WO1999063586A1 - Appareil de traitement plasmique - Google Patents

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WO1999063586A1
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microphone mouth
microwave
planar antenna
wave
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PCT/JP1999/003008
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Naohisa Goto
Makoto Ando
Nobuo Ishii
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Tokyo Electron Limited
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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
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    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32192—Microwave generated discharge
    • H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
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    • H01J37/32192—Microwave generated discharge

Definitions

  • the present invention relates to a plasma processing apparatus that generates plasma by inputting energy for plasma generation from a surface of an antenna into a processing container by a microphone mouth wave.
  • a plasma processing apparatus may be used for processing such as film formation, etching, and assuring in a semiconductor product manufacturing process.
  • the ability to stably generate plasma even in a vacuum state with a relatively low pressure force of 0.1 to several OmTorr gj ⁇ , the force of the microphone mouth wave and the magnetic field from the ring-shaped coil There is a tendency to use microwave plasma devices that generate high-density plasma in combination.
  • a microwave plasma apparatus of this type an apparatus as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-172273 is known.
  • a waveguide for introducing a microphone mouth wave is connected to a plasma generation chamber having a magnetic field forming means, and an electron cyclotron resonance is generated by the microwave introduced from the waveguide. They produce high-density plasma.
  • FIG. 5 is a schematic configuration diagram showing an example of this type of conventional plasma processing apparatus.
  • a microwave transmitting window 4 is provided at the ceiling of the processing vessel 2.
  • the microwave of, for example, 2.45 GHz generated by the microwave generator 6 is guided to the disk-shaped antenna member 10 having a large number of slits via, for example, a rectangular waveguide 8 or the like.
  • a slow-wave member 12 made of a dielectric material such as ceramic is bonded to the upper surface of the antenna member 10 in order to shorten the wavelength of the microphone mouth wave and improve energy input efficiency.
  • the microwave is introduced into the processing container 2 through the microwave transmission window 4.
  • the microphone mouth wave introduced into the processing vessel 2 generates a magnetic field and electron cyclotron resonance (ECR) generated by a magnet 14 provided on the upper outer side of the processing vessel 2 and generates high-density plasma. Will occur.
  • ECR electron cyclotron resonance
  • the microwave propagating through the coaxial line 16 via the waveguide 8 and the rectangular / coaxial converter 9 spreads from the center of the disk-shaped antenna member 10 to the periphery and enters the processing vessel 2. Radiated as energy.
  • One method is to form slits in the radial direction at a pitch of approximately one wavelength of the guide wavelength of the microphone mouth wave (the wavelength shortened by the slow-wave material 12).
  • Another method is to form slits in the radial direction at a fine pitch much smaller than the guide wavelength, for example, at a pitch of approximately 1/20 to 1Z30 of the guide wavelength.
  • the microwaves spread from the center 1 of the disk-shaped antenna member toward the peripheral edge, and the phases are aligned downward from each slit. Microwave power is applied, thereby generating a plasma force.
  • microwaves gradually leak from each slit while spreading from the center of the disk-shaped antenna member.
  • a plasma force is generated by the leak microwave.
  • Such a leak microwave has such a characteristic that it attenuates exponentially in the direction toward the wafer, that is, in the downward direction of the processing container.
  • the latter plasma processing device using an antenna member having a slit with a fine pitch has a lower pressure (for example, lmT) than the plasma processing device using an antenna member having a slit with a wavelength pitch.
  • lmT lower pressure
  • the advantage is that plasma can be generated and maintained with appropriate power (1 to 2 kW with a diameter of 500 mm) without using the ECR phenomenon using an external magnetic field in the state (before or after). have.
  • microwaves propagated radially in a radial direction from the center thereof are generally reflected at the peripheral edge. It is designed to increase power efficiency by returning to the center. In such a case, the electromagnetic field strength at the center of the antenna member tends to be stronger than at the periphery.
  • a microphone mouth wave absorber is provided in a waveguide for the purpose of uniformizing the electromagnetic field intensity distribution of microwaves. It has also been suggested.
  • the disclosed example is an apparatus of a system in which microwaves are directly injected into a discharge tube through a waveguide without using an antenna member. Therefore, in this example of disclosure, it is not possible to directly adopt the antenna method, and it is not possible to delicately control the amount of microwave absorption.
  • An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of uniformizing the electromagnetic field distribution of microwaves by reducing to some extent the microwaves reflected at the peripheral edge of the planar antenna member and returning to the center. Is to do. Disclosure of the invention
  • the present invention provides a plasma processing apparatus, comprising: a processing container for performing plasma processing on a target object; A planar antenna member configured as described above, a microphone mouth wave generator for supplying a microphone mouth wave to the plane antenna, and a microwave generated by the microphone mouth wave generator being transmitted to a central portion of the plane antenna member.
  • a microphone mouth wave reflecting member for reflecting toward the center of the antenna, and a microphone provided on a peripheral portion of the planar antenna member for absorbing a part of a microwave passing therethrough.
  • Black light absorbing means As a result, the microwave propagating from the center of the planar antenna member toward the peripheral portion and reflected by the microwave reflecting member is partially absorbed by the microwave absorbing means and attenuated. For this reason, the intensity of the electromagnetic wave electromagnetic field near the center of the planar antenna member is suppressed, and as a result, the uniformity of the electromagnetic field intensity in the processing container can be significantly improved.
  • the microphone mouth wave absorbing means can be constituted by a liquid container disposed at a peripheral portion of the planar antenna member, and a microwave absorbing liquid contained in the liquid container and causing a dielectric loss.
  • the microwave absorbing means includes: a plurality of ring-shaped liquid storage portions arranged concentrically on a peripheral portion of the planar antenna member; and a microphone port which is selectively stored in each liquid storage portion and causes dielectric loss. It can also be composed of a wave absorbing liquid. In this case, by selectively introducing the microwave absorbing liquid into each of the liquid storage sections, the absorption amount of the microphone mouth wave can be appropriately controlled. Therefore, it is important to further improve the uniformity of the electromagnetic field strength in the processing vessel.
  • the plurality of liquid storage portions may be configured so that the thicknesses in the radial direction are different from each other. With such a configuration, the amount of absorption of the microphone mouth wave can be changed more finely by the combination of the liquid storage section that stores the microphone mouth absorption liquid, and more precise control of the fine electric field intensity distribution can be achieved. Will be able to do so.
  • a circulating means for circulating the microphone mouth wave absorbing liquid outside the liquid storage portion, and a cooling means for cooling the microphone mouth wave absorbing liquid circulated by the circulating means may be further provided.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma etching apparatus as one embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view showing a planar antenna member in the device shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing microphone mouth wave absorbing means in the device shown in FIG.
  • Fig. 4 is a graph showing the difference in the electromagnetic field intensity distribution (plasma distribution) when the amount of absorption of the microphone mouth wave is changed by changing the number of liquid storage units filled with water. Longitudinal sectional view schematically showing a plasma processing apparatus,
  • FIG. 6 is a rough graph showing an electromagnetic field intensity distribution in a conventional plasma processing apparatus.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing a plasma etching apparatus as one embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 2 is a plan view showing a planar antenna member in the apparatus shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing the microwave absorbing means in the device shown in FIG.
  • the plasma etching apparatus 20 shown in FIG. 1 has a processing container 22, and the inside of the processing container 22 is configured as a closed processing space S.
  • the processing container 22 has, for example, a side wall and a bottom portion made of a conductor such as aluminum, is formed in a cylindrical shape as a whole, and is reduced in diameter at an upper portion in a stepped shape. Further, an upper portion of the processing space S in the processing container 22 is configured as a plasma generation space S1.
  • a mounting table 24 on which, for example, a semiconductor wafer W as an object to be processed is mounted is accommodated.
  • the mounting table 24 is formed in a substantially cylindrical shape by using, for example, anodized aluminum or the like, and has a flat convex shape at the center of the upper surface.
  • the lower part of the mounting table 24 is supported by a supporting table 26 also formed in a column shape by aluminum or the like.
  • the support 26 is installed at the bottom of the processing container 22 via an insulating material 28.
  • an electrostatic chucking mechanism (not shown) for holding the wafer W by suction is provided.
  • the mounting table 24 is connected to the feeder line 30 via the matching box 32 to provide a high-frequency bias of, for example, 13.56 MHz.
  • the support stand 26 that supports the mounting stand 24 is provided with a cooling jacket 36 through which cooling water or the like for cooling airflow during plasma processing is supplied.
  • a processing gas supply nozzle 38 made of, for example, a quartz pipe, for introducing an etching gas into the container is provided on a side wall portion of the processing container 22 that partitions the processing space S.
  • the nozzle 38 is connected to a processing gas source 46 via a gas flow path 40 via a mass flow controller 42 and an on-off valve 44.
  • Etching gas as the process gas for example CHF 3, CF 4 or C 4 F S gas or the like can be used as a single gas or may Rukoto using a mixed gas of these with hydrogen gas.
  • a gas nozzle 48 made of, for example, quartz is provided on a side wall portion of the processing container 22 so as to face the plasma generation space S1.
  • the nozzle 48 is for supplying an inert gas such as an Ar (argon) gas whose flow rate is controlled as a plasma gas.
  • a ring-shaped magnet 50 for applying an ECR generation magnetic field to the plasma generation space S1 is provided outside the step portion of the processing container 22.
  • a gate valve 52 that opens and closes when loading / unloading a wafer into / from the processing container 22 is provided around the side wall of the processing container 22.
  • An exhaust port 54 connected to a vacuum pump (not shown) is provided at the bottom of the processing vessel 22 so that the inside of the processing vessel 22 can be evacuated to a predetermined pressure as required. I have.
  • a microwave transmitting window 60 made of, for example, quartz is provided on the ceiling of the processing container 22 for introducing a microphone mouth wave into the container 22.
  • the microwave transmitting window 60 is provided with a sealing member such as an O-ring on an opening 56 formed in the ceiling portion of the processing container 22 (having a size substantially the same as or larger than the diameter of the workpiece W). It is airtightly mounted via 5-8.
  • a disc-shaped planar antenna member 62 is installed on the upper surface side of the microwave transmitting window 60 via a seal member 66.
  • a substantially disc-shaped slow-wave member 72 made of, for example, a ceramic dielectric material is bonded with an adhesive or the like.
  • a through hole 73 for passing a coaxial cable 90 described later is formed in the center of the slow wave member 72.
  • This slow wave material 72 reduces the propagation speed of the microwave acting on it. This is to improve the radiation efficiency of the microwave radiated from the planar antenna member 62 by shortening the wavelength.
  • An antenna box 74 is provided on the planar antenna member 62 so as to cover the slow wave member 72.
  • the antenna box 74 is made of a metal such as aluminum, for example.
  • the planar antenna member 62 is made of a conductive material such as copper or aluminum, for example, and is formed with a large number of slits 80 extending in the circumferential direction as shown in FIG. 2 (concentrically arranged in FIG. 2). If it is).
  • the length and the pitch in the radial direction of each slit 80 are set depending on the guide wavelength of the microwave (the wavelength shortened by the slow wave material 72).
  • the pitch L1 between adjacent slits in the radial direction of the planar antenna member 62 is set to be much smaller than the guide wavelength of the microphone mouth wave.
  • This pitch L1 is set, for example, to a length of approximately 1/20 to 1/30 of the guide wavelength.
  • the microwave generator 86 supplying microwaves to the planar antenna member 62 generates, for example, 2.45 GHz microwaves. I have. Then, the microwave generated from the microwave generator 86 is transmitted to the rectangular-coaxial converter 95 through the rectangular waveguide 88, and the planar antenna is transmitted from the rectangular-coaxial converter 95 through the coaxial line 90. It can be transmitted to the center of the member 62. That is, the rectangular waveguide 88, the rectangular coaxial converter 95, and the coaxial line 90 transmit the microwave generated by the microwave generator 86 to the center of the planar antenna member 62. It constitutes waveguide means for transmitting.
  • the coaxial cable 90 extending from the rectangular-shaped coaxial converter 95 passes through the opening 92 provided in the center of the antenna box 74 and the through hole 73 of the wave retarding material 72 to form a plane. It is connected to the center of the antenna member 62.
  • the frequency of the microwave is not limited to the above 2.45 GHz, but may be in the range of 1 GHz to 10 GHz.
  • a matching circuit 93 for performing impedance matching is provided in the middle of the rectangular waveguide 88.
  • a microwave absorbing means 96 which is a feature of the present invention is provided. I have.
  • the side wall 74A of the antenna box 74 is provided so as to surround the outer periphery of the planar antenna member 62, and transmits the microphone mouth wave propagating from the center of the planar antenna member 62 to the periphery again.
  • a microwave reflecting member for reflecting light toward the center of the member 62 is formed.
  • the microwave absorbing means 96 absorbs a part of the microphone mouth wave that is reflected at the peripheral edge of the planar antenna member 62 and returns to the center, thereby suppressing the amount of reflection. .
  • the microwave absorbing means 96 includes a plurality of concentrically formed (the outer circumference of the delay member 72 and the side wall 74A of the antenna box 74).
  • three) ring-shaped liquid storage sections 98A, 98B, 98C are provided.
  • Each of the liquid storage sections 98 A, 98 B, 98 C has a three-layer structure superposed in the radial direction of the antenna member 62.
  • the thickness of each of the liquid storage sections 98A, 98B, 98C is set to a value such that a microwave absorbing liquid 102 described later absorbs a predetermined amount of microwave.
  • the width of each liquid storage section 98A, 98B, 98C is shown larger than the actual width.
  • the partition walls 100 A, 100 B, and 100 C that define the liquid storage sections 98 A, 98 B, and 98 C are made of a dielectric material that efficiently transmits microphone mouth waves, for example, a fluororesin. Is formed.
  • the microwave absorbing liquid 102 having a large dielectric loss can be selectively introduced into each of the liquid storage sections 98A, 98B, 98C. Inexpensive water can be used as the microwave absorbing liquid 102.
  • liquid inlets 104 A, 104 B, 104 C are formed on one side of each of the ring-shaped liquid storage sections 98 A, 98 B, 98 C, respectively, and the liquids are respectively formed on the other side.
  • Outlet ports 106 A, 106B, 106 C are formed.
  • Each of the liquid inlets 104A, 104B, 104C is connected to a branch circulation passage 108A, 108B, 108C having an on-off valve 110A, 110B, 110C.
  • Each of the liquid discharge ports 106 A, 106 B, and 106 C has a branch discharge passage. Roads 11 A, 11 B, and 11 C are connected.
  • branch discharge passages 1 1 2 A, 1 1 2 B, 1 1 2 C are connected to storage tanks 1 1 4 for storing microwave absorbing liquid 10 2, respectively.
  • a circulation passage 108 through which a pump 116 and a cooling mechanism 118 are interposed is drawn from the storage tank 114. This passage 108 is branched into a plurality of portions on the downstream side of the cooling mechanism 118 to form the branch circulation passages 108 A, 108 B, and 108 C.
  • each of the branch circulation passages 108 A, 108 B, and 108 C has a blower passage 122 A with an on-off valve 12 OA, 120 B, 120 C on the way. , 122 B and 122 C are connected respectively.
  • the compressed gas flows through each of the blower passages 122 A, 122 B, 122 C so that the microwaves contained in the liquid containing parts 98 A, 98 B, 98 C
  • the absorption liquid 102 can be selectively discharged.
  • FIG. 1 a semiconductor wafer W is accommodated in a processing container 22 by a transfer arm (not shown) via a gate valve 52, and a wafer W is loaded by vertically moving lifter pins (not shown). Place it on the top of table 24.
  • an etching gas such as CF 4 is supplied from the processing gas supply nozzle 38 while controlling the flow rate.
  • Ar gas is supplied as a plasma gas from the gas nozzle 48. In some cases, this Ar gas is not supplied.
  • the inside of the processing container 22 is maintained at a predetermined process pressure, for example, in the range of 0.1 to several OmTorr by exhausting from the exhaust port 54.
  • the microwave from the microwave generator 86 is supplied to the planar antenna member 62.
  • an electric field is formed in the plasma generation space S 1 and the processing space S, and the plasma is generated by ionizing the gas by the plasma discharge, and the etching process is performed.
  • the microwave of 2.4 GHz is specifically surrounded by a planar antenna member 62 and an antenna box 74 by a coaxial line 90 through a rectangular waveguide 88 and a rectangular-coaxial converter 95. Supplied to the space.
  • This microwave further propagates in the radial direction of the planar antenna member 62 and slightly from a number of slits 80 (see FIG. 2) formed at a fine pitch of the planar antenna member 62. Leaks at a time.
  • the microwaves reaching the peripheral edge of the antenna member 62 are reflected by the side wall 74 A of the metal antenna box 74 and return toward the center of the antenna member 62.
  • the microwave does not propagate back and forth between the center of the planar antenna member 62 and the side wall 74 A of the antenna box 74, and the slit 8 of the fine pitch of the planar antenna member 62 It will leak little by little from 0.
  • the leaked microwave passes through the microwave transmission window 60 and is introduced into the plasma generation space S1, and generates electron cyclotron resonance due to the magnetic field applied by the magnet 50.
  • the antenna member can be used as it is.
  • the electromagnetic field strength of microwaves at the center of 62 tends to be relatively high.
  • the microwave absorbing means 96 for appropriately absorbing the microwaves at the periphery of the antenna member 62, the center from the periphery of the antenna member 62 is provided. Microwaves returning to the section are suppressed. For this reason, the intensity of the electromagnetic field at the center of the antenna member 62 is suppressed, and as a result, the electromagnetic field intensity of the microwaves can be made uniform overall and a flatter intensity distribution can be obtained. .
  • each of the liquid storage sections 98A, 98B, 98C has a microwave absorbing liquid 10 Should be filled.
  • the microwaves dielectric
  • each branch circulation passage 108 A, 108 B, 10 C can be selected by opening and closing control of the open / close valve 110A, 11OB, and 110C provided at 8C.
  • the microwave-absorbing liquid 102 once stored in each of the liquid storage sections 98 A, 98 B, 98 C is selectively discharged from the blower passages 122 A, 122 B, 122 C. It can be selectively discharged by flowing compressed gas.
  • the number of liquid storage parts filled with the microphone mouth wave absorbing liquid 102 is controlled by the control. This can change the distance that the microwave passes through the microwave absorbing liquid 102. This makes it possible to control the amount of microwave absorption and, consequently, the amount of microwave reflection at the periphery of the antenna member 62 to an appropriate amount.
  • the liquid containing portion 9 8 A, 9 8 B, 9 8 C power three-layer structure as in the illustrated example, monkey in be con Bok roll absorption microphone port wave in four stages 0
  • Fig. 4 shows that the amount of microwave absorption is changed by changing the total number of liquid storage units 98A, 98B, 98C filled with water as microwave absorbing liquid 102.
  • 4 is a graph showing a difference in plasma distribution when the plasma is applied.
  • the microphone mouth wave is not absorbed and the microphone mouth wave is not absorbed. Is too large, the distribution of the electromagnetic field intensity at the center of the wafer is particularly large, and the uniformity of the plasma is poor. This is the same as the case described with reference to FIG. 6 in the conventional device.
  • the half-depth (depth at which the intensity is reduced to half) when passing through the microwave power of 2.45 GHz as described above is about 1.3 cm.
  • the amount of microwave absorption is limited to the microwave absorbing liquid 102. It is effective at twice the radial thickness of the liquid storage part filled with. The thickness in the radial direction of the entire liquid container 98A, 98B, 98C does not need to be so large.
  • the number of layers of the liquid container constituting the microwave absorbing means 96 is limited to three layers. And any number of layers may be provided as space permits. Further, the thicknesses of the plurality of liquid storage portions in the radial direction can be different from each other. With such a configuration, the absorption amount of the microphone mouth wave can be changed more finely by the combination of the liquid storage units that fill the microphone mouth wave absorbing liquid 102, and the electric field intensity distribution with higher accuracy can be controlled. Power is possible.
  • the material of the partition walls 10 OA, 100 B, and 100 C that partition the respective liquid storage sections 98 A, 98 B, 98 C is not limited to the fluorine shelf, and the dielectric loss Other materials such as quartz glass and polyimide can be used as long as the insulating material is small.
  • the microwave absorbing liquid 102 stored in the liquid storage sections 98A, 98B, 98C rises in temperature due to dielectric loss when absorbing microwaves. Therefore, as shown in Fig. 3, the cooling mechanism (cooling means) while circulating the microwave absorbing liquid 102 in the liquid storage sections 98A, 98B, 98C by the pump (circulating means) 116 By cooling at 118, such a rise in temperature can be suppressed. Accordingly, a change in the dielectric loss due to the temperature change of the microwave absorbing liquid 102 can be prevented, so that the electromagnetic field distribution of the microwave can be more stably controlled.
  • an ECR type plasma processing apparatus has been described as an example of a plasma processing apparatus.
  • the present invention is not limited to this type of plasma processing apparatus. If the structure is designed to emit radiation into the processing vessel, it can be applied to all plasma processing devices.
  • an apparatus for performing a plasma etching process has been described as an example, but it is needless to say that the present invention can be applied to an apparatus for performing a plasma film forming process, a plasma sputtering process, a plasma assing process, or the like.
  • the object to be processed is not limited to the above-described semiconductor wafer, but may be applied to an LCD substrate, a glass substrate, or the like.

Description

明 細 書 プラズマ処理装置 技術分野
本発明は、 マイク口波によりァンテナ表面から処理容器内へプラズマ発生用の エネルギを投入して、 これによりブラズマを発生させるブラズマ処理装置に関す る。 背景技術
近年、 半導体製品の高密度化及び高微細化に伴い、 半導体製品の製造工程にお いて、 成膜、 エッチング、 アツシング等の処理のためにプラズマ処理装置が使用 される場合がある。 特に、 0. 1〜数 1 O m T o r r gj^の比較的圧力力低い真 空状態でも安定してプラズマを立てることができること力、ら、 マイク口波とリン グ状のコイルからの磁場とを組み合わせて高密度プラズマを発生させるマイクロ 波プラズマ装置力使用される傾向にある。
従来、 この種のマイクロ波プラズマ装置としては、 特開平 3—1 7 2 7 3号公 報に示すような装置力知られている。 この装置にあっては、 磁場形成手段を有す るプラズマ発生室にマイク口波を導入する導波管を接続し、 この導波管より導入 したマイクロ波により電子サイクロトロン共鳴を生じさせることで、 高密度のプ ラズマを生成するようになつている。
図 5は、 この種の従来のプラズマ処理装置の一例を示す概略構成図である。 こ の装置においては、 処理容器 2の天井部にマイクロ波透過窓 4力く設けられている。 そして、 マイクロ波発生器 6にて発生した例えば 2. 4 5 G H zのマイクロ波を、 例えば方形導波管 8等を介して、 多数のスリッ トを有する円板伏のアンテナ部材 1 0へ導くように構成されている。 なお、 アンテナ部材 1 0の上面には、 マイク 口波の波長を短く してエネルギ投入効率を向上させるために、 例えばセラミック 等の誘電体材料よりなる遅波材 1 2が接合されている。
そして、 このアンテナ部材 1 0よりマイクロ波を放射させることにより、 マイ クロ波をマイクロ波透過窓 4を介して処理容器 2内へ導入するようになっている。 処理容器 2内へ導入されたマイク口波は、 処理容器 2の上部外側に設けた磁石 1 4により発生される磁界と電子サイクロトロン共鳴 （E C R ： Electron Cyclotr on Resonance) を生じ、 高密度のプラズマを発生することになる。
ところで、 導波管 8及び方形 ·同軸変換器 9を介して同軸線 1 6を伝播してき たマイクロ波は、 円板状のアンテナ部材 1 0の中心部から周辺部に広がりながら 処理容器 2内へエネルギとして放射される。 この場合、 処理容器 2内へのェネル ギ投入方法には、 平面アンテナ部材 1 0に形成されたスリッ トの形態によって 2 つの方式がある。
その 1つは、 スリツ 卜をマイク口波の管内波長 （遅波材 1 2によって短くなさ れた波長） の略 1波長分のピッチで半径方向に形成する方式である。 また、 他の 1つは、 スリツ トを管内波長よりも遥かに小さい微細ピッチ、 例えば管内波長の 略 1 / 2 0〜1 Z 3 0のピッチで半径方向に形成する方式である。 前者の波長ピ ツチで形成されたスリツ 卜の場合には、 マイクロ波が円板状のアンテナ部材の中 心部 1から周縁部へ向かって広がりながら、 各スリツ 卜から下方へ向けて位相の 揃ったマイクロ波力投入され、 これによりプラズマ力生成される。
これに対して、 後者の微細ピッチで形成されたスリッ 卜の場合には、 マイクロ 波が円板状のアンテナ部材の中心部から広がりながら各スリッ 卜から少しずつリ ークする。 このリークマイクロ波により、 プラズマ力生成される。 このようなリ —クマイクロ波は、 ウェハに向かう方向、 すなわち処理容器の下方向に対しては、 指数関数的に減衰するような特性となっている。
ところで、 後者の微細ピッチのスリツトを有するアンテナ部材を用いたプラズ マ処理装置は、 前者の波長ピッチのスリットを有するアンテナ部材を用いたブラ ズマ処理装置に対して、 より圧力の低い （例えば l m T o r r前後の） 状態で、 外部磁場を用いた E C R現象を利用しなくても適当な電力 （0 5 0 0 mm口径で l〜2 kW) でプラズマを生成して維持することができる、 という利点を有して いる。
しかしなカ ら、 この微細ピッチのスリツトを有するアンテナ部材の場合は一般 に、 その中心部から放射状に半径方向へ伝播させたマイクロ波を周縁部で反射さ せて中心方向へ戻すことにより、 電力効率を高めるように設計されている。 この ような場合は、 アンテナ部材の中心部における電磁界強度が周縁部よりも強くな る傾向にある。
その結果、 図 6に示すようにウェハ面上においても、 その周縁部よりも中心部 の方力く電磁界強度が大きくなる。 そのため、 ウェハ面上のプラズマ分布の不均一 性が大きくなつて、 ブラズマ処理の面内均一性が確保できなくなるという問題が 生じた。
これに対して、 特開平 3— 2 2 4 2 2 5号公報に開示されたように、 マイクロ 波の電磁界強度分布を均一ィ匕する目的で、 導波管内にマイク口波吸収体を設ける ことも提案されている。 しかし、 この開示例は、 アンテナ部材を用いることなく、 導波管よつて放電管に直接マイクロ波を投入する方式の装置である。 従って、 こ の開示例では、 アンテナ方式にそのまま採用することはできず、 またマイクロ波 の吸収量の微妙なコントロールも行なうことができない。
本発明は、 以上のような問題点に着目し、 これを有効に解決すべく創案された ものである。 本発明の目的は、 平面アンテナ部材の周縁部で反射して中心部へ戻 つてくるマイクロ波をある程度低減させることによって、 マイクロ波の電磁界分 布を均一化させることができるブラズマ処理装置を提供することにある。 発明の開示
本発明は、 上記問題点を解決するために、 プラズマ処理装置において、 被処理 体をブラズマ処理するための処理容器と、 この処理容器内に指数関数的に減衰す るマイク口波を放射するように構成された平面ァンテナ部材と、 この平面ァンテ ナにマイク口波を供給するためのマイク口波発生器と、 この前記マイク口波発生 器によって発生されたマイクロ波を前記平面アンテナ部材の中心部に伝達するた めの導波手段と、 前記平面アンテナ部材の周縁部の外側を囲んで設けられ、 前記 平面ァンテナ部材の中心部から周縁部へ伝播するマイク口波を再び前記平面ァン テナ部材の中心部へ向かって反射するためのマイク口波反射部材と、 前記平面ァ ンテナ部材の周縁部に設けられ、 自らを通過するマイクロ波の一部を吸収するた めのマイクロ波吸収手段とを備えたものである。 これにより、 平面アンテナ部材の中心部から周縁部へ向かって伝播しマイクロ 波反射部材によって反射されるマイクロ波は、 マイクロ波吸収手段によつて一部 吸収されて減衰する。 このため、 平面アンテナ部材の中心部近傍におけるマイク 口波電磁界の強度が抑制され、 結果的に処理容器内における電磁界強度の均一性 を大幅に向上させることが可能となる。
前記マイク口波吸収手段は、 前記平面アンテナ部材の周縁部に配置された液体 収容部と、 この液体収容部内に収容され、 誘電損失を生じさせるマイクロ波吸収 液体とで構成することができる。
また、 前記マイクロ波吸収手段は、 前記平面アンテナ部材の周縁部に同心円状 に配置された複数のリング状液体収容部と、 各液体収容部内に選択的に収容され、 誘電損失を生じさせるマイク口波吸収液体とで構成することもできる。 この場合 は、 各液体収容部内に、 マイクロ波吸収液体を選択的に導入することにより、 マ イク口波の吸収量を適切にコントロールすることができる。 従って、 処理容器内 の電磁界強度の均一性を一層向上させること力河能となる。
また、 前記マイクロ波吸収手段において、 複数の液体収容部の半径方向の厚さ が互いに異なるように構成することもできる。 そのように構成することで、 マイ ク口波吸収液体を収容する液体収容部の組合せによつて、 マイク口波吸収量をよ り細かく変化させ、 より精度の高い微細な電界強度分布のコントロールを行なう ことが可能となる。
さらに、 前記マイク口波吸収液体を前記液体収容部の外部で循環させるための 循環手段と、 この循環手段によって循環される前記マイク口波吸収液体を冷却す るための冷却手段とを更に備えるように構成することもできる。 その場合は、 液 体収容部内のマイク口波吸収液体の昇温を防ぐことで、 その温度変化による誘電 損失の変動を防止することができる。 従って、 電磁界強度の均一性を更に安定化 することができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態としてのプラズマエッチ ング装置を模式的に示した縦断面図、 図 2は、 図 1に示す装置中の平面アンテナ部材を示す平面図、 図 3は、 図 1に示す装置中のマイク口波吸収手段を示す横断面図、
図 4は、 水を満たした液体収容部の数を変えることによってマイク口波の吸収 量を変化させた時の、 電磁界強度分布 （プラズマ分布） の違いを示すグラフ、 図 5は、 従来のプラズマ処理装置を模式的に示す縦断面図、
図 6は、 従来のブラズマ処理装置における電磁界強度分布を示すダラフである。 発明を実施するための最良の形態
以下に、 本発明に係るブラズマ処理装置の一実施形態を添付図面に基づいて詳 述する。 図 1は、 本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態としてのプラズマ エッチング装置を模式的に示した縦断面図、 図 2は、 図 1に示す装置中の平面ァ ンテナ部材を示す平面図、 図 3は、 図 1に示す装置中のマイクロ波吸収手段を示 す横断面図である。
本実施形態においては、 本発明によるブラズマ処理装置をブラズマエッチング 装置に適用した場合について説明する。 図 1に示すプラズマエッチング装置 2 0 は、 処理容器 2 2を有し、 この処理容器 2 2の内部は密閉された処理空間 Sとし て構成されている。 処理容器 2 2は、 例えば側壁や底部がアルミニウム等の導体 により構成され、 全体が筒体状に成形されると共に上部が段状に縮径されている。 また、 処理容器 2 2内の処理空間 Sの上方部分が、 プラズマ生成空間 S 1として 構成されている。
処理容器 2 2内には、 被処理体としての例えば半導体ウェハ Wを載置する載置 台 2 4力収容されている。 この載置台 2 4は、 例えばアルマイ ト処理したアルミ ニゥム等により略円柱状に形成され、 その上面中央部が平坦な凸状になされてい る。 載置台 2 4の下部は、 同じくアルミニウム等により円柱状に形成された支持 台 2 6により支持されている。 この支持台 2 6は、 処理容器 2 2内の底部に絶縁 材 2 8を介して設置されている。
上記載置台 2 4の上面には、 ウェハ Wを吸着保持するための静電チヤックゃク ランプ機構 （図示せず） 力設けられている。 また、 載置台 2 4は給電線 3 0によ りマッチングボックス 3 2を介して、 例えば 1 3. 5 6 MH zのバイアス用高周 波電源 3 4に接続されている。 載置台 2 4を支持する支持台 2 6には、 プラズマ 処理時のゥエノ、を冷却するための冷却水等を流す冷却ジャケッ ト 3 6が設けられ ている。
上記処理空間 Sを区画する処理容器 2 2の側壁部分には、 容器内にエッチング ガスを導入するための、 例えば石英パイプ製の処理ガス供給ノズル 3 8力設けら れている。 このノズル 3 8は、 ガス供給路 4 0によりマスフローコントローラ 4 2及び開閉弁 4 4を介して処理ガス源 4 6に接続されている。
処理ガスとしてのエッチングガスは、 例えば C H F 3、 C F 4又は C 4 F Sガス等 を単ガスとして用いることができ、 或いはこれらと水素ガスとの混合ガスを用い ることもできる。 また、 処理容器 2 2の側壁部分には、 プラズマ生成空間 S 1の 部分に臨ませて、 例えば石英製のガスノズル 4 8が設けられている。 このノズル 4 8は、 プラズマガスとして、 流量制御された A r (アルゴン） ガス等の不活性 ガスを供給するためのものである。
そして、 処理容器 2 2の段部の外側には、 プラズマ生成空間 S 1に E C R発生 用の磁界を印加するためのリング状磁石 5 0力設けられている。 また、 処理容器 2 2の側壁外周には、 処理容器 2 2の内部に対するウェハの搬入 ·搬出時に開閉 するゲートバルブ 5 2が設けられている。 また、 処理容器 2 2の底部には、 必要 に応じて処理容器 2 2内を所定の圧力まで真空弓 Iきできるように、 図示されない 真空ポンプに接続された排気口 5 4力 <設けられている。
一方、 処理容器 2 2の天井部には、 容器 2 2内にマイク口波を導入するための、 例えば石英製のマイクロ波透過窓 6 0が設けられている。 このマイクロ波透過窓 6 0は、 処理容器 2 2の天井部に形成された （被処理体 Wの直径と略同じ大きさ の、 或いはこれより大きい） 開口 5 6に、 0リング等のシール部材 5 8を介して 気密に取り付けられている。 そして、 このマイクロ波透過窓 6 0の上面側に、 シ 一ル部材 6 6を介して円板状の平面アンテナ部材 6 2力設置されている。
また、 平面アンテナ部材 6 2の上面には、 略円板状に成形された、 例えばセラ ミック誘電体材料よりなる遅波材 7 2力 接着剤等により接合されている。 この 遅波材 7 2の中央部には、 後述する同軸線 9 0を通すための貫通孔 7 3が形成さ れている。 この遅波材 7 2は、 これに作用するマイクロ波の伝播速度を低下させ て波長を短くすることにより、 平面アンテナ部材 6 2から放射されるマイクロ波 の放射効率を向上させるためのものである。 そして、 この遅波材 7 2を覆うよう にして、 平面アンテナ部材 6 2上にアンテナ箱 7 4が設置されている。 このアン テナ箱 7 4は、 例えばアルミニウム等の金属よりなる。
上記平面アンテナ部材 6 2は、 例えば銅やアルミニウム等の導電性材料よりな り、 図 2に示すように周方向に延びる多数のスリッ ト 8 0力形成されている （図 2では同心円状に配列されている場合を示す） 。 ここで各スリツ ト 8 0の長さ及 び半径方向のピッチは、 マイクロ波の管内波長 （遅波材 7 2によって短くなつた 波長） に依存して設定される。
特に、 本実施形態の場合には、 平面アンテナ部材 6 2の半径方向における隣接 スリット間のピッチ L 1はマイク口波の管内波長よりも遥かに小さく設定されて いる。 このピッチ L 1は、 例えば管内波長の略 1 / 2 0〜 1 / 3 0の長さに設定 される。 このような衡田ピッチのスリッ ト 8 0を多数形成することにより、 マイ クロ波力平面アンテナ部材 6 2の中心から半径方向へ広がりながら各スリッ ト 8 0から少しずつリークするようになっている。
—方、 図 1に示すように、 上記平面アンテナ部材 6 2に対してマイクロ波を供 給するマイクロ波発生器 8 6は、 例えば 2. 4 5 G H zのマイクロ波を発生する ようになつている。 そして、 マイクロ波発生器 8 6から発生されたマイクロ波は、 方形導波管 8 8を通じて方形 ·同軸変換器 9 5に伝送され、 この方形 ·同軸変換 器 9 5から同軸線 9 0を通じて平面ァンテナ部材 6 2の中心部へ伝えられるよう になっている。 すなわち、 これらの方形導波管 8 8、 方形'同軸変換器 9 5およ び同軸線 9 0は、 マイクロ波発生器 8 6によって発生されたマイクロ波を平面ァ ンテナ部材 6 2の中心部に伝達するための導波手段を構成している。
具体的には、 方形'同軸変換器 9 5から延出した同軸線 9 0が、 アンテナ箱 7 4の中心に設けた開口 9 2及び遅波材 7 2の貫通孔 7 3を通って、 平面アンテナ 部材 6 2の中心部に接続されている。 この場合のマイクロ波の周波数は、 上記の 2. 4 5 G H zに限定されず、 1 G H z〜l 0数 G H zの範囲内のものを用いる ことができる。 なお、 方形導波管 8 8の途中には、 インピーダンスのマッチング' を行なうマッチング回路 9 3が介設されている。 そして、 上記平面アンテナ部材 62の周縁部上 （上記遅波材 72と上記アンテ ナ箱 74の側壁 74 Aとの間） には、 本発明の特徴とするマイクロ波吸収手段 9 6が設けられている。 ここで、 上記アンテナ箱 74の側壁 74 Aは、 平面アンテ ナ部材 62の周縁部の外側を囲んで設けられ、 平面アンテナ部材 62の中心部か ら周縁部へ伝播するマイク口波を再び平面ァンテナ部材 62の中心部へ向かつて 反射するためのマイクロ波反射部材を構成している。 そして、 上記マイクロ波吸 収手段 96は、 平面ァンテナ部材 62の周縁部で反射して中心部へ戻つてくるマ イク口波の一部を吸収してその反射量を抑制するようになっている。
具体的には、 このマイクロ波吸収手段 96は、 図 1及び図 3に示すように、 遅 波材 72の外周と、 アンテナ箱 74の側壁 74 Aとの間に同心円状に形成された 複数 （図示例では 3つ） のリング状液体収容部 98 A, 98B, 98Cを有して いる。 各液体収容部 98 A， 98 B, 98 Cは、 アンテナ部材 62の半径方向に 重ね合わせて 3層構造になっている。 これらの液体収容部 98 A, 98 B, 98 Cの厚さは、 それぞれ後述するマイクロ波吸収液体 102が所定量のマイクロ波 を吸収するような値に設定される。 なお、 図 3においては、 理解を容易にするた めに、 各液体収容部 98A, 98 B, 98 Cの幅を実際よりも大きく記載してい 。
図 3において、 各液体収容部 98 A， 98 B, 98 Cを区画形成する区画壁 1 00 A, 100 B, 100 Cは、 マイク口波を効率的に透過する誘電体材料、 例 えばフッ素樹脂により形成されている。 そして、 各液体収容部 98 A, 98B, 98 C内へは、 誘電損失の大きなマイクロ波吸収液体 102を選択的に導入し得 るようになっている。 このマイクロ波吸収液体 102としては安価な水を用いる ことができる。
具体的には、 リング状の各液体収容部 98 A, 98 B, 98 Cの一側にはそれ ぞれ液体導入口 104 A, 104 B, 104 Cが形成され、 他側にはそれぞれ液 体排出口 106 A， 106B, 106 C力形成されている。 そして、 各液体導入 口 104A， 104 B, 104Cには、 開閉弁 110 A, 110 B, 110Cを 介設した分岐循環通路 108 A, 108 B, 108 Cがそれぞれ連結されている。 また、 各液体排出口 106 A, 106 B, 106 Cには、 それぞれ分岐排出通 路 1 1 2 A， 1 1 2 B, 1 1 2 C力連結されている。 これらの分岐排出通路 1 1 2 A, 1 1 2 B, 1 1 2 Cは、 マイクロ波吸収液体 1 0 2を貯留する貯槽 1 1 4 にそれぞれ連結されている。 この貯槽 1 1 4からは、 ポンプ 1 1 6及び冷却機構 1 1 8を介設した循環通路 1 0 8が引き出されている。 この通路 1 0 8は、 冷却 機構 1 1 8の下流側で複数に分岐されて上記分岐循環通路 1 0 8 A, 1 0 8 B, 1 0 8 Cとなっている。
更に、 各分岐循環通路 1 0 8 A， 1 0 8 B, 1 0 8 Cには、 途中に開閉弁 1 2 O A, 1 2 0 B, 1 2 0 Cを介設したプロワ通路 1 2 2 A， 1 2 2 B, 1 2 2 C がそれぞれ接続されている。 そして、 各ブロワ通路 1 2 2 A, 1 2 2 B, 1 2 2 Cに圧縮ガスを流すことにより、 液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 C内に収容さ れているマイクロ波吸収液体 1 0 2を選択的に排出できるようになつている。 次に、 以上のように構成された本実施形態の動作ないし作用について説明する。 まず、 図 1において、 ゲートバルブ 5 2を介して半導体ウェハ Wを搬送アーム (図示せず） により処理容器 2 2内に収容し、 リフタピン （図示せず） を上下動 させることによりウェハ Wを載置台 2 4の上面に載置する。
そして、 処理ガス供給ノズル 3 8から、 例えば C F 4等のエッチングガスを流 量制御しつつ供給する。 また、 ガスノズル 4 8からプラズマガスとして A rガス を供給する。 尚、 この A rガスを供給しない場合もある。 そして、 排気口 5 4か らの排気によって、 処理容器 2 2内を所定のプロセス圧力、 例えば 0. 1〜数 1 O mT o r rの範囲内に維持する。
同時に、 マイクロ波発生器 8 6からのマイクロ波を平面アンテナ部材 6 2に供 給する。 このことにより、 プラズマ生成空間 S 1及び処理空間 Sに電界を形成し、 プラズマ放電によりガスを電離させてプラズマを発生させ、 エッチング処理を行 ここで、 マイクロ波発生器 8 6にて発生した例えば 2. 4 5 G H zのマイクロ 波は、 具体的には方形導波管 8 8及び方形 ·同軸変換器 9 5を介して同軸線 9 0 により平面アンテナ部材 6 2とアンテナ箱 7 4で囲まれた空間に供給される。 こ のマイクロ波は更に、 平面アンテナ部材 6 2の半径方向へ伝播しながら、 平面ァ ' ンテナ部材 6 2の微細ピッチで設けた多数のスリット 8 0 (図 2参照） から少し ずつリークして行く。
そして、 アンテナ部材 6 2の周縁部に至ったマイクロ波は、 金属製のアンテナ 箱 7 4の側壁 7 4 Aで反射されて、 アンテナ部材 6 2の中心方向へ向けて戻るこ とになる。 このように、 マイクロ波は、 平面アンテナ部材 6 2の中心部とアンテ ナ箱 7 4の側壁 7 4 Aとの間を往復伝播しな力くら、 平面アンテナ部材 6 2の微細 ピッチのスリッ ト 8 0から少しずつリークして行くことになる。 このリークした マイクロ波は、 マイクロ波透過窓 6 0を透過してプラズマ生成空間 S 1側へ導入 され、 磁石 5 0により印加される磁界により電子サイクロトロン共鳴を生ずる。 このように、 平面アンテナ部材 6 2の周縁部を囲むアンテナ箱 7 4の側壁 7 4 Aにおいてマイクロ波を反射させ、 アンテナ部材 6 2の中心側へ戻す構造となつ ているので、 そのままではアンテナ部材 6 2の中心部におけるマイクロ波の電磁 界強度が相対的に高くなる傾向にある。
しかしな力 ら、 本実施形態の場合には、 アンテナ部材 6 2の周縁部に適度にマ イク口波を吸収するマイクロ波吸収手段 9 6を設けることで、 アンテナ部材 6 2 の周縁部から中心部へ戻ってくるマイクロ波を抑制している。 このため、 アンテ ナ部材 6 2の中心部における電磁界の強度は抑制され、 その結果、 全体的にマイ クロ波の電磁界強度を均一化し、 よりフラッ 卜な強度分布にすることが可能とな 。
ここで、 マイクロ波吸収手段 9 6においてマイクロ波を吸収するためには、 図 3に示したように、 各液体収容部 9 8 A， 9 8 B , 9 8 Cにマイクロ波吸収液体 1 0 2を充填させればよい。 そのようにすることで、 各液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 C内のマイクロ波吸収液体 1 0 2をマイクロ波が通過する際、 その通過 距離に応じてマイクロ波が （誘電損失によって） 減衰することになる。
各液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 Cに対してそれぞれマイクロ波吸収液体 1 0 2を収容するか否かは、 各分岐循環通路 1 0 8 A, 1 0 8 B, 1 0 8 Cに介設 した開閉弁 1 1 0 A、 1 1 O B, 1 1 0 Cの開閉制御により選択できる。 また、 一度各液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 Cに収容したマイクロ波吸収液体 1 0 2 は、 ブロワ通路 1 2 2 A, 1 2 2 B, 1 2 2 Cから選択的に圧縮ガスを流すこと により選択的に排出することができる。 従って、 マイクロ波吸収手段 9 6を構成する 3つの液体収容部 9 8 A, 9 8 B, 9 8 Cの内、 マイク口波吸収液体 1 0 2で満たされた液体収容部の数をコント口 ールすることにより、 マイクロ波がマイクロ波吸収液体 1 0 2中を通過する距離 を変化させることができる。 このことにより、 マイクロ波の吸収量をコントロー ルし、 ひいてはアンテナ部材 6 2周縁部でのマイクロ波の反射量を適量にコント ロールすることができる。 図示例のように液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 C力 3層構造の場合には、 マイク口波の吸収量を 4段階にコン卜ロールすることがで さる 0
ここで図 4は、 マイクロ波吸収液体 1 0 2としての水を満たした液体収容部 9 8 A, 9 8 B, 9 8 Cの合計数を変えることによって、 マイクロ波の吸収量を変 化させた時のプラズマ分布の違いを示すグラフである。 図 4のグラフにおいて、 曲線 Aに示すように全ての液体収容部 9 8 A， 9 8 B , 9 8 C内に水を入れない 場合には、 マイク口波の吸収が行なわれず、 マイク口波の反射量が多過ぎるため、 ウェハ中心部における電磁界強度分布力特に大きくなり、 プラズマの均一性が劣 つている。 これは従来装置において図 6を参照して説明した場合と同様である。 また、 曲線 Cに示すように水を満たした液体収容部が多過ぎる場合には、 ゥェ ハ中心部における電磁界強度が周囲よりも小さくなり過ぎ、 この場合にもプラズ マ分布の均一性が劣ってしまう。 これは、 曲線 Aに示す場合とは逆に、 マイクロ 波の吸収量が多過ぎて反射量が少なくなり過ぎたためと考えられる。 これに対し て、 曲線 Bに示すように水を満たした液体収容部の数が適当である場合には、 マ イク口波の吸収量が適切な状態となり、 この結果、 ウェハ全面におけるプラズマ 分布の均一性を大幅に向上させることができることが分かる。
ここで、 上記のような 2. 4 5 G H zのマイクロ波力く水を通過する時の半減深 度 （強度が半分に減衰する深さ） は 1 . 3 c m程度である。 また、 マイクロ波は 液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 Cよりも外側のアンテナ箱 7 4の側壁 7 4 Aで 反射するので、 マイクロ波の吸収量はマイクロ波吸収液体 1 0 2を満たした液体 収容部の半径方向の厚さの 2倍で効いてくる。 液体収容部 9 8 A, 9 8 B , 9 8 C全体の半径方向の厚さはそれ程大きくなくて済む。
なお、 マイクロ波吸収手段 9 6を構成する液体収容部の層数は 3層に限定され ず、 スペースが許す限り、 何層設けてもよい。 また、 複数の液体収容部の半径方 向の厚さを互いに異ならせることもできる。 そのように構成することで、 マイク 口波吸収液体 1 0 2を満たす液体収容部の組合せによって、 マイク口波吸収量を より細かく変化させ、 より精度の高い微細な電界強度分布のコントロールを行な うこと力可能となる。
また、 マイクロ波吸収液体 1 0 2として、 安価な水を用いる場合について説明 したが、 誘電損失の大きな液体であれば、 他の液体を用いてもよい。 また、 各液 体収容部 9 8 A, 9 8 B , 9 8 Cを区画する区画壁 1 0 O A, 1 0 0 B , 1 0 0 Cの材料は、 フッ素棚旨に限定されず、 誘電損失の小さな絶縁材であれば、 石英 ガラスやポリイミ ド等の他の材料を用いることもできる。
ここで、 液体収容部 9 8 A， 9 8 B， 9 8 C内に収容したマイクロ波吸収液体 1 0 2は、 マイクロ波を吸収する際に誘電損失によって昇温する。 そこで、 図 3 に示すように、 マイクロ波吸収液体 1 0 2をポンプ （循環手段） 1 1 6によって 液体収容部 9 8 A， 9 8 B, 9 8 Cで循環させながら冷却機構 （冷却手段） 1 1 8で冷却することで、 そのような温度上昇を抑制できる。 従って、 マイクロ波吸 収液体 1 0 2の温度変ィ匕に伴う誘電損失の変化を防止できるので、 マイクロ波の 電磁界分布を更に安定的に制御することができる。
なお、 以上の実施形態では、 プラズマ処理装置として E C R方式のプラズマ処 理装置を例にとつて説明したが、 本発明はこの方式のブラズマ処理装置に限定さ れず、 マイク口波を平面アンテナ部材により処理容器内へ放射させるようにした 構造ならば、 全てのプラズマ処理装置に適用することができる、
また、 ここではプラズマェッチング処理を行う装置を例にとつて説明したが、 プラズマ成膜処理、 プラズマスパッタ処理またはプラズマアツシング処理等を行 う装置にも適用できるのは勿論である。 更には、 被処理体としては、 上述した半 導体ウェハに限定されず、 L C D基板やガラス基板等にも適用し得る。

Claims

請求 の 範 囲
1. 被処理体をブラズマ処理するための処理容器と、
この処理容器内に中心部から周縁部に向かってマイクロ波が伝播するように構 成された平面アンテナ部材と、
この平面アンテナにマイク口波を供給するためのマイク口波発生器と、 この前記マイク口波発生器によって発生されたマイク口波を前記平面アンテナ 部材の中心部に伝達するための導波手段と、
前記平面ァンテナ部材の周縁部の外側を囲んで設けられ、 前記平面ァンテナ部 材の中心部から周縁部へ伝播するマイク口波を再び前記平面ァンテナ部材の中心 部へ向かって反射するためのマイク口波反射部材と、
前記平面アンテナ部材の周縁部に設けられ、 自らを通過するマイク口波の一部 を吸収するためのマイクロ波吸収手段と
を備えたことを特徴とするブラズマ処理装置。
2. 前記マイク口波吸収手段は、
前記平面アンテナ部材の周縁部に配置された液体収容部と、
この液体収容部内に収容され、 誘電損失を生じさせるマイク口波吸収液体と を有することを特徴とする請求項 1記載のプラズマ処理装置。
3. 前記マイクロ波吸収手段は、
前記平面ァンテナ部材の周縁部に同心円状に配置された複数のリング状液体収 容部と、
各液体収容部内に選択的に収容され、 誘電損失を生じさせるマイク口波吸収液 体と
を有することを特徴とする請求項 1記載のプラズマ処理装置。
4. 各液体収容部の半径方向の厚さが互 ゝに異なることを特徴とする請求項 3記載のプラズマ処理装置。
5. 前記マイク口波吸収液体を前記液体収容部の外部で循環させるための循 環手段と、
この循環手段によって循環される前記マイク口波吸収液体を冷却するための冷 却手段と
を更に備えたことを特徴とする請求項 2乃至 4のいずれかに記載のプラズマ処理
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