dielectric line 41 is formed by molding a dielectric such as a fluororesin such as Teflon (registered trademark), a polyethylene resin, or a polystyrene resin into a plate shape having a protrusion at a vertex of a substantially pentagon formed by combining a rectangle and a triangle. A waveguide 21 in which the convex portion is connected to the peripheral surface of the cover member 40.
It is fitted inside. A microwave oscillator 20 is connected to the waveguide 21, and the microwave oscillated by the microwave oscillator 20 is incident on the projection of the dielectric line 41 by the waveguide 21.

【0005】前述した如く、誘電体線路41の凸部の基端
側は、平面視が略三角形状のテーパ部41a になしてあ
り、前記凸部に入射されたマイクロ波はテーパ部41a に
倣ってその幅方向に拡げられ誘電体線路41の全体に伝播
する。このマイクロ波はカバー部材40の導波管21に対向
する端面で反射し、入射波と反射波とが重ね合わされて
誘電体線路41に定在波が形成される。
As described above, the base end side of the convex portion of the dielectric line 41 is formed into a tapered portion 41a having a substantially triangular shape in plan view, and the microwave incident on the convex portion follows the tapered portion 41a. And is spread in the width direction thereof and propagates throughout the dielectric line 41. The microwave is reflected on the end face of the cover member 40 facing the waveguide 21, and the incident wave and the reflected wave are superimposed to form a standing wave on the dielectric line 41.

【0006】反応器31の内部は処理室32になっており、
処理室32の周囲壁を貫通する貫通穴に嵌合させたガス導
入管35から処理室32内に所要のガスが導入される。処理
室32の底部壁中央には、試料Wを載置する載置台33が設
けてあり、載置台33にはマッチングボックス36を介して
数百KHz〜十数MHzのRF電源37が接続されてい
る。また、反応器31の底部壁には排気口38が開設してあ
り、排気口38から処理室32の内気を排出するようになし
てある。
[0006] The interior of the reactor 31 is a processing chamber 32,
A required gas is introduced into the processing chamber 32 from a gas introduction pipe 35 fitted in a through hole penetrating the peripheral wall of the processing chamber 32. At the center of the bottom wall of the processing chamber 32, a mounting table 33 for mounting the sample W is provided. The mounting table 33 is connected to an RF power supply 37 of several hundred KHz to several tens of MHz through a matching box 36. I have. An exhaust port 38 is provided in the bottom wall of the reactor 31 so that the inside air of the processing chamber 32 is exhausted from the exhaust port 38.

【0007】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いて試料Wの表面にエッチング処理を施すには、排気
口38から排気して処理室32内を所望の圧力まで減圧した
後、ガス導入管35から処理室32内に反応ガスを供給す
る。次いで、マイクロ波発振器20からマイクロ波を発振
させ、これを導波管21を介して誘電体線路41に導入す
る。このとき、テーパ部41a によってマイクロ波は誘電
体線路41内で均一に拡がり、誘電体線路41内に定在波を
形成する。この定在波によって、誘電体線路41の下方に
漏れ電界が形成され、それがエアギャップ43及び封止板
34を透過して処理室32内へ導入される。このようにし
て、マイクロ波が処理室32内へ伝播する。これにより、
処理室32内にプラズマが生成され、そのプラズマによっ
て試料Wの表面をエッチングする。これによって、大口
径の試料Wを処理すべく反応器31の直径を大きくして
も、その反応器31の全領域へマイクロ波を均一に導入す
ることができ、大口径の試料Wを均一にプラズマ処理す
ることができる。
In order to perform an etching process on the surface of the sample W using such a microwave plasma processing apparatus, the inside of the processing chamber 32 is evacuated to a desired pressure by exhausting the gas through an exhaust port 38, and then a gas introduction pipe 35 is formed. To supply the reaction gas into the processing chamber 32. Next, a microwave is oscillated from the microwave oscillator 20 and introduced into the dielectric line 41 via the waveguide 21. At this time, the microwave is uniformly spread in the dielectric line 41 by the tapered portion 41a, and a standing wave is formed in the dielectric line 41. Due to this standing wave, a leakage electric field is formed below the dielectric line 41, and this is caused by the air gap 43 and the sealing plate.
The light passes through 34 and is introduced into the processing chamber 32. In this way, the microwave propagates into the processing chamber 32. This allows
Plasma is generated in the processing chamber 32, and the surface of the sample W is etched by the plasma. Thereby, even if the diameter of the reactor 31 is increased in order to process the large-diameter sample W, the microwave can be uniformly introduced to the entire region of the reactor 31 and the large-diameter sample W can be uniformly distributed. Plasma treatment can be performed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】従来のマイクロ波プラ
ズマ処理装置では、誘電体線路41にマイクロ波を均一に
拡がらせるために、封止板34及び反応器31の縁部から水
平方向へ突出させたテーパ部41a を設けてあり、このテ
ーパ部41a は、誘電体線路41の面積、即ち処理室32の直
径に応じて所定の寸法に定めてある。そのため、従来の
マイクロ波プラズマ処理装置を設置する場合、反応器31
周縁から突出させたテーパ部41a を格納するための水平
方向のスペースを余分に確保しなければならない。とこ
ろで、試料Wの大口径化に伴って、反応器31の直径が更
に大きいマイクロ波プラズマ処理装置が要求されてい
る。このとき、装置の設置場所を手当てする必要がない
こと、即ち、可及的に狭いスペースで設置し得ることも
要求されている。しかしながら、従来の装置にあって
は、テーパ部41a の寸法は反応器31の直径に応じて定め
るため、前述した両要求を共に満足することができない
という問題があった。
In the conventional microwave plasma processing apparatus, in order to uniformly spread the microwave on the dielectric line 41, the microwave projecting from the sealing plate 34 and the edge of the reactor 31 in the horizontal direction. A tapered portion 41a is provided. The tapered portion 41a has a predetermined size in accordance with the area of the dielectric line 41, that is, the diameter of the processing chamber 32. Therefore, when installing a conventional microwave plasma processing apparatus, the reactor 31
An extra horizontal space for accommodating the tapered portion 41a protruding from the peripheral edge must be secured. By the way, as the diameter of the sample W increases, a microwave plasma processing apparatus having a larger diameter of the reactor 31 is required. At this time, it is also required that the installation place of the apparatus need not be treated, that is, it can be installed in a space as narrow as possible. However, in the conventional apparatus, since the size of the tapered portion 41a is determined according to the diameter of the reactor 31, there is a problem that both of the above requirements cannot be satisfied.

【0009】そこで、本発明者は、特願平 9−287472号
公報において、反応器内へマイクロ波を導入するマイク
ロ波導入窓を封止する封止板の表面に、平面視がC字状
の管状部材を配置し、該管状部材の封止板に対向する部
分に、管状部材の軸長方向へ所定距離を隔てて複数のス
リットを設けてなるアンテナを設置し、該アンテナのス
リットから反応器内へマイクロ波を導入することによっ
て、前述したテーパ部41a を不要とし、装置全体のサイ
ズを小さくすると共に、大きな直径の反応器でもその全
領域にプラズマを均一に生成させることができるマイク
ロ波プラズマ処理装置を提案した。
In view of this, the present inventor has disclosed in Japanese Patent Application No. 9-287472, a C-shaped plan view on the surface of a sealing plate for sealing a microwave introduction window for introducing a microwave into a reactor. Is disposed, and an antenna having a plurality of slits is provided at a portion of the tubular member facing the sealing plate at a predetermined distance in the axial direction of the tubular member, and a reaction from the slit of the antenna is performed. The introduction of microwaves into the reactor eliminates the need for the tapered portion 41a described above, reduces the size of the entire apparatus, and enables uniform generation of plasma over the entire area even in a reactor having a large diameter. A plasma processing device was proposed.

【0010】しかしながら、特願平 9−287472号公報で
開示したマイクロ波プラズマ処理装置では、試料の全表
面を均一にプラズマ処理するために、アンテナと試料と
の間の距離を比較的長くしなければならない。そのた
め、試料を処理する速度を向上させるには限界があっ
た。
However, in the microwave plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application No. 9-287472, the distance between the antenna and the sample must be relatively long in order to uniformly perform plasma processing on the entire surface of the sample. Must. Therefore, there is a limit to improving the speed of processing a sample.

【0011】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは容器を封止する封止
部材の表面であって、管状部材をC字状又は渦巻き状に
曲成してなるアンテナの曲成部分で囲まれる領域に対向
する部分に、前記アンテナとは電気的に絶縁させて配置
した電極部材と、該電極部材に電界を印加する電源とを
備える構成、又は、前記封止部材の表面であって、前記
アンテナの曲成部分で囲まれる領域に対向する部分に接
続した導波管と、該導波管内へマイクロ波を発振するマ
イクロ波発振器とを備える構成にすることによって、反
応器の直径が大きくても、装置全体のサイズが可及的に
小さくでき、小さなスペースに設置し得ると共に、被処
理物の処理速度を向上し得るマイクロ波プラズマ処理装
置を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is a surface of a sealing member for sealing a container, wherein a tubular member is formed into a C shape or a spiral shape. A portion facing an area surrounded by a bent portion of the antenna, a configuration including an electrode member that is electrically insulated from the antenna and a power supply that applies an electric field to the electrode member, or A configuration including a waveguide connected to a portion of the surface of the sealing member facing a region surrounded by the bent portion of the antenna, and a microwave oscillator that oscillates microwaves into the waveguide. Accordingly, even if the diameter of the reactor is large, the size of the entire apparatus can be reduced as much as possible, the microwave plasma processing apparatus can be installed in a small space, and the processing speed of an object to be processed can be improved. To do For the purpose.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】第1発明に係るマイクロ
波プラズマ処理装置は、容器の一部を封止する封止部材
の表面に対向させて、管状部材をC字状又は渦巻き状に
曲成してなるアンテナが配置してあり、該アンテナ内に
マイクロ波を入射し、前記容器内のアンテナに対応する
領域へマイクロ波を放出してプラズマを生成し、生成し
たプラズマによって被処理物を処理するマイクロ波プラ
ズマ処理装置であって、前記封止部材の表面であって、
前記アンテナの曲成した部分で囲まれる領域と対向する
部分に、前記アンテナとは電気的に絶縁させて配置した
電極部材と、該電極部材に電界を印加する電源とを備え
ることを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a microwave plasma processing apparatus in which a tubular member is bent in a C shape or a spiral shape so as to face a surface of a sealing member for sealing a part of a container. An antenna formed is arranged, microwaves are incident on the antenna, microwaves are emitted to a region corresponding to the antenna in the container to generate plasma, and an object to be processed is generated by the generated plasma. A microwave plasma processing apparatus for processing, the surface of the sealing member,
In a portion opposed to a region surrounded by a bent portion of the antenna, an electrode member electrically insulated from the antenna and a power supply for applying an electric field to the electrode member are provided. .

【0013】第2発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第1発明において、前記電源は高周波数の交流電
源であることを特徴とする。
A microwave plasma processing apparatus according to a second invention is characterized in that, in the first invention, the power supply is a high frequency AC power supply.

【0014】第1及び第2発明にあっては、容器を封止
する封止部材の表面に、管状部材をC字状又は渦巻き状
に曲成したアンテナを対向配置し、該アンテナ内にマイ
クロ波を発振し、該アンテナから容器内のアンテナに対
向する領域へマイクロ波を放出することによって、前記
容器内にプラズマを生成する。このようにアンテナ内へ
直接的にマイクロ波を入射することができるため、アン
テナは容器から突出することがなく、従ってマイクロ波
プラズマ処理装置の水平方向の寸法を可及的に小さくす
ることができる。
According to the first and second aspects of the present invention, an antenna in which a tubular member is bent in a C-shape or a spiral shape is disposed on the surface of a sealing member for sealing a container, and a micro-element is provided in the antenna. Plasma is generated in the container by oscillating waves and emitting microwaves from the antenna to a region facing the antenna in the container. Since the microwave can be directly incident on the antenna in this manner, the antenna does not protrude from the container, and thus the horizontal dimension of the microwave plasma processing apparatus can be reduced as much as possible. .

【0015】また、前記アンテナの曲成した部分で囲ま
れる領域に対向する部分に、前記アンテナとは電気的に
絶縁させて配置した電極部材に、13.56MHz付近
の高周波電界を印加することによって、前記容器の電極
部材に対向する領域にプラズマを生成させる。このよう
に、容器内の前記電極部材に対向する領域及びその周囲
の領域にプラズマを生成するため、アンテナと被処理物
との間の距離を短くしてもプラズマが十分拡散し、被処
理物と同一面内で略均一になる。従って、マイクロ波プ
ラズマ処理装置の垂直方向の寸法を小さくすることがで
きると共に、所要のプラズマ処理を速い処理速度で行う
ことができる。
Further, a high frequency electric field of about 13.56 MHz is applied to an electrode member, which is electrically insulated from the antenna, at a portion facing a region surrounded by the bent portion of the antenna. The plasma is generated in a region of the container facing the electrode member. As described above, since plasma is generated in the region facing the electrode member in the container and the surrounding region, even if the distance between the antenna and the object is reduced, the plasma is sufficiently diffused, and the object is processed. And becomes substantially uniform in the same plane. Therefore, the vertical dimension of the microwave plasma processing apparatus can be reduced, and required plasma processing can be performed at a high processing speed.

【0016】更に、前記アンテナから放出させたマイク
ロ波によるプラズマの生成とは別に、前記電極部材に高
周波電界を印加することよってプラズマを生成すること
ができるため、電極部材に印加する高周波電界のパワー
を制御することによって、アンテナから放出させるマイ
クロ波のパワーを調節することなく、被処理物の中央部
及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一にするこ
とができる。
Further, separately from the generation of the plasma by the microwaves emitted from the antenna, the plasma can be generated by applying a high-frequency electric field to the electrode member. , It is possible to make the plasma processing speed uniform in the central part and the peripheral part of the object without adjusting the power of the microwave emitted from the antenna.

【0017】第3発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第1発明において、前記電源は低周波数の交流電
源であることを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the microwave plasma processing apparatus according to the first aspect, the power source is a low-frequency AC power source.

【0018】第1及び第3発明にあっては、アンテナ内
にマイクロ波を発振し、容器内のアンテナに対向する領
域にプラズマを生成すると共に、前述した電極部材に、
200KHz〜2MHz、好ましくは400KHzの低
周波電界を印加する。マイナスの電界では、プラズマ中
のプラスにチャージしたイオンが、アンテナの曲成した
部分の中央側へ移動し、プラスの電界では、それとは逆
の方向へ移動する。これによって、プラズマの状態を安
定に保ちつつ、プラズマの拡散効率が向上し、アンテナ
と被処理物との間の距離を短くしても被処理物と同一面
内で略均一なプラズマが得られる。従って、前同様、マ
イクロ波プラズマ処理装置の垂直方向の寸法を小さくす
ることができると共に、所要のプラズマ処理を速い処理
速度で行うことができる。
According to the first and third aspects of the present invention, microwaves are oscillated in the antenna, plasma is generated in a region facing the antenna in the container, and the electrode member is
A low frequency electric field of 200 KHz to 2 MHz, preferably 400 KHz is applied. In a negative electric field, the positively charged ions in the plasma move toward the center of the bent portion of the antenna, and in a positive electric field, move in the opposite direction. As a result, the plasma diffusion efficiency is improved while the plasma state is kept stable, and substantially uniform plasma can be obtained in the same plane as the object even when the distance between the antenna and the object is reduced. . Therefore, as before, the size of the microwave plasma processing apparatus in the vertical direction can be reduced, and the required plasma processing can be performed at a high processing speed.

【0019】ところで、被処理物の厚さ方向へ指向性を
有する異方性エッチングを行う場合、容器内に被処理物
を載置させるべく設けてある載置台に低周波バイアス
(Vasin(ωt):ωは角周波数、tは時間)を印
加することによって、プラズマ中のイオンを被処理物上
へ引き込むことが行われている。第1及び第3発明に係
るマイクロ波プラズマ処理装置によって異方性エッチン
グを行う場合、前記載置台に印加する低周波バイアスと
逆のバイアス(−Vb sin(ωt))を前述した電極
部材に印加する。これによって、プラズマ中のイオンは
載置台の中央部分で(Va +Vb )の電位を受けること
になり、エッチング処理の異方性が向上する。
When performing anisotropic etching having directivity in the thickness direction of the object to be processed, a low-frequency bias (V a sin (V a sin ()) is applied to a mounting table provided for mounting the object in a container. ωt): ω is an angular frequency, and t is time), whereby ions in the plasma are attracted onto the object to be processed. When anisotropic etching is performed by the microwave plasma processing apparatus according to the first and third inventions, a bias (−V b sin (ωt)) opposite to the low frequency bias applied to the mounting table is applied to the above-described electrode member. Apply. Thus, ions in the plasma will be receiving the potential at the central portion of the stage (V a + V b), it improves the anisotropy of the etching process.

【0020】第4発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、第1発明において、前記電源は直流電源であるこ
とを特徴とする。
In a microwave plasma processing apparatus according to a fourth aspect, in the first aspect, the power supply is a DC power supply.

【0021】第1及び第4発明にあっては、アンテナ内
にマイクロ波を発振し、容器内のアンテナに対向する領
域にプラズマを生成すると共に、前述した電極部材にマ
イナスの直流電界を印加する。これによって、プラズマ
中のプラスにチャージしたイオンが、アンテナの曲成し
た部分の中央側へ移動するため、プラズマの均一化が図
られる。そのため、アンテナと被処理物との間の距離を
短くすることができ、マイクロ波プラズマ処理装置の垂
直方向の寸法を小さくすることができると共に、被処理
物のプラズマ処理速度が向上する。
According to the first and fourth aspects of the present invention, microwaves are oscillated in the antenna to generate plasma in a region facing the antenna in the container, and a negative DC electric field is applied to the above-described electrode member. . Thereby, the positively charged ions in the plasma move toward the center of the bent portion of the antenna, so that the plasma is made uniform. Therefore, the distance between the antenna and the object can be reduced, the size of the microwave plasma processing apparatus in the vertical direction can be reduced, and the plasma processing speed of the object can be improved.

【0022】第5発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置は、容器の一部を封止する封止部材の表面に対向させ
て、管状部材をC字状又は渦巻き状に曲成してなるアン
テナが配置してあり、該アンテナ内にマイクロ波を入射
し、前記容器内のアンテナに対応する領域へマイクロ波
を放出してプラズマを生成し、生成したプラズマによっ
て被処理物を処理するマイクロ波プラズマ処理装置であ
って、前記封止部材の表面であって、前記アンテナの曲
成した部分で囲まれる領域と対向する部分に接続した導
波管と、該導波管内へマイクロ波を発振するマイクロ波
発振器とを備えることを特徴とする。
A microwave plasma processing apparatus according to a fifth aspect of the present invention has an antenna in which a tubular member is bent in a C shape or a spiral shape so as to face a surface of a sealing member for sealing a part of a container. Microwave plasma processing in which microwaves are incident on the antenna, emit microwaves to a region corresponding to the antenna in the container to generate plasma, and process the object with the generated plasma. An apparatus, comprising: a waveguide connected to a portion of a surface of the sealing member facing a region surrounded by a bent portion of the antenna; and a microwave oscillating microwave into the waveguide. And an oscillator.

【0023】第5発明にあっては、管状部材をC字状又
は渦巻き状に曲成してなるアンテナから容器内へマイク
ロ波を導入してプラズマを生成するため、前同様、マイ
クロ波プラズマ処理装置の水平方向の寸法を可及的に小
さくすることができる。また、容器を封止する封止部材
の表面であって、前記アンテナの曲成した部分で囲まれ
る領域に対向する部分に接続した導波管から、容器内へ
マイクロ波を導入してプラズマを生成する。このよう
に、容器内の導波管の開口に対向する領域及びその周囲
の領域にプラズマを生成するため、アンテナと被処理物
との間の距離を短くしてもプラズマが十分拡散し、被処
理物と同一面内で略均一になる。従って、所要のプラズ
マ処理を速い処理速度で行うことができる。
According to the fifth aspect of the present invention, microwaves are introduced into the container from an antenna formed by bending a tubular member into a C shape or a spiral shape to generate plasma. The horizontal dimensions of the device can be made as small as possible. In addition, microwaves are introduced into the container from the waveguide connected to a portion of the surface of the sealing member that seals the container and facing a region surrounded by the bent portion of the antenna to generate plasma. Generate. As described above, since plasma is generated in the region facing the opening of the waveguide in the container and in the region around it, even if the distance between the antenna and the object to be processed is shortened, the plasma is sufficiently diffused, and the plasma is generated. It becomes substantially uniform in the same plane as the processing object. Therefore, required plasma processing can be performed at a high processing speed.

【0024】更に、前記アンテナから放出させたマイク
ロ波によるプラズマの生成とは別に、前記導波管から容
器内へマイクロ波を導入することによってプラズマを生
成することができるため、前記導波管内へ導入するマイ
クロ波のパワーを制御することによって、アンテナから
放出させるマイクロ波のパワーを調節することなく、被
処理物の中央部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度
を均一にすることができる。
Further, separately from the generation of the plasma by the microwave emitted from the antenna, the plasma can be generated by introducing the microwave from the waveguide into the container. By controlling the power of the microwave to be introduced, the speed of the plasma processing at the central portion and the peripheral portion of the object can be uniform without adjusting the power of the microwave emitted from the antenna.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて具体的に説明する。 (実施の形態1)図1は本発明に係るマイクロ波プラズ
マ処理装置の構造を示す側断面図であり、図2は図1に
示したマイクロ波プラズマ処理装置の平面図である。有
底円筒形状の反応器1は、その全体がアルミニウムで形
成されている。反応器1の上部にはマイクロ波導入窓が
開設してあり、該マイクロ波導入窓は封止板4で気密状
態に封止されている。この封止板4は、耐熱性及びマイ
クロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガ
ラス又はアルミナ等の誘電体で形成されている。
Embodiments of the present invention will be specifically described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is a side sectional view showing the structure of a microwave plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG. The entire bottomed cylindrical reactor 1 is made of aluminum. A microwave introduction window is opened at the upper part of the reactor 1, and the microwave introduction window is sealed in an airtight state by a sealing plate 4. The sealing plate 4 is formed of a dielectric material such as quartz glass or alumina, which has heat resistance and microwave permeability and has small dielectric loss.

【0026】前述した封止板4には、導電性金属を円形
蓋状に成形し、中央に円形の穴を開設してなるカバー部
材10が外嵌してあり、該カバー部材10は反応器1上に固
定してある。カバー部材10の前記穴の周囲には、反応器
1内へマイクロ波を導入するためのアンテナ11が設けて
ある。アンテナ11は、カバー部材10の上面に固定してあ
り、断面視がコ字状の導波管型アンテナ部12と、カバー
部材10の導波管型アンテナ部12に対向する部分に開設し
た複数のスリット15,15,…とを備えている。
The above-mentioned sealing plate 4 has a cover member 10 formed of a conductive metal in the shape of a circular lid and having a circular hole formed in the center, and the cover member 10 is fitted to the reactor. It is fixed on 1. An antenna 11 for introducing microwaves into the reactor 1 is provided around the hole of the cover member 10. The antenna 11 is fixed to the upper surface of the cover member 10, and has a waveguide antenna section 12 having a U-shaped cross section and a plurality of antennas formed in a portion of the cover member 10 facing the waveguide antenna section 12. Slits 15, 15, ... are provided.

【0027】導波管型アンテナ部12の一端は、マイクロ
波発振器20に連接した導波管21が連結してあり、導波管
型アンテナ部12の他端は閉塞してある。導波管型アンテ
ナ部12の一端側は直線状であり、他端側は円弧状(C字
状)又は一巻き渦巻き状等(図1にあっては円弧状)、
適宜の曲率に成形した曲成部12a になしてある。
One end of the waveguide antenna section 12 is connected to a waveguide 21 connected to a microwave oscillator 20, and the other end of the waveguide antenna section 12 is closed. One end of the waveguide-type antenna unit 12 is linear, and the other end is arc-shaped (C-shaped) or one-turn spiral (arc-shaped in FIG. 1).
The curved portion 12a is formed to have an appropriate curvature.

【0028】前述したマイクロ波発振器20が発振したマ
イクロ波は、導波管21を経てアンテナ11の導波管型アン
テナ部12へ入射される。この入射波は、導波管型アンテ
ナ部12の閉塞した端部からの反射波と重ね合わされ、導
波管型アンテナ部12内に定在波が発生する。これによっ
て、導波管型アンテナ部12の周壁に、導波管型アンテナ
部12の閉塞した端部からn・λg/2(nは整数、n≧
0、λgはアンテナ内を伝播するマイクロ波の波長)毎
に極大値を示す電流が通流する。
The microwave oscillated by the microwave oscillator 20 is incident on the waveguide type antenna section 12 of the antenna 11 via the waveguide 21. This incident wave is superimposed on the reflected wave from the closed end of the waveguide antenna section 12, and a standing wave is generated in the waveguide antenna section 12. Accordingly, n · λg / 2 (n is an integer and n ≧ n) is applied to the peripheral wall of the waveguide antenna section 12 from the closed end of the waveguide antenna section 12.
A current having a maximum value flows for each of 0 and λg (wavelength of a microwave propagating in the antenna).

【0029】このとき、導波管型アンテナ部12内を伝播
するマイクロ波のモードを基本伝播モードである矩形T
E10にすべく、マイクロ波の周波数2.45GHzに
応じて、導波管型アンテナ部12の寸法を、高さ27m
m,幅96mmになしてある。このモードのマイクロ波
は、エネルギを殆ど損失することなく導波管型アンテナ
部12を伝播する。また、直径が380mmの封止板4を
用いた場合、曲成部12aの中心から導波管型アンテナ部1
2の幅方向の中央部までの寸法は、120mm程度にな
してある。
At this time, the mode of the microwave propagating in the waveguide-type antenna unit 12 is changed to a rectangle T which is the fundamental propagation mode.
In order to achieve E10, the size of the waveguide antenna unit 12 is set to 27 m in height according to the microwave frequency of 2.45 GHz.
m, width 96 mm. The microwave in this mode propagates through the waveguide antenna unit 12 with almost no energy loss. When the sealing plate 4 having a diameter of 380 mm is used, the waveguide type antenna unit 1 is positioned from the center of the bent part 12a.
The dimension up to the center in the width direction of 2 is about 120 mm.

【0030】図3は、図1及び図2に示したスリット1
5,15,…を説明する説明図である。図3に示したよう
に、スリット15,15,…は、カバー部材10(図2参照)
の曲成部12a に対向する部分に、曲成部12a の中心軸16
に直交するように開設してあり、各スリット15,15,…
の開設位置は、導波管型アンテナ部12の閉塞した端部か
らn・λg/2の位置に定めてある。このように、各ス
リット15,15,…は導波管型アンテナ部12の周壁に通流
する電流の極大値を示す位置に開設してあり、各スリッ
ト15,15,…を挟んで生じる電位差によって各スリット
15,15,…から電界が放射され、該電界は封止板4を透
過して反応器1(共に図1参照)内へ導入される。つま
り、反応器1内へプラズマを生成するマイクロ波が導入
される。前述した寸法の導波管型アンテナ部12を用いた
場合、各スリット15,15,…は、例えば80mm×20
mmの寸法で、導波管型アンテナ部12の閉塞した端部か
らスリット15,15,…の中央までの距離が79.2mm
の整数倍になるように開設する。
FIG. 3 shows the slit 1 shown in FIG. 1 and FIG.
It is explanatory drawing explaining 5, 15, .... As shown in FIG. 3, the slits 15, 15,...
The center axis 16 of the bent portion 12a is
It is set up so that it is orthogonal to, and each slit 15,15,…
Is set at a position of n · λg / 2 from the closed end of the waveguide antenna unit 12. As described above, the slits 15, 15,... Are opened at positions where the maximum value of the current flowing through the peripheral wall of the waveguide antenna section 12 is shown, and the potential difference generated across the slits 15, 15,. By each slit
An electric field is emitted from 15, 15,..., And the electric field penetrates the sealing plate 4 and is introduced into the reactor 1 (both refer to FIG. 1). That is, microwaves for generating plasma are introduced into the reactor 1. When the waveguide type antenna section 12 having the above-described dimensions is used, each slit 15, 15,.
, and the distance from the closed end of the waveguide antenna unit 12 to the center of the slits 15, 15,... is 79.2 mm.
Established to be an integral multiple of.

【0031】なお、本実施の形態では、スリット15,1
5,…は、曲成部12a の中心軸16に直交するように開設
してあるが、本発明はこれに限らず、中心軸16に斜めに
交わるようにスリットを開設してもよく、また、中心軸
16と並行に開設してもよい。後述する如く、反応器1内
に生成されたプラズマによって、アンテナ11内を伝播す
るマイクロ波の波長が変化して、導波管型アンテナ部12
の周壁に通流する電流の極大値を示す位置が変化する場
合があるが、中心軸16に斜めに開設したスリット又は中
心軸16と並行に開設したスリットにあっては、電流の極
大値を示す位置の変化をスリットの領域内に取り込むこ
とができる。
In this embodiment, the slits 15, 1
5, ... are opened so as to be orthogonal to the central axis 16 of the bent portion 12a. However, the present invention is not limited to this, and a slit may be opened so as to cross the central axis 16 at an angle. , Central axis
It may be opened in parallel with 16. As described later, the wavelength of the microwave propagating in the antenna 11 changes due to the plasma generated in the reactor 1, and the waveguide-type antenna 12
The position indicating the maximum value of the current flowing through the peripheral wall may change, but in the slit opened diagonally on the central axis 16 or the slit opened in parallel with the central axis 16, the maximum value of the current is changed. The indicated change in position can be captured in the area of the slit.

【0032】前述したように各スリット15,15,…は、
カバー部材10に略放射状に設けてあるため、マイクロ波
は反応器1内の全領域に均一に導入される。一方、図1
に示したように、アンテナ11は反応器1の直径と同じ直
径のカバー部材10上に、該カバー部材10の周縁から突出
することなく設けてあるため、反応器1の直径が大きく
ても、マイクロ波プラズマ処理装置のサイズを可及的に
小さく、従って小さなスペースに設置し得る。
As described above, each of the slits 15, 15,.
Since the cover member 10 is provided substantially radially, the microwave is uniformly introduced into the entire region in the reactor 1. On the other hand, FIG.
As shown in the above, since the antenna 11 is provided on the cover member 10 having the same diameter as the diameter of the reactor 1 without protruding from the periphery of the cover member 10, even if the diameter of the reactor 1 is large, The size of the microwave plasma processing apparatus can be as small as possible and can therefore be installed in a small space.

【0033】前述したカバー部材10の中央に開設した穴
には、リング状の絶縁部材24が内嵌してあり、絶縁部材
24内には、前記カバー部材10の厚さと略同じ厚さの円板
状の電極部材25が嵌合してある。前述した寸法のアンテ
ナ11を用いた場合、電極部材25の直径は略100mmで
ある。電極部材25は同軸ケーブルによって第2高周波電
源27に接続してあり、該第2高周波電源27から電極部材
25に13.56MHzの高周波が印加される。
A ring-shaped insulating member 24 is fitted in the hole formed at the center of the cover member 10 described above.
A disk-shaped electrode member 25 having substantially the same thickness as that of the cover member 10 is fitted in the inside of the electrode member 24. When the antenna 11 having the above dimensions is used, the diameter of the electrode member 25 is approximately 100 mm. The electrode member 25 is connected to a second high-frequency power supply 27 by a coaxial cable.
A high frequency of 13.56 MHz is applied to 25.

【0034】反応器1には処理室2の周囲壁を貫通する
貫通穴が開設してあり、該貫通穴に嵌合させたガス導入
管5から処理室2内に所要のガスが導入される。処理室
2の底部壁中央には、試料Wを載置する載置台3が前記
電極部材25に対向するように設けてあり、載置台3には
マッチングボックス6を介して第1高周波電源7が接続
されている。また、反応器1の底部壁には排気口8が開
設してあり、排気口8から処理室2の内気を排出するよ
うになしてある。
The reactor 1 is provided with a through hole penetrating the peripheral wall of the processing chamber 2, and a required gas is introduced into the processing chamber 2 from a gas introduction pipe 5 fitted in the through hole. . At the center of the bottom wall of the processing chamber 2, a mounting table 3 on which the sample W is mounted is provided so as to face the electrode member 25, and the mounting table 3 is provided with a first high frequency power supply 7 via a matching box 6. It is connected. An exhaust port 8 is provided on the bottom wall of the reactor 1 so that the inside air of the processing chamber 2 is discharged from the exhaust port 8.

【0035】このようなマイクロ波プラズマ処理装置を
用いて試料Wの表面にエッチング処理を施すには、排気
口8から排気して処理室2内を所望の圧力まで減圧した
後、ガス導入管5から処理室2内に反応ガスを供給す
る。次いで、マイクロ波発振器20から2.45GHzの
マイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てアンテナ
11に導入し、そこに定在波を形成させる。この定在波に
よって、アンテナ11のスリット15,15,…から処理室2
内へ電界を放射させ、それによって処理室2内の封止板
4の近傍であって、前記スリット15,15,…に対応する
各領域にそれぞれプラズマを生成させる。
In order to perform an etching process on the surface of the sample W using such a microwave plasma processing apparatus, the inside of the processing chamber 2 is evacuated from the exhaust port 8 to a desired pressure, and then the gas introduction pipe 5 To supply the reaction gas into the processing chamber 2. Next, a microwave of 2.45 GHz is oscillated from the microwave oscillator 20, and is radiated through the waveguide 21 to the antenna.
Introduced into 11, where standing waves are formed. Due to the standing waves, the processing chamber 2 is separated from the slits 15, 15,.
An electric field is radiated into the inside, whereby plasma is generated in each area near the sealing plate 4 in the processing chamber 2 and corresponding to the slits 15, 15,.

【0036】また、マイクロ波発振器20の発振と同時的
に、第2高周波電源27から電極部材25に13.56MH
zの高周波を印加し、処理室2内の封止板4の近傍であ
って、電極部材25に対応する領域にプラズマを生成させ
る。これらの領域で生成したプラズマは、各領域から拡
散しつつ載置台3へ伝播し、略均一になったプラズマに
よって載置台3上の試料Wの表面がエッチングされる。
このように、アンテナ11の中央部分に対応する領域にも
プラズマが生成されるため、載置台3と封止板4との間
の距離が短い場合であっても、即ち、拡散距離が短い場
合であっても、載置台3の表面と同一面内において略均
一なプラズマを得ることができる。これによって、プラ
ズマ処理の速度を向上させることができる。
At the same time as the oscillation of the microwave oscillator 20, 13.56 MHz is applied from the second high frequency power source 27 to the electrode member 25.
A high frequency of z is applied to generate plasma in a region near the sealing plate 4 in the processing chamber 2 and corresponding to the electrode member 25. The plasma generated in these regions propagates to the mounting table 3 while diffusing from the respective regions, and the surface of the sample W on the mounting table 3 is etched by the substantially uniform plasma.
As described above, plasma is also generated in a region corresponding to the central portion of the antenna 11, and therefore, even when the distance between the mounting table 3 and the sealing plate 4 is short, that is, when the diffusion distance is short. Even so, substantially uniform plasma can be obtained in the same plane as the surface of the mounting table 3. Thereby, the speed of the plasma processing can be improved.

【0037】更に、マイクロ波発振器20が発振し、アン
テナ11から放出させたマイクロ波によるプラズマの生成
とは別に、前記電極部材25に高周波電界を印加すること
によって処理室2内にプラズマを生成することができる
ため、電極部材25に印加する高周波電界のパワーを制御
することによって、マイクロ波発振器20から発振させる
マイクロ波のパワーを調節することなく、被処理物の中
央部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一にす
ることができる。
Further, the microwave oscillator 20 oscillates and generates a plasma in the processing chamber 2 by applying a high-frequency electric field to the electrode member 25 separately from the generation of the plasma by the microwave emitted from the antenna 11. By controlling the power of the high-frequency electric field applied to the electrode member 25, the plasma processing at the central portion and the peripheral portion of the workpiece can be performed without adjusting the power of the microwave oscillated from the microwave oscillator 20. Speed can be made uniform.

【0038】(実施の形態2)図4は、実施の形態2を
示す側断面図であり、前述した第2高周波電源27に代え
て第2マイクロ波発振器22を用いた場合を示している。
なお、図中、図1に対応する部分には同じ番号を付して
その説明を省略する。図4に示した如く、カバー部材10
の中央に開設してある円形の穴には、絶縁部材24を介装
させて円筒形の第2導波管23の一端が内嵌しており、第
2導波管23の他端は、2.45GHzのマイクロ波を発
振する第2マイクロ波発振器22に連結してある。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a side sectional view showing a second embodiment, in which a second microwave oscillator 22 is used in place of the second high frequency power supply 27 described above.
In the figure, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG.
One end of a cylindrical second waveguide 23 is inserted into the circular hole opened at the center of the second waveguide with an insulating member 24 interposed therebetween, and the other end of the second waveguide 23 is It is connected to a second microwave oscillator 22 for oscillating a microwave of 2.45 GHz.

【0039】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、前同様、マイクロ波発振器20から2.45G
Hzのマイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てア
ンテナ11に導入し、アンテナ11のスリット15,15,…か
ら処理室2内へ電界を放射させ、それによって処理室2
内の封止板4の近傍であって、前記スリット15,15,…
に対応する各領域にそれぞれプラズマを生成させる。ま
た、第2マイクロ波発振器22から2.45GHzのマイ
クロ波を発振させ、それを第2導波管23によって封止板
4の中央部に導き、そこから処理室2内へマイクロ波を
導入することによって、処理室2内の封止板4の近傍で
あって、第2導波管23の開口に対応する領域にプラズマ
を生成させる。これによって、載置台3と封止板4との
間の距離が短い場合であっても、載置台3の表面と同一
面内において略均一なプラズマを得ることができ、プラ
ズマ処理の速度を向上させることができる。
In such a microwave plasma processing apparatus, as before, the microwave oscillator 20 supplies 2.45 G
Hz microwaves are oscillated, introduced into the antenna 11 through the waveguide 21, and the electric field is radiated into the processing chamber 2 from the slits 15, 15,.
In the vicinity of the inner sealing plate 4 and the slits 15, 15,.
A plasma is generated in each of the regions corresponding to. In addition, a microwave of 2.45 GHz is oscillated from the second microwave oscillator 22, guided to the center of the sealing plate 4 by the second waveguide 23, and introduced into the processing chamber 2 therefrom. As a result, plasma is generated in a region near the sealing plate 4 in the processing chamber 2 and corresponding to the opening of the second waveguide 23. Thereby, even when the distance between the mounting table 3 and the sealing plate 4 is short, substantially uniform plasma can be obtained in the same plane as the surface of the mounting table 3 and the plasma processing speed is improved. Can be done.

【0040】更に、マイクロ波発振器20が発振し、アン
テナ11から放出させたマイクロ波によるプラズマの生成
とは別に、第2マイクロ波発振器22が発振し、第2導波
管23から処理室2内へ導入したマイクロ波によって処理
室2内にプラズマを生成することができるため、第2マ
イクロ波発振器22から発振されるマイクロ波のパワーを
制御することによって、マイクロ波発振器20から発振さ
れるマイクロ波のパワーを調節することなく、被処理物
の中央部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一
にすることができる。
Further, the microwave oscillator 20 oscillates and the second microwave oscillator 22 oscillates separately from the plasma generated by the microwaves emitted from the antenna 11, and the second waveguide 23 oscillates from the processing chamber 2. Since the plasma introduced into the processing chamber 2 can be generated by the microwaves introduced into the microwave, the microwaves oscillated from the microwave oscillator 20 are controlled by controlling the power of the microwaves oscillated from the second microwave oscillator 22. It is possible to make the plasma processing speed uniform in the central part and the peripheral part of the object to be processed without adjusting the power.

【0041】(実施の形態3)図5は、実施の形態3を
示す側断面図であり、図1に示した高周波電源27に代え
て直流電源39によって電極部材25に直流電圧を印加する
ようになしてある。なお、図中、図1に対応する部分に
は同じ番号を付してその説明を省略する。図5に示した
如く、電極部材25は直流電源39の負端子に接続してあ
り、該直流電源39から所定の負電圧が印加されるように
なっている。
(Embodiment 3) FIG. 5 is a side sectional view showing Embodiment 3 in which a DC voltage is applied to the electrode member 25 by a DC power supply 39 instead of the high-frequency power supply 27 shown in FIG. It has been done. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 5, the electrode member 25 is connected to a negative terminal of a DC power supply 39, and a predetermined negative voltage is applied from the DC power supply 39.

【0042】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、前同様、マイクロ波発振器20から2.45G
Hzのマイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てア
ンテナ11に導入し、アンテナ11のスリット15,15,…か
ら処理室2内へ電界を放射させ、それによって処理室2
内の封止板4の近傍であって、前記スリット15,15,…
に対応する各領域にそれぞれプラズマを生成させる。ま
た、直流電源39から電極部材25に負電圧を所定時間印加
して、前述した如く生成されたプラズマ中のプラスイオ
ンを処理室2の中心軸側へ移動させる。これによって、
載置台3と封止板4との間の距離が短い場合であって
も、載置台3の表面と同一面内において略均一なプラズ
マを得ることができ、プラズマ処理の速度を向上させる
ことができる。
In such a microwave plasma processing apparatus, as before, the microwave oscillator 20 supplies 2.45 G
Hz microwaves are oscillated, introduced into the antenna 11 through the waveguide 21, and the electric field is radiated into the processing chamber 2 from the slits 15, 15,.
In the vicinity of the inner sealing plate 4 and the slits 15, 15,.
A plasma is generated in each of the regions corresponding to. Further, a negative voltage is applied from the DC power supply 39 to the electrode member 25 for a predetermined time to move the positive ions in the plasma generated as described above toward the central axis of the processing chamber 2. by this,
Even when the distance between the mounting table 3 and the sealing plate 4 is short, substantially uniform plasma can be obtained in the same plane as the surface of the mounting table 3 and the speed of the plasma processing can be improved. it can.

【0043】(実施の形態4)図6は、実施の形態4を
示す側断面図であり、図1に示した第2高周波電源27に
代えて低周波電源28によって電極部材25に400KHz
の低周波を印加するようになしてある。なお、図中、図
1に対応する部分には同じ番号を付してその説明を省略
する。図6に示した如く、電極部材25は低周波電源37の
出力端子に接続してあり、該低周波電源37から400K
Hzの低周波が印加される。
(Fourth Embodiment) FIG. 6 is a side sectional view showing a fourth embodiment, in which a low-frequency power supply 28 replaces the second high-frequency power supply 27 shown in FIG.
Is applied. In the figure, parts corresponding to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. As shown in FIG. 6, the electrode member 25 is connected to the output terminal of the low-frequency power source 37,
A low frequency of Hz is applied.

【0044】このようなマイクロ波プラズマ処理装置に
あっては、前同様、マイクロ波発振器20から2.45G
Hzのマイクロ波を発振させ、それを導波管21を経てア
ンテナ11に導入し、アンテナ11のスリット15,15,…か
ら処理室2内へ電界を放射させ、それによって処理室2
内の封止板4の近傍であって、前記スリット15,15,…
に対応する各領域にそれぞれプラズマを生成させる。ま
た、低周波電源37から電極部材25に400KHzの低周
波を印加する。このような低周波の電界を印加した場
合、処理室2内に生成されたプラズマ中のプラスイオン
は、負電界のときは処理室2の中心側へ移動し、正電界
のときはそれとは反対側へ移動する。そのため、生成し
たプラズマの状態を安定に維持しつつ、プラズマの拡散
効率を向上することができる。これによって、前同様、
載置台3と封止板4との間の距離が短い場合であって
も、載置台3の表面と同一面内において略均一なプラズ
マを得ることができ、プラズマ処理の速度を向上させる
ことができる。
In such a microwave plasma processing apparatus, the microwave oscillator 20 outputs 2.45 G
Hz microwaves are oscillated, introduced into the antenna 11 through the waveguide 21, and the electric field is radiated into the processing chamber 2 from the slits 15, 15,.
In the vicinity of the inner sealing plate 4 and the slits 15, 15,.
A plasma is generated in each of the regions corresponding to. Further, a low frequency of 400 KHz is applied to the electrode member 25 from the low frequency power supply 37. When such a low-frequency electric field is applied, the positive ions in the plasma generated in the processing chamber 2 move toward the center of the processing chamber 2 in the case of a negative electric field, and move in the opposite direction in the case of a positive electric field. Move to the side. Therefore, it is possible to improve the plasma diffusion efficiency while maintaining the state of the generated plasma stably. This, as before,
Even when the distance between the mounting table 3 and the sealing plate 4 is short, substantially uniform plasma can be obtained in the same plane as the surface of the mounting table 3 and the speed of the plasma processing can be improved. it can.

【0045】なお、本実施の形態では、低周波電源37か
ら電極部材25に400KHzの低周波を印加するように
なしてあるが、本発明はこれに限らず、200KHz〜
2MHzの低周波電界を印加すればよい。
In the present embodiment, a low frequency of 400 KHz is applied from the low frequency power supply 37 to the electrode member 25. However, the present invention is not limited to this, and the present invention is not limited to this.
A low-frequency electric field of 2 MHz may be applied.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上詳述した如く、第1、第2及び第5
発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置にあっては、反
応器の直径が大きくても、装置全体のサイズが可及的に
小さくでき、小さなスペースに設置し得ると共に、容器
内において、アンテナの曲成した部分で囲まれる領域に
対応する領域にもプラズマを生成するため、アンテナと
被処理物との間の距離を短くしても、プラズマは十分拡
散して被処理物と同一面内で略均一になり、所要のプラ
ズマ処理を速い処理速度で行うことができる。
As described above in detail, the first, second and fifth embodiments are described.
In the microwave plasma processing apparatus according to the present invention, even if the diameter of the reactor is large, the size of the entire apparatus can be made as small as possible, and the apparatus can be installed in a small space. Plasma is also generated in the area corresponding to the area surrounded by the part, and even if the distance between the antenna and the object is reduced, the plasma is sufficiently diffused and is substantially uniform in the same plane as the object. The required plasma processing can be performed at a high processing speed.

【0047】更に、前記アンテナから放出させたマイク
ロ波によるプラズマの生成とは別に、前記電極部材に高
周波電界を印加することによってプラズマを生成するこ
とができるため、電極部材に印加する高周波電界のパワ
ーを制御することによって、アンテナから放出させるマ
イクロ波のパワーを調節することなく、被処理物の中央
部及び周縁部におけるプラズマ処理の速度を均一にする
ことができる。同様に、前記アンテナから放出させたマ
イクロ波によるプラズマの生成とは別に、前記導波管か
ら容器内へマイクロ波を導入することによってプラズマ
を生成することができるため、前記導波管内へ導入する
マイクロ波のパワーを制御することによって、アンテナ
から放出させるマイクロ波のパワーを調節することな
く、被処理物の中央部及び周縁部におけるプラズマ処理
の速度を均一にすることができる。
Further, apart from the generation of plasma by the microwaves emitted from the antenna, the plasma can be generated by applying a high-frequency electric field to the electrode member. , It is possible to make the plasma processing speed uniform in the central part and the peripheral part of the object without adjusting the power of the microwave emitted from the antenna. Similarly, separately from the generation of plasma by microwaves emitted from the antenna, plasma can be generated by introducing microwaves from the waveguide into the container, so that the plasma is introduced into the waveguide. By controlling the power of the microwave, the plasma processing speed at the central portion and the peripheral portion of the object can be made uniform without adjusting the power of the microwave emitted from the antenna.

【0048】第3発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置にあっては、低周波の交流電界を印加することによっ
て、アンテナの曲成した部分で囲まれる領域の中央側及
びそれとは反対側へプラズマ中のイオンを移動させてプ
ラズマの拡散効率を向上させるため、生成したプラズマ
の状態が安定に維持されると共に、アンテナと被処理物
との間の距離を短くしてもプラズマが十分拡散して被処
理物と同一面内で略均一になり、所要のプラズマ処理を
速い処理速度で行うことができる。また、エッチング処
理において異方性を向上させることができる。
In the microwave plasma processing apparatus according to the third aspect of the present invention, by applying a low-frequency AC electric field, the plasma is directed toward the center of the region surrounded by the bent portion of the antenna and to the opposite side thereof. In order to improve the diffusion efficiency of the plasma by moving the ions, the state of the generated plasma is maintained stably, and even if the distance between the antenna and the object is reduced, the plasma is sufficiently diffused and the It becomes substantially uniform in the same plane as the processing object, and required plasma processing can be performed at a high processing speed. Further, anisotropy can be improved in the etching treatment.

【0049】第4発明に係るマイクロ波プラズマ処理装
置にあっては、直流電界を印加することによって、アン
テナの曲成した部分で囲まれる領域の中央側へプラズマ
中のイオンを移動させてプラズマの拡散効率を向上させ
るため、アンテナと被処理物との間の距離を短くしても
プラズマが十分拡散して被処理物と同一面内で略均一に
なり、所要のプラズマ処理を速い処理速度で行うことが
できる等、本発明は優れた効果を奏する。
In the microwave plasma processing apparatus according to the fourth aspect of the present invention, by applying a DC electric field, ions in the plasma are moved to the center side of the region surrounded by the bent portion of the antenna, and the plasma is processed. In order to improve the diffusion efficiency, even if the distance between the antenna and the object to be processed is reduced, the plasma is sufficiently diffused and becomes substantially uniform in the same plane as the object to be processed. The present invention has an excellent effect that it can be performed.

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

【図1】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置の構
造を示す側断面図である。
FIG. 1 is a side sectional view showing a structure of a microwave plasma processing apparatus according to the present invention.

【図2】図1に示したマイクロ波プラズマ処理装置の平
面図である。
FIG. 2 is a plan view of the microwave plasma processing apparatus shown in FIG.

【図3】図1及び図2に示したスリットを説明する説明
図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram illustrating a slit shown in FIGS. 1 and 2.

【図4】実施の形態2を示す側断面図である。FIG. 4 is a side sectional view showing a second embodiment.

【図5】実施の形態3を示す側断面図である。FIG. 5 is a side sectional view showing a third embodiment.

【図6】実施の形態4を示す側断面図である。FIG. 6 is a side sectional view showing a fourth embodiment.

【図7】従来の装置と同タイプのマイクロ波プラズマ処
理装置を示す側断面図である。
FIG. 7 is a side sectional view showing a microwave plasma processing apparatus of the same type as a conventional apparatus.

【図8】図7に示したプラズマ処理装置の平面図であ
る。
8 is a plan view of the plasma processing apparatus shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 反応器 2 処理室 3 載置台 4 封止板 10 カバー部材 11 アンテナ 12 導波管型アンテナ部 12a 曲成部 15 スリット 20 マイクロ波発振器 21 導波管 22 第2マイクロ波発振器 23 第2導波管 24 絶縁部材 25 電極部材 W 試料 REFERENCE SIGNS LIST 1 reactor 2 processing chamber 3 mounting table 4 sealing plate 10 cover member 11 antenna 12 waveguide antenna section 12a curved section 15 slit 20 microwave oscillator 21 waveguide 22 second microwave oscillator 23 second waveguide Tube 24 Insulation member 25 Electrode member W Sample

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 容器の一部を封止する封止部材の表面に
対向させて、管状部材をC字状又は渦巻き状に曲成して
なるアンテナが配置してあり、該アンテナ内にマイクロ
波を入射し、前記容器内のアンテナに対応する領域へマ
イクロ波を放出してプラズマを生成し、生成したプラズ
マによって被処理物を処理するマイクロ波プラズマ処理
装置であって、 前記封止部材の表面であって、前記アンテナの曲成した
部分で囲まれる領域と対向する部分に、前記アンテナと
は電気的に絶縁させて配置した電極部材と、該電極部材
に電界を印加する電源とを備えることを特徴とするマイ
クロ波プラズマ処理装置。
1. An antenna having a tubular member bent in a C-shape or a spiral shape is disposed to face a surface of a sealing member for sealing a part of a container. A microwave plasma processing apparatus that receives a wave, emits a microwave to a region corresponding to an antenna in the container to generate plasma, and processes an object to be processed by the generated plasma, On the surface, a portion opposed to a region surrounded by a bent portion of the antenna includes an electrode member electrically insulated from the antenna, and a power supply for applying an electric field to the electrode member. A microwave plasma processing apparatus, characterized in that:
【請求項2】 前記電源は高周波数の交流電源である請
求項1記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
2. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the power supply is a high frequency AC power supply.
【請求項3】 前記電源は低周波数の交流電源である請
求項1記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
3. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the power supply is a low-frequency AC power supply.
【請求項4】 前記電源は直流電源である請求項1記載
のマイクロ波プラズマ処理装置。
4. The microwave plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said power supply is a DC power supply.
【請求項5】 容器の一部を封止する封止部材の表面に
対向させて、管状部材をC字状又は渦巻き状に曲成して
なるアンテナが配置してあり、該アンテナ内にマイクロ
波を入射し、前記容器内のアンテナに対応する領域へマ
イクロ波を放出してプラズマを生成し、生成したプラズ
マによって被処理物を処理するマイクロ波プラズマ処理
装置であって、 前記封止部材の表面であって、前記アンテナの曲成した
部分で囲まれる領域と対向する部分に接続した導波管
と、該導波管内へマイクロ波を発振するマイクロ波発振
器とを備えることを特徴とするマイクロ波プラズマ処理
装置。
5. An antenna in which a tubular member is bent in a C-shape or a spiral shape is disposed so as to face a surface of a sealing member for sealing a part of a container, and a micro-element is provided in the antenna. A microwave plasma processing apparatus that receives a wave, emits a microwave to a region corresponding to an antenna in the container to generate plasma, and processes an object to be processed by the generated plasma, A microwave comprising: a waveguide connected to a surface, which is opposed to a region surrounded by a bent portion of the antenna, and a microwave oscillator that oscillates microwaves into the waveguide. Wave plasma processing equipment.
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WO1999066769A1 (en) * 1998-06-19 1999-12-23 Sumitomo Metal Industries Limited Plasma processor
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KR20230118663A (en) 2020-12-21 2023-08-11 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 plasma processing unit

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