JPH11111493A - Plasma processing equipment - Google Patents
Plasma processing equipmentInfo
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- JPH11111493A JPH11111493A JP9264630A JP26463097A JPH11111493A JP H11111493 A JPH11111493 A JP H11111493A JP 9264630 A JP9264630 A JP 9264630A JP 26463097 A JP26463097 A JP 26463097A JP H11111493 A JPH11111493 A JP H11111493A
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- processing apparatus
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 大面積の均一処理が可能なプラズマ処理装置
を提供すること。
【解決手段】 マイクロ波分配器27は、導波管23と略同
じ幅の導入部27a と、2股に分岐しており、夫々が斜め
に延びる分岐部27b と、分岐部27b の各先端からマイク
ロ波進行方向に平行延びる平行部27c と、誘電体線路28
と略同じ幅の分割部27d とを有する。導入部27a と分岐
部27b との境界部中央(分岐点)にはスタブ27e が設け
られている。分割部27d は、マイクロ波進行方向に延び
る仕切り板27f, 27g, 27g にて4つに均等に仕切られて
いる。マイクロ波分配器27の各部は、n・λg/4 (n:正
の整数)の長さであり、共振器構造をなす。3枚の仕切
り板29で仕切られた領域には、誘電体線路28を構成する
フッ素樹脂製の4枚の矩形板28a, 28a, 28a, 28aが嵌合
されている。導波管23の幅Wと平行部27c の幅Wc と分
割された各領域の幅Wd とは、略等しいことが望まし
い。
(57) [Summary] [PROBLEMS] To provide a plasma processing apparatus capable of uniform processing over a large area. SOLUTION: A microwave distributor 27 has an introducing portion 27a having substantially the same width as the waveguide 23, a bifurcated branching portion 27b, and a bifurcated branching portion 27b. A parallel portion 27c extending parallel to the microwave traveling direction, and a dielectric line 28
And a divided portion 27d having substantially the same width as A stub 27e is provided at the center (branch point) of the boundary between the introduction part 27a and the branch part 27b. The dividing portion 27d is equally divided into four by partitioning plates 27f, 27g, 27g extending in the microwave traveling direction. Each part of the microwave distributor 27 has a length of n · λg / 4 (n: a positive integer) and forms a resonator structure. Four rectangular plates 28a, 28a, 28a, 28a made of a fluororesin, which constitute the dielectric line 28, are fitted in regions partitioned by the three partition plates 29. It is desirable that the width W of the waveguide 23, the width Wc of the parallel portion 27c, and the width Wd of each divided region are substantially equal.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを使用し
てエッチング、アッシング、CVD等の処理を行うプラ
ズマ処理装置に関する。The present invention relates to a plasma processing apparatus for performing processes such as etching, ashing, and CVD using plasma.
【0002】[0002]
【従来の技術】反応ガスに外部からエネルギを与えた際
に発生するプラズマはLSI、LCDの製造におけるエ
ッチング、アッシング、CVD等の処理において広く用
いられている。特にプラズマを用いたドライエッチング
技術は必要不可欠な基本技術となっている。2. Description of the Related Art Plasma generated when external energy is applied to a reaction gas is widely used in processes such as etching, ashing, and CVD in the production of LSIs and LCDs. In particular, a dry etching technique using plasma has become an indispensable basic technique.
【0003】一般にプラズマを発生させるための励起手
段としては、2.45GHzのマイクロ波を用いる場合と、
13.56GHzのRF(Radio Frequency)を用いる場合と
がある。マイクロ波を用いた場合は、RFを用いた場合
よりも高密度のプラズマが得られる、プラズマ発生のた
めに電極を必要としないためにコンタミネーションを防
止することができる、等の利点がある。しかしながら比
較的大面積の領域に均一な密度でプラズマを発生させる
ことは困難であるという欠点を有するために、大径の半
導体基板、又はLCD用のガラス基板の処理を行うに
は、この点を克服する必要がある。[0003] Generally, as a means for exciting plasma, a microwave of 2.45 GHz is used.
13.56 GHz RF (Radio Frequency) may be used. The use of microwaves has advantages such as higher density of plasma than the use of RF and the prevention of contamination because no electrodes are required for plasma generation. However, it has a drawback that it is difficult to generate plasma at a uniform density in a relatively large area, so that a large-diameter semiconductor substrate or an LCD glass substrate needs to be treated. It needs to be overcome.
【0004】そこで例えば本出願人が特開昭62−5600号
公報にて提案している、誘電体線路を利用したプラズマ
処理装置が知られている。この装置は、反応室の上壁を
マイクロ波の透過が可能な耐熱性板で封止し、その上方
にマイクロ波を導入するための誘電体線路を設けた構成
を有し、大面積に均一にマイクロ波プラズマを発生させ
ることが可能である。[0004] For example, a plasma processing apparatus using a dielectric line proposed by the present applicant in Japanese Patent Application Laid-Open No. 62-5600 is known. This device has a structure in which the upper wall of the reaction chamber is sealed with a heat-resistant plate through which microwaves can pass, and a dielectric line for introducing microwaves is provided above it. It is possible to generate microwave plasma.
【0005】図4はこのプラズマ処理装置を示す模式的
断面図であり、図5は模式的横断面図である。図中1
は、Al等の金属からなる円筒状の反応容器であり、そ
の内部に反応室2を構成している。反応室2の上部は、
耐熱性及びマイクロ波透過性を有しており、しかも誘電
損失が小さい石英ガラス(SiO2 )、アルミナ(Al
2 O3 )、窒化アルミニウム(AlN)等の誘電体板か
らなるマイクロ波導入窓4にて、気密状態に封止されて
いる。反応室2内には、マイクロ波導入窓4と対向する
位置に、被処理物である、例えば半導体基板Sを載置す
るためのステージ7が配設されており、ステージ7には
マッチングボックス8を介して高周波電源9が接続され
ている。また反応容器1の底壁には図示しない排気装置
に接続される排気口6が形成されており、また反応容器
1の一側壁には、反応室2へ所要の反応ガスを導入する
ためのガス導入口5が形成されている。FIG. 4 is a schematic diagram showing this plasma processing apparatus.
FIG. 5 is a cross-sectional view, and FIG. 5 is a schematic cross-sectional view. 1 in the figure
Is a cylindrical reaction vessel made of a metal such as Al.
Constitutes a reaction chamber 2. The upper part of the reaction chamber 2
Heat resistant and microwave permeable
Quartz glass (SiOTwo), Alumina (Al
TwoOThree), Dielectric plate such as aluminum nitride (AlN)
In the microwave introduction window 4 made of
I have. The inside of the reaction chamber 2 faces the microwave introduction window 4
An object to be processed, for example, a semiconductor substrate S is placed at the position.
Stage 7 is provided, and the stage 7
High frequency power supply 9 is connected via matching box 8
ing. An exhaust device (not shown) is provided on the bottom wall of the reaction vessel 1.
An exhaust port 6 connected to the reaction vessel is formed.
A required reaction gas is introduced into the reaction chamber 2 on one side wall 1.
Gas inlet 5 is formed.
【0006】マイクロ波導入窓4の上方には、所定間隔
(エアギャップ20)を隔てて、図5に示す如き平面形状
を有する誘電体線路21が設けられており、その周囲は金
属板22にて囲われている。誘電体線路21の側方にはマイ
クロ波導波管23が連結されており、その先端にはマイク
ロ波発振器26が取り付けられている。誘電体線路21は、
マイクロ波導波管23に挿入された導入部211 と、マイク
ロ波導入窓4の上方に位置し、反応室2の平面形状を覆
い得る大きさの矩形部213 と、マイクロ波の進行方向に
関して対称なテーパ形状を有して矩形部213 と導入部21
1 とを結ぶテーパ部212 とを有する。[0006] Above the microwave introduction window 4, a dielectric line 21 having a planar shape as shown in FIG. 5 is provided at a predetermined interval (air gap 20). Surrounded. A microwave waveguide 23 is connected to a side of the dielectric line 21, and a microwave oscillator 26 is attached to a tip of the microwave waveguide 23. The dielectric line 21 is
An introduction section 211 inserted into the microwave waveguide 23 and a rectangular section 213 positioned above the microwave introduction window 4 and large enough to cover the planar shape of the reaction chamber 2 are symmetrical with respect to the direction in which microwaves travel. It has a tapered shape and the rectangular part 213 and the introduction part 21
1 and a tapered portion 212 connecting to
【0007】このように構成されたプラズマ処理装置に
て、被処理物である、例えば半導体基板Sの表面にエッ
チング処理を施す場合、先ず排気口6から排気を行って
反応室2内を所要の真空度、圧力に設定した後、ガス供
給管5から反応ガスを供給する。次いでマイクロ波発振
器26においてマイクロ波を発振させ、導波管23を介して
誘電体線路21へ導入する。導入部211 から導入されたマ
イクロ波は、テーパ部212 を伝搬し、さらに矩形部213
内で拡がる。In the plasma processing apparatus having the above-described structure, when an etching process is performed on the surface of the object to be processed, for example, the surface of the semiconductor substrate S, first, the gas is exhausted from the exhaust port 6 and the inside of the reaction chamber 2 is required. After setting the degree of vacuum and the pressure, the reaction gas is supplied from the gas supply pipe 5. Next, the microwave is oscillated in the microwave oscillator 26 and introduced into the dielectric line 21 via the waveguide 23. The microwave introduced from the introduction part 211 propagates through the tapered part 212, and further, the rectangular part 213
Spread within.
【0008】このときマイクロ波はその進行方向へ伝搬
すると共に、矩形部213 の両縁部を囲う金属板22で反射
され、誘電体線路21(矩形部213 )内に定在波を形成す
る。このようにマイクロ波が誘電体線路21を往復して伝
搬する間に、誘電体線路21の下方に漏れ電界が形成さ
れ、この漏れ電界が、下面垂直方向に指数関数的に減衰
しながら、マイクロ波導入窓4を透過して反応室2内へ
導かれる。この電界によって反応室2でプラズマが生成
されると、そのエネルギによって反応ガスがイオン、ラ
ジカル等の活性ガスに変化し、この活性ガスによりステ
ージ7上の半導体基板Sの表面に例えばエッチング等の
処理が施される。At this time, the microwave propagates in the traveling direction, and is reflected by the metal plate 22 surrounding both edges of the rectangular portion 213 to form a standing wave in the dielectric line 21 (rectangular portion 213). As described above, while the microwave propagates back and forth through the dielectric line 21, a leakage electric field is formed below the dielectric line 21, and the leakage electric field exponentially attenuates in the vertical direction of the lower surface while the microwave is attenuated. The light passes through the wave introduction window 4 and is guided into the reaction chamber 2. When plasma is generated in the reaction chamber 2 by the electric field, the energy changes the reaction gas into an active gas such as ions and radicals, and the active gas causes the surface of the semiconductor substrate S on the stage 7 to undergo processing such as etching. Is applied.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】エッチング、アッシン
グ等の処理を被処理物Sに対して均一に行うには、反応
室2内に均一にプラズマが生成されることが必要であ
り、そのためにはマイクロ波の進行方向において強度が
均一な単一モードの電界をプラズマ発生領域に形成する
必要がある。しかしながら、その縁部がテーパ形状をな
すテーパ部212 を有する誘電体線路21を使用した場合
は、以下に述べるような問題点がある。In order to uniformly perform processes such as etching and ashing on the workpiece S, it is necessary that plasma is uniformly generated in the reaction chamber 2. It is necessary to form a single-mode electric field having uniform intensity in the traveling direction of the microwave in the plasma generation region. However, when the dielectric line 21 having the tapered portion 212 having the tapered edge is used, there are problems as described below.
【0010】一般に、導波管23の幅は、反応室2の平面
視における直径よりも小さいために、導波管23の幅に対
応する導入部211 と、反応室2の直径に対応する矩形部
213との間の従来の整合部(テーパ部212 )は、図5に
示す如く両縁部がテーパ状をなしている。このテーパ角
θは、マイクロ波の伝搬モードに影響を及ぼすため、装
置の小型化を図るために、テーパ角θを単純に大きくし
てテーパ部212 を短くし、被処理物Sに対する処理速度
の面内均一性が悪化することがある。In general, the width of the waveguide 23 is smaller than the diameter of the reaction chamber 2 in a plan view, so that the introduction part 211 corresponding to the width of the waveguide 23 and the rectangular part corresponding to the diameter of the reaction chamber 2 are formed. Department
The conventional matching portion (tapered portion 212) between the two portions 213 is tapered at both edges as shown in FIG. Since the taper angle θ affects the propagation mode of the microwave, the taper angle θ is simply increased to shorten the taper portion 212 to reduce the size of the apparatus, and the processing speed of the processing target S is reduced. In-plane uniformity may deteriorate.
【0011】この原理について述べる。マイクロ波発振
器26において発振されたマイクロ波は、マイクロ波伝搬
形態の基本モードであるTE10モードでマイクロ波導波
管23を伝搬し、誘電体線路21の導入部211 を経てテーパ
部212 を伝搬する間に、矩形部213 での伝搬モードが決
定される。ここでテーパ部212 のテーパを急峻にした
(テーパ角θを大きくした)場合は、基本モードである
TE10モードのマイクロ波が減衰し、複数の高次モード
(TE30モード、TE50モード等)が発生する。高次モ
ード(TE30モード又はTE50モード)におけるマイク
ロ波の伝搬形態は、基本モード(TE10モード)のそれ
とは異なる位相を有するので、誘電体線路21における実
際の伝搬モードは、複数のモードが重ね合わされたもの
となる。The principle will be described. The microwave oscillated by the microwave oscillator 26 propagates through the microwave waveguide 23 in the TE10 mode, which is the fundamental mode of the microwave propagation mode, and propagates through the tapered portion 212 through the introduction portion 211 of the dielectric line 21. Next, the propagation mode in the rectangular part 213 is determined. Here, when the taper of the taper portion 212 is made steep (the taper angle θ is increased), the microwave in the TE10 mode, which is the basic mode, is attenuated, and a plurality of higher-order modes (TE30 mode, TE50 mode, etc.) are generated. I do. Since the propagation mode of the microwave in the higher-order mode (TE30 mode or TE50 mode) has a phase different from that of the fundamental mode (TE10 mode), a plurality of modes are superimposed on the actual propagation mode in the dielectric line 21. It will be.
【0012】高次モードを含む複数モードが重ね合わさ
れた場合、マイクロ波は均一に伝搬されず、誘電体線路
21から漏洩する電界の強度分布も不均一になる。プラズ
マの生成には矩形部213 で生成された電界の強度分布が
直接影響するため、これが不均一である場合は反応室2
内で発生するプラズマも不均一になるという問題があ
る。従って装置の小型化のために、テーパを急峻にする
という単純な方法でテーパ部212 を短かくすることは、
処理の不均一を招来するのである。When a plurality of modes including a higher-order mode are superimposed, microwaves are not propagated uniformly and the dielectric line
The intensity distribution of the electric field leaking from 21 also becomes non-uniform. Since the intensity distribution of the electric field generated by the rectangular portion 213 directly affects the generation of plasma, if this is non-uniform, the reaction chamber 2
There is a problem in that the plasma generated inside becomes non-uniform. Therefore, in order to reduce the size of the device, shortening the taper portion 212 by a simple method of making the taper steep is
This leads to uneven processing.
【0013】本発明は、斯かる事情に鑑みてなされたも
のであり、マイクロ波分配器で分配されたマイクロ波を
誘電体線路へ伝搬させる構成とすることにより、大型化
することなく、大面積の均一処理が可能なプラズマ処理
装置を提供することを目的とする。The present invention has been made in view of such circumstances, and has a configuration in which microwaves distributed by a microwave distributor are propagated to a dielectric line, so that a large area can be obtained without increasing the size. It is an object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of performing uniform processing.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明は、
マイクロ波導波管を介して、マイクロ波進行方向に延び
る板状の誘電体線路へ導入されたマイクロ波によって電
界が生成され、該電界を使用してプラズマを発生させ、
被処理物に処理を施すプラズマ処理装置において、前記
マイクロ波導波管と前記誘電体線路との間に設けられて
おり、複数の分岐路を有するマイクロ波分配器を備え、
前記誘電体線路は、前記分岐路の先端から延びる複数の
矩形板で構成されており、該複数の矩形板の間は導電体
板で仕切られていることを特徴とする。According to the first aspect of the present invention,
Through a microwave waveguide, an electric field is generated by microwaves introduced into a plate-shaped dielectric line extending in the microwave traveling direction, and plasma is generated using the electric field,
In a plasma processing apparatus that performs processing on an object to be processed, the plasma processing apparatus includes a microwave distributor that is provided between the microwave waveguide and the dielectric line and has a plurality of branch paths.
The dielectric line is constituted by a plurality of rectangular plates extending from the tip of the branch path, and the plurality of rectangular plates are separated by a conductor plate.
【0015】マイクロ波分配器において、基本モードの
マイクロ波が各分岐路を伝搬し、誘電体線路を構成する
複数の矩形板へ導かれる。従ってマイクロ波発振源の数
を増やすことなく、誘電体線路を構成する複数の矩形板
から同位相の電界を供給することができる。また各矩形
板間は導電体板で仕切られているので、各矩形板を伝搬
するマイクロ波が互いに干渉することを防止することが
できる。In the microwave distributor, a fundamental mode microwave propagates through each branch and is guided to a plurality of rectangular plates forming a dielectric line. Therefore, an electric field having the same phase can be supplied from a plurality of rectangular plates constituting the dielectric line without increasing the number of microwave oscillation sources. In addition, since the rectangular plates are separated by the conductive plate, it is possible to prevent microwaves propagating through the rectangular plates from interfering with each other.
【0016】請求項2記載の発明は、請求項1におい
て、前記分岐路及び前記矩形板の幅は、前記マイクロ波
導波管の幅と実質的に等しいことを特徴とする。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the widths of the branch path and the rectangular plate are substantially equal to the width of the microwave waveguide.
【0017】幅が異なるために必要な整合部を設ける必
要がなく、誘電体線路を構成する各矩形板で略基本モー
ドのマイクロ波のみが伝搬される。高次モードのマイク
ロ波の生成が抑制されることにより、マイクロ波は均一
に伝搬され、誘電体線路からマイクロ波が異常放射され
ることなく均一な強度分布を有する電界が漏洩する。従
って反応室内で均一で安定なプラズマが生成、維持さ
れ、大面積でも均一処理が可能となる。Since the widths are different, it is not necessary to provide a necessary matching portion, and only a microwave in a substantially fundamental mode propagates through each rectangular plate constituting the dielectric waveguide. By suppressing the generation of higher-order mode microwaves, the microwaves are uniformly propagated, and an electric field having a uniform intensity distribution leaks without the microwaves being abnormally radiated from the dielectric line. Therefore, uniform and stable plasma is generated and maintained in the reaction chamber, and uniform processing can be performed even in a large area.
【0018】請求項3記載の発明は、請求項1又は2に
おいて、前記マイクロ波分配器の形状は、前記マイクロ
波進行方向に延びる線に関して対称であることを特徴と
する。According to a third aspect of the present invention, in the first or second aspect, the shape of the microwave distributor is symmetric with respect to a line extending in the microwave traveling direction.
【0019】これにより形状が等しい複数の分岐路を形
成することができる。As a result, a plurality of branch paths having the same shape can be formed.
【0020】請求項4記載の発明は、請求項1、2又は
3において、前記マイクロ波分配器の基端部から、各分
岐路の先端までの距離は、実質的に等しくなしてあるこ
とを特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, in the first, second or third aspect, the distance from the base end of the microwave distributor to the tip of each branch is substantially equal. Features.
【0021】これにより、マイクロ波は、同位相、同電
力で誘電体線路の各矩形板へ配分されるので、各矩形板
から等しい電界が生成され得る。Thus, the microwaves are distributed to the respective rectangular plates of the dielectric waveguide with the same phase and the same power, so that an equal electric field can be generated from each rectangular plate.
【0022】請求項5記載の発明は、請求項1、2、3
又は4において、前記マイクロ波分配器の分岐点には位
相調整部材が設けられていることを特徴とする。The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1, 2, and 3.
Or 4 is characterized in that a phase adjusting member is provided at a branch point of the microwave distributor.
【0023】分岐時に位相がずれることを抑制すること
ができる。It is possible to suppress the phase from being shifted at the time of branching.
【0024】[0024]
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態を
示す図面に基づき具体的に説明する。図1は、本発明に
係るプラズマ処理装置を示す模式的断面図であり、図2
はその模式的横断面図である。図中1は、Al等の金属
からなる円筒状の反応容器であり、その内部に反応室2
を構成している。反応室2の上部は、マイクロ波導入窓
4にて気密状態に封止されている。マイクロ波導入窓4
は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有しており、しかも
誘電損失が小さい石英ガラス(SiO2 )、アルミナ
(Al2 O3 )、窒化アルミニウム(AlN)等の誘電
体板からなる。反応容器1とマイクロ波導入窓4との間
の気密性保持にはOリング(図示せず)を用いている。
反応室2内には、マイクロ波導入窓4と対向する位置
に、被処理物である、例えば半導体基板Sを載置するた
めのステージ7が配設されており、ステージ7にはマッ
チングボックス8を介して高周波電源9が接続されてい
る。また反応容器1の底壁には図示しない排気装置に接
続される排気口6が形成されており、また反応容器1の
一側壁には、反応室2へ所要の反応ガスを導入するため
のガス導入口5が形成されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be specifically described below with reference to the drawings showing the embodiments. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention, and FIG.
Is a schematic cross-sectional view thereof. In the figure, reference numeral 1 denotes a cylindrical reaction vessel made of a metal such as Al, in which a reaction chamber 2 is provided.
Is composed. The upper part of the reaction chamber 2 is hermetically sealed by a microwave introduction window 4. Microwave introduction window 4
Is made of a dielectric plate made of quartz glass (SiO 2 ), alumina (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), or the like, which has heat resistance and microwave permeability and has a small dielectric loss. An O-ring (not shown) is used to maintain the airtightness between the reaction vessel 1 and the microwave introduction window 4.
In the reaction chamber 2, at a position facing the microwave introduction window 4, a stage 7 for mounting, for example, a semiconductor substrate S, which is an object to be processed, is provided. The high frequency power supply 9 is connected via the. An exhaust port 6 connected to an exhaust device (not shown) is formed on the bottom wall of the reaction vessel 1, and a gas for introducing a required reaction gas into the reaction chamber 2 is provided on one side wall of the reaction vessel 1. An inlet 5 is formed.
【0025】マイクロ波導入窓4の上方には、所定間隔
(エアギャップ20)を隔てて、図2に示す如き平面形状
を有する誘電体線路28が設けられており、その周囲は金
属板22にて囲われている。誘電体線路28の側方には、A
l等の金属で形成されたマイクロ波分配器27を介してマ
イクロ波導波管23(マイクロ波管内波長λg)が連結さ
れており、その先端にはマイクロ波発振器26(波長λ)
が取り付けられている。A dielectric line 28 having a planar shape as shown in FIG. 2 is provided above the microwave introduction window 4 at a predetermined interval (air gap 20). Surrounded. On the side of the dielectric line 28, A
A microwave waveguide 23 (wavelength λg in the microwave tube) is connected via a microwave distributor 27 formed of a metal such as l, and a microwave oscillator 26 (wavelength λ) is provided at the tip thereof.
Is attached.
【0026】図3はマイクロ波分配器27の平面形状(横
断面)を示す模式図である。マイクロ波分配器27は、導
波管23(幅W=96mm)と略同じ幅の導入部27a と、2股
に分岐しており、夫々が斜めに延びる分岐部27b と、分
岐部27b の各先端からマイクロ波進行方向に平行延びる
平行部27c と、誘電体線路28と略同じ幅の分割部27dと
を有する。導入部27a と分岐部27b との境界部中央(分
岐点)にはスタブ27eが設けられている。分割部27d
は、マイクロ波進行方向に延びる仕切り板27f にて幅方
向の中央が仕切られており、平行部27c と分割部27d と
の境界から2・λg/4の位置から、誘電体線路28側の
端部までは、さらに仕切り板27g 、27g で半幅となるよ
うに仕切られている。FIG. 3 is a schematic view showing the planar shape (cross section) of the microwave distributor 27. The microwave distributor 27 includes an introduction portion 27a having substantially the same width as the waveguide 23 (width W = 96 mm), a bifurcated bifurcation 27b, and a bifurcation 27b. It has a parallel portion 27c extending in parallel with the microwave traveling direction from the tip and a divided portion 27d having substantially the same width as the dielectric line. A stub 27e is provided at the center (branch point) of the boundary between the introduction part 27a and the branch part 27b. Division 27d
Is divided at the center in the width direction by a partition plate 27f extending in the microwave traveling direction. The end on the dielectric line 28 side from the position 2 · λg / 4 from the boundary between the parallel portion 27c and the divided portion 27d. The part is further divided by partitioning plates 27g, 27g to have a half width.
【0027】マイクロ波分配器27の各部は、マイクロ波
を効率良く導入することができるように、マイクロ波進
行方向においてn・λg/4(n:正の整数)の長さに
なしてあり、共振器構造をなす。導入部27a の長さはλ
g/4であり、分岐部27b の長さは3・λg/4であ
り、平行部27c の長さはλg/4であり、分割部27d の
長さは2・λg/4より仕切り板27g 、27g の長さ分だ
け長い。Each part of the microwave distributor 27 has a length of n · λg / 4 (n: a positive integer) in the microwave traveling direction so that microwaves can be efficiently introduced. Form a resonator structure. The length of the introduction part 27a is λ
g / 4, the length of the branch portion 27b is 3 · λg / 4, the length of the parallel portion 27c is λg / 4, and the length of the split portion 27d is 2 · λg / 4. , 27g longer.
【0028】誘電体線路27の設置領域は、マイクロ波進
行方向に延びる3枚の仕切り板29にて、マイクロ波進行
方向に垂直な幅を4つに分割されている。3枚の仕切り
板29の取り付け位置は、仕切り板27f 、27g 、27g と合
わせてある。4つに均等分割された各領域には、誘電体
線路28を構成する、例えばテフロン(登録商標)のよう
なフッ素樹脂製の4枚の矩形板28a 、28a 、28a 、28a
が嵌合されている。そして導波管23の幅Wと、平行部27
c の幅Wc と、分割された各領域の幅Wd とは、略等し
いことが望ましい。The installation area of the dielectric line 27 is divided into four sections perpendicular to the microwave traveling direction by three partition plates 29 extending in the microwave traveling direction. The mounting positions of the three partition plates 29 are matched with the partition plates 27f, 27g, and 27g. In each of the four equally divided regions, four rectangular plates 28a, 28a, 28a, 28a made of a fluororesin such as Teflon (registered trademark), which constitute the dielectric line 28, are provided.
Are fitted. Then, the width W of the waveguide 23 and the parallel portion 27
It is desirable that the width Wc of c and the width Wd of each of the divided areas be substantially equal.
【0029】以上の如く構成された本発明装置における
動作について説明する。被処理物である、例えば半導体
基板Sの表面にエッチング処理を施す場合、先ず排気口
6から排気を行って反応室2内を所要の真空度、圧力に
設定した後、ガス供給管5から反応ガスを供給する。次
いでマイクロ波発振器26においてマイクロ波(波長λ)
を発振させ、導波管23を介してマイクロ波分配器27へ導
入する。The operation of the apparatus of the present invention configured as described above will be described. When an etching process is performed on the surface of the object to be processed, for example, the surface of the semiconductor substrate S, first, the gas is exhausted from the exhaust port 6 to set the inside of the reaction chamber 2 to a required degree of vacuum and pressure. Supply gas. Next, the microwave (wavelength λ)
Is oscillated and introduced into the microwave distributor 27 via the waveguide 23.
【0030】先ず導入部27a へ導入されたマイクロ波
は、分岐部27b との境界部に設けられているスタブ27e
にて位相が調整され、分岐部27b の2方向へ分岐して進
行する。そして2本の直導波管である平行部27c を進行
し、幅が4Wである分割部27dへ入いる。マイクロ波分
配器27は、マイクロ波進行方向に延びる線に関して対称
であるので、いずれの領域へ導入されたマイクロ波も光
路の形状及び長さが略同じである。従ってこれらマイク
ロ波は同位相、同電力である。First, the microwaves introduced into the introduction part 27a are stubs 27e provided at the boundary with the branch part 27b.
, The phase is adjusted, and the light is branched in two directions of the branching portion 27b and proceeds. Then, the light travels through a parallel portion 27c, which is two straight waveguides, and enters a divided portion 27d having a width of 4W. Since the microwave distributor 27 is symmetric with respect to a line extending in the microwave traveling direction, the microwaves introduced into any regions have substantially the same optical path shape and length. Therefore, these microwaves have the same phase and the same power.
【0031】誘電体線路28に導入されたマイクロ波は、
導波管23を伝搬する基本モード矩形TE10と同じであ
る。従っていずれの領域においても高次モードの発生が
抑制されており、マイクロ波は放射を起こすことなく均
一に伝搬する。その結果、発生する表面波の電界は均一
に分布し、下面垂直方向に指数関数的に減衰しながら、
マイクロ波導入窓4を透過して反応室2内へ導かれる。
この均一な電界によって反応室2で均一なプラズマが生
成され、そのエネルギによって反応ガスがイオン、ラジ
カル等の活性ガスに変化し、この活性ガスによりステー
ジ7上の半導体基板Sの表面に、例えばエッチング等の
処理が均一に施される。The microwave introduced into the dielectric line 28 is
This is the same as the fundamental mode rectangle TE10 propagating through the waveguide 23. Therefore, the generation of higher-order modes is suppressed in any region, and the microwaves propagate uniformly without causing radiation. As a result, the electric field of the generated surface wave is uniformly distributed and attenuated exponentially in the vertical direction of the lower surface,
The light passes through the microwave introduction window 4 and is guided into the reaction chamber 2.
A uniform plasma is generated in the reaction chamber 2 by the uniform electric field, and the energy changes the reaction gas into an active gas such as ions and radicals. The active gas causes the surface of the semiconductor substrate S on the stage 7 to be etched, for example. And the like are uniformly applied.
【0032】なお図2、3では導波管23の幅Wと、平行
部27c の幅Wc と、分割された各領域の幅Wd とを略等
しくしているが、これらが異なる場合は、縁部がテーパ
状をなす整合部を適宜設ければよい。この場合、幅の拡
がりは従来より小さいので、テーパ状の整合部を比較的
短くすることが可能である。In FIGS. 2 and 3, the width W of the waveguide 23, the width Wc of the parallel portion 27c, and the width Wd of each divided area are substantially equal. A matching portion having a tapered shape may be appropriately provided. In this case, the expansion of the width is smaller than in the conventional case, so that the tapered alignment portion can be made relatively short.
【0033】またマイクロ波分配器27の形状を変えるこ
とによって所定数の分岐路を得ることができ、大面積の
被処理物Sに対応した面積の誘電体線路28に均等にマイ
クロ波を分配することができる。逆に被処理物が小さい
場合は、誘電体線路28の各矩形板28a の下方に、夫々対
応した複数の反応室(又はステージ)を設け、1つの矩
形板28a に対応する大きさの被処理物を、一度に複数枚
処理する構成とすることができる。By changing the shape of the microwave distributor 27, a predetermined number of branches can be obtained, and the microwaves are evenly distributed to the dielectric line 28 having an area corresponding to the large-sized workpiece S. be able to. Conversely, when the object to be processed is small, a plurality of reaction chambers (or stages) respectively corresponding to the rectangular plates 28a of the dielectric line 28 are provided, and a processing object having a size corresponding to one rectangular plate 28a is provided. A configuration in which a plurality of objects are processed at one time can be adopted.
【0034】[0034]
【実施例】上述したプラズマ処理装置の各サイズ、及び
処理条件を以下のように設定してエッチング処理を行っ
た。 反応容器1(反応室2)内径:340 mm マイクロ波導入窓4 直径:440 mm 厚み:20mm マイクロ波導波管23 幅:96mm マイクロ波分配器27 長さ:370 mm 誘電体線路28 長さ:400 mm 幅:96mm 厚み:20mm 発振波長 2.45GHz 反応ガス C4 F8 /O2 被処理物S 直径:200 mm(8インチ、半導体基板)[Embodiment] An etching process was performed by setting the respective sizes and processing conditions of the above-described plasma processing apparatus as follows. Reaction vessel 1 (reaction chamber 2) inner diameter: 340 mm Microwave introduction window 4 Diameter: 440 mm Thickness: 20 mm Microwave waveguide 23 Width: 96 mm Microwave distributor 27 Length: 370 mm Dielectric line 28 Length: 400 mm Width: 96 mm Thickness: 20 mm Oscillation wavelength 2.45 GHz Reaction gas C 4 F 8 / O 2 workpiece S Diameter: 200 mm (8 inches, semiconductor substrate)
【0035】その結果、反応室2内で均一なプラズマが
発生し、大面積の半導体基板に対して均一に処理するこ
とができた。As a result, uniform plasma was generated in the reaction chamber 2 and a large-area semiconductor substrate could be uniformly processed.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上のように本発明に係るプラズマ処理
装置は、マイクロ波分配器において、基本モードのマイ
クロ波が各分岐路を伝搬し、誘電体線路の複数の矩形板
へ導かれ、各矩形板で基本モードのマイクロ波のみが伝
搬されるので、高次モードのマイクロ波の生成が抑制さ
れ、マイクロ波は均一に伝搬され、誘電体線路から均一
な強度分布を有する電界が漏洩し、均一で安定なプラズ
マが生成、維持され、大面積でも均一処理が可能となる
等、本発明は優れた効果を奏する。As described above, in the plasma processing apparatus according to the present invention, in the microwave distributor, the fundamental mode microwave propagates through each branch and is guided to the plurality of rectangular plates of the dielectric waveguide. Since only the fundamental mode microwaves are propagated by the rectangular plate, generation of higher order mode microwaves is suppressed, microwaves are uniformly propagated, and an electric field having a uniform intensity distribution leaks from the dielectric line, The present invention has excellent effects, for example, uniform and stable plasma is generated and maintained, and uniform processing can be performed even in a large area.
【図1】本発明に係るプラズマ処理装置を示す模式的縦
断面図である。FIG. 1 is a schematic longitudinal sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図2】本発明に係るプラズマ処理装置を示す模式的横
断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a plasma processing apparatus according to the present invention.
【図3】マイクロ波分配器を示す模式的横断面図であ
る。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a microwave distributor.
【図4】従来のプラズマ処理装置を示す模式的縦断面図
である。FIG. 4 is a schematic longitudinal sectional view showing a conventional plasma processing apparatus.
【図5】従来のプラズマ処理装置を示す模式的横断面図
である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a conventional plasma processing apparatus.
23 マイクロ波導波管 27 マイクロ波分配器 27a 導入部 27b 分岐部 27c 平行部 27d 分割部 27e スタブ 28 誘電体線路 28a 矩形板 S 被処理物 23 Microwave waveguide 27 Microwave distributor 27a Introducing part 27b Branch part 27c Parallel part 27d Dividing part 27e Stub 28 Dielectric line 28a Rectangular plate S Workpiece
Claims (5)
進行方向に延びる板状の誘電体線路へ導入されたマイク
ロ波によって電界が生成され、該電界を使用してプラズ
マを発生させ、被処理物に処理を施すプラズマ処理装置
において、前記マイクロ波導波管と前記誘電体線路との
間に設けられており、複数の分岐路を有するマイクロ波
分配器を備え、前記誘電体線路は、前記分岐路の先端か
ら延びる複数の矩形板で構成されており、該複数の矩形
板の間は導電体板で仕切られていることを特徴とするプ
ラズマ処理装置。1. An electric field is generated by a microwave introduced into a plate-shaped dielectric line extending in the direction of microwave propagation through a microwave waveguide, and a plasma is generated using the electric field to generate a plasma. In a plasma processing apparatus for processing an object, the plasma processing apparatus further includes a microwave distributor provided between the microwave waveguide and the dielectric line and having a plurality of branch paths, wherein the dielectric line includes the branch line. A plasma processing apparatus comprising: a plurality of rectangular plates extending from a front end of a road; and a plurality of rectangular plates separated by a conductive plate.
マイクロ波導波管の幅と実質的に等しいことを特徴とす
る請求項1記載のプラズマ処理装置。2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein widths of the branch path and the rectangular plate are substantially equal to a width of the microwave waveguide.
イクロ波進行方向に延びる線に関して対称であることを
特徴とする請求項1又は2記載のプラズマ処理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the shape of the microwave distributor is symmetric with respect to a line extending in the microwave traveling direction.
分岐路の先端までの距離は、実質的に等しくなしてある
ことを特徴とする請求項1、2又は3記載のプラズマ処
理装置。4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a distance from a base end of the microwave distributor to a front end of each branch is substantially equal. .
調整部材が設けられていることを特徴とする請求項1、
2、3又は4記載のプラズマ処理装置。5. A phase adjusting member provided at a branch point of the microwave distributor.
5. The plasma processing apparatus according to 2, 3, or 4.
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WO2006009281A1 (en) * | 2004-07-23 | 2006-01-26 | National University Corporation Tohoku University | Plasma processing device and method, and flat panel display device manufacturing method |
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WO2010067590A1 (en) * | 2008-12-11 | 2010-06-17 | 東洋製罐株式会社 | Microwave plasma treatment device |
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