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JP2018006718A - Microwave plasma processing device - Google Patents

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JP2018006718A
JP2018006718A JP2016136389A JP2016136389A JP2018006718A JP 2018006718 A JP2018006718 A JP 2018006718A JP 2016136389 A JP2016136389 A JP 2016136389A JP 2016136389 A JP2016136389 A JP 2016136389A JP 2018006718 A JP2018006718 A JP 2018006718A
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JP
Japan
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microwave
slot
plasma processing
radiating member
central axis
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Pending
Application number
JP2016136389A
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Japanese (ja)
Inventor
池田 太郎
Taro Ikeda
太郎 池田
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Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a microwave plasma processing device capable of suppressing interference of a microwave.SOLUTION: A microwave plasma processing device is provided on a microwave radiation member in a circumferential direction as a center of a central axis of the microwave radiation member while having an equivalent interval, includes a plurality of microwave introduction mechanisms formed by a microwave waveguide introducing the microwave to the microwave radiation member, and includes: a slow-wave material 121 formed by a dielectric body corresponded and provided to a region where the plurality of microwave introduction mechanisms is arranged; and a slot 123 radiating the microwave covered by the slow-wave material and introduced through the slow-wave material. The slot has a circular form as a center of the central axial of the microwave radiation member, and is formed on any one of an inner peripheral side and an outer peripheral side from the circle coupled by each central axis of the microwave waveguide with an intersection point of the microwave radiation member.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus.

複数のマイクロ波導入機構を用いてマイクロ波を空間合成することにより、各マイクロ波導入機構から導入されるマイクロ波の位相や強度を個別に調整し、プラズマの分布を調整することが可能なマイクロ波プラズマ源が知られている(例えば、特許文献1参照)。   Microwaves that can adjust the phase and intensity of the microwaves introduced from each microwave introduction mechanism and adjust the plasma distribution by spatially synthesizing the microwaves using multiple microwave introduction mechanisms A wave plasma source is known (see, for example, Patent Document 1).

特開2012−216745号公報JP 2012-216745 A

上記のマイクロ波プラズマ源を用いる場合、マイクロ波導入機構の数が少ないと、周方向にプラズマが十分に広がらず、均一なプラズマを得ることが困難である。そこで、マイクロ波導入機構の数を増やすことが考えられる。   When the above microwave plasma source is used, if the number of microwave introduction mechanisms is small, the plasma does not spread sufficiently in the circumferential direction, and it is difficult to obtain a uniform plasma. Therefore, it is conceivable to increase the number of microwave introduction mechanisms.

しかしながら、マイクロ波導入機構の数を増やすと、隣接するマイクロ波導入機構同士の距離が短くなるため、各マイクロ波導入機構から導入されるマイクロ波が互いに干渉する場合がある。   However, when the number of microwave introduction mechanisms is increased, the distance between adjacent microwave introduction mechanisms is shortened, so that the microwaves introduced from the respective microwave introduction mechanisms may interfere with each other.

そこで、本発明の一態様では、マイクロ波の干渉を抑制することが可能な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。   In view of the above, an object of one embodiment of the present invention is to provide a microwave plasma processing apparatus capable of suppressing microwave interference.

上記目的を達成するため、本発明の一態様に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、基板を収容するチャンバ内にマイクロ波を放射して表面波プラズマを形成するマイクロ波プラズマ処理装置であって、前記チャンバ内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部材と、前記マイクロ波放射部材の上に、前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心として円周方向に等間隔に設けられ、前記マイクロ波放射部材にマイクロ波を導入する導波管により形成された複数のマイクロ波導入機構と、を有し、前記マイクロ波放射部材は、金属からなる本体部と、前記本体部の前記マイクロ波が導入される側に前記複数のマイクロ波導入機構が配置される領域に対応して設けられた誘電体からなる遅波材と、前記遅波材により覆われ前記遅波材を介して導入されたマイクロ波を放射するスロットと、前記本体部のマイクロ波を放射する側に前記スロットが形成された領域を覆うように設けられた誘電体からなるマイクロ波透過部材と、を有し、前記スロットは、前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心とする円であって、前記導波管の各々の中心軸と前記マイクロ波放射部材との交点を結んでなる円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成されている。   In order to achieve the above object, a microwave plasma processing apparatus according to one aspect of the present invention is a microwave plasma processing apparatus that forms a surface wave plasma by radiating microwaves into a chamber that accommodates a substrate. A microwave radiating member that radiates microwaves into the chamber, and is provided on the microwave radiating member at equal intervals in the circumferential direction around the central axis of the microwave radiating member. A plurality of microwave introduction mechanisms formed by a waveguide for introducing a microwave, and the microwave radiation member includes a main body made of metal, and a side of the main body on which the microwave is introduced A slow wave material made of a dielectric material provided corresponding to a region where the plurality of microwave introduction mechanisms are disposed, and is covered with the slow wave material and introduced through the slow wave material A slot for radiating microwaves, and a microwave transmitting member made of a dielectric provided so as to cover a region where the slot is formed on the side of radiating microwaves of the main body, and the slot , A circle centering on the central axis of the microwave radiating member, the inner peripheral side and the outer peripheral side of a circle connecting the intersection of each central axis of the waveguide and the microwave radiating member At least one of them is formed.

開示のマイクロ波プラズマ処理装置によれば、マイクロ波の干渉を抑制することができる。   According to the disclosed microwave plasma processing apparatus, microwave interference can be suppressed.

一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面の一例を示す図The figure which shows an example of the longitudinal cross-section of the microwave plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment 一実施形態に係るマイクロ波プラズマ源の構成の一例を示すブロック図The block diagram which shows an example of a structure of the microwave plasma source which concerns on one Embodiment 一実施形態に係る周縁マイクロ波導入機構の一例を示す概略斜視図Schematic perspective view showing an example of a peripheral microwave introduction mechanism according to an embodiment 一実施形態に係る周縁マイクロ波導入機構の他の例を示す概略斜視図Schematic perspective view showing another example of the peripheral microwave introduction mechanism according to one embodiment 一実施形態に係るマイクロ波放射部材の一例を示す拡大図The enlarged view which shows an example of the microwave radiation member which concerns on one Embodiment 遅波材の配置の一例を説明するための図The figure for demonstrating an example of arrangement | positioning of a slow wave material スロットの配置の一例を説明するための図The figure for demonstrating an example of arrangement | positioning of a slot スロットの配置の他の例を説明するための図The figure for demonstrating the other example of arrangement | positioning of a slot スロットの配置の更に他の例を説明するための図The figure for demonstrating the further another example of arrangement | positioning of a slot 一実施形態の変形例1に係るマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面の一例を示す図The figure which shows an example of the longitudinal cross-section of the microwave plasma processing apparatus which concerns on the modification 1 of one Embodiment. 一実施形態の変形例2に係るマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面の一例を示す図The figure which shows an example of the longitudinal cross-section of the microwave plasma processing apparatus which concerns on the modification 2 of one Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することによって重複した説明を省く。   Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, in this specification and drawing, about the substantially same structure, the duplicate description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

(マイクロ波プラズマ処理装置の全体構成)
マイクロ波プラズマ処理装置100について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置100の縦断面の一例を示す図である。
(Overall configuration of microwave plasma processing equipment)
The microwave plasma processing apparatus 100 will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a longitudinal section of a microwave plasma processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention.

マイクロ波プラズマ処理装置100は、マイクロ波により表面波プラズマを形成して基板の一例である半導体ウエハ(以下「ウエハW」という。)に対して所定のプラズマ処理を行う。プラズマ処理の一例としては、成膜処理又はエッチング処理が例示される。   The microwave plasma processing apparatus 100 forms surface wave plasma by microwaves and performs predetermined plasma processing on a semiconductor wafer (hereinafter referred to as “wafer W”) which is an example of a substrate. As an example of the plasma process, a film forming process or an etching process is exemplified.

マイクロ波プラズマ処理装置100は、ウエハWを収容するチャンバ1を有する。チャンバ1は、気密に構成されたアルミニウム又はステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の容器であり、接地されている。マイクロ波プラズマ源2は、チャンバ1の上部に形成された開口部1aからチャンバ1の内部に臨むように設けられている。マイクロ波プラズマ源2によりチャンバ1内にマイクロ波が導入されると、チャンバ1内にて表面波プラズマが形成される。   The microwave plasma processing apparatus 100 includes a chamber 1 that accommodates a wafer W. The chamber 1 is a substantially cylindrical container made of a metal material such as aluminum or stainless steel that is hermetically configured and is grounded. The microwave plasma source 2 is provided so as to face the inside of the chamber 1 from an opening 1 a formed in the upper portion of the chamber 1. When microwaves are introduced into the chamber 1 by the microwave plasma source 2, surface wave plasma is formed in the chamber 1.

チャンバ1内にはウエハWを載置する載置台11が設けられている。載置台11は、チャンバ1の底部中央に絶縁部材12aを介して立設された筒状の支持部材12により支持されている。載置台11及び支持部材12を構成する材料としては、表面をアルマイト処理(陽極酸化処理)したアルミニウム等の金属や内部に高周波用の電極を有した絶縁性部材(セラミックス等)が例示される。載置台11には、ウエハWを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハWの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路等が設けられてもよい。   A mounting table 11 on which a wafer W is mounted is provided in the chamber 1. The mounting table 11 is supported by a cylindrical support member 12 erected at the center of the bottom of the chamber 1 via an insulating member 12a. Examples of the material constituting the mounting table 11 and the support member 12 include metals such as aluminum whose surfaces are anodized (anodized) and insulating members (ceramics and the like) having high-frequency electrodes therein. The mounting table 11 may be provided with an electrostatic chuck for electrostatically attracting the wafer W, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying heat transfer gas to the back surface of the wafer W, and the like.

載置台11には、整合器13を介して高周波バイアス電源14が電気的に接続されている。この高周波バイアス電源14から載置台11に高周波電力が供給されることにより、ウエハW側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。なお、高周波バイアス電源14はプラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。この場合は、載置台11としてAlNのようなセラミックス等からなる絶縁性部材を用いも電極は不要である。   A high frequency bias power source 14 is electrically connected to the mounting table 11 via a matching unit 13. By supplying high-frequency power from the high-frequency bias power source 14 to the mounting table 11, ions in the plasma are attracted to the wafer W side. Note that the high-frequency bias power source 14 may not be provided depending on the characteristics of the plasma processing. In this case, an electrode is not required even if an insulating member made of ceramics such as AlN is used as the mounting table 11.

チャンバ1の底部には排気管15が接続されており、この排気管15には真空ポンプを含む排気装置16が接続されている。排気装置16を作動させるとチャンバ1内が排気され、これにより、チャンバ1内が所定の真空度まで高速に減圧される。チャンバ1の側壁には、ウエハWの搬入出を行うための搬入出口17と、搬入出口17を開閉するゲートバルブ18とが設けられている。   An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the chamber 1, and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15. When the exhaust device 16 is operated, the inside of the chamber 1 is exhausted, and thereby the inside of the chamber 1 is depressurized at a high speed to a predetermined vacuum level. On the side wall of the chamber 1, a loading / unloading port 17 for loading / unloading the wafer W and a gate valve 18 for opening / closing the loading / unloading port 17 are provided.

マイクロ波プラズマ源2は、マイクロ波出力部30とマイクロ波伝送部40とマイクロ波放射部材50とを有する。マイクロ波出力部30は、複数経路に分配してマイクロ波を出力する。   The microwave plasma source 2 includes a microwave output unit 30, a microwave transmission unit 40, and a microwave radiation member 50. The microwave output unit 30 outputs the microwaves distributed to a plurality of paths.

マイクロ波伝送部40は、マイクロ波出力部30から出力されたマイクロ波を伝送する。周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bは、アンプ部42から出力されたマイクロ波をマイクロ波放射部材50に導入する機能及びインピーダンスを整合する機能を有する。   The microwave transmission unit 40 transmits the microwave output from the microwave output unit 30. The peripheral microwave introduction mechanism 43a and the central microwave introduction mechanism 43b have a function of introducing the microwave output from the amplifier unit 42 into the microwave radiation member 50 and a function of matching impedance.

周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bは、筒状の外側導体52及びその中心に設けられた棒状の内側導体53が同軸状に配置されている。外側導体52と内側導体53との間の空間にマイクロ波電力が給電され、マイクロ波放射部材50に向かってマイクロ波が伝播する。   In the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the center microwave introduction mechanism 43b, a cylindrical outer conductor 52 and a rod-shaped inner conductor 53 provided at the center thereof are arranged coaxially. Microwave power is supplied to the space between the outer conductor 52 and the inner conductor 53, and the microwave propagates toward the microwave radiating member 50.

周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bには、スラグ61と、その先端部に位置するインピーダンス調整部材140とが設けられている。スラグ61を移動させることにより、チャンバ1内の負荷(プラズマ)のインピーダンスをマイクロ波出力部30におけるマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させる機能を有する。インピーダンス調整部材140は、誘電体で形成され、その比誘電率によりマイクロ波伝送路44のインピーダンスを調整するようになっている。   The peripheral microwave introduction mechanism 43a and the central microwave introduction mechanism 43b are provided with a slag 61 and an impedance adjustment member 140 located at the tip thereof. By moving the slag 61, the impedance of the load (plasma) in the chamber 1 is matched with the characteristic impedance of the microwave power source in the microwave output unit 30. The impedance adjusting member 140 is formed of a dielectric, and adjusts the impedance of the microwave transmission path 44 by its relative dielectric constant.

マイクロ波放射部材50は、チャンバ1の上部に設けられた支持リング29に気密にシールされた状態で設けられ、マイクロ波伝送部40から伝送されたマイクロ波をチャンバ1内に放射する。マイクロ波放射部材50は、チャンバ1の天井部を構成している。   The microwave radiating member 50 is provided in a state of being hermetically sealed to a support ring 29 provided at the upper portion of the chamber 1, and radiates the microwave transmitted from the microwave transmission unit 40 into the chamber 1. The microwave radiation member 50 constitutes the ceiling portion of the chamber 1.

マイクロ波放射部材50にはシャワー構造の第1ガス導入部21が設けられており、第1ガス導入部21には、ガス供給配管111を介して第1ガス供給源22が接続されている。第1ガス供給源22から供給される、プラズマ生成用のガス、例えばArガスや高エネルギーで分解させたいガス、例えばOガスやNガス等の第1のガスは、第1ガス導入部21を通ってチャンバ1内にシャワー状に供給される。 The microwave radiation member 50 is provided with a first gas introduction part 21 having a shower structure, and a first gas supply source 22 is connected to the first gas introduction part 21 via a gas supply pipe 111. A gas for plasma generation, such as Ar gas or a gas to be decomposed with high energy, such as O 2 gas or N 2 gas, supplied from the first gas supply source 22 is a first gas introduction unit. 21 is supplied into the chamber 1 as a shower.

マイクロ波放射部材50は、本体部120、遅波材121、マイクロ波透過部材122、スロット123及び誘電体層124を有する。なお、マイクロ波放射部材50の詳細な構造については後述する。   The microwave radiation member 50 includes a main body 120, a slow wave material 121, a microwave transmission member 122, a slot 123, and a dielectric layer 124. The detailed structure of the microwave radiating member 50 will be described later.

チャンバ1内の載置台11とマイクロ波放射部材50との間の位置には、シャワープレートとして構成される第2ガス導入部23が水平に設けられている。この第2ガス導入部23は、格子状に形成されたガス流路24と、このガス流路24に形成された多数のガス孔25とを有しており、格子状のガス流路24の間は空間部26となっている。ガス流路24には、チャンバ1の外側に延びるガス供給配管27が接続されており、ガス供給配管27には第2ガス供給源28が接続されている。第2ガス供給源28からは、成膜処理やエッチング処理等のプラズマ処理の際に、極力分解させずに供給したい処理ガス、例えばSiHガスやCガス等の第2のガスが供給されるようになっている。なお、第1ガス供給源22及び第2ガス供給源28から供給されるガスとしては、プラズマ処理の内容に応じた種々のガスを用いることができる。 A second gas introduction portion 23 configured as a shower plate is horizontally provided at a position between the mounting table 11 and the microwave radiation member 50 in the chamber 1. The second gas introduction part 23 has a gas flow path 24 formed in a lattice shape and a large number of gas holes 25 formed in the gas flow path 24. The space 26 is a space. A gas supply pipe 27 extending outside the chamber 1 is connected to the gas flow path 24, and a second gas supply source 28 is connected to the gas supply pipe 27. A second gas such as SiH 4 gas or C 5 F 8 gas is supplied from the second gas supply source 28 to be supplied without being decomposed as much as possible during plasma processing such as film formation or etching. It comes to be supplied. In addition, as gas supplied from the 1st gas supply source 22 and the 2nd gas supply source 28, the various gas according to the content of the plasma processing can be used.

マイクロ波プラズマ処理装置100の各部は、制御装置3により制御される。制御装置3は、マイクロプロセッサ4と、ROM(Read Only Memory)5と、RAM(Random Access Memory)6とを有する。ROM5やRAM6にはマイクロ波プラズマ処理装置100のプロセスシーケンス及び制御パラメータであるプロセスレシピが記憶されている。マイクロプロセッサ4は、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに基づき、マイクロ波プラズマ処理装置100の各部を制御する制御部の一例である。制御装置3は、タッチパネル7及びディスプレイ8等を有し、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに従って所定の制御を行う際の入力や結果の表示等が可能になっている。   Each part of the microwave plasma processing apparatus 100 is controlled by the control device 3. The control device 3 includes a microprocessor 4, a ROM (Read Only Memory) 5, and a RAM (Random Access Memory) 6. The ROM 5 and the RAM 6 store a process recipe that is a process sequence and control parameters of the microwave plasma processing apparatus 100. The microprocessor 4 is an example of a control unit that controls each unit of the microwave plasma processing apparatus 100 based on a process sequence and a process recipe. The control device 3 includes a touch panel 7, a display 8, and the like, and can perform input and display of results when performing predetermined control according to a process sequence and a process recipe.

係る構成のマイクロ波プラズマ処理装置100においてプラズマ処理を行う際には、まず、ウエハWが、搬送アームの上に保持された状態で、開口したゲートバルブ18から搬入出口17を通りチャンバ1内に搬入される。ゲートバルブ18はウエハWを搬入後に閉じられる。ウエハWは、搬送アームから図示しない昇降ピンに移され、昇降ピンが降下することにより載置台11に載置される。チャンバ1内の圧力は、排気装置16により所定の真空度に保持される。ガスが第1ガス導入部21及び第2ガス導入部23からシャワー状にチャンバ1内に導入される。マイクロ波がチャンバ1の天井部から導入され、高周波電力が載置台11に印加される。   When plasma processing is performed in the microwave plasma processing apparatus 100 having such a configuration, first, the wafer W is held on the transfer arm, and then enters the chamber 1 from the opened gate valve 18 through the loading / unloading port 17. It is brought in. The gate valve 18 is closed after the wafer W is loaded. The wafer W is transferred from the transfer arm to a lift pin (not shown), and is placed on the mounting table 11 as the lift pin is lowered. The pressure in the chamber 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 16. Gas is introduced into the chamber 1 from the first gas introduction part 21 and the second gas introduction part 23 in the form of a shower. Microwaves are introduced from the ceiling of the chamber 1 and high frequency power is applied to the mounting table 11.

周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bを介してチャンバ1の天井部から放射されたマイクロ波によりチャンバ1側の表面に生成される表面波プラズマによってウエハWにプラズマ処理が施される。   The wafer W is subjected to plasma processing by surface wave plasma generated on the surface on the chamber 1 side by the microwave radiated from the ceiling portion of the chamber 1 through the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the central microwave introduction mechanism 43b. .

(マイクロ波プラズマ源)
マイクロ波プラズマ源2について説明する。図2は、図1のマイクロ波プラズマ処理装置100に用いられるマイクロ波プラズマ源2の構成の一例を示すブロック図である。
(Microwave plasma source)
The microwave plasma source 2 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing an example of the configuration of the microwave plasma source 2 used in the microwave plasma processing apparatus 100 of FIG.

マイクロ波プラズマ源2は、マイクロ波出力部30と、マイクロ波伝送部40と、マイクロ波放射部材50とを有する。図2に示されるように、マイクロ波出力部30は、マイクロ波電源31と、マイクロ波発振器32と、発振されたマイクロ波を増幅するアンプ33と、増幅されたマイクロ波を複数に分配する分配器34とを有している。   The microwave plasma source 2 includes a microwave output unit 30, a microwave transmission unit 40, and a microwave radiation member 50. As shown in FIG. 2, the microwave output unit 30 includes a microwave power source 31, a microwave oscillator 32, an amplifier 33 that amplifies the oscillated microwave, and a distribution that distributes the amplified microwave into a plurality of parts. And 34.

マイクロ波発振器32は、所定周波数(例えば、860MHz)のマイクロ波を例えばPLL(Phase Locked Loop)発振させる。分配器34では、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながらアンプ33で増幅されたマイクロ波を分配する。なお、マイクロ波の周波数としては、860MHzの他に、915MHz等、700MHzから3GHzの範囲の種々の周波数を用いることができる。   The microwave oscillator 32 oscillates a microwave having a predetermined frequency (for example, 860 MHz), for example, by PLL (Phase Locked Loop). The distributor 34 distributes the microwave amplified by the amplifier 33 while matching the impedance between the input side and the output side so that the loss of the microwave does not occur as much as possible. As the microwave frequency, various frequencies in the range of 700 MHz to 3 GHz such as 915 MHz can be used in addition to 860 MHz.

図1に示されるように、マイクロ波伝送部40は、複数のアンプ部42と、アンプ部42に対応して設けられた周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bとを有する。周縁マイクロ波導入機構43aは、マイクロ波放射部材50の周縁部の上に周方向に沿って複数設けられており、中心マイクロ波導入機構43bは、マイクロ波放射部材50の中央部の上に一つ設けられている。周縁マイクロ波導入機構43aの数は2以上であればよいが、3以上が好ましく、例えば3〜6であってもよい。   As shown in FIG. 1, the microwave transmission unit 40 includes a plurality of amplifier units 42, and a peripheral microwave introduction mechanism 43 a and a central microwave introduction mechanism 43 b provided corresponding to the amplifier unit 42. A plurality of peripheral microwave introduction mechanisms 43 a are provided along the circumferential direction on the peripheral portion of the microwave radiating member 50, and the central microwave introduction mechanism 43 b is provided on the central portion of the microwave radiating member 50. One is provided. The number of peripheral microwave introduction mechanisms 43a may be two or more, but is preferably three or more, for example, 3-6.

図2に示すように、アンプ部42は、分配器34にて分配されたマイクロ波を周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bに導く。アンプ部42は、位相器46と、可変ゲインアンプ47と、ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ48と、アイソレータ49とを有している。   As shown in FIG. 2, the amplifier unit 42 guides the microwave distributed by the distributor 34 to the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the central microwave introduction mechanism 43b. The amplifier unit 42 includes a phase shifter 46, a variable gain amplifier 47, a main amplifier 48 constituting a solid state amplifier, and an isolator 49.

位相器46は、マイクロ波の位相を変化させることにより放射特性を変調させることができる。例えば、周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bのそれぞれに導入されるマイクロ波の位相を調整することにより指向性を制御してプラズマ分布を変化させることができる。また、隣り合うマイクロ波導入機構において90°ずつ位相をずらすようにして円偏波を得ることができる。また、位相器46は、アンプ内の部品間の遅延特性を調整し、チューナ内での空間合成を目的として使用することができる。ただし、このような放射特性の変調やアンプ内の部品間の遅延特性の調整が不要な場合には位相器46は設けなくてもよい。   The phase shifter 46 can modulate the radiation characteristic by changing the phase of the microwave. For example, by adjusting the phase of the microwaves introduced into the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the central microwave introduction mechanism 43b, the directivity can be controlled to change the plasma distribution. Further, circularly polarized waves can be obtained by shifting the phase by 90 ° between adjacent microwave introduction mechanisms. The phase shifter 46 can be used for the purpose of spatial synthesis in the tuner by adjusting the delay characteristics between components in the amplifier. However, the phase shifter 46 may not be provided when such modulation of radiation characteristics and adjustment of delay characteristics between components in the amplifier are unnecessary.

可変ゲインアンプ47は、メインアンプ48へ入力するマイクロ波の電力レベルを調整し、プラズマ強度を調整する。可変ゲインアンプ47をアンテナモジュールごとに変化させることによって、発生するプラズマに分布を生じさせることができる。   The variable gain amplifier 47 adjusts the power level of the microwave input to the main amplifier 48 and adjusts the plasma intensity. By changing the variable gain amplifier 47 for each antenna module, the generated plasma can be distributed.

ソリッドステートアンプを構成するメインアンプ48は、例えば、入力整合回路と、半導体増幅素子と、出力整合回路と、高Q共振回路とを有する。アイソレータ49は、スロットアンテナ部で反射してメインアンプ48に向かう反射マイクロ波を分離するものであり、サーキュレータとダミーロード(同軸終端器)とを有している。サーキュレータは、反射したマイクロ波をダミーロードへ導き、ダミーロードはサーキュレータによって導かれた反射マイクロ波を熱に変換する。   The main amplifier 48 constituting the solid state amplifier includes, for example, an input matching circuit, a semiconductor amplifying element, an output matching circuit, and a high Q resonance circuit. The isolator 49 separates the reflected microwaves that are reflected by the slot antenna portion and travel toward the main amplifier 48, and includes a circulator and a dummy load (coaxial terminator). The circulator guides the reflected microwave to the dummy load, and the dummy load converts the reflected microwave guided by the circulator into heat.

周縁マイクロ波導入機構43a及び中心マイクロ波導入機構43bは、アンプ部42から出力されたマイクロ波をマイクロ波放射部材50に導入する。   The peripheral microwave introduction mechanism 43 a and the central microwave introduction mechanism 43 b introduce the microwave output from the amplifier unit 42 into the microwave radiation member 50.

図3は、一実施形態に係る周縁マイクロ波導入機構43aの一例を示す概略斜視図である。なお、図3では、便宜上、中心マイクロ波導入機構43bの図示を省略している。   FIG. 3 is a schematic perspective view showing an example of the peripheral microwave introduction mechanism 43a according to the embodiment. In FIG. 3, the central microwave introduction mechanism 43b is not shown for convenience.

図3に示されるように、周縁マイクロ波導入機構43aは、マイクロ波放射部材50の上に、マイクロ波放射部材50(チャンバ1)の中心軸C1を中心として円周方向に等間隔に複数設けられている。周縁マイクロ波導入機構43aは、マイクロ波を伝送する同軸構造の導波管(以下「同軸導波管」という。)を有する。同軸導波管は、筒状の内側導体53と、内側導体53の外周側に誘電体を介して設けられる筒状の外側導体52とを有する。同軸導波管は、内側導体53が給電側、外側導体52が接地側となっている。同軸導波管の下端には、マイクロ波放射部材50が設けられている。マイクロ波は、同軸導波管を伝送し、マイクロ波放射部材50へと導かれる。   As shown in FIG. 3, a plurality of peripheral microwave introduction mechanisms 43a are provided on the microwave radiating member 50 at equal intervals in the circumferential direction around the central axis C1 of the microwave radiating member 50 (chamber 1). It has been. The peripheral microwave introduction mechanism 43a includes a coaxial waveguide (hereinafter referred to as “coaxial waveguide”) that transmits microwaves. The coaxial waveguide has a cylindrical inner conductor 53 and a cylindrical outer conductor 52 provided on the outer peripheral side of the inner conductor 53 via a dielectric. In the coaxial waveguide, the inner conductor 53 is a feeding side and the outer conductor 52 is a ground side. A microwave radiation member 50 is provided at the lower end of the coaxial waveguide. The microwave is transmitted through the coaxial waveguide and guided to the microwave radiating member 50.

なお、図3では、一例として12つの周縁マイクロ波導入機構43aが設けられている場合を示しているが、周縁マイクロ波導入機構43aの数量はこれに限定されるものではない。周縁マイクロ波導入機構43aは、周方向にプラズマを十分に広げることができ、均一なプラズマを得ることができるという観点から、6つ以上設けられていることが好ましく、12つ以上設けられていることがより好ましい。   FIG. 3 shows an example in which twelve peripheral microwave introduction mechanisms 43a are provided, but the number of peripheral microwave introduction mechanisms 43a is not limited to this. It is preferable that six or more peripheral microwave introduction mechanisms 43a are provided from the viewpoint that the plasma can be sufficiently spread in the circumferential direction and uniform plasma can be obtained. It is more preferable.

図4は、一実施形態に係る周縁マイクロ波導入機構43aの他の例を示す概略斜視図である。図4に示されるように、周縁マイクロ波導入機構43aは、その下端部において、マイクロ波を複数に分配する同軸分配器71を有する。同軸分配器71は、筒状の内側導体と、内側導体の外周側に誘電体を介して設けられる外側導体とを有する。同軸分配器71の内側導体及び外側導体は、それぞれ同軸導波管の内側導体53及び外側導体52と電気的に接続されている。同軸分配器71の外側導体は、例えばテフロン(登録商標)等の誘電体部材72により覆われている。同軸分配器71では、マイクロ波の損失ができるだけ起こらないように、入力側と出力側のインピーダンス整合を取りながら、アンプ部42から導入され、同軸導波管を伝送するマイクロ波を複数に分配する。同軸分配器71の形状は、特に限定されるものではなく、マイクロ波を均等に分配することができるものであればよく、例えばマイクロ波の波長に応じて適宜設定される。また、図4では、マイクロ波を4つに分配する同軸分配器71を示しているが、これに限定されるものではなく、マイクロ波を均等に分配することができるものであれば、例えば2つに分配するものであってもよい。図4に示されるように、周縁マイクロ波導入機構43aが同軸分配器71を有することにより、アンプ部42等の数量を削減することができ、低コスト化を図ることができる。   FIG. 4 is a schematic perspective view showing another example of the peripheral microwave introduction mechanism 43a according to the embodiment. As shown in FIG. 4, the peripheral microwave introduction mechanism 43 a has a coaxial distributor 71 that distributes the microwaves into a plurality at the lower end portion. The coaxial distributor 71 has a cylindrical inner conductor and an outer conductor provided on the outer peripheral side of the inner conductor via a dielectric. The inner conductor and the outer conductor of the coaxial distributor 71 are electrically connected to the inner conductor 53 and the outer conductor 52 of the coaxial waveguide, respectively. The outer conductor of the coaxial distributor 71 is covered with a dielectric member 72 such as Teflon (registered trademark). The coaxial distributor 71 distributes a plurality of microwaves introduced from the amplifier unit 42 and transmitted through the coaxial waveguide while matching the impedance between the input side and the output side so that the loss of the microwave does not occur as much as possible. . The shape of the coaxial distributor 71 is not particularly limited as long as the microwave can be evenly distributed, and is appropriately set according to the wavelength of the microwave, for example. FIG. 4 shows the coaxial distributor 71 that distributes the microwaves into four. However, the present invention is not limited to this. For example, 2 can be used as long as the microwaves can be evenly distributed. You may distribute to one. As shown in FIG. 4, the peripheral microwave introduction mechanism 43 a includes the coaxial distributor 71, whereby the number of the amplifier units 42 and the like can be reduced, and the cost can be reduced.

(マイクロ波放射部材)
マイクロ波放射部材50について説明する。図5は、一実施形態に係るマイクロ波放射部材50の一例を示す拡大図である。図6は、遅波材121の配置の一例を説明するための図である。
(Microwave radiation member)
The microwave radiation member 50 will be described. FIG. 5 is an enlarged view showing an example of the microwave radiating member 50 according to the embodiment. FIG. 6 is a diagram for explaining an example of the arrangement of the slow wave material 121.

マイクロ波放射部材50は、マイクロ波出力部30から出力され、マイクロ波伝送部40を伝送したマイクロ波をチャンバ1内に放射する。マイクロ波放射部材50は、金属製の本体部120を有する。本体部120を構成する金属としては、アルミニウムや銅のような熱伝導率の高い金属が好ましい。   The microwave radiating member 50 radiates the microwave output from the microwave output unit 30 and transmitted through the microwave transmission unit 40 into the chamber 1. The microwave radiating member 50 has a metal main body 120. As a metal which comprises the main-body part 120, a metal with high heat conductivity like aluminum and copper is preferable.

本体部120は、周縁マイクロ波導入機構43aが配置される周縁部と、中心マイクロ波導入機構43bが配置される中央部とを有している。周縁部はウエハWの周縁領域に対応し、中央部はウエハWの中央領域に対応する。   The main body 120 has a peripheral portion where the peripheral microwave introduction mechanism 43a is disposed and a central portion where the central microwave introduction mechanism 43b is disposed. The peripheral portion corresponds to the peripheral region of the wafer W, and the central portion corresponds to the central region of the wafer W.

本体部120の周縁部の上部(本体部120内のマイクロ波が導入される側)には、図5及び図6に示されるように、複数の周縁マイクロ波導入機構43aが配置される領域に対応して複数の遅波材121が円周方向に沿って等間隔に設けられている。   As shown in FIG. 5 and FIG. 6, an area where a plurality of peripheral microwave introduction mechanisms 43 a are arranged on the upper part of the peripheral part of the main body part 120 (the side where the microwaves in the main body part 120 are introduced). Correspondingly, a plurality of slow wave members 121 are provided at equal intervals along the circumferential direction.

遅波材121は、真空よりも大きい誘電率を有しており、例えば石英、アルミナ(Al)等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成され得る。即ち、真空中ではマイクロ波の波長が長くなることから、遅波材121は、誘電率が真空よりも誘電率が大きい材料で構成されることにより、マイクロ波の波長を短くしてスロット123を含むアンテナを小さくする機能を有する。 The slow wave material 121 has a dielectric constant larger than that of a vacuum, and can be formed of, for example, ceramics such as quartz and alumina (Al 2 O 3 ), fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, and polyimide resin. That is, since the wavelength of the microwave becomes longer in the vacuum, the slow wave material 121 is made of a material having a dielectric constant larger than that of the vacuum, so that the wavelength of the microwave is shortened and the slot 123 is formed. It has a function to make the antenna including it small.

本体部120の周縁部の下面(チャンバ1側の表面)には、図5に示されるように、複数の遅波材121が設けられた領域に沿って円環状をなすマイクロ波透過部材122が設けられている。本体部120の遅波材121とマイクロ波透過部材122との間の部分には、複数のスロット123及び誘電体層124が上下に形成されたスロットアンテナ部となっている。   On the lower surface (surface on the chamber 1 side) of the peripheral edge of the main body 120, as shown in FIG. 5, there is a microwave transmitting member 122 that forms an annular shape along a region where a plurality of slow wave members 121 are provided. Is provided. A portion of the main body 120 between the slow wave material 121 and the microwave transmitting member 122 is a slot antenna portion in which a plurality of slots 123 and a dielectric layer 124 are formed vertically.

マイクロ波透過部材122は、マイクロ波を透過する材料である誘電体材料で構成されており、周方向に均一な表面波プラズマを形成する機能を有している。マイクロ波透過部材122は、遅波材121と同様、例えば石英、アルミナ(Al)等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成され得る。なお、マイクロ波透過部材122は、周方向に沿って複数に分割されていてもよい。 The microwave transmitting member 122 is made of a dielectric material that is a material that transmits microwaves, and has a function of forming uniform surface wave plasma in the circumferential direction. The microwave transmitting member 122 can be formed of ceramics such as quartz and alumina (Al 2 O 3 ), a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene, and a polyimide resin, as with the slow wave material 121. In addition, the microwave transmission member 122 may be divided | segmented into plurality along the circumferential direction.

スロット123は、図5に示されるように、本体部120の遅波材121に接する上面位置から誘電体層124の上面まで達しており、周縁マイクロ波導入機構43aから伝送されてきたマイクロ波の放射特性を決定する。本体部120の遅波材121と誘電体層124との間の領域は、スロット123を含むスロットアンテナ部として構成されている。   As shown in FIG. 5, the slot 123 extends from the upper surface position of the main body 120 in contact with the slow wave material 121 to the upper surface of the dielectric layer 124, and the microwave transmitted from the peripheral microwave introduction mechanism 43 a is transmitted. Determine the radiation characteristics. A region between the slow wave material 121 and the dielectric layer 124 of the main body 120 is configured as a slot antenna unit including a slot 123.

マイクロ波伝送路44の先端の底板には円柱部材82が設けられている。スロット123は、周縁マイクロ波導入機構43aから円柱部材82を通ってTEM波として伝送されてきたマイクロ波をTE波にモード変換する機能を有する。そして、スロット123から放射されたマイクロ波は、誘電体層124及びマイクロ波透過部材122を介してチャンバ1の内部に放射される。   A cylindrical member 82 is provided on the bottom plate at the tip of the microwave transmission path 44. The slot 123 has a function of mode-converting microwaves transmitted as TEM waves from the peripheral microwave introduction mechanism 43a through the cylindrical member 82 into TE waves. The microwave radiated from the slot 123 is radiated into the chamber 1 through the dielectric layer 124 and the microwave transmission member 122.

スロット123内は真空であってもよいが、誘電体が充填されていることが好ましい。スロット123に誘電体を充填することにより、マイクロ波の実効波長が短くなり、スロット123の厚さを薄くすることができる。スロット123に充填する誘電体としては、例えば石英、セラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂を用いることができる。   The slot 123 may be vacuum, but is preferably filled with a dielectric. By filling the slot 123 with a dielectric, the effective wavelength of the microwave is shortened, and the thickness of the slot 123 can be reduced. As the dielectric filling the slot 123, for example, a fluorine resin such as quartz, ceramics, polytetrafluoroethylene, or a polyimide resin can be used.

スロット123は、図6に示されるように、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、同軸導波管のマイクロ波放射部材50と接触する位置における内側導体53(円柱部材82)を通る円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成されている。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の周方向に放射することを抑制できる。即ち、一の周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が、周方向において隣接する他の周縁マイクロ波導入機構43aが設けられた方向に放射することを抑制できる。このため、周方向において隣接する周縁マイクロ波導入機構43a同士の距離が短い場合であっても、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制できる。なお、図6では、スロット123がマイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円よりも内周側に1つ、外周側に1つ形成されている場合を示している。   As shown in FIG. 6, the slot 123 is centered on the central axis C1 of the microwave radiating member 50 and passes through the inner conductor 53 (cylindrical member 82) at a position in contact with the microwave radiating member 50 of the coaxial waveguide. It is formed on at least one of the inner circumference side and the outer circumference side of the circle. Thereby, it can suppress that the microwave introduce | transduced from the periphery microwave introduction mechanism 43a radiates | emits to the circumferential direction of the circle | round | yen which passes the cylindrical member 82 centering on the central axis C1 of the microwave radiation member 50. FIG. That is, it can suppress that the microwave introduced from one peripheral microwave introduction mechanism 43a radiates | emits in the direction in which the other peripheral microwave introduction mechanism 43a adjacent in the circumferential direction was provided. For this reason, even if it is a case where the distance of the peripheral microwave introduction mechanism 43a adjacent in the circumferential direction is short, it can suppress that the microwaves introduced from each peripheral microwave introduction mechanism 43a mutually interfere. FIG. 6 shows a case where one slot 123 is formed around the central axis C1 of the microwave radiating member 50, one on the inner peripheral side and one on the outer peripheral side with respect to a circle passing through the cylindrical member 82. Yes.

以下、スロット123の具体例について説明する。   Hereinafter, a specific example of the slot 123 will be described.

図7は、スロット123の配置の一例を説明するための図であり、図6の位置Aにおけるスロット123の配置を示す上面図である。図7においては、内周側を上方向とし、外周側を下方向とする。   FIG. 7 is a view for explaining an example of the arrangement of the slots 123, and is a top view showing the arrangement of the slots 123 at the position A in FIG. In FIG. 7, the inner peripheral side is the upward direction, and the outer peripheral side is the downward direction.

図7に示されるように、スロット123は、円柱部材82を通る円よりも内周側に形成された内周側スロット123aと、円柱部材82を通る円よりも外周側に形成された外周側スロット123bとを有する。内周側スロット123a及び外周側スロット123bは、円柱部材82の中心軸C2を中心とする円の周方向に沿った円弧状に形成されており、円柱部材82の中心軸C2に対して対称に配置されている。即ち、内周側スロット123a及び外周側スロット123bは、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の円周上には形成されていない。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波は、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の周方向にはほとんど放射されない。即ち、隣接する周縁マイクロ波導入機構43aの方向へマイクロ波がほとんど伝搬されない。その結果、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制できる。なお、遅波材121の形状としては、例えば円板状とすることができる。内周側スロット123a及び外周側スロット123bの周方向の長さは、電界強度を高くして良好な効率を得る観点からλg/2であることが好ましい。なお、λgはマイクロ波の実効波長であり、λg=λ/ε 1/2と表すことができる。εはスロット123に充填される誘電体の誘電率であり、λは真空中のマイクロ波の波長である。 As shown in FIG. 7, the slot 123 includes an inner peripheral slot 123 a formed on the inner peripheral side with respect to a circle passing through the cylindrical member 82, and an outer peripheral side formed on the outer peripheral side with respect to a circle passing through the cylindrical member 82. And a slot 123b. The inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b are formed in an arc shape along the circumferential direction of a circle centered on the central axis C2 of the cylindrical member 82, and are symmetrical with respect to the central axis C2 of the cylindrical member 82. Has been placed. That is, the inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b are not formed on the circumference of a circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. Thereby, the microwave introduced from the peripheral microwave introduction mechanism 43a is hardly radiated in the circumferential direction of the circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. That is, the microwave is hardly propagated in the direction of the adjacent peripheral microwave introduction mechanism 43a. As a result, the microwaves introduced from the peripheral microwave introduction mechanisms 43a can be prevented from interfering with each other. In addition, as a shape of the slow wave material 121, it can be set as a disk shape, for example. The circumferential lengths of the inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b are preferably λg / 2 from the viewpoint of increasing the electric field strength and obtaining good efficiency. Note that λg is the effective wavelength of the microwave and can be expressed as λg = λ / ε s 1/2 . ε s is the dielectric constant of the dielectric filled in the slot 123, and λ is the wavelength of the microwave in vacuum.

図8は、スロット123の配置の他の例を説明するための図であり、図6の位置Aにおけるスロット123の配置を示す上面図である。図8においては、内周側を上方向とし、外周側を下方向とする。   FIG. 8 is a diagram for explaining another example of the arrangement of the slots 123, and is a top view showing the arrangement of the slots 123 at the position A in FIG. In FIG. 8, the inner peripheral side is the upward direction and the outer peripheral side is the downward direction.

図8に示されるように、スロット123は、円柱部材82を通る円よりも内周側に形成された内周側スロット123aと、円柱部材82を通る円よりも外周側に形成された外周側スロット123bとを有する。内周側スロット123a及び外周側スロット123bは、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とする円の周方向に沿った円弧状に形成されている。即ち、内周側スロット123a及び外周側スロット123bは、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の円周上には形成されていない。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波は、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の周方向にはほとんど放射されない。即ち、隣接する周縁マイクロ波導入機構43aの方向へマイクロ波がほとんど伝搬されない。その結果、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制できる。なお、遅波材121の形状としては、例えば扇形状とすることができる。内周側スロット123a及び外周側スロット123bの長手方向の長さは、電界強度を高くして良好な効率を得る観点からλg/2であることが好ましい。   As shown in FIG. 8, the slot 123 includes an inner peripheral side slot 123 a formed on the inner peripheral side with respect to a circle passing through the cylindrical member 82, and an outer peripheral side formed on the outer peripheral side with respect to the circle passing through the cylindrical member 82. And a slot 123b. The inner peripheral side slot 123a and the outer peripheral side slot 123b are formed in an arc shape along the circumferential direction of a circle centering on the central axis C1 of the microwave radiating member 50. That is, the inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b are not formed on the circumference of a circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. Thereby, the microwave introduced from the peripheral microwave introduction mechanism 43a is hardly radiated in the circumferential direction of the circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. That is, the microwave is hardly propagated in the direction of the adjacent peripheral microwave introduction mechanism 43a. As a result, the microwaves introduced from the peripheral microwave introduction mechanisms 43a can be prevented from interfering with each other. In addition, as a shape of the slow wave material 121, it can be set as a fan shape, for example. The lengths of the inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b in the longitudinal direction are preferably λg / 2 from the viewpoint of increasing the electric field strength and obtaining good efficiency.

図9は、スロット123の配置の更に他の例を説明するための図であり、図6の位置Aにおけるスロット123の配置を示す上面図である。図9においては、内周側を上方向とし、外周側を下方向とする。   FIG. 9 is a view for explaining still another example of the arrangement of the slots 123, and is a top view showing the arrangement of the slots 123 at the position A in FIG. In FIG. 9, the inner peripheral side is the upward direction and the outer peripheral side is the downward direction.

図9に示されるように、スロット123は、円柱部材82を通る円よりも内周側に形成された内周側スロット123aと、円柱部材82を通る円よりも外周側に形成された外周側スロット123bとを有する。内周側スロット123a及び外周側スロット123bは、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とする円の周方向を長手方向とする矩形状に形成されており、円柱部材82の中心軸C2に対して対称に配置されている。即ち、内周側スロット123a及び外周側スロット123bは、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の円周上には形成されていない。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波は、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の周方向にはほとんど放射されない。即ち、隣接する周縁マイクロ波導入機構43aの方向へマイクロ波がほとんど伝搬されない。その結果、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制できる。なお、遅波材121の形状としては、矩形状とすることができる。内周側スロット123a及び外周側スロット123bの長手方向の長さは、電界強度を高くして良好な効率を得る観点からλg/2であることが好ましい。   As shown in FIG. 9, the slot 123 includes an inner peripheral slot 123 a formed on the inner peripheral side with respect to a circle passing through the cylindrical member 82, and an outer peripheral side formed on the outer peripheral side with respect to a circle passing through the cylindrical member 82. And a slot 123b. The inner peripheral side slot 123a and the outer peripheral side slot 123b are formed in a rectangular shape whose longitudinal direction is the circumferential direction of the circle centering on the central axis C1 of the microwave radiating member 50, and the central axis C2 of the cylindrical member 82 They are arranged symmetrically. That is, the inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b are not formed on the circumference of a circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. Thereby, the microwave introduced from the peripheral microwave introduction mechanism 43a is hardly radiated in the circumferential direction of the circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. That is, the microwave is hardly propagated in the direction of the adjacent peripheral microwave introduction mechanism 43a. As a result, the microwaves introduced from the peripheral microwave introduction mechanisms 43a can be prevented from interfering with each other. In addition, as a shape of the slow wave material 121, it can be made into a rectangular shape. The lengths of the inner circumferential slot 123a and the outer circumferential slot 123b in the longitudinal direction are preferably λg / 2 from the viewpoint of increasing the electric field strength and obtaining good efficiency.

なお、スロット123は、円柱部材82を通る円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成されていればよく、その形状及び個数は上記に限定されるものではない。スロット123の形状及び個数は、マイクロ波透過部材122の大きさ及びマイクロ波の波長に応じて適宜設定される。   The slot 123 only needs to be formed on at least one of the inner circumference side and the outer circumference side of the circle passing through the cylindrical member 82, and the shape and the number thereof are not limited to the above. The shape and number of the slots 123 are appropriately set according to the size of the microwave transmitting member 122 and the wavelength of the microwave.

複数の誘電体層124は、それぞれスロット123に対応して設けられている。本実施形態では、12個のスロット123のそれぞれに対応して12個の誘電体層124が設けられている。隣接する誘電体層124は金属製の本体部120により分離されている。誘電体層124内には、対応するスロット123から放射されるマイクロ波によって単一ループの磁場を形成させることができ、その下のマイクロ波透過部材122において磁場ループのカップリングが生じないようになっている。これにより、複数の表面波モードが出現することを防止することができ、単一の表面波モードを実現することができる。誘電体層124の周方向の長さは、複数の表面波モードの出現を防止する観点からはλg/2以下であることが好ましい。また、誘電体層124の厚さは、1〜5mmであることが好ましい。   The plurality of dielectric layers 124 are provided corresponding to the slots 123, respectively. In the present embodiment, twelve dielectric layers 124 are provided corresponding to the twelve slots 123, respectively. Adjacent dielectric layers 124 are separated by a metal body 120. A single loop magnetic field can be formed in the dielectric layer 124 by the microwave radiated from the corresponding slot 123, so that coupling of the magnetic field loop does not occur in the microwave transmission member 122 below the dielectric layer 124. It has become. Thereby, the appearance of a plurality of surface wave modes can be prevented, and a single surface wave mode can be realized. The circumferential length of the dielectric layer 124 is preferably λg / 2 or less from the viewpoint of preventing the appearance of a plurality of surface wave modes. The thickness of the dielectric layer 124 is preferably 1 to 5 mm.

誘電体層124は、空気(真空)であってもよく、誘電体セラミックスや樹脂等の誘電体材料であってもよい。誘電体材料としては、例えば石英、アルミナ(Al)等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂を用いることができる。例えば、マイクロ波プラズマ処理装置100が300mmウエハを処理し、マイクロ波の波長が860MHz、遅波材121、マイクロ波透過部材122及びスロット123内の誘電体として誘電率が10程度のアルミナを用いる場合、誘電体層124として空気(真空)を好適に用いることができる。 The dielectric layer 124 may be air (vacuum) or a dielectric material such as dielectric ceramics or resin. As the dielectric material, for example, ceramics such as quartz and alumina (Al 2 O 3 ), fluorine resins such as polytetrafluoroethylene, and polyimide resins can be used. For example, when the microwave plasma processing apparatus 100 processes a 300 mm wafer and uses alumina having a microwave wavelength of 860 MHz, a slow wave material 121, a microwave transmitting member 122, and a dielectric in the slot 123, a dielectric constant of about 10. Air (vacuum) can be suitably used as the dielectric layer 124.

図5に戻り、本体部120の中央部の上部には、中心マイクロ波導入機構43bに対応する部分に円板状をなす遅波材131が設けられ、遅波材131に対応する部分に円板状をなすマイクロ波透過部材132が設けられている。また、本体部120の遅波材131とマイクロ波透過部材132との間の部分は、スロット133を有するスロットアンテナ部となっている。スロット133の形状や大きさは、モードジャンプの発生を抑制し、かつ均一な電界強度が得られるように適宜調整される。例えば、スロット133は円環状に形成される。これにより、スロット133間の継ぎ目が存在せず、均一な電界を形成することができ、モードジャンプも発生し難くなる。   Returning to FIG. 5, a slow wave member 131 having a disk shape is provided at a portion corresponding to the central microwave introduction mechanism 43 b at the upper portion of the central portion of the main body 120, and a circular portion is provided at a portion corresponding to the slow wave member 131. A plate-shaped microwave transmitting member 132 is provided. Further, a portion of the main body 120 between the slow wave member 131 and the microwave transmitting member 132 is a slot antenna portion having a slot 133. The shape and size of the slot 133 are appropriately adjusted so as to suppress the occurrence of mode jump and to obtain a uniform electric field strength. For example, the slot 133 is formed in an annular shape. As a result, there is no seam between the slots 133, a uniform electric field can be formed, and mode jumps are less likely to occur.

スロット133内にもスロット123と同様、誘電体が充填されていることが好ましい。スロット133に充填される誘電体としては、スロット123に用いたものと同様のものを用いることができる。また、遅波材131及びマイクロ波透過部材132を構成する誘電体についても、上述した遅波材121及びマイクロ波透過部材122と同様のものを用いることができる。   Like the slot 123, the slot 133 is preferably filled with a dielectric. As the dielectric filled in the slot 133, the same one as that used for the slot 123 can be used. In addition, as the dielectric constituting the slow wave material 131 and the microwave transmission member 132, the same materials as the above-described slow wave material 121 and the microwave transmission member 122 can be used.

本体部120の上面には、周縁マイクロ波導入機構43aが設けられる領域と中心マイクロ波導入機構43bが設けられる領域との間に、円環状の溝126が形成されている。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aと中心マイクロ波導入機構43bとの間のマイクロ波干渉を抑制することができる。   An annular groove 126 is formed on the upper surface of the main body 120 between a region where the peripheral microwave introduction mechanism 43a is provided and a region where the central microwave introduction mechanism 43b is provided. Thereby, the microwave interference between the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the center microwave introduction mechanism 43b can be suppressed.

また、本体部120には、上述した第1ガス導入部21が設けられている。第1ガス導入部21は、周縁マイクロ波導入機構43aが設けられる領域を有する周縁部と中心マイクロ波導入機構43bが設けられる領域を有する中央部との間に環状をなし、同心状に形成された外側ガス拡散空間141と内側ガス拡散空間142とを有している。外側ガス拡散空間141の上面には、本体部120の上面から繋がるガス導入孔143が形成されており、外側ガス拡散空間141の下面には、本体部120の下面に至る複数のガス孔144が形成されている。一方、内側ガス拡散空間142の上面には、本体部120の上面から繋がるガス導入孔145が形成されており、内側ガス拡散空間142の下面には、本体部120の下面に至る複数のガス孔146が形成されている。ガス導入孔143及び145には、第1ガス供給源22からの第1のガスを供給するためのガス供給配管111が接続されている。   The main body 120 is provided with the first gas introduction part 21 described above. The first gas introduction part 21 is formed in a concentric shape between a peripheral part having a region where the peripheral microwave introduction mechanism 43a is provided and a central part having a region where the central microwave introduction mechanism 43b is provided. The outer gas diffusion space 141 and the inner gas diffusion space 142 are provided. A gas introduction hole 143 connected to the upper surface of the main body 120 is formed on the upper surface of the outer gas diffusion space 141, and a plurality of gas holes 144 reaching the lower surface of the main body 120 are formed on the lower surface of the outer gas diffusion space 141. Is formed. On the other hand, a gas introduction hole 145 connected to the upper surface of the main body 120 is formed on the upper surface of the inner gas diffusion space 142, and a plurality of gas holes reaching the lower surface of the main body 120 are formed on the lower surface of the inner gas diffusion space 142. 146 is formed. A gas supply pipe 111 for supplying the first gas from the first gas supply source 22 is connected to the gas introduction holes 143 and 145.

(プラズマ処理装置の動作)
以上のように構成されるマイクロ波プラズマ処理装置100における動作について説明する。
(Operation of plasma processing equipment)
An operation in the microwave plasma processing apparatus 100 configured as described above will be described.

まず、ウエハWをチャンバ1内に搬入し、載置台11上に載置する。そして、第1ガス供給源22からプラズマ生成ガス、例えばArガスや、高エネルギーで分解させたい第1のガスをガス供給配管111及びマイクロ波放射部材50の第1ガス導入部21を介してチャンバ1内へ導入する。   First, the wafer W is loaded into the chamber 1 and placed on the mounting table 11. Then, a plasma generation gas such as Ar gas or a first gas to be decomposed with high energy is supplied from the first gas supply source 22 through the gas supply pipe 111 and the first gas introduction part 21 of the microwave radiating member 50. Introduce into 1.

第1ガス供給源22からガス供給配管111を介してプラズマ生成ガスや処理ガスを、ガス導入孔143及び145を経て第1ガス導入部21の外側ガス拡散空間141と内側ガス拡散空間142に供給し、ガス孔144及び146からチャンバ1へ導入する。   Plasma generation gas and processing gas are supplied from the first gas supply source 22 to the outer gas diffusion space 141 and the inner gas diffusion space 142 of the first gas introduction part 21 through the gas introduction holes 143 and 145 through the gas supply pipe 111. Then, the gas is introduced into the chamber 1 through the gas holes 144 and 146.

一方、マイクロ波プラズマ源2のマイクロ波出力部30から、マイクロ波伝送部40の複数のアンプ部42及び複数のマイクロ波導入機構43a、43bを伝送されてきたマイクロ波は、マイクロ波放射部材50を介してチャンバ1内に放射される。天井部の表面に放射されたマイクロ波の高い電界エネルギーにより第1のガスがプラズマ化され、表面波プラズマが生成される。   On the other hand, the microwaves transmitted from the microwave output unit 30 of the microwave plasma source 2 through the plurality of amplifier units 42 and the plurality of microwave introduction mechanisms 43a and 43b of the microwave transmission unit 40 are microwave radiation members 50. Through the chamber 1. The first gas is turned into plasma by the high electric field energy of the microwave radiated to the surface of the ceiling, and surface wave plasma is generated.

また、第2ガス供給源28から極力分解せずに供給したい処理ガス等の第2のガスをガス供給配管27及び第2ガス導入部23を介してチャンバ1内に導入する。第2ガス導入部から導入された第2のガスは、第1のガスのプラズマにより励起される。このとき、第2のガス導入位置はマイクロ波放射部材50の表面から離れたよりエネルギーが低い位置であるため、第2のガスは不要な分解が抑制された状態で励起される。そして、第1のガス及び第2のガスのプラズマによりウエハWにプラズマ処理、例えば成膜処理やエッチング処理を施す。   Further, a second gas such as a processing gas to be supplied from the second gas supply source 28 without being decomposed as much as possible is introduced into the chamber 1 through the gas supply pipe 27 and the second gas introduction unit 23. The second gas introduced from the second gas introduction unit is excited by the plasma of the first gas. At this time, since the second gas introduction position is a position where the energy is lower than the position away from the surface of the microwave radiating member 50, the second gas is excited in a state where unnecessary decomposition is suppressed. Then, plasma processing, for example, film formation processing or etching processing is performed on the wafer W by the plasma of the first gas and the second gas.

このとき、周縁マイクロ波導入機構43aへは、マイクロ波出力部30のマイクロ波発振器32から発振され、アンプ33で増幅された後、分配器34により複数に分配され、アンプ部42を経たマイクロ波電力が給電される。これら周縁マイクロ波導入機構43aに給電されたマイクロ波電力は、マイクロ波伝送路44を伝送され、マイクロ波放射部材50の周縁部に導入される。その際に、スラグ61によりインピーダンスが自動整合され、電力反射が実質的にない状態でマイクロ波が導入される。導入されたマイクロ波は、遅波材121を透過し、スロットアンテナ部のスロット123及びマイクロ波透過部材122を介してチャンバ1内に放射される。これにより、マイクロ波透過部材122及び本体部120の下表面の対応部分に表面波が形成され、この表面波によりチャンバ1内のマイクロ波放射部材50の直下部分に表面波プラズマが生成される。   At this time, the peripheral microwave introduction mechanism 43a is oscillated from the microwave oscillator 32 of the microwave output unit 30, amplified by the amplifier 33, distributed to a plurality by the distributor 34, and passed through the amplifier unit 42. Electric power is supplied. The microwave power fed to the peripheral microwave introduction mechanism 43 a is transmitted through the microwave transmission path 44 and introduced into the peripheral portion of the microwave radiation member 50. At that time, the impedance is automatically matched by the slag 61, and the microwave is introduced with substantially no power reflection. The introduced microwave passes through the slow wave material 121 and is radiated into the chamber 1 through the slot 123 of the slot antenna unit and the microwave transmitting member 122. As a result, a surface wave is formed in a corresponding portion of the lower surface of the microwave transmitting member 122 and the main body 120, and surface wave plasma is generated in a portion immediately below the microwave radiating member 50 in the chamber 1 by this surface wave.

このとき、スロット123が、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成されている。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の周方向に放射することを抑制できる。即ち、一の周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が、周方向において隣接する他の周縁マイクロ波導入機構43aが設けられた方向に放射することを抑制できる。このため、周方向において隣接する周縁マイクロ波導入機構43a同士の距離が短い場合であっても、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制できる。   At this time, the slot 123 is formed on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side with respect to the circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. Thereby, it can suppress that the microwave introduce | transduced from the periphery microwave introduction mechanism 43a radiates | emits to the circumferential direction of the circle | round | yen which passes the cylindrical member 82 centering on the central axis C1 of the microwave radiation member 50. FIG. That is, it can suppress that the microwave introduced from one peripheral microwave introduction mechanism 43a radiates | emits in the direction in which the other peripheral microwave introduction mechanism 43a adjacent in the circumferential direction was provided. For this reason, even if it is a case where the distance of the peripheral microwave introduction mechanism 43a adjacent in the circumferential direction is short, it can suppress that the microwaves introduced from each peripheral microwave introduction mechanism 43a mutually interfere.

また、本体部120の上面には、周縁マイクロ波導入機構43aが設けられる領域と中心マイクロ波導入機構43bが設けられる領域との間に、リング状の溝126が形成されている。これにより、周縁マイクロ波導入機構43aと中心マイクロ波導入機構43bとの間のマイクロ波干渉及びモードジャンプを抑制することができる。   Further, on the upper surface of the main body 120, a ring-shaped groove 126 is formed between a region where the peripheral microwave introduction mechanism 43a is provided and a region where the central microwave introduction mechanism 43b is provided. Thereby, the microwave interference and mode jump between the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the center microwave introduction mechanism 43b can be suppressed.

また、マイクロ波放射部材50の中央部には、中心マイクロ波導入機構43bからマイクロ波が導入される。中心マイクロ波導入機構43bから導入されたマイクロ波は、遅波材131を透過し、スロットアンテナ部のスロット133及びマイクロ波透過部材132を介してチャンバ1内に放射され、チャンバ1内の中央部にも表面波プラズマが生成される。このため、チャンバ1内のウエハ配置領域全体に均一なプラズマを形成することができる。   Further, a microwave is introduced from the central microwave introduction mechanism 43 b into the central portion of the microwave radiating member 50. The microwave introduced from the central microwave introduction mechanism 43b passes through the slow wave member 131 and is radiated into the chamber 1 through the slot 133 of the slot antenna part and the microwave transmitting member 132, and the central part in the chamber 1 is radiated. In addition, surface wave plasma is generated. For this reason, uniform plasma can be formed over the entire wafer arrangement region in the chamber 1.

また、マイクロ波放射部材50に第1ガス導入部21を設け、第1ガス供給源22から第1のガスを、マイクロ波が放射されるチャンバ1の上面領域に供給する。これにより、第1のガスを高いエネルギーで励起させ、ガスが分解した状態のプラズマを形成することができる。また、チャンバ1の天井部より低い位置に第2ガス導入部23を設けて第2のガスを供給することにより、より低いエネルギーで第2のガスを分解させずにプラズマ化させることができる。これにより、要求されるプラズマ処理に応じて好ましいプラズマ状態を形成することができる。   Further, the first gas introduction part 21 is provided in the microwave radiating member 50, and the first gas is supplied from the first gas supply source 22 to the upper surface region of the chamber 1 where the microwave is radiated. Thereby, the first gas can be excited with high energy, and plasma in a state where the gas is decomposed can be formed. Further, by providing the second gas introduction part 23 at a position lower than the ceiling part of the chamber 1 and supplying the second gas, the second gas can be converted into plasma without being decomposed with lower energy. Thereby, a preferable plasma state can be formed according to the required plasma treatment.

(変形例1に係るマイクロ波プラズマ処理装置)
一実施形態の変形例1に係るマイクロ波プラズマ処理装置100Aについて、図10を参照しながら説明する。図10は、本実施形態の変形例1に係るマイクロ波プラズマ処理装置100Aの縦断面の一例を示す図である。
(Microwave plasma processing apparatus according to Modification 1)
A microwave plasma processing apparatus 100A according to Modification 1 of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a longitudinal section of a microwave plasma processing apparatus 100A according to the first modification of the present embodiment.

変形例1に係るマイクロ波プラズマ処理装置100Aは、第2ガス導入部23の機構のみが、図1に示した一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置100と異なる。よって、第2ガス導入部23の機構のみ説明する。   The microwave plasma processing apparatus 100A according to Modification 1 is different from the microwave plasma processing apparatus 100 according to the embodiment shown in FIG. 1 only in the mechanism of the second gas introduction unit 23. Therefore, only the mechanism of the second gas introduction part 23 will be described.

本変形例では、マイクロ波放射部材50にリング状のシャワー構造を有する第2ガス導入部23が設けられている。第2ガス導入部23には、ガス供給配管112を介して第2ガス供給源28が接続されている。   In the present modification, the microwave radiating member 50 is provided with a second gas introduction portion 23 having a ring-shaped shower structure. A second gas supply source 28 is connected to the second gas introduction part 23 via a gas supply pipe 112.

第2ガス供給源28からは、成膜処理やエッチング処理等のプラズマ処理の際に、極力分解させずに供給したい処理ガス、例えばSiHガスやCガス等の第2のガスが供給されるようになっている。第2のガスは、ガス供給配管112を介してリング状のシャワー構造からウエハW側に伸びるノズル23aを通り、チャンバ1の天井部より低い位置に供給される。 A second gas such as SiH 4 gas or C 5 F 8 gas is supplied from the second gas supply source 28 to be supplied without being decomposed as much as possible during plasma processing such as film formation or etching. It comes to be supplied. The second gas passes through the nozzle 23 a extending from the ring-shaped shower structure to the wafer W side via the gas supply pipe 112 and is supplied to a position lower than the ceiling portion of the chamber 1.

第1ガス供給源22から供給される、プラズマ生成用のガス、例えばArガスや高エネルギーで分解させたいガス、例えばOガスやNガス等の第1のガスは、第1ガス導入部21を通ってチャンバ1内にシャワー状に供給される。これにより、より低いエネルギーで第2のガスを分解させずにプラズマ化させることができる。これにより、要求されるプラズマ処理に応じて好ましいプラズマ状態を形成することができる。 A gas for plasma generation, such as Ar gas or a gas to be decomposed with high energy, such as O 2 gas or N 2 gas, supplied from the first gas supply source 22 is a first gas introduction unit. 21 is supplied into the chamber 1 as a shower. As a result, the second gas can be formed into plasma without being decomposed with lower energy. Thereby, a preferable plasma state can be formed according to the required plasma treatment.

(変形例2に係るマイクロ波プラズマ処理装置)
一実施形態の変形例2に係るマイクロ波プラズマ処理装置100Bについて、図11を参照しながら説明する。図11は、本実施形態の変形例2に係るマイクロ波プラズマ処理装置100Bの縦断面の一例を示す図である。
(Microwave plasma processing apparatus according to Modification 2)
A microwave plasma processing apparatus 100B according to Modification 2 of the embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a diagram illustrating an example of a longitudinal section of a microwave plasma processing apparatus 100B according to the second modification of the present embodiment.

変形例2のマイクロ波プラズマ処理装置100Bでは、中心マイクロ波導入機構43bは設けられておらず、周縁マイクロ波導入機構43aの配置領域を含む環状のマイクロ波放射部材50を設けている。また、マイクロ波放射部材50の内側の中央部には、絶縁部材151を介してウエハWとほぼ同等の大きさを有する導電性をなすシャワーヘッド150を設けている。   In the microwave plasma processing apparatus 100B of Modification 2, the central microwave introduction mechanism 43b is not provided, but an annular microwave radiation member 50 including an arrangement region of the peripheral microwave introduction mechanism 43a is provided. In addition, a conductive shower head 150 having a size substantially the same as that of the wafer W is provided via an insulating member 151 in the central portion inside the microwave radiating member 50.

シャワーヘッド150は、円板状に形成されたガス拡散空間152と、ガス拡散空間152からチャンバ1内に臨むように形成された多数のガス孔153と、ガス導入孔154とを有している。ガス導入孔154にはガス供給配管158を介してガス供給源157が接続されている。シャワーヘッド150には、整合器155を介してプラズマ生成用の高周波電源156が電気的に接続されている。載置台11は導電性部分を有しており、シャワーヘッド150の対向電極として機能する。ガス供給源157からガス供給配管158及びシャワーヘッド150を介してチャンバ1内にプラズマ処理に必要なガスを一括して供給し、高周波電源156からシャワーヘッド150に高周波電力が供給される。これにより、シャワーヘッド150と載置台11の間に高周波電界が形成され、ウエハWの直上の空間に容量結合プラズマが形成される。   The shower head 150 has a gas diffusion space 152 formed in a disc shape, a number of gas holes 153 formed so as to face the chamber 1 from the gas diffusion space 152, and a gas introduction hole 154. . A gas supply source 157 is connected to the gas introduction hole 154 via a gas supply pipe 158. A high frequency power source 156 for generating plasma is electrically connected to the shower head 150 via a matching unit 155. The mounting table 11 has a conductive portion and functions as a counter electrode of the shower head 150. Gases necessary for plasma processing are collectively supplied from the gas supply source 157 into the chamber 1 through the gas supply pipe 158 and the shower head 150, and high frequency power is supplied from the high frequency power source 156 to the shower head 150. As a result, a high frequency electric field is formed between the shower head 150 and the mounting table 11, and capacitively coupled plasma is formed in a space immediately above the wafer W.

このような構成のマイクロ波プラズマ処理装置100Bは、中央部の構成が、ウエハWに対しプラズマエッチングを行う平行平板型のプラズマエッチング装置と同様である。このため、例えばマイクロ波を用いた表面波プラズマでウエハの周縁のプラズマ密度調整を行うプラズマエッチング装置として用いることができる。また、中央部にプラズマを生成する機構を設けないことも可能である。   The microwave plasma processing apparatus 100 </ b> B having such a configuration is the same as the parallel plate type plasma etching apparatus that performs plasma etching on the wafer W in the central portion. For this reason, for example, it can be used as a plasma etching apparatus that adjusts the plasma density at the periphery of the wafer with surface wave plasma using microwaves. It is also possible not to provide a mechanism for generating plasma at the center.

(実験結果)
本発明の実効性を示す実験結果について説明する。
(Experimental result)
Experimental results showing the effectiveness of the present invention will be described.

実施例では、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置100を用いて、チャンバ1の天井部からマイクロ波を放射させたときの各周縁マイクロ波導入機構43aにおけるマイクロ波の反射特性及び放射効率を算出した。なお、実施例では、12つの周縁マイクロ波導入機構43a(図3参照)を使用し、円柱部材82の中心軸C2を中心とする円の周方向に沿った円弧状に形成された内周側スロット123a及び外周側スロット123b(図7参照)を使用した。また、マイクロ波の放射効率Prad(%)は、シミュレーションにより各周縁マイクロ波導入機構43aにおける反射係数S(dB)を算出し、下記の数式(1)により算出した。 In the example, the microwave reflection characteristics and the radiation efficiency in each peripheral microwave introduction mechanism 43a when the microwave is radiated from the ceiling portion of the chamber 1 using the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment. Calculated. In the embodiment, twelve peripheral microwave introduction mechanisms 43a (see FIG. 3) are used, and the inner peripheral side formed in an arc shape along the circumferential direction of a circle centering on the central axis C2 of the cylindrical member 82. Slots 123a and outer peripheral slots 123b (see FIG. 7) were used. Further, the radiation efficiency P rad (%) of the microwave was calculated by the following mathematical formula (1) by calculating the reflection coefficient S (dB) in each peripheral microwave introduction mechanism 43a by simulation.

rad=100×(1−10S/10) (1)
実施例では、12つの周縁マイクロ波導入機構43aにおける反射係数Sは−16.2dB〜−12.4dBであり、放射効率Pradは94%〜98%であった。
P rad = 100 × (1-10 S / 10 ) (1)
In the example, the reflection coefficient S in the twelve peripheral microwave introduction mechanisms 43a was −16.2 dB to −12.4 dB, and the radiation efficiency P rad was 94% to 98%.

比較例として、円柱部材82の中心軸C2を中心とする円の円周方向に沿った円環状に形成されたスロットを有するマイクロ波プラズマ処理装置を用いた。即ち、比較例では、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円の円周上にもスロットが形成されている。なお、他の構成については実施例と同様とした。そして、実施例と同様に、チャンバ1の天井部からマイクロ波を放射させたときの各周縁マイクロ波導入機構43aにおけるマイクロ波の反射特性及び放射効率を算出した。   As a comparative example, a microwave plasma processing apparatus having a slot formed in an annular shape along the circumferential direction of a circle centered on the central axis C2 of the cylindrical member 82 was used. That is, in the comparative example, slots are also formed on the circumference of a circle passing through the cylindrical member 82 with the central axis C1 of the microwave radiating member 50 as the center. Other configurations are the same as those in the example. Similarly to the example, the microwave reflection characteristics and the radiation efficiency in each peripheral microwave introduction mechanism 43a when the microwave was radiated from the ceiling portion of the chamber 1 were calculated.

比較例では、12つの周縁マイクロ波導入機構43aにおける反射係数Sは−1.51dB〜−1.35dBであり、放射効率Pradは27%〜29%であった。   In the comparative example, the reflection coefficient S in the twelve peripheral microwave introduction mechanisms 43a was −1.51 dB to −1.35 dB, and the radiation efficiency Prad was 27% to 29%.

このように、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置100によれば、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制でき、マイクロ波の放射効率を高めることができる。   Thus, according to the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment, the microwaves introduced from the peripheral microwave introduction mechanisms 43a can be prevented from interfering with each other, and the microwave radiation efficiency can be increased. it can.

以上に説明したように、本実施形態のマイクロ波プラズマ処理装置100、100A、100Bによれば、スロット123が、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とし、円柱部材82を通る円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成されている。これにより、周方向において隣接する周縁マイクロ波導入機構43a同士の距離が短い場合であっても、各周縁マイクロ波導入機構43aから導入されるマイクロ波が互いに干渉することを抑制できる。   As described above, according to the microwave plasma processing apparatuses 100, 100 </ b> A, and 100 </ b> B of the present embodiment, the slot 123 is centered on the central axis C <b> 1 of the microwave radiating member 50 and is more than the circle passing through the column member 82. It is formed on at least one of the inner peripheral side and the outer peripheral side. Thereby, even if it is a case where the distance of the peripheral microwave introduction mechanism 43a adjacent in the circumferential direction is short, it can suppress that the microwaves introduced from each peripheral microwave introduction mechanism 43a mutually interfere.

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims.・ Change is possible.

上記の実施形態においては、周縁マイクロ波導入機構43aがマイクロ波を伝送する同軸導波管を有する場合を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、同軸導波管に代えて方形導波管であってもよい。この場合、スロット123は、マイクロ波放射部材50の中心軸C1を中心とする円であって、導波管の各々の中心軸とマイクロ波放射部材50との交点を結んでなる円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成される。   In the above embodiment, the case where the peripheral microwave introduction mechanism 43a has a coaxial waveguide for transmitting microwaves has been described as an example. However, the present invention is not limited to this and is replaced with a coaxial waveguide. It may be a rectangular waveguide. In this case, the slot 123 is a circle centered on the central axis C1 of the microwave radiating member 50, and is inward of the circle formed by connecting the intersection of each central axis of the waveguide and the microwave radiating member 50. It is formed on at least one of the circumferential side and the outer circumferential side.

上記の実施形態においては、マイクロ波プラズマ処理装置として成膜装置及びエッチング装置を例示したが、これに限定されるものではなく、酸化処理及び窒化処理を含む酸窒化膜形成処理、アッシング処理等の他のプラズマ処理にも用いることができる。   In the above embodiment, the film forming apparatus and the etching apparatus are exemplified as the microwave plasma processing apparatus. However, the present invention is not limited thereto, and the oxynitride film forming process including the oxidation process and the nitriding process, the ashing process, etc. It can also be used for other plasma treatments.

また、基板はウエハWに限定されず、LCD(液晶ディスプレイ)用基板に代表されるFPD(フラットパネルディスプレイ)基板や、セラミックス基板等の他の基板であってもよい。   The substrate is not limited to the wafer W, and may be another substrate such as an FPD (flat panel display) substrate typified by an LCD (liquid crystal display) substrate or a ceramic substrate.

1 チャンバ
2 マイクロ波プラズマ源
3 制御装置
11 載置台
21 第1ガス導入部
22 第1ガス供給源
23 第2ガス導入部
28 第2ガス供給源
30 マイクロ波出力部
40 マイクロ波伝送部
43a 周縁マイクロ波導入機構
43b 中心マイクロ波導入機構
44 マイクロ波伝送路
50 マイクロ波放射部材
52 外側導体
53 内側導体
61 スラグ
71 同軸分配器
72 誘電体部材
100 マイクロ波プラズマ処理装置
120 本体部
121 遅波材
122 マイクロ波透過部材
123 スロット
123a 内周側スロット
123b 外周側スロット
124 誘電体層
140 インピーダンス調整部材
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Microwave plasma source 3 Control apparatus 11 Mounting stand 21 1st gas introduction part 22 1st gas supply source 23 2nd gas introduction part 28 2nd gas supply source 30 Microwave output part 40 Microwave transmission part 43a Perimeter micro Wave introduction mechanism 43b Central microwave introduction mechanism 44 Microwave transmission path 50 Microwave radiation member 52 Outer conductor 53 Inner conductor 61 Slag 71 Coaxial distributor 72 Dielectric member 100 Microwave plasma processing apparatus 120 Main body 121 Slow wave material 122 Micro Wave transmission member 123 Slot 123a Inner peripheral side slot 123b Outer peripheral side slot 124 Dielectric layer 140 Impedance adjusting member

Claims (8)

基板を収容するチャンバ内にマイクロ波を放射して表面波プラズマを形成するマイクロ波プラズマ処理装置であって、
前記チャンバ内にマイクロ波を放射するマイクロ波放射部材と、
前記マイクロ波放射部材の上に、前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心として円周方向に等間隔に設けられ、前記マイクロ波放射部材にマイクロ波を導入する導波管により形成された複数のマイクロ波導入機構と、
を有し、
前記マイクロ波放射部材は、金属からなる本体部と、前記本体部の前記マイクロ波が導入される側に前記複数のマイクロ波導入機構が配置される領域に対応して設けられた誘電体からなる遅波材と、前記遅波材により覆われ前記遅波材を介して導入されたマイクロ波を放射するスロットと、前記本体部のマイクロ波を放射する側に前記スロットが形成された領域を覆うように設けられた誘電体からなるマイクロ波透過部材と、を有し、
前記スロットは、前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心とする円であって、前記導波管の各々の中心軸と前記マイクロ波放射部材との交点を結んでなる円よりも内周側及び外周側の少なくともいずれかに形成されている、
マイクロ波プラズマ処理装置。
A microwave plasma processing apparatus that forms surface wave plasma by radiating microwaves into a chamber that accommodates a substrate,
A microwave radiating member that radiates microwaves into the chamber;
A plurality of waveguides that are provided on the microwave radiating member at equal intervals in the circumferential direction around the central axis of the microwave radiating member, and that introduce a microwave into the microwave radiating member. Microwave introduction mechanism,
Have
The microwave radiating member includes a main body made of metal and a dielectric provided corresponding to a region where the plurality of microwave introduction mechanisms are arranged on the side of the main body where the microwave is introduced. A slow wave material, a slot that is covered with the slow wave material and emits microwaves introduced through the slow wave material, and a region where the slot is formed on the microwave radiation side of the main body is covered. A microwave transmitting member made of a dielectric material provided as follows:
The slot is a circle having a central axis of the microwave radiating member as a center, and an inner peripheral side of a circle formed by connecting an intersection of each central axis of the waveguide and the microwave radiating member; Formed on at least one of the outer peripheral sides,
Microwave plasma processing equipment.
前記導波管は、内側導体と、前記内側導体の外周側に誘電体を介して設けられる外側導体とを有する同軸導波管であって、
前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心とする円は、前記同軸導波管の前記マイクロ波放射部材と接触する位置における前記内側導体を通る円である、
請求項1に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The waveguide is a coaxial waveguide having an inner conductor and an outer conductor provided via a dielectric on the outer peripheral side of the inner conductor,
A circle centered on the central axis of the microwave radiating member is a circle passing through the inner conductor at a position in contact with the microwave radiating member of the coaxial waveguide.
The microwave plasma processing apparatus according to claim 1.
前記マイクロ波導入機構は、マイクロ波を複数の導波管に分配する分配器を有する、
請求項1又は2に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The microwave introduction mechanism includes a distributor that distributes the microwaves to a plurality of waveguides.
The microwave plasma processing apparatus according to claim 1 or 2.
前記スロットは、前記導波管の各々の中心軸と前記マイクロ波放射部材との交点を結んでなる円よりも内周側に形成された内周側スロットと、前記導波管の各々の中心軸と前記マイクロ波放射部材との交点を結んでなる円よりも外周側に形成された外周側スロットとを有する、
請求項1乃至3のいずれか一項に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The slot includes an inner peripheral slot formed on the inner peripheral side of a circle formed by connecting an intersection of each central axis of the waveguide and the microwave radiating member, and a center of each of the waveguides. An outer peripheral side slot formed on the outer peripheral side of the circle formed by connecting the intersection of the shaft and the microwave radiating member,
The microwave plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
前記内周側スロット及び前記外周側スロットは、前記導波管の中心軸に対して対称に配置されている、
請求項4に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The inner circumferential slot and the outer circumferential slot are arranged symmetrically with respect to the central axis of the waveguide.
The microwave plasma processing apparatus according to claim 4.
前記内周側スロット及び前記外周側スロットは、前記導波管の中心軸を中心とする円の周方向に沿った円弧状に形成されている、
請求項4又は5に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The inner circumferential slot and the outer circumferential slot are formed in an arc shape along a circumferential direction of a circle centered on the central axis of the waveguide.
The microwave plasma processing apparatus according to claim 4 or 5.
前記内周側スロット及び前記外周側スロットは、前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心とする円の周方向を長手方向とする矩形状に形成されている、
請求項4又は5に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The inner peripheral side slot and the outer peripheral side slot are formed in a rectangular shape whose longitudinal direction is the circumferential direction of a circle centering on the central axis of the microwave radiating member,
The microwave plasma processing apparatus according to claim 4 or 5.
前記内周側スロット及び前記外周側スロットは、前記マイクロ波放射部材の中心軸を中心とする円の周方向に沿った円弧状に形成されている、
請求項4に記載のマイクロ波プラズマ処理装置。
The inner circumferential slot and the outer circumferential slot are formed in an arc shape along a circumferential direction of a circle centering on a central axis of the microwave radiating member,
The microwave plasma processing apparatus according to claim 4.
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020092026A (en) * 2018-12-06 2020-06-11 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN112309818A (en) * 2019-08-01 2021-02-02 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and control method
KR20210091335A (en) * 2018-12-06 2021-07-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
KR20210104756A (en) * 2018-12-06 2021-08-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
WO2023004270A1 (en) * 2021-07-19 2023-01-26 Epirus, Inc. Systems and methods for decomposition of molecules
JP2023082531A (en) * 2021-12-02 2023-06-14 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and microwave radiation source
WO2023145546A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 東京エレクトロン株式会社 Plasma treatment device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010087227A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus
JP2012089334A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Tokyo Electron Ltd Microwave plasma source and plasma processing apparatus
JP2012216745A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device and microwave introduction device
JP2015118739A (en) * 2013-12-16 2015-06-25 東京エレクトロン株式会社 Microwave plasma source and plasma processing apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010087227A (en) * 2008-09-30 2010-04-15 Tokyo Electron Ltd Plasma processing apparatus
JP2012089334A (en) * 2010-10-19 2012-05-10 Tokyo Electron Ltd Microwave plasma source and plasma processing apparatus
JP2012216745A (en) * 2011-03-31 2012-11-08 Tokyo Electron Ltd Plasma processing device and microwave introduction device
JP2015118739A (en) * 2013-12-16 2015-06-25 東京エレクトロン株式会社 Microwave plasma source and plasma processing apparatus

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7162837B2 (en) 2018-12-06 2022-10-31 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR102604062B1 (en) 2018-12-06 2023-11-22 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing device and plasma processing method
US11923170B2 (en) 2018-12-06 2024-03-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR20210091335A (en) * 2018-12-06 2021-07-21 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
KR20210097785A (en) * 2018-12-06 2021-08-09 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
KR20210104756A (en) * 2018-12-06 2021-08-25 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma treatment apparatus and plasma treatment method
WO2020116251A1 (en) * 2018-12-06 2020-06-11 東京エレクトロン株式会社 Plasma treatment device and plasma treatment method
KR102607755B1 (en) * 2018-12-06 2023-11-30 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing device and plasma processing method
JP2020092026A (en) * 2018-12-06 2020-06-11 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
KR102605240B1 (en) 2018-12-06 2023-11-24 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing device and plasma processing method
CN112309818A (en) * 2019-08-01 2021-02-02 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and control method
CN112309818B (en) * 2019-08-01 2024-06-11 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and control method
WO2023004270A1 (en) * 2021-07-19 2023-01-26 Epirus, Inc. Systems and methods for decomposition of molecules
JP2023082531A (en) * 2021-12-02 2023-06-14 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and microwave radiation source
WO2023145546A1 (en) * 2022-01-25 2023-08-03 東京エレクトロン株式会社 Plasma treatment device

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