JP2020170600A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents

プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 Download PDF

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光司 小谷
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Abstract

【課題】膜の均一性を図ることを提供する。【解決手段】ステージに対向してチャンバ内に配置される誘電体窓と、前記チャンバ内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入部と、前記マイクロ波導入部に接続される、前記チャンバ内の第1の室と前記誘電体窓と前記第1の室との間に配置され、マイクロ波が通過する開口部を有する導電性窓部材と、前記導電性窓部材を回転させる駆動機構と、を有する、プラズマ処理装置が提供される。【選択図】図1

Description

本開示は、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
マイクロ波のパワーによりガスからプラズマを生成し、生成したプラズマによりウエハに成膜するプラズマCVD装置が提案されている。例えば、特許文献1は、複数の孔を有する平面アンテナにより処理容器にマイクロ波を導入するプラズマCVD装置において、窒化珪素膜を形成することを提案している。
特開2009−267391号公報
本開示は、膜の均一性を図ることが可能なプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供する。
本開示の一の態様によれば、ステージに対向してチャンバ内に配置される誘電体窓と、前記チャンバ内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入部と、前記マイクロ波導入部に接続される、前記チャンバ内の第1の室と前記誘電体窓と前記第1の室との間に配置され、マイクロ波が通過する開口部を有する導電性窓部材と、前記導電性窓部材を回転させる駆動機構と、を有する、プラズマ処理装置が提供される。
一の側面によれば、膜の均一性を図ることができる。
一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面模式図。 一実施形態に係るマイクロ波導入部の一例を示す図。 一実施形態に係る導電性窓部材とその周辺の拡大図。 一実施形態に係る導電性窓部材に設けられた羽根部材の一例を示す図。 一実施形態に係る導電性窓部材の開口部一例を示す図。 一実施形態に係るマイクロ波導入の一例を示す図。 一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャート。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
[プラズマ処理装置]
一実施形態に係るプラズマ処理装置10について、図1を用いて説明する。図1(a)は、一実施形態に係るプラズマ処理装置10の一例を示す断面模式図である。図1(b)ば、図1(a)のA−A断面であり、一実施形態に係るプラズマ処理装置10の天井面を示す。
プラズマ処理装置10は、マイクロ波によって形成される表面波プラズマにより、ウエハWに対して成膜処理等の所定のプラズマ処理を行う。プラズマ処理装置10は、チャンバ1を有する。チャンバ1は、上部が開口した有底の円筒状であり、接地されている。チャンバ1は、天井に設けられた天板9にて上部開口を閉塞され、これにより、内部を気密に保持することが可能である。チャンバ1及び天板9は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料から形成される。
チャンバ1内の底部中央にはウエハWを載置するステージ3が、絶縁部材を介して立設された支持部材4により支持されている。ステージ3を構成する材料としては、表面をアルマイト処理(陽極酸化処理)したアルミニウム等の金属や内部に高周波用の電極を有した絶縁部材(セラミックス等)が例示される。ステージ3には、ウエハWを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウエハWの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路等が設けられてもよい。
また、ステージ3には、整合器を介して高周波バイアス電源が電気的に接続されてもよい。高周波バイアス電源からステージ3に高周波電力が供給されることにより、ウエハW側にプラズマ中のイオンを引き込むことができる。ただし、高周波バイアス電源はプラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。
チャンバ1の底部には排気管13が接続されており、排気管13には真空ポンプを含む排気装置14が接続されている。排気装置14を作動させると排気が開始され、チャンバ1内が所定の真空度まで減圧される。チャンバ1の側壁には、ウエハWの搬入及び搬出を行うための搬入出口15と、搬入出口15を開閉するゲートバルブ16とが設けられている。
[マイクロ波導入部]
天板9には、チャンバ1内にマイクロ波を放射するマイクロ波導入部2が設けられている。
図1(a)のA−A断面を示す図1(b)を参照すると、マイクロ波導入部2の先端の放射口2aが、中央に1つ天板9の内壁から露出している。
図2に、マイクロ波導入部2の縦断面を拡大して示す。マイクロ波導入部2は、同軸ケーブル状をなし、内部導体121と、その外側の外部導体122と、これらの間に設けられたテフロン(登録商標)等の誘電体123とを有する。マイクロ波導入部2の先端2a付近の側部は、外部導体122が存在しない切欠部124となっており、内部導体121からなるモノポールアンテナ11を構成している。
モノポールアンテナ11の先端2aは、チャンバ1の天板9の裏面9aと同じ高さの面であって、チャンバ1の内部空間に露出する。モノポールアンテナ11の先端2aを天板9の裏面9aに近接させることにより、先端の切欠部124を通して放射口からマイクロ波がチャンバ1内に放射される。なお、マイクロ波導入部2の数は1つに限られず、2以上であってもよい。
図1に戻り、キャビティ室17は、マイクロ波導入部2に接続され、チャンバ1内にて空間Vを形成する。キャビティ室17は、マイクロ波導入部2に接続される、チャンバ1内の第1の室の一例である。誘電体窓5は、ステージ3に対向してキャビティ室17の下方のチャンバ1内に、放射口2aとステージ3とから離隔して配置される。言い換えれば、誘電体窓5は、チャンバ1の内部を、キャビティ室17と処理室18に分ける仕切り板となっている。誘電体窓5の下の処理室18が形成する空間Uは真空空間である。
誘電体窓5は、例えば、石英、アルミナ(Al)等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成されている。
マイクロ波出力部6から出力されたマイクロ波は、マイクロ波導入部2との間のマイクロ波伝送路を通って分岐し、マイクロ波導入部に入力される。マイクロ波出力部6から出力されるマイクロ波の周波数は、例えば2.45GHzであってもよい。
マイクロ波導入部2の下のキャビティ室17が形成する空間Vは大気空間である。キャビティ室17には、例えば、数10mm〜数100mm程度の自由空間が存在し、マイクロ波導入部2から放射されたマイクロ波が伝播する。
プラズマ処理装置10は、プラズマ処理装置10の各部を制御する制御装置30を有する。例えば、制御装置30は、後述するように導電性窓部材7に取り付けられたエンコーダ12のモニター値に基づき、エアー供給部8からキャビティ室17に供給するエアーの流量を制御する。
かかる構成のプラズマ処理装置10においてプラズマ処理を行う際には、まず、ウエハWが、搬送アーム上に保持された状態で、開口したゲートバルブから搬入出口を通りチャンバ1内に搬入される。
ゲートバルブ16はウエハWを搬入後に閉じられる。ウエハWは、ステージ3の上方まで搬送されると、搬送アームからプッシャーピンに移され、プッシャーピンが降下することによりステージ3に載置される。チャンバ1の内部の圧力は、排気装置14により所定の真空度に保持される。また、処理ガスが処理室18の空間Uに導入され、マイクロ波導入部2(モノポールアンテナ11)からマイクロ波が放射される。キャビティ室17を伝播したマイクロ波は、キャビティ室17の下の導電性窓部材7を通過し、誘電体窓5を透過する。これにより、誘電体窓5下に形成されるマイクロ波の電界によってプラズマ空間Uに供給されたガスがプラズマ化し、誘電体窓5の下方にてプラズマPが生成される。生成されたプラズマPによってウエハWに所定のプラズマ処理が施される。
なお、マイクロ波導入部2は、キャビティ室17の上部に接続され、天板9からマイクロ波を放射することに限られない。例えば、マイクロ波導入部2は、キャビティ室17の側部に接続され、側壁からマイクロ波を放射してもよい。キャビティ室17に形成されるマイクロ波の電磁界モードによってマイクロ波導入部2をどの位置に接続すべきかが決定される。
図3は、一実施形態に係る導電性窓部材7とその周辺の拡大図である。キャビティ室17は、空洞共振器として機能する。このため、キャビティ室17は、マイクロ波の周波数に応じた高さ及び直径を有する円筒状の室になっている。つまり、キャビティ室17をマイクロ波の周波数に応じて、空洞共振が起こり易いサイズ及び形状にする。これにより、キャビティ室17に導入されるマイクロ波の電磁界モードによって、空間Vに定在波を形成することにより空洞共振を生じさせ、マイクロ波の最大パワーを効率的に処理室18の空間Uに伝播させることができる。
導電性窓部材7は、誘電体窓5とキャビティ室17との間に配置され、マイクロ波が通過する開口部7aを有する。導電性窓部材7の開口部7aの形状については後述する。導電性窓部材7は、エアー供給部8からキャビティ室17に供給されるエアーにより回転する。エアー供給部8は、導電性窓部材7を回転させる駆動機構の一例である。エアー供給部8から供給するガスは、エアーに限られず、例えば不活性ガスでもよい。エアー供給部8は、PCVバルブ等の圧力制御素子を有し、圧力制御素子によりエアーを供給する管内の圧力を制御することによってエアーの流量を調整してもよい。エアー供給部8は、流量制御バルブを有し、流量制御バルブの開度を制御することによってエアーの流量を直接調整してもよい。
エアー供給部8は、キャビティ室17に設けられたエアー導入口22からエアーを供給する。エアーは、導電性窓部材7の直上に外周側から供給される。導電性窓部材7の上面には、図4に一例を示す6つの羽根部材27が導電性窓部材7の中心Oの周りに放射状に配置されている。図4では、導電性窓部材7の開口部7aの図示を省略している。6つの羽根部材27は、円周方向に対して同一方向に斜めに傾けて取り付けられている。導電性窓部材7に設けられた羽根部材27によって導電性窓部材7の上面を通るエアーに一定の流れが形成され、導電性窓部材7を回転させる力となる。羽根部材27の材質は、軽量な樹脂等の絶縁物が好ましい。これにより、導電性窓部材7が回転し易くなるとともに、羽根部材27を絶縁物により形成することでマイクロ波による異常放電を防止することができる。ただし、羽根部材27の材質は、これに限られず、金属にしても良い。また、羽根部材27の個数、形状、配置は、これに限らない。
キャビティ室17に供給されたエアーは、天板9に設けられたエアー排出口23から外部に排気される。なお、エアー導入口22及びエアー排出口23は、1つに限られず、複数設けられても良い。エアー導入口22は、導電性窓部材7をスムーズに回転できる位置に設けられる。エアー排出口23は、導電性窓部材7を回転させるエアーの流れを乱さずに、スムーズにエアーを排出できる位置に設けられる。
図3に戻り、導電性窓部材7をエアーによって回転させるために、導電性窓部材7の裏面の中心に形成された凹み7cに誘電体窓5の中心に設けられた円錐状の軸5aを当接させる。導電性窓部材7の直径は、キャビティ室17の直径よりも小さい。よって、軸5aの回りに導電性窓部材7をコマのように回転させることができる。
導電性窓部材7の外周には、その側部から外側に向かって突出する導電性窓部材7よりも厚さが薄い環状部材28が取り付けられている。導電性窓部材7は、キャビティ室17の側壁に設けられた窪みに固定された板バネなどのスプリング21に回転可能に環状部材28を挿し入れることで、安定して回転することができる。
スプリング21は接地されている。これにより、導電性窓部材7をグラウンドにすることができ、回転する導電性窓部材7の開口部7aをマイクロ波が通過するときにマイクロ波による異常放電が発生することを防止できる。なお、スプリング21は、側壁の円周方向に2つ以上あればよいが、3つ以上が設けられると導電性窓部材7の回転が安定するため好ましい。また、スプリング21は、全周に渡ってリング状に設けられてもよい。
導電性窓部材7は、その一部の面に開口部7aを有する。例えば、図5(a)に示すように、導電性窓部材7は、角度θの扇状の開口部7aを有し、マイクロ波が通過する窓部として機能する。ただし、導電性窓部材7の開口部は、これに限られない。例えば、図5(b)に示すように、導電性窓部材7は、全面に開口部7bのパターンが形成されても良い。また、図5(c)に示すように、導電性窓部材7は、その一部の面に開口部7bのパターンが形成されても良い。図5(c)の例では、導電性窓部材7の角度θの扇状の面に開口部7bのパターンが形成されている。図5(a)及び図5(c)の開口部7aの角度θは、マイクロ波の周波数に応じて適切な角度に設計される。角度θは、例えば、360°の1/6から1/7程度が好ましい。
キャビティ室17を伝播したマイクロ波は、図5(a)の開口部7a、図5(b)の開口部7b又は図5(c)の開口部7bから処理室18に向けて放射される。図5(b)及び図5(c)の開口部7bは、細長い長方形状(スロット状)をなし、隣接する2つのマイクロ波放射孔が対をなし、T字状に形成されている。
また、このように所定の形状(例えばT字状)に組み合わせて配置されたマイクロ波放射孔は、さらに全体として同心円状に配置されている。このようなマイクロ波放射孔として機能する開口部7bによって、チャンバ1内に円偏波を生じさせることができる。
導電性窓部材7の開口部7aの大きさや開口部7bの数によって、処理室18に単位面積当たりに供給されるマイクロ波のパワーが変わる。例えば、開口部7aを小さくすると、開口部7aから単位面積当たりに供給されるマイクロ波のパワーを、開口部7aをより大きくした場合と比較して大きくすることができる。すなわち、導電性窓部材7の開口部7aの大きさや開口部7bの数を変えることで、処理室18に導入されるマイクロ波のパワーの大小を制御し、これにより、可能なプロセスの幅であるプロセスウィンドウを広くすることができる。
開口部7bが設けられる列の間隔は、マイクロ波の波長λに応じて決定される。例えば、同心円状に設けられた開口部7bの径方向の間隔は、λ/4〜λの範囲となるように配置される。なお、開口部7bのマイクロ波放射孔の形状は、円形状、スリット状等であってもよい。さらに、マイクロ波放射孔の配置形態は特に限定されず、同心円状のほか、例えば、螺旋状、放射状等に配置することもできる。
図3に戻り、誘電体窓5は、チャンバ1の側壁の凹部に嵌め込まれ、固定されている。凹部には誘電体窓5の下面とチャンバ1壁との間にOリング20が設けられ、処理室18の真空空間を、キャビティ室17の大気空間Vからシールし、処理室18の気密を保持するようになっている。
導電性窓部材7には、エンコーダ12が取り付けられている。エンコーダ12は、導電性窓部材7の回転数又は回転速度を検出する。エンコーダ12は、導電性窓部材7の回転数又は回転速度を検出する検出部の一例であり、検出部はこれに限られず、例えば光学式回転検出センサ等を用いることができる。この場合、光学式回転検出センサは、プラズマ処理装置10の外部に設けられ、プラズマ処理装置10に設けられた検査用窓から入光させた光のうち、導電性窓部材7からの反射光に基づき回転速度を検出してもよい。
制御装置30は、制御部110の機能を実現するプロセッサ、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。また、制御装置30は、導電性窓部材7の回転速度とエアーの流量との相関データ111、エンコーダ12が検出した回転数又は回転速度を示すモニター値112を記憶する記憶部を有する。制御部110は、ウエハWに施す所定のプロセスの手順を示したレシピに従い、プロセスを実行するための制御プログラムの各ステップを実行することで実現される。記憶部は、ROM、RAM等のメモリにより実現される。
制御装置30では、入力装置を用いて、オペレータがプラズマ処理装置10を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御装置30では、表示装置により、プラズマ処理装置10の稼働状況を可視化して表示することができる。
制御装置30は、エンコーダ12が検出した回転数又は回転速度に基づき、現在の回転速度Rcから、所定のプロセスに対して設定された相関データ111に示す目標回転速度Rgに一致する又は近づくように導電性窓部材7の回転速度をフィードバック制御する。具体的には、制御部110は、現在の回転速度Rcから、相関データ111に示す目標回転速度Rgに近づくようにエアー供給部8から出力されるエアーの流量を、現在の流量Fcと目標流量Fgとの差分に応じてフィードバック制御する。このようにしてキャビティ室17に供給するエアーの流量を制御することで、導電性窓部材7の回転速度を目標回転速度Rgに一致させる又は近づけることができる。
これにより、図6に、一実施形態に係る導電性窓部材7の回転制御の一例を示すように、キャビティ室17の空間Vを伝播したマイクロ波は、導電性窓部材7に形成された扇状の開口部7aを通り、誘電体窓5を透過して処理室18に到達する。導電性窓部材7の開口部7aは、中心Oの軸回りに導電性窓部材7を回転させることにより、中心Oの周りに円周方向に移動する。回転方向は、時計回りでも反時計回りでも良い。
これにより、開口部7aを通るマイクロ波の伝搬経路を時間とともに変化させることができる。これにより、マイクロ波導入部2から導入されたマイクロ波が誘電体窓5を介して処理室18の空間Uに到達することで誘電体窓5に形成される電界分布を、導電性窓部材7の回転速度によって制御することができる。これにより、導電性窓部材7の回転速度によってプラズマ分布を制御することができる。この結果、制御されたプラズマ分布に応じてウエハWに形成される膜の均一性を図ることができる。
[プラズマ処理方法]
次に、プラズマ処理装置10にて実行されるプラズマ処理方法の一例について、図7を参照して説明する。図7は、一実施形態に係るプラズマ処理方法の一例を示すフローチャートである。なお、本処理は制御装置30により制御される。
本処理が開始されると、制御装置30は、ウエハWをチャンバ内に搬入し、ステージ3に載置して準備する(ステップS1)。次に、制御装置30は、ガス供給部から所定の処理ガスを供給する(ステップS2)。
次に、制御装置30は、エアー供給部8から所定流量のエアーをキャビティ室17に供給し、導電性窓部材7を所定の回転速度で回転させるように制御する(ステップS3)。これにより、キャビティ室17を伝播したマイクロ波が、導電性窓部材7の開口部7aを通り、誘電体窓5を透過する。
次に、制御装置30は、エンコーダ12が検出したモニター値112を取得する(ステップS4)。ただし、制御装置30がエンコーダ12からモニター値112を取得するタイミングは、これに限られず、制御装置30は、定期的又は不定期にモニター値112を取得できる。次に、制御装置30は、取得したモニター値112から現在の導電性窓部材7の回転速度を取得又は算出し、記憶部に記憶した相関データ111に基づき、現在の導電性窓部材7の回転速度Rc(図3参照)と目標回転速度Rgとの差分を算出する。そして、制御装置30は、その差分を小さくする又はなくすようにエアーの流量を制御する。これにより、制御装置30は、導電性窓部材7の回転速度が目標回転速度Rgに近づくようにフィードバック制御を行う(ステップS5)。次に、制御装置30は、マイクロ波出力部6からマイクロ波を供給する(ステップS6)。これにより、マイクロ波は、マイクロ波導入部2からキャビティ室17に放射され、空間Vを伝播し、マイクロ波のパワーにより生成されたプラズマの分布を、導電性窓部材7の回転速度によって制御することができる。この結果、制御されたプラズマ分布に応じてウエハWに形成される膜の均一性を図ることができる。
次に、制御装置30は、ウエハWへのプラズマ処理を終了するかを判定する(ステップS7)。制御装置30は、レシピに従い、ウエハWへのプラズマ処理を終了するまで待ち、ウエハWへのプラズマ処理を終了すると判定したとき、本処理を終了する。
なお、本処理の終了時には、エアー供給部8からキャビティ室17に流入させるエアーを停止して導電性窓部材7の回転を停止し、マイクロ波の出力を停止し、ガスの供給を停止する。
以上に説明したように、本実施形態のプラズマ処理装置10により実行されるプラズマ処理方法によれば、導電性窓部材7の回転速度を制御することで、マイクロ波が通過する開口部7aを移動させることができる。これにより、プラズマ分布を制御し、プラズマ処理によりウエハWに形成される膜の均一性を図ることができる。
また、導電性窓部材7を大気空間で回転させることで、真空空間である処理室18においてパーティクルが発生することを回避でき、歩留まりの低下を防止できる。また、導電性窓部材7を樹脂などで形成することで軽量にでき、回転のための簡易な機構を用いて導電性窓部材7を回転させることができる。
上記実施形態では、導電性窓部材7を回転させる機構としてエアー供給部8を設けた。ただし、導電性窓部材7を回転させる機構はこれに限られず、導電性窓部材7の周辺に磁石を有し、回転磁場を印可して導電性窓部材7を回転させてもよい。また、キャビティ室17を液体で満たしその液体を回転させる流れを生成する駆動部を有し、これにより、導電性窓部材7を回転させてもよい。
電性窓部材7は、外周側と内周側等、複数に分割してもよい。外周側と内周側に分割した場合、導電性窓部材7の内周側のみを回転させ、外周側を固定させてもよい。逆に、導電性窓部材7の外周側のみを回転させ、内周側を固定させてもよい。導電性窓部材7の内周側と外周側との回転速度を変えてもよい。
今回開示された一実施形態に係るプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
本開示のプラズマ処理装置は、ALD(Atomic Layer Deposition )装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
また、本開示のプラズマ処理装置にて使用されるエネルギーは、マイクロ波に限られず、周波数が500MHz〜5.8GHzの範囲の電磁波であってもよい。
1 チャンバ
2 マイクロ波導入部
2a 放射口
3 ステージ
4 支持部材
5 誘電体窓
6 マイクロ波出力部
7 導電性窓部材
7a,7b 開口部
8 エアー供給部
9 天板
10 プラズマ処理装置
11 モノポールアンテナ
17 キャビティ室
18 処理室
20 Oリング
21 スプリング
27 羽根部材
30 制御装置
110 制御部
111 相関データ
112 モニター値
121 内部導体
122 外部導体
124 切欠部

Claims (8)

  1. ステージに対向してチャンバ内に配置される誘電体窓と、
    前記チャンバ内にマイクロ波を導入するマイクロ波導入部と、
    前記マイクロ波導入部に接続される、前記チャンバ内の第1の室と
    前記誘電体窓と前記第1の室との間に配置され、マイクロ波が通過する開口部を有する導電性窓部材と、
    前記導電性窓部材を回転させる駆動機構と、
    を有する、プラズマ処理装置。
  2. 前記第1の室は、空洞共振器として機能する、
    請求項1に記載のプラズマ処理装置。
  3. 前記第1の室は、大気空間である、
    請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
  4. 前記導電性窓部材は、一部又は全部の面に前記開口部を有する、
    請求項1〜3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記駆動機構は、前記第1の室にエアーを供給し、前記導電性窓部材を回転させる、
    請求項1〜4のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  6. 前記導電性窓部材の回転数又は回転速度を検出する検出部と、
    検出した前記回転数又は前記回転速度に基づき、所定のプロセスに対して設定された目標回転速度に一致する又は近づくように前記導電性窓部材の回転速度を制御する制御部と、
    を有する、請求項1〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記制御部は、前記第1の室に供給するエアーの流量を調整し、前記導電性窓部材の回転速度を制御する、
    請求項6に記載のプラズマ処理装置。
  8. 請求項1〜7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置にて行うプラズマ処理方法であって、
    導電性窓部材の回転数又は回転速度を検出する工程と、
    検出した前記回転数又は前記回転速度に基づき、所定のプロセスに対して設定された目標回転速度に一致する又は近づくように前記導電性窓部材の回転速度を制御する工程と、
    前記導電性窓部材の回転速度を制御しながら、載置台に載置された基板の上方に生成されるプラズマにより基板を処理する工程と、
    を有するプラズマ処理方法。
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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2928577B2 (ja) * 1990-03-13 1999-08-03 キヤノン株式会社 プラズマ処理方法およびその装置
JPH04136176A (ja) * 1990-09-25 1992-05-11 Sony Corp マイクロ波プラズマ処理装置
JPH0536641A (ja) * 1991-08-01 1993-02-12 Mitsubishi Electric Corp 半導体製造装置
JP3123203B2 (ja) * 1992-03-31 2001-01-09 住友金属工業株式会社 プラズマ装置および該装置の使用方法
JPH05343334A (ja) * 1992-06-09 1993-12-24 Hitachi Ltd プラズマ発生装置
US9928993B2 (en) * 2015-01-07 2018-03-27 Applied Materials, Inc. Workpiece processing chamber having a rotary microwave plasma antenna with slotted spiral waveguide

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