JP2004200646A - Plasma processing system and plasma processing method - Google Patents
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Abstract
Description
Translated fromJapanese本発明は、プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に係り、特に、大型の角型基板に対して、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すためのプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and a plasma processing method, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method for performing plasma processing such as film deposition, surface modification, or etching on a large square substrate. .
従来、半導体装置や液晶表示装置等の製造プロセスにおいて、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すためには、平行平板型の高周波プラズマ処理装置や、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）プラズマ処理装置などが用いられている。
しかしながら、平行平板型プラズマ処理装置では、プラズマ密度が低く、電子温度が高い、また、ＥＣＲプラズマ処理装置では、プラズマ励起に直流磁場が必要であるため、大面積の処理が困難であるという問題を抱えている。
これに対して、近年、プラズマ励起に磁場が不要であり、高密度でかつ電子温度が低いプラズマが生成し得るプラズマ処理装置が提案されている。
以下、そのような装置について説明する。2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor device, a liquid crystal display device, or the like, in order to perform plasma processing such as film deposition, surface modification, or etching, a parallel plate type high frequency plasma processing apparatus or an electron cyclotron resonance (ECR) plasma is used. Processing devices and the like are used.
However, the parallel plate type plasma processing apparatus has a problem in that the plasma density is low and the electron temperature is high, and the ECR plasma processing apparatus requires a DC magnetic field for plasma excitation, which makes it difficult to process a large area. Have
On the other hand, in recent years, there has been proposed a plasma processing apparatus which does not require a magnetic field for plasma excitation and can generate plasma with high density and low electron temperature.
Hereinafter, such an apparatus will be described.
《第１の従来装置》
図１５（ａ）は、従来の第１のプラズマ処理装置の上面図、（ｂ）は断面図である。
この装置は、下記特許文献１に記載されている。
７１は同軸伝送路、７３は円形マイクロ波放射板、７２は円形マイクロ波放射板７３に同心円状に設けたスロット、７４は誘電体からなる電磁波放射窓、７５は真空容器、７６はガス導入口、７７はガス排気口、７８はプラズマ処理する基板、７９は基板支持台である。
この装置は、同心円状に配されたスロット７２を有する円形マイクロ波放射板７３に、同軸伝送路７１からマイクロ波電力が供給される。
この装置では、同軸伝送路７１から円形マイクロ波放射板７３の中心に向けて導入したマイクロ波を、円形マイクロ波放射板７３の径方向に伝播させつつ、円形マイクロ波放射板７３に設けたスロット７２から放射することにより、真空容器７５内に均一なプラズマを生成しようとするものである。<< First conventional device >>
FIG. 15A is a top view of a first conventional plasma processing apparatus, and FIG. 15B is a cross-sectional view.
This device is described in
71 is a coaxial transmission line, 73 is a circular microwave radiating plate, 72 is a slot provided concentrically on the circular
In this device, microwave power is supplied from a
In this device, while the microwave introduced from the
《第２の従来装置》
図１６（ａ）は、従来の第２のプラズマ処理装置の上面図、（ｂ）は断面図である。
この装置は、下記特許文献２に記載されている。
８１は矩形導波管、８２は導波管アンテナを構成するスロット、８３はマイクロ波源、８４は誘電体からなる電磁波放射窓、８５は真空容器、８６はガス導入口、８７はガス排気口、８８はプラズマ処理する基板、８９は基板支持台、１１０は矩形導波管８１の反射面（短絡面、Ｒ面）、１１１は矩形導波管８１のＨ面（マイクロ波の電界方向に垂直な面）である。
この装置は、矩形導波管８１のＨ面１１１の一部に配され、導波管アンテナを構成するスロット８２から、電磁波放射窓８４を介してマイクロ波電力を供給することにより、真空容器８５内にプラズマを生成する。
この装置では、矩形導波管８１の反射面１１０でのマイクロ波の反射を考慮し、矩形導波管８１のＨ面１１１に設けた２つのスロット８２の幅（開口面積）を変化させることにより（図示は省略）、マイクロ波のスロット８２からの放射電力を均一化しようとするものである。なお、図１６（ａ）では、スロット８２の幅の変化については、図示省略しているが、当該公報に記載されているように、例えば、スロット８２は、矩形導波管８１の反射面１１０に向かって狭くなるように、階段状あるいはテーパ状に変化した形状を有する。
これにより、生成されたプラズマが十分に拡散すれば、２つのスロット８２から放射されたマイクロ波電力により比較的均一なプラズマを発生させることが可能となる。
なお、最近では、半導体装置や液晶表示装置を製造するために用いるプラズマ処理装置においては、基板サイズの拡大に伴って、装置の大型化が進み、特に液晶表示装置の場合には、１メートル級の基板を処理するための装置が必要である。これは半導体装置の製造に用いる直径３００ｍｍの基板の約１０倍の面積に当たる。
さらに、上記プラズマ処理には、モノシランガス、酸素ガス、水素ガス、塩素ガスという反応性ガスが原料ガスとして利用されている。これらのガスのプラズマ中には、多くの負イオン（Ｏ−、Ｈ−、Ｃｌ−等）が存在しており、これらの振る舞いを考慮に入れた製造設備および製造方法が求められている。<< 2nd conventional device >>
FIG. 16A is a top view of a second conventional plasma processing apparatus, and FIG. 16B is a cross-sectional view.
This device is described in
81 is a rectangular waveguide, 82 is a slot constituting a waveguide antenna, 83 is a microwave source, 84 is an electromagnetic wave radiation window made of a dielectric, 85 is a vacuum vessel, 86 is a gas inlet, 87 is a gas exhaust, 88 is a substrate to be subjected to plasma processing, 89 is a substrate support, 110 is a reflection surface (short-circuit surface, R surface) of the
This device is provided on a part of the
In this device, the width (opening area) of the two
Accordingly, if the generated plasma is sufficiently diffused, it is possible to generate a relatively uniform plasma by the microwave power radiated from the two
In recent years, in a plasma processing apparatus used for manufacturing a semiconductor device or a liquid crystal display device, the size of the device has been increasing with the increase in the substrate size. An apparatus for processing the substrate is required. This is about 10 times the area of a substrate having a diameter of 300 mm used for manufacturing a semiconductor device.
Further, in the plasma treatment, a reactive gas such as a monosilane gas, an oxygen gas, a hydrogen gas, and a chlorine gas is used as a source gas. Many negative ions (O− , H− , Cl−, etc.) are present in the plasma of these gases, and a manufacturing facility and a manufacturing method that take these behaviors into consideration are required.
《第３の従来装置》
図１７（ａ）は、第３のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は上面図である。
この従来装置は、下記特許文献３に記載されている。
１０１は矩形導波管、１０２は導波管アンテナを構成する結合孔、１０４は誘電体からなる電磁波放射窓、１０５は真空容器である。なお、プラズマ処理する基板や基板支持台等は図示省略している。
この装置は、３列の矩形導波管１０１を並べた表面波プラズマ処理装置であり、真空容器１０５に複数の矩形導波管１０１を等間隔に平行に配設し、各矩形導波管１０１にはその先端側に向かって結合係数を順次大きくした結合孔１０２を設け、真空容器１０５には各結合孔１０２に対応して分割形成した電磁波放射窓１０４が設けられている。<< 3rd conventional device >>
FIG. 17A is a cross-sectional view of the third plasma processing apparatus, and FIG. 17B is a top view.
This conventional device is described in
101 is a rectangular waveguide, 102 is a coupling hole forming a waveguide antenna, 104 is an electromagnetic radiation window made of a dielectric, and 105 is a vacuum vessel. Note that a substrate to be subjected to plasma processing, a substrate support, and the like are not shown.
This apparatus is a surface wave plasma processing apparatus in which three rows of
《第４の従来装置》
図１８は、第４のプラズマ処理装置の切断上面図である。
この従来装置は、下記特許文献４に記載されている。
マイクロ波電源１０２６から導波管１０２３を通って、導入部１３１１から誘電体電路１０３１にマイクロ波が導入される。マイクロ波は、整合部１３１２から仕切り板１３１４と矩形部１３１３から形成される導波管相当部分を通り、マイクロ波導入口１００３から、反応室に導かれる。なお、１００４はマイクロ波導入窓である。<< 4th conventional device >>
FIG. 18 is a cut-away top view of the fourth plasma processing apparatus.
This conventional device is described in
Microwaves are introduced from the microwave power supply 1026 through the
《第５の従来装置》
図１９は、第５のプラズマ処理装置の切断上面図である。
この従来装置は、下記特許文献５に記載されている。
マイクロ波電源１１２６から供給されたマイクロ波が、マイクロ波分配器１０２７を通って、導波管１０２８に分配される。なお、１００２は反応室である。<< 5th conventional device >>
FIG. 19 is a cutaway top view of the fifth plasma processing apparatus.
This conventional device is described in
The microwave supplied from the
しかしながら、上記第１〜第５の従来装置には、以下に示すような課題があった。
《第１の従来装置の課題》
図１５に示した第１の従来装置のように、マイクロ波を同軸伝送路７１や円形マイクロ波放射板７３等の導体中を伝播させる場合には、これら導体中での銅損などの伝播ロスが発生する。この伝播ロスは、周波数が高くなるほど、また、同軸伝送距離や放射板面積が大きくなるほど、深刻な問題となる。したがって、液晶表示装置等の非常に大きな基板に対応した大型装置の場合には、マイクロ波の減衰が大きく、効率的なプラズマ生成が困難である。
また、円形マイクロ波放射板７３からマイクロ波を放射するこの装置においては、半導体装置のような円形基板を処理する場合には適しているが、液晶表示装置のような角型基板に対する処理の場合、基板の角部においてプラズマが不均一になってしまうという問題もある。
したがって、第１の従来の装置においては、大面積基板、特に角型基板を処理することが困難であるという課題がある。However, the first to fifth conventional apparatuses have the following problems.
<< Issues of the first conventional apparatus >>
When a microwave is propagated through conductors such as the
Further, this device that emits microwaves from the circular
Therefore, the first conventional apparatus has a problem that it is difficult to process a large-area substrate, particularly a rectangular substrate.
《第２の従来装置の課題》
また、図１６に示した第２の従来装置のように、矩形導波管８１を伝播させたマイクロ波を２つのスロット８２から放射する方式の場合には、上記伝播ロスを低く抑えることができる。しかしながら、生成されたプラズマ中に負イオンが多く存在する反応性プラズマの場合には、プラズマの両極性拡散係数が小さくなるため、プラズマがマイクロ波の放射されているスロット近傍に偏ってしまうという問題がある。この問題は、プラズマの圧力が高い場合には、なおいっそう深刻化する。したがって、負イオンが生成されやすい酸素、水素および塩素等を含むガスを原料としたプラズマ処理を大面積に施すことが困難であり、特にその圧力が高い場合に困難であるという課題がある。さらに、プラズマ処理する基板８８の処理面に対し、導波管アンテナを構成するスロット８２の分布が局在し、均一でないため、プラズマ密度が不均一となる。<< Issues of the second conventional apparatus >>
In the case of a system in which the microwave propagated through the
《第３の従来装置の課題》
第３の従来装置では、第１の従来装置よりも大面積基板に対応できるが、上記特許文献３にはマイクロ波の導入方法が記載されていないが、上記非特許文献１、非特許文献２には、１台の矩形導波管に対し１台のマイクロ波電源からマイクロ波が供給されている。このため、多数台のマイクロ波源が必要となる。特に大型化する場合、多数のマイクロ波電源を必要とし、同時に動作させなければならない問題がある。また、矩形導波管１０１どうしが、プラズマの拡散を考慮した間隔を置いて配置されているため、結合孔１０２を、プラズマ処理する全面積に渡って配置し、これによりプラズマを均一に分布させることが難しかった。
また、各結合孔１０２に対応して電磁波放射窓１０４を設けるので、結合孔１０２の数だけ真空を封じきる箇所が多く、真空容器１０５の天板の加工費が増加し、装置価格が増加するという課題がある。<< Issues of the Third Conventional Apparatus >>
Although the third conventional apparatus can cope with a substrate having a larger area than the first conventional apparatus,
In addition, since the electromagnetic
《第４の従来装置の課題》
第４の従来装置は、図１８に示すように、マイクロ波を導入部１３１１で分配し、導波管（マイクロ波導波管１０２３の下流の仕切り板１３１４により仕切られた３本の導波管）に供給するようになっている。導入部１３１１と該３本の導波管が同一平面にあるため、装置の高さを低くすることができる。しかし、マイクロ波の供給方向と３本の導波管の方向が同一であるため、マイクロ波を導入部１３１１で３本の導波管に均一になるように、マイクロ波を分配することが難しく、また、大型装置に対応し難い。また、マイクロ波の導入部１３１１のため、装置のフットプリントが大きくなってしまう。<< Problems of the fourth conventional apparatus >>
In the fourth conventional apparatus, as shown in FIG. 18, microwaves are distributed by an
《第５の従来装置の課題》
第５の従来装置は、図１９に示すように、マイクロ波電源１１２６から供給されたマイクロ波が、マイクロ波分配器１０２７を通って、導波管１０２８に分配される。マイクロ波分配器１０２７と導波管１０２８は同一平面にあるが、マイクロ波分配器１０２７が大きく、装置のフットプリントが大きくなってしまう。<< Problems of the fifth conventional apparatus >>
In the fifth conventional apparatus, as shown in FIG. 19, a microwave supplied from a
本発明の目的は、上記の課題を解決し、大面積の基板を処理することができ、フットプリントが小さく、装置の高さが低いコンパクトなプラズマ処理装置およびそれを用いたプラズマ処理方法を提供することにある。 An object of the present invention is to solve the above problems, to provide a compact plasma processing apparatus capable of processing a large-area substrate, having a small footprint, and a low apparatus height, and a plasma processing method using the same. Is to do.
上記課題を解決するため、本発明においては特許請求の範囲に記載するような構成になっている。
すなわち、請求項１記載のプラズマ処理装置は、導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、誘電体からなる電磁波放射窓と、真空容器とを具備し、前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管が複数あり、前記導波管どうしが接して配置され、電磁波源から複数の前記導波管に電磁波を分配する電磁波分配用導波管部を有し、複数の前記電磁波放射窓と前記真空容器との間で真空が保持されているという構成を備えている。
このように矩形導波管どうしを接して配置しているため、スロットをプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させることが容易にでき、また、複数の電磁波放射窓を設けるので、電磁波放射窓の厚さを薄くすることができ、電磁波源から複数の前記導波管に電磁波を分配する導波管部を有するため、電磁波分配機構が簡単、安価であり、体積も取らない、したがって、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。また、１台の電磁波源から、電磁波分配用の導波管部を通じて複数の導波管へ電磁波を供給するため、すべての導波管において周波数を同一とすることができ、均一なエネルギー密度を放射するようなアンテナを設計しやすい。周波数が異なると、電磁波の干渉を考慮して設計する必要がある。In order to solve the above problems, the present invention has a configuration as described in the claims.
That is, the plasma processing apparatus according to
Since the rectangular waveguides are arranged in contact with each other in this manner, the slots can be easily distributed uniformly over the entire area to be subjected to plasma processing, and since a plurality of electromagnetic wave radiation windows are provided, the electromagnetic wave radiation windows are provided. Can be made thinner and has a waveguide section for distributing electromagnetic waves from an electromagnetic wave source to the plurality of waveguides. Therefore, the electromagnetic wave distribution mechanism is simple, inexpensive, and does not take up a volume. A substrate having an area can be processed with a uniform plasma density. In addition, since one electromagnetic wave source supplies electromagnetic waves to a plurality of waveguides through the electromagnetic wave distribution waveguide section, the frequency can be the same in all waveguides, and a uniform energy density can be obtained. Easy to design radiating antenna. If the frequency is different, it is necessary to design in consideration of electromagnetic wave interference.
また、請求項２記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源からの前記電磁波を伝播する電磁波分配用導波管部と、この電磁波分配用導波管部に接続された導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管が複数あり、前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部の電界面（Ｅ面）または磁界面（Ｈ面）に垂直な面から分岐して設けられているという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。Further, the plasma processing apparatus according to
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a small footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項３記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源からの前記電磁波を伝播する電磁波分配用導波管部と、この電磁波分配用導波管部に接続された導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管が複数あり、前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、前記電磁波分配用導波管部において、電磁波の伝播方向がほぼ直角に曲げられて、複数の前記導波管に電磁波を分配するようになっているという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。Further, the plasma processing apparatus according to
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a small footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項４記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源からの前記電磁波を伝播する電磁波分配用導波管部と、この電磁波分配用導波管部に接続された導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管が複数あり、前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部の電界面から分岐して設けられ、前記電磁波分配用導波管部と複数の前記導波管とは、ほぼ同一平面上に配置されているという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。The plasma processing apparatus according to
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a small footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項５記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源からの前記電磁波を伝播する電磁波分配用導波管部と、この電磁波分配用導波管部に接続された導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管が複数あり、前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、前記電磁波を前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に均一に放射するように、隣り合う前記導波管の内面間の距離が、前記導波管の内面間の幅以内であるという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。Further, the plasma processing apparatus according to
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a small footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項６記載のプラズマ処理装置は、電磁波を出力する電磁波源と、この電磁波源からの前記電磁波を伝播する電磁波分配用導波管部と、この電磁波分配用導波管部に接続された導波管と、前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、前記導波管が複数あり、前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部の対向する各壁面に分岐して設けられているという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。Also, the plasma processing apparatus according to
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a small footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項７記載のプラズマ処理装置は、請求項６記載のプラズマ処理装置において、複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部からほぼ直角に両側に分岐して設けられているという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントがより小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。According to a seventh aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to the sixth aspect, the plurality of waveguides are provided on both sides of the electromagnetic wave distribution waveguide section at a substantially right angle. Is provided.
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a smaller footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項８記載のプラズマ処理装置は、請求項６記載のプラズマ処理装置において、前記電磁波分配用導波管部と複数の前記導波管とは、ほぼ同一平面上に配置されているという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントがより小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を提供することができる。The plasma processing apparatus according to
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and a plasma processing apparatus with a smaller footprint and a uniform plasma density can be provided.
また、請求項９記載のプラズマ処理装置は、請求項２ないし８のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記電磁波放射窓を複数設け、該複数の電磁波放射窓と前記真空容器との間で真空が保持されているという構成を備えている。
このように複数の電磁波放射窓を設けるので、電磁波放射窓の厚さを薄くすることができ、したがって、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。The plasma processing apparatus according to
Since a plurality of electromagnetic wave radiation windows are provided in this manner, the thickness of the electromagnetic wave radiation window can be reduced, and thus a large-area substrate can be processed with a uniform plasma density.
また、請求項１０記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし９のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記スロットを、前記プラズマ処理する全面積に渡りほぼ均一に分布させたという構成を備えている。
このため、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。A plasma processing apparatus according to a tenth aspect is the plasma processing apparatus according to any one of the first to ninth aspects, wherein the slots are substantially uniformly distributed over the entire area of the plasma processing. I have.
Therefore, a large-area substrate can be processed with a uniform plasma density.
また、請求項１１記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１０のいずれか記載のプラズマ処理装置において、複数の前記スロットに共通して対応する前記電磁波放射窓を複数気密に設け、複数の前記電磁波放射窓と前記真空容器との間で真空が保持されるという構成を備えている。
このように複数のスロットに共通する電磁波放射窓を複数設けることにより、真空容器の天板の加工費を低減でき、装置価格を低減でき、また、複数の電磁波放射窓を設けるので、電磁波放射窓の厚さを薄くすることができ、したがって、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。Further, in the plasma processing apparatus according to
By providing a plurality of electromagnetic radiation windows common to a plurality of slots in this way, it is possible to reduce the processing cost of the top plate of the vacuum vessel, reduce the cost of the apparatus, and to provide a plurality of electromagnetic radiation windows, so that the electromagnetic radiation window is provided. Can be reduced, and a large-area substrate can be processed with a uniform plasma density.
また、請求項１２記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１１のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記導波管１本毎に対応して、前記導波管の幅とほぼ同等の幅を有する前記電磁波放射窓を配置し、前記導波管と前記電磁波放射窓の長軸方向がほぼ一致し、前記導波管と前記電磁波放射窓の長軸方向の長さがほぼ一致し、前記導波管と前記電磁波放射窓の長軸の周期がほぼ一致しているという構成を備えている。
このような構成により、梁体で電磁波が遮られることなく、電磁波を有効に真空容器内へ導入することができる。A plasma processing apparatus according to a twelfth aspect is the plasma processing apparatus according to any one of the first to eleventh aspects, wherein the width is substantially equal to the width of the waveguide for each of the waveguides. The electromagnetic wave radiation window having the, the major axis direction of the waveguide and the electromagnetic wave radiation window substantially coincide, the major axis direction length of the waveguide and the electromagnetic wave radiation window substantially coincide, A configuration is provided in which the period of the major axis of the waveguide and the period of the long axis of the electromagnetic wave radiation window are substantially the same.
With such a configuration, the electromagnetic wave can be effectively introduced into the vacuum vessel without the electromagnetic wave being blocked by the beam.
また、請求項１３記載のプラズマ処理装置は、請求項１２記載のプラズマ処理装置において、前記電磁波放射窓の長軸方向の長さが、前記導波管の長軸方向の長さより短いという構成を備えている。
このような構成により、電磁波放射窓の厚さをより薄くすることができる。A plasma processing apparatus according to a thirteenth aspect is the plasma processing apparatus according to the twelfth aspect, wherein a length of the electromagnetic wave radiation window in a long axis direction is shorter than a length of the waveguide in a long axis direction. Have.
With such a configuration, the thickness of the electromagnetic wave radiation window can be further reduced.
また、請求項１４記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１３のいずれか記載のプラズマ処理装置において、１個以上の前記電磁波放射窓に共通して接する誘電体部材を、前記真空容器内に設けたという構成を備えている。
このような構成により、複数のスロット全体で構成される導波管アンテナ全体の下部に設けた誘電体部材中で電磁波が拡がり、該誘電体部材がない場合より均一性の良いプラズマを形成することができる。According to a fourteenth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, a dielectric member commonly in contact with one or more of the electromagnetic wave radiation windows is provided in the vacuum vessel. It is provided with a configuration that is provided.
With such a configuration, the electromagnetic wave spreads in the dielectric member provided below the entire waveguide antenna including the entirety of the plurality of slots, and a more uniform plasma can be formed than without the dielectric member. Can be.
また、請求項１５記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１３のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記各電磁波放射窓を支持する梁体の真空容器側が、誘電体部材で被われているという構成を備えている。
このような構成により、梁体の真空容器の内側を被う誘電体部材中で電磁波が拡がり、該誘電体部材がない場合より均一性の良いプラズマを形成することができる。According to a fifteenth aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to any one of the first to thirteenth aspects, the vacuum vessel side of the beam supporting each of the electromagnetic wave radiation windows is covered with a dielectric member. Is provided.
With such a configuration, the electromagnetic wave spreads in the dielectric member that covers the inside of the vacuum vessel of the beam, and plasma with higher uniformity can be formed than without the dielectric member.
また、請求項１６記載のプラズマ処理装置は、請求項１５記載のプラズマ処理装置において、複数個の前記電磁波放射窓どうしの間の、前記電磁波放射窓を支持する前記梁体内に温調するための水冷管を設けたという構成を備えている。
プラズマにより真空容器の梁体や、電磁波放射窓の気密封止部材が加熱され、変形したり損傷したりするため、冷却する必要がある。このように梁体に水冷管を設けることにより、プラズマの発生を妨げることなく、効率良く冷却することができる。The plasma processing apparatus according to
Since the beam of the vacuum vessel and the hermetic sealing member of the electromagnetic wave radiation window are heated by the plasma and are deformed or damaged, they need to be cooled. By providing the water cooling tube in the beam in this manner, it is possible to efficiently cool the plasma without hindering the generation of plasma.
また、請求項１７記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１６のいずれか記載のプラズマ処理装置において、複数個の前記電磁波放射窓どうしの間の、前記電磁波放射窓を支持する前記梁体下の前記真空容器内に、ガス導入口を設けたという構成を備えている。
このような構成により、プラズマの発生を妨げることなく、ガスを大面積に均一に供給できるため、均一性の良いプラズマ処理を行うことができる。A plasma processing apparatus according to a seventeenth aspect is the plasma processing apparatus according to any one of the first to sixteenth aspects, wherein the lower portion of the beam supporting the electromagnetic wave radiation window is provided between a plurality of the electromagnetic wave radiation windows. Is provided with a gas inlet in the vacuum container.
With such a structure, the gas can be uniformly supplied to a large area without hindering the generation of plasma, so that plasma processing with good uniformity can be performed.
また、請求項１８記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１７のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記導波管に電磁波を供給する前記電磁波源が１台であるという構成を備えている。 An eighteenth aspect of the present invention provides the plasma processing apparatus according to any one of the first to seventeenth aspects, wherein the number of the electromagnetic wave sources for supplying electromagnetic waves to the waveguide is one. .
また、請求項１９記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし１７のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記導波管に電磁波を供給する前記電磁波源が複数台であるという構成を備えている。
マイクロ波源の最大出力には限界があるため、複数台のマイクロ波源の使用により、大電力化が可能となる。A plasma processing apparatus according to a nineteenth aspect is the plasma processing apparatus according to any one of the first to seventeenth aspects, wherein the plurality of electromagnetic wave sources for supplying the electromagnetic wave to the waveguide are provided. .
Since the maximum output of the microwave source is limited, the use of a plurality of microwave sources can increase the power.
また、請求項２０記載のプラズマ処理装置は、請求項１９記載のプラズマ処理装置において、複数台の前記電磁波源の、隣接する前記電磁波源の周波数が異なるという構成を備えている。
マイクロ波源を複数台使用すると、プラズマどうしの干渉が起こるため、隣接するマイクロ波源の周波数を異ならせることにより、干渉を防ぐことができる。A plasma processing apparatus according to a twentieth aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to the nineteenth aspect, wherein a plurality of the electromagnetic wave sources have different frequencies from adjacent electromagnetic wave sources.
When a plurality of microwave sources are used, interference between plasmas occurs. Therefore, interference can be prevented by changing the frequency of adjacent microwave sources.
また、請求項２１記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし２０のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記導波管に電磁波を供給する前記電磁波源の周波数が２．４５ＧＨｚであるという構成を備えている。
マイクロ波源の周波数としては、２．４５ＧＨｚが現在標準となっており、安価であり、種類も豊富である。Further, a plasma processing apparatus according to claim 21 is the plasma processing apparatus according to any one of
2.45 GHz is currently the standard as the frequency of the microwave source, and is inexpensive and has many types.
また、請求項２２記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし２１のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記電磁波分配用導波管部にもスロットを設けたという構成を備えている。
また、請求項２３記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし２２のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理がプラズマ酸化であるという構成を備えている。
また、請求項２４記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし２２のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理がプラズマ成膜であるという構成を備えている。
また、請求項２５記載のプラズマ処理装置は、請求項１ないし２２のいずれか記載のプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理がプラズマエッチングであるという構成を備えている。A plasma processing apparatus according to a twenty-second aspect is the plasma processing apparatus according to any one of the first to twenty-first aspects, wherein the electromagnetic wave distribution waveguide section is provided with a slot.
A plasma processing apparatus according to a twenty-third aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects, wherein the plasma processing is a plasma oxidation.
A plasma processing apparatus according to a twenty-fourth aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects, wherein the plasma processing is a plasma film formation.
A plasma processing apparatus according to a twenty-fifth aspect of the present invention is the plasma processing apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects, wherein the plasma processing is plasma etching.
また、請求項２６記載のプラズマ処理方法は、請求項１ないし２２のいずれか記載のプラズマ処理装置を用いて、プラズマ酸化とプラズマＣＶＤ法による成膜を、真空を破らずに連続して行うという構成を備えている。
また、請求項２７記載のプラズマ処理方法は、請求項１ないし２２のいずれか記載のプラズマ処理装置を用いて、プラズマ酸化またはプラズマＣＶＤ法による成膜またはプラズマエッチングのプラズマ処理を行うという構成を備えている。
このような構成により、大面積基板を処理することができ、フットプリントが小さく、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置を用いて、各種プラズマ処理を行うことができる。In a plasma processing method according to a twenty-sixth aspect, plasma oxidation and film formation by a plasma CVD method are continuously performed without breaking vacuum using the plasma processing apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects. It has a configuration.
A plasma processing method according to a twenty-seventh aspect is provided with a configuration in which plasma processing such as film formation or plasma etching by plasma oxidation or plasma CVD is performed using the plasma processing apparatus according to any one of the first to twenty-second aspects. ing.
With such a structure, a large-area substrate can be processed, and various plasma processing can be performed using a plasma processing apparatus with a small footprint and a uniform plasma density.
本発明によれば、大面積基板を処理することができ、プラズマ密度が均一なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method capable of processing a large-area substrate and having a uniform plasma density.
以下、図面を用いて本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。
実施の形態１
図１（ａ）は、本発明の実施の形態１のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）のＡ部拡大図、（ｃ）は（ａ）の上面図である。
１は導波管、例えば断面方形状の矩形導波管、２は導波管アンテナを構成する複数のスロット、３は電磁波源であり、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を出力するマイクロ波源、４は電磁波を透過する材料例えば石英、ガラス、セラミック等の誘電体からなる長方形状電磁波放射窓（電磁波導入窓）、５は真空容器（プラズマ発生室）、６はプラズマ処理するための処理ガスのガス導入口、７はガス排気口、８はプラズマ処理される被処理基板、９は基板支持台（ステ−ジ）、１０は真空容器５の天板、１１は上記の各長方形状電磁波放射窓４を気密に支持するために設けられた梁体、１７はマイクロ波源３から複数の矩形導波管１に電磁波を分配する電磁波分配用導波管部である。
上記電磁波放射窓（電磁波導入窓）４は、比較的薄くして耐圧を持たせるために複数に分割している。この実施の形態１では、複数のスロット２と対向するように各電磁波放射窓４は、長方形状に構成され、複数枚の電磁波放射窓４により、真空容器５の天板１０を構成している。
梁体１１には、プラズマ反応熱により電磁波放射窓４が加熱され、変形して気密性が劣化するのを保護するために熱良導体例えばアルミニウムで構成し、温調するための機構例えば冷媒の流路を内蔵して設けることができる。冷媒としては、流水が望ましく、水路を梁体１１内に形成し、梁体１１を所定の温度に温調することができる。換言すれば、一枚の電磁波放射窓４の大きさは、所望する厚さと、温調可能な大きさに設計される。
隣り合うスロット２間の距離は、真空容器５内に均一なプラズマが発生するように、または電磁波が真空容器５内に均一に放射されるように設けられる。スロット２は、プラズマ処理する全面積にわたりほぼ均一に分布して設けられる。隣り合う導波管１の対向する管壁の内面間の距離は、真空容器５内に均一に電磁波が放射されるように、一つの導波管１の対向する内面間の幅以内に設けられる。真空容器５内に均一に電磁波を放射することは、真空容器５内に形成されるプラズマ密度を均一にする。各導波管１と電磁波放射窓４の長軸方向がほぼ一致し、上記長軸方向の長さもほぼ一致し、長軸の周期もほぼ一致して構成されている、電磁波放射窓４の長軸方向の長さが、導波管１の長軸方向の長さより短く構成されている。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings described below, those having the same functions are denoted by the same reference numerals, and repeated description thereof will be omitted.
1A is a cross-sectional view of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention, FIG. 1B is an enlarged view of a portion A of FIG. 1A, and FIG. 1C is a top view of FIG.
1 is a waveguide, for example, a rectangular waveguide having a rectangular cross section, 2 is a plurality of slots constituting a waveguide antenna, 3 is an electromagnetic wave source, for example, a microwave source for outputting a microwave of 2.45 GHz, 4 Is a rectangular electromagnetic wave radiation window (electromagnetic wave introduction window) made of a dielectric material such as quartz, glass, ceramic or the like that transmits electromagnetic waves, 5 is a vacuum vessel (plasma generation chamber), and 6 is a processing gas for plasma processing. An
The electromagnetic wave radiation window (electromagnetic wave introduction window) 4 is divided into a plurality of parts in order to make it relatively thin and have a withstand voltage. In the first embodiment, each electromagnetic
The
The distance between the
プラズマが生成される真空容器５には、原料ガスを導入するためのガス導入口６と、導入されたガスを排気するためのガス排気口７が接続されている。
真空容器５は、上壁面として電磁波放射窓４により気密容器が構成されている。
マイクロ波源３の発振器にて発振されたマイクロ波は、直線状の電磁波分配用導波管部１７により複数の導波管１に分配、伝送され、導波管アンテナを構成するスロット２から電磁波放射窓４を介して真空容器５内に放射される。多数の導波管１は、電磁波分配用導波管部１７からほぼ直角に分岐している。この電磁波分配用導波管部１７からこの多数の導波管１が分岐している面は、電界面（Ｅ面）１８、すなわち、磁界面（Ｈ面）１９に垂直な面、あるいは電磁波分配用導波管部１７が本実施の形態１のように矩形導波管の場合は、幅が短い方の導波管面とも言える。このため、電磁波の伝播方向は、電磁波分配用導波管部１７部分でほぼ直角に曲げられる。これにより、電磁波の伝播方向がほぼ直角に曲がらない前記第４の従来装置および第５の従来装置に比較して、多数の導波管１に分岐させることができ、大面積の基板に対応しやすく、また分岐部分のフットプリントが小さい特長がある。
また、電磁波分配用導波管部１７と多数の導波管１とは、ほぼ同一平面上にある。この方式は、電磁波分配用導波管部１７と多数の導波管１が重なって配置される多層型に対し、１層型と呼ばれる。多層型に比較し１層型は、装置の高さを低くすることができ、装置をコンパクトにすることができる。また、後述のように、１つの金属ブロックから電磁波分配用導波管部１７および多数の導波管１を削り出して作製することにより安価に作製できる特長がある。A
The airtight container is constituted by the electromagnetic
The microwave oscillated by the oscillator of the
Further, the electromagnetic wave
例えば、電磁波放射窓４の幅ｗ４は１０ｃｍ、スロット２の幅ｗ２はそれより数ｍｍ小さい。電磁波放射窓４を複数設けて幅ｗ４を狭くすることは、下記のように、電磁波放射窓４の厚さを薄くすることができ、電磁波の損失を小さくすることができると共に、大型基板に対応する大型プラズマ処理装置を提供することが可能となる。
真空容器５内を低圧力にすると、電磁波放射窓４には、ほぼ大気圧と、ほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差、つまり、約９．８０６６５×１０４Ｐａ（１ｋｇ／ｃｍ２）の力がかかる。このため、電磁波放射窓４の厚さを、この力に耐え得るような厚さにする必要がある。
下記表１に示すように、電磁波放射窓４を例えば直径３００ｍｍの円形状あるいは２５０ｍｍ角の矩形状の合成石英板で形成すると、該電磁波放射窓４の厚さは約３０ｍｍ必要になる。電磁波放射窓４の厚さが厚くなると、電磁波の損失が大きくなる。ましてや、１ｍ角程度の大型基板に対応するプラズマ処理装置の場合では、電磁波放射窓４の厚さが厚くなり過ぎ、実現不可能である。このため、本実施の形態１では、８ｃｍ×５５ｃｍの電磁波放射窓４を６個設け、これら６個の電磁波放射窓４と真空容器５との間で真空が保持されているようになっている。このため、電磁波放射窓４の厚さは、３０ｍｍとすることが可能となった。For example, the widthw 4 of the electromagnetic
When the inside of the
As shown in Table 1 below, when the electromagnetic
本実施の形態１にあっては、矩形導波管１の複数のスロット２に対応して電磁波放射窓４を複数設けたので、外気と真空容器５内との圧力差は、電磁波放射窓４の寸法により耐えられればよいので、電磁波放射窓４の厚さを薄くすることができる。したがって、大型のプラズマ処理装置を実現でき、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。また、矩形導波管１どうしを接して配置しているため、スロット２をプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させることが容易にできる。したがって、大面積の基板を均一なプラズマ密度で処理することができる。また、スロット２をプラズマ処理する全面積に渡り均一に分布させるというのは、例えばスロット２どうしの縦方向のピッチ、および横方向のピッチを同一にすることである。また、１台の電磁波源（ここでは、マイクロ波源３）から、電磁波分配用導波管部１７を通じて複数の矩形導波管１へ電磁波を供給しているため、すべての矩形導波管１において周波数を同一とすることができ、均一なエネルギー密度を放射するようなアンテナを設計しやすい。周波数が異なると、電磁波の干渉を考慮して設計する必要がある。
さらに、複数のスロット２に共通する電磁波放射窓４を複数設けることにより、真空容器５の天板の加工費を低減でき、装置価格を低減することができる。
図１（ｄ）は、矩形導波管１の別の構成例を示す断面図である。図１（ａ）に示すように、別部材で形成した複数の矩形導波管１を接して配置してもよいし、複数の矩形導波管１を接して配置した図１（ｄ）に示すような１個の部材を用いてもよい。なお、本発明において、複数の矩形導波管１どうしを接して配置するという技術思想には、矩形導波管１どうしを数ｃｍ離す程度のことは当然含まれる。また、導波管１と電磁波分配用導波管部１７とを１個の部材を用いて作製してもよい。
In the first embodiment, since a plurality of electromagnetic
Further, by providing a plurality of
FIG. 1D is a cross-sectional view illustrating another configuration example of the
本実施の形態１の考え方の基本は、マイクロ波を、電磁波分配用導波管部１７により、これらとほぼ直角に分岐している複数の矩形導波管１を用いて、角型大面積の領域に分配し、スロット２から電磁波放射窓４を通して、角型大面積に均一なエネルギー密度でマイクロ波を放射し、均一なプラズマ密度のプラズマを発生させることにある。
上述の第３の従来装置では、その明細書に記載されているように（段落００２８）、結合孔から等しいマイクロ波電力が放射され、プラズマが形成される。しかし、導波管が所定間隔を設けて配置されており、プラズマは拡散により拡がるため、プラズマ密度はガウス分布を持つ。このガウス分布を重ね合わせて、均一化を図っている。
つまり、本実施の形態１では、接した複数の矩形導波管１により、角型大面積の領域に均一なプラズマ密度のプラズマを発生させる。これに対して、上記第３の従来装置では、導波管をある間隔をあけ、ガウス分布の重なりでプラズマの均一化を図るものである。
この相違点を導波管の製作方法の違いで説明する。
本実施の形態１において、例えば有効処理面積７０ｃｍ×６０ｃｍの場合を例にして説明する。このため、例えば矩形導波管１の具体的な製作方法として、７０ｃｍ×６０ｃｍ×４ｃｍのアルミニウムブロックから、矩形導波管１内の幅が９ｃｍ、高さが３ｃｍになるように、６本の矩形導波管１を削り出して作製した。つまり、この場合は、隣り合う矩形導波管１の壁は一体のものである（図１（ｄ）参照）。
また、矩形導波管１を複数本作製し、これらが接するように組み立てる方法においても、本実施の形態１による導波管平面アンテナを作製することが可能である。
さらに、前述のように、これらの矩形導波管１を少しあけて作製しても、本実施の形態１による効果を得ることは可能である。
また、矩形導波管１の１本毎に対応して、図１（ｃ）に示すように、矩形導波管１の幅とほぼ同等の幅（ここでは、矩形導波管１の幅より狭い幅）を有する電磁波放射窓４を配置し、矩形導波管１と電磁波放射窓４の長軸方向がほぼ一致し、矩形導波管１と電磁波放射窓４の長軸方向の長さがほぼ一致し、矩形導波管１と電磁波放射窓４の長軸の周期がほぼ一致している。このように電磁波放射窓４を矩形導波管１の１本毎に形成し、電磁波放射窓４を矩形導波管１との長軸方向と長さおよび周期を対応させることにより、電磁波放射窓４を複数に分割しながら、梁体１１で電磁波が遮られることなく、電磁波を有効に真空容器５内へ導入できる。
また、電磁波放射窓４の長軸方向の長さを、矩形導波管１の長軸方向の長さより短くすることもできる。この場合、電磁波放射窓４を支持する真空容器５の天板１０の梁体１１を縦横方向に交差して形成でき、矩形導波管１よりも長さが短い小さな電磁波放射窓４を形成できるので、電磁波放射窓４の厚さをより薄くできる。The basic idea of the first embodiment is that the microwave is distributed by the electromagnetic wave
In the third conventional device described above, as described in the specification (paragraph 0028), equal microwave power is emitted from the coupling hole, and a plasma is formed. However, since the waveguides are arranged at predetermined intervals and the plasma spreads by diffusion, the plasma density has a Gaussian distribution. This Gaussian distribution is superimposed to achieve uniformity.
That is, in the first embodiment, the plasma having a uniform plasma density is generated in a rectangular area having a large area by the plurality of
This difference will be described with reference to a difference in a method of manufacturing a waveguide.
In the first embodiment, an example in which the effective processing area is 70 cm × 60 cm will be described as an example. For this reason, for example, as a specific method for manufacturing the
Also, in a method of manufacturing a plurality of
Further, as described above, even if these
Further, as shown in FIG. 1C, the width of the
Further, the length of the electromagnetic
また、矩形導波管１に電磁波を供給するマイクロ波源３が１台であり、マイクロ波源３の周波数は２．４５ＧＨｚである。マイクロ波源３の周波数としては、２．４５ＧＨｚのものが量産され、現在、標準となっており、安価であり、種類も豊富である。
なお、本実施の形態１のプラズマ処理装置では、プラズマ処理として、プラズマ酸化、プラズマ成膜、プラズマエッチング、あるいはプラズマアッシングを行うことが可能である。
また、本装置を用いることにより、角型大面積の基板のプラズマ処理ができる。また、本プラズマは、高電子密度で電子温度が低くかつ均一性が良いため、非常に良好なプラズマ酸化、プラズマエッチング、プラズマ成膜のプラズマ処理方法を提供できる。Further, there is one
In the plasma processing apparatus according to the first embodiment, as the plasma processing, plasma oxidation, plasma film formation, plasma etching, or plasma ashing can be performed.
In addition, by using the present apparatus, plasma processing of a substrate having a large square area can be performed. In addition, since the present plasma has a high electron density, a low electron temperature, and good uniformity, it is possible to provide a plasma treatment method of plasma oxidation, plasma etching, and plasma film formation that is very good.
実施の形態２
図２（ａ）は、本発明の実施の形態２のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
本実施の形態２は、誘電体からなる複数の電磁波放射窓４を支える梁体１１（通常は金属からなる）を誘電体、例えば誘電体部材１２で被うことにより、プラズマを梁体１１部分にも拡がりやすくするためのものである。梁体１１部分にプラズマを拡がりやすくするには、金属からなる梁体１１でプラズマ中の電子等が消滅しないように、少なくとも梁体１１の真空容器５の内面（内壁面）側を誘電体部材１２で被うことにより達せられる。
本実施の形態２では、１個以上、ここでは１列９個×６列＝５４個の電磁波放射窓４に共通して接する、ここでは１枚の矩形板状の誘電体部材１２が、真空容器５内に設けてある。
本実施の形態２にあっては、複数の電磁波放射窓４を支える金属製の梁体１１が存在しても、複数のスロット２の全体で構成される導波管アンテナ全体の下部に設けた誘電体部材１２中で電磁波が拡がりやすく、また、プラズマが金属の梁体１１にさらされないため、誘電体部材１２がない場合に比べてより均一性の良いプラズマを形成することができる。また、本実施の形態２では、誘電体部材１２が１枚の場合を示したが、該誘電体部材１２を複数枚に分割することも可能である。また、先にも述べたように、少なくとも梁体１１の真空容器５の内面側を誘電体部材で被うことにより達せられる。また、電磁波放射窓４を構成する誘電体部材と、梁体１１の内面側を被う誘電体部材とを一体に形成することも可能である。
FIG. 2A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to
In the second embodiment, the beam 11 (usually made of metal) that supports the plurality of electromagnetic
In the second embodiment, one or more rectangular plate-shaped
In the second embodiment, even if there is a
実施の形態３
図３（ａ）は、本発明の実施の形態３のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）のＢ部の拡大図である。また、図４は、本プラズマ処理装置の水冷管の配置を示すための上面図である。さらに、図５は、本プラズマ処理装置の複数のガス導入口を有するガス導入管の配置を示すための上面図である。
１３は電磁波放射窓４と真空容器５の梁体１１との気密を封止するためのＯリング、１４は梁体１１内に設けられ、温調用冷却水を流すための角筒状水冷管、１５は真空容器５内にガスを流すためのガス導入管、１６はガス導入管１５の複数箇所（図５においてガス導入管１５の設置箇所は図示省略）に設けられたガス導入口である。
本実施の形態３では、複数個の電磁波放射窓４どうしの間の、電磁波放射窓４を保持する梁体１１内に水冷管１４を設けている。プラズマにより真空容器５の梁体１１や、電磁波放射窓４の気密を封止するＯリング１３が加熱され、変形したり損傷したりするため、冷却する必要がある。本実施の形態３では、梁体１１に水冷管１４を設けることにより、プラズマの発生を妨げることなく、効率良く冷却することができる。
FIG. 3A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to
13 is an O-ring for sealing airtightness between the electromagnetic
In the third embodiment, a
また、複数個の電磁波放射窓４どうしの間の、電磁波放射窓４を保持する梁体１１下の真空容器５内に、複数のガス導入口１６を設けている。これらのガス導入口１６により、プラズマの発生を妨げることなく、ガスを大面積の基板８に均一に供給できるため、均一性の良いプラズマ処理を行うことができる。なお、このような構成の水冷管１４、ガス導入管１５およびガス導入口１６は、いずれか一方を設けてもよいことはもちろんである。 Further, a plurality of
実施の形態４
図６（ａ）は、本発明の実施の形態４のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
マイクロ波源３の最大出力が十分な場合は、実施の形態１のようにマイクロ波源３は１台でマイクロ波を供給することが可能である。しかし、マイクロ波源３の出力により、処理面積が制限される。マイクロ波源３の最大出力には限界があるため、本実施の形態４のように、複数台（ここでは２台）のマイクロ波源３を設け、複数台のマイクロ波源３からマイクロ波を供給することにより、大電力化が可能となり、大面積を処理できるプラズマ処理装置が実現可能となる。
本実施の形態４のように、マイクロ波源３を２台設けることにより２倍の面積に対応できる。例えば、１０ｋＷの電磁波源を１台用いる場合、１００ｃｍ×１２０ｃｍの基板サイズまで可能であるが、１０ｋＷの電磁波源を２台用いると、１４０ｃｍ×１７０ｃｍの基板サイズまで対応可能となる。また、プラズマ密度を高くすることができ、プラズマ処理時間を短縮できる。
FIG. 6A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to
When the maximum output of the
By providing two
しかし、複数台のマイクロ波源３を使用する場合、複数台のマイクロ波源３からのマイクロ波が影響を及ぼし、プラズマ特性が変化し、安定性が低下する。このため、複数台のマイクロ波源３の、隣接するマイクロ波源３の周波数が異なるように設定することにより、マイクロ波源３の影響を軽減し、干渉を防ぎ、安定性を増すことができる。
さらに、上述のように、マイクロ波源３としては、周波数が２．４５ＧＨｚのものが量産されており、これを用いることにより、装置を安価に製造できる。２．４５ＧＨｚのマイクロ波源３においても、わずかには周波数を変更することが可能であり、隣接するマイクロ波源３の周波数が異なるように設定することが可能である。However, when a plurality of
Further, as described above, the
実施の形態５
図７は、本発明の実施の形態５のプラズマ処理装置の上面図である。
本実施の形態５では、電磁波源、例えばマイクロ波源３を４台にすることにより、マイクロ波源３が１台の場合に比較し、４倍の面積に対応できる。例えば、１０ｋＷの電磁波源を４台用いる場合、２００ｃｍ×２４０ｃｍの基板サイズまで対応可能となる。
FIG. 7 is a top view of the plasma processing apparatus according to the fifth embodiment of the present invention.
In the fifth embodiment, by using four electromagnetic wave sources, for example, four
実施の形態６
図８（ａ）は、本発明の実施の形態６のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
先にも述べたように、本発明において、複数の矩形導波管１どうしを接して配置するという技術思想には、矩形導波管１どうしを数ｃｍ離す程度のことは当然含まれる。本実施の形態６では、矩形導波管１の内面間の幅ｗ１が９ｃｍあるのに対し、隣り合う矩形導波管１の内面間の距離ｄを３ｃｍとしたものである。この矩形導波管１の間隔は、電磁波をスロット２から電磁波放射窓４を通して真空容器５内に均一に放射するように配置されたものである。
矩形導波管１の間隔を変化させて発生させたプラズマ特性の発光状態を、真空容器５の下面に設置したＣＣＤカメラで観察した。この実験によると、隣り合う矩形導波管１の内面間の距離ｄが、矩形導波管１の内面間の幅ｗ１以内で近接して配置された場合、真空容器５内に均一にプラズマが発生した。この結果から、導波管の内面間の距離ｄが導波管の内面間の幅ｗ１以内で近接して配置するのが良い。
FIG. 8A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to
As described above, in the present invention, the technical idea of arranging a plurality of
The light emission state of the plasma characteristics generated by changing the distance between the
実施の形態７
図９は、本発明の実施の形態７のプラズマ処理装置の上面図である。
本実施の形態７では、実施の形態６における電磁波源、例えばマイクロ波源３を４台にすることにより、マイクロ波源３が１台の場合に比較し、４倍の面積に対応させたものである。例えば、１０ｋＷの電磁波源を４台用いる場合、２００ｃｍ×２４０ｃｍの基板サイズまで対応可能となる。
FIG. 9 is a top view of the plasma processing apparatus according to the seventh embodiment of the present invention.
In the present seventh embodiment, the number of the electromagnetic wave sources, for example, the four
実施の形態８
図１０（ａ）は、本発明の実施の形態８のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。
本実施の形態８では、マイクロ波源３の発振器にて発振されたマイクロ波は、直線状の矩形状の電磁波分配用導波管部１７の対向する各壁面に分岐して左右の２方向の導波管１に分配、伝送され、導波管アンテナを構成するスロット２から電磁波放射窓４を介して真空容器５内に放射される。この実施の形態８においても、導波管１と電磁波分配用導波管部１７とは、同一平面上に構成される。多数の導波管１は、電磁波分配用導波管部１７から左右にほぼ直角に分岐している。図１０（ｂ）に示すように、この電磁波分配用導波管部１７部分に、スロット２を設けてもよいし、設けた方がプラズマが均一に発生する。
本実施の形態８は、実施の形態１、２等と比較し、電磁波を左右に分配する電磁波分配用導波管部１７の設計が難しいが、電磁波分配用導波管部１７部が別に要らず、装置をコンパクトにすることができ、また、導波管全体の長さが短くて導波管の長さ方向のプラズマの均一性を取るのが容易な特長がある。
FIG. 10A is a cross-sectional view of the plasma processing apparatus according to the eighth embodiment of the present invention, and FIG. 10B is a top view of FIG.
In the eighth embodiment, the microwave oscillated by the oscillator of the
In the eighth embodiment, it is difficult to design the electromagnetic wave
実施の形態９
図１１は、本発明の実施の形態９のプラズマ処理装置の上面図である。
本実施の形態９では、実施の形態８の電磁波源であるマイクロ波源３を４台にすることにより、マイクロ波源３が１台の場合に比較し、４倍の面積に対応させたものである。例えば、１０ｋＷの電磁波源を４台用いる場合、２００ｃｍ×２４０ｃｍの基板サイズまで対応可能となる。
FIG. 11 is a top view of the plasma processing apparatus according to the ninth embodiment of the present invention.
In the ninth embodiment, the number of the
実施の形態１０
図１２（ａ）は、本発明の実施の形態１０のプラズマ処理装置の断面図、（ｂ）は（ａ）の上面図である。なお、図１２（ａ）は、図１（ａ）の断面図とは異なり、図１０（ｂ）の矢印Ｃ方向から見た断面図である。図１２（ａ）と（ｂ）は、ガス導入口６とガス排気口７の設置場所が対応していない。
前述のように、真空容器５内を低圧力にすると、電磁波放射窓４には、ほぼ大気圧と、ほぼ真空に近い圧力とのガス圧力差、つまり、約９．８０６６５×１０４Ｐａ（１ｋｇ／ｃｍ２）の力がかかる。このため、電磁波放射窓４の厚さを、この力に耐え得るような厚さにする必要がある。例えば、７０ｃｍ×６０ｃｍの電磁波放射窓４の場合には、石英ガラスを用いると、７０ｍｍの厚さにすれば、１枚の電磁波放射窓４で対応可能である。本実施の形態１０は、この電磁波放射窓４が１枚の場合を示す。この場合、梁体１１による電磁波の影響がない長所がある。ただし、電磁波放射窓４が１枚の場合、１００ｃｍ角以上の基板サイズには、電磁波放射窓４の厚さが厚くなりすぎ、対応が困難である。
以上説明した実施の形態１〜１０では、電磁波源は主にマイクロ波源を用いて説明したが、マイクロ波源に限定されるものではない。また、電磁波分配用導波管部を直線状のものを用いて説明したが、直線状に限定されるものではない。また、導波管も矩形に限定されない。
FIG. 12A is a cross-sectional view of a plasma processing apparatus according to
As described above, when the inside of the
In the first to tenth embodiments described above, the electromagnetic wave source is mainly described using a microwave source, but is not limited to a microwave source. Further, the description has been made using the linear waveguide portion for electromagnetic wave distribution, but the present invention is not limited to the linear waveguide portion. Further, the waveguide is not limited to a rectangular shape.
実施の形態１１
次に、上記実施の形態のプラズマ処理装置を使用して、ガラス基板上に形成する液晶表示装置用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ（Poly-Si ＴＦＴ）の製作工程を説明する。
Next, a process of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor (Poly-Si TFT) for a liquid crystal display device formed on a glass substrate using the plasma processing apparatus of the above embodiment will be described.
まず、多結晶シリコン薄膜トランジスタの位置付け、およびゲート絶縁膜の要求仕様について述べる。
低温ポリＳｉ（多結晶シリコン）薄膜トランジスタ（Poly-Si ＴＦＴ）は、従来のアモルファス薄膜トランジスタ（a-Si ＴＦＴ）より電気的特性が高く、液晶表示装置用ガラス基板上に種々の電子回路を形成できるため、非常に期待されている。この低温ポリＳｉＴＦＴの鍵となる技術の１つがゲート絶縁膜の形成である。
低温ポリＳｉＴＦＴ用と集積回路用のゲート絶縁膜は同様の用途に用いられているが、要求仕様はまったく異なる。まず、プロセス温度は集積回路用９５０℃以上に対し、ＴＦＴはガラスを用いた場合、６００℃以下、プラスチックを用いた場合、２００℃以下にする必要がある。また、基板面積は、直径３０ｃｍの集積回路用単結晶Ｓｉウエハに対し、ＴＦＴではガラス基板約７０ｃｍ×９０ｃｍの場合、約９倍の面積であり、将来さらに大きな面積をカバーする必要がある。
一方、表面凹凸については、集積回路用単結晶Ｓｉウエハでは原子的に平坦にすることが可能であり、将来の目標は０．１ｎｍとなっている。これに対し、低温ポリＳｉの表面凹凸は、溶けたＳｉが液相から核を始点として固体に変わって結晶成長するときに体積が膨張し、最後に結晶粒がぶつかった粒界で盛り上がり約５０ｎｍの突起が形成される。また、チャネル部の島状のポリＳｉの段差は５０ｎｍ〜２００ｎｍである。このため、低温ポリＳｉＴＦＴ用として、この突起および段差を十分カバーできるゲート絶縁膜の開発が必要である。
次に、ゲート絶縁膜の電気的欠陥密度の要求仕様の差異について述べると、単一素子の面積は、集積回路のうちＰＣプロセッサの１．５ｃｍ２に対し、１５インチ液晶ディスプレイは９００ｃｍ２と６００倍である。トランジスタの中心部であるチャネル面積は、集積回路用で０．１４μｍ×０．１４μｍに対し、最小ＴＦＴ１．０μｍ×１．０μｍで、周辺回路ではさらに大きなものがあり、約１００倍程度である。液晶画面内のＴＦＴの数は、ＵＸＧＡで１６００×１２００×３＝５７６万個ある。取り込む回路により異なるが、ＴＦＴ基板に取り込む周辺集積回路に含まれるトタンジスタの数は、数百万個のオーダーと思われる。このため、周辺回路を含んだシステムパネルに含まれるトランジスタの合計数は、周辺集積回路に比較して数倍である。これらのことより、単一素子内のチャネル面積の合計は、低温ポリＳｉＴＦＴの場合、集積回路と比較しておよそ数百倍と予測される。つまり、ＴＦＴ単一パネルの良品率を集積回路単一チツプと同等にするには、ゲート絶縁膜の電気的欠陥密度を数百分の１にする必要がある。
以上説明したように、低温ポリＳｉＴＦＴの場合は集積回路の場合と異なり、下記の要求仕様を満たす低温ポリＳｉＴＦＴに適した絶縁膜形成技術の開発が不可欠である。
(1)６００℃以下の低温で形成する。
(2)大面積、かつ大きな凹凸を均一性よくカバーする。
(3)電気的欠陥密度を大幅に改善する。
(4)良好なＳｉ／ＳｉＯ２界面を形成する。
このため、角型大面積基板に、高密度・低損傷なプラズマを用いて、酸化、成膜およびエッチングを行うことができるプラズマ処理装置が望まれている。First, the positioning of the polycrystalline silicon thin film transistor and the required specifications of the gate insulating film will be described.
Low-temperature poly-Si (polycrystalline silicon) thin-film transistors (Poly-Si TFTs) have higher electrical characteristics than conventional amorphous thin-film transistors (a-Si TFTs) and can form various electronic circuits on glass substrates for liquid crystal displays. , Very expected. One of the key technologies of the low-temperature poly-Si TFT is formation of a gate insulating film.
Gate insulating films for low-temperature poly-Si TFTs and integrated circuits are used for similar applications, but the required specifications are completely different. First, the process temperature must be 950 ° C. or higher for integrated circuits, 600 ° C. or lower when glass is used for TFT, and 200 ° C. or lower when plastic is used. The substrate area is about 9 times as large as that of a glass substrate of about 70 cm × 90 cm with respect to a single crystal Si wafer for an integrated circuit having a diameter of 30 cm, and it is necessary to cover a larger area in the future.
On the other hand, surface irregularities can be made atomically flat in a single crystal Si wafer for integrated circuits, and the future target is 0.1 nm. On the other hand, the surface unevenness of the low-temperature poly-Si is such that when the melted Si changes from a liquid phase to a solid starting from the nucleus and grows as a crystal, the volume expands, and finally the crystal grain swells at a grain boundary where the crystal grains collide with about 50 nm. Projections are formed. The step of the island-shaped poly-Si in the channel portion is 50 nm to 200 nm. For this reason, it is necessary to develop a gate insulating film for low-temperature poly-Si TFTs that can sufficiently cover the protrusions and steps.
Next, we describe differences required specifications of the electrical defect density of the gate insulating film, the area of a single element, with respect to 1.5 cm2 of the PC processor of the integrated circuit 15-inch LCD display 900 cm2 and 600 It is twice. The channel area, which is the central part of the transistor, is 0.14 μm × 0.14 μm for integrated circuits, and the minimum TFT is 1.0 μm × 1.0 μm, and some peripheral circuits are even larger, about 100 times. The number of TFTs in the liquid crystal screen is 1600 × 1200 × 3 = 5.76 million in UXGA. The number of transistors included in the peripheral integrated circuit to be taken into the TFT substrate is considered to be on the order of several million, although it depends on the circuit to be taken in. Therefore, the total number of transistors included in the system panel including the peripheral circuit is several times that of the peripheral integrated circuit. From these facts, the total channel area in a single device is estimated to be several hundred times larger in the case of a low-temperature poly-Si TFT than in an integrated circuit. That is, in order to make the yield rate of the TFT single panel equal to that of the integrated circuit single chip, it is necessary to reduce the electrical defect density of the gate insulating film to several hundredths.
As described above, in the case of the low-temperature poly-Si TFT, unlike the case of the integrated circuit, it is essential to develop an insulating film forming technique suitable for the low-temperature poly-Si TFT satisfying the following required specifications.
(1) It is formed at a low temperature of 600 ° C. or less.
(2) Cover large areas and large irregularities with good uniformity.
(3) Significantly improve electrical defect density.
(4) Form a good Si / SiO2 interface.
Therefore, a plasma processing apparatus capable of performing oxidation, film formation, and etching on a rectangular large-area substrate using high-density and low-damage plasma is desired.
次に、上記実施の形態のプラズマ処理装置を用いて、ガラス基板上に形成する液晶表示用の多結晶シリコン薄膜トランジスタ（Poly-Ｓｉ ＴＦＴ）の製作工程を説明する。
図１３は、本発明を液晶表示装置用のｎチャンネル型、ｐチャンネル型の多結晶シリコン薄膜トランジスタに適用した場合のプロセスフロー図、図１４（ａ）〜（ｅ）は、それぞれ各プロセスにおける素子断面図である。
ガラス基板２００（図１４）は、大きさ７００ｍｍ×６００ｍｍ×１．１ｍｍのガラス板を用いた。
図１４（ａ）に示すように、洗浄したガラス基板２００上に、ＴＥＯＳガスを用い、ＰＥ−ＣＶＤ法（プラズマＣＶＤ法）により厚さ２００ｎｍの酸化シリコン膜（ＳｉＯ２膜）をベースコート膜２０１として形成した（図１３のＳ１）。
その後、ＳｉＨ４およびＨ２ガスを用い、ＰＥ−ＣＶＤ法によりアモルファスシリコン膜を厚さ５０ｎｍ成膜した（Ｓ２）。
このアモルファスシリコン膜は、５〜１５原子％の水素を含むため、そのままレーザーを照射すると、水素が気体となり、急激に体積膨張して、膜が吹き飛ぶ。このため、アモルファスシリコン膜を形成したガラス基板２００を、水素の結合が切れる３５０℃以上で、約１時間保って水素を逃がした（Ｓ３）。
その後、キセノンクロライド（ＸｅＣｌ）エキシマレーザー光源から波長３０８ｎｍのパルス光（６７０ｍＪ／パルス）を、光学系により０．８ｍｍ×１３０ｍｍに成形して３６０ｍJ／ｃｍ２の強度で、前記ガラス基板２００上のアモルファスシリコン膜に照射した。アモルファスシリコンは、レーザー光を吸収して溶融し、液相になった後、温度が下がり固化し、多結晶シリコンが得られた。レーザー光は２００Ｈｚのパルスであり、溶融と固化は１パルスの時間内で終わる。このため、レーザー照射により、１パルス毎に溶融＋固化を繰り返すことになる。ガラス基板２００を移動させながらレーザー照射することにより、大面積を結晶化できる。特性のバラツキを抑えるため、個々のレーザー光の照射領域を９５〜９７．５％重ね合わせて照射した（Ｓ４）。
この多結晶シリコン層を、フォトリソグラフィー工程（Ｓ５）、エッチング工程（Ｓ６）により、図１４（ａ）に示すように、ソース、チャネル、ドレインに対応する島状多結晶シリコン層２１６にパターンニングし、ｎチャネルＴＦＴ領域２０２、ｐチャネルＴＦＴ領域２０３、画素部ＴＦＴ領域２０４を形成した（ここまで、図１４（ａ））。Next, a process of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor (Poly-Si TFT) for liquid crystal display formed on a glass substrate using the plasma processing apparatus of the above embodiment will be described.
FIG. 13 is a process flow diagram when the present invention is applied to an n-channel type and a p-channel type polycrystalline silicon thin film transistor for a liquid crystal display device, and FIGS. 14 (a) to 14 (e) are element cross sections in each process. FIG.
As the glass substrate 200 (FIG. 14), a glass plate having a size of 700 mm × 600 mm × 1.1 mm was used.
As shown in FIG. 14A, a 200-nm-thick silicon oxide film (SiO2 film) is formed as a
Thereafter, an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm was formed by a PE-CVD method using SiH4 and H2 gases (S2).
Since this amorphous silicon film contains 5 to 15 atomic% of hydrogen, if the laser is irradiated as it is, the hydrogen becomes a gas, the volume expands rapidly, and the film is blown off. For this reason, hydrogen was released from the
Thereafter, a pulse light (670 mJ / pulse) having a wavelength of 308 nm from a xenon chloride (XeCl) excimer laser light source is formed into 0.8 mm × 130 mm by an optical system and has an intensity of 360 mJ / cm2 on the
This polycrystalline silicon layer is patterned into an island-shaped
この後、Poly-Ｓｉ ＴＦＴの最も重要なチャネル領域上に形成される絶縁膜との界面および絶縁膜を形成する（Ｓ７）。
プラズマ処理装置としては、実施の形態１に示した図１の装置を用いた。
上記のベースコート膜２０１（図１４（ａ））上に島状多結晶シリコン層２１６をもつガラス基板２００を、温度を３５０℃にした支持台１０にセットした。
その後、反応室にＡｒガスと酸素ガスをＡｒ／（Ａｒ＋Ｏ２）＝９５％の比率で混合したガスを導入し、８０Ｐａに保つ。その後、２．４５ＧＨｚのマイクロ波電源から５ｋＷの電力を投入し、酸素プラズマを立てて、プラズマ酸化を行う。
酸素プラズマでは、酸素ガスを反応性の高い酸素原子活性種に分解し、この酸素原子活性種により島状多結晶シリコン層２１６が酸化され、ゲート絶縁膜２０５（図１４（ｂ）。第１の絶縁膜）となるＳｉＯ２からなる光酸化膜が形成される。３分間で膜厚約３ｎｍの第１ゲート絶縁膜２０５（第１の絶縁膜）が形成できた（Ｓ８）。
次に、プラズマ酸化用のガスを排気後、真空を破らずに連続してＳｉＯ２を成膜するため、基板温度３５０℃のまま、ＴＥＯＳガス流量を３０ｓｃｃｍ、酸素ガス流量を７５００ｓｃｃｍ、成膜室２５内の圧力を２６７Ｐａ（２Ｔｏｒｒ）、マイクロ波電源電力を４５０Ｗとし、プラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２膜からなる第２ゲート絶縁膜２０６（第２の絶縁膜）を成膜した。２分間で膜厚３０ｎｍの第２ゲート絶縁膜２０６を成膜した（Ｓ９）。
プラズマ酸化工程（Ｓ８）および高密度・低損傷なプラズマＣＶＤ法による第１ゲート絶縁膜２０５の成膜工程（Ｓ９）を、連続して真空中で、しかも生産性を落とさずに行なうことができる。これにより、半導体（島状多結晶シリコン層２１６）と第１ゲート絶縁膜２０５との良好な界面を形成すると共に、厚くて実用に耐える絶縁膜を速く形成できた。プラズマ酸化とプラズマＣＶＤ法による成膜を別の反応室で行うことも可能である。Thereafter, an interface with an insulating film formed on the most important channel region of the Poly-Si TFT and an insulating film are formed (S7).
As the plasma processing apparatus, the apparatus shown in FIG. 1 described in
The
Thereafter, a gas in which Ar gas and oxygen gas are mixed at a ratio of Ar / (Ar + O2 ) = 95% is introduced into the reaction chamber, and the gas is maintained at 80 Pa. Thereafter, power of 5 kW is supplied from a microwave power supply of 2.45 GHz, oxygen plasma is generated, and plasma oxidation is performed.
In the oxygen plasma, the oxygen gas is decomposed into highly reactive oxygen atom active species, and the island-shaped
Next, in order to continuously form a SiO2 film without breaking the vacuum after exhausting the gas for plasma oxidation, the TEOS gas flow rate is 30 sccm, the oxygen gas flow rate is 7500 sccm, and the film formation chamber is kept at the substrate temperature of 350 ° C. A second gate insulating film 206 (second insulating film) made of a SiO2 film was formed by a plasma CVD method with the pressure in the
The plasma oxidation step (S8) and the step (S9) of forming the first
この後は、従来と同じ工程によりPoly-Ｓｉ ＴＦＴを形成した。
まず、ガラス基板２００を基板温度３５０℃で、２時間、窒素ガス中でのアニールにより、ＳｉＯ２膜からなる第１ゲート絶縁膜２０５の高密度化を行なう（Ｓ１０）。高密度化処理で、ＳｉＯ２膜の密度が高くなり、リーク電流、耐圧が向上する。
その後、スパッタ法によりＴｉをバリア金属として１００ｎｍ成膜した後、同様にスパッタ法によりＡｌを４００ｎｍ成膜した（Ｓ１１）。このＡｌからなる金属層を、フォトリソグラフィー法（Ｓ１２）によりパターニングを行い（Ｓ１３）、図１４（ｃ）に示すように、ゲート電極２０７を形成した。
その後、フォトリソグラフィー工程でｐチャネルＴＦＴ２５０のみをフォトレジスト（図示せず）で覆った（Ｓ１４）。次に、イオンドーピング法により、ゲート電極２０７をマスクとして、燐を８０ｋｅＶで６×１０１５／ｃｍ２をｎチャネルＴＦＴ２６０のｎ＋ソース・ドレインコンタクト部２０９にドープした（Ｓ１５）。
その後、フォトリソグラフィー工程でｎチャネルＴＦＴ領域２０２および画素部ＴＦＴ領域２０４のｎチャネルＴＦＴ２６０をフォトレジストで覆い（Ｓ１８）、イオンドーピング法により、ゲート電極２０７をマスクとして、ボロンを６０ｋｅＶ、１×１０１６／ｃｍ２でｐチャネル領域２０３（図１４（ａ））のｐチャネルＴＦＴ２５０（図１４（ｃ））のＰ＋ソース・ドレインコンタクト部２１０にドープした（Ｓ１７）。
その後、ガラス基板２００を基板温度３５０℃で２時間アニールし、イオンドープした燐とボロンを活性化した（Ｓ１８）。そして、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２からなる層間絶縁膜２０８を成膜した（Ｓ１９）（図６（ｃ））。Thereafter, a Poly-Si TFT was formed by the same process as the conventional method.
First, the density of the first
Then, after forming a film with a thickness of 100 nm using Ti as a barrier metal by the sputtering method, a film of Al was formed in a thickness of 400 nm in the same manner by the sputtering method (S11). The metal layer made of Al was patterned by photolithography (S12) (S13), and a
Thereafter, only the p-
Thereafter, the n-
Thereafter, the
次に、第２ゲート絶縁膜２０６、層間絶縁膜２０８に、フォトリソグラフィー工程（Ｓ２０）およびエッチング工程（Ｓ２１）で、ｎ＋ソース・ドレインコンタクト部２０９およびＰ＋ソース・ドレインコンタクト部２１０へのコンタクトホールを図１４（ｄ）に示すようにパターニングした。そして、Ｔｉをバリア金属（図示せず）として膜厚１００ｎｍスパッタした後、Ａｌを膜厚４００ｎｍスパッタし（Ｓ２２）、フォトリソグラフィー法（Ｓ２３）およびエッチング工程（Ｓ２４）によりソース電極２１３、ドレイン電極２１２をパターニングした（図１４（ｄ））。Next, the second
更に、図１４（ｅ）に示すように、プラズマＣＶＤ法でＳｉＯ２膜からなる保護膜２１１を膜厚３００ｎｍ成膜し（Ｓ２５）、画素部ＴＦＴ２０４領域（図１４（ａ））のｎチャネルＴＦＴ２６０（図１４（ｃ））のドレイン部２１２にＩＴＯからなる画素電極２１４（後述する）との接続用のコンタクトホールを、フォトリソグラフィー工程（Ｓ２６）およびエッチング工程（Ｓ２７）で、パターニングした。
この後、枚様式マルチチャンバスパッタ装置内で、基板温度３５０℃、Ｈ２ガス流量を１０００ｓｃｃｍ、ガス圧を１７３Ｐａ（１．３Ｔｏｒｒ）、ＲＦ電源電力を４５０Ｗで、３分間、水素プラズマ処理を行った（Ｓ２８）。
その後、別の反応室に移動させ、ＩＴＯを１５０ｎｍ成膜した（Ｓ２９）。ＩＴＯを画素電極２１４としてフォトリソグラフィー工程（Ｓ３０）およびエッチング工程（Ｓ３１）でパターニングすることにより、ＴＦＴ基板２１５は完成し（図１４（ｅ））、基板検査を行なった（Ｓ３２）。Further, as shown in FIG. 14E, a
Thereafter, a hydrogen plasma treatment was performed for 3 minutes at a substrate temperature of 350 ° C., a H2 gas flow rate of 1000 sccm, a gas pressure of 173 Pa (1.3 Torr), and an RF power supply of 450 W in a multi-chamber sputtering apparatus. (S28).
Thereafter, the substrate was moved to another reaction chamber, and a film of ITO was formed to a thickness of 150 nm (S29). By patterning the ITO as a
このＴＦＴ基板２１５およびカラーフィルタが形成されたガラス基板（図示せず）に対し、ポリイミドを塗布し、ラビングした後、これらの基板を貼り合わせた。その後、この貼り合わせた基板を、各パネルに分断した。
これらのパネルを真空槽に入れ、皿に入れた液晶の中にパネルの注入口を浸し、槽に空気を導入することにより、その圧力で液晶をパネルに注入した。その後、注入口を樹脂で封止することにより、液晶パネルは完成した（Ｓ３３）。
その後、偏向板の貼り付け、周辺回路、バックライト、ベゼル等の取り付けにより、液晶モジュールが完成した（Ｓ３５）。
この液晶モジュールは、パソコン、モニター、テレビ、携帯端末等に使用できる。
このとき、ＴＦＴの閾値電圧は、プラズマ酸化膜が無く、通常のプラズマＣＶＤ法によりＳｉＯ２を成膜した従来の場合は、１．９Ｖ±０．８Ｖであったが、本実施の形態１１においては、多結晶シリコン膜中にシリコン酸化膜とシリコン膜の界面が形成されるため、シリコン酸化膜と多結晶シリコン（島状多結晶シリコン層２１６）の良好な界面特性が得られ、また絶縁膜バルク特性の改善により、閾値電圧は１．５Ｖ±０．６Ｖに改善された。閾値電圧のバラツキが減少したため、良品率が大きく向上した。また、プラズマ酸化膜と、高密度・低損傷なプラズマＣＶＤ膜との積層構造により、カバレッジが良く、かつプラズマＣＶＤ法による膜の特性がよいため、ゲート絶縁膜の膜厚を従来の８０〜１００ｎｍから、３０ｎｍと約１／３に薄くでき、オン電流を約３倍に向上できた。
また、ガラス基板上にＳｉ単結晶ウエハ（Ｐ型、８〜１２Ω・ｃｍ、直径１５０ｍｍ、（１００））を置き、実施の形態１１と同じ方法でゲート絶縁膜を形成した。その後、アルミニウムを、直径１ｍｍの穴を設けたマスクを介して、低抵抗加熱蒸着した。その後、９６％の窒素ガスと４％の水素ガスの混合ガス中で、４００℃、３０分焼成した。このＭＯＳ構造素子を用いて、界面準位密度を測定したところ、３×１０１０ｃｍ−２ｅＶ−１と、熱酸化膜と同等の良好な界面特性が得られた。Polyimide was applied to the
These panels were placed in a vacuum tank, the inlet of the panel was immersed in the liquid crystal in a dish, and air was introduced into the tank, whereby the liquid crystal was injected into the panel at that pressure. Thereafter, the liquid crystal panel was completed by sealing the injection port with resin (S33).
Thereafter, a liquid crystal module was completed by attaching a deflection plate and attaching peripheral circuits, a backlight, a bezel, and the like (S35).
This liquid crystal module can be used for personal computers, monitors, televisions, portable terminals, and the like.
At this time, the threshold voltage of the TFT was 1.9 V ± 0.8 V in the conventional case in which no plasma oxide film was formed and SiO2 was formed by a normal plasma CVD method. Since the interface between the silicon oxide film and the silicon film is formed in the polycrystalline silicon film, good interface characteristics between the silicon oxide film and the polycrystalline silicon (the island-like polycrystalline silicon layer 216) can be obtained. The threshold voltage has been improved to 1.5V ± 0.6V due to the improvement of the bulk characteristics. Since the variation in the threshold voltage was reduced, the yield rate was significantly improved. In addition, a stacked structure of a plasma oxide film and a high-density and low-damage plasma CVD film provides good coverage and good characteristics of a film formed by a plasma CVD method. Therefore, the thickness can be reduced to about 1/3 of 30 nm, and the on-current can be improved about three times.
A single-crystal Si wafer (P type, 8 to 12 Ω · cm, diameter 150 mm, (100)) was placed on a glass substrate, and a gate insulating film was formed in the same manner as in
本発明による上記実施の形態１〜１１によれば、上で説明したガラスを基板とする液晶ディスプレイパネルにおける低温ポリＳｉＴＦＴのチャネル形成用単結晶Ｓｉ層と良好な界面特性を有する薄いゲート絶縁膜を、プラズマ酸化により形成するのに非常に有効なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供することができる。 According to the first to eleventh embodiments of the present invention, a thin gate insulating film having good interface characteristics with a single-crystal Si layer for forming a channel of a low-temperature poly-Si TFT in a glass-based liquid crystal display panel described above is provided. It is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method which are very effective for forming by plasma oxidation.
また、以上説明した実施の形態１〜１１は、本発明の理解を容易にするために記載されたものであって、本発明を限定するために記載されたものではない。例えば、電磁波源は、主にマイクロ波源を用いて説明したが、マイクロ波源に限定されるものではない。また、電磁波分配用導波管部を直線状のものを用いて説明したが、直線状に限定されるものではなく、曲線状や折れ曲がった形状等でもよい。また、導波管の形状も矩形に限定されない。したがって、上記実施の形態に開示された各要素は、本発明の技術的範囲に属する全ての設計変更や均等物をも含む趣旨である。 The first to eleventh embodiments described above are described for facilitating the understanding of the present invention, and are not described for limiting the present invention. For example, the electromagnetic wave source has been mainly described using a microwave source, but is not limited to a microwave source. In addition, the description has been made using the linear waveguide portion for electromagnetic wave distribution, but the present invention is not limited to the linear shape, and may be a curved shape or a bent shape. Further, the shape of the waveguide is not limited to a rectangle. Therefore, each element disclosed in the above embodiment is intended to include all design changes and equivalents belonging to the technical scope of the present invention.
大型の被処理基板に対して、膜堆積、表面改質、あるいはエッチング等のプラズマ処理を施すプラズマ密度が均一なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法を提供でき、特に液晶ディスプレイ、ＥＬ、プラズマディスプレイ等の各種ディスプレイの製造に利用して好適である。 It is possible to provide a plasma processing apparatus and a plasma processing method with a uniform plasma density for performing plasma processing such as film deposition, surface modification, or etching on a large substrate to be processed, and in particular, a liquid crystal display, an EL, a plasma display, etc. It is suitable for use in manufacturing various displays.
１…矩形導波管、２…スロット、３…マイクロ波源、４…電磁波放射窓、５…真空容器、６…ガス導入口、７…ガス排気口、８…被処理基板、９…基板支持台、１０…天板、１１…梁体、１２…誘電体部材、１３…Ｏリング、１４…水冷管、１５…ガス導入管、１６…ガス導入口、１７…電磁波分配用導波管部、１８…電界面（Ｅ面）、１９…磁界面（Ｈ面）、
７１…同軸伝送路、７２…スロット、７３…円形マイクロ波放射板、７４…電磁波放射窓、７５…真空容器、７６…ガス導入口、７７…ガス排気口、７８…基板、７９…基板支持台、
８１…矩形導波管、８２…スロット、８３…マイクロ波源、８４…電磁波放射窓、８５…真空容器、８６…ガス導入口、８７…ガス排気口、８８…基板、８９…基板支持台、１１０…矩形導波管の反射面、１１１…矩形導波管のＨ面、
１０１…矩形導波管、１０２…結合孔、１０４…電磁波放射窓、１０５…真空容器、
２００…ガラス基板
２０１…ベースコート膜
２０２…ｎチャネルＴＦＴ領域
２０３…ｐチャネルＴＦＴ領域
２０４…画素部ＴＦＴ領域
２０５…第１ゲート絶縁膜
２０６…第２ゲート絶縁膜
２０７…ゲート電極
２０８…層間絶縁膜
２０９…ｎ＋ソース・ドレインコンタクト部
２１０…Ｐ＋ソース・ドレインコンタクト部
２１１…保護膜
２１４…画素電極
２１５…ＴＦＴ基板
２５０…ｐチャネルＴＦＴ
２６０…ｎチャネルＴＦＴ
１００３…マイクロ波導入口、１００４…マイクロ波導入窓、１０２３…導波管、１０２６…マイクロ波電源、１０３１…誘電体電路、１３１１…導入部、１３１２…整合部、１３１３…矩形部、１３１４…仕切り板、
１００２…は反応室、１１２６…マイクロ波電源、１０２７…マイクロ波分配器、１０２８…導波管。DESCRIPTION OF
71: Coaxial transmission line, 72: Slot, 73: Circular microwave radiation plate, 74: Electromagnetic radiation window, 75: Vacuum container, 76: Gas inlet, 77: Gas outlet, 78: Substrate, 79: Substrate support ,
81: rectangular waveguide, 82: slot, 83: microwave source, 84: electromagnetic radiation window, 85: vacuum vessel, 86: gas inlet, 87: gas exhaust port, 88: substrate, 89: substrate support, 110 ... Reflection surface of rectangular waveguide, 111 ... H surface of rectangular waveguide,
101: rectangular waveguide, 102: coupling hole, 104: electromagnetic wave radiation window, 105: vacuum vessel,
200
260 ... n-channel TFT
1003: microwave introduction port, 1004: microwave introduction window, 1023 ... waveguide, 1026 ... microwave power supply, 1031 ... dielectric circuit, 1311 ... introduction part, 1312 ... matching part, 1313 ... rectangular part, 1314 ... partition plate ,
1002 is a reaction chamber, 1126 is a microwave power supply, 1027 is a microwave distributor, 1028 is a waveguide.
Claims (27)
Translated fromJapanese前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
誘電体からなる電磁波放射窓と、
真空容器とを具備し、
前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管が複数あり、前記導波管どうしが接して配置され、
電磁波源から複数の前記導波管に電磁波を分配する電磁波分配用導波管部を有し、
複数の前記電磁波放射窓と前記真空容器との間で真空が保持されていることを特徴とするプラズマ処理装置。A waveguide,
A plurality of slots provided in the waveguide and constituting a waveguide antenna;
An electromagnetic radiation window made of a dielectric;
And a vacuum container,
A plasma processing apparatus that generates plasma by electromagnetic waves radiated into the vacuum vessel through the electromagnetic wave radiation window from the slot and performs plasma processing,
There are a plurality of the waveguides, the waveguides are arranged in contact with each other,
An electromagnetic wave distribution waveguide section that distributes electromagnetic waves from an electromagnetic wave source to the plurality of waveguides,
A plasma processing apparatus, wherein a vacuum is maintained between a plurality of the electromagnetic wave radiation windows and the vacuum container.
前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、
この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、
前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管が複数あり、
前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、
複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部の電界面（Ｅ面）または磁界面（Ｈ面）に垂直な面から分岐して設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。An electromagnetic wave source that outputs an electromagnetic wave, an electromagnetic wave distribution waveguide portion that propagates the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source, and a waveguide connected to the electromagnetic wave distribution waveguide portion;
A plurality of slots provided in the waveguide and constituting a waveguide antenna;
An electromagnetic wave radiation window made of a dielectric material provided opposite to the plurality of slots,
A vacuum container provided with the electromagnetic wave radiation window as an incident surface of the electromagnetic wave,
A plasma processing apparatus that generates plasma by the electromagnetic wave radiated into the vacuum vessel through the electromagnetic wave radiation window from the slot and performs plasma processing,
There are a plurality of said waveguides,
An electromagnetic wave distribution waveguide section for distributing the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source to each of the waveguides,
The plasma processing apparatus, wherein the plurality of waveguides are provided by branching from a plane perpendicular to an electric field plane (E plane) or a magnetic field plane (H plane) of the electromagnetic wave distribution waveguide unit. .
前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、
この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、
前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管が複数あり、
前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、
前記電磁波分配用導波管部において、電磁波の伝播方向がほぼ直角に曲げられて、複数の前記導波管に電磁波を分配するようになっていることを特徴とするプラズマ処理装置。An electromagnetic wave source that outputs an electromagnetic wave, an electromagnetic wave distribution waveguide portion that propagates the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source, and a waveguide connected to the electromagnetic wave distribution waveguide portion;
A plurality of slots provided in the waveguide and constituting a waveguide antenna;
An electromagnetic wave radiation window made of a dielectric material provided opposite to the plurality of slots,
A vacuum container provided with the electromagnetic wave radiation window as an incident surface of the electromagnetic wave,
A plasma processing apparatus that generates plasma by the electromagnetic wave radiated into the vacuum vessel through the electromagnetic wave radiation window from the slot and performs plasma processing,
There are a plurality of said waveguides,
An electromagnetic wave distribution waveguide section for distributing the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source to each of the waveguides,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein, in the electromagnetic wave distribution waveguide portion, a propagation direction of the electromagnetic wave is bent at substantially a right angle to distribute the electromagnetic wave to the plurality of waveguides.
前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、
この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、
前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管が複数あり、
前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、
複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部の電界面から分岐して設けられ、
前記電磁波分配用導波管部と複数の前記導波管とは、ほぼ同一平面上に配置されていることを特徴とするプラズマ処理装置。An electromagnetic wave source that outputs an electromagnetic wave, an electromagnetic wave distribution waveguide portion that propagates the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source, and a waveguide connected to the electromagnetic wave distribution waveguide portion;
A plurality of slots provided in the waveguide and constituting a waveguide antenna;
An electromagnetic wave radiation window made of a dielectric material provided opposite to the plurality of slots,
A vacuum container provided with the electromagnetic wave radiation window as an incident surface of the electromagnetic wave,
A plasma processing apparatus that generates plasma by the electromagnetic wave radiated into the vacuum vessel through the electromagnetic wave radiation window from the slot and performs plasma processing,
There are a plurality of said waveguides,
An electromagnetic wave distribution waveguide section for distributing the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source to each of the waveguides,
The plurality of waveguides are provided by branching from the electric field surface of the electromagnetic wave distribution waveguide portion,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic wave distribution waveguide section and the plurality of waveguides are arranged on substantially the same plane.
前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、
この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、
前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管が複数あり、
前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、
前記電磁波を前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に均一に放射するように、隣り合う前記導波管の内面間の距離が、前記導波管の内面間の幅以内であることを特徴とするプラズマ処理装置。An electromagnetic wave source that outputs an electromagnetic wave, an electromagnetic wave distribution waveguide portion that propagates the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source, and a waveguide connected to the electromagnetic wave distribution waveguide portion;
A plurality of slots provided in the waveguide and constituting a waveguide antenna;
An electromagnetic wave radiation window made of a dielectric material provided opposite to the plurality of slots,
A vacuum container provided with the electromagnetic wave radiation window as an incident surface of the electromagnetic wave,
A plasma processing apparatus that generates plasma by the electromagnetic wave radiated into the vacuum vessel through the electromagnetic wave radiation window from the slot and performs plasma processing,
There are a plurality of said waveguides,
An electromagnetic wave distribution waveguide section for distributing the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source to each of the waveguides,
The distance between the inner surfaces of the adjacent waveguides is within the width between the inner surfaces of the waveguides so that the electromagnetic waves are uniformly radiated from the slots through the electromagnetic wave emission windows into the vacuum vessel. Characteristic plasma processing apparatus.
前記導波管に設けられ、導波管アンテナを構成する複数のスロットと、
この複数のスロットに対向して設けられた誘電体からなる電磁波放射窓と、
この電磁波放射窓を前記電磁波の入射面として設けられた真空容器とを具備し、
前記スロットから前記電磁波放射窓を通して前記真空容器内に放射された前記電磁波によってプラズマを生成し、プラズマ処理を行うプラズマ処理装置であって、
前記導波管が複数あり、
前記電磁波源から前記各導波管に前記電磁波を分配するための電磁波分配用導波管部を有し、
複数の前記導波管は、前記電磁波分配用導波管部の対向する各壁面に分岐して設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。An electromagnetic wave source that outputs an electromagnetic wave, an electromagnetic wave distribution waveguide portion that propagates the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source, and a waveguide connected to the electromagnetic wave distribution waveguide portion;
A plurality of slots provided in the waveguide and constituting a waveguide antenna;
An electromagnetic wave radiation window made of a dielectric material provided opposite to the plurality of slots,
A vacuum container provided with the electromagnetic wave radiation window as an incident surface of the electromagnetic wave,
A plasma processing apparatus that generates plasma by the electromagnetic wave radiated into the vacuum vessel through the electromagnetic wave radiation window from the slot and performs plasma processing,
There are a plurality of said waveguides,
An electromagnetic wave distribution waveguide section for distributing the electromagnetic wave from the electromagnetic wave source to each of the waveguides,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of waveguides are provided to be branched to respective opposite wall surfaces of the electromagnetic wave distribution waveguide section.
前記導波管と前記電磁波放射窓の長軸方向がほぼ一致し、
前記導波管と前記電磁波放射窓の長軸方向の長さがほぼ一致し、
前記導波管と前記電磁波放射窓の長軸の周期がほぼ一致していることを特徴とする請求項１ないし１１のいずれか記載のプラズマ処理装置。Corresponding to each of the waveguides, disposing the electromagnetic wave radiation window having a width substantially equal to the width of the waveguide;
The major axis directions of the waveguide and the electromagnetic wave radiation window substantially coincide with each other,
The major axis direction lengths of the waveguide and the electromagnetic wave radiation window substantially match,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a period of a major axis of the waveguide and a period of a major axis of the electromagnetic wave radiation window substantially coincide with each other.
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