JP2009059885A

JP2009059885A - Plasma treatment apparatus

Info

Publication number: JP2009059885A
Application number: JP2007225716A
Authority: JP
Inventors: Toshiaki Hongo; 俊明本郷
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-03-19
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: JP4709192B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an antenna member with a plurality of slot arrays even when a microwave of low frequency is used. <P>SOLUTION: There is provided the plasma treatment apparatus 1 wherein a substrate W is stored in a treatment container 10 and treating gas is made into plasma with a microwave introduced into the treatment container 10 to treat the substrate W, in which the antenna member 23 introducing the microwave into the treatment container 10 is provided with a plurality of concentrically disposed slot arrays 24 and 25, an in-waveguide-box dielectric 32 is disposed in a waveguide box 31 for microwave formed on the antenna member 23, and a ceiling-portion dielectric 20 disposed covering the ceiling of the treatment container 10 and an antenna-lower-portion dielectric 35 disposed between the ceiling-portion dielectric 20 and the reverse surface of the antenna member 23 are provided below the antenna member 23, the dielectric constant of the in-waveguide-box dielectric 32 and the dielectric constant of the antenna-lower-portion dielectric 35 being larger than the dielectric constant of the ceiling-portion dielectric 20. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、処理容器内に導入されるマイクロ波により処理ガスがプラズマ化されて基板が処理されるプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus in which a processing gas is turned into plasma by a microwave introduced into a processing container to process a substrate.

従来から、例えば成膜処理やエッチング処理においては、例えばマイクロ波を用いたプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置では、処理容器の上部に形成された導波箱の内部に、誘電体が配置されている。そして、導波箱の内部において、誘電体を伝播したマイクロ波が、導波箱の下面をなすアンテナ部材に同心円状に配置されたスロット列を通って、処理容器の天井を覆うように配置された誘電体に伝播され、処理容器内にて処理ガスがプラズマ化される（特許文献１）。処理容器の天井を覆うように配置された誘電体には、被処理物への汚染を防ぐ必要から石英が最も一般的に用いられる。 Conventionally, for example, in a film forming process or an etching process, a plasma processing apparatus using, for example, a microwave is known. In this plasma processing apparatus, a dielectric is disposed inside a wave guide box formed in the upper part of the processing container. Inside the waveguide box, the microwave propagated through the dielectric is arranged so as to cover the ceiling of the processing container through the slot row arranged concentrically on the antenna member forming the lower surface of the waveguide box. The gas is propagated to the dielectric and the processing gas is turned into plasma in the processing container (Patent Document 1). Quartz is most commonly used for the dielectric disposed so as to cover the ceiling of the processing container because it is necessary to prevent contamination of the object to be processed.

上記特許文献１にも示されるように、アンテナ部材に配置されるスロット列は、アンテナ部材の中心側において、アンテナ部材の中心に対して同心円状に配置された内側のスロット列と、この内側のスロット列よりも外側において、アンテナ部材の中心に対して同心円状に配置された外側のスロット列とを有する、複数のスロット列で構成されるのが一般的である。このようにアンテナ部材に複数のスロット列が設けられていることにより、各スロット列から処理容器内に導入されるマイクロ波のエネルギーの大小を、各スロット列のスロットの大きさなどで調整することが可能となる。その結果、処理容器内におけるプラズマの生成が均一となり、基板に対する処理が均一化する。
特開２０００−２６８９９６号公報 As shown in Patent Document 1 above, the slot row arranged in the antenna member includes an inner slot row arranged concentrically with respect to the center of the antenna member on the center side of the antenna member, and Generally, it is composed of a plurality of slot rows having an outer slot row arranged concentrically with respect to the center of the antenna member outside the slot row. Since the antenna member is provided with a plurality of slot rows in this way, the magnitude of the microwave energy introduced from each slot row into the processing container can be adjusted by the size of the slot of each slot row. Is possible. As a result, plasma generation in the processing container becomes uniform, and processing on the substrate becomes uniform.
JP 2000-268996 A

アンテナ部材に設けられた複数のスロット列同士の間隔は、例えば導波箱内に設けられた誘電体を伝播するマイクロ波の一波長となるように設定される。このようにスロット列同士の間隔を、導波箱内に設けられた誘電体中を伝播するマイクロ波の波長λｇと等しくすることにより、互いに打ち消し合うことのない位相を揃えた状態で、各スロット列から処理容器の天井を覆うように配置された誘電体（石英）にマイクロ波を伝播させている。 The interval between the plurality of slot rows provided in the antenna member is set to be, for example, one wavelength of the microwave propagating through the dielectric provided in the waveguide box. In this way, by making the interval between the slot rows equal to the wavelength λg of the microwave propagating in the dielectric provided in the waveguide box, each slot is aligned with the phases that do not cancel each other out. Microwaves are propagated from a row to a dielectric (quartz) arranged so as to cover the ceiling of the processing vessel.

一方最近では、１ＧＨｚ以下といった周波数の低いマイクロ波を利用したプラズマ処理が提案されており、一例として９１５ＭＨｚの周波数のマイクロ波を利用したプラズマ処理の実用化が検討されている。このような９１５ＭＨｚの周波数のマイクロ波を利用したプラズマ処理によれば、２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を利用したプラズマ処理に比べて、より少ない電力でプラズマの生成が安定かつ均一化する事からプラズマの電子密度を下げることが可能となる、電子温度が低く高品質な製品を製造できる、などといった種々の利点を享受できる。 On the other hand, recently, plasma processing using a microwave having a low frequency such as 1 GHz or less has been proposed. As an example, practical application of plasma processing using a microwave having a frequency of 915 MHz is being studied. According to such plasma processing using a microwave having a frequency of 915 MHz, the generation of plasma is stabilized and made uniform with less power compared to the plasma processing using a microwave having a frequency of 2.45 GHz. Various advantages such as being able to reduce the electron density of plasma and manufacturing a high-quality product with a low electron temperature can be obtained.

しかしながら、マイクロ波の周波数が低くなると、それに反比例して導波箱内において誘電体を伝播するマイクロ波の波長λｇは長くなる。例えばマイクロ波の周波数を９１５ＭＨｚとした場合、マイクロ波の周波数が２．４５ＧＨｚの場合に比較すると、導波箱内において誘電体を伝播するマイクロ波の波長λｇは約２．７倍となる。したがって、アンテナ部材に設ける複数のスロット列同士の間隔も約２．７倍にする必要が生じる。 However, when the frequency of the microwave is lowered, the wavelength λg of the microwave propagating through the dielectric in the wave guide box is inversely proportional to it. For example, when the microwave frequency is 915 MHz, the wavelength λg of the microwave propagating through the dielectric in the waveguide box is about 2.7 times as compared with the case where the microwave frequency is 2.45 GHz. Therefore, the interval between the plurality of slot rows provided in the antenna member also needs to be increased by about 2.7 times.

一方、処理容器内で処理される基板の一例であるシリコンウェハ（半導体ウェハ）は、サイズが８ｉｎｃｈ，１２ｉｎｃｈなどと決まっており、そのため、基板を処理する処理容器の大きさも、基板を収納できる必要最小限にされている。このため、導波箱の下面をなすアンテナ部材の大きさも、基板よりも僅かに大きい程度に過ぎない。そして、このようにアンテナ部材の大きさが限られているにもかかわらず、導波箱内において誘電体を伝播するマイクロ波の波長λｇが長くなった結果、アンテナ部材に複数のスロット列を設けることができなくなってしまう。これにより、処理容器内に導入されるマイクロ波のエネルギーの大小を、複数のスロット列の間で調整することができず、処理容器内におけるプラズマの均一な生成、基板に対する均一な処理が実現できなくなってしまう。 On the other hand, silicon wafers (semiconductor wafers), which are examples of substrates processed in the processing container, are determined to have a size of 8 inches, 12 inches, etc. Therefore, the size of the processing container for processing a substrate needs to be able to accommodate the substrate Has been minimized. For this reason, the size of the antenna member that forms the lower surface of the waveguide box is also only slightly larger than the substrate. In spite of the limited size of the antenna member as described above, the wavelength λg of the microwave propagating through the dielectric in the wave guide box is increased, so that a plurality of slot rows are provided in the antenna member. It becomes impossible to do. As a result, the magnitude of the energy of the microwave introduced into the processing container cannot be adjusted between the plurality of slot arrays, and uniform generation of plasma in the processing container and uniform processing on the substrate can be realized. It will disappear.

従って本発明の目的は、周波数の低いマイクロ波を利用した場合でも、アンテナ部材に複数のスロット列を設けることができるようにすることにある。 Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to provide a plurality of slot rows on an antenna member even when a microwave having a low frequency is used.

前記目的を達成するため、処理容器内に基板が収納され、前記処理容器内に導入されるマイクロ波により処理ガスがプラズマ化されて基板が処理されるプラズマ処理装置であって、前記処理容器内にマイクロ波を導入するアンテナ部材に、同心円状に配置されるスロット列が複数列設けられ、前記アンテナ部材の上部に形成されるマイクロ波の導波箱の内部に、導波箱内誘電体が配置され、前記アンテナ部材の下部に、前記処理容器の天井を覆って配置された天井部誘電体と、前記天井部誘電体と前記アンテナ部材の下面との間に配置されたアンテナ下部誘電体が設けられ、前記導波箱内誘電体の誘電率および前記アンテナ下部誘電体の誘電率が、前記天井部誘電体の誘電率よりも大きいことを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。 In order to achieve the object, a plasma processing apparatus in which a substrate is accommodated in a processing container, and a processing gas is converted into plasma by a microwave introduced into the processing container, whereby the substrate is processed. The antenna member for introducing microwaves to the antenna member is provided with a plurality of concentrically arranged slot rows, and a dielectric in the waveguide box is provided inside the microwave waveguide box formed above the antenna member. A ceiling dielectric disposed below the antenna member and covering the ceiling of the processing container; and an antenna lower dielectric disposed between the ceiling dielectric and the lower surface of the antenna member. The plasma processing apparatus is provided, wherein a dielectric constant of the dielectric in the waveguide box and a dielectric constant of the lower dielectric of the antenna are larger than a dielectric constant of the ceiling dielectric.

このプラズマ処理装置において、前記導波箱内誘電体の誘電率と前記アンテナ下部誘電体の誘電率が等しくても良い。また、前記スロット列の下部を覆う位置に、前記アンテナ下部誘電体が配置されていても良い。また、前記天井部誘電体が例えば石英である。 In this plasma processing apparatus, the dielectric constant of the dielectric inside the waveguide box may be equal to the dielectric constant of the lower dielectric of the antenna. The antenna lower dielectric may be disposed at a position covering the lower portion of the slot row. The ceiling dielectric is, for example, quartz.

また、処理容器内に基板が収納され、前記処理容器内に導入されるマイクロ波により処理ガスがプラズマ化されて基板が処理されるプラズマ処理装置であって、前記処理容器内にマイクロ波を導入するアンテナ部材に、同心円状に配置されるスロット列が複数列設けられ、前記アンテナ部材の上部に形成されるマイクロ波の導波箱の内部に導波箱内誘電体が配置され、前記アンテナ部材の下部に、前記処理容器の天井を覆って配置された天井部誘電体が設けられ、導波箱内誘電体が、前記スロット列の上部を覆う位置に配置された第１の誘電体部と、第１の誘電体部以外の箇所に配置された第２の誘電体部で構成され、前記第２の誘電体部の誘電率が、前記第１の誘電体部の誘電率よりも大きいことを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。 Further, a plasma processing apparatus in which a substrate is accommodated in a processing container, and a processing gas is converted into plasma by microwaves introduced into the processing container to process the substrate, and the microwave is introduced into the processing container. The antenna member is provided with a plurality of concentrically arranged slot rows, and a dielectric in the waveguide box is arranged inside a microwave waveguide box formed on the antenna member. A first dielectric portion disposed at a position covering the upper portion of the slot row, and a dielectric portion in a waveguide box is provided at a lower portion of the first dielectric portion. The second dielectric part is arranged at a location other than the first dielectric part, and the dielectric constant of the second dielectric part is larger than the dielectric constant of the first dielectric part. A plasma processing apparatus is provided. That.

このプラズマ処理装置において、前記第１の誘電体の誘電率と前記天井部誘電体の誘電率が等しくても良い。また、前記第１の誘電体および前記天井部誘電体がたとえば石英である。 In this plasma processing apparatus, the dielectric constant of the first dielectric may be equal to the dielectric constant of the ceiling dielectric. The first dielectric and the ceiling dielectric are, for example, quartz.

また、本発明のプラズマ処理装置において、前記処理容器内に導入されるマイクロ波の周波数が例えば９１５ＭＨｚ±５０ＭＨｚである。 In the plasma processing apparatus of the present invention, the frequency of the microwave introduced into the processing container is, for example, 915 MHz ± 50 MHz.

本発明によれば、導波箱の内部に配置される導波箱内誘電体の全部もしくは一部を、比較的誘電率の大きい材料とすることにより、たとえば９１５ＭＨｚのマイクロ波を利用した場合であっても、導波箱の内部において導波箱内誘電体を伝播するマイクロ波の波長λｇを短くでき、アンテナ部材に複数のスロット列を設けることができるようになる。その結果、処理容器内に導入されるマイクロ波のエネルギーの大小を、複数のスロット列の間で調整することができ、処理容器内におけるプラズマの均一な生成、基板に対する均一な処理が実現できる。 According to the present invention, all or part of the dielectric in the waveguide box disposed inside the waveguide box is made of a material having a relatively large dielectric constant, for example, when a microwave of 915 MHz is used. Even in such a case, the wavelength λg of the microwave propagating through the dielectric inside the waveguide box can be shortened inside the waveguide box, and a plurality of slot rows can be provided in the antenna member. As a result, the magnitude of the energy of the microwave introduced into the processing container can be adjusted between the plurality of slot rows, and uniform generation of plasma in the processing container and uniform processing on the substrate can be realized.

以下、本発明の好ましい実施の形態について説明する。図１は、本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の概略的な構成を示す縦断面図である。図２は、このプラズマ装置１が備えるアンテナ部材としてのラジアルラインスロットアンテナ２３の平面図である。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a plan view of a radial line slot antenna 23 as an antenna member provided in the plasma apparatus 1. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.

図１に示すように、このプラズマ処理装置１は例えばアルミニウムからなる、上部が開口した有底円筒形状の処理容器１０を備えている。処理容器１０の内壁面には、例えばアルミナなどの保護膜が被覆されている。処理容器１０は電気的に接地されている。 As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 includes a bottomed cylindrical processing container 10 made of, for example, aluminum and having an open top. The inner wall surface of the processing container 10 is covered with a protective film such as alumina. The processing container 10 is electrically grounded.

処理容器１０内の底部には、基板として例えば半導体ウェハ（以下ウェハという）Ｗを載置するための載置台としてのサセプタ１１が設けられている。このサセプタ１１は例えばアルミニウムからなり、その内部には、外部電源１２からの電力の供給によって発熱するヒータ１３が設けられている。これによって、サセプタ１１上のウェハＷを所定温度に加熱することが可能である。 A susceptor 11 as a mounting table for mounting, for example, a semiconductor wafer (hereinafter referred to as a wafer) W as a substrate is provided at the bottom of the processing container 10. The susceptor 11 is made of, for example, aluminum, and a heater 13 that generates heat when power is supplied from an external power source 12 is provided therein. Thereby, the wafer W on the susceptor 11 can be heated to a predetermined temperature.

処理容器１０の底部には、真空ポンプなどの排気装置１５によって処理容器１０内の雰囲気を排気するための排気管１６が設けられている。 An exhaust pipe 16 is provided at the bottom of the processing container 10 for exhausting the atmosphere in the processing container 10 by an exhaust device 15 such as a vacuum pump.

処理容器１０の天井は、誘電材料からなる略円盤形状の天井部誘電体２０によって覆われている。この実施の形態では、天井部誘電体２０は石英で構成される。図示の例では、処理容器１０の上部開口が、天井部誘電体２０によって塞がれており、処理容器１０の側壁部上端と天井部誘電体２０の下面周辺部との間には、気密性を確保するためのＯリングなどのシール材２１が介在されている。 The ceiling of the processing container 10 is covered with a substantially disk-shaped ceiling dielectric 20 made of a dielectric material. In this embodiment, the ceiling dielectric 20 is made of quartz. In the illustrated example, the upper opening of the processing container 10 is closed by the ceiling dielectric 20, and there is an airtightness between the upper end of the side wall of the processing container 10 and the peripheral portion of the lower surface of the ceiling dielectric 20. A sealing material 21 such as an O-ring is provided for ensuring the above.

天井部誘電体２０の上方には、平板状のアンテナ部材として、例えば半径ｒ０の円板状のラジアルラインスロットアンテナ２３が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ２３の半径ｒ０は、例えば直径１２ｉｎｃｈ（半径約１５ｃｍ）のウェハＷよりもやや大きく、例えば２２ｃｍ程度に設定される。ラジアルラインスロットアンテナ２３は、導電性を有する材質、たとえばＡｇ、Ａｕ等でメッキやコーティングされた銅の薄い円板からなる。なお、天井部誘電体２０は、ラジアルラインスロットアンテナ２３よりも大きい半径を有する円盤形状となっており、ラジアルラインスロットアンテナ２３の下面全体が、天井部誘電体２０で覆われている。 Above the ceiling dielectric 20, for example, a disk-shaped radial line slot antenna 23 having a radius r0 is provided as a flat antenna member. The radius r0 of the radial line slot antenna 23 is set slightly larger than, for example, a wafer W having a diameter of 12 inches (radius of about 15 cm), for example, about 22 cm. The radial line slot antenna 23 is made of a thin copper plate plated or coated with a conductive material such as Ag or Au. The ceiling dielectric 20 has a disk shape having a larger radius than the radial line slot antenna 23, and the entire lower surface of the radial line slot antenna 23 is covered with the ceiling dielectric 20.

ラジアルラインスロットアンテナ２３には、同心円状に配置された２つのスロット列２４，２５が設けられている。これらスロット列２４，２５は、いずれもラジアルラインスロットアンテナ２３の中心Ｏを中心にして、複数のスロット２６を円周上に並べた構成であり、スロット列２４はスロット列２５の内側に配置され、スロット列２５はスロット列２４の外側に配置された関係になっている。即ち、内側のスロット列２４は、ラジアルラインスロットアンテナ２３の中心Ｏを中心にして、比較的短い半径ｒ１の円周上に複数のスロット２６を並べた構成である。また、外側のスロット列２５は、ラジアルラインスロットアンテナ２３の中心Ｏを中心にして、比較的長い半径ｒ２の円周上に複数のスロット２６を並べた構成である。 The radial line slot antenna 23 is provided with two slot rows 24 and 25 arranged concentrically. Each of the slot rows 24 and 25 has a configuration in which a plurality of slots 26 are arranged on the circumference around the center O of the radial line slot antenna 23, and the slot row 24 is arranged inside the slot row 25. The slot row 25 is placed outside the slot row 24. That is, the inner slot row 24 has a configuration in which a plurality of slots 26 are arranged on the circumference of a relatively short radius r1 with the center O of the radial line slot antenna 23 as the center. The outer slot row 25 has a configuration in which a plurality of slots 26 are arranged on the circumference of a relatively long radius r2 with the center O of the radial line slot antenna 23 as the center.

ラジアルラインスロットアンテナ２３の上方には、例えばアルミニウムなどの導電性材料からなるカバー３０の内部に形成された、マイクロ波の導波箱３１が設けられている。ラジアルラインスロットアンテナ２３は、この導波箱３１の底面を構成している。 Above the radial line slot antenna 23, a microwave waveguide box 31 formed inside a cover 30 made of a conductive material such as aluminum is provided. The radial line slot antenna 23 constitutes the bottom surface of the waveguide box 31.

導波箱３１の内部には、誘電材料からなる導波箱内誘電体３２が配置されている。図示の例では、導波箱内誘電体３２は、ラジアルラインスロットアンテナ２３の中心Ｏを中心にした、半径ｒ３の円板形状を有している。導波箱内誘電体３２の半径ｒ３は、ラジアルラインスロットアンテナ２３の半径ｒ０よりも小さいが、ラジアルラインスロットアンテナ２３に形成された外側のスロット列２５の半径ｒ２よりは大きく設定されている。このため、ラジアルラインスロットアンテナ２３に設けられた２つのスロット列２４，２５の上方には、導波箱内誘電体３２が位置しており、スロット列２４，２５を構成する各スロット２６の上方はいずれも導波箱内誘電体３２で覆われている。 Inside the waveguide box 31, an in-waveguide dielectric 32 made of a dielectric material is disposed. In the illustrated example, the in-waveguide dielectric 32 has a disk shape with a radius r3 centered on the center O of the radial line slot antenna 23. The radius r3 of the dielectric 32 in the waveguide box is set to be smaller than the radius r0 of the radial line slot antenna 23, but larger than the radius r2 of the outer slot row 25 formed in the radial line slot antenna 23. Therefore, the in-waveguide box dielectric 32 is positioned above the two slot rows 24 and 25 provided in the radial line slot antenna 23, and above the slots 26 constituting the slot rows 24 and 25. Are covered with a dielectric 32 in the waveguide box.

ラジアルラインスロットアンテナ２３の下部には、天井部誘電体２０とラジアルラインスロットアンテナ２３の下面との間に配置された、誘電材料からなるアンテナ下部誘電体３５が設けられている。このアンテナ下部誘電体３５も、上記導波箱内誘電体３２と同様に、ラジアルラインスロットアンテナ２３の中心Ｏを中心にした、半径ｒ３の円板形状を有している。このため、ラジアルラインスロットアンテナ２３に設けられた２つのスロット列２４，２５の下方には、アンテナ下部誘電体３５が位置しており、スロット列２４，２５を構成する各スロット２６の下方はいずれもアンテナ下部誘電体３５で覆われている。 Below the radial line slot antenna 23, an antenna lower dielectric 35 made of a dielectric material is provided between the ceiling dielectric 20 and the lower surface of the radial line slot antenna 23. The antenna lower dielectric 35 also has a disk shape with a radius r3 centered on the center O of the radial line slot antenna 23, like the waveguide box dielectric 32. For this reason, the antenna lower dielectric 35 is located below the two slot rows 24 and 25 provided in the radial line slot antenna 23, and below each slot 26 constituting the slot rows 24 and 25, whichever Is also covered with the antenna lower dielectric 35.

これら導波箱内誘電体３２とアンテナ下部誘電体３５の誘電率は、天井部誘電体２０の誘電率よりも大きい。図示の例では、導波箱内誘電体３２の誘電率とアンテナ下部誘電体３５の誘電率が等しく、導波箱内誘電体３２とアンテナ下部誘電体３５はいずれもアルミナで構成され、導波箱内誘電体３２の誘電率とアンテナ下部誘電体３５の誘電率は、約９である。これに対して、石英で構成される天井部誘電体２０の誘電率は約３．７８である。 The dielectric constants of the in-waveguide dielectric 32 and the antenna lower dielectric 35 are larger than the dielectric constant of the ceiling dielectric 20. In the illustrated example, the dielectric constant of the dielectric 32 in the waveguide box and the dielectric constant of the antenna lower dielectric 35 are equal, and both the dielectric 32 in the waveguide box and the antenna lower dielectric 35 are made of alumina, and are guided. The dielectric constant of the in-box dielectric 32 and the dielectric constant of the antenna lower dielectric 35 are about 9. In contrast, the dielectric constant of the ceiling dielectric 20 made of quartz is about 3.78.

カバー３０の中央には同軸導波管４０が接続されており、この同軸導波管４０は、内側導体４１と外管４２とによって構成されている。内側導体４１は、上述のラジアルラインスロットアンテナ２３の上面中央に接続されている。内側導体４１のラジアルラインスロットアンテナ２３側は円錐形に形成されて、ラジアルラインスロットアンテナ２３に対してマイクロ波を効率よく伝播するようになっている。 A coaxial waveguide 40 is connected to the center of the cover 30, and the coaxial waveguide 40 includes an inner conductor 41 and an outer tube 42. The inner conductor 41 is connected to the center of the upper surface of the radial line slot antenna 23 described above. The radial line slot antenna 23 side of the inner conductor 41 is formed in a conical shape so that microwaves can be efficiently propagated to the radial line slot antenna 23.

同軸導波管４０は、マイクロ波供給装置４５で発生させた、たとえば９１５ＭＨｚのマイクロ波を、矩形導波管４６、モード変換器４７、同軸導波管４０、導波箱内誘電体３２、ラジアルラインスロットアンテナ２３の各スロット列２４，２５およびアンテナ下部誘電体３５を介して、天井部誘電体２０に伝搬させる。そして、その際のマイクロ波エネルギーによって天井部誘電体２０の下面に電界が形成され、処理容器１０内にプラズマが生成される。 The coaxial waveguide 40 is formed by, for example, a 915 MHz microwave generated by the microwave supply device 45, a rectangular waveguide 46, a mode converter 47, a coaxial waveguide 40, a dielectric 32 in the waveguide box, a radial. The line slot antenna 23 propagates to the ceiling dielectric 20 via the slot rows 24 and 25 and the antenna lower dielectric 35. Then, an electric field is formed on the lower surface of the ceiling dielectric 20 by the microwave energy at that time, and plasma is generated in the processing container 10.

処理容器１０の上面を構成するカバー３０には、円環状の熱媒流路５０が設けられ、この熱媒流路５０を流れる熱媒によって、導波箱内誘電体３２、ラジアルラインスロットアンテナ２３、アンテナ下部誘電体３５および天井部誘電体２０を所定温度に維持するようになっている。 The cover 30 constituting the upper surface of the processing container 10 is provided with an annular heat medium flow path 50, and the heat medium flowing through the heat medium flow path 50 allows the dielectric 32 in the waveguide box and the radial line slot antenna 23 to be formed. The antenna lower dielectric 35 and the ceiling dielectric 20 are maintained at a predetermined temperature.

処理容器１０内には、処理容器１０の外部に設けられたプラズマ生成ガス供給源５５から、配管５６を介して、例えば窒素、Ａｒ（アルゴン）、酸素等のプラズマ生成ガスが供給される。また、処理容器１０内には、処理容器１０の外部に設けられた処理ガス供給源５７から、配管５８を介して、例えばＨＢｒ、Ｃｌ_２、ＣＦ_４等の処理ガスが供給される。 A plasma generating gas such as nitrogen, Ar (argon), oxygen, or the like is supplied into the processing container 10 from a plasma generating gas supply source 55 provided outside the processing container 10 via a pipe 56. In addition, a processing gas such as HBr, Cl ₂ , CF _4, or the like is supplied into the processing container 10 from a processing gas supply source 57 provided outside the processing container 10 via a pipe 58.

次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置１の作用について説明する。なお、プラズマ処理の一例として、プラズマ生成ガスとして窒素、Ａｒ、酸素等を用い、処理ガスとしてＨＢｒ、Ｃｌ_２、ＣＦ_４等を使用して、ウェハＷをエッチング処理する例を説明する。 Next, the operation of the plasma processing apparatus 1 configured as described above will be described. As an example of the plasma processing, an example will be described in which the wafer W is etched using nitrogen, Ar, oxygen or the like as the plasma generation gas and HBr, Cl ₂ , CF ₄ or the like as the processing gas.

このプラズマ処理装置１において例えばプラズマエッチング処理を行う際には、図１に示すように先ずウェハＷが処理容器１０内に搬入され、サセプタ１１上に載置される。そして、排気管１６から排気が行われて処理容器１０内が減圧される。更に、プラズマ生成ガス供給源５５から処理容器１０内に、窒素、Ａｒ（アルゴン）、酸素等のプラズマ生成ガスが供給され、処理ガス供給源５７から処理容器１０内に、ＨＢｒ、Ｃｌ_２、ＣＦ_４等の処理ガスが供給される。そして、マイクロ波供給装置４５の作動により、たとえば９１５ＭＨｚのマイクロ波が、矩形導波管４６、モード変換器４７、同軸導波管４０、導波箱内誘電体３２、ラジアルラインスロットアンテナ２３の各スロット列２４，２５およびアンテナ下部誘電体３５を介して、天井部誘電体２０に伝搬させられる。こうして、処理容器１０内において天井部誘電体２０の下面に電界が発生し、前記プラズマ生成ガスがプラズマ化され、更に、処理ガスがプラズマ化されて、その際に発生した活性種によって、ウェハＷに対するエッチング処理がなされる。なお、エッチング処理中、プラズマに面する天井部誘電体２０は石英で構成されているため、不要な不純物による被処理物の汚染が防止される。 In the plasma processing apparatus 1, for example, when performing a plasma etching process, the wafer W is first loaded into the processing container 10 and placed on the susceptor 11 as shown in FIG. Then, exhaust is performed from the exhaust pipe 16 and the inside of the processing container 10 is decompressed. Further, a plasma generation gas such as nitrogen, Ar (argon), oxygen, or the like is supplied from the plasma generation gas supply source 55 into the processing container 10, and HBr, Cl ₂ , CF is supplied from the processing gas supply source 57 into the processing container 10. A processing gas such as ₄ is supplied. Then, by the operation of the microwave supply device 45, for example, a microwave of 915 MHz is applied to each of the rectangular waveguide 46, the mode converter 47, the coaxial waveguide 40, the dielectric 32 in the waveguide box, and the radial line slot antenna 23. It is propagated to the ceiling dielectric 20 via the slot rows 24 and 25 and the antenna lower dielectric 35. In this way, an electric field is generated on the lower surface of the ceiling dielectric 20 in the processing container 10, the plasma generation gas is converted into plasma, and further, the processing gas is converted into plasma. Etching is performed on the substrate. During the etching process, the ceiling dielectric 20 facing the plasma is made of quartz, so that the object to be processed is prevented from being contaminated by unnecessary impurities.

そして、所定時間エッチング処理が行われた後、マイクロ波供給装置４５の作動と、処理容器１０内へのプラズマ生成ガス、処理ガスの供給が停止され、ウェハＷが処理容器１０内から搬出されて、一連のプラズマエッチング処理が終了する。 After the etching process is performed for a predetermined time, the operation of the microwave supply device 45 and the supply of the plasma generation gas and the processing gas into the processing container 10 are stopped, and the wafer W is unloaded from the processing container 10. A series of plasma etching processes are completed.

プラズマ処理中、同軸導波管４０を通じて供給されたマイクロ波は、導波箱３１内に配置された導波箱内誘電体３２を介して、ラジアルラインスロットアンテナ２３に設けられた２つのスロット列２４，２５に伝搬していく。この実施の形態では、導波箱内誘電体３２がアルミナで構成されているので、マイクロ波供給装置４５からたとえば９１５ＭＨｚのマイクロ波を供給した場合であっても、導波箱内誘電体３２を伝搬するマイクロ波の波長λｇを約１０．９ｃｍ程度とすることができる。即ち、９１５ＭＨｚのマイクロ波を利用した場合、仮に導波箱内誘電体３２が石英（誘電率が約３．９）であると、導波箱内誘電体３２を伝搬するマイクロ波の波長λｇが約１６．６ｃｍ程度となってしまう。これに対して、この実施の形態では、導波箱内誘電体３２がアルミナ（誘電率が約９）であるため、導波箱内誘電体３２が石英で構成されている場合に比べて、導波箱内誘電体３２を伝搬するマイクロ波の波長λｇを約２／３程度（約１０．９ｃｍ程度）まで短縮することができる。 During the plasma processing, the microwave supplied through the coaxial waveguide 40 passes through two slot trains provided in the radial line slot antenna 23 via the in-waveguide dielectric 32 disposed in the waveguide box 31. Propagate to 24,25. In this embodiment, since the dielectric 32 in the waveguide box is made of alumina, the dielectric 32 in the waveguide box is provided even when, for example, a microwave of 915 MHz is supplied from the microwave supply device 45. The wavelength λg of the propagating microwave can be set to about 10.9 cm. That is, when a microwave of 915 MHz is used, if the dielectric 32 in the waveguide box is quartz (dielectric constant is about 3.9), the wavelength λg of the microwave propagating through the dielectric 32 in the waveguide box is It will be about 16.6 cm. On the other hand, in this embodiment, since the dielectric 32 in the waveguide box is alumina (dielectric constant is about 9), compared with the case where the dielectric 32 in the waveguide box is made of quartz, The wavelength λg of the microwave propagating through the dielectric 32 in the waveguide box can be shortened to about 2/3 (about 10.9 cm).

この場合、ラジアルラインスロットアンテナ２３の半径ｒ０は、例えば直径１２ｉｎｃｈ（半径約１５ｃｍ）のウェハＷよりもやや大きく、例えば２２ｃｍ程度に設定されている。このため、導波箱内誘電体３２を伝搬するマイクロ波の波長λｇを約２／３程度（約１０．９ｃｍ程度）まで短縮したことにより、ラジアルラインスロットアンテナ２３に設けた２つのスロット列２４，２５同士の間隔（ｒ２−ｒ１）を導波箱内誘電体３２を伝搬するマイクロ波の波長λｇに等しくすることができ、ラジアルラインスロットアンテナ２３に内側と外側の２つのスロット列２４、２５を設けることができるようになる。その結果、例えば内側のスロット列２４を構成するスロット２６の開口面積と、外側のスロット列２５を構成するスロット２６の開口面積を調整する等の手法を採ることによって、処理容器１０内に導入されるマイクロ波のエネルギーの大小を、２つのスロット列２４、２５の間で調整することができ、処理容器１０内におけるプラズマの均一な生成、ウェハＷに対する均一な処理が実現できる。これにより、例えば９１５ＭＨｚの周波数のマイクロ波を利用したプラズマ処理を行うことにより、従来一般的であった２．４５ＧＨｚの周波数のマイクロ波を利用したプラズマ処理に比べて、より少ない電力でプラズマの生成を均一化させて、低い電子温度で高品質な製品を製造できる、といった利点を享受できる。また、スロット列２４，２５の上方にある導波箱内誘電体３２と下方にあるアンテナ下部誘電体３５が、互いに誘電率の異なる材料であると、スロット列２４，２５からアンテナ下部誘電体３５に伝搬する際にマイクロ波が反射し、アンテナ下部誘電体３５にマイクロ波を効率良く伝搬させることができなくなるという問題が発生する。このプラズマ処理装置１にあっては、２つのスロット列２４，２５の上方にある導波箱内誘電体３２と下方にあるアンテナ下部誘電体３５は、いずれも同一材料であるアルミナで構成されている。このため、スロット列２４，２５からアンテナ下部誘電体３５に伝搬する際にマイクロ波の反射が抑制され、各スロット列２４，２５からアンテナ下部誘電体３５にマイクロ波が効率良く伝搬していく。 In this case, the radius r0 of the radial line slot antenna 23 is slightly larger than the wafer W having a diameter of 12 inches (radius of about 15 cm), for example, and is set to about 22 cm, for example. For this reason, by reducing the wavelength λg of the microwave propagating through the in-waveguide dielectric 32 to about 2/3 (about 10.9 cm), two slot arrays 24 provided in the radial line slot antenna 23 are provided. 25 (r2-r1) can be made equal to the wavelength λg of the microwave propagating through the in-waveguide dielectric 32, and the radial line slot antenna 23 has two slot rows 24, 25 on the inside and outside. Can be provided. As a result, for example, by adopting a technique such as adjusting the opening area of the slot 26 constituting the inner slot row 24 and the opening area of the slot 26 constituting the outer slot row 25, it is introduced into the processing container 10. The magnitude of the microwave energy can be adjusted between the two slot rows 24 and 25, and uniform generation of plasma in the processing chamber 10 and uniform processing on the wafer W can be realized. Thereby, for example, by performing plasma processing using a microwave having a frequency of 915 MHz, plasma generation is performed with less power compared to the conventional plasma processing using a microwave having a frequency of 2.45 GHz. It is possible to enjoy the advantage that a high quality product can be manufactured at a low electron temperature by making the temperature uniform. Further, when the dielectric 32 in the waveguide box above the slot rows 24 and 25 and the antenna lower dielectric 35 below are made of materials having different dielectric constants, the antenna lower dielectric 35 extends from the slot rows 24 and 25. This causes a problem that the microwave is reflected when propagating to the antenna, and the microwave cannot be efficiently propagated to the antenna lower dielectric 35. In this plasma processing apparatus 1, the dielectric 32 in the waveguide box above the two slot rows 24 and 25 and the antenna lower dielectric 35 below are made of alumina, which is the same material. Yes. Therefore, the reflection of microwaves is suppressed when propagating from the slot rows 24 and 25 to the antenna lower dielectric 35, and the microwaves are efficiently propagated from the slot rows 24 and 25 to the antenna lower dielectric 35.

次に、図３は、本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置２の概略的な構成を示す縦断面図である。図４は、このプラズマ装置２が備えるアンテナ部材としてのラジアルラインスロットアンテナ２３の平面図である。なお、先に図１，２で示した本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１と実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Next, FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus 2 according to the second embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view of a radial line slot antenna 23 as an antenna member provided in the plasma apparatus 2. In addition, about the component which has the substantially same function structure as the plasma processing apparatus 1 concerning the 1st Embodiment of this invention shown previously in FIG. 1, 2, it attaches | subjects by attaching | subjecting the same code | symbol. Description is omitted.

このプラズマ装置２では、ラジアルラインスロットアンテナ２３の下部には、石英で構成される円盤形状の天井部誘電体６０のみが配置されている。このため、ラジアルラインスロットアンテナ２３に形成されたスロット列２４，２５を構成する各スロット２６の下方はいずれも天井部誘電体６０で覆われている。 In the plasma apparatus 2, only a disk-shaped ceiling dielectric 60 made of quartz is disposed below the radial line slot antenna 23. For this reason, all of the lower portions of the slots 26 constituting the slot rows 24 and 25 formed in the radial line slot antenna 23 are covered with the ceiling dielectric 60.

一方、導波箱３１の内部に配置された導波箱内誘電体６１は、互いに誘電率の異なる第１の誘電体部６２と第２の誘電体部６３で構成されている。第１の誘電体部６２は、２つスロット列の上部を覆う位置に配置されており、第２の誘電体部６３は、導波箱３１の内部において、第１の誘電体部６２以外の箇所に配置されている。 On the other hand, the in-waveguide dielectric 61 arranged inside the waveguide 31 is composed of a first dielectric part 62 and a second dielectric part 63 having different dielectric constants. The first dielectric part 62 is arranged at a position covering the upper part of the two slot rows, and the second dielectric part 63 is located inside the waveguide box 31 except for the first dielectric part 62. It is arranged at the place.

換言すれば、第２の誘電体部６３は、ラジアルラインスロットアンテナ２３の中心Ｏを中心にした、外径ｒ５、内径ｒ６のリング形状になっている。第１の誘電体部６２は、導波箱３１の内部において、第２の誘電体部６３以外の箇所に配置されている。即ち、第１の誘電体部６２は、第２の誘電体部６３の外側に配置された、外径ｒ３、内径ｒ５のリング形状の第１の誘電体部６２と、第２の誘電体部６３の内側に配置された、半径ｒ６の円板形状の第１の誘電体部６２の、２つの部材からなる。 In other words, the second dielectric portion 63 has a ring shape having an outer diameter r5 and an inner diameter r6 with the center O of the radial line slot antenna 23 as the center. The first dielectric part 62 is arranged at a location other than the second dielectric part 63 inside the waveguide box 31. That is, the first dielectric portion 62 includes a ring-shaped first dielectric portion 62 having an outer diameter r3 and an inner diameter r5, which is disposed outside the second dielectric portion 63, and a second dielectric portion. The first dielectric portion 62 having a disk shape with a radius r6, which is disposed inside 63, is composed of two members.

第２の誘電体部６３の外径ｒ５は、外側のスロット列２５の半径ｒ２よりも小さく設定されており、第２の誘電体部６３の外周縁（外径ｒ５）は、外側のスロット列２５を形成しているスロット２６には達しない位置にある。また、第２の誘電体部６３の内径ｒ６は、内側のスロット列２４の半径ｒ１よりも大きく設定されており、第１の誘電体部６２の内周縁（外径ｒ６）は、内側のスロット列２４を形成しているスロット２６よりも外側の位置にある。このため、スロット列２４，２５を構成する各スロット２６の上方はいずれも第１の誘電体部６２で覆われている。 The outer diameter r5 of the second dielectric portion 63 is set to be smaller than the radius r2 of the outer slot row 25, and the outer peripheral edge (outer diameter r5) of the second dielectric portion 63 is the outer slot row. 25 is in a position not reaching the slot 26 forming 25. The inner diameter r6 of the second dielectric portion 63 is set larger than the radius r1 of the inner slot row 24, and the inner peripheral edge (outer diameter r6) of the first dielectric portion 62 is the inner slot. Located outside the slots 26 forming the row 24. Therefore, the upper portion of each slot 26 constituting the slot rows 24 and 25 is covered with the first dielectric portion 62.

第２の誘電体部６３の誘電率は、第１の誘電体部６２の誘電率よりも大きい。図示の例では、第１の誘電体部６２は、天井部誘電体６０と同様に石英で構成され、第１の誘電体部６２の誘電率と天井部誘電体６０の誘電率は約３．９である。これに対して、第２の誘電体部６３はアルミナで構成され、第２の誘電体部６３の誘電率は、約９である。 The dielectric constant of the second dielectric part 63 is larger than the dielectric constant of the first dielectric part 62. In the illustrated example, the first dielectric part 62 is made of quartz, like the ceiling part dielectric 60, and the dielectric constant of the first dielectric part 62 and the dielectric constant of the ceiling part dielectric 60 are about 3. Nine. On the other hand, the second dielectric part 63 is made of alumina, and the dielectric constant of the second dielectric part 63 is about 9.

以上のように構成された第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置２にあっては、プラズマ処理中、同軸導波管４０を通じて供給されたマイクロ波は、導波箱３１内に配置された導波箱内誘電体６１を介して、ラジアルラインスロットアンテナ２３に設けられた２つのスロット列２４，２５に伝搬していく。この実施の形態では、スロット列２４，２５同士の間にアルミナからなる第２の誘電体部６２が配置されているので、２つのスロット列２４，２５間においては、導波箱内誘電体３１を伝搬するマイクロ波の波長λｇを約１０．９ｃｍ程度に短縮することができる。その結果、先に説明した第１の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１と同様に、ラジアルラインスロットアンテナ２３に設けた２つのスロット列２４，２５同士の間隔（ｒ２−ｒ１）を導波箱内誘電体３２を伝搬するマイクロ波の波長λｇに等しくすることができ、ラジアルラインスロットアンテナ２３に内側と外側の２つのスロット列２４、２５を設けることができるようになる。これにより、処理容器１０内に導入されるマイクロ波のエネルギーの大小を、２つのスロット列２４、２５の間で調整することができ、処理容器１０内におけるプラズマの均一な生成、ウェハＷに対する均一な処理が実現できる。また、このプラズマ処理装置２にあっては、２つのスロット列２４，２５の上方にある第１の誘電体部６２と下方にある天井部誘電体６０は、いずれも同一材料である石英で構成されている。このため、スロット列２４，２５から天井部誘電体６０に伝搬する際にマイクロ波の反射が抑制され、各スロット列２４，２５から天井部誘電体６０にマイクロ波が効率良く伝搬していく。 In the plasma processing apparatus 2 according to the second embodiment configured as described above, the microwave supplied through the coaxial waveguide 40 is arranged in the waveguide box 31 during the plasma processing. The wave propagates to two slot rows 24 and 25 provided in the radial line slot antenna 23 via the dielectric 61 in the waveguide box. In this embodiment, since the second dielectric portion 62 made of alumina is disposed between the slot rows 24 and 25, the dielectric 31 in the waveguide box is provided between the two slot rows 24 and 25. The wavelength λg of the microwave propagating through can be shortened to about 10.9 cm. As a result, similarly to the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment described above, the interval (r2-r1) between the two slot rows 24, 25 provided in the radial line slot antenna 23 is determined as a waveguide box. It can be made equal to the wavelength λg of the microwave propagating through the inner dielectric 32, and the radial line slot antenna 23 can be provided with two inner and outer slot rows 24, 25. Thereby, the magnitude of the energy of the microwave introduced into the processing container 10 can be adjusted between the two slot rows 24 and 25, and uniform generation of plasma in the processing container 10 and uniformity with respect to the wafer W can be achieved. Can be realized. In the plasma processing apparatus 2, the first dielectric 62 above the two slot rows 24 and 25 and the ceiling dielectric 60 below are both made of quartz, which is the same material. Has been. Therefore, the reflection of microwaves is suppressed when propagating from the slot rows 24 and 25 to the ceiling dielectric 60, and the microwaves are efficiently propagated from the slot rows 24 and 25 to the ceiling dielectric 60.

以上、本発明の好ましい実施の形態を説明したが、本発明はここに例示した形態に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に相到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described, this invention is not limited to the form illustrated here. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the ideas described in the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. It is understood that it belongs.

例えば、導波箱内誘電体中を伝搬するマイクロ波の波長λｇをアルミナを利用して短縮する場合を説明したが、アルミナ以外の高誘電率を有する合成樹脂なども利用できる。また、以上の実施の形態では、エッチング処理に適用した例を説明したが、本発明は、エッチング処理以外の基板処理、例えば成膜処理を行うプラズマ処理装置にも適用できる。また、本発明のプラズマ処理装置で処理される基板は、半導体ウェハ、有機ＥＬ基板、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）用の基板等のいずれのものであってもよい。 For example, although the case where the wavelength λg of the microwave propagating in the dielectric inside the waveguide box is shortened using alumina has been described, a synthetic resin having a high dielectric constant other than alumina can also be used. Moreover, although the example applied to the etching process was described in the above embodiment, the present invention can also be applied to a plasma processing apparatus that performs a substrate process other than the etching process, for example, a film forming process. Further, the substrate processed by the plasma processing apparatus of the present invention may be any of a semiconductor wafer, an organic EL substrate, a substrate for FPD (flat panel display), and the like.

プラズマ処理装置において、スロット列の上方に配置される上部誘電体と下方に配置される下部誘電体の材料が異なる場合と、同じである場合について検討した。ラジアルラインスロットアンテナの各スロット列の上部誘電体をアルミナ、下部誘電体を石英とした場合(比較例)と、上部誘電体および下部誘電体を共にアルミナとした場合(実施例)におけるプラズマ密度の分布を比較した。なお、図５は前記比較例および前記実施例における処理容器内の中心からの距離(横軸)とプラズマ密度の分布(縦軸)を表したグラフである。比較例の場合、図５に示されるように、中心からの距離に対して、プラズマ密度が約２６〜３９という範囲で不均一となり、特に処理容器の周辺部において、プラズマ密度の低下が発生した。上部誘電体と下部誘電体の材料が異なることに起因すると考えられる。一方、上部誘電体と下部誘電体の材料が同じである実施例の場合は、図５に示されるように、処理容器の中心から周辺部において、プラズマ密度が約３３〜３７と比較的均一となった。 In the plasma processing apparatus, the case where the materials of the upper dielectric disposed above the slot row and the lower dielectric disposed below are different from each other was examined. When the upper dielectric of each slot row of the radial line slot antenna is alumina and the lower dielectric is quartz (comparative example), and when both the upper dielectric and the lower dielectric are alumina (example), the plasma density Distributions were compared. FIG. 5 is a graph showing the distance (horizontal axis) from the center in the processing container and the plasma density distribution (vertical axis) in the comparative example and the example. In the case of the comparative example, as shown in FIG. 5, the plasma density was non-uniform in the range of about 26 to 39 with respect to the distance from the center, and the plasma density was lowered particularly in the peripheral part of the processing vessel. . This is considered to be due to the difference in material between the upper dielectric and the lower dielectric. On the other hand, in the embodiment in which the materials of the upper dielectric and the lower dielectric are the same, as shown in FIG. 5, the plasma density is approximately 33 to 37 and relatively uniform from the center to the periphery of the processing vessel. became.

本発明は、処理容器内にプラズマを生成して基板を処理するプラズマ処理に適用できる。 The present invention can be applied to plasma processing in which plasma is generated in a processing container to process a substrate.

本発明の第１の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の概略的な構成を示す縦断面図である。1 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus according to a first embodiment of the present invention. 第１の実施の形態にかかるプラズマ処理装置が備えるアンテナ部材としてのラジアルラインスロットアンテナの平面図である。It is a top view of the radial line slot antenna as an antenna member with which the plasma processing apparatus concerning a 1st embodiment is provided. 本発明の第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の概略的な構成を示す縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view which shows schematic structure of the plasma processing apparatus concerning the 2nd Embodiment of this invention. 第２の実施の形態にかかるプラズマ処理装置が備えるアンテナ部材としてのラジアルラインスロットアンテナの平面図である。It is a top view of the radial line slot antenna as an antenna member with which the plasma processing apparatus concerning 2nd Embodiment is provided. 各スロット列の上下の誘電体を同一にした場合及び異なる物とした場合のプラズマ密度の分布を示すグラフである。It is a graph which shows distribution of the plasma density when the upper and lower dielectrics of each slot row are made the same and different.

符号の説明Explanation of symbols

Ｗウェハ
１、２プラズマ処理装置
１０処理容器
１１サセプタ
１５排気装置
２０天井部誘電体
２３ラジアルラインスロットアンテナ
２４，２５スロット列
２６スロット
３０カバー
３１導波箱
３２導波箱内誘電体
３５アンテナ下部誘電体
４０同軸導波管
４５マイクロ波供給装置
５５プラズマ生成ガス供給源
５７処理ガス供給源
６０天井部誘電体
６１導波箱内誘電体
６２第１の誘電体部
６３第２の誘電体部 W Wafers 1 and 2 Plasma processing apparatus 10 Processing container 11 Susceptor 15 Exhaust apparatus 20 Ceiling dielectric 23 Radial line slot antenna 24, 25 Slot row 26 Slot 30 Cover 31 Waveguide box 32 Dielectric 35 in waveguide box Antenna lower dielectric Body 40 coaxial waveguide 45 microwave supply device 55 plasma generation gas supply source 57 processing gas supply source 60 ceiling dielectric 61 dielectric in the waveguide box 62 first dielectric part 63 second dielectric part

Claims

処理容器内に基板が収納され、前記処理容器内に導入されるマイクロ波により処理ガスがプラズマ化されて基板が処理されるプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内にマイクロ波を導入するアンテナ部材に、同心円状に配置されるスロット列が複数列設けられ、
前記アンテナ部材の上部に形成されるマイクロ波の導波箱の内部に、導波箱内誘電体が配置され、
前記アンテナ部材の下部に、前記処理容器の天井を覆って配置された天井部誘電体と、前記天井部誘電体と前記アンテナ部材の下面との間に配置されたアンテナ下部誘電体が設けられ、
前記導波箱内誘電体の誘電率および前記アンテナ下部誘電体の誘電率が、前記天井部誘電体の誘電率よりも大きいことを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus in which a substrate is accommodated in a processing container, and a processing gas is turned into plasma by microwaves introduced into the processing container to process the substrate,
The antenna member for introducing microwaves into the processing container is provided with a plurality of slot rows arranged concentrically,
Inside the microwave waveguide box formed on the antenna member, a dielectric in the waveguide box is disposed,
A lower part of the antenna member is provided with a ceiling dielectric disposed so as to cover the ceiling of the processing container, and an antenna lower dielectric disposed between the ceiling dielectric and the lower surface of the antenna member,
The plasma processing apparatus, wherein a dielectric constant of the dielectric in the waveguide box and a dielectric constant of the lower dielectric of the antenna are larger than a dielectric constant of the ceiling dielectric.

前記導波箱内誘電体の誘電率と前記アンテナ下部誘電体の誘電率が等しいことを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus of claim 1, wherein a dielectric constant of the dielectric in the waveguide box is equal to a dielectric constant of the lower dielectric of the antenna.

前記スロット列の下部を覆う位置に、前記アンテナ下部誘電体が配置されていることを特徴とする、請求項２に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the antenna lower dielectric is disposed at a position covering a lower portion of the slot row.

前記天井部誘電体が石英であることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the ceiling dielectric is quartz.

処理容器内に基板が収納され、前記処理容器内に導入されるマイクロ波により処理ガスがプラズマ化されて基板が処理されるプラズマ処理装置であって、
前記処理容器内にマイクロ波を導入するアンテナ部材に、同心円状に配置されるスロット列が複数列設けられ、
前記アンテナ部材の上部に形成されるマイクロ波の導波箱の内部に導波箱内誘電体が配置され、
前記アンテナ部材の下部に、前記処理容器の天井を覆って配置された天井部誘電体が設けられ、
導波箱内誘電体が、前記スロット列の上部を覆う位置に配置された第１の誘電体部と、第１の誘電体部以外の箇所に配置された第２の誘電体部で構成され、
前記第２の誘電体部の誘電率が、前記第１の誘電体部の誘電率よりも大きいことを特徴とする、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus in which a substrate is accommodated in a processing container, and a processing gas is turned into plasma by microwaves introduced into the processing container to process the substrate,
The antenna member for introducing microwaves into the processing container is provided with a plurality of slot rows arranged concentrically,
A dielectric in the waveguide box is disposed inside the microwave waveguide box formed on the antenna member,
A lower part of the antenna member is provided with a ceiling dielectric disposed so as to cover the ceiling of the processing container,
A dielectric in the waveguide box is composed of a first dielectric portion disposed at a position covering the upper portion of the slot row and a second dielectric portion disposed at a place other than the first dielectric portion. ,
The plasma processing apparatus, wherein a dielectric constant of the second dielectric part is larger than a dielectric constant of the first dielectric part.

前記第１の誘電体の誘電率と前記天井部誘電体の誘電率が等しいことを特徴とする、請求項５に記載のプラズマ処理装置。 6. The plasma processing apparatus of claim 5, wherein a dielectric constant of the first dielectric is equal to a dielectric constant of the ceiling dielectric.

前記第１の誘電体および前記天井部誘電体が石英であることを特徴とする、請求項５または６に記載のプラズマ処理装置。 7. The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the first dielectric and the ceiling dielectric are quartz.

前記処理容器内に導入されるマイクロ波の周波数が９１５ＭＨｚ±５０ＭＨｚであることを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the frequency of the microwave introduced into the processing container is 915 MHz ± 50 MHz.