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JP3092383B2 - Microwave plasma processing equipment - Google Patents
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JP3092383B2 - Microwave plasma processing equipment - Google Patents

Microwave plasma processing equipment

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JP3092383B2
JP3092383B2 JP05067802A JP6780293A JP3092383B2 JP 3092383 B2 JP3092383 B2 JP 3092383B2 JP 05067802 A JP05067802 A JP 05067802A JP 6780293 A JP6780293 A JP 6780293A JP 3092383 B2 JP3092383 B2 JP 3092383B2
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microwave
plasma
introduction window
sample
electric field
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恭一 小町
浩一 飯尾
修太 金山
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Nippon Steel Corp
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はマイクロ波プラズマ処理
装置に関し、より詳細には例えば半導体素子基板等のエ
ッチング装置、アッシング装置、薄膜形成処理装置等と
して用いられるマイクロ波プラズマ処理装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus, and more particularly to a microwave plasma processing apparatus used as, for example, an etching apparatus for semiconductor element substrates, an ashing apparatus, a thin film forming processing apparatus, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】LSI製造プロセスにおいては、反応ガ
スに対して外部からエネルギーを与えた際に発生するプ
ラズマを用いて各種の処理を施すことが多く行なわれて
いる。特にプラズマを用いたドライエッチング技術はL
SI製造プロセスにおいて不可欠の基本技術になってい
る。
2. Description of the Related Art In an LSI manufacturing process, various processes are often performed using plasma generated when energy is externally applied to a reaction gas. In particular, dry etching technology using plasma
It has become an indispensable basic technology in the SI manufacturing process.

【0003】一般にプラズマを発生させるための励起手
段としては、マイクロ波を用いる場合とRF(Radio F
requency)を用いる場合とがある。マイクロ波を用いた
場合、RFを用いた場合に比べてより低温で高密度のプ
ラズマが得られ、装置の構成及び操作が簡単である等の
利点がある。しかし、従来のマイクロ波を用いたプラズ
マ装置では、プラズマ発生領域が小さく、かつプラズマ
を均一に発生させることが難しいため、大口径の半導体
基板を均一に処理することが困難であった。
[0003] Generally, as excitation means for generating plasma, a microwave is used and an RF (Radio F) is used.
requency). When microwaves are used, plasma is obtained at a lower temperature and higher density than when RF is used, and there are advantages such as a simpler configuration and operation of the apparatus. However, in a conventional plasma apparatus using microwaves, it is difficult to uniformly process a large-diameter semiconductor substrate because the plasma generation region is small and it is difficult to generate plasma uniformly.

【0004】プラズマ発生領域が広く、かつ均一にマイ
クロ波プラズマを発生させることが可能な装置として、
誘電体線路を用いた方式のものが知られている(特開昭
62−5600号公報、特開昭62−99481号公
報)。
As an apparatus capable of generating microwave plasma uniformly with a wide plasma generation area,
A method using a dielectric line is known (Japanese Patent Application Laid-Open Nos. Sho 62-5600 and 62-99481).

【0005】図4はこの種のマイクロ波プラズマ処理装
置を模式的に示した断面図であり、図中10は中空直方
体形状の反応器を示している。反応器10はAl等の金
属を用いて形成され、その内部には冷却水が流れる冷却
水通路11が形成されており、冷却水通路11の内側に
は反応室側壁12aで囲まれた反応室12が形成されて
いる。反応器10の上部はマイクロ波導入窓13により
気密状態に封止されており、マイクロ波導入窓13は耐
熱性とマイクロ波透過性を有し、かつ誘電損失が小さい
石英ガラス、Al23 等の誘電体板を用いて形成され
ている。反応室12にはマイクロ波導入窓13と対向す
る箇所に、試料Sを載置するための試料台14が配設さ
れており、また反応器10の下部壁には図示しない排気
装置に接続される排気口15が形成され、反応器10の
一側壁には反応室12に所要の反応ガスを供給するため
のガス供給管16が接続されている。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a microwave plasma processing apparatus of this type. In the figure, reference numeral 10 denotes a hollow rectangular parallelepiped reactor. The reactor 10 is formed using a metal such as Al, and a cooling water passage 11 through which cooling water flows is formed therein. A reaction chamber surrounded by a reaction chamber side wall 12 a is formed inside the cooling water passage 11. 12 are formed. The upper part of the reactor 10 is hermetically sealed by a microwave introduction window 13. The microwave introduction window 13 has heat resistance and microwave transparency, and has a small dielectric loss, such as quartz glass and Al 2 O 3. And the like. In the reaction chamber 12, a sample stage 14 for mounting the sample S is provided at a position facing the microwave introduction window 13, and a lower wall of the reactor 10 is connected to an exhaust device (not shown). A gas supply pipe 16 for supplying a required reaction gas to the reaction chamber 12 is connected to one side wall of the reactor 10.

【0006】一方反応器10の上方には誘電損失が小さ
いフッ素樹脂等を用いて形成された誘電体線路20が配
設され、誘電体線路20の外側にはこれを覆うようにし
て蓋体21が配設されており、蓋体21はAl等を用い
て形成されている。また誘電体線路20には導波管22
が接続され、導波管22にはマイクロ波発振器23が連
結されており、マイクロ波発振器23から発振されたマ
イクロ波が誘電体線路20に導入されるようになってい
る。
On the other hand, a dielectric line 20 made of fluororesin or the like having a small dielectric loss is disposed above the reactor 10, and a cover 21 is provided outside the dielectric line 20 so as to cover the dielectric line 20. Is provided, and the lid 21 is formed using Al or the like. A waveguide 22 is provided on the dielectric line 20.
Is connected to the waveguide 22, and a microwave oscillator 23 is connected to the waveguide 22. The microwave oscillated from the microwave oscillator 23 is introduced into the dielectric line 20.

【0007】このように構成されたプラズマ装置を用
い、例えば試料台14上に載置された試料S表面にエッ
チング処理を施す場合、まず冷却水を冷却水通路11に
循環させ、次に排気口15から排気を行って反応室12
を所要の真空度に設定した後、ガス供給管16から反応
ガスを供給する。次いで、マイクロ波発振器23を用い
てマイクロ波を発振させ、導波管22を介して誘電体線
路20に導入する。すると誘電体線路20の下方に電界
が形成され、形成された電界がマイクロ波導入窓13を
透過して反応室12に供給されてプラズマが生成され、
このプラズマが試料S表面に導かれ、試料S表面をエッ
チングする。
When etching is performed on the surface of the sample S placed on the sample stage 14 by using the plasma apparatus configured as described above, first, cooling water is circulated through the cooling water passage 11, and then the exhaust port is exhausted. Exhaust gas from the reaction chamber 12
Is set to a required degree of vacuum, and then a reaction gas is supplied from the gas supply pipe 16. Next, a microwave is oscillated using the microwave oscillator 23 and is introduced into the dielectric line 20 via the waveguide 22. Then, an electric field is formed below the dielectric line 20, and the formed electric field passes through the microwave introduction window 13 and is supplied to the reaction chamber 12 to generate plasma.
This plasma is guided to the surface of the sample S, and etches the surface of the sample S.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】上記したマイクロ波プ
ラズマ処理装置においては、10mTorr以下の低圧
ではプラズマの発生が困難になり、エッチング等の処理
が難しくなるという課題があった。また低圧下でプラズ
マを発生させるために、大きいパワーのマイクロ波を供
給しており、プラズマ発生に関するエネルギ効率があま
りよくないという課題があった。
The microwave plasma processing apparatus described above has a problem that it is difficult to generate plasma at a low pressure of 10 mTorr or less, and processing such as etching becomes difficult. Further, in order to generate plasma under a low pressure, a microwave having a large power is supplied, and there is a problem that the energy efficiency regarding the generation of plasma is not very good.

【0009】本発明はこのような課題に鑑みなされたも
のであり、低圧下においてもエネルギ効率を下げること
なく、プラズマを安定的、かつ高密度に発生させること
ができ、プラズマ発生領域が広く、低温で高速処理を施
し得るマイクロ波プラズマ処理装置を提供することを目
的としている。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and enables stable and high-density plasma generation without lowering energy efficiency even under low pressure. It is an object of the present invention to provide a microwave plasma processing apparatus capable of performing high-speed processing at a low temperature.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置は、マイク
ロ波発振器と、マイクロ波を伝送する導波管と、該導波
管に接続された誘電体線路と、該誘電体線路に対向配置
されたマイクロ波導入窓を有する反応器と、該反応器内
に独立して設けられた試料台とを備えたマイクロ波プラ
ズマ処理装置において、前記試料台周辺部の前記マイク
ロ波導入窓と対向する箇所に、非伝播モードを形成する
孔径以下の排気孔を有し、マイクロ波の電界を前記マイ
クロ波導入窓との間に閉じ込めるための反射板が配設さ
れていることを特徴としている。
In order to achieve the above object, a microwave plasma processing apparatus according to the present invention comprises a microwave oscillator, a waveguide for transmitting microwaves, and a waveguide connected to the waveguide. In a microwave plasma processing apparatus comprising: a dielectric line, a reactor having a microwave introduction window disposed opposite to the dielectric line, and a sample table independently provided in the reactor, At a position facing the microwave introduction window around the table, a reflection plate for confining the microwave electric field between the microwave introduction window and an exhaust hole having a diameter not larger than the hole diameter forming a non-propagating mode is provided. It is characterized by being arranged.

【0011】[0011]

【作用】本発明に係るマイクロ波プラズマ処理装置によ
れば、試料台周辺部のマイクロ波導入窓と対向する箇所
に、非伝播モードを形成する孔径以下の排気孔を有し、
マイクロ波の電界を前記マイクロ波導入窓との間に閉じ
込めるための反射板が配設されているので、ガスが前記
排気孔を通じて排出されるとともに、マイクロ波の電界
が前記マイクロ波導入窓と前記反射板との間に確実に閉
じ込められ、反応器内の電界強度が上昇するため、低圧
力下においてもプラズマを均一、かつ安定的に発生させ
得ることとなり、プラズマ密度を高め得ることとなる。
また前記試料台が前記プラズマ発生領域内に含まれるた
め、高密度のプラズマにより、低圧力下においてもエネ
ルギ効率が低下することなく、高速かつ均一に試料を処
理し得ることとなる。
According to the microwave plasma processing apparatus of the present invention, an exhaust hole having a diameter equal to or smaller than a hole diameter for forming a non-propagating mode is provided at a position around the sample stage facing the microwave introduction window,
Since the reflector for confining the microwave electric field between the microwave introduction window and the microwave introduction window is provided, gas is exhausted through the exhaust holes, and the microwave electric field is reduced by the microwave introduction window and the microwave introduction window. Since the plasma is securely trapped between the reflector and the electric field in the reactor, the plasma can be generated uniformly and stably even under a low pressure, and the plasma density can be increased.
In addition, since the sample stage is included in the plasma generation region, the high-density plasma enables high-speed and uniform processing of the sample without lowering the energy efficiency even under low pressure.

【0012】[0012]

【実施例及び比較例】図1(a)は本発明に係るマイク
ロ波プラズマ処理装置の参考例を示した模式的断面図で
ある。図1に示した装置の構成は、反射板を除いて図4
に示した従来のマイクロ波プラズマ処理装置と同様であ
るため、ここではその詳細な説明は省略し、従来のもの
と相違する箇所についてのみその構成を説明する。な
お、従来例と同一機能を有する構成部品には同一の符号
を付すこととする。
Embodiment and Comparative Example FIG. 1A is a schematic sectional view showing a reference example of a microwave plasma processing apparatus according to the present invention. The configuration of the device shown in FIG.
Since this is the same as the conventional microwave plasma processing apparatus shown in FIG. 1, its detailed description is omitted here, and only the configuration different from that of the conventional apparatus is described. Note that components having the same functions as those of the conventional example are denoted by the same reference numerals.

【0013】反応室12にはマイクロ波導入窓13と対
向する箇所に試料Sを載置するための試料台14が配設
されており、試料台14外周部にはAl製の反射板31
が配設され、試料台14上面と反射板31上面とは略同
一レベルに設定されている。図1(b)に示したよう
に、反射板31は略長方形形状に形成されており、反射
板31の略中央部には試料台14が挿入可能の孔14a
が形成されている。また反射板31は、その一端部に排
気口31aが形成されるように反応室側壁12aの所定
高さに固定されている。
The reaction chamber 12 is provided with a sample stage 14 on which a sample S is placed at a position opposed to the microwave introduction window 13, and a reflection plate 31 made of Al is provided around the sample stage 14.
Is provided, and the upper surface of the sample stage 14 and the upper surface of the reflector 31 are set at substantially the same level. As shown in FIG. 1B, the reflection plate 31 is formed in a substantially rectangular shape, and a hole 14a into which the sample table 14 can be inserted is provided substantially in the center of the reflection plate 31.
Are formed. The reflection plate 31 is fixed to a predetermined height of the reaction chamber side wall 12a such that an exhaust port 31a is formed at one end thereof.

【0014】このように構成された装置を用い、例えば
試料台14上に載置された試料Sにエッチング処理を施
す場合、まず冷却水を冷却水通路11に循環させ、排気
口15から排気を行って反応室12を所要の真空度に設
定する。次にガス供給管16からガスを供給し、反射板
31の排気口31aを介して排気しつつ、反応室12を
所定圧力に設定する。次いでマイクロ波発振器23を用
いてマイクロ波を発振させ、このマイクロ波を導波管2
2を介して誘電体線路20に導入し、誘電体線路20の
下方に形成された電界をマイクロ波導入窓13を介して
反応室12に導入する。するとマイクロ波の電界が反射
板31により反射され、マイクロ波導入窓13と反射板
31との間に閉じ込められ、高電界が形成される。この
電界によりプラズマが安定的に発生し、かつプラズマ密
度が高められ、このプラズマが試料S表面に導かれて試
料S表面をエッチングする。
When an etching process is performed on the sample S placed on the sample stage 14 by using the apparatus configured as described above, first, cooling water is circulated through the cooling water passage 11, and exhaust gas is exhausted from the exhaust port 15. Then, the reaction chamber 12 is set to a required degree of vacuum. Next, the reaction chamber 12 is set at a predetermined pressure while supplying gas from the gas supply pipe 16 and exhausting the gas through the exhaust port 31 a of the reflection plate 31. Next, a microwave is oscillated using the microwave oscillator 23, and the microwave is
The electric field formed below the dielectric line 20 is introduced into the reaction chamber 12 through the microwave introduction window 13. Then, the microwave electric field is reflected by the reflector 31 and is confined between the microwave introduction window 13 and the reflector 31 to form a high electric field. This electric field stably generates plasma and increases the plasma density, and this plasma is guided to the surface of the sample S to etch the surface of the sample S.

【0015】以下、参考例に係る装置を用い、プラズマ
の発生状況及び試料台14上方のイオン電流密度分布を
測定した結果について説明する。反射板31は、その一
端部に50mm×300mmの排気口31aが形成され
るように、250mm×300mmに形成されているも
のを用いた。また比較例として反射板31が配設されて
いない従来の装置を用いた。
Hereinafter, a description will be given of the results of measurement of the plasma generation state and the ion current density distribution above the sample table 14 using the apparatus according to the reference example . The reflection plate 31 used had a size of 250 mm × 300 mm so that an exhaust port 31 a of 50 mm × 300 mm was formed at one end. As a comparative example, a conventional device in which the reflection plate 31 was not provided was used.

【0016】装置のより細かい設定条件及び測定条件を
下記に示す。 (1)誘電体線路20は厚さ20mm、長さ500m
m、幅300mmのフッ素樹脂を使用した。 (2)ガスとしてArを使用し、ガス流量を100sc
cmに設定した。 (3)マイクロ波パワーを1300Wに設定した。 (4)イオン電流密度は測定用プローブをマイクロ波導
入窓13の下方50mmに設定し、試料台14の中央部を
0点とし、図1に図示したZ方向に移動させて測定し
た。 (5)プラズマ発生状況の測定時における圧力は、1、
2、5、10mTorr に設定した。 (6)イオン電流密度の測定時における圧力は10mT
orrに設定した。
The detailed setting conditions and measuring conditions of the apparatus are shown below. (1) The dielectric line 20 is 20 mm thick and 500 m long
m, a fluororesin having a width of 300 mm was used. (2) Ar is used as the gas, and the gas flow rate is 100 sc
cm. (3) The microwave power was set to 1300W. (4) The ion current density was measured by setting the measuring probe 50 mm below the microwave introduction window 13 and moving the sample stage 14 in the Z direction shown in FIG. (5) The pressure at the time of measuring the plasma generation state is 1,
It was set to 2, 5, and 10 mTorr. (6) The pressure when measuring the ion current density is 10 mT
orr.

【0017】プラズマの発生状況を下記の表1に示し、
イオン電流密度分布の測定結果を図3に示す。
The state of plasma generation is shown in Table 1 below.
FIG. 3 shows the measurement results of the ion current density distribution.

【0018】[0018]

【表1】 表1から明らかなように、比較例のものの場合、圧力を
10mTorrまで高めるとプラズマが安定して発生す
るが、5mTorrではチラツキが発生して不安定とな
り、2mTorr以下ではプラズマが発生しない。しか
し、参考例のものの場合、圧力が2mTorrに低下し
ても、プラズマを安定して発生させることができる。ま
た図3から明らかなように、平均イオン電流密度は、比
較例のものの場合、14mA/cm2 であったが、参考
のものの場合、18mA/cm2 に高めることがで
き、かつプラズマを均一に発生させることができた。
[Table 1] As is clear from Table 1, in the case of the comparative example, when the pressure is increased to 10 mTorr, the plasma is stably generated. However, in the case of the reference example , even if the pressure is reduced to 2 mTorr, plasma can be stably generated. Further, as apparent from FIG. 3, the average ion current density in the case of those of Comparative Example, but was 14 mA / cm 2, reference
In the case of the example , it could be increased to 18 mA / cm 2 and plasma could be generated uniformly.

【0019】上記したように、参考例に係るマイクロ波
プラズマ処理装置にあっては、試料台14周辺部のマイ
クロ波導入窓13と対向する箇所に、端部に排気口31
aが形成されるように反射板31が配設されているの
で、ガスを排気口31aを通じて排出することができる
とともに、マイクロ波の電界をマイクロ波導入窓13と
反射板31との間に閉じ込めることができ、プラズマ発
生領域を狭めることができるため、電界強度を上昇させ
ることができ、低圧力下においてもプラズマを安定的に
発生させることができ、プラズマ密度を高くすることが
できる。また試料台14を前記プラズマ発生領域内に含
めることができるため、高密度のプラズマにより、低圧
下においてもエネルギ効率を高め、試料Sを高速かつ均
一に処理することができる。
As described above, in the microwave plasma processing apparatus according to the reference example , the exhaust port 31 is provided at the end of the periphery of the sample table 14 facing the microwave introduction window 13.
Since the reflection plate 31 is provided so as to form a, the gas can be exhausted through the exhaust port 31a, and the microwave electric field is confined between the microwave introduction window 13 and the reflection plate 31. Since the plasma generation region can be narrowed, the electric field strength can be increased, plasma can be stably generated even under a low pressure, and the plasma density can be increased. In addition, since the sample stage 14 can be included in the plasma generation region, the high-density plasma can increase the energy efficiency even under low pressure, and can process the sample S uniformly at high speed.

【0020】次に、図1に示した装置において、反射板
31に代えて反射板32を用いた 施例に係るマイクロ
波プラズマ処理装置について説明する。試料台14外周
部にはAl製の反射板32が配設され、試料台14上面
と反射板32上面とは略同一レベルに設定されている。
図2に示したように、反射板32は略長方形形状に形成
され、反射板32には排気孔32aが複数個形成され、
排気孔32aの直径はマイクロ波の周波数とモードとに
より非伝播モードを形成する孔径以下に設定されてい
る。さらに反射板32の略中央部には孔14aが開口さ
れ、試料台14が挿入可能となっており、また反射板3
2の端部が反応室側壁12aの所定高さに固定されてい
る。
Next, in the apparatus shown in FIG. 1, will be described microwave plasma processing apparatus according to the actual 施例 using a reflective plate 32 instead of the reflector 31. A reflector 32 made of Al is provided on the outer periphery of the sample table 14, and the upper surface of the sample table 14 and the upper surface of the reflector 32 are set at substantially the same level.
As shown in FIG. 2, the reflection plate 32 is formed in a substantially rectangular shape, and the reflection plate 32 is formed with a plurality of exhaust holes 32a.
The diameter of the exhaust hole 32a is set to be equal to or less than the hole diameter that forms the non-propagating mode according to the frequency and mode of the microwave. Further, a hole 14a is opened substantially in the center of the reflector 32 so that the sample table 14 can be inserted.
2 is fixed to a predetermined height of the reaction chamber side wall 12a.

【0021】このように構成された装置を用い、例えば
試料台14上に載置された試料Sにエッチング処理を施
す場合、まず冷却水を冷却水通路11に循環させ、排気
口15から排気を行って反応室12を所要の真空度に設
定する。次にガス供給管16からガスを供給し、反射板
32の排気孔32aを介して排気しつつ、反応室12を
所定圧力に設定する。次いでマイクロ波発振器23を用
いてマイクロ波を発振させ、このマイクロ波を導波管2
2を介して誘電体線路20に導入し、誘電体線路20の
下方に形成された電界をマイクロ波導入窓13を介して
反応室12に導入する。するとマイクロ波の電界が反射
板32により、マイクロ波導入窓13と反射板32との
間に閉じ込められ、高電界が形成される。この電界によ
りプラズマが安定的に発生し、かつプラズマ密度が高め
られ、このプラズマが試料S表面に導かれて試料S表面
をエッチングする。
When an etching process is performed on the sample S placed on the sample stage 14 by using the apparatus configured as described above, first, cooling water is circulated through the cooling water passage 11, and exhaust gas is exhausted from the exhaust port 15. Then, the reaction chamber 12 is set to a required degree of vacuum. Next, the reaction chamber 12 is set to a predetermined pressure while supplying gas from the gas supply pipe 16 and exhausting the gas through the exhaust hole 32 a of the reflection plate 32. Next, a microwave is oscillated using the microwave oscillator 23, and the microwave is
The electric field formed below the dielectric line 20 is introduced into the reaction chamber 12 through the microwave introduction window 13. Then, the microwave electric field is confined between the microwave introduction window 13 and the reflection plate 32 by the reflection plate 32, and a high electric field is formed. This electric field stably generates plasma and increases the plasma density, and this plasma is guided to the surface of the sample S to etch the surface of the sample S.

【0022】以下、実施例に係る装置を用い、プラズマ
の発生状況及び試料台14上方のイオン電流密度分布を
測定した結果について説明する。反射板32は300m
m×300mmに形成され、直径が略5mmの排気孔3
2aが94個ほど形成されているものを用いた。また比
較例として反射板32が配設されていない従来の装置を
用いた。その他の測定条件は参考例のものの場合と同様
である。
Hereinafter, a description will be given of the results of measurement of the plasma generation state and the ion current density distribution above the sample table 14 using the apparatus according to the embodiment . Reflector 32 is 300m
Exhaust hole 3 formed to m × 300 mm and having a diameter of about 5 mm
What used about 94 2a was used. As a comparative example, a conventional device in which the reflection plate 32 was not provided was used. Other measurement conditions are the same as those of the reference example .

【0023】プラズマの発生状況を上記した表1に示
し、イオン電流密度分布の測定結果を図3に示す。
The state of plasma generation is shown in Table 1 above, and the measurement results of the ion current density distribution are shown in FIG.

【0024】表1から明らかなように、実施例のものの
場合、圧力を2mTorrに下げてもプラズマを安定し
て発生させることができた。また図3から明らかなよう
に、実施例のものの場合、平均イオン電流密度を18m
A/cm2 に高めることができ、かつプラズマをより均
一に発生させることができた。
As is clear from Table 1, in the case of the embodiment , even if the pressure was reduced to 2 mTorr, plasma could be generated stably. As is clear from FIG. 3, in the case of the embodiment , the average ion current density was 18 m.
A / cm 2 and plasma could be more uniformly generated.

【0025】上記したように、実施例に係るマイクロ波
プラズマ処理装置にあっては、試料台14周辺部のマイ
クロ波導入窓13と対向する箇所に、非伝播モードを形
成する孔径以下(略5mm)の排気孔32aを有し、マ
イクロ波の電界をマイクロ波導入窓13との間に閉じ込
めるための反射板32が配設されているので、ガスを排
気孔32aを通じて排出することができるとともに、マ
イクロ波の電界をマイクロ波導入窓13と反射板32と
の間に確実に閉じ込めることができ、プラズマ発生領域
を狭めることができるため、電界強度を上昇させること
ができ、低圧力下においてもプラズマを均一、かつ安定
的に発生させることができ、プラズマ密度を高くするこ
とができる。また試料台14を前記プラズマ発生領域内
に含めることができるため、高密度のプラズマにより、
低圧力下においてもエネルギ効率を高め、試料Sを高速
かつ均一に処理することができる。
[0025] As described above, in the microwave plasma processing apparatus according to the embodiment, the locations facing the microwave introduction window 13 of the sample stage 14 periphery, holes diameter or under which form non-propagating mode (approximately 5mm ), The reflector 32 for confining the microwave electric field between the microwave introduction window 13 and the microwave electric field is disposed, so that the gas can be exhausted through the exhaust hole 32a, The microwave electric field can be reliably confined between the microwave introduction window 13 and the reflector 32, and the plasma generation region can be narrowed, so that the electric field intensity can be increased and the plasma can be generated even under a low pressure. Can be generated uniformly and stably, and the plasma density can be increased. In addition, since the sample stage 14 can be included in the plasma generation region, high-density plasma
Even under a low pressure, the energy efficiency can be increased, and the sample S can be processed at high speed and uniformly.

【0026】上記実施例ではマイクロ波プラズマ処理装
置をエッチング処理に適用した場合について説明した
が、アッシング装置、薄膜形成処理装置としても略同様
に用いることができる。
In the above embodiment, the case where the microwave plasma processing apparatus is applied to the etching processing has been described. However, the microwave plasma processing apparatus can be used as an ashing apparatus or a thin film forming processing apparatus.

【0027】[0027]

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係るマイク
ロ波プラズマ処理装置にあっては、試料台周辺部のマイ
クロ波導入窓と対向する箇所に、非伝播モードを形成す
る孔径以下の排気孔を有し、マイクロ波の電界を前記マ
イクロ波導入窓との間に閉じ込めるための反射板が配設
されているので、ガスを前記排気孔を通じて排出するこ
とができるとともに、マイクロ波の電界を前記マイクロ
波導入窓と前記反射板との間に確実に閉じ込めることが
でき、プラズマ発生領域を狭めることができるため、電
界強度を上昇させることができ、低圧力下においてもプ
ラズマを均一、かつ安定的に発生させることができ、プ
ラズマ密度を高めることができる。また前記試料台を前
記プラズマ発生領域内に含めることができるため、高密
度のプラズマにより、低圧下においてもエネルギ効率を
高め、試料を高速かつ均一に処理することができる。
As described above in detail, in the microwave plasma processing apparatus according to the present invention, a gas outlet having a diameter smaller than a hole diameter for forming a non-propagating mode is provided at a position facing the microwave introduction window around the sample stage. Since there is a hole and a reflector for confining the microwave electric field between the microwave introduction window and the microwave introduction window is provided, gas can be discharged through the exhaust hole, and the microwave electric field is reduced. Since it is possible to reliably confine the space between the microwave introduction window and the reflector and narrow the plasma generation region, the electric field intensity can be increased, and the plasma can be made uniform and stable even under a low pressure. And the plasma density can be increased. In addition, since the sample stage can be included in the plasma generation region, the high-density plasma can increase the energy efficiency even under low pressure, and can process the sample at high speed and uniformly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)は本発明に係るマイクロ波プラズマ処理
装置の参考例を示した模式的断面図であり、(b)は
考例に係る反射板を模式的に示した平面図である。
1 (a) is a schematic sectional view showing a reference example of a microwave plasma processing apparatus according to the present invention, (b) the ginseng
It is the top view which showed the reflection plate concerning the example typically.

【図2】実施例に係る反射板を模式的に示した平面図で
ある。
FIG. 2 is a plan view schematically showing a reflection plate according to an example .

【図3】参考例実施例及び比較例におけるイオン電流
密度分布を示した曲線図である。
FIG. 3 is a curve diagram showing an ion current density distribution in a reference example , an example, and a comparative example.

【図4】従来のマイクロ波プラズマ処理装置を模式的に
示した断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a conventional microwave plasma processing apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 反応器 13 マイクロ波導入窓 14 試料台 20 誘電体線路 22 導波管 23 マイクロ波発振器 31 反射板 31a 排気口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Reactor 13 Microwave introduction window 14 Sample stand 20 Dielectric line 22 Waveguide 23 Microwave oscillator 31 Reflector 31a Exhaust port

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金山 修太 大阪府大阪市中央区北浜4丁目5番33号 住友金属工業株式会社内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Shuta Kanayama 4-33, Kitahama, Chuo-ku, Osaka-shi, Osaka Sumitomo Metal Industries, Ltd.

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 マイクロ波発振器と、マイクロ波を伝送
する導波管と、該導波管に接続された誘電体線路と、該
誘電体線路に対向配置されたマイクロ波導入窓を有する
反応器と、該反応器内に独立して設けられた試料台とを
備えたマイクロ波プラズマ処理装置において、前記試料
台周辺部の前記マイクロ波導入窓と対向する箇所に、非
伝播モードを形成する孔径以下の排気孔を有し、マイク
ロ波の電界を前記マイクロ波導入窓との間に閉じ込める
ための反射板が配設されていることを特徴とするマイク
ロ波プラズマ処理装置。
1. A reactor having a microwave oscillator, a waveguide for transmitting microwaves, a dielectric line connected to the waveguide, and a microwave introduction window disposed opposite to the dielectric line. And a sample table provided independently in the reactor, wherein a hole diameter for forming a non-propagating mode is formed at a position facing the microwave introduction window around the sample table. A microwave plasma processing apparatus having the following exhaust holes, and further including a reflector for confining a microwave electric field between the microwave introduction window and the microwave introduction window.
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JPS61222131A (en) * 1985-03-19 1986-10-02 Fujitsu Ltd Microwave plasma treater
JPS62252941A (en) * 1986-04-25 1987-11-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor production unit
JPH04167423A (en) * 1990-10-31 1992-06-15 Hitachi Ltd Microwave plasma treatment apparatus

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