WO2006120904A1 - 表面波励起プラズマ処理装置 - Google Patents

表面波励起プラズマ処理装置 Download PDF

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WO2006120904A1
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microwave
dielectric
surface wave
plasma
processing apparatus
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PCT/JP2006/308732
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English (en)
French (fr)
Inventor
Masayasu Suzuki
Tetsuya Saruwatari
Original Assignee
Shimadzu Corporation
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Definitions

  • the present invention relates to a surface wave excited plasma processing apparatus that performs various types of processing using surface wave excited plasma.
  • an apparatus using surface wave excitation plasma is known.
  • the microwave waveguides are branched and arranged in parallel on the dielectric plate, the microwaves introduced from one microwave generator are branched and propagated in each microwave waveguide, and the dielectric
  • an apparatus that aims to generate plasma uniformly over a large area by taking in microwave power from a wide area on a body plate see, for example, Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-33100 (Page 2, FIGS. 1 and 4)
  • a large-area plasma can be generated by distributing microwave power to a plurality of branched microwave waveguides.
  • the coupling state between the microwave power and the plasma for each waveguide changes due to a slight change in the plasma that is the load, and the distribution ratio of the input power to each waveguide changes. In some cases, a uniform plasma cannot be obtained.
  • a surface wave excitation plasma processing apparatus includes a microwave generation unit that generates a microwave, and a microwave that introduces the microwave from the microwave generation unit and propagates the inside of the tube.
  • Waveguides, slot antennas that are openings of a predetermined shape arranged on the H-plane of microwave waveguides, and the slot antenna force of microwave waveguides is also excited by surface waves by introducing microwaves and forming surface waves
  • Two or more plasma source portions having a dielectric member for generating plasma, and between two adjacent side surfaces of the two or more dielectric members arranged side by side A reflection plate is provided.
  • the invention according to claim 2 is the surface wave excitation plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the reflecting plate is at least a surface of an electric conductor, and the surface potential of each of the dielectric members is disposed. It is characterized by being short-circuited to the housing.
  • the invention according to claim 3 is the surface wave-excited plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein at least the surface is an electric conductor on the outer peripheral side surface of the two or more dielectric members, and the surface potential thereof Is provided with a side reflector short-circuited to the housing.
  • the invention according to claim 4 is characterized in that, in the surface wave excitation plasma treatment according to any one of claims 1 to 3, a dielectric plate that covers at least an exposed portion of the reflector is provided. .
  • each plasma generation part can be controlled independently, and by adjusting these, it is possible to constantly maintain a uniform plasma generation in a large area.
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a schematic configuration of a SWP processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing a configuration of a main part of the SWP processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a bottom view of dielectric blocks 13 and 23 as seen along line II in FIG.
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing a configuration of a plasma source of the SWP processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 (a) shows a configuration with two plasma sources
  • Fig. 4 (b) shows a configuration with three plasma sources.
  • Chamber 2 Chamber body
  • FIG. 1 is a plan view schematically showing a schematic configuration of a SWP processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a longitudinal sectional view schematically showing the configuration of the main part of the SWP processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • SWP processing apparatus 100 includes chamber 1 and two plasma sources 10 and 20.
  • the chamber 1 is a closed casing for performing plasma processing of the substrate to be processed.
  • the plasma source 10 includes a microwave generator 11, a microwave waveguide 12, and a dielectric block 13.
  • the microwave generator 11 includes a high-voltage power source l la, a microwave oscillator l lb, an isolator l lc, a directional coupler l ld, a matching unit l ie, and a connecting tube 1 If, and oscillates microwaves to conduct microwaves. It is configured to output to the end face of the wave tube 12.
  • the microwave waveguide 12 is made of a nonmagnetic material such as an aluminum alloy, copper, or copper alloy, and is attached to the upper portion of the chamber 1 and extends in the left-right direction in FIG. .
  • a microwave introduction port 12a connected to the connection tube 1 If is provided on the left end face of the microwave waveguide 12, and a termination coupler 12b is provided on the right end face.
  • Microwave M introduced from microwave inlet 12a travels in the right direction.
  • the dielectric block 13 is a flat plate that is made of quartz, alumina, zirconium, or the like and is disposed in the chamber 1 in contact with the lower surface of the microwave waveguide 12. As will be described later, plasma is generated in the internal space of the chamber 1 by introducing microwave power from the microwave waveguide 12 to the dielectric block 13.
  • the plasma source 20 has the same configuration as the plasma source 10.
  • Microwave generator 21 The microwave generator 11 has the same dimensions, shape, standards, etc., and the microwave waveguide 22 has the same dimensions, shapes, standards, etc. as the microwave waveguide 12, and the dielectric block 23 has The dimensions, shape, material, etc. are the same as the dielectric block 13. That is, the chamber 1 is provided with plasma sources 10 and 20 having the same configuration. Therefore, in the following, plasma source 10 will be mainly described.
  • the chamber 1 is a sealed housing having a chamber body 2 and a lid 3 disposed on the upper surface of the body 2.
  • the chamber body 2 is connected to a substrate holder 4 that holds the substrate S to be processed, a gas supply port 5 that is connected to a gas supply system (not shown) and introduces a predetermined gas into the chamber 10, and A vacuum exhaust port 6 that is connected to a vacuum pump and exhausts gas from the chamber 10 is provided.
  • Microwave waveguides 12 and 22 are attached to the lid 3 in parallel.
  • a plurality of slot antennas 12c are arranged on the bottom plate 12d of the microwave waveguide 12 along the axial direction (perpendicular to the paper surface) of the tube at a predetermined interval.
  • the slot antenna 12c is a long rectangular opening formed through the bottom plate 12d.
  • the inner surface of the bottom plate 12a is called a magnetic field surface (H surface).
  • the microphone mouth wave waveguide 22 has the same configuration as the microwave waveguide 12.
  • the dielectric block 13 is disposed on the lower surface of the lid 3 so as to be in contact with the bottom plate 12 d of the microwave waveguide 12 and to maintain airtightness in the chamber 10.
  • the dielectric block 23 is disposed below the microwave waveguide 22. Therefore, the dielectric blocks 13 and 23 are arranged side by side at a predetermined interval.
  • FIG. 3 which is a bottom view of the dielectric blocks 13 and 23 taken along line II in FIG. 2, a reflector 30 is provided between the dielectric blocks 13 and 23 arranged side by side.
  • the upper side is disposed in contact with the lower surface of the lid 3.
  • the reflecting plate 30 has a shape and dimension equal to the boundary surface between the dielectric blocks 13 and 23, and is made of an aluminum alloy, stainless steel, copper alloy or the like, and has non-magnetism and conductivity. Since the upper side of the reflector 30 is short-circuited to the lid 3, the reflector 30, the lid 3 and the microwave waveguide 12 are at the same potential.
  • the reflecting plate 30 may be composed of a core body made of an insulating material and a covering material such as an aluminum alloy or stainless steel as long as the surface thereof has conductivity.
  • a side reflector 40 is disposed around the dielectric blocks 13 and 23 so that the upper side thereof is in contact with the lower surface of the lid 3.
  • the side reflector 40 has four flat plates 40a to 40d and has a height substantially equal to the thickness of the dielectric blocks 13 and 23, respectively.
  • the side reflector 40 is made of an aluminum alloy, stainless steel, or the like, similar to the reflector 30, and has non-magnetism and conductivity. Since the upper side of the side reflector 40 is short-circuited to the lid 3, the side reflector 40, the lid 3 and the microwave waveguide 12 are at the same potential.
  • the cylindrical reflector 40 may be formed of a core body made of an insulating material and a covering material such as an aluminum alloy or stainless steel as long as the surface thereof has conductivity.
  • a dielectric plate 50 is provided below the dielectric blocks 13 and 23 so as to be in contact with the lower surfaces of the dielectric blocks 13 and 23 and the lower side of the reflector 30.
  • the dielectric plate 50 also has an object of shielding a plasma force from a bolt (not shown) that fixes the dielectric blocks 13 and 23 to the lid 3.
  • Gas is introduced.
  • the pressure in the chamber 10 is normally maintained at about 0.1 to 50 Pa.
  • the gas in the chamber 10 is ionized and dissociated, and the substrate S to be processed is placed in or near the plasma, thereby forming a film, etching, and etching.
  • a plasma treatment such as a process is performed.
  • a process for generating surface wave excited plasma by the plasma source 10 will be described.
  • the microwave oscillated from the microwave generator 11 propagates through the inside of the microwave waveguide 12 and is adjusted to the desired state by adjusting with the matching unit l ie and the termination coupler 12b.
  • a wave is formed.
  • the microwave passes through the slot antenna 12c arranged at a predetermined position, and is sequentially radiated to the dielectric block 13 and the dielectric plate 50, and in the very initial stage of plasma generation, the microwave power in the chamber 10 is emitted.
  • Gas is ionized and dissociated to generate plasma P.
  • the microwave becomes a surface wave SW and propagates along the surface of the dielectric plate 50 and spreads over the entire area.
  • the energy of the surface wave SW excites the gas in the chamber 10 to generate the surface wave excited plasma P. Generated.
  • surface wave excitation plasma P is generated by the same process.
  • a surface wave excitation plasma P having a size approximately equal to the total area of the dielectric blocks 13 and 23 is generated as a body.
  • Both the microwave propagating in the dielectric block 13 and the microphone mouth wave propagating in the dielectric block 23 are reflected by the reflector 30 and the side reflector 40, respectively, and are reflected by the reflector 30 and the side reflector 40, respectively.
  • Standing waves corresponding to the enclosed areas are formed. Therefore, the standing wave mode of the surface wave SW can be uniformly formed in a large area, and as a result, the surface wave excited plasma P can be uniformly generated in a large area.
  • the electromagnetic waves (microwaves) propagating in the dielectric blocks 13 and 23 are mutually guided as microwaves as reflected waves. It is possible to prevent the pipe from entering the pipe and to prevent the two surface waves SW from interfering with each other. That is, the plasma sources 10 and 20 can form the surface wave excitation plasma P having a predetermined plasma density and plasma distribution by independently controlling the microwave power without interfering with each other.
  • the reflector 30 sufficiently fulfills the above function with a thickness of about 1 mm, so that the plasma sources 10 and 20 arranged side by side operate as a single large area plasma source. Since the reflector 30 is as thin as about 1 mm, a uniform surface wave-excited plasma P can be obtained according to the total area of the dielectric blocks 13 and 23 in which the plasma density does not decrease immediately below the reflector 30. .
  • FIG. 4 is a diagram schematically showing the configuration of the plasma source of the SWP processing apparatus according to the embodiment of the present invention.
  • Fig. 4 (a) shows the configuration with two plasma sources
  • Fig. 4 (b) shows the configuration with three plasma sources.
  • the microwave input from the microwave generator 11 to the microwave waveguide 12 is S1
  • the output from the microwave waveguide 12 to the dielectric block 13 is Pl
  • the microwave transmission loss is Similarly
  • the microphone mouth wave input from the microwave generator 21 to the microwave waveguide 22 is S2
  • the output from the microwave waveguide 22 to the dielectric block 23 is P2
  • the microphone mouth wave propagation loss is If d2, then Equation 1 holds.
  • Equation 1 Since the outputs PI and P2 are not affected by each other, and the losses dl and d2 are known to be specific to the microwave waveguides 12 and 22, the microwave power to be easily input from Equation 1 can be set.
  • Equation 2 is similarly established.
  • the microwave power can be easily set.
  • Two plasma sources 10 and 20 are provided in the chamber 1, and the reflector 30 is disposed between the dielectric blocks 13 and 23 of the plasma sources 10 and 20, so that the inside of the dielectric blocks 13 and 23 is maintained. Since the interference of the propagating electromagnetic wave is prevented, the plasma sources 10 and 20 can maintain a predetermined performance. Therefore, the microwave power to be input can be controlled independently by the plasma sources 10 and 20.
  • the dielectric plate 50 By disposing the dielectric plate 50 in contact with the lower surfaces of the dielectric blocks 13 and 23 and the lower side of the reflector 30, the contamination of the substrate S to be processed due to metal contamination from the reflector 30 is prevented. be able to.
  • the dielectric plate 50 can be used as a protection plate for the dielectric blocks 13 and 23 that do not impair the formation of the surface wave SW, and it is only necessary to replace the dielectric plate 50. improves.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiment as long as the characteristics are not impaired.
  • the dielectric plate 50 may be a small area covering only the reflection plate 30 if the purpose is only to prevent metal contamination from the reflection plate 30.
  • the present invention is not limited to the substrate processing apparatus, and the present invention can also be applied to an apparatus that uses SWP as a sterilization / sterilization apparatus for medical instruments.
  • the present invention can be applied to an apparatus in which a SWP generation chamber and a processing chamber are provided separately.

Abstract

【課題】　常に大面積で均一なプラズマの生成を維持すること。 【解決手段】　プラズマソース１０は、マイクロ波発生装置、マイクロ波導波管１２および誘電体ブロック１３を備え、プラズマソース２０も同様に、マイクロ波発生装置、マイクロ波導波管２２および誘電体ブロック２３を備える。チャンバ１の蓋体３に、マイクロ波導波管１２，２２を並列に取り付け、誘電体ブロック１３，２３をチャンバ１内に配設する。誘電体ブロック１３と２３との間に反射板３０を介在させることにより、誘電体ブロック１３，２３内を伝搬する電磁波（マイクロ波）が反射波として相互に進入することを阻止する。これにより、プラズマソース１０，２０を独立に制御する。また、誘電体ブロック１３，２３の外周部にサイドリフレクタ４０を配設することにより、誘電体ブロック１３，２３内を伝搬する電磁波の定在波を形成し、表面波ＳＷの定在波モードを大面積で均一に形成する。

Description

明 細 書
表面波励起プラズマ処理装置
技術分野
[0001] 本発明は、表面波励起プラズマを利用して各種の処理を行う表面波励起プラズマ 処理装置に関する。
背景技術
[0002] 高密度で大面積のプラズマを生成できるプラズマ処理装置としては、表面波励起 プラズマを利用する装置が知られている。この種の装置では、マイクロ波導波管を分 岐して誘電体板上に並列配置し、 1台のマイクロ波発生部から導入したマイクロ波を 分岐して各マイクロ波導波管内を伝搬させ、誘電体板上の広い領域からマイクロ波 電力を取り入れることによって、大面積で均一なプラズマ生成を図った装置が知られ ている（例えば、特許文献 1参照)。
[0003] 特許文献 1 :特開 2005— 33100号公報 (第 2頁、図 1, 4)
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0004] 上記の特許文献 1の装置では、分岐した複数のマイクロ波導波管にマイクロ波電力 を分配して大面積のプラズマを生成できる。しかし、特許文献 1の装置では、負荷で あるプラズマの僅かな変化により導波管ごとのマイクロ波電力とプラズマとの結合状 態が変化し、各導波管への入力電力の分配比率が変わってしまい、均一なプラズマ を得ることができな 、場合がある。
課題を解決するための手段
[0005] (1)本発明の請求項 1に係る表面波励起プラズマ処理装置は、マイクロ波を発生す るマイクロ波発生部と、マイクロ波発生部からのマイクロ波を導入し管内を伝搬させる マイクロ波導波管と、マイクロ波導波管の H面に配置された所定形状の開口部である スロットアンテナと、マイクロ波導波管のスロットアンテナ力もマイクロ波を導入し表面 波を形成することにより表面波励起プラズマを生成させる誘電体部材とを有するブラ ズマソース部を 2以上備え、 2以上の並設された各誘電体部材の隣り合う側面の間に 反射板を設けたことを特徴とする。
(2)請求項 2に係る発明は、請求項 1の表面波励起プラズマ処理装置において、反 射板は、少なくとも表面が電気導体であって、その表面電位が前記各誘電体部材が 配設される筐体に短絡されて ヽることを特徴とする。
(3)請求項 3に係る発明は、請求項 1または 2の表面波励起プラズマ処理装置にお いて、 2以上の誘電体部材の外周側面に、少なくとも表面が電気導体であって、その 表面電位が筐体に短絡されたサイドリフレクタが設けられていることを特徴とする。
(4)請求項 4に係る発明は、請求項 1〜3のいずれかの表面波励起プラズマ処理に おいて、少なくとも反射板の露出部分を覆う誘電体板が設けられていることを特徴と する。
発明の効果
[0006] 本発明によれば、マイクロ波発生部とマイクロ波導波管と誘電体部材とを有するプ ラズマソース部を 2以上設け、各誘電体部材の間に反射板を介在させたので、隣接 する誘電体部材間での相互干渉を防止できる。そのため、各々のプラズマ発生部を 独立に制御可能であり、これらを調整することにより、大面積で均一なプラズマの生 成を定常的に維持することができる。
図面の簡単な説明
[0007] [図 1]本発明の実施の形態に係る SWP処理装置の概略構成を模式的に示す平面図 である。
[図 2]本発明の実施の形態に係る SWP処理装置の主要部の構成を模式的に示す縦 断面図である。
[図 3]図 2の I I線に沿って見た誘電体ブロック 13, 23の下面図である。
[図 4]本発明の実施の形態による SWP処理装置のプラズマソースの構成を模式的に 示す図である。図 4 (a)は、 2台のプラズマソースによる構成、図 4 (b)は、 3台のプラズ マソースによる構成を示す。
符号の説明
[0008] 1 :チャンバ 2 :チャンバ本体
3 :蓋体 10, 20 :プラズマソース 11, 21 :マイクロ波発生装置 12, 22 :マイクロ波導波管
13, 23 :誘電体ブロック 30 :反射板
40 :サイドリフレクタ 50 :誘電体板
100 : SWP処理装置 P：表面波励起プラズマ (プラズマ)
S :被処理基板 SW:表面波
発明を実施するための最良の形態
[0009] 以下、本発明の実施の形態による表面波励起プラズマ（SWP : Surface Wave Plasm a)処理装置（以下、 SWP処理装置と略す）について図 1〜4を参照しながら説明する 。図 1は、本発明の実施の形態による SWP処理装置の概略構成を模式的に示す平 面図である。図 2は、本発明の実施の形態による SWP処理装置の主要部の構成を 模式的に示す縦断面図である。
[0010] 図 1および図 2を参照すると、 SWP処理装置 100は、チャンバ 1および 2台のプラズ マソース 10, 20を備える。チャンバ 1は、被処理基板のプラズマ処理を行うための密 閉筐体である。プラズマソース 10は、マイクロ波発生装置 11、マイクロ波導波管 12お よび誘電体ブロック 13を備える。マイクロ波発生装置 11は、高圧電源 l la、マイクロ 波発振器 l lb、アイソレータ l lc、方向性結合器 l ld、整合器 l ieおよび接続管 1 If を有し、マイクロ波を発振してマイクロ波導波管 12の端面へ出力するように構成され ている。
[0011] マイクロ波導波管 12は、アルミニウム合金、銅、銅合金などの非磁性材料で作製さ れ、チャンバ 1の上部に取り付けられており、図 1中、左右方向に延在する管である。 マイクロ波導波管 12の左側の端面には、接続管 1 Ifと接続されたマイクロ波導入口 1 2aが設けられ、右側の端面には、終端結合器 12bが設けられている。マイクロ波導入 口 12aから導入されたマイクロ波 Mは右方向に進行する。
[0012] 誘電体ブロック 13は、石英、アルミナ、ジルコユアなどで作製され、マイクロ波導波 管 12の下面に接してチャンバ 1内に配設された平板である。後述するように、マイクロ 波導波管 12から誘電体ブロック 13へマイクロ波電力を導入することにより、チャンバ 1の内部空間にプラズマを生成する。
[0013] プラズマソース 20も、プラズマソース 10と同じ構成である。マイクロ波発生装置 21 は、マイクロ波発生装置 11と寸法、形状、規格などが同じであり、マイクロ波導波管 2 2は、マイクロ波導波管 12と寸法、形状、規格などが同じであり、誘電体ブロック 23は 、誘電体ブロック 13と寸法、形状、材質などが同じである。つまり、チャンバ 1には、同 じ構成のプラズマソース 10, 20が設けられている。したがって、以下では、主としてプ ラズマソース 10について説明する。
[0014] 図 2を参照しながら、 SWP処理装置 100の構成を詳しく説明する。チャンバ 1は、チ ヤンバ本体 2と、本体 2の上面に配設される蓋体 3とを有する密閉筐体である。チャン バ本体 2には、被処理基板 Sを保持する基板ホルダー 4と、不図示のガス供給系に配 管接続され、チャンバ 10内に所定のガスを導入するガス導入口 5と、不図示の真空 ポンプに配管接続され、チャンバ 10内から気体を排気する真空排気口 6とが設けら れている。
[0015] 蓋体 3には、マイクロ波導波管 12, 22が並列に取り付けられている。マイクロ波導 波管 12の底板 12dには、管の軸方向（紙面と垂直方向）に沿って複数のスロットアン テナ 12cが所定間隔で配設されている。スロットアンテナ 12cは、底板 12dを貫通して 形成される長矩形状の開口である。底板 12aの内面は磁界面 (H面）と呼ばれる。マ イク口波導波管 22もマイクロ波導波管 12と同じ構成である。
[0016] 誘電体ブロック 13は、マイクロ波導波管 12の底板 12dに接して、チャンバ 10内の 気密を保持するように蓋体 3の下面に配設されている。誘電体ブロック 23も同様に、 マイクロ波導波管 22の下側に配設されている。したがって、誘電体ブロック 13と 23は 所定の間隔を保って並設されている。
[0017] 誘電体ブロック 13, 23を図 2の I I線に沿って見た下面図である図 3も参照すると、 並設された誘電体ブロック 13, 23の間には、反射板 30がその上辺を蓋体 3の下面 に接して配設されている。反射板 30は、誘電体ブロック 13, 23の境界面に等しい形 状寸法を有するとともに、アルミニウム合金、ステンレス鋼、銅合金などで作製され、 非磁性と導電性とを有している。反射板 30の上辺が蓋体 3に短絡されているため、 反射板 30と蓋体 3とマイクロ波導波管 12とは同電位となっている。なお、反射板 30 は、その表面が導電性を有していればよぐ例えば絶縁材料の芯体とアルミニウム合 金やステンレス鋼などの被覆材とで構成してもよ 、。 [0018] また、誘電体ブロック 13, 23の周囲には、サイドリフレクタ 40がその上辺を蓋体 3の 下面に接して配設されている。サイドリフレクタ 40は、 4枚の平板 40a〜40d力 なり、 それぞれ誘電体ブロック 13, 23の厚さにほぼ等しい高さを有している。サイドリフレタ タ 40は、反射板 30と同様、アルミニウム合金やステンレス鋼などで作製され、非磁性 と導電性とを有している。サイドリフレクタ 40の上辺が蓋体 3に短絡されているため、 サイドリフレクタ 40と蓋体 3とマイクロ波導波管 12とは同電位となっている。なお、サイ ドリフレクタ 40は、その表面が導電性を有していればよぐ例えば絶縁材料の芯体と アルミニウム合金やステンレス鋼などの被覆材とで構成してもよい。
[0019] さらに、誘電体ブロック 13, 23の下側には、誘電体ブロック 13, 23の下面と反射板 30の下辺に接して遮蔽する誘電体板 50が配設されている。誘電体板 50は、誘電体 ブロック 13, 23を蓋体 3に固定する不図示のボルトをプラズマ力 遮蔽する目的もあ る。
[0020] プラズマ処理の目的に応じて、ガス導入口 5からチャンバ 10内へ O , H , N , NH
2 2 2
, CI , SiH , SF , TEOS (Tetra Ethyl Ortho- Silicate： Si(OC H ) ) , Ar, He等の
3 2 4 6 2 3 4
ガスが導入される。ガスを導入しながら真空排気口 6から排気することによって、チヤ ンバ 10内の圧力は通常、 0. l〜50Pa程度に保持される。このような減圧雰囲気で 形成される表面波励起プラズマ Pを利用してチャンバ 10内のガスを電離、解離し、プ ラズマ中または近傍に被処理基板 Sを置くことによって、成膜、エッチング、アツシン グ等のプラズマ処理が行われる。
[0021] プラズマソース 10による表面波励起プラズマの生成プロセスを説明する。マイクロ 波発生装置 11から発振された周波数 2. 45GHzのマイクロ波は、マイクロ波導波管 1 2の内部を伝搬し、整合器 l ieと終端結合器 12bで調整することにより所望の状態に 定在波が形成される。マイクロ波は、所定の位置に配列されたスロットアンテナ 12cを 通過して誘電体ブロック 13、誘電体板 50に順次放射され、プラズマ生成の極初期に おいてはそのマイクロ波電力によりチャンバ 10内のガスが電離、解離されてプラズマ Pが生成される。そして、プラズマ Pの電子密度がカットオフ以上になると、マイクロ波 は表面波 SWとなって誘電体板 50の表面に沿って伝搬し全域に拡がる。この表面波 SWのエネルギーによりチャンバ 10内のガスが励起されて表面波励起プラズマ Pが 生成される。
[0022] プラズマソース 20についても同様のプロセスで表面波励起プラズマ Pが生成される 。その結果、誘電体ブロック 13, 23の合計面積にほぼ等しい大きさの表面波励起プ ラズマ Pがー体で生成される。
[0023] 誘電体ブロック 13内を伝搬するマイクロ波と誘電体ブロック 23内を伝搬するマイク 口波は、いずれも反射板 30およびサイドリフレクタ 40でそれぞれ反射され、反射板 3 0およびサイドリフレクタ 40で囲まれた領域に応じた定在波がそれぞれ形成される。し たがって、表面波 SWの定在波モードを大面積で均一に形成することができ、結果的 に、表面波励起プラズマ Pを大面積で均一に生成できる。
[0024] また、誘電体ブロック 13と 23との間に反射板 30を配設することにより、誘電体ブロッ ク 13, 23内を伝搬する電磁波（マイクロ波）が反射波として相互にマイクロ波導波管 へ進入することを阻止でき、また、 2つの表面波 SWが相互に干渉することを防止でき る。つまり、プラズマソース 10, 20は、相互に干渉することなくマイクロ波電力を独立 に制御することにより、所定のプラズマ密度、プラズマ分布をもつ表面波励起プラズ マ Pを形成することができる。なお、反射板 30は、 1mm程度の厚さで十分に上記の 機能を果たすため、並設されたプラズマソース 10, 20は、見かけ上、 1つの大面積用 プラズマソースとして動作する。反射板 30は、 1mm程度と薄いため、反射板 30の直 下でプラズマ密度が低下することはなぐ誘電体ブロック 13と 23の合計面積に応じた 均一な表面波励起プラズマ Pを得ることができる。
[0025] 図 4は、本発明の実施の形態による SWP処理装置のプラズマソースの構成を模式 的に示す図である。図 4 (a)は、 2台のプラズマソースによる構成、図 4 (b)は、 3台の プラズマソースによる構成を示す。
図 4 (a)では、マイクロ波発生装置 11からマイクロ波導波管 12へのマイクロ波入力 を S1とし、マイクロ波導波管 12から誘電体ブロック 13への出力を Pl、マイクロ波の伝 搬損失を dlとし、同様に、マイクロ波発生装置 21からマイクロ波導波管 22へのマイク 口波入力を S2とし、マイクロ波導波管 22から誘電体ブロック 23への出力を P2、マイク 口波の伝搬損失を d2とした場合、式 1が成立する。
Sl + S2 = Pl +P2+ (dl + d2) · · · (1) 出力 PI, P2は互いに影響を受けず、損失 dl, d2はマイクロ波導波管 12, 22に固 有の値で既知であるから、式 1から容易に投入するマイクロ波電力を設定できる。
[0026] 図 4 (b)では、図 4 (a)のプラズマソース 10, 20にプラズマソース 10Aが追加された だけであり、同様に式 2が成立する。
Sl + S2 + S3 = Pl + P2 + P3+ (dl + d2 + d3) · · · (2)
式 2に基づ 、て容易に投入するマイクロ波電力を設定できる。
[0027] 以上説明したように、本実施の形態の SWP処理装置 100によれば、次のような作 用効果を奏する。
(1)チャンバ 1に 2つのプラズマソース 10, 20を設け、プラズマソース 10, 20の誘電 体ブロック 13と 23との間に反射板 30を配設することにより、誘電体ブロック 13, 23内 を伝搬する電磁波の干渉を阻止するようにしたので、プラズマソース 10, 20は所定 の性能を維持することができる。そのため、プラズマソース 10, 20では投入するマイ クロ波電力を独立に制御することができる。
[0028] (2)誘電体ブロック 13, 23の外周部に反射板 30とサイドリフレクタ 40を配設するこ と〖こより、誘電体ブロック 13, 23内を伝搬する電磁波の定在波を形成し、表面波 SW の定在波モードを大面積で均一に形成することができる。
(3)誘電体ブロック 13, 23の下面と反射板 30の下辺に接して誘電体板 50を配設 することにより、反射板 30からの金属コンタミネーシヨンによる被処理基板 Sの汚染を 防止することができる。また、誘電体板 50は、表面波 SWの形成を損なうことなぐ誘 電体ブロック 13, 23の防着板として使用でき、誘電体板 50を交換するだけで済むの で、メンテナンスの利便性が向上する。
[0029] 本発明は、その特徴を損なわない限り、以上説明した実施の形態に何ら限定され ない。例えば、本実施の形態では、 2つのプラズマソース 10, 20を並設した力 もち ろん 3台以上並設し、各々のプラズマソースを独立に制御してもよい。また、誘電体 板 50は、反射板 30からの金属コンタミネーシヨンの防止のみが目的であれば、反射 板 30のみを覆う小面積のものを使用できる。さらに、基板処理装置に限定されず、医 療器具などの殺菌、滅菌装置として SWPを利用する装置にも本発明が適用できる。 さらにまた、 SWP発生室と処理室を別々に設けた装置にも本発明が適用できる。

Claims

請求の範囲
[1] マイクロ波を発生するマイクロ波発生部と、前記マイクロ波発生部からのマイクロ波 を導入し管内を伝搬させるマイクロ波導波管と、前記マイクロ波導波管の H面に配置 された所定形状の開口部であるスロットアンテナと、前記マイクロ波導波管のスロット アンテナ力 マイクロ波を導入し表面波を形成することにより表面波励起プラズマを 生成させる誘電体部材とを有するプラズマソース部を 2以上備え、
前記 2以上の並設された各誘電体部材の隣り合う側面の間に反射板を設けたこと を特徴とする表面波励起プラズマ処理装置。
[2] 請求項 1に記載の表面波励起プラズマ処理装置にお!、て、
前記反射板は、少なくとも表面が電気導体であって、その表面電位が前記各誘電 体部材が配設される筐体に短絡されていることを特徴とする表面波励起プラズマ処 理装置。
[3] 請求項 1または 2に記載の表面波励起プラズマ処理装置において、
前記 2以上の誘電体部材の外周側面に、少なくとも表面が電気導体であって、その 表面電位が前記筐体に短絡されたサイドリフレクタが設けられていることを特徴とする 表面波励起プラズマ処理装置。
[4] 請求項 1〜3のいずれか一項に記載の表面波励起プラズマ処理において、
少なくとも前記反射板の露出部分を覆う誘電体板が設けられていることを特徴とす る表面波励起プラズマ処理装置。
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