JP2007180034A - Plasma treatment device - Google Patents

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Nobuo Ishii
信雄 石井
Kibatsu Shinohara
己拔 篠原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a plasma treatment device in which a uniform high-frequency wave is formed in an antenna and plasma is formed uniformly in a treatment container. <P>SOLUTION: The plasma treatment device 121 is provided with a gas supplying tube 123 which is fixed on a central part of a sealing plate 55 surrounded by a circular antenna 73. The gas supplying tube is expanded at its lower part in a shape of a funnel and a number of nozzles 125... are provided at its lower end part. Thus, in this plasma treatment device 121, since the antenna 73 supplying microwaves to the treatment container 53 is circular, the gas supplying tube 123 can be provided in its central open part. Therefore, reactive gas or the like can be supplied uniformly to a wafer W, and an uneven treatment due to an uneven gas supply can be prevented. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、高周波を用いたプラズマ処理装置に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus using a high frequency.

従来、処理容器の上面に環状の導波管からなるアンテナを設け、これによって処理容器内にマイクロ波を供給するプラズマ処理装置としては、例えば、図２４に示すようなものが知られている。   Conventionally, for example, a plasma processing apparatus as shown in FIG. 24 is known as a plasma processing apparatus that is provided with an antenna made of an annular waveguide on the upper surface of a processing container and thereby supplies microwaves into the processing container.

このプラズマ処理装置１１は、処理容器１３を有しており、この処理容器１３の上面にはアンテナ１５が載置されている。このアンテナ１５は、一端が閉鎖された導波管が円形にカールされて配設されたもので、処理容器１３側には、スロット１７…が形成されている。一方、このアンテナの他端には、マイクロ波発振器１９が接続されている。   The plasma processing apparatus 11 has a processing container 13, and an antenna 15 is placed on the upper surface of the processing container 13. This antenna 15 is a circularly curled waveguide having one end closed, and slots 17 are formed on the processing container 13 side. On the other hand, a microwave oscillator 19 is connected to the other end of the antenna.

このようなプラズマ処理装置１１において、マイクロ波発生器１９から供給されたマイクロ波は、アンテナ１５の終端部２１で反射され、導波管内に定在波を形成する。そして、スロット１７…から下方の処理容器１３に向かってマイクロ波を放出し、これによって処理容器内にプラズマを生成し処理を行う。   In such a plasma processing apparatus 11, the microwave supplied from the microwave generator 19 is reflected by the terminal portion 21 of the antenna 15 to form a standing wave in the waveguide. Then, microwaves are emitted from the slots 17 toward the lower processing container 13, thereby generating plasma in the processing container and performing processing.

一方、図２５に示すような、プラズマ処理装置３１は、処理容器３３の側面外周に環状の導波管からなるアンテナ３５が巻き付けられ、このアンテナ３５には、導波管３７を介してマイクロ波発振器３９が接続されている。そして、マイクロ波発振器３９から供給されたマイクロ波は、導波管３７とアンテナ３５の接続部４１で左右に分割され、この分割されたマイクロ波は、その後この接続部４１の反対側の部分４３で再び出会い互いに反射してアンテナ内に定在波を形成する。そして、アンテナ３５の内周側に形成されたスロット４５…から内側の処理容器３３に向かってマイクロ波を放出し、これによって処理容器３３内にプラズマを生成し処理を行う。   On the other hand, in the plasma processing apparatus 31 as shown in FIG. 25, an antenna 35 made of an annular waveguide is wound around the outer periphery of the side surface of the processing container 33, and the microwave is passed through the waveguide 37 to the antenna 35. An oscillator 39 is connected. Then, the microwave supplied from the microwave oscillator 39 is divided into left and right at the connection portion 41 of the waveguide 37 and the antenna 35, and the divided microwave is thereafter a portion 43 on the opposite side of the connection portion 41. Then they meet again and reflect each other to form a standing wave in the antenna. Then, microwaves are emitted from the slots 45 formed on the inner peripheral side of the antenna 35 toward the inner processing container 33, thereby generating plasma in the processing container 33 and performing processing.

また、図２６に示すプラズマ処理装置１２１は、処理容器１２３の上面に円環状の導波管からなるアンテナ１２５が設けられている。この円環状のアンテナ１２５の処理容器１３側には、複数のスロット１２７…が形成されている。また、この円環状のアンテナ１２５の上面には、マイクロ波を供給する導波管１２９が垂直に接続されている。そして、この導波管１２９とアンテナ１２５との接合部には、凸稜１３１が設けられている。そして、導波管１２９から伝搬してきたマイクロ波は、凸稜１３１で２手に分かれた後、この接合部と反対側で再び出会って互いに反射してアンテナ１２５内に定在波を形成する。そして、このプラズマ処理装置１２１にあっては、この定在波から処理容器１３に向かってマイクロ波を放出するようになっている。   In addition, the plasma processing apparatus 121 shown in FIG. 26 is provided with an antenna 125 made of an annular waveguide on the upper surface of the processing vessel 123. A plurality of slots 127 are formed on the processing container 13 side of the annular antenna 125. A waveguide 129 for supplying microwaves is vertically connected to the upper surface of the annular antenna 125. A convex ridge 131 is provided at the junction between the waveguide 129 and the antenna 125. The microwaves propagating from the waveguide 129 are split into two hands at the convex ridge 131, and then meet again on the side opposite to the joint and reflected from each other to form a standing wave in the antenna 125. In the plasma processing apparatus 121, microwaves are emitted from the standing wave toward the processing container 13.

しかしながら、上記プラズマ処理装置１１，３１、１２１にあっては、ともにアンテナ内に定在波を形成するようにしているため、定在波の腹と節の部分でマイクロ波の強度が異なる。このため、アンテナ内での腹と節の位置関係によって処理容器内の電磁界強度が不均一になるという問題点があった。また、定在波の腹の位置とアンテナに設けられたスロットとの位置がずれると処理容器内の電磁界の均一性を維持できず、プラズマの生成が不均一になるという問題点があった。   However, in the plasma processing apparatuses 11, 31, and 121, since a standing wave is formed in the antenna, the intensity of the microwave differs between the antinode and the node of the standing wave. For this reason, there has been a problem that the electromagnetic field strength in the processing container becomes non-uniform due to the positional relationship between the belly and the node in the antenna. In addition, if the position of the antinode of the standing wave is shifted from the position of the slot provided in the antenna, there is a problem that the uniformity of the electromagnetic field in the processing container cannot be maintained and plasma generation becomes non-uniform. .

本発明は、上記課題を解決するために成されたものであって、アンテナ内に均一な高周波を形成し、処理容器に均一なプラズマを生成できるプラズマ処理装置を提供することを目的としている。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of forming uniform high frequency in an antenna and generating uniform plasma in a processing container.

本発明の特徴は、密閉された処理容器内に設けられ、被処理体を保持する保持手段と、この保持手段に対向配置され、保持手段と対向する面に複数形成されたスロットを介して処理容器内に高周波を導入する環状導波管と、この環状導波管に設けられ、環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段とを具備したことである。   A feature of the present invention is that a processing unit is provided in a hermetically sealed processing container and holds a workpiece, and is disposed through a plurality of slots that are arranged opposite to the holding unit and that are formed on a surface facing the holding unit. An annular waveguide for introducing a high frequency into the container, and traveling wave forming means for forming an endless annular traveling wave in the annular waveguide are provided.

本発明の特徴は、処理容器は、有底筒状をなし、さらに、処理容器の開口部に設けられ、処理容器を気密に密閉するとともに、環状導波管からの高周波を処理容器内部に透過させる誘電体窓を有していることである。   A feature of the present invention is that the processing container has a bottomed cylindrical shape, and is provided at the opening of the processing container, hermetically seals the processing container, and transmits a high frequency from the annular waveguide into the processing container. And having a dielectric window.

本発明の特徴は、有底筒状の処理容器と、この処理容器内に設けられた被処理体を保持するための保持手段と、処理容器の開口部に設けられ、この処理容器を気密に密閉するとともに処理容器内部に高周波を透過させる誘電体からなる誘電体窓と、環状に形成され、誘電体窓を通して処理容器内に高周波を導入する環状導波管であって、その環状導波路を含む平面が誘電体窓に沿うように誘電体窓に設けられた環状導波管と、この環状導波管に設けられ、この環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段とを具備したことである。   A feature of the present invention is that it is provided in a bottomed cylindrical processing container, a holding means for holding an object to be processed provided in the processing container, and an opening of the processing container. A dielectric window made of a dielectric material that is hermetically sealed and allows high-frequency transmission inside the processing container, and an annular waveguide that is formed in an annular shape and introduces high-frequency waves into the processing container through the dielectric window. An annular waveguide provided in the dielectric window so that the plane including the dielectric window is along the dielectric window, and a traveling wave forming means provided in the annular waveguide and forming an endless annular traveling wave in the annular waveguide It was that.

本発明の特徴は、進行波形成手段は、高周波を供給する高周波発生器と、この高周波発生器に接続され高周波発生器で発生した高周波を伝搬する伝搬導波管と、この伝搬導波管と環状導波管との間に設けられて伝搬導波管と環状導波管とを接続し、伝搬導波管内を伝搬してきた高周波を環状導波管に進行波として供給する方向性結合器とを有していることである。   A feature of the present invention is that the traveling wave forming means includes a high frequency generator that supplies a high frequency, a propagation waveguide that is connected to the high frequency generator and propagates a high frequency generated by the high frequency generator, and the propagation waveguide A directional coupler which is provided between the annular waveguide and connects the propagation waveguide and the annular waveguide, and supplies the high-frequency wave propagating in the propagation waveguide to the annular waveguide as a traveling wave; It is having.

本発明の特徴は、環状導波管の周長は、その環状導波管の管内波長の自然数倍であることである。   A feature of the present invention is that the circumferential length of the annular waveguide is a natural number multiple of the in-tube wavelength of the annular waveguide.

本発明の特徴は、方向性結合器は、環状導波管とこの環状導波管の接線方向に配設された伝搬導波管とが共有する管壁に上記接線に垂直方向に形成されたスリットを有することである。   A feature of the present invention is that the directional coupler is formed in a direction perpendicular to the tangent on the tube wall shared by the annular waveguide and the propagation waveguide disposed in the tangential direction of the annular waveguide. It has a slit.

本発明の特徴は、方向性結合器は、伝搬導波管を形成する同軸導波管と、この同軸導波管と環状導波管との接続位置から環状導波管に沿って管内波長の略｛（２ｎ−１）／４｝（ｎは自然数）離間した位置で環状導波管内に開口する分岐導波管とを有し、同軸導波管の外導体は、環状導波管に形成された開口の周囲に接続され、同軸導波管の内導体は、環状導波管に形成された開口から環状導波管内を通り分岐導波管に接続されていることである。なお、通常ｎ＝１とする。   A feature of the present invention is that the directional coupler is configured such that a coaxial waveguide that forms a propagation waveguide, and a wavelength of the guide wavelength along the annular waveguide from the connection position of the coaxial waveguide and the annular waveguide. A branch waveguide that opens into the annular waveguide at a position approximately {(2n-1) / 4} (n is a natural number), and the outer conductor of the coaxial waveguide is formed in the annular waveguide. The inner conductor of the coaxial waveguide is connected to the branch waveguide from the opening formed in the annular waveguide through the annular waveguide. In general, n = 1.

本発明の特徴は、進行波形成手段は、環状導波管の周方向に離間した複数箇所に周方向に位相がずれた高周波を供給する多位相高周波供給手段を有し、環状導波管に周方向に位相がずれた高周波を供給することによって、環状導波管内に進行波を発生させることである。   A feature of the present invention is that the traveling wave forming means has multi-phase high-frequency supply means for supplying high-frequency waves that are out of phase in the circumferential direction at a plurality of locations spaced in the circumferential direction of the annular waveguide. A traveling wave is generated in the annular waveguide by supplying a high frequency whose phase is shifted in the circumferential direction.

本発明の特徴は、多位相高周波供給手段は、ＴＥ１１モードの高周波を発生する高周波発生器と、この高周波発生器に一端が接続された円筒導波管と、この円筒導波管の中程に設けられ、円筒導波管内を伝搬してきたＴＥ１１モードのマイクロ波を円筒導波管の軸線廻りに回転させる円偏波変換器と、円筒導波管の他端部の外周面の周方向に離間したそれぞれの位置に、一端がそれぞれ接続されるとともに、環状導波管の周方向に離間したそれぞれの位置に、他端がそれぞれ接続された複数の分岐導波管とを有していることである。   The feature of the present invention is that the multi-phase high-frequency supply means includes a high-frequency generator for generating TE11 mode high-frequency, a cylindrical waveguide having one end connected to the high-frequency generator, and the middle of the cylindrical waveguide. A circularly polarized wave converter for rotating the TE11 mode microwave propagating in the cylindrical waveguide around the axis of the cylindrical waveguide and the circumferential direction of the outer peripheral surface of the other end of the cylindrical waveguide. A plurality of branching waveguides having one end connected to each position and a plurality of branching waveguides each having the other end connected to each position spaced apart in the circumferential direction of the annular waveguide. is there.

本発明の特徴は、多位相高周波供給手段は、導波管内にＴＥ１０モードの高周波を発生する高周波発生器と、導波管に一端が接続されるとともに、環状導波管の周方向に離間したそれぞれの位置に他端がそれぞれ接続された複数の分岐導波管と、これら複数の分岐導波管のそれぞれに設けられ、これら分岐導波管によって複数に分割された高周波の位相を、これら分割された高周波が環状導波管内に供給されたときに環状導波管内に進行波を発生させるように調整する移相器とを有することである。   A feature of the present invention is that the multi-phase high-frequency supply means includes a high-frequency generator that generates a TE10-mode high frequency in the waveguide, and one end connected to the waveguide and spaced apart in the circumferential direction of the annular waveguide. A plurality of branching waveguides each connected to the other end at each position, and each of the plurality of branching waveguides is divided into a plurality of high-frequency phases divided by the branching waveguides. And a phase shifter that adjusts to generate a traveling wave in the annular waveguide when the generated high frequency is supplied into the annular waveguide.

本発明の特徴は、環状導波管の周長は、その環状導波管の管内波長の自然数倍であることである。   A feature of the present invention is that the circumferential length of the annular waveguide is a natural number multiple of the in-tube wavelength of the annular waveguide.

本発明の特徴は、環状導波管へ高周波を供給する導波管は、矩形導波管であることである。   A feature of the present invention is that the waveguide for supplying a high frequency to the annular waveguide is a rectangular waveguide.

本発明の特徴は、環状導波管へ高周波を供給する導波管は、同軸導波管であることである。   A feature of the present invention is that the waveguide for supplying a high frequency to the annular waveguide is a coaxial waveguide.

本発明の特徴は、環状導波管によって囲まれた誘電体窓の部分に、ガスを処理容器に供給するガス供給管の開口部が接続されていることである。   A feature of the present invention is that an opening of a gas supply pipe for supplying gas to a processing vessel is connected to a portion of a dielectric window surrounded by an annular waveguide.

本発明の特徴は、環状導波管によって囲まれた誘電体窓の部分に、保持手段に対向して配置された対向電極が設けられていることである。   A feature of the present invention is that a counter electrode disposed opposite to the holding means is provided in a portion of the dielectric window surrounded by the annular waveguide.

本発明の特徴は、環状導波管によって囲まれた誘電体窓の部分に、ガスを前記処理容器に供給するガス供給管の先端部が設けられ、この先端部にガスを前記処理容器ないに供給する開口部が形成され、このガス供給管の先端部が、前記保持手段に対向する対向電極になされていることである。   A feature of the present invention is that a tip portion of a gas supply pipe for supplying gas to the processing container is provided in a portion of the dielectric window surrounded by the annular waveguide, and the gas is not supplied to the leading end portion of the processing container. An opening for supply is formed, and the tip of the gas supply pipe is formed as a counter electrode facing the holding means.

本発明の特徴は、対向電極はアースされていることである。   A feature of the present invention is that the counter electrode is grounded.

本発明の特徴は、対向電極は高周波電源に接続されていることである。   A feature of the present invention is that the counter electrode is connected to a high frequency power source.

本発明の特徴は、環状導波管は円環状であることである。   A feature of the present invention is that the annular waveguide is annular.

本発明の特徴は、環状導波管は矩形環状であることである。   A feature of the present invention is that the annular waveguide is rectangular.

本発明の特徴は、環状導波管に沿ってそれぞれ離間して配設され、環状導波管内のリアクタンスを変化させるリアクタンス素子を複数有する位相調整手段を具備したことである。   A feature of the present invention is that it includes phase adjusting means having a plurality of reactance elements that are arranged apart from each other along the annular waveguide and change the reactance in the annular waveguide.

本発明の特徴は、位相調整手段は、さらに、高周波発生器の出力周波数に影響を与える要素の物理量と、その物理量の下で環状導波管内に所定の高周波を形成するリアクタンス素子のリアクタンスとを対応づけて記録する記録手段と、設定された物理量に対応するリアクタンス素子のリアクタンスを記録手段から読み出し、リアクタンス素子のリアクタンスを読み出した値となるように制御する制御手段とを有することである。   A feature of the present invention is that the phase adjusting means further includes a physical quantity of an element that affects the output frequency of the high frequency generator and a reactance of a reactance element that forms a predetermined high frequency in the annular waveguide under the physical quantity. Recording means for recording in association with each other, and control means for reading out the reactance of the reactance element corresponding to the set physical quantity from the recording means and controlling the reactance of the reactance element to the read value.

本発明の特徴は、位相調整手段は、さらに、環状導波管に導入される高周波の位相と環状導波管内を伝搬する高周波の位相との差を検出する位相差検出手段と、この位相差検出手段により検出された位相差に基づきリアクタンス素子のリアクタンスを制御する制御手段とを有することである。   A feature of the present invention is that the phase adjusting means further includes a phase difference detecting means for detecting a difference between a high frequency phase introduced into the annular waveguide and a high frequency phase propagating in the annular waveguide, and the phase difference. And control means for controlling the reactance of the reactance element based on the phase difference detected by the detection means.

本発明の特徴は、リアクタンス素子は、環状導波管内に突出する長さが変更自在なスタブであることである。   A feature of the present invention is that the reactance element is a stub whose length protruding into the annular waveguide can be changed.

本発明の特徴は、環状導波管を略同軸状に複数設けるとともに、進行波形成手段により環状導波管のそれぞれの内部に無端環状の進行波を形成することである。   A feature of the present invention is that a plurality of annular waveguides are provided substantially coaxially, and an endless annular traveling wave is formed inside each of the annular waveguides by traveling wave forming means.

本発明の特徴は、環状導波管へ供給される高周波は２００ＭＨｚから３５ＧＨｚまでであることである。   A feature of the present invention is that the high frequency supplied to the annular waveguide is from 200 MHz to 35 GHz.

本発明にあっては、有底筒状の処理容器と、この処理容器内に設けられた被処理体を保持するための保持手段と、処理容器の開口部に設けられ、この処理容器を気密に密閉するとともに処理容器内部に高周波を透過させる誘電体からなる誘電体窓と、環状に形成され、誘電体窓を通して処理容器内に高周波を導入する環状導波管であって、その環状導波路を含む平面が誘電体窓に沿うように誘電体窓に設けられた環状導波管と、この環状導波管に設けられ、この環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段とを有しているから、環状の導波管内に回転する進行波を形成することができ、このため処理容器内に均一な電磁界を放出することができる。従って、処理容器に均一なプラズマを生成することができ、被処理体に均一な処理を施すことができる。   In the present invention, a bottomed cylindrical processing container, a holding means for holding an object to be processed provided in the processing container, and an opening of the processing container, the processing container is hermetically sealed. A dielectric window made of a dielectric material that is hermetically sealed and allows high-frequency transmission inside the processing vessel, and an annular waveguide that is formed in an annular shape and introduces high-frequency waves into the processing vessel through the dielectric window. An annular waveguide provided in the dielectric window so that the plane including the dielectric window extends along the dielectric window, and a traveling wave formation provided in the annular waveguide and forming an endless annular traveling wave in the annular waveguide And a traveling wave rotating in the annular waveguide can be formed, so that a uniform electromagnetic field can be emitted into the processing vessel. Therefore, uniform plasma can be generated in the processing container, and uniform processing can be performed on the target object.

また、本発明にあっては、環状導波管内のリアクタンスを変化させるリアクタンス素子を複数有する位相調整手段を具備しているから、環状導波管内の高周波の周波数が変化しても、高周波の位相を調整することにより、所望の進行波を形成することができる。   Further, in the present invention, since the phase adjusting means having a plurality of reactance elements for changing the reactance in the annular waveguide is provided, the phase of the high frequency is changed even if the frequency of the high frequency in the annular waveguide is changed. By adjusting the above, a desired traveling wave can be formed.

また、本発明にあっては、環状導波管を略同軸状に複数設けるとともに、進行波形成手段により環状導波管のそれぞれの内部に無端環状の進行波を形成することにより、環状導波管を１つだけ設けた場合と比較して、処理容器内の広範囲にわたって均一な電磁界を形成し、均一なプラズマを生成することができる。よって、大面積の処理対象に対しても、均一性のよいプラズマ処理を施すことができる。   In the present invention, a plurality of annular waveguides are provided substantially coaxially, and an endless annular traveling wave is formed inside each of the annular waveguides by traveling wave forming means, thereby forming an annular waveguide. Compared with the case where only one tube is provided, a uniform electromagnetic field can be formed over a wide range in the processing container, and uniform plasma can be generated. Therefore, it is possible to perform plasma processing with good uniformity even on a large area processing target.

以下、本発明に係る処理装置の実施の形態を図１ないし図２３を参照して説明する。   Embodiments of a processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS.

図１（ａ）及び図２は、プラズマ処理装置の第１の参考例を示す構成図である。図１（ａ）において、このプラズマ処理装置５１は、側壁や底部がアルミニウム等の導体により構成されて、全体が有底筒体状に形成された処理容器５３を有している。この処理容器５３の天井部は、開放されてこの部分にはＯリング等のシール部材を介して真空圧に耐え得る厚みを有する封止板５５が気密に設けられている。この封止板５５は、耐熱性及びマイクロ波透過性を有すると共に誘電損失が小さい、石英ガラス又はアルミナや窒化アルミ製セラミック等の誘電体で形成されている。この封止板５５によって、処理容器５３内に処理空間５７が形成される。封止板５５には、導電性金属を円形蓋状に成形してなるカバー部材５９が外嵌してあり、このカバー部材５９は処理容器５３上に固定されている。   FIG. 1A and FIG. 2 are configuration diagrams showing a first reference example of the plasma processing apparatus. In FIG. 1A, the plasma processing apparatus 51 includes a processing container 53 having a side wall and a bottom made of a conductor such as aluminum and formed entirely in a bottomed cylindrical shape. The ceiling portion of the processing container 53 is opened, and a sealing plate 55 having a thickness capable of withstanding the vacuum pressure is provided in an airtight manner through a sealing member such as an O-ring. The sealing plate 55 is made of a dielectric material such as quartz glass or alumina or ceramic made of aluminum nitride, which has heat resistance and microwave transparency and low dielectric loss. A processing space 57 is formed in the processing container 53 by the sealing plate 55. A cover member 59 formed by molding a conductive metal into a circular lid shape is fitted on the sealing plate 55, and the cover member 59 is fixed on the processing container 53.

この処理容器５３内には、上面に被処理体としての半導体ウエハＷを載置する載置台（保持手段）６１が収容される。この載置台６１は、アルミニウムからなり、処理容器５３内の底部に絶縁材を介して設置されている。この載置台６１は給電線６３を介してマッチングボックス６５及びバイアス用高周波電源６７に接続されている。処理容器５３の側壁には、その処理容器５３内に処理ガスを導入するための石英パイプ製のガス供給ノズル６９が設けられている。また、処理容器５３の底部には、図示されない真空ポンプに接続された排気口７１が設けられており、必要に応じて処理容器５３内を所定の圧力まで真空引きできるようになっている。   In the processing container 53, a mounting table (holding means) 61 on which a semiconductor wafer W as a processing object is mounted is accommodated on the upper surface. The mounting table 61 is made of aluminum and is installed on the bottom of the processing container 53 via an insulating material. The mounting table 61 is connected to a matching box 65 and a bias high-frequency power source 67 through a power supply line 63. A gas supply nozzle 69 made of quartz pipe for introducing a processing gas into the processing container 53 is provided on the side wall of the processing container 53. An exhaust port 71 connected to a vacuum pump (not shown) is provided at the bottom of the processing container 53 so that the processing container 53 can be evacuated to a predetermined pressure as required.

一方、カバー部材５９の上面には、処理空間５７にマイクロ波を導入するための環状アンテナ７３が設けられている。この環状アンテナ７３は、断面矩形状の導波管を無端円環状に形成したものであり、その環状の導波管によって形成される環状の導波路を含む平面が封止板５５に略平行になるように配設されている。
この環状アンテナ７３の処理空間５７側（すなわち、載置台６１と対向する側）の管壁には、半径方向に延在するスロット７５が周方向に離間して複数個形成されている。また、このスロット７５に対応するカバー部材５９の部分には、開口部７７が同様に形成されている。 On the other hand, an annular antenna 73 for introducing a microwave into the processing space 57 is provided on the upper surface of the cover member 59. The annular antenna 73 is formed by forming an endless annular waveguide with a rectangular cross section, and a plane including the annular waveguide formed by the annular waveguide is substantially parallel to the sealing plate 55. It is arranged to become.
A plurality of slots 75 extending in the radial direction are formed on the tube wall of the annular antenna 73 on the processing space 57 side (that is, the side facing the mounting table 61) so as to be spaced apart in the circumferential direction. An opening 77 is similarly formed in the portion of the cover member 59 corresponding to the slot 75.

この環状アンテナ７３の外周面には、方向性結合器７９を介して伝搬導波管８１が接線方向に接続されている。この伝搬導波管８１の他端側には、マイクロ波発振器８３が接続されマイクロ波を供給するようになっている。前記方向性結合器７９は、伝搬導波管８１中をマイクロ波発振器８３から図中矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波を環状アンテナ７３内において矢印Ｂ方向にのみ伝搬するものである。これによって、マイクロ波は、無端円環状の環状アンテナ７３内において、進行波として一方向（矢印Ｂ方向）にのみ伝搬する。また、伝搬導波管８１の方向性結合器７９の側の端部内側には、マイクロ波吸収材８５が着脱可能に装着されている。このマイクロ波吸収材８５は、伝搬導波管８１内を矢印Ａ方向に進んできたマイクロ波が伝搬導波管８１の端部で反射して定在波になるのを防止し、進行波を維持するためのものである。なお、このマイクロ波吸収材をマイクロ波反射材に替えることによって、進行波モードを定在波モードに替えることも可能である。このような構成において、上記環状アンテナ７３と方向性結合器７９と伝搬導波管８１は、リング共振器７４を構成するが、このリング共振器７４では、方向性結合器７９として、結合度３ｄＢのいわゆるショートスロットハイブリッドを用いるのがよい。また、複数の方向性結合器を前記環状導波管の周方向に配置する場合は、前記環状導波路内に一方向の進行波が形成されるように、隣合った各方向性結合器間の導波路長と供給されるマイクロ波の位相とを調整すればよい。   A propagation waveguide 81 is connected to the outer peripheral surface of the annular antenna 73 via a directional coupler 79 in a tangential direction. A microwave oscillator 83 is connected to the other end of the propagation waveguide 81 so as to supply microwaves. The directional coupler 79 propagates the microwave propagating in the propagation waveguide 81 from the microwave oscillator 83 in the direction of arrow A in the figure within the annular antenna 73 only in the direction of arrow B. Thereby, the microwave propagates only in one direction (arrow B direction) as a traveling wave in the endless annular antenna 73. In addition, a microwave absorber 85 is detachably mounted inside the end portion of the propagation waveguide 81 on the directional coupler 79 side. This microwave absorbing material 85 prevents the microwave that has traveled in the direction of arrow A in the propagation waveguide 81 from being reflected at the end of the propagation waveguide 81 to become a standing wave, It is for maintaining. It is also possible to change the traveling wave mode to the standing wave mode by changing the microwave absorbing material to a microwave reflecting material. In such a configuration, the annular antenna 73, the directional coupler 79, and the propagation waveguide 81 constitute a ring resonator 74. In this ring resonator 74, the degree of coupling is 3 dB as the directional coupler 79. It is preferable to use a so-called short slot hybrid. Further, when a plurality of directional couplers are arranged in the circumferential direction of the annular waveguide, between adjacent directional couplers so that a traveling wave in one direction is formed in the annular waveguide. What is necessary is just to adjust the waveguide length and the phase of the supplied microwave.

次に、以上のように構成された本参考例の動作について説明する。まず、図示しないゲートバルブを介して半導体ウエハＷを搬送アームにより処理容器５３内に収容し、ウエハＷを載置台６１の上面に載置する。そして、処理容器５３内を所定のプロセス圧力に維持しつつ、ガス供給ノズル６９から処理ガスを流量制御しつつ供給する。同時に、マイクロ波発振器８３から、高周波として例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を処理空間５７に導入してプラズマを発生させ処理を行う。またこの場合、載置台６１にバイアス高周波電力を印加しておくことにより、載置台６１に負の電位を発生させることができ、プラズマからのイオンの引出しを効率的に行うことができる。   Next, the operation of this reference example configured as described above will be described. First, the semiconductor wafer W is accommodated in the processing container 53 by the transfer arm via a gate valve (not shown), and the wafer W is mounted on the upper surface of the mounting table 61. Then, the processing gas is supplied from the gas supply nozzle 69 while controlling the flow rate while maintaining the inside of the processing container 53 at a predetermined process pressure. At the same time, for example, a microwave of 2.45 GHz as a high frequency is introduced from the microwave oscillator 83 into the processing space 57 to generate plasma and perform processing. In this case, by applying bias high frequency power to the mounting table 61, a negative potential can be generated in the mounting table 61, and ions can be efficiently extracted from the plasma.

このような構成において、マイクロ波発振器８３から供給されたマイクロ波は、伝搬導波管８１内を矢印Ａ方向に伝搬し、方向性結合器７９において環状アンテナ７３内に供給される。ここで、マイクロ波発振器８３から環状アンテナ７３に供給されるマイクロ波は、２００ＭＨｚから３５ＧＨｚまでであることが望ましい。これは、２００ＭＨｚの波長は１．４７ｍであり、１波長の環状導波路を構成する場合、その直径が４６．８ｃｍであるので、チャンバーの寸法から考慮して、構成可能な最大サイズと思われる。また、３５ＧＨｚの波長は、８．４ｍｍであり、現在は板厚０．８ｍｍ、開口幅２ｍｍ、間隔２ｍｍのスロットを用いているので、その様なスロットを形成する可能な最小の長さになる。ここで伝搬導波管８１と環状アンテナ７３との接続部に方向性結合器７９が設けられているので、伝搬導波管８１中を矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波は、環状アンテナ７３中をＢ方向にのみ伝搬し、無端円環状の環状アンテナ７３内を回転する進行波が生成される。そして、この環状アンテナ７３内を進行波として伝搬するマイクロ波は、環状アンテナ７３に形成された多数のスロット７５から処理容器５３内に放出される。ここで、環状アンテナ７３内を伝搬するマイクロ波は、定在波ではなく無端環状の環状アンテナ内を回転する進行波であるため、スロット７５から放出される電磁界は、環状アンテナ７３の周方向に均一になる。従って、処理容器５３内に極めて均一なプラズマを生成することができ、大口径のウエハに対してもその全域にわたって均一な処理を施すことができる。   In such a configuration, the microwave supplied from the microwave oscillator 83 propagates in the propagation waveguide 81 in the direction of arrow A, and is supplied into the annular antenna 73 by the directional coupler 79. Here, the microwave supplied from the microwave oscillator 83 to the annular antenna 73 is preferably from 200 MHz to 35 GHz. This is because the wavelength of 200 MHz is 1.47 m, and when the annular waveguide of one wavelength is formed, the diameter is 46.8 cm. . In addition, the wavelength of 35 GHz is 8.4 mm, and currently a slot having a thickness of 0.8 mm, an opening width of 2 mm, and an interval of 2 mm is used, so that it is the smallest possible length for forming such a slot. . Here, since the directional coupler 79 is provided at the connection portion between the propagation waveguide 81 and the annular antenna 73, the microwave propagating in the propagation waveguide 81 in the direction of arrow A is transmitted in the annular antenna 73. Is traveling only in the B direction, and a traveling wave rotating in the endless annular antenna 73 is generated. The microwave propagating as a traveling wave in the annular antenna 73 is emitted into the processing container 53 from a number of slots 75 formed in the annular antenna 73. Here, since the microwave propagating in the annular antenna 73 is not a standing wave but a traveling wave rotating in the endless annular antenna, the electromagnetic field emitted from the slot 75 is the circumferential direction of the annular antenna 73. It becomes uniform. Therefore, extremely uniform plasma can be generated in the processing container 53, and uniform processing can be performed over the entire area of a large-diameter wafer.

このように本参考例にあっては、処理容器５３と、この処理容器５３内に設けられたウエハＷを保持するための載置台６１と、この載置台６１によって保持されたウエハＷに対向して設けられた封止板５５と、この封止板５５に設けられ、この封止板５５を通して処理容器５３内にマイクロ波を導入する環状に形成された導波管からなるアンテナであって、その環状の導波路を含む平面が前記封止板５５に略平行になるように配設された環状アンテナ７３と、この環状アンテナ７３の外周に設けられた方向性結合器７９と、この方向性結合器７９に接続された伝搬導波管８１と、この伝搬導波管８１に接続されたマイクロ波発振器８３とを有しているから、環状アンテナ７３内に無端環状の進行波を形成することができ、従って、周方向に均一な電磁界を処理容器５３内に放出することができる。このため、処理容器５３内に均一なプラズマを生成することができ、大口径ウエハであっても均一な処理を行うことができる。   As described above, in this reference example, the processing container 53, the mounting table 61 for holding the wafer W provided in the processing container 53, and the wafer W held by the mounting table 61 are opposed to each other. An antenna comprising a sealing plate 55 provided in the form of a ring-shaped waveguide provided in the sealing plate 55 and introducing a microwave into the processing container 53 through the sealing plate 55; An annular antenna 73 disposed so that a plane including the annular waveguide is substantially parallel to the sealing plate 55, a directional coupler 79 provided on the outer periphery of the annular antenna 73, and the directionality Since the propagation waveguide 81 connected to the coupler 79 and the microwave oscillator 83 connected to the propagation waveguide 81 are included, an endless annular traveling wave is formed in the annular antenna 73. Therefore, in the circumferential direction Such can emit an electromagnetic field in the processing chamber 53. For this reason, uniform plasma can be generated in the processing vessel 53, and even a large-diameter wafer can be uniformly processed.

プラズマの生成条件を変えたいときは、環状アンテナ７３のスロット７５が形成された面を封止板５５に対して傾斜させ、両者のなす角度を変化させてもよい。例えば、チャンバー中心部のプラズマ生成を強くする場合は、図１（ｂ）のように、スロット７５が形成された面が中心部に向くようにする。逆に、チャンバーの周辺部でプラズマの生成を強くする場合は、図１（ｃ）のようにスロット７５が形成された面が周辺部に向くようにすればよい。   When it is desired to change the plasma generation conditions, the surface of the annular antenna 73 on which the slot 75 is formed may be inclined with respect to the sealing plate 55, and the angle between the two may be changed. For example, when the plasma generation at the center of the chamber is strengthened, the surface on which the slot 75 is formed faces the center as shown in FIG. On the contrary, when the plasma generation is strengthened in the peripheral part of the chamber, the surface on which the slot 75 is formed may be directed to the peripheral part as shown in FIG.

図３は、本発明の第１の実施の形態であるプラズマ処理装置１２１を示す図である。このプラズマ処理装置１２１は、第１の参考例であるプラズマ処理装置５１において、環状アンテナ７３に囲まれた封止板５５の中央部にガス供給管１２３が設けられたものである。このガス供給管は、その下部が漏斗状に拡径されており、下端部には多数のノズル１２５…が設けられている。このように、このプラズマ処理装置１２１にあっては、マイクロ波を処理容器５３に供給するアンテナ７３が円環状であるため、その中央開口部にガス供給管１２３を設けることができる。従って、反応性ガス等をウエハＷに対して均一に供給することができ、従ってガス供給の不均一による処理のむらを防止することができる。   FIG. 3 is a diagram showing the plasma processing apparatus 121 according to the first embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 121 is a plasma processing apparatus 51 according to the first reference example, in which a gas supply pipe 123 is provided at the center of a sealing plate 55 surrounded by an annular antenna 73. The lower portion of the gas supply pipe is expanded in a funnel shape, and a number of nozzles 125 are provided at the lower end. Thus, in this plasma processing apparatus 121, since the antenna 73 that supplies the microwave to the processing container 53 is annular, the gas supply pipe 123 can be provided at the central opening. Therefore, the reactive gas or the like can be supplied uniformly to the wafer W, and therefore processing unevenness due to nonuniform gas supply can be prevented.

図４は、本発明の第２の参考例であるプラズマ処理装置１３１を示す図である。このプラズマ処理装置１３１は、第１の参考例であるプラズマ処理装置５１において、環状アンテナ７３に囲まれた封止板５５の中央部に、載置台６１に対向して対向電極１３３が設けられたものである。この対向電極１３３は、アースされており、このようにすることによって、載置台６１と対向電極１３３との間に均一かつ強力な電界を形成することができ、従ってプラズマからのイオンの引き出しを効率的に行うことができるとともに均一な処理を行うことができる。   FIG. 4 is a view showing a plasma processing apparatus 131 which is a second reference example of the present invention. In the plasma processing apparatus 131 according to the first reference example, a counter electrode 133 is provided at the center of the sealing plate 55 surrounded by the annular antenna 73 so as to face the mounting table 61. Is. The counter electrode 133 is grounded, and in this way, a uniform and strong electric field can be formed between the mounting table 61 and the counter electrode 133, so that ions can be efficiently extracted from the plasma. And uniform processing.

図５は、本発明の第３の参考例であるプラズマ処理装置１４１を示す図である。このプラズマ処理装置１４１は、図４に示す第２の参考例であるプラズマ処理装置１３１において、対向電極１３３のアースを高周波電源１４３に替えたものである。このように対向電極１３３を高周波電源１４３に接続することによって、載置台６１との間に所望の強力かつ均一な電界を形成することができる。従って、プラズマからのイオンの引き出しをさらに効率的に行うことができるとともに均一な処理を行うことができる。   FIG. 5 is a view showing a plasma processing apparatus 141 which is a third reference example of the present invention. This plasma processing apparatus 141 is obtained by replacing the ground of the counter electrode 133 with the high frequency power supply 143 in the plasma processing apparatus 131 which is the second reference example shown in FIG. By connecting the counter electrode 133 to the high frequency power supply 143 in this way, a desired strong and uniform electric field can be formed between the mounting table 61 and the counter electrode 133. Therefore, ions can be extracted from the plasma more efficiently and uniform treatment can be performed.

図６は、本発明の第４の参考例を示す図である。この図のプラズマ処理装置１５１は、上記第１の実施の形態のガス供給管の下端部を対向電極としたものである。このガス供給管１５３は、筒状のガス供給管本体１５５と、その下端部に接続された中空円盤状のノズル部１５７とを有している。このノズル部１５７の下面には複数のノズル孔１５９…が形成されており、またこのノズル部１５７は載置台６１と対向して配置されている。また、このガス供給管１５３は、導体からなり、アース線を介して接地されている。このようなガス供給管１５３において、ガス供給管本体１５５を通ってきた処理ガスは、ノズル部１５７で半径方向に広がり、ノズル孔１５９から処理容器５３内に均一に供給される。また、このガス供給管は、アースされているので、載置台６１に対向して対向電極としても作用する。あるいは、ガス供給管は、途中で分離絶縁され、ノズル部に高周波電源を接続してもよい。   FIG. 6 is a diagram showing a fourth reference example of the present invention. The plasma processing apparatus 151 in this figure uses the lower end portion of the gas supply pipe of the first embodiment as a counter electrode. The gas supply pipe 153 has a cylindrical gas supply pipe main body 155 and a hollow disk-like nozzle portion 157 connected to the lower end portion thereof. A plurality of nozzle holes 159... Are formed on the lower surface of the nozzle portion 157, and the nozzle portion 157 is disposed to face the mounting table 61. The gas supply pipe 153 is made of a conductor and is grounded through a ground wire. In such a gas supply pipe 153, the processing gas that has passed through the gas supply pipe main body 155 spreads in the radial direction at the nozzle portion 157, and is uniformly supplied into the processing container 53 from the nozzle hole 159. Further, since this gas supply pipe is grounded, it also acts as a counter electrode facing the mounting table 61. Alternatively, the gas supply pipe may be separated and insulated in the middle, and a high frequency power source may be connected to the nozzle portion.

このように、このプラズマ処理装置１５１にあっては、ガス供給管１５３が、処理ガスの供給機能と、載置台に対する対向電極としての機能を有しているので、反応性ガス等をウエハＷに対して均一に供給することができるとともに、載置台６１と対向電極１５３との間に均一かつ強力な電界を形成することができ、従って、均一なプラズマの生成を行うことができる。   As described above, in this plasma processing apparatus 151, the gas supply pipe 153 has a function of supplying a processing gas and a function as a counter electrode with respect to the mounting table. On the other hand, it can be supplied uniformly, and a uniform and strong electric field can be formed between the mounting table 61 and the counter electrode 153, so that uniform plasma can be generated.

図７及び図８は、本発明の第５の参考例の形態を示す図である。この図のプラズマ処理装置９１は、伝搬導波管８１が方向性結合器９３を介して円環状の環状アンテナ７３の上面に接続されている点を除いて、図１及び図２に示すプラズマ処理装置５１と同様である。   7 and 8 are views showing the fifth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 91 in this figure is the plasma processing shown in FIGS. 1 and 2 except that the propagation waveguide 81 is connected to the upper surface of the annular antenna 73 via the directional coupler 93. This is the same as the device 51.

このプラズマ処理装置９１においても、上記プラズマ処理装置５１と同様の作用効果を奏する。   This plasma processing apparatus 91 also has the same effects as the plasma processing apparatus 51.

図９は、方向性結合器９３の一構成例を示す断面図である。この図に示す方向性結合器９３Ａは、環状アンテナ７３とこの環状アンテナ７３の接線方向に配設された伝搬導波管８１とが共有する管壁、すなわち環状アンテナ７３の上面および伝搬導波管８１の下面に、上記接線に垂直方向に延びる矩形のスリット９４を形成したものである。スリット９４の上記接線方向の長さＬにより、結合度を調整することができる。
伝搬導波管８１は矩形導波管で形成されており、スリット９４の付近で湾曲し側面視Ｕ字形をなしている。 FIG. 9 is a cross-sectional view showing a configuration example of the directional coupler 93. The directional coupler 93A shown in this figure is a tube wall shared by the annular antenna 73 and the propagation waveguide 81 disposed in the tangential direction of the annular antenna 73, that is, the upper surface of the annular antenna 73 and the propagation waveguide. A rectangular slit 94 extending in the direction perpendicular to the tangent is formed on the lower surface of 81. The degree of coupling can be adjusted by the length L of the slit 94 in the tangential direction.
The propagation waveguide 81 is formed of a rectangular waveguide, is curved near the slit 94, and has a U shape in side view.

マイクロ波発振器８３から伝搬導波管８１中を図中矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波は、スリット９４を介して環状アンテナ７３内に結合し、矢印Ｂ方向に伝搬する。これにより無端円環状の環状アンテナ７３内を回転する進行波が生成される。環状アンテナ７３内を回転するマイクロ波の一部は、スリット９４を介して伝搬導波路８１に結合するが、矢印Ｃ方向に進み、伝搬導波管８１の端部に設けられたマイクロ波吸収材８５により吸収されるので、矢印Ａの逆方向に伝搬するマイクロ波は極めて少ない。   The microwave that has propagated from the microwave oscillator 83 into the propagation waveguide 81 in the direction of arrow A in the figure is coupled into the annular antenna 73 via the slit 94 and propagates in the direction of arrow B. As a result, a traveling wave rotating inside the endless annular antenna 73 is generated. A part of the microwave rotating inside the annular antenna 73 is coupled to the propagation waveguide 81 through the slit 94, but proceeds in the direction of arrow C and is provided at the end of the propagation waveguide 81. As a result, the number of microwaves propagating in the opposite direction of the arrow A is extremely small.

図１０は、方向性結合器９３の他の構成例を示す断面図である。この図１０に示す方向性結合器９３Ｂは、伝搬導波管８１が同軸導波管８１Ａで形成された場合に用いられる。同軸導波管８１Ａは、内導体８１Ｂと外導体８１Ｃとが同軸に配設された導波管である。環状アンテナ７３には開口９５が形成され、この開口９５の周囲に同軸導波管８１Ａの外導体８１Ｃが接続されている。また、開口９５から環状アンテナ７３に沿ってその管内波長λg の略１／４（すなわち略λg/４）離間した位置で環状アンテナ７３内に開口する分岐導波管９６が配設されている。なお、開口９５と分岐導波管９６の開口との間隔を、略｛（２ｎ−１）／４｝×λg （ｎは自然数）としてもよい。分岐導波管９６の終端にはマイクロ波吸収材９７が着脱可能に装着されている。同軸導波管８１Ａの内導体Ｂは、開口９５から環状アンテナ７３内を通り、分岐導波管９６内のマイクロ波吸収材９７に接続されている。   FIG. 10 is a cross-sectional view showing another configuration example of the directional coupler 93. The directional coupler 93B shown in FIG. 10 is used when the propagation waveguide 81 is formed of a coaxial waveguide 81A. The coaxial waveguide 81A is a waveguide in which an inner conductor 81B and an outer conductor 81C are disposed coaxially. An opening 95 is formed in the annular antenna 73, and the outer conductor 81 </ b> C of the coaxial waveguide 81 </ b> A is connected around the opening 95. Further, a branching waveguide 96 that opens into the annular antenna 73 is disposed along the annular antenna 73 from the opening 95 at a position that is separated by approximately 1/4 (that is, approximately λg / 4) of the in-tube wavelength λg. The interval between the opening 95 and the opening of the branch waveguide 96 may be approximately {(2n-1) / 4} × λg (n is a natural number). A microwave absorber 97 is detachably attached to the end of the branch waveguide 96. The inner conductor B of the coaxial waveguide 81 </ b> A passes through the annular antenna 73 from the opening 95 and is connected to the microwave absorber 97 in the branch waveguide 96.

マイクロ波発振器８３から同軸導波管８１Ａ中を図中矢印Ａ方向に伝搬してきたマイクロ波は、環状アンテナ７３内に導入され、矢印Ｂ方向に伝搬する。これにより無端円環状の環状アンテナ７３内を回転する進行波が生成される。環状アンテナ７３内を回転するマイクロ波の一部は分岐導波管９７に結合し、同軸導波管８１Ａにはほとんど結合しないので、同軸導波管８１Ａ中を矢印Ａの逆方向に伝搬するマイクロ波は極めて少ない。なお、分岐導波管９７に結合したマイクロ波は、マイクロ波吸収材８５により吸収される。
なお、図２に示した方向性結合器７９として、図９，図１０に示した方向性結合器９３Ａ，９３Ｂと同様の構成のものを用いてもよい。 The microwave propagated from the microwave oscillator 83 in the coaxial waveguide 81A in the direction of arrow A in the figure is introduced into the annular antenna 73 and propagates in the direction of arrow B. As a result, a traveling wave rotating inside the endless annular antenna 73 is generated. A part of the microwave rotating inside the annular antenna 73 is coupled to the branching waveguide 97 and hardly coupled to the coaxial waveguide 81A. Therefore, the micro wave propagating in the opposite direction of the arrow A in the coaxial waveguide 81A. There are very few waves. Note that the microwave coupled to the branch waveguide 97 is absorbed by the microwave absorber 85.
The directional coupler 79 shown in FIG. 2 may have the same configuration as the directional couplers 93A and 93B shown in FIGS.

図１１は、本発明の第２の実施の形態を示す図である。この図のプラズマ処理装置１０１では、処理容器５３に設けられた円環状の環状アンテナ１１７に、給電装置１０３が設けられている。この給電装置１０３は、円筒導波管１０５を有している。この円筒導波管１０５には、図示しないマイクロ波発振器が接続されており、このマイクロ波発振器は、ＴＥ１１モードのマイクロ波を供給するようになっている。この円筒導波管１０５の中程には、円偏波変換器１０７が設けられており、供給されてきたＴＥ１１モードのマイクロ波を、円筒導波管１０５の軸線廻りに回転させるようになっている。円筒導波管１０５の下端部外周面には、軸線廻りに互いに９０度の間隔をおいて第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５がそれぞれ半径方向外方に突出して接続されている。これら第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５は、半径方向外方に突出した後、それぞれ下方に屈曲して延在する。そして、これら第１ないし第４の分岐導波管は、円環状の環状アンテナ１１７の周方向に９０度ずつ離間した位置にそれぞれ接続されいる。   FIG. 11 is a diagram showing a second embodiment of the present invention. In the plasma processing apparatus 101 in this figure, a power feeding apparatus 103 is provided on an annular antenna 117 provided in the processing container 53. The power supply apparatus 103 has a cylindrical waveguide 105. A microwave oscillator (not shown) is connected to the cylindrical waveguide 105, and the microwave oscillator supplies TE11 mode microwaves. A circularly polarized wave converter 107 is provided in the middle of the cylindrical waveguide 105 so that the supplied TE11 mode microwave is rotated around the axis of the cylindrical waveguide 105. Yes. On the outer peripheral surface of the lower end portion of the cylindrical waveguide 105, first to fourth branching waveguides 109, 111, 113, 115 protrude outward in the radial direction at intervals of 90 degrees around the axis. It is connected. These first to fourth branch waveguides 109, 111, 113, and 115 project outward in the radial direction, and then bend and extend downward. These first to fourth branching waveguides are connected to positions separated by 90 degrees in the circumferential direction of the annular antenna 117.

このような構成において、マイクロ波発振器（図示せず）から円筒導波管１０５内を伝搬してきたＴＥ１１モードのマイクロ波は、円偏波変換器１０７に到達する。この円偏波変換器１０７で、ＴＥ１１モードのマイクロ波は、円筒導波管１０５の軸線廻りに回転せしめられ、円筒導波管１０５の下端部に達する。ここで、回転するＴＥ１１モードのマイクロ波は、第１から第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５へ進入する。そして、マイクロ波は、それぞれの分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５内を伝搬して環状アンテナ１１７に進入する。ここで、円筒導波管１０５を伝搬してきたマイクロ波は回転する円偏波であり、また第１から第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５が、円筒導波管１０５の外周面に周方向に９０度ずつずれて接続されていることから、それぞれの分岐導波管に進入したマイクロ波はその位相が９０度ずつずれていることになる。このため、第１から第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５から環状アンテナ１１７に進入するそれぞれのマイクロ波の位相も９０度ずつずれる。従って、環状アンテナ１１７内に進入したマイクロ波は、全体として、周方向に回転する進行波を形成する。このようにして、環状アンテナ１１７内に形成された回転する進行波は、その後アンテナ下面に形成されたスロット（図示せず）から処理容器５３内に均一に放出され、均一なプラズマを形成する。   In such a configuration, the TE11 mode microwave propagating in the cylindrical waveguide 105 from the microwave oscillator (not shown) reaches the circular polarization converter 107. In this circular polarization converter 107, the TE11 mode microwave is rotated around the axis of the cylindrical waveguide 105 and reaches the lower end of the cylindrical waveguide 105. Here, the rotating microwave in the TE11 mode enters the first to fourth branch waveguides 109, 111, 113, and 115. Then, the microwaves propagate through the respective branched waveguides 109, 111, 113, and 115 and enter the annular antenna 117. Here, the microwave propagating through the cylindrical waveguide 105 is a circularly polarized wave that rotates, and the first to fourth branching waveguides 109, 111, 113, and 115 are arranged on the outer periphery of the cylindrical waveguide 105. Since they are connected to the surfaces by 90 degrees in the circumferential direction, the phases of the microwaves entering the respective branch waveguides are shifted by 90 degrees. Therefore, the phases of the microwaves entering the annular antenna 117 from the first to fourth branch waveguides 109, 111, 113, and 115 are also shifted by 90 degrees. Therefore, the microwave that has entered the annular antenna 117 forms a traveling wave that rotates in the circumferential direction as a whole. In this manner, the rotating traveling wave formed in the annular antenna 117 is then uniformly emitted into the processing container 53 from a slot (not shown) formed on the lower surface of the antenna to form uniform plasma.

このように本実施の形態にあっては、ＴＥ１１モードのマイクロ波を発振するマイクロ波発振器と、このマイクロ波発振器に接続された円筒導波管１０５と、この円筒導波管１０５の中程に設けられＴＥ１１モードのマイクロ波を回転させる円偏波変換器１０７と、円筒導波管１０５の下端部外周に、軸線廻りに互いに９０度の間隔をおいて接続された第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５と、これらの第１ないし第４の分岐導波管が周方向に９０度ずつ離間して接続された環状アンテナ１１７と、この環状アンテナ１１７が封止板に設けられた処理容器５３を有しているから、環状アンテナ１１７内に周方向に回転する進行波を形成することができる。従って、処理容器５３内に対して均一な電磁界を供給することができ、均一なプラズマを生成することができる。このため、大口径のウエハに対しても均一な処理を行うことができる。   As described above, in the present embodiment, a microwave oscillator that oscillates a TE11 mode microwave, the cylindrical waveguide 105 connected to the microwave oscillator, and the middle of the cylindrical waveguide 105. A circular polarization converter 107 that rotates a TE11 mode microwave and first to fourth branches connected to the outer periphery of the lower end portion of the cylindrical waveguide 105 at intervals of 90 degrees around the axis. A waveguide 109, 111, 113, 115, an annular antenna 117 in which the first to fourth branch waveguides are connected to each other by 90 degrees in the circumferential direction, and the annular antenna 117 is a sealing plate. Therefore, a traveling wave rotating in the circumferential direction can be formed in the annular antenna 117. Therefore, a uniform electromagnetic field can be supplied to the inside of the processing container 53, and uniform plasma can be generated. For this reason, uniform processing can be performed even for large-diameter wafers.

図１２ないし図１６は、本発明の第３の実施の形態を示すものであり、図１２はその斜視図、図１３はその回路図を示している。これらの図において、プラズマ処理装置１６１は、導波管１６３を有している。この導波管１６３は、マイクロ波導入口１６５を有する第１の矩形導波管１６７を有している。この第１の矩形導波管１６７は、第１のマジックＴ１６９によって第２の矩形導波管１７１と第３の矩形導波管１７３と、第１のダミーロード１７５に分岐されている。この第２の矩形導波管１７１は、第２のマジックＴ１７７によって、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１と第２のダミーロード１８３に分岐されている。一方、第３の矩形導波管１７３も第３のマジックＴ１８５によって第６の矩形導波管１８７、第７の矩形導波管１８９と第３のダミーロード１９１に分岐されている。   12 to 16 show a third embodiment of the present invention, FIG. 12 is a perspective view thereof, and FIG. 13 is a circuit diagram thereof. In these drawings, the plasma processing apparatus 161 has a waveguide 163. The waveguide 163 has a first rectangular waveguide 167 having a microwave inlet 165. The first rectangular waveguide 167 is branched into a second rectangular waveguide 171, a third rectangular waveguide 173, and a first dummy load 175 by the first magic T 169. The second rectangular waveguide 171 is branched into a fourth rectangular waveguide 179, a fifth rectangular waveguide 181 and a second dummy load 183 by a second magic T177. On the other hand, the third rectangular waveguide 173 is also branched into a sixth rectangular waveguide 187, a seventh rectangular waveguide 189 and a third dummy load 191 by the third magic T 185.

第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７、第７の矩形導波管１８９のそれぞれの下端部１９３…は、直角に屈曲しており、図１４に示すように、同軸導波管１９５を介して環状アンテナ１９７に接続されている。これら４つの矩形導波管１７９，１８１，１８７，１８９の前記環状アンテナ１９７に対する接続位置は、図１２、図１３に示すように、周方向に９０度ずつ離間している。   The lower ends 193 of the fourth rectangular waveguide 179, the fifth rectangular waveguide 181, the sixth rectangular waveguide 187, the seventh rectangular waveguide 189 are bent at right angles. As shown in FIG. 14, it is connected to an annular antenna 197 via a coaxial waveguide 195. The connection positions of these four rectangular waveguides 179, 181, 187, and 189 with respect to the annular antenna 197 are separated by 90 degrees in the circumferential direction as shown in FIGS.

また、図１３に示すように、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７には、それぞれ、移相器１９９，２０１，２０３が介装されている。これら移相器１９９，２０１，２０３は、それぞれの導波管を伝搬するマイクロ波の位相を所定量ずらすことによって、環状アンテナ１９７に到達したときのそれぞれのマイクロ波の位相を順次ずらし、全体として、環状アンテナ内に進行波が形成されるようにするためのものである。   Further, as shown in FIG. 13, phase shifters 199, 201, and 203 are interposed in the fourth rectangular waveguide 179, the fifth rectangular waveguide 181 and the sixth rectangular waveguide 187, respectively. It is disguised. These phase shifters 199, 201, and 203 sequentially shift the phases of the respective microwaves when they reach the annular antenna 197 by shifting the phases of the microwaves propagating through the respective waveguides by a predetermined amount. The traveling wave is formed in the annular antenna.

このようなプラズマ処理装置１６１において、ＴＥ１０モードのマイクロ波発生器（図示せず）からマイクロ波導入口に導入されたマイクロ波は、第１のマジックＴ１６９で分岐され、さらに第２及び第３のマジックＴ１７７，１８５で分岐され、最終的には４分岐される。このうち、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７を伝搬するマイクロ波は、それぞれ、移相器１９９，２０１，２０３によってその位相を調整され、最終的に、環状アンテナ１９７内に進行波を形成する。   In such a plasma processing apparatus 161, the microwave introduced from the TE10 mode microwave generator (not shown) into the microwave introduction port is branched by the first magic T169, and further the second and third magics. Branches are made at T177 and 185, and finally, four branches are made. Among these, the microwaves propagating through the fourth rectangular waveguide 179, the fifth rectangular waveguide 181 and the sixth rectangular waveguide 187 are phase-shifted by the phase shifters 199, 201 and 203, respectively. It is adjusted and eventually forms a traveling wave in the annular antenna 197.

このように、このプラズマ処理装置１６１にあっては、ＴＥ１０モードのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器と、この発生器に一端が接続されるとともに、前記環状アンテナ１９７の周方向に離間したそれぞれの位置に他端がそれぞれ接続された導波管１６３と、この導波管の分岐導波管のそれぞれに設けられ、これら分岐導波管によって複数に分割されたマイクロ波の位相を、これら分割されたマイクロ波が環状アンテナ１９７に供給されたときに前記環状アンテナ１９７内に進行波を発生させるように調整する移相器１９９，２０１，２０３を有しているから、環状アンテナ１９７から処理容器に対して均一なマイクロ波を放出することができ、従って、処理容器内に均一なプラズマを生成することができる。   As described above, in the plasma processing apparatus 161, a microwave generator that generates a TE10 mode microwave, and one end connected to the generator, and spaced apart in the circumferential direction of the annular antenna 197, respectively. The other end of each of the waveguides 163 and the branching waveguides of the waveguides are connected to the other ends of the waveguides 163, and the phase of the microwave divided by the branching waveguides is divided. Since the phase shifters 199, 201, and 203 are adjusted to generate a traveling wave in the annular antenna 197 when the microwave is supplied to the annular antenna 197, the annular antenna 197 is used as a processing container. Can emit a uniform microwave, and thus a uniform plasma can be generated in the processing vessel.

なお、この第３の実施の形態においては、第４の矩形導波管１７９、第５の矩形導波管１８１、第６の矩形導波管１８７、第７の矩形導波管１８９は、図１４に示すように、同軸導波管１９５を介して環状アンテナ１９７に接続されているが、これに限る必要はなく、例えば、図１５に示すように、矩形導波管１７９等を直接環状アンテナ１９７に接続し、接続部にバンプ２０５を設け、環状アンテナ１９７にマイクロ波を導入するようにしてもよい。   In the third embodiment, the fourth rectangular waveguide 179, the fifth rectangular waveguide 181, the sixth rectangular waveguide 187, and the seventh rectangular waveguide 189 are shown in FIG. 14 is connected to the annular antenna 197 via the coaxial waveguide 195. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 15, a rectangular waveguide 179 or the like is directly connected to the annular antenna. It is also possible to connect to 197 and provide a bump 205 at the connection portion to introduce microwaves into the annular antenna 197.

また、上記第３の実施の形態においては、３つの移相器１９９，２０１，２０３を設けているが、これに限る必要はなく、図１６に示すように、マジックＴの基本的な特性を考慮して、４分岐された導波管２１１が環状アンテナ１９７に接続する配置を選択すれば、２つの移相器２１３、２１５を設けるだけで目的を達成することができる。   In the third embodiment, the three phase shifters 199, 201, and 203 are provided. However, the present invention is not limited to this, and as shown in FIG. Considering this, if an arrangement in which the four-branch waveguide 211 is connected to the annular antenna 197 is selected, the object can be achieved only by providing two phase shifters 213 and 215.

なお、上記図１１に示す第２の実施の形態、及び図１２に示す第３の実施の形態においては、複数の導波管を環状導波管に接続し、多位相のマイクロ波を供給することによって環状導波管内に進行波を形成しているが、これには、以下のような条件がある。   In the second embodiment shown in FIG. 11 and the third embodiment shown in FIG. 12, a plurality of waveguides are connected to an annular waveguide to supply multiphase microwaves. Thus, a traveling wave is formed in the annular waveguide, which has the following conditions.

図１７に示すように、環状導波管３０１に、マイクロ波の供給口Ａ３０３及び供給口Ｂ３０５がある場合について考える。   As shown in FIG. 17, consider a case where the annular waveguide 301 has a microwave supply port A303 and a supply port B305.

位相の基準は供給口Ａ３０３とし、ここでは位相は０゜とする。供給口Ｂ３０５での位相遅れを−θtとすると、逆に供給口Ｂ３０５が基準とすると供給口Ａ３０３での位相はθt進んでいる。また、供給口ＡとＢとの導波路長３０７をマイクロ波が伝搬する際の供給口Ａ３０３での位相変化はθLとする。 The phase reference is the supply port A303, and here the phase is 0 °. When the phase lag in the supply port B305 and - [theta] t, the phase at the supply port A303 and the supply port B305 conversely a reference is progressing theta t. The phase change at the supply port A303 when the microwave propagates through the waveguide length 307 between the supply ports A and B is θ L.

マイクロ波が供給口Ａから供給口Ｂ方向へ伝搬するための条件は以下のとおりである。   Conditions for the microwave to propagate from the supply port A toward the supply port B are as follows.

−θt＋θL＝３６０°×Ｎ（ここでＮは、０又は自然数）
θt＋θL＝１８０°×（２Ｍ＋１）（ここでＭは、０又は自然数）
上式より
２θL＝３６０°×Ｎ＋１８０°×（２Ｍ＋１）
θL＝１８０°×Ｎ＋９０°×（２Ｍ＋１）
＝１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０° ・・・（１）
これは、初期値９０°、差分１８０°の等差数列を構成する。環状導波管上の各供給口の間隔は上記値のどれを選んでもかまわない。 −θ t + θ L = 360 ° × N (where N is 0 or a natural number)
θ t + θ L = 180 ° × (2M + 1) (where M is 0 or a natural number)
From the above formula 2θ L = 360 ° × N + 180 ° × (2M + 1)
θ L = 180 ° × N + 90 ° × (2M + 1)
= 180 ° × (M + N) + 90 ° (1)
This constitutes an arithmetic sequence with an initial value of 90 ° and a difference of 180 °. Any of the above values may be selected as the interval between the supply ports on the annular waveguide.

また、例えば供給口Ａから供給されたマイクロ波が環状導波管内を伝搬して再び供給口Ａへ戻ってきたとき、位相が合致するためには、環状導波管の周長は管内波長の自然数倍でなければならない。なお、ここでいう周長とは、図１８に示すように、環状導波管４０１の断面の中心線４０３の長さをいう。   For example, when the microwave supplied from the supply port A propagates through the annular waveguide and returns to the supply port A again, the circumference of the annular waveguide is equal to the wavelength of the guide in order to match the phase. Must be a natural number multiple. The peripheral length here means the length of the center line 403 of the cross section of the annular waveguide 401 as shown in FIG.

環状導波管内に定在波状の波動を形成するには、マイクロ波が供給口Ａ、供給口Ｂ間で双方向に伝搬するための条件が必要である。すなわち、
−θt＋θL＝３６０°×Ｎ（ここでＮは０又は自然数）
θt＋θL＝３６０°×Ｍ（ここでＭは０又は自然数）
２θL＝３６０°×Ｋ（ここでＫは自然数）
θL＝１８０°×Ｋ ・・・（２）
さらに、環状導波管の周長は、管内波長の自然数倍でなければならない。 In order to form a standing wave-like wave in the annular waveguide, a condition for the microwave to propagate in both directions between the supply port A and the supply port B is necessary. That is,
−θ t + θ L = 360 ° × N (where N is 0 or a natural number)
θ t + θ L = 360 ° × M (where M is 0 or a natural number)
2θ L = 360 ° × K (where K is a natural number)
θ L = 180 ° × K (2)
Furthermore, the circumference of the annular waveguide must be a natural number times the guide wavelength.

第２及び第３の実施の形態においては、マイクロ波の供給口を４個設ける例を示したが、環状導波管内に進行波を形成するには（１）式の条件を満たし、定在波を形成するには（２）式の条件を満たせばよいので、いずれの場合も供給口を２個以上の偶数個設ければ所望の高周波を形成することができる。   In the second and third embodiments, an example is shown in which four microwave supply ports are provided. However, in order to form a traveling wave in the annular waveguide, the condition of equation (1) is satisfied and the stationary wave is formed. In order to form a wave, it is only necessary to satisfy the condition of equation (2). In any case, a desired high frequency can be formed by providing an even number of two or more supply ports.

図１１に示したプラズマ処理装置１０１及び図１２に示したプラズマ処理装置１６１では、マイクロ波発振器をクライストロン又はマグネトロンなどで構成することができる。クライストロンは安定した出力が得られるが高価である。これに対しマグネトロンは安価であるが、出力電力や負荷などにより出力周波数が変化しやすい。例えば環状導波管内に進行波を形成する場合には上述した（１）式を満たす必要があるが、（１）式をある周波数で満たすように環状導波管を設計しても、周波数が変化すれば（１）式が満たされなくなり、環状導波管内に所望の進行波を形成できなくなる。以下、マイクロ波発振器の出力周波数が変化しても、環状導波管内に所望の高周波を形成することができる例を、本発明の第９及び第１０の実施の形態として説明する。   In the plasma processing apparatus 101 shown in FIG. 11 and the plasma processing apparatus 161 shown in FIG. 12, the microwave oscillator can be configured by a klystron or a magnetron. A klystron provides a stable output but is expensive. On the other hand, although a magnetron is inexpensive, the output frequency is likely to change depending on the output power and load. For example, when a traveling wave is formed in an annular waveguide, it is necessary to satisfy the above-described equation (1). However, even if the annular waveguide is designed to satisfy the equation (1) at a certain frequency, the frequency is If changed, equation (1) is not satisfied, and a desired traveling wave cannot be formed in the annular waveguide. Hereinafter, examples in which a desired high frequency can be formed in the annular waveguide even when the output frequency of the microwave oscillator is changed will be described as ninth and tenth embodiments of the present invention.

図１９及び図２０は、本発明の第６の参考例を示す図である。なお図２０の一部には、図１９におけるＸＸ−ＸＸ′線方向の断面が示されている。
図１９及び図２０に示すプラズマ処理装置５０１は、図１１に示したプラズマ処理装置１０１に、環状アンテナ１１７内を伝搬するマイクロ波の位相を調整する位相調整装置５０３を設けたものである。この位相調整装置５０３は、リアクタンス素子として作用する複数のスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃと、記録装置５１３と、入力装置５１５と、制御装置５１７とから構成されている。 19 and 20 are views showing a sixth reference example of the present invention. A part of FIG. 20 shows a cross section in the direction of the line XX-XX ′ in FIG.
A plasma processing apparatus 501 shown in FIGS. 19 and 20 is obtained by providing a phase adjustment apparatus 503 for adjusting the phase of a microwave propagating in the annular antenna 117 in the plasma processing apparatus 101 shown in FIG. The phase adjustment device 503 includes a plurality of stubs 511A, 511B, and 511C that act as reactance elements, a recording device 513, an input device 515, and a control device 517.

スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは、環状アンテナ１１７の上面からその面に対して垂直方向に環状アンテナ１１７内に突出する断面が円形の棒体からなる。棒体は金属製でも誘電体製でもよい。スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは環状アンテナ１１７内に突出する長さである突出長が変更自在に構成されている。スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長によりスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃのリアクタンスを変化させることができる。その結果、環状アンテナ１１７内のリアクタンスを変化させ、環状アンテナ１１７内を伝搬するマイクロ波の位相を変化させることができる。   The stubs 511A, 511B, and 511C are rods having a circular cross section that protrudes from the upper surface of the annular antenna 117 into the annular antenna 117 in a direction perpendicular to the surface. The rod may be made of metal or dielectric. The stubs 511 </ b> A, 511 </ b> B, and 511 </ b> C are configured such that the protruding length, which is the length protruding into the annular antenna 117, can be changed. The reactance of the stubs 511A, 511B, and 511C can be changed by the protruding length of the stubs 511A, 511B, and 511C. As a result, the reactance in the annular antenna 117 can be changed, and the phase of the microwave propagating in the annular antenna 117 can be changed.

スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは、環状アンテナ１１７を構成する環状の導波管の管軸に沿って配設されている。スタブ５１１Ａとスタブ５１１Ｂとの間隔およびスタブ５１１Ｂとスタブ５１１Ｃとの間隔は、環状アンテナ１１７内における管内波長λg の１／４の奇数倍（Ｊを自然数とすると、（２Ｊ−１）／４×λg ）に設定されている。３本スタブの動作理論はよく知られているので、これらのスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃによりマイクロ波の反射を低減することができる。
スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは３本１組として、隣り合う２つの供給口の間（供給口１０９Ａ，１１１Ａ間、供給口１１１Ａ，１１３Ａ間、供給口１１３Ａ，１１５Ａ間、供給口１１５Ａ，１０９Ａ間）にそれぞれ配置される。 The stubs 511A, 511B, and 511C are disposed along the tube axis of the annular waveguide constituting the annular antenna 117. The distance between the stub 511A and the stub 511B and the distance between the stub 511B and the stub 511C are odd multiples of 1/4 of the guide wavelength λg in the annular antenna 117 (where J is a natural number, (2J-1) / 4 × λg ) Is set. Since the operation theory of the three stubs is well known, the reflection of microwaves can be reduced by these stubs 511A, 511B, and 511C.
Stubs 511A, 511B, and 511C form a set of three, between two adjacent supply ports (between supply ports 109A and 111A, between supply ports 111A and 113A, between supply ports 113A and 115A, and between supply ports 115A and 109A). Respectively.

記録装置５１３は、マイクロ波発振器の出力電力や、処理容器５３内に生成されるプラズマの負荷など、マイクロ波発振器の出力周波数に影響を与える要素の物理量と、その物理量の下で（１）式を成り立たせるスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃのリアクタンスを実現する突出長とを対応づけたデータベースを記録するものである。記録装置５１３はメモリなどにより構成される。
入力装置５１５は、上述したマイクロ波発振器の出力周波数に影響を与える要素の物理量の設定値をオペレータが入力するためのものであり、キーボード又はタッチパネルなどにより構成される。
制御装置５１７は、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃ、記録装置５１３及び入力装置５１５に接続され、入力装置５１５から入力された設定値に対応するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を記録装置５１５から読み出し、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを駆動しその突出長を読み出した値とするものであり、ＣＰＵ（central processing unit ）などにより構成される。 The recording device 513 uses the physical quantity of an element that affects the output frequency of the microwave oscillator, such as the output power of the microwave oscillator and the load of the plasma generated in the processing container 53, and the equation (1) below the physical quantity. A database is recorded in which the protrusion lengths that realize the reactances of the stubs 511A, 511B, and 511C are established. The recording device 513 includes a memory or the like.
The input device 515 is for an operator to input a set value of a physical quantity of an element that affects the output frequency of the above-described microwave oscillator, and is configured by a keyboard or a touch panel.
The control device 517 is connected to the stubs 511A, 511B, and 511C, the recording device 513, and the input device 515, and reads the protruding lengths of the stubs 511A, 511B, and 511C corresponding to the setting values input from the input device 515 from the recording device 515. The stubs 511A, 511B, and 511C are driven and the protruding lengths are read out values.

次に、プラズマ処理装置５０１の動作について説明する。ここでは、マイクロ波発振器は、出力電力５ｋＷで出力周波数２．４５ＧＨｚとなるマグネトロンで構成されているものとする。また、環状アンテナ１１７は、２．４５ＧＨｚの周波数下で進行波ができるように形成されているものとする。すなわち、隣り合う２つの供給口間を２．４５ＧＨｚのマイクロ波が伝搬したときの位相変化θLが１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°となるように設計されている。 Next, the operation of the plasma processing apparatus 501 will be described. Here, it is assumed that the microwave oscillator is composed of a magnetron having an output power of 5 kW and an output frequency of 2.45 GHz. In addition, the annular antenna 117 is formed so as to generate a traveling wave at a frequency of 2.45 GHz. That is, the phase change θ L when the microwave of 2.45 GHz propagates between two adjacent supply ports is designed to be 180 ° × (M + N) + 90 °.

まず、ＬＣＤ（liquid crystal desplay）基板を処理対象とし、マイクロ波発振器の出力電力を５ｋＷとした場合、マイクロ波発振器の出力電力５ｋＷを設定値として入力装置５１５から入力する。設定値が入力されると、制御装置５１７により、その設定値に対応するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を記録装置５１３から読み出す。この場合は設計どおりであるから突出長は０であり、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃは駆動しない。   First, when an LCD (liquid crystal display) substrate is a processing target and the output power of the microwave oscillator is 5 kW, the output power of the microwave oscillator is input from the input device 515 as a set value. When the set value is input, the control device 517 reads out the protruding lengths of the stubs 511A, 511B, and 511C corresponding to the set value from the recording device 513. In this case, since it is as designed, the protrusion length is 0, and the stubs 511A, 511B, and 511C are not driven.

次に、半導体ウエハを処理対象とし、マイクロ波発振器の出力電力を２ｋＷとした場合、マイクロ波発振器の出力電力２ｋＷを設定値として入力装置５１５から入力する。設定値が入力されると、制御装置５１７により、その設定値に対応するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を記録装置５１５から読み出す。そしてスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを駆動し、その突出長を読み出した値とする。マイクロ波発振器の出力電力を２ｋＷに変更すると、出力周波数が数ＭＨｚ若干低下し、隣り合う供給口間でのマイクロ波の位相変化θLが小さくなるが、環状アンテナ１１７内に突出するスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの作用でマイクロ波の位相を遅らせ位相変化θLを大きくすることにより、位相変化θLを１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°とすることができる。従って、マイクロ波発振器の出力周波数が変化しても、（１）式を成立させ、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。 Next, when the processing target is a semiconductor wafer and the output power of the microwave oscillator is 2 kW, the output power 2 kW of the microwave oscillator is input from the input device 515 as a set value. When the set value is input, the control device 517 reads out the protruding lengths of the stubs 511A, 511B, and 511C corresponding to the set value from the recording device 515. Then, the stubs 511A, 511B, and 511C are driven, and the protruding length is set as the read value. When the output power of the microwave oscillator is changed to 2 kW, the output frequency is slightly reduced by several MHz, and the microwave phase change θ L between adjacent supply ports becomes small, but the stubs 511A, which protrude into the annular antenna 117, The phase change θ L can be 180 ° × (M + N) + 90 ° by delaying the phase of the microwave and increasing the phase change θ L by the action of 511B and 511C. Therefore, even if the output frequency of the microwave oscillator changes, the traveling wave can be formed in the annular antenna 117 by establishing the equation (1).

なお、図１９及び図２０では３本のスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃを１組とする例を示したが、少なくとも２本のスタブを１組とし、環状アンテナ１１７を構成する環状の導波管の管軸に沿ってそれぞれ離間して配設することにより、環状アンテナ１１７内のマイクロ波の位相を調整することが可能である。
また、リアクタンス素子として、一端が環状アンテナ１１７内に開口し、他端が電気機能的にショートされた終端であり、開口から終端までの長さが変更自在な分岐導波管を用いてもよい。 19 and 20 show an example in which three stubs 511A, 511B, and 511C are set as one set, but at least two stubs are set as one set and the annular waveguide 117 constituting the annular antenna 117 is formed. By arranging them separately along the tube axis, the phase of the microwave in the annular antenna 117 can be adjusted.
Also, as the reactance element, a branched waveguide having one end opened in the annular antenna 117 and the other end electrically short-circuited, and the length from the opening to the end can be changed may be used. .

図２１は、本発明の第７の参考例を示す図である。この図には、要部構成のみを示している。また、図１９及び図２０と同一部分または相当部分を同一符号で示しており、その説明を適宜省略する。
図２１に示すプラズマ処理装置５５１は、２つの方向性結合器５６１，５６３と、位相差検出器５６５と、制御装置５６７と、複数のスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃとから構成される位相調整装置５５３を有している。 FIG. 21 is a diagram showing a seventh reference example of the present invention. In this figure, only the main configuration is shown. Also, the same or corresponding parts as those in FIGS. 19 and 20 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
The plasma processing apparatus 551 shown in FIG. 21 includes a phase adjustment apparatus 553 including two directional couplers 561 and 563, a phase difference detector 565, a control apparatus 567, and a plurality of stubs 511A, 511B, and 511C. have.

２つの方向性結合器５６１，５６３は、ともに第１の分岐導波管１０９と環状アンテナ１１７との接続部である供給口１０９Ａ付近に配置されている。ただし、方向性結合器５６１は第１の分岐導波管１０９側に配置され、第１の分岐導波管１０９から環状アンテナ１１７内に導入されるマイクロ波の一部を取り出し、位相差検出器５６５に供給する。また、方向性結合器５６３は環状アンテナ１１７側に配置され、環状アンテナ１１７内を図中矢印Ｅ方向に伝搬するマイクロ波の一部を取り出し、位相差検出器５６５に供給する。方向性結合器５６１，５６３の結合度は通常−数１０ｄＢ、例えば−５０ｄＢ程度となっている。   The two directional couplers 561 and 563 are both disposed in the vicinity of the supply port 109 </ b> A that is a connection portion between the first branching waveguide 109 and the annular antenna 117. However, the directional coupler 561 is disposed on the first branching waveguide 109 side, extracts a part of the microwave introduced into the annular antenna 117 from the first branching waveguide 109, and is used as a phase difference detector. 565. The directional coupler 563 is arranged on the annular antenna 117 side, extracts a part of the microwave propagating in the annular antenna 117 in the direction of arrow E in the figure, and supplies it to the phase difference detector 565. The degree of coupling of the directional couplers 561 and 563 is normally −several tens dB, for example, about −50 dB.

位相差検出器５６５は、入力された２つの信号を位相検波し、２つの信号の位相差を検出し、制御装置５６７に出力するものである。
制御装置５６７は、位相差検出器５６５により検出された位相差の値が１８０°×（２Ｍ＋１）となるように、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を制御するものであり、ＣＰＵなどにより構成される。
また、環状アンテナ１１７は、図中矢印Ｄ方向に進行波が回転するように形成されている。すなわち、隣り合う２つの分岐導波管の供給口間を所定周波数のマイクロ波が伝搬したときの位相変化θLが１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°となるように形成されている。 The phase difference detector 565 detects the phase difference between the two input signals, detects the phase difference between the two signals, and outputs the detected signal to the control device 567.
The control device 567 controls the protruding lengths of the stubs 511A, 511B, and 511C so that the value of the phase difference detected by the phase difference detector 565 is 180 ° × (2M + 1), and is configured by a CPU or the like. Is done.
The annular antenna 117 is formed so that the traveling wave rotates in the direction of arrow D in the figure. That is, the phase change θ L when a microwave having a predetermined frequency propagates between the supply ports of two adjacent branching waveguides is formed to be 180 ° × (M + N) + 90 °.

次に、プラズマ処理装置５５１の動作について説明する。
第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５から環状アンテナ１１７内にマイクロ波を導入する。このとき第４の分岐導波管１１５からは、第１の分岐導波管１０９より９０°遅れた位相でマイクロ波を導入する。
方向性結合器５６１により第１の分岐導波管１０９から環状アンテナ１１７内に導入されるマイクロ波の一部を取り出し、方向性結合器５６３により環状アンテナ１１７内を矢印Ｅ方向に伝搬するマイクロ波の一部を取り出し、両者を位相差検出器５６５に供給する。そして位相差検出器５６５で、２つの方向性結合器５６１，５６３により取り出されたマイクロ波の位相差を検出し、制御装置５６７により位相差の値が１８０°×（２Ｍ＋１）となるようにスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を制御する。 Next, the operation of the plasma processing apparatus 551 will be described.
Microwaves are introduced into the annular antenna 117 from the first to fourth branch waveguides 109, 111, 113, and 115. At this time, microwaves are introduced from the fourth branch waveguide 115 with a phase delayed by 90 ° from the first branch waveguide 109.
A part of the microwave introduced into the annular antenna 117 is extracted from the first branch waveguide 109 by the directional coupler 561, and the microwave propagates in the direction of the arrow E through the annular antenna 117 by the directional coupler 563. Are extracted and supplied to the phase difference detector 565. The phase difference detector 565 detects the phase difference between the microwaves extracted by the two directional couplers 561 and 563, and the control device 567 stubs the phase difference value to be 180 ° × (2M + 1). The protrusion length of 511A, 511B, and 511C is controlled.

ここでマイクロ波発振器の出力周波数が若干小さくなっていると、供給口１１５Ａと１０９Ａとの間をマイクロ波が矢印Ｅ方向に伝搬したときの位相変化θLが１８０°×（Ｍ＋Ｎ）＋９０°より若干小さくなり、位相差検出器５６５で検出される位相差が１８０°×（２Ｍ＋１）より若干小さくなる。よって、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を大きくし、マイクロ波の位相を遅らせ、位相変化θLを大きくする。これにより、マイクロ波発振器の出力周波数が変化しても、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。 Here, when the output frequency of the microwave oscillator is slightly reduced, the phase change θ L when the microwave propagates in the direction of arrow E between the supply ports 115A and 109A is 180 ° × (M + N) + 90 °. The phase difference detected by the phase difference detector 565 is slightly smaller than 180 ° × (2M + 1). Therefore, the protruding lengths of the stubs 511A, 511B, and 511C are increased, the phase of the microwave is delayed, and the phase change θ L is increased. Thereby, a traveling wave can be formed in the annular antenna 117 even if the output frequency of the microwave oscillator changes.

なお、第６及び第７の参考例において、マイクロ波発振器の出力周波数が所定周波数よりも大きくなった場合には、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの作用による位相遅れを３６０°より若干小さい値とし、見かけの上で位相が進んだのと同等の状態にすることにより、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。
また、第６及び第７の参考例において、環状アンテナ１１７内にスタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃが突出した状態で、所定周波数に対し進行波ができるように環状アンテナ１１７を形成してもよい。この場合、マイクロ波発振器の出力周波数が所定周波数よりも大きくなった場合には、スタブ５１１Ａ，５１１Ｂ，５１１Ｃの突出長を小さくし、マイクロ波の位相遅れを小さくすることにより、環状アンテナ１１７内に進行波を形成することができる。
また、環状アンテナ１１７内に進行波を形成する場合について説明したが、定在波を形成する場合にも適用できる。
また、マイクロ波発振器の出力周波数が変化した場合に、環状アンテナ１１７内を１周する前後でマイクロ波の位相が合致するように制御することもできる。 In the sixth and seventh reference examples, when the output frequency of the microwave oscillator is larger than the predetermined frequency, the phase delay due to the action of the stubs 511A, 511B, and 511C is set to a value slightly smaller than 360 °. A traveling wave can be formed in the annular antenna 117 by making the phase equivalent to the state in which the phase has advanced in appearance.
In the sixth and seventh reference examples, the annular antenna 117 may be formed so that a traveling wave can be generated with respect to a predetermined frequency in a state where the stubs 511A, 511B, and 511C protrude from the annular antenna 117. In this case, when the output frequency of the microwave oscillator becomes higher than a predetermined frequency, the projecting length of the stubs 511A, 511B, and 511C is reduced, and the phase delay of the microwave is reduced, so that the annular antenna 117 is provided. A traveling wave can be formed.
Moreover, although the case where a traveling wave is formed in the annular antenna 117 has been described, the present invention can also be applied to the case where a standing wave is formed.
Further, when the output frequency of the microwave oscillator changes, it can be controlled so that the phases of the microwaves are matched before and after making a round in the annular antenna 117.

また、図１２に示したプラズマ処理装置１６１に位相調整装置５０３，５５３を設けても、同様の効果を得ることができる。
また、上述したプラズマ処理装置５１，９１，１２１，１３１，１４１，１５１に位相調整装置５０３，５５３を設け、マイクロ波発振器の出力周波数が変化した場合に、環状アンテナ１１７内を１周する前後でマイクロ波の位相が合致するように制御することもできる。 The same effect can be obtained even if the phase adjustment devices 503 and 553 are provided in the plasma processing apparatus 161 shown in FIG.
Further, when the phase adjusting devices 503 and 553 are provided in the plasma processing devices 51, 91, 121, 131, 141, and 151 described above, and the output frequency of the microwave oscillator changes, before and after making one round in the annular antenna 117 It can also be controlled so that the phases of the microwaves match.

図２２は、本発明の第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。この図の処理装置６０１では、処理容器５３上に２つの環状アンテナ６０３，６０５が設けられている。環状アンテナ６０３，６０５はともに図１に示した環状アンテナ７３と同様の構成を有し、断面矩形の導波管を無端円環状に形成したものであるが、それぞれがなす円環の半径が異なっている。より正確に言えば、環状アンテナ６０３がなす円環の内径が、環状アンテナ６０５がなす円環の外径とほぼ等しいか、それより大きい。ただし、環状アンテナ６０３，６０５の周長は、それぞれの管内波長の自然数倍となっている。このような２つの環状アンテナ６０３，６０５が、環状アンテナ６０３を外側に、環状アンテナ６０５を内側にして、略同軸状に配設されている。   FIG. 22 is a view showing a fourth embodiment of the present invention, where (a) is a plan view and (b) is a side view. In the processing apparatus 601 in this figure, two annular antennas 603 and 605 are provided on the processing container 53. Each of the annular antennas 603 and 605 has a configuration similar to that of the annular antenna 73 shown in FIG. 1 and is formed by forming a waveguide having a rectangular cross section into an endless annular shape. ing. More precisely, the inner diameter of the ring formed by the annular antenna 603 is substantially equal to or larger than the outer diameter of the ring formed by the annular antenna 605. However, the circumference of the annular antennas 603 and 605 is a natural number multiple of the respective in-tube wavelengths. Such two annular antennas 603 and 605 are arranged substantially coaxially with the annular antenna 603 on the outside and the annular antenna 605 on the inside.

２つの環状アンテナ６０４，６０５には、給電装置６０７が接続されている。この給電装置６０７は、マイクロ波発振器に接続された円筒導波管６０９と、円筒導波管６０９を伝搬するＴＥ１１モードのマイクロ波を円筒導波管６０９の軸線廻りに回転させ円偏波にする円偏波変換器６１１とを有している。また、円偏波変換器６１１の下側に、円筒導波管６０９と外側環状アンテナ６０３とを接続する４本の外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９と、円筒導波管６０９と内側環状アンテナ６０５とを接続する４本の内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９とが設けられている。   A power feeding device 607 is connected to the two annular antennas 604 and 605. This power feeding device 607 is a circularly polarized wave by rotating a cylindrical waveguide 609 connected to a microwave oscillator and a TE11 mode microwave propagating through the cylindrical waveguide 609 around the axis of the cylindrical waveguide 609. A circular polarization converter 611. Also, under the circular polarization converter 611, four outer branch waveguides 613, 615, 617, 619 connecting the cylindrical waveguide 609 and the outer annular antenna 603, and the cylindrical waveguide 609 are provided. Four inner branch waveguides 623, 625, 627, and 629 are provided to connect the inner ring antenna 605 and the inner annular antenna 605.

４本の外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９及び４本の内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９は、図１１に示した第１ないし第４の分岐導波管１０９，１１１，１１３，１１５に対応し、これらと同様に配設されている。すなわち、４本の外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９は、円筒導波管６０９の外周面にその軸線廻りに９０度の角度間隔をおいて接続されるとともに、外側環状アンテナ６０３の周方向に９０度の角度間隔をおいて接続される。また、４本の内側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９は、円筒導波管６０９の外周面にその軸線廻りに９０度の角度間隔をおいて接続されるとともに、内側環状アンテナ６０５の周方向に９０度の角度間隔をおいて接続される。   The four outer branch waveguides 613, 615, 617, 619 and the four inner branch waveguides 623, 625, 627, 629 are the first to fourth branch waveguides shown in FIG. Corresponding to 109, 111, 113, and 115, they are arranged in the same manner. That is, the four outer branch waveguides 613, 615, 617, and 619 are connected to the outer peripheral surface of the cylindrical waveguide 609 at an angular interval of 90 degrees around the axis thereof, and the outer annular antenna 603. Are connected at an angular interval of 90 degrees in the circumferential direction. The four inner branch waveguides 613, 615, 617, and 619 are connected to the outer peripheral surface of the cylindrical waveguide 609 at an angular interval of 90 degrees around the axis thereof, and the inner annular antenna 605. Are connected at an angular interval of 90 degrees in the circumferential direction.

ただし、外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９と内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９とは、円筒導波管６０９に対し異なる高さに接続されている。すなわち、円筒導波管６０９に設けられた整合器６２１を挟んで、例えば外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９が上側に、内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９が下側に接続される。このように両者を円筒導波管６０９の異なる高さに接続することにより、円筒導波管６０９と分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９，６２３，６２５，６２７，６２９とを結合するための開口が同一面上に形成されることによる円筒導波管６０９の強度低下を防止することができる。また、両者の間に整合器６２１を設けてインピーダンスの整合をとることにより、円筒導波管６０９から２つの環状アンテナ６０３，６０５へのマイクロ波の供給効率を向上させることができる。なお、円偏波変換器６１１の直下部に整合器を設けるようにしてもよい。   However, the outer branch waveguides 613, 615, 617, and 619 and the inner branch waveguides 623, 625, 627, and 629 are connected to the cylindrical waveguide 609 at different heights. That is, for example, the outer branch waveguides 613, 615, 617, and 619 are on the upper side, and the inner branch waveguides 623, 625, 627, and 629 are on the upper side of the matching unit 621 provided in the cylindrical waveguide 609. Connected to the lower side. In order to couple the cylindrical waveguide 609 and the branching waveguides 613, 615, 617, 619, 623, 625, 627, and 629 by connecting them to different heights of the cylindrical waveguide 609 in this way. It is possible to prevent the strength of the cylindrical waveguide 609 from being lowered due to the openings being formed on the same plane. In addition, by providing a matching device 621 between the two to achieve impedance matching, the efficiency of microwave supply from the cylindrical waveguide 609 to the two annular antennas 603 and 605 can be improved. A matching unit may be provided immediately below the circular polarization converter 611.

このような構成とすることにより、２つの環状アンテナ６０３，６０５のそれぞれの内部に周方向に回転する進行波を形成することができる。従って、各環状アンテナ６０３，６０５の配置、各環状アンテナ６０３，６０５への給電電力などを調整することにより、環状アンテナを１つだけ用いた場合と比較して、処理対象に平行な面内で広範囲にわたり均一な電磁界を形成し、均一なプラズマを生成することができる。よって、例えば１ｍ×１ｍといった大面積のＬＣＤ基板が処理対象であっても、その全域にわたり均一性のよいプラズマ処理を施すことができる。
ここで、環状アンテナ６０３，６０５への給電電力は、円筒導波管６０９と分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９，６２３，６２５，６２７，６２９とを結合するための開口の形状や寸法により、調整することができる。 With such a configuration, traveling waves that rotate in the circumferential direction can be formed inside each of the two annular antennas 603 and 605. Therefore, by adjusting the arrangement of the annular antennas 603 and 605 and the power supplied to the annular antennas 603 and 605, etc., compared to the case where only one annular antenna is used, in a plane parallel to the processing target. A uniform electromagnetic field can be formed over a wide range, and uniform plasma can be generated. Therefore, even if an LCD substrate having a large area of, for example, 1 m × 1 m is a processing target, plasma processing with good uniformity can be performed over the entire area.
Here, the electric power supplied to the annular antennas 603 and 605 is the shape and size of the opening for coupling the cylindrical waveguide 609 and the branching waveguides 613, 615, 617, 619, 623, 625, 627, and 629. Can be adjusted.

なお、外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９及び内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９の接続位置を調整するなどして、２つの環状アンテナ６０３，６０５内でのマイクロ波の位相を径方向で一致させてもよい。これにより処理容器５３内における径方向の電界強度分布を均一にし、プラズマの均一性を更に向上させることができる。
また、円筒導波管６０９の強度について考慮する必要がない場合には、図２３に示す給電装置６０７Ａのように、外側用分岐導波管６１３，６１５，６１７，６１９と内側用分岐導波管６２３，６２５，６２７，６２９とを円筒導波管６０９の同じ高さに接続してもよい。この場合、整合器６２１を設ける必要はない。 In addition, by adjusting the connection positions of the outer branch waveguides 613, 615, 617, 619 and the inner branch waveguides 623, 625, 627, 629, etc. The phase of the wave may be matched in the radial direction. Thereby, the electric field intensity distribution in the radial direction in the processing container 53 can be made uniform, and the uniformity of the plasma can be further improved.
Further, when it is not necessary to consider the strength of the cylindrical waveguide 609, the outer branch waveguides 613, 615, 617, and 619 and the inner branch waveguide are provided as in the power feeding device 607A shown in FIG. 623, 625, 627, and 629 may be connected to the same height of the cylindrical waveguide 609. In this case, it is not necessary to provide the matching device 621.

また、処理容器５３上に３つ以上の環状アンテナ６０３，６０５を略同軸状に設けてもよい。これにより、処理容器５３内のより広い範囲で均一なプラズマを生成し、より大面積の処理対象に対し均一性のよいプラズマ処理を施すことができる。
また、処理対象がＬＣＤ基板の場合には、円環状の環状アンテナ６０３，６０５に代えて、矩形環状の環状アンテナを用いるとよい。 Further, three or more annular antennas 603 and 605 may be provided substantially coaxially on the processing container 53. Thereby, uniform plasma can be generated in a wider range in the processing container 53, and plasma processing with good uniformity can be performed on a processing target having a larger area.
Further, when the processing target is an LCD substrate, a rectangular annular antenna may be used instead of the annular antennas 603 and 605.

また、図１１及び図１２と同様に導波管と移相器とを組み合わせたものを用いて、複数の環状アンテナに給電するようにしてもよい。
また、図９又は図１０に示したような方向性結合器を用いて、複数の環状アンテナに給電するようにしてもよい。 Further, similarly to FIGS. 11 and 12, a combination of a waveguide and a phase shifter may be used to feed power to a plurality of annular antennas.
Alternatively, a plurality of annular antennas may be fed using a directional coupler as shown in FIG.

また、本発明に係る装置は、エッチング、アッシング、ＣＶＤ、膜改質等に用いることができる。   The apparatus according to the present invention can be used for etching, ashing, CVD, film modification, and the like.

なお、上記実施の形態においては、環状導波管として、円環状のアンテナを採用しているが、これに限る必要はなく、矩形状、多角形状のアンテナであってもよい。また、被処理体としても、半導体ウエハに限らず、ＬＣＤなどのフラットパネルディスプレイ用基板でもよい。   In the above-described embodiment, an annular antenna is adopted as the annular waveguide. However, the antenna is not limited to this, and may be a rectangular or polygonal antenna. Further, the object to be processed is not limited to a semiconductor wafer, and may be a flat panel display substrate such as an LCD.

本発明のプラズマ処理装置の第１の参考例を示す側断面図であって、（ａ）はその典型例、（ｂ）はチャンバー中心部のプラズマを強くする場合の装置、（ｃ）はチャンバーの外周部のプラズマを強くする場合の装置を示す図である。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a sectional side view which shows the 1st reference example of the plasma processing apparatus of this invention, Comprising: (a) is the typical example, (b) is an apparatus in the case of strengthening the plasma of chamber center part, (c) is a chamber It is a figure which shows the apparatus in the case of strengthening the plasma of the outer peripheral part. 図１に示す処理装置の平面図。The top view of the processing apparatus shown in FIG. 図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部にガス供給管を設けた第１の実施の形態を示す側断面図。In the processing apparatus shown in FIG. 1, the sectional side view which shows 1st Embodiment which provided the gas supply pipe | tube in the center part of the annular waveguide. 図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部に対向電極を設けこの対向電極をアースした第２の参考例を示す側断面図。In the processing apparatus shown in FIG. 1, the sectional side view which shows the 2nd reference example which provided the counter electrode in the center part of the cyclic | annular waveguide, and grounded this counter electrode. 図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部に対向電極を設けこの対向電極を高周波電源に接続した第３の参考例を示す側断面図。In the processing apparatus shown in FIG. 1, a side sectional view showing a third reference example in which a counter electrode is provided in the center of the annular waveguide and the counter electrode is connected to a high frequency power source. 図１に示す処理装置において、環状導波管の中央部に対向電極としても機能するガス供給管を設けこのガス供給管をアースした第４の参考例を示す側断面図。In the processing apparatus shown in FIG. 1, the sectional side view which shows the 4th reference example which provided the gas supply pipe which functions also as a counter electrode in the center part of the annular waveguide, and earthed this gas supply pipe. 図１に示す処理装置において、環状導波管の上面に方向性結合器を介して伝搬導波管を接続した第５の参考例を示す側断面図。In the processing apparatus shown in FIG. 1, the sectional side view which shows the 5th reference example which connected the propagation waveguide to the upper surface of the annular waveguide via the directional coupler. 図７に示す処理装置の平面図。The top view of the processing apparatus shown in FIG. 図７に示す方向性結合器の一構成例を示す断面図であって、（ａ）は図８におけるIX−IX′線方向の断面を、（ｂ）は図９（ａ）におけるIXb−IXb′線方向の断面を示している。FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a configuration example of the directional coupler illustrated in FIG. 7, where (a) is a cross-section in the IX-IX ′ line direction in FIG. 8, and (b) is IXb-IXb in FIG. A cross section in the direction of the line 'is shown. 図７に示す方向性結合器の他の構成例を示す断面図。Sectional drawing which shows the other structural example of the directional coupler shown in FIG. 本発明の第２の実施の形態を示す斜視図。The perspective view which shows the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第３の実施の形態を示す斜視図。The perspective view which shows the 3rd Embodiment of this invention. 図１２に示す処理装置の回路図。The circuit diagram of the processing apparatus shown in FIG. 図１２に示す処理装置において分岐導波管と環状アンテナとの接続部分を示す一部切り欠き断面図。FIG. 13 is a partially cutaway cross-sectional view showing a connection portion between a branching waveguide and an annular antenna in the processing apparatus shown in FIG. 12. 図１４に示す分岐導波管と環状アンテナとの接続部分の他の一例を示す断面図。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating another example of a connection portion between the branching waveguide and the annular antenna illustrated in FIG. 14. 図１３に示す処理装置の回路の他の一例を示す回路図。FIG. 14 is a circuit diagram showing another example of the circuit of the processing device shown in FIG. 13. 環状導波管とマイクロ波の供給口との関係を示す図。The figure which shows the relationship between an annular waveguide and the supply port of a microwave. 環状導波管の周長を示す図。The figure which shows the perimeter of an annular waveguide. 本発明の第６の参考例を説明するための図。The figure for demonstrating the 6th reference example of this invention. 図１９に示す位相調整装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the phase adjustment apparatus shown in FIG. 本発明の第７の参考例を説明するための図。The figure for demonstrating the 7th reference example of this invention. 本発明の第４の実施の形態を示す図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図である。It is a figure which shows the 4th Embodiment of this invention, Comprising: (a) is a top view, (b) is a side view. 図２２に示す処理装置の変形例を示す側面図。The side view which shows the modification of the processing apparatus shown in FIG. 関連技術のプラズマ処理装置を示す平面図。The top view which shows the plasma processing apparatus of related technology. 関連技術のプラズマ処理装置を示す平断面図。The cross-sectional view which shows the plasma processing apparatus of related technology. 関連技術のプラズマ処理装置を示す斜視図。The perspective view which shows the plasma processing apparatus of related technology.

符号の説明Explanation of symbols

５１…プラズマ処理装置、５３…処理容器、５５…封止板、６１…載置台、６７…高周波電源、７３…環状アンテナ、７９…方向性結合器、８１…伝搬導波管、８１Ａ…同軸導波管、８１Ｂ…内導体、８１Ｃ…外導体、８３…マイクロ波発振器、９１…プラズマ処理装置、９３，９３Ａ，９３Ｂ…方向性結合器、９４…スリット、９５…開口、９６…分岐導波管、１０１…プラズマ処理装置、１０３…給電装置、１０５…円筒導波管、１０７…円偏波変換器、１０９…第１の分岐導波管、１１１…第２の分岐導波管、１１３…第３の分岐導波管、１１５…第４の分岐導波管、１１７…環状アンテナ、１２１…プラズマ処理装置、１２３…ガス供給管、１２５…ノズル、１３１…プラズマ処理装置、１３３…対向電極、１４１…プラズマ処理装置、１４３…高周波電源、１５１…プラズマ処理装置、１５３…ガス供給管、１５７…ノズル部、１６１…プラズマ処理装置、１７９…矩形導波管、１８１…矩形導波管、１８７…矩形導波管、１８９…矩形導波管、１９５…同軸導波管、１９７…環状アンテナ、１９９…移相器、２０１…移相器、２０３…移相器、２１３…移相器、２１５…移相器、５０１…プラズマ処理装置、５０３…位相調整器、５１１Ａ〜５１１Ｃ…スタブ（リアクタンス素子）、５１３…記録装置、５１７…制御装置、５５１…プラズマ処理装置、５５３…位相調整器、５６５…位相差検出器、５６７…制御装置、６０１，６０１Ａ…プラズマ処理装置、６０３，６０５…環状アンテナ、Ｗ…半導体ウエハ。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 51 ... Plasma processing apparatus, 53 ... Processing container, 55 ... Sealing plate, 61 ... Mounting stand, 67 ... High frequency power supply, 73 ... Annular antenna, 79 ... Directional coupler, 81 ... Propagation waveguide, 81A ... Coaxial conduction Wave tube, 81B ... inner conductor, 81C ... outer conductor, 83 ... microwave oscillator, 91 ... plasma processing apparatus, 93, 93A, 93B ... directional coupler, 94 ... slit, 95 ... opening, 96 ... branch waveguide DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Plasma processing apparatus 103 ... Feeding device 105 ... Cylindrical waveguide 107 ... Circularly polarized wave converter 109 ... 1st branch waveguide 111 ... 2nd branch waveguide 113 ... 1st 3 branch waveguides, 115... Fourth branch waveguide, 117... Annular antenna, 121... Plasma processing apparatus, 123... Gas supply pipe, 125. ... Plasma treatment equipment , 143 ... high frequency power supply, 151 ... plasma processing apparatus, 153 ... gas supply pipe, 157 ... nozzle part, 161 ... plasma processing apparatus, 179 ... rectangular waveguide, 181 ... rectangular waveguide, 187 ... rectangular waveguide, 189 ... rectangular waveguide, 195 ... coaxial waveguide, 197 ... annular antenna, 199 ... phase shifter, 201 ... phase shifter, 203 ... phase shifter, 213 ... phase shifter, 215 ... phase shifter, 501 DESCRIPTION OF SYMBOLS Plasma processing apparatus, 503 ... Phase adjuster, 511A-511C ... Stub (reactance element), 513 ... Recording apparatus, 517 ... Control apparatus, 551 ... Plasma processing apparatus, 553 ... Phase adjuster, 565 ... Phase difference detector, 567 ... Control device, 601,601A ... Plasma processing device, 603,605 ... Annular antenna, W ... Semiconductor wafer.

Claims (6)

密閉された処理容器内に設けられ、被処理体を保持する保持手段と、
この保持手段に対向配置され、前記保持手段と対向する面に複数形成されたスロットを介して前記処理容器内に高周波を導入する環状導波管と、
この環状導波管に設けられ、前記環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段と、
を具備し、
前記処理容器は、有底筒状をなし、
さらに、前記処理容器の開口部に設けられ、前記処理容器を気密に密閉するとともに、前記環状導波管からの高周波を前記処理容器内部に透過させる誘電体窓を有し、
前記環状導波管の中央開口部から露出する前記誘電体窓の部分に、ガスを前記処理容器に供給するガス供給管の開口部が接続されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 A holding means provided in a hermetically sealed processing container for holding an object to be processed;
An annular waveguide that is disposed opposite to the holding means and introduces a high frequency into the processing container through a plurality of slots formed on a surface facing the holding means;
Traveling wave forming means provided in the annular waveguide and forming an endless annular traveling wave in the annular waveguide;
Comprising
The processing container has a bottomed cylindrical shape,
Further, provided at the opening of the processing container, and having a dielectric window that hermetically seals the processing container and transmits high frequency from the annular waveguide into the processing container,
An opening of a gas supply pipe for supplying gas to the processing vessel is connected to the portion of the dielectric window exposed from the central opening of the annular waveguide. 有底筒状の処理容器と、
この処理容器内に設けられ、被処理体を保持するための保持手段と、
前記処理容器の開口部に設けられ、前記処理容器を気密に密閉するとともに前記処理容器内部に高周波を透過させる誘電体からなる誘電体窓と、
環状に形成され、前記誘電体窓を通して前記処理容器内に高周波を導入する環状導波管であって、その環状導波路を含む平面が前記誘電体窓に沿うように前記誘電体窓に設けられた環状導波管と、
この環状導波管に設けられ、前記環状導波管内に無端環状の進行波を形成する進行波形成手段と、
を具備し、
前記環状導波管の中央開口部から露出する前記誘電体窓の部分に、ガスを前記処理容器に供給するガス供給管の開口部が接続されている
ことを特徴とするプラズマ処理装置。 A bottomed cylindrical processing container;
A holding means provided in the processing container for holding the object to be processed;
A dielectric window made of a dielectric that is provided at an opening of the processing container and hermetically seals the processing container and allows high-frequency transmission inside the processing container;
An annular waveguide that is formed in an annular shape and introduces a high frequency into the processing container through the dielectric window, and a plane including the annular waveguide is provided in the dielectric window so as to be along the dielectric window. An annular waveguide;
Traveling wave forming means provided in the annular waveguide and forming an endless annular traveling wave in the annular waveguide;
Comprising
An opening of a gas supply pipe for supplying gas to the processing vessel is connected to the portion of the dielectric window exposed from the central opening of the annular waveguide. 前記環状導波管は、円環状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the annular waveguide has an annular shape. 前記環状導波管は、矩形環状であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the annular waveguide has a rectangular annular shape. 前記環状導波管を略同軸状に複数設けるとともに、前記進行波形成手段により前記環状導波管のそれぞれの内部に無端環状の進行波を形成することを特徴とする請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。   3. A plurality of the annular waveguides are provided substantially coaxially, and an endless annular traveling wave is formed inside each of the annular waveguides by the traveling wave forming means. Plasma processing equipment. 前記環状導波管に供給される高周波は、２００ＭＨｚから３５ＧＨｚまでであることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。   6. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a high frequency supplied to the annular waveguide is 200 MHz to 35 GHz.
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