JP2001035695A - Plasma treating device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体や液晶製造
設備などに使用されるエッチング装置、アッシング装置
やＣＶＤ装置などに用いられるマイクロ波励起プラズマ
処理装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave-excited plasma processing apparatus used for an etching apparatus used for semiconductor or liquid crystal manufacturing equipment, an ashing apparatus, a CVD apparatus, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】マイクロ波によるプラズマ処理は、プラ
ズマの励起効率が高く処理速度が速いので、半導体装置
や液晶表示装置等を製造する際のエッチング処理やアッ
シング処理あるいは酸化処理等を行うプラズマ処理装置
に多く用いられている。2. Description of the Related Art Microwave plasma processing has a high plasma excitation efficiency and a high processing speed. Therefore, a plasma processing apparatus for performing an etching process, an ashing process, an oxidation process, or the like when manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device. Many are used.
【０００３】これらの処理に用いられているマイクロ波
励起のプラズマ処理装置の構造は、通常、図７に示すよ
うに、プラズマ処理装置はチャンバ５１の上部に真空封
止する誘電体窓５２が設けられ、この誘電体窓５２の上
部にこの誘電体窓５２に対向してマイクロ波を導入する
ための断面が矩形状の導波管５３の終端部が配置されて
いる。[0003] The structure of a microwave-excited plasma processing apparatus used for these processes is usually provided with a dielectric window 52 for vacuum sealing above a chamber 51 as shown in FIG. A terminal portion of a waveguide 53 having a rectangular cross section for introducing a microwave is disposed above the dielectric window 52 so as to face the dielectric window 52.
【０００４】チャンバ５１は、上部にプラズマ生成室５
５が設けられ、このプラズマ生成室５５の下方に被処理
部材を処理する処理室５６が形成されている。[0004] The chamber 51 has a plasma generation chamber 5
5, a processing chamber 56 for processing a member to be processed is formed below the plasma generation chamber 55.
【０００５】また、導波管５３には誘電体窓５２を通し
て処理室５６の内部のホルダー５８上に載置された被処
理部材である基板５７のプラズマ生成膜にマイクロ波を
導入するために、導波管５３の内部を進行するマイクロ
波の電界方向に垂直な面（Ｈ面）に、マイクロ波を放射
するための、例えば特開平９−１２９６１３号公報に開
示されているようなスリット状開口部（スロットアンテ
ナ）もしくは、図７に示すような同軸変換アンテナ６０
が設けられている。In order to introduce microwaves into a waveguide 53 through a dielectric window 52 to introduce a plasma into a plasma generating film of a substrate 57 which is a member to be processed, which is placed on a holder 58 inside a processing chamber 56. A slit opening for emitting microwaves on a plane (H plane) perpendicular to the direction of the electric field of the microwave traveling inside the waveguide 53, for example, as disclosed in JP-A-9-129613. (Slot antenna) or a coaxial conversion antenna 60 as shown in FIG.
Is provided.
【０００６】同軸変換アンテナ６０でみると、この同軸
変換アンテナ６０からのマイクロ波はプラズマ生成室５
５側へ放射され、真空封止用の誘電体窓５２によりチャ
ンバ５１内に導入される。その際に、同軸変換アンテナ
６０から放射されたマイクロ波は、チャンバ５１を真空
封止できる誘電体窓５２を誘電体線路として伝播して誘
電体窓５２の全面に広がる。When viewed from the coaxial conversion antenna 60, the microwave from the coaxial conversion antenna 60 is transmitted to the plasma generation chamber 5.
The light is radiated to the side 5 and is introduced into the chamber 51 through the dielectric window 52 for vacuum sealing. At this time, the microwave radiated from the coaxial conversion antenna 60 propagates as a dielectric line through the dielectric window 52 capable of vacuum-sealing the chamber 51 and spreads over the entire surface of the dielectric window 52.
【０００７】これらのマイクロ波励起のプラズマ処理装
置では、マイクロ波をプラズマ生成室に導入する場合、
ＴＥＯｎモード（もしくはＴＥｎＯモード）の導波管に
よりマイクロ波を伝播させ、同軸変換用アンテナを用い
る場合には導波管の終端面から１／４λｇ（ここでλｇ
は導波管内波長）の位置に円筒形の開口を設け、その開
口部に同軸変換用アンテナを設置している。In these microwave-excited plasma processing apparatuses, when microwaves are introduced into a plasma generation chamber,
When a microwave is propagated by a TE On mode (or TE nO mode) waveguide, and a coaxial conversion antenna is used, か ら λ g (here, λ g
(A wavelength in a waveguide), a cylindrical opening is provided, and a coaxial conversion antenna is installed in the opening.
【０００８】[0008]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
構成のプラズマ処理装置では、導波管を伝播してきたマ
イクロ波は同軸変換アンテナの中心導体に電界が集中
し、中心導体に電流が発生する。そのため、マイクロ波
はＴＥＯｎモードからＴＥＭモードに変換され伝播され
る。However, in the plasma processing apparatus having the above-described structure, the microwave propagating through the waveguide concentrates an electric field on the center conductor of the coaxial conversion antenna and generates a current in the center conductor. Therefore, the microwave is converted from the TE On mode to the TEM mode and propagated.
【０００９】また、マイクロ波は同軸変換アンテナの終
端にはマイクロ波の透過窓である誘電体窓が設置されて
いるので、アンテナ下端部からこのアンテナの先端が接
している誘電体窓内に放射される。その際、放射される
マイクロ波の強度は同軸変換アンテナの中心導体付近で
最も強く、誘電体窓の外縁方向に進むにしたがって弱く
なっていく。そのために同軸変換アンテナを用いた場合
にはプラズマがこの同軸変換アンテナ直下で最も発生し
やすく、プラズマ密度が高くなる。Further, since a microwave window is provided at the end of the coaxial conversion antenna, a dielectric window, which is a transmission window for the microwave, is radiated from the lower end of the antenna into the dielectric window in contact with the tip of the antenna. Is done. At that time, the intensity of the radiated microwave is strongest near the center conductor of the coaxial conversion antenna, and becomes weaker toward the outer edge of the dielectric window. Therefore, when a coaxial conversion antenna is used, plasma is most likely to be generated immediately below the coaxial conversion antenna, and the plasma density increases.
【００１０】したがって、プラズマの分布に偏りが生
じ、エッチング、アッシング等プラズマにより被加工体
を加工した場合の加工の均一性が悪化する。Therefore, the distribution of the plasma is biased, and the uniformity of processing when the workpiece is processed by plasma such as etching and ashing is deteriorated.
【００１１】本発明は、これらの事情に基づいて成され
たもので、分布に偏りが無く均一性が高い密度のプラズ
マを生成するプラズマ装置を提供することを目的として
いる。The present invention has been made based on these circumstances, and an object of the present invention is to provide a plasma apparatus that generates a plasma having a uniform distribution and a high density.
【００１２】[0012]
【課題を解決するための手段】請求項１の発明による手
段によれば、導波管内を進行したマイクロ波を誘電体窓
から透過させ、この誘電体窓により封止されたチャンバ
内のガスをプラズマ化して前記チャンバ内の被処理材に
処理を施すプラズマ処理装置において、前記導波管の底
部には前記チャンバ内に突出する同軸変換アンテナの金
属棒が前記誘電体窓に埋設して設けられ、かつ、この誘
電体窓に埋設された前記金属棒の先端から離間した位置
に前記マイクロ波を反射させる反射板が設けられている
ことを特徴とするプラズマ処理装置である。According to the first aspect of the present invention, microwaves traveling in the waveguide are transmitted through the dielectric window, and the gas in the chamber sealed by the dielectric window is released. In a plasma processing apparatus for processing a material to be processed in the chamber by turning into plasma, a metal rod of a coaxial conversion antenna protruding into the chamber is provided at the bottom of the waveguide so as to be embedded in the dielectric window. A plasma processing apparatus is characterized in that a reflector for reflecting the microwave is provided at a position separated from a tip of the metal rod embedded in the dielectric window.
【００１３】また請求項２の発明による手段によれば、
前記反射板は、金属製であることを特徴とするプラズマ
処理装置である。According to the second aspect of the present invention,
The reflecting plate is made of metal, and is a plasma processing apparatus.
【００１４】また請求項３の発明による手段によれば、
前記反射板は、円盤状であることを特徴とするプラズマ
処理装置である。According to the third aspect of the present invention,
The reflector is a disk-shaped plasma processing apparatus.
【００１５】また請求項４の発明による手段によれば、
導波管内を進行したマイクロ波を誘電体窓から透過さ
せ、この誘電体窓により封止されたチャンバ内のガスを
プラズマ化して前記チャンバ内の被処理材に処理を施す
プラズマ処理装置において、前記導波管の底部には前記
チャンバ内に突出する同軸変換アンテナの金属棒が前記
誘電体窓に埋設して設けられ、かつ、この誘電体窓は前
記金属棒を貫通させる部分と貫通した前記金属棒の先端
部を前記誘電体窓内に封じこめる部分とを有することを
特徴とするプラズマ処理装置である。According to a fourth aspect of the present invention,
In a plasma processing apparatus, a microwave that has traveled in a waveguide is transmitted through a dielectric window, and a gas in a chamber sealed by the dielectric window is turned into plasma to process a material to be processed in the chamber. A metal rod of a coaxial conversion antenna projecting into the chamber is provided at the bottom of the waveguide so as to be embedded in the dielectric window, and the dielectric window has a portion through which the metal rod penetrates and the metal penetrating therethrough. A portion for sealing the tip of the rod into the dielectric window.
【００１６】また請求項５の発明による手段によれば、
前記誘電体窓は、前記導波管の下部に設けられ前記同軸
アンテナを貫通させた第一の部分とこの径小部の下面に
設けら前記第一の部分よりも断面積の大きな第二の部分
で構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置で
ある。According to the fifth aspect of the present invention,
The dielectric window is provided at a lower portion of the waveguide and penetrates the coaxial antenna, and a second portion having a larger cross-sectional area than the first portion is provided on the lower surface of the small diameter portion. A plasma processing apparatus comprising:
【００１７】また請求項６の発明による手段によれば、
前記誘電体窓の第二の部分は、２層構造で上層の部分は
前記金属棒を貫通し、下層の部分は前記金属棒の先端が
平面で接していることを特徴とするプラズマ処理装置で
ある。Further, according to the means of the present invention,
The second portion of the dielectric window has a two-layer structure, an upper layer portion penetrates the metal rod, and a lower layer portion has a tip of the metal rod in contact with a plane, wherein the plasma processing apparatus is characterized in that: is there.
【００１８】また請求項７の発明による手段によれば、
前記誘電体窓は、各部分とも石英で形成されていること
を特徴とするプラズマ処理装置である。According to the means of the invention of claim 7,
The plasma processing apparatus is characterized in that each of the dielectric windows is formed of quartz.
【００１９】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２０】図１は本発明のマイクロ波励起によるプラ
ズマ処理装置における要部の構成を示す概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of a main part of a plasma processing apparatus using microwave excitation according to the present invention.
【００２１】図１に示すように、プラズマ処理装置はチ
ャンバ１の上部に誘電体窓２が設けられ、この誘電体窓
２の上部にこの誘電体窓２を保持して、チャンバ１内に
マイクロ波を導入し、断面が矩形状の導波管３における
終端部が配置されている。As shown in FIG. 1, in the plasma processing apparatus, a dielectric window 2 is provided at an upper portion of a chamber 1, and the dielectric window 2 is held at an upper portion of the dielectric window 2, and a micro window is formed in the chamber 1. Waves are introduced, and the end portion of the waveguide 3 having a rectangular cross section is arranged.
【００２２】導波管３は、マイクロ波の電界方向に垂直
な面（Ｈ面）と、このＨ面に対して垂直方向に伸びるマ
イクロ波の電界方向に平行な面（Ｅ面）と、マイクロ波
導入側と反対側にＨ面およびＥ面に対して垂直に設けら
れたマイクロ波を反射する反射面（Ｒ面）とを有してお
り、後述する同軸変換アンテナ４は、Ｈ面の中心部に位
置するように設けられている。The waveguide 3 has a plane perpendicular to the direction of the microwave electric field (H plane), a plane parallel to the direction of the microwave electric field extending in a direction perpendicular to the H plane (E plane), and a microwave. On the opposite side to the wave introduction side, there is provided a reflecting surface (R surface) for reflecting microwaves provided perpendicularly to the H plane and the E plane. Part.
【００２３】チャンバ１は、内部の上方にプラズマ生成
室５が設けられ、このプラズマ生成室５の下方に処理室
６が形成されている。この処理室６には被処理部材であ
る基板７を載置するホルダー８が配置されている。ホル
ダー８は図示しないＲＦバイアス、Ｈｅ冷却機構を備
え、それらには同様に図示しないＲＦ発振器、およびチ
ラーが連結されている。また、ガス供給管９は、チャン
バ１上部のプラズマ生成室５の側壁に形成されており、
ガス排気管１０は処理室６が形成されたチャンバ１の底
部に取り付けられ、かつ、ガス排気管１０の他端には真
空ポンプ等の排気系（図示せず）が連結されている。The chamber 1 is provided with a plasma generation chamber 5 above the inside thereof, and a processing chamber 6 is formed below the plasma generation chamber 5. In the processing chamber 6, a holder 8 on which a substrate 7 as a member to be processed is placed is arranged. The holder 8 includes an RF bias and a He cooling mechanism (not shown) to which an RF oscillator and a chiller (not shown) are connected. The gas supply pipe 9 is formed on a side wall of the plasma generation chamber 5 above the chamber 1,
The gas exhaust pipe 10 is attached to the bottom of the chamber 1 in which the processing chamber 6 is formed, and the other end of the gas exhaust pipe 10 is connected to an exhaust system (not shown) such as a vacuum pump.
【００２４】また、導波管３の終端部から誘電体窓２を
通してホルダー８上の基板７のプラズマ生成膜にマイク
ロ波を導入するために、導波管３の内部を進行するマイ
クロ波の電界方向に垂直な面（Ｈ面）に設けられた円形
の開口部１１に、同軸変換アンテナ４が設けられてい
る。In order to introduce microwaves from the end of the waveguide 3 through the dielectric window 2 to the plasma generating film of the substrate 7 on the holder 8, the electric field of the microwave traveling inside the waveguide 3 The coaxial conversion antenna 4 is provided in a circular opening 11 provided on a plane (H plane) perpendicular to the direction.
【００２５】誘電体窓２は同軸変換アンテナ４の一部を
構成している石英製の誘電体上窓２ ａとその下面に接続
しチャンバ１の上部に広がっており、石英製で誘電体上
窓２ ａより断面積の大きな誘電体下窓２ｂ１、２ｂ２と
で構成されている。この誘電体下窓２ｂ１、２ｂ２は２
層構造で、その層間の同軸変換アンテナ４の下方の位置
にアルミ製の反射板１５が装着されている。The dielectric window 2 forms a part of the coaxial conversion antenna 4.
Constituting quartz upper window 2 made of quartz aAnd connected to the bottom
Is spread over the upper part of the chamber 1 and made of quartz and
Window 2 aLower dielectric window 2 with larger cross-sectional areab1, 2b2When
It is composed of This dielectric lower window 2b1, 2b2Is 2
In a layered structure, a position below the coaxial conversion antenna 4 between the layers
Is mounted with a reflecting plate 15 made of aluminum.
【００２６】同軸変換アンテナ４の構造は図２に示すよ
うに、同心状の構造で中心部が金属棒１２でその周辺部
は誘電体上窓２ａ（例えば、他の材質では、アルミナ、
窒化アルミ等）で構成され、さらにその外側にアルミ電
極１３が設けられチャンバ１の金属製の内壁と接続して
同軸線路を形成している。なお、アルミ電極１３は上述
の場合は独立して設けているが、独立して設けなくて
も、導波管３の底部３ａの板厚を所定の厚さに設定し
て、電極として用いることによって同様な機能を持たせ
る構造も可能である。As shown in FIG. 2, the structure of the coaxial conversion antenna 4 is a concentric structure, the center of which is a metal rod 12 and the periphery thereof is a dielectric upper window 2a (for example, alumina or alumina is used for other materials).
An aluminum electrode 13 is provided on the outside thereof, and is connected to a metal inner wall of the chamber 1 to form a coaxial line. Although the aluminum electrode 13 is provided independently in the above-described case, even if it is not provided independently, the thickness of the bottom 3a of the waveguide 3 is set to a predetermined thickness and used as an electrode. Thus, a structure having a similar function is also possible.
【００２７】また、金属棒１２の先端は誘電体下窓２
ｂ１の上面で封止される状態になっている。したがっ
て、真空処理室６の内部では金属棒１２は露出せず誘電
体下窓２ ｂ１に覆われており、金属棒先端の下方には離
間して反射板１５が設置されている。The tip of the metal rod 12 is connected to the lower dielectric window 2.
b1Is sealed on the upper surface of the substrate. Accordingly
Therefore, the metal rod 12 is not exposed inside the vacuum processing
Lower body window 2 b1And below the tip of the metal bar.
A reflection plate 15 is provided therebetween.
【００２８】これらの構造により、同軸変換アンテナ４
を構成する金属棒１２の先端から放射されるマイクロ波
は、離間して設けられた反射板１５で反射され、同軸変
換アンテナ４の直下でプラズマ密度の濃いプラズマが生
成されず、横方向に広がるので生成されるプラズマ密度
の分布は均一化される。With these structures, the coaxial conversion antenna 4
The microwaves radiated from the tip of the metal rod 12 constituting the antenna are reflected by the reflector 15 provided at a distance, and a plasma having a high plasma density is not generated immediately below the coaxial conversion antenna 4 but spreads in the lateral direction. Therefore, the distribution of the generated plasma density is made uniform.
【００２９】次に、これらの構成になるマイクロ波励起
のプラズマ処理装置によって、レジストパターンが表面
に形成された液晶用ガラス基板をエッチングする方法に
ついて説明する。Next, a method for etching a liquid crystal glass substrate having a resist pattern formed on the surface thereof by the microwave-excited plasma processing apparatus having the above configuration will be described.
【００３０】まず、チャンバ１の処理室４内のホルダー
８上にレジストパターンが表面に形成された液晶用ガラ
ス基板７を載置する。図示しない真空ポンプを作動させ
て前記チャンバ１内に存在するガスをガス排気管１０を
通してチャンバ１の外部に排気し、真空に近い状態とす
る。排気後に、処理ガスである、例えば酸素ガスと四フ
ッ化炭素との混合ガスを、ガス供給管９を通してチャン
バ１の上部にあるプラズマ生成室５へ供給する。チャン
バ１の内部がこの処理ガスによって所定の圧力になった
時点で、マイクロ波を導波管８に導入する。これにより
チャンバ１のプラズマ生成室５でプラズマが生成され
る。First, a liquid crystal glass substrate 7 having a resist pattern formed on its surface is placed on a holder 8 in the processing chamber 4 of the chamber 1. By operating a vacuum pump (not shown), gas existing in the chamber 1 is exhausted to the outside of the chamber 1 through the gas exhaust pipe 10 to make the state close to a vacuum. After the exhaust, a processing gas, for example, a mixed gas of oxygen gas and carbon tetrafluoride is supplied to the plasma generation chamber 5 at the upper part of the chamber 1 through the gas supply pipe 9. When the processing gas reaches a predetermined pressure inside the chamber 1, microwaves are introduced into the waveguide 8. Thereby, plasma is generated in the plasma generation chamber 5 of the chamber 1.
【００３１】生成されたプラズマ中の活性ガスは、処理
室６内のホルダー８上に載置された液晶用ガラス基板７
の表面に形成されたレジスト膜と反応させることにより
所定のエッチングを行う。The active gas in the generated plasma is applied to a liquid crystal glass substrate 7 placed on a holder 8 in a processing chamber 6.
A predetermined etching is performed by reacting with a resist film formed on the surface of the substrate.
【００３２】その際、従来の場合は図２に示すように、
マイクロ波は同軸変換アンテナ４の金属棒１２の先端か
ら放射され、誘電体窓２を透過している。この透過した
マイクロ波はプラズマ生成室５内部のガスにプラズマを
生成する。したがって、放射されたマイクロ波がもっと
も強い、同軸変換アンテナ４の軸中心付近でプラズマ密
度が高くなる。At this time, in the conventional case, as shown in FIG.
The microwave is radiated from the tip of the metal rod 12 of the coaxial conversion antenna 4 and passes through the dielectric window 2. The transmitted microwaves generate plasma in the gas inside the plasma generation chamber 5. Therefore, the plasma density increases near the axis center of the coaxial conversion antenna 4 where the radiated microwave is strongest.
【００３３】これに対して、本実施の形態の場合は図３
に示すように、同軸変換アンラテナ４直下に放射される
マイクロ波は金属棒１２の先端方向に離間して設けた反
射板１５により反射される。このために、同軸変換アン
テナ４の直下ではプラズマは生成しづらくなり、誘電体
窓２を透過するマイクロ波の密度は同軸変換アンテナ４
の軸中心付近で弱くなるので、生成されるプラズマが均
一になる。その結果、処理室６内の液晶ガラス基板７を
均質に加工することができる。On the other hand, in the case of this embodiment, FIG.
As shown in (1), the microwave radiated immediately below the coaxial conversion antenna 4 is reflected by the reflector 15 provided at a distance from the tip of the metal rod 12. For this reason, it is difficult to generate plasma immediately below the coaxial conversion antenna 4, and the density of microwaves transmitted through the dielectric window 2 is reduced.
Becomes weaker in the vicinity of the axis center, so that the generated plasma becomes uniform. As a result, the liquid crystal glass substrate 7 in the processing chamber 6 can be uniformly processed.
【００３４】次に本発明の第２の実施の形態を図面を参
照して説明する。図４は本発明のプラズマ装置の構成を
示す断面側面図であり、図５は導波管と同軸変換アンテ
ナとの構成の関係を示す側面図で、図６は同平面図であ
る。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 4 is a sectional side view showing the configuration of the plasma device of the present invention, FIG. 5 is a side view showing the relationship between the configuration of the waveguide and the coaxial conversion antenna, and FIG. 6 is the same plan view.
【００３５】図４に示すように、プラズマ処理装置はチ
ャンバ２１の上部に誘電体窓２２が設けられ、この誘電
体窓２２の上部にこの誘電体窓２２２を保持して、チャ
ンバ２１内にマイクロ波を導入するための断面が矩形状
の導波管２３の終端部が配置されている。導波管２３の
下面にはアルミ電極３３が密接して設けられている。導
波管２３は、アルミ電極３３に対して図示しないボルト
で固定されており、導波管２３の一部には、後述する誘
電体上窓２２ａの外縁よリも大きな開口部３１が設けら
れている。なお、アルミ電極３３はリングフランジ３４
に図示しないボルトで固定されている。As shown in FIG. 4, in the plasma processing apparatus, a dielectric window 22 is provided on an upper portion of a chamber 21, and the dielectric window 222 is held on the upper portion of the dielectric window 22. The end of the waveguide 23 having a rectangular cross section for introducing a wave is disposed. An aluminum electrode 33 is provided closely on the lower surface of the waveguide 23. The waveguide 23 is fixed by bolts (not shown) with respect to the aluminum electrode 33, a portion of the waveguide 23, also has a large opening 31 provided Li by the outer edge of the window 22 a will be described later dielectric Have been. The aluminum electrode 33 is a ring flange 34
Are fixed with bolts (not shown).
【００３６】アルミ電極３３は、石英製の誘電体上窓２
２ａを挿入した開口が設けられている。誘電体上窓２２
ａのチャンバ２１に対向する面の中央部には金属棒３２
が内装され同軸変換アンテナ２４を構成している。この
同軸変換アンテナ２４は導波管２３の下側の壁を貫通し
てチャンバ２１の内部に延在している。The aluminum electrode 33 is provided on the upper dielectric window 2 made of quartz.
An opening into which 2a is inserted is provided. Dielectric upper window 22
a metal rod 32 at the center of the surface facing the chamber 21 of FIG.
Are included to constitute a coaxial conversion antenna 24. The coaxial conversion antenna 24 extends through the lower wall of the waveguide 23 into the chamber 21.
【００３７】また、アルミ電極３３の下側には、孔設さ
れた開口に同軸変換アンテナ２４を貫通した石英製で誘
電体上窓２２ａよりは断面積の大きな誘電体下窓２２ｂ
が設けられている。この誘電体下窓２２ｂは２枚の誘電
体で構成されており、上層の誘電体下窓２２ｂ１には、
チャンバ２１に対向する面の中央部に孔が孔設されてお
りその孔の中に金属棒が貫通している。この金属棒の先
端は、面積の大きな下層の誘電体下窓２２ｂ２の上面に
接している。２枚の誘電体下窓２２ｂ１、２２ ｂ２の周
囲はリングフランジ３４で囲まれており、誘電体下窓２
２２ｂは下部をリングフランジ３４に設けらＯリング３
５によって支持されている。A hole is provided below the aluminum electrode 33.
Made of quartz that passes through the coaxial conversion antenna 24
Electric body upper window 22aLower dielectric window 22 having a larger cross-sectional area thanb
Is provided. This dielectric lower window 22bIs two dielectrics
The lower dielectric window 22 of the upper layer.b1In
A hole is provided at the center of the surface facing the chamber 21.
A metal rod extends through the hole. The tip of this metal bar
The edge is a lower dielectric lower window 22 having a large area.b2On top of
In contact. Two dielectric lower windows 22b1, 22 b2Lap of
The surrounding is surrounded by a ring flange 34, and the dielectric lower window 2
22bO ring 3
5 supported.
【００３８】また、リングフランジ３４にはガス供給孔
３６が設けられており、ガス供給孔３６にはガス配管３
７が接続されており図示しないプロセスガス供給部によ
り、処理プロセスに必要なガスがガス配管３７を通じて
供給される。A gas supply hole 36 is provided in the ring flange 34, and the gas supply hole 36 is provided in the gas pipe 3.
7 is connected, and a gas required for the processing process is supplied through a gas pipe 37 by a process gas supply unit (not shown).
【００３９】前述のように、誘電体下窓２２ｂの下方に
は上部がリングフランジ３４で形成されたチャンバ２１
が設けられおり、リングフランジ３４はＯリング３５ａ
を介してチャンバ２１の側壁と図示しないボルトで固定
されている。チャンバ２１の下部には排気口３８が設け
られている。排気口３８には排気配管３９が接続されて
おり排気配管３９は、図示しない圧力制御機構および真
空ポンプに接続されている。[0039] As described above, the chamber 21 below the dielectric under window 22 b of the top is formed by a ring flange 34
Is provided, and the ring flange 34 is an O-ring 35a.
And is fixed to a side wall of the chamber 21 with bolts (not shown). An exhaust port 38 is provided at a lower portion of the chamber 21. An exhaust pipe 39 is connected to the exhaust port 38. The exhaust pipe 39 is connected to a pressure control mechanism and a vacuum pump (not shown).
【００４０】チャンバ２１内部の下側には、下部電極４
０が配置されている。下部電極は４０チャンバ２１に対
して真空状態がリークしないように気密に固定されてい
る。The lower electrode 4 is provided below the inside of the chamber 21.
0 is arranged. The lower electrode is airtightly fixed to the 40 chamber 21 so that a vacuum state does not leak.
【００４１】次にこのプラズマ装置の作用について説明
する。Next, the operation of the plasma apparatus will be described.
【００４２】チャンバ２１内の下部電極４０にウエハ
（基板２７）を載せた状態で、チャンバ内２１を排気
し、排気後にガス配管３９を通じてチャンバ２１内に処
理ガスを流す。処理ガスを流しながら圧力制御機機でチ
ャンバ２１内の圧力を所要の圧力に制御する。With the wafer (substrate 27) mounted on the lower electrode 40 in the chamber 21, the inside of the chamber 21 is evacuated, and after the evacuation, the processing gas flows into the chamber 21 through the gas pipe 39. The pressure in the chamber 21 is controlled to a required pressure by a pressure controller while flowing the processing gas.
【００４３】続いて、マイクロ波を導波管２３を通じて
投入する。マイクロ波は同軸変換アンテナ２４を通じて
誘電体下窓２２ｂに伝達される。同軸変換アンテナ２４
から出たマイクロ波はアルミ電極３３に通じる。このと
き、同軸変換アンテナ２４の金属棒３２の下部は誘電体
下窓２２ｂを貫通しているので、金属棒３２の下部はア
ルミ電極３３の下面より下方の位置になる。Subsequently, microwaves are injected through the waveguide 23. The microwave is transmitted through the coaxial conversion antenna 24 to the lower dielectric window 22b . Coaxial conversion antenna 24
The microwave coming out of the device passes through the aluminum electrode 33. At this time, since the lower part of the metal rod 32 of the coaxial conversion antenna 24 penetrates through the lower dielectric window 22b , the lower part of the metal rod 32 is located below the lower surface of the aluminum electrode 33.
【００４４】したがって、同軸変換アンテナ２４から放
射されるマイクロ波は、その電場が曲げられ斜め下方に
伝播する。これによって従来に比ベてマイクロ波の放射
角度が大きくなりプラスマが横方向に広がり、均一な密
度のプラズマが生成される。Therefore, the microwave radiated from the coaxial conversion antenna 24 has its electric field bent and propagates obliquely downward. As a result, the radiation angle of the microwave becomes larger than in the conventional case, the plasma spreads in the horizontal direction, and a plasma having a uniform density is generated.
【００４５】以上に述べたように、上述の各実施の形態
では、マイクロ波導入部の形状を変更することにより、
生成したマイクロ波を同軸変換アンテナの中心から周囲
に広げてプラズマ密度を均一にした。それにより、局部
的なプラズマへ曝されることを防ぎ、誘電体窓の寿命を
延長することが可能になった。As described above, in each of the above-described embodiments, by changing the shape of the microwave introduction unit,
The generated microwave was spread from the center of the coaxial conversion antenna to the periphery to make the plasma density uniform. As a result, it has become possible to prevent exposure to local plasma and extend the life of the dielectric window.
【００４６】また、本発明の誘電体窓を用いたプラズマ
装置により、例えば、半導体ウエハ等のエッチング処理
（プラズマ処理の一例）を行えば、半導体ウエハの中心
と周辺部のエッチング速度の差を低減し、エッチング処
理の均一性が大幅に向上することができた。Further, by performing the etching process (an example of a plasma process) on a semiconductor wafer or the like with the plasma apparatus using the dielectric window of the present invention, the difference in the etching rate between the center and the peripheral portion of the semiconductor wafer can be reduced. However, the uniformity of the etching process was significantly improved.
【００４７】[0047]
【発明の効果】本発明では、同軸変換アンテナより放射
されたマイクロ波を分散させ、プラズマが横方向に広が
ることによってプラズマの均一性が高まり、誘電体窓の
損傷を減らすことが出来て誘電体窓の長寿命化が可能に
なった。According to the present invention, the microwave radiated from the coaxial conversion antenna is dispersed, the plasma spreads in the horizontal direction, the uniformity of the plasma is enhanced, and the damage to the dielectric window can be reduced. The window life can be extended.
【００４８】また、その誘電体窓を用いたプラズマ装置
による、アッシングやエッチング等のプラズマ処理も極
めて均質性の高いものが得られる。In addition, plasma processing such as ashing and etching can be performed with extremely high homogeneity by a plasma apparatus using the dielectric window.
【図１】本発明のマイクロ波励起のプラズマ処理装置の
要部の構成を示す概略図。FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a main part of a microwave-excited plasma processing apparatus of the present invention.
【図２】従来の同軸変換アンテナでのマイクロ波放射の
状況の説明図。FIG. 2 is an explanatory diagram of a state of microwave radiation by a conventional coaxial conversion antenna.
【図３】本発明の同軸変換アンテナでのマイクロ波放射
の状況の説明図。FIG. 3 is an explanatory diagram of the state of microwave radiation in the coaxial conversion antenna of the present invention.
【図４】本発明のマイクロ波励起の他のプラズマ処理装
置の要部の構成を示す概略図。FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of a main part of another plasma processing apparatus of microwave excitation according to the present invention.
【図５】本発明のプラズマ処理装置の導波管と同軸変換
アンテナとの構成の関係を示す側面図。FIG. 5 is a side view showing the relationship between the configuration of the waveguide and the coaxial conversion antenna of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図６】本発明のプラズマ処理装置の導波管と同軸変換
アンテナとの構成の関係を示す平面図。FIG. 6 is a plan view showing the relationship between the configuration of the waveguide and the coaxial conversion antenna of the plasma processing apparatus of the present invention.
【図７】従来のマイクロ波励起の他のプラズマ処理装置
の要部の構成を示す概略図。FIG. 7 is a schematic view showing a configuration of a main part of another conventional plasma processing apparatus for microwave excitation.
１、２１…チャンバ、２、２２…誘電体窓、３、３３…
導波管、４、２４…同軸変換アンテナ、５、２５…プラ
ズマ生成室、６、２６…処理室、７、２７…基板、１
２、３２…金属棒、１３、３３…アルミ電極、１５…反
射板1, 21 ... chamber, 2, 22 ... dielectric window, 3, 33 ...
Waveguides, 4, 24: coaxial conversion antenna, 5, 25: plasma generation chamber, 6, 26: processing chamber, 7, 27: substrate, 1
2, 32: metal rod, 13, 33: aluminum electrode, 15: reflector
Claims (7)
窓から透過させ、この誘電体窓により封止されたチャン
バ内のガスをプラズマ化して前記チャンバ内の被処理材
に処理を施すプラズマ処理装置において、 前記導波管の底部には前記チャンバ内に突出する同軸変
換アンテナの金属棒が前記誘電体窓に埋設して設けら
れ、かつ、この誘電体窓に埋設された前記金属棒の先端
から離間した位置に前記マイクロ波を反射させる反射板
が設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。1. A plasma for transmitting microwaves traveling in a waveguide through a dielectric window, converting a gas in a chamber sealed by the dielectric window into plasma, and processing a material to be processed in the chamber. In the processing apparatus, at the bottom of the waveguide, a metal rod of a coaxial conversion antenna projecting into the chamber is provided embedded in the dielectric window, and the metal rod embedded in the dielectric window is provided. A plasma processing apparatus, wherein a reflector for reflecting the microwave is provided at a position separated from a tip.
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 said reflection plate is made of metal.
とする請求項１および２のいずれかに記載のプラズマ処
理装置。3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the reflection plate has a disk shape.
窓から透過させ、この誘電体窓により封止されたチャン
バ内のガスをプラズマ化して前記チャンバ内の被処理材
に処理を施すプラズマ処理装置において、 前記導波管の底部には前記チャンバ内に突出する同軸変
換アンテナの金属棒が前記誘電体窓に埋設して設けら
れ、かつ、この誘電体窓は前記金属棒を貫通させる部分
と貫通した前記金属棒の先端部を前記誘電体窓内に封じ
こめる部分とを有することを特徴とするプラズマ処理装
置。4. A plasma for transmitting microwaves transmitted through a waveguide through a dielectric window, converting a gas in a chamber sealed by the dielectric window into plasma, and processing a material to be processed in the chamber. In the processing apparatus, a metal rod of a coaxial conversion antenna protruding into the chamber is provided at the bottom of the waveguide so as to be embedded in the dielectric window, and the dielectric window penetrates the metal rod. And a portion for sealing a tip end of the metal rod penetrating into the dielectric window.
けられ前記同軸アンテナを貫通させた第一の部分とこの
径小部の下面に設けら前記第一の部分よりも断面積の大
きな第二の部分で構成されていることを特徴とする請求
項４記載のプラズマ処理装置。5. The dielectric window is provided at a lower portion of the waveguide and penetrates the coaxial antenna, and is provided at a lower surface of the small-diameter portion and has a sectional area larger than that of the first portion. 5. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the plasma processing apparatus comprises a second portion having a larger size.
で上層の部分は前記金属棒を貫通し、下層の部分は前記
金属棒の先端が平面で接していることを特徴とする請求
項５記載のプラズマ処理装置。6. The second portion of the dielectric window has a two-layer structure, an upper layer portion penetrates the metal bar, and a lower layer portion has a flat end at the tip of the metal bar. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein
されていることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処
理装置。7. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein each of said dielectric windows is formed of quartz.
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|---|---|---|---|
| JP11208381A JP2001035695A (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Plasma treating device |
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| JP11208381A JP2001035695A (en) | 1999-07-23 | 1999-07-23 | Plasma treating device |
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| JP2001035695A true JP2001035695A (en) | 2001-02-09 |
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ID=16555340
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-
1999
- 1999-07-23 JP JP11208381A patent/JP2001035695A/en active Pending
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