JP5111806B2 - Plasma processing apparatus and method - Google Patents

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Description

本発明は、プラズマを生成して基板に対して成膜などの処理を施すプラズマ処理装置と方法に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus and method for generating a plasma and performing a process such as film formation on a substrate.

例えばＬＣＤ装置などの製造工程においては、マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを生成させ、ＬＣＤ基板に対してＣＶＤ処理やエッチング処理等を施す装置が用いられている。かかるプラズマ処理装置として、処理室の上方に複数本の導波管を平行に並べたものが知られている（例えば、特許文献１、２参照）。この導波管の下面には複数のスロットが等間隔に並べて開口され、さらに、導波管の下面に沿って平板状の誘電体が設けられる。そして、スロットを通じて誘電体の表面にマイクロ波を伝播させ、処理室内に供給された処理ガスをマイクロ波のエネルギー（電磁界）によってプラズマ化させる構成となっている。   For example, in a manufacturing process of an LCD device or the like, an apparatus is used that generates plasma in a processing chamber using microwaves and performs a CVD process or an etching process on the LCD substrate. As such a plasma processing apparatus, one in which a plurality of waveguides are arranged in parallel above a processing chamber is known (for example, see Patent Documents 1 and 2). A plurality of slots are opened at equal intervals on the lower surface of the waveguide, and a flat dielectric is provided along the lower surface of the waveguide. Then, the microwave is propagated to the surface of the dielectric through the slot, and the processing gas supplied into the processing chamber is turned into plasma by microwave energy (electromagnetic field).

特開２００４−２００６４６号公報JP 2004-200366 A 特開２００４−１５２８７６号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2004-152876

これら特許文献１、２では、導波管の下面に設けられた複数のスロットから効率良くマイクロ波を伝播させることができるように、スロット同士の間隔を、所定の等間隔（概ね初期設定時の管内波長λｇ’の半分（λｇ’／２）の間隔）に設定している。しかしながら、導波管内を伝播するマイクロ波の実際の管内波長λｇは一定ではなく、処理室内で行われるプラズマ処理の条件、例えばガス種や圧力等によって処理室内（チャンバー内）のインピーダンスが変化すると、管内波長λｇも変化する性質がある。このため、特許文献１、２のように導波管の下面に複数のスロットを所定の等間隔で形成した場合、プラズマ処理の条件（インピーダンス）によって管内波長λｇが変化することにより、初期設定時の管内波長λｇ’と、実際の管内波長λｇとにずれが発生する。その結果、複数の各スロットから誘電体を通して処理室内に均一にマイクロ波を伝播させることができなくなってしまう。   In these Patent Documents 1 and 2, the interval between the slots is set to a predetermined equal interval (generally at the time of initial setting) so that the microwaves can be efficiently propagated from the plurality of slots provided on the lower surface of the waveguide. The interval is set to a half (λg ′ / 2) of the guide wavelength λg ′. However, the actual in-tube wavelength λg of the microwave propagating in the waveguide is not constant, and when the impedance in the processing chamber (inside the chamber) changes depending on the conditions of the plasma processing performed in the processing chamber, such as gas type and pressure, The guide wavelength λg also changes. For this reason, when a plurality of slots are formed at predetermined equal intervals on the lower surface of the waveguide as in Patent Documents 1 and 2, the in-tube wavelength λg varies depending on the plasma processing conditions (impedance), so that at the initial setting time There is a deviation between the in-tube wavelength λg ′ and the actual in-tube wavelength λg. As a result, the microwaves cannot be uniformly propagated from the plurality of slots into the processing chamber through the dielectric.

ところが、管内波長λｇは、導波管の外部からは容易に測定することができない。従来、例えば方形導波管のＨ面（広壁面）にスリットを導波管長手方向に形成し、スリットから導波管内に電界プローブを挿入し、スリットに沿って移動させることにより、電界強度分布を測定する方法が知られている。しかしながら、導波管にスリットを形成すると、そこから外部にマイクロ波が漏れ出る心配がある。さらに、電界プローブを挿入することにより導波管内の電磁界分布に悪影響を与える可能性もある。また、マイクロ波を利用して処理室内にプラズマを生成させるプラズマ処理装置において、導波管Ｈ面にスリットを形成したり電界プローブを挿入することは、装置の制約上、実際には不可能な場合も多い。このため、プラズマ処理装置における管内波長λｇを測定することは現実的に困難である。その結果、従来は、導波管の下面に設けられた複数のスロットから処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることが困難であった。   However, the in-tube wavelength λg cannot be easily measured from the outside of the waveguide. Conventionally, for example, a slit is formed in the H-plane (wide wall surface) of a rectangular waveguide in the longitudinal direction of the waveguide, an electric field probe is inserted into the waveguide from the slit, and moved along the slit, thereby distributing the electric field strength. A method of measuring is known. However, when slits are formed in the waveguide, there is a concern that microwaves may leak out from there. Furthermore, the insertion of the electric field probe may adversely affect the electromagnetic field distribution in the waveguide. In addition, in a plasma processing apparatus that generates a plasma in a processing chamber using microwaves, it is actually impossible to form a slit in the waveguide H surface or insert an electric field probe due to restrictions on the apparatus. There are many cases. For this reason, it is practically difficult to measure the in-tube wavelength λg in the plasma processing apparatus. As a result, conventionally, it has been difficult to efficiently propagate microwaves into the processing chamber from a plurality of slots provided on the lower surface of the waveguide.

従って本発明の目的は、導波管の下面に設けられた複数のスロットから処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることができるプラズマ処理装置と方法を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus and method that can efficiently propagate microwaves into a processing chamber from a plurality of slots provided on the lower surface of a waveguide.

上記課題を解決するため、本発明によれば、マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）をプラズマ処理中に測定する測定部を設け、前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長をプラズマ処理中に変化させる制御部を設け、前記制御部は、前記測定部で測定されるＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させることを特徴とする、プラズマ処理装置が提供される。 In order to solve the above-described problems, according to the present invention, microwaves are propagated through a plurality of slots formed on the lower surface of a rectangular waveguide into a dielectric disposed on the upper surface of the processing chamber, and the A plasma processing apparatus that converts a processing gas supplied into a processing chamber into plasma by electric field energy in a formed electromagnetic field and performs plasma processing on a substrate, and is a microwave VSWR (propagating through the rectangular waveguide) ( a measuring unit that measures Voltage Standing wave Ratio) during plasma processing is provided, the control unit that changes during plasma processing a wavelength of the microwave propagated through the rectangular waveguide on the basis of the measured VSWR measurement unit The control unit changes the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide so as to minimize the VSWR measured by the measurement unit. And characterized in that, the plasma processing apparatus is provided.

このプラズマ処理装置において、前記測定部は、例えば方向性結合器である。   In this plasma processing apparatus, the measurement unit is, for example, a directional coupler.

また、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を可変に構成することが望ましい。この場合、前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させるように構成することができる。また、前記方形導波管の上部を開口させ、上方から方形導波管内に上面部材を昇降自在に挿入しても良い。また、前記上面部材を昇降移動させる昇降ロッドと、前記上面部材を下面に対して常に平行な姿勢にさせるガイドロッドとを備えていても良い。更に、前記方形導波管の上面の下面に対する高さｈを示す目盛りを、前記ガイドロッドに設けても良い。   It is desirable that the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide is variably configured. In this case, it is possible to change the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide by raising and lowering the upper surface member of the rectangular waveguide with respect to the lower surface. Further, the upper portion of the rectangular waveguide may be opened, and the upper surface member may be inserted into the rectangular waveguide from above so as to be movable up and down. Moreover, you may provide the raising / lowering rod which raises / lowers the said upper surface member, and the guide rod which always makes the said upper surface member the attitude | position parallel to a lower surface. Further, a scale indicating a height h relative to the lower surface of the upper surface of the rectangular waveguide may be provided on the guide rod.

また、前記処理室の上方に前記方形導波管を複数本並列に配置しても良い。また、前記方形導波管の下面に、複数のスロットが等間隔に並んでいても良い。更に、前記方形導波管に対して複数の誘電体が取付けられており、かつ各誘電体毎に１または２以上のスロットが設けられていても良い。この場合、前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に処理ガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けても良い。また、前記複数の誘電体を支持する支持部材に、前記ガス噴射口を設けても良い。あるいはまた、前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に第１の処理ガスを供給する１または２以上の第１のガス噴射口と、処理室内に第２の処理ガスを供給する１または２以上の第２のガス噴射口をそれぞれ設けても良い。この場合、前記第１の噴射口と第２の噴射口の一方を他方よりも下方に配置しても良い。   A plurality of the rectangular waveguides may be arranged in parallel above the processing chamber. A plurality of slots may be arranged at equal intervals on the lower surface of the rectangular waveguide. Furthermore, a plurality of dielectrics may be attached to the rectangular waveguide, and one or more slots may be provided for each dielectric. In this case, one or more gas injection ports for supplying a processing gas into the processing chamber may be provided around the plurality of dielectrics. Further, the gas injection port may be provided in a support member that supports the plurality of dielectrics. Alternatively, one or two or more first gas injection ports for supplying a first processing gas into the processing chamber around the plurality of dielectrics, and 1 or 2 for supplying a second processing gas into the processing chamber. Each of the above second gas injection ports may be provided. In this case, one of the first injection port and the second injection port may be disposed below the other.

また、本発明によれば、マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を測定部によって、プラズマ処理中に測定し、前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて、前記ＶＳＷＲを最小にするように、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を制御部によって、プラズマ処理中に変化させることを特徴とする、プラズマ処理方法が提供される。 Further, according to the present invention, the microwave is propagated through a plurality of slots formed on the lower surface of the rectangular waveguide and propagates in the dielectric disposed on the upper surface of the processing chamber, and is formed on the dielectric surface. A plasma processing method in which a processing gas supplied into a processing chamber is converted into plasma by electric field energy in the plasma and plasma processing is performed on the substrate, and a microwave VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) of the microwave propagating in the rectangular waveguide Is measured by the measurement unit during the plasma processing, and based on the VSWR measured by the measurement unit, the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide is minimized by the control unit so as to minimize the VSWR . A plasma processing method is provided, characterized in that it is varied during plasma processing .

このプラズマ処理方法において、前記ＶＳＷＲを方向性結合器で測定してもよい。   In this plasma processing method, the VSWR may be measured with a directional coupler.

また、前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させても良い。   Further, the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide may be changed by moving the upper surface member of the rectangular waveguide up and down relative to the lower surface.

本発明によれば、プラズマ処理装置において、方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを測定して、方形導波管内における反射波の強弱を知ることにより、方形導波管に形成した複数の各スロットから誘電体を通して処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることができているかどうかを検出できる。本発明によれば、こうして測定されるＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させ、方形導波管内に発生する反射波を最小にさせることにより、複数の各スロットから誘電体を通して処理室内に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになる。   According to the present invention, in a plasma processing apparatus, by measuring the VSWR of a microwave propagating in a rectangular waveguide and knowing the strength of the reflected wave in the rectangular waveguide, a plurality of formed in the rectangular waveguide are obtained. It is possible to detect whether or not microwaves can be efficiently propagated from each slot through the dielectric to the processing chamber. According to the present invention, the upper surface member of the rectangular waveguide is moved up and down with respect to the lower surface so as to minimize the VSWR thus measured, and the reflected wave generated in the rectangular waveguide is minimized. Microwaves can be efficiently propagated from the plurality of slots through the dielectric into the processing chamber.

なお、方形導波管内を伝播する管内波長λｇは次式（１）で表される。
λｇ＝λ／√｛１−（λ／λｃ）２｝ （１）
但し、λ：自由空間波長＝Ｃ／ｆ（ｍ）、λｃ：方形導波管のカットオフ波長＝Ｃ／ｆｃ（ｍ）、Ｃ：光速＝２．９９７９２４５８×１０８（ｍ／ｓｅｃ）（真空中）、ｆ：周波数（Ｈｚ）、ｆｃ：方形導波管のカットオフ周波数（Ｈｚ） The guide wavelength λg propagating through the rectangular waveguide is expressed by the following equation (1).
λg = λ / √ {1- (λ / λc) 2 } (1)
Where λ: free space wavelength = C / f (m), λc: rectangular waveguide cut-off wavelength = C / fc (m), C: speed of light = 2.99979458 × 10 8 (m / sec) (vacuum) Middle), f: frequency (Hz), fc: cut-off frequency of rectangular waveguide (Hz)

また、方形導波管のとき、次式（２）が成り立つ。
λｃ＝２ｈ（ｍ) （２）
但し、ｈ：方形導波管の下面に対する上面の高さ（ｍ） Further, in the case of a rectangular waveguide, the following equation (2) is established.
λc = 2h (m) (2)
Where h: height of the upper surface relative to the lower surface of the rectangular waveguide (m)

即ち、方形導波管の下面に対する上面の高さｈを大きくすればλｃも大きくなるので、λｇは小さくなり、逆に、方形導波管の下面に対する上面の高さｈを小さくすればλｃも小さくなるので、λｇは大きくなる。したがって、方形導波管の下面に対する上面の高さｈを変えることによって、プラズマ処理の条件と共に変動する処理室内のインピーダンスによって変化した管内波長λｇを修正し、スロット同士の間隔（λｇ’／２）と、実際の管内波長λｇの半分の間隔（λｇ／２）との間のずれを解消する。これによって、方形導波管の下面に形成した複数の各スロットから処理室上面の誘電体中に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになり、基板の上方全体に均一な電磁界を形成でき、基板の表面全体に均一なプラズマ処理を行うことが可能になる。また、このように管内波長λｇの山部分と谷部分をスロットの位置に一致させて、方形導波管の下面に形成した複数の各スロットから処理室上面の誘電体中に効率良くマイクロ波を伝播させた場合は、方形導波管内に発生する反射波も最小となり、必然的にＶＳＷＲも最小にすることができる。即ち換言すれば、方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させて、方形導波管内に発生する反射波を最小にさせれば、必然的に、スロット同士の間隔（λｇ’／２）と、実際の管内波長λｇの半分の間隔（λｇ／２）との間のずれが小さくなり、方形導波管の下面に形成した複数の各スロットから処理室上面の誘電体中に効率良くマイクロ波が伝播されるようになる。   That is, if the height h of the upper surface relative to the lower surface of the rectangular waveguide is increased, λc also increases, so that λg decreases. Conversely, if the height h of the upper surface relative to the lower surface of the rectangular waveguide is decreased, λc also decreases. Since it becomes smaller, λg becomes larger. Therefore, by changing the height h of the upper surface with respect to the lower surface of the rectangular waveguide, the guide wavelength λg changed by the impedance in the processing chamber that fluctuates with the plasma processing conditions is corrected, and the interval between the slots (λg ′ / 2) And the deviation between the half interval (λg / 2) of the actual in-tube wavelength λg. As a result, microwaves can be efficiently propagated from the plurality of slots formed on the lower surface of the rectangular waveguide into the dielectric on the upper surface of the processing chamber, and a uniform electromagnetic field is formed on the entire upper surface of the substrate. It is possible to perform uniform plasma treatment on the entire surface of the substrate. In addition, the crests and troughs of the in-tube wavelength λg are made to coincide with the slot positions in this way, so that microwaves can be efficiently transmitted from the plurality of slots formed on the lower surface of the rectangular waveguide into the dielectric on the upper surface of the processing chamber. When propagating, the reflected wave generated in the rectangular waveguide is minimized, and the VSWR can inevitably be minimized. In other words, the upper surface member of the rectangular waveguide is moved up and down with respect to the lower surface so as to minimize the VSWR of the microwave propagating in the rectangular waveguide, and the reflected wave generated in the rectangular waveguide is reduced. If minimized, the gap between the slots (λg ′ / 2) and the half of the actual waveguide wavelength λg (λg / 2) is inevitably reduced. Microwaves are efficiently propagated from the plurality of slots formed on the lower surface into the dielectric on the upper surface of the processing chamber.

以下、本発明の実施の形態を、プラズマ処理の一例であるＣＶＤ（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）処理を行うプラズマ処理装置１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１の内部構造を示した縦断面図（図２中のＸ−Ｘ断面）である。図２は、このプラズマ処理装置１が備える蓋体３の下面図である。図３は、蓋体３の部分拡大縦断面図（図２中のＹ−Ｙ断面）である。図４は、プラズマ処理装置１の概略的な構成の説明図である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described based on a plasma processing apparatus 1 that performs a chemical vapor deposition (CVD) process, which is an example of a plasma process. FIG. 1 is a vertical cross-sectional view (XX cross section in FIG. 2) showing the internal structure of the plasma processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention. FIG. 2 is a bottom view of the lid 3 provided in the plasma processing apparatus 1. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view of the lid 3 (YY section in FIG. 2). FIG. 4 is an explanatory diagram of a schematic configuration of the plasma processing apparatus 1.

このプラズマ処理装置１は、上部が開口した有底立方体形状の処理容器２と、この処理容器２の上方を塞ぐ蓋体３を備えている。処理容器２の上方を蓋体３で塞ぐことにより、処理容器２の内部には密閉空間である処理室４が形成されている。これら処理容器２と蓋体３は導電性を有する非磁性材料、例えばアルミニウムからなり、いずれも電気的に接地された状態になっている。   The plasma processing apparatus 1 includes a bottomed cubic processing container 2 having an open top, and a lid 3 that closes the upper side of the processing container 2. By closing the upper portion of the processing container 2 with a lid 3, a processing chamber 4, which is a sealed space, is formed inside the processing container 2. The processing container 2 and the lid 3 are made of a nonmagnetic material having conductivity, such as aluminum, and are both electrically grounded.

処理室４の内部には、基板として例えばガラス基板（以下「基板」という）Ｇを載置するための載置台としてのサセプタ１０が設けられている。このサセプタ１０は例えば窒化アルミニウムからなり、その内部には、基板Ｇを静電吸着すると共に処理室４の内部に所定のバイアス電圧を印加させるための給電部１１と、基板Ｇを所定の温度に加熱するヒータ１２が設けられている。給電部１１には、処理室４の外部に設けられたバイアス印加用の高周波電源１３がコンデンサなどを備えた整合器１４を介して接続されると共に、静電吸着用の高圧直流電源１５がコイル１６を介して接続されている。ヒータ１２には、同様に処理室４の外部に設けられた交流電源１７が接続されている。   Inside the processing chamber 4 is provided a susceptor 10 as a mounting table for mounting, for example, a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate”) G as a substrate. The susceptor 10 is made of, for example, aluminum nitride, and includes a power supply unit 11 for electrostatically adsorbing the substrate G and applying a predetermined bias voltage to the inside of the processing chamber 4, and the substrate G at a predetermined temperature. A heater 12 for heating is provided. A high-frequency power supply 13 for bias application provided outside the processing chamber 4 is connected to the power supply unit 11 via a matching unit 14 including a capacitor, and a high-voltage DC power supply 15 for electrostatic adsorption is connected to a coil. 16 is connected. Similarly, an AC power supply 17 provided outside the processing chamber 4 is connected to the heater 12.

サセプタ１０は、処理室４の外部下方に設けられた昇降プレート２０の上に、筒体２１を介して支持されており、昇降プレート２０と一体的に昇降することによって、処理室４内におけるサセプタ１０の高さが調整される。但し、処理容器２の底面と昇降プレート２０との間には、べローズ２２が装着してあるので、処理室４内の気密性は保持されている。   The susceptor 10 is supported on an elevating plate 20 provided below the processing chamber 4 via a cylindrical body 21 and moves up and down integrally with the elevating plate 20 so that the susceptor in the processing chamber 4 is supported. The height of 10 is adjusted. However, since the bellows 22 is mounted between the bottom surface of the processing container 2 and the elevating plate 20, the airtightness in the processing chamber 4 is maintained.

処理容器２の底部には、処理室４の外部に設けられた真空ポンプなどの排気装置（図示せず）によって処理室４内の雰囲気を排気するための排気口２３が設けられている。また、処理室４内においてサセプタ１０の周囲には、処理室４内におけるガスの流れを好ましい状態に制御するための整流板２４が設けられている。   An exhaust port 23 for exhausting the atmosphere in the processing chamber 4 by an exhaust device (not shown) such as a vacuum pump provided outside the processing chamber 4 is provided at the bottom of the processing chamber 2. Further, a rectifying plate 24 is provided around the susceptor 10 in the processing chamber 4 to control the gas flow in the processing chamber 4 to a preferable state.

蓋体３は、蓋本体３０の下面にスロットアンテナ３１を一体的に形成し、更にスロットアンテナ３１の下面に、複数枚のタイル状の誘電体３２を取り付けた構成である。蓋本体３０及びスロットアンテナ３１は、例えばアルミニウムなどの導電性材料で一体的に構成され、電気的に接地状態である。図１に示すように処理容器２の上方を蓋体３によって塞いだ状態では、蓋本体３０の下面周辺部と処理容器２の上面との間に配置されたＯリング３３と、後述する各スロット７０の周りに配置されたＯリング（Ｏリングの配置位置を図５中に一点鎖線７０’で示す）によって、処理室４内の気密性が保持されている。   The lid 3 has a configuration in which a slot antenna 31 is integrally formed on the lower surface of the lid body 30, and a plurality of tile-shaped dielectrics 32 are attached to the lower surface of the slot antenna 31. The lid body 30 and the slot antenna 31 are integrally formed of a conductive material such as aluminum and are electrically grounded. As shown in FIG. 1, in the state where the upper portion of the processing container 2 is closed by the lid body 3, an O-ring 33 disposed between the lower peripheral portion of the lid main body 30 and the upper surface of the processing container 2, and slots described later. Airtightness in the processing chamber 4 is maintained by an O-ring arranged around the 70 (the arrangement position of the O-ring is indicated by a one-dot chain line 70 ′ in FIG. 5).

蓋本体３０の内部には、断面形状が矩形状の方形導波管３５が複数本水平に配置されている。この実施の形態では、何れも直線上に延びる６本の方形導波管３５を有しており、各方形導波管３５同士が互いに平行となるように並列に配置されている。各方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向がＨ面で垂直となり、短辺方向がＥ面で水平となるように配置されている。なお、長辺方向と短辺方向をどのように配置するかは、モードによって変る。また各方形導波管３５の内部は、例えばフッ素樹脂（例えばテフロン（登録商標））の誘電部材３６がそれぞれ充填されている。なお、誘電部材３６の材質は、フッ素樹脂の他、例えば、Ａｌ２Ｏ３、石英などの誘電材料も使用できる。 Inside the lid body 30, a plurality of rectangular waveguides 35 having a rectangular cross section are arranged horizontally. In this embodiment, each has six rectangular waveguides 35 extending in a straight line, and the rectangular waveguides 35 are arranged in parallel so as to be parallel to each other. The rectangular waveguides 35 are arranged so that the long side direction of the cross-sectional shape (rectangular shape) is perpendicular to the H plane and the short side direction is horizontal to the E plane. Note that how the long side direction and the short side direction are arranged varies depending on the mode. Each rectangular waveguide 35 is filled with a dielectric member 36 made of, for example, a fluororesin (for example, Teflon (registered trademark)). The dielectric member 36 may be made of a dielectric material such as Al 2 O 3 or quartz in addition to the fluororesin.

処理室４の外部には、図２に示されるように、この実施の形態では３つのマイクロ波供給装置４０が設けられており、各マイクロ波供給装置４０からは、例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、蓋本体３０の内部に設けられた２本ずつの方形導波管３５に対してそれぞれ導入されるようになっている。各マイクロ波供給装置４０と２本ずつの各方形導波管３５との間には、２本の方形導波管３５に対してマイクロ波を分配して導入させるためのＹ分岐管４１がそれぞれ接続してある。   As shown in FIG. 2, three microwave supply devices 40 are provided outside the processing chamber 4 in this embodiment, and each microwave supply device 40 has, for example, a microwave of 2.45 GHz. Are introduced into each of the two rectangular waveguides 35 provided inside the lid main body 30. Between each microwave supply device 40 and each of the two rectangular waveguides 35, there are Y branch pipes 41 for distributing and introducing the microwaves to the two rectangular waveguides 35, respectively. Connected.

また、このＹ分岐管４１とマイクロ波供給装置４０との間には、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ、定在波比）を測定する測定部としての方向性結合器１２０が取り付けられている。   Further, between the Y branch pipe 41 and the microwave supply device 40, as a measurement unit for measuring the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) of the microwave propagating in the rectangular waveguide 35 A directional coupler 120 is attached.

図１に示されるように、蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５の上部は蓋本体３０の上面において開口しており、そのように開口した各方形導波管３５の上方から、各方形導波管３５内に上面部材４５が昇降自在に挿入されている。この上面部材４５も導電性を有する非磁性材料、例えばアルミニウムで構成される。   As shown in FIG. 1, the upper part of each rectangular waveguide 35 formed inside the lid body 30 is open on the upper surface of the lid body 30, and above each rectangular waveguide 35 thus opened. Therefore, the upper surface member 45 is inserted into each rectangular waveguide 35 so as to be movable up and down. The upper surface member 45 is also made of a nonmagnetic material having conductivity, such as aluminum.

一方、蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５の下面は、蓋本体３０の下面に一体的に形成されたスロットアンテナ３１を構成している。上述のように、断面形状が矩形状に形成された各方形導波管３５内面の短辺方向がＥ面であるので、方形導波管３５の内部に臨んでいるこれら上面部材４５の下面とスロットアンテナ３１の上面がＥ面となっている。蓋本体３０の上方には、方形導波管３５の上面部材４５を、水平な姿勢を保ったまま方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）に対して昇降移動させる昇降機構４６が、各方形導波管３５毎に設けられている。   On the other hand, the lower surface of each rectangular waveguide 35 formed inside the lid body 30 constitutes a slot antenna 31 formed integrally with the lower surface of the lid body 30. As described above, since the short side direction of the inner surface of each rectangular waveguide 35 having a rectangular cross-sectional shape is the E surface, the lower surface of these upper surface members 45 facing the inside of the rectangular waveguide 35 and The upper surface of the slot antenna 31 is an E surface. Above the lid body 30, an elevating mechanism 46 that moves the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 up and down with respect to the lower surface (slot antenna 31) of the rectangular waveguide 35 while maintaining a horizontal posture is provided. It is provided for each rectangular waveguide 35.

図３に示すように、方形導波管３５の上面部材４５は、蓋本体３０の上面を覆うように取付けられたカバー体５０内に配置される。カバー体５０の内部には、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させるために充分な高さを持った空間が形成されている。カバー体５０の上面には、一対のガイド部５１とガイド部５１同士の間に配置された昇降部５２が配置されており、これらガイド部５１と昇降部５２によって方形導波管３５の上面部材４５を水平な姿勢を保ちながら昇降移動させる昇降機構４６が構成されている。   As shown in FIG. 3, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is disposed in a cover body 50 attached so as to cover the upper surface of the lid body 30. A space having a sufficient height for raising and lowering the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is formed inside the cover body 50. On the upper surface of the cover body 50, a pair of guide parts 51 and an elevating part 52 arranged between the guide parts 51 are arranged, and the upper surface member of the rectangular waveguide 35 is formed by the guide parts 51 and the elevating part 52. A lifting mechanism 46 is configured to move the 45 up and down while maintaining a horizontal posture.

方形導波管３５の上面部材４５は、各ガイド部５１に設けられた一対のガイドロッド５５と、昇降部５２に設けられた一対の昇降ロッド５６を介して、カバー体５０の上面から吊下げられている。昇降ロッド５６はネジで構成されており、昇降ロッド５６の下端を、上面部材４５の上面に形成されたネジ孔５３にネジ係合（螺合）させることにより、カバー体５０の内部において、方形導波管３５の上面部材４５を落下させずに支持している。   The upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is suspended from the upper surface of the cover body 50 via a pair of guide rods 55 provided on each guide portion 51 and a pair of elevating rods 56 provided on the elevating portion 52. It has been. The elevating rod 56 is constituted by a screw, and the lower end of the elevating rod 56 is engaged with (screwed into) a screw hole 53 formed in the upper surface of the upper surface member 45, thereby forming a square shape inside the cover body 50. The upper surface member 45 of the waveguide 35 is supported without dropping.

ガイドロッド５５の下端には、ストッパー用のナット５７が取付けてあり、このナット５７を方形導波管３５の上面部材４５の内部に形成された孔部５８内で締め付けて固定することにより、上面部材４５の上面に一対のガイドロッド５５が垂直に固定された状態になっている。   A stopper nut 57 is attached to the lower end of the guide rod 55, and the nut 57 is fastened and fixed in a hole 58 formed in the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35. A pair of guide rods 55 are fixed vertically on the upper surface of the member 45.

これらガイドロッド５５と昇降ロッド５６の上端は、カバー体５０の上面を貫通し、上方に突出している。ガイド部５１において突出しているガイドロッド５５の上端は、カバー体５０の上面に固定されたガイド６０内を貫通し、ガイド６０内においてガイドロッド５５が垂直方向にスライド移動できるようになっている。こうしてガイドロッド５５が垂直方向にスライド移動することにより、方形導波管３５の上面部材４５は常に水平姿勢に保たれ、方形導波管３５の上面部材４５と下面（スロットアンテナ３１の上面）が常に平行となる。   The upper ends of the guide rod 55 and the elevating rod 56 penetrate the upper surface of the cover body 50 and protrude upward. The upper end of the guide rod 55 protruding from the guide portion 51 passes through the guide 60 fixed to the upper surface of the cover body 50, and the guide rod 55 can slide in the guide 60 in the vertical direction. As the guide rod 55 slides in the vertical direction in this manner, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is always maintained in a horizontal position, and the upper surface member 45 and the lower surface (the upper surface of the slot antenna 31) of the rectangular waveguide 35 are moved. Always parallel.

また、このようにガイド６０内を貫通しているガイドロッド５５の周面には、後に説明する方形導波管３５の下面に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈを示す目盛り５４が設けられている。   Further, the height of the upper surface of the rectangular waveguide 35 (the lower surface of the upper surface member 45) with respect to the lower surface of the rectangular waveguide 35 described later is formed on the peripheral surface of the guide rod 55 penetrating through the guide 60 in this way. A scale 54 indicating h is provided.

一方、昇降部５２において突出している昇降ロッド５６の上端には、タイミングプーリ６１が固定されている。このタイミングプーリ６１がカバー体５０の上面に載っていることにより、昇降ロッド５６の下端にネジ係合（螺合）している上面部材４５が、カバー体５０の内部において落下せずに支持されている。   On the other hand, a timing pulley 61 is fixed to the upper end of the lifting rod 56 protruding from the lifting portion 52. Since the timing pulley 61 is placed on the upper surface of the cover body 50, the upper surface member 45 that is screw-engaged (screwed) to the lower end of the lifting rod 56 is supported without falling inside the cover body 50. ing.

一対の昇降ロッド５６に取り付けられたタイミングプーリ６１同士は、タイミングベルト６２によって同期回転するようになっている。また、昇降ロッド５６の上端部には、回転ハンドル６３が取り付けられている。更にまた、昇降ロッド５６の上端部には、昇降ロッド５６を回転駆動させる駆動部としてのモータ１１５が接続してある。この回転ハンドル６３を回転操作するか、あるいは、モータ１１５の回転駆動により、一対の昇降ロッド５６をタイミングプーリ６１およびタイミングベルト６２を介して同期回転させ、これによって、昇降ロッド５６の下端にネジ係合（螺合）している上面部材４５が、カバー体５０の内部において昇降するようになっている。   The timing pulleys 61 attached to the pair of elevating rods 56 are synchronously rotated by a timing belt 62. A rotating handle 63 is attached to the upper end of the lifting rod 56. Furthermore, a motor 115 is connected to the upper end portion of the elevating rod 56 as a drive unit that rotationally drives the elevating rod 56. By rotating the rotary handle 63 or by rotating the motor 115, the pair of lifting rods 56 are rotated synchronously via the timing pulley 61 and the timing belt 62, so that the lower end of the lifting rod 56 is threaded. The joined (threaded) upper surface member 45 is moved up and down inside the cover body 50.

かかる昇降機構４６にあっては、回転ハンドル６３を回転操作するか、あるいは、モータ１１５の回転駆動によって、方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部において昇降移動させることができ、その際、ガイド部５１に設けられたガイドロッド５５がガイド６０内を垂直方向にスライド移動するので、方形導波管３５の上面部材４５は常に水平姿勢に保たれ、方形導波管３５の上面部材４５と下面（スロットアンテナ３１の上面）は常に平行となる。   In such an elevating mechanism 46, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 can be moved up and down inside the cover body 50 by rotating the rotary handle 63 or by rotating the motor 115. At this time, since the guide rod 55 provided in the guide portion 51 slides in the guide 60 in the vertical direction, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is always maintained in a horizontal posture, and the upper surface of the rectangular waveguide 35 is maintained. The member 45 and the lower surface (the upper surface of the slot antenna 31) are always parallel.

上述のように、方形導波管３５の内部には誘電部材３６が充填されているので、方形導波管３５の上面部材４５は、誘電部材３６の上面に接する位置まで下降することができる。そして、このように誘電部材３６の上面に接する位置を下限として、方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部で昇降移動させることにより、回転ハンドル６３の回転操作か、あるいは、モータ１１５の回転駆動により、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１の上面）に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈ（Ｅ面である方形導波管３５の上面部材４５の下面とスロットアンテナ３１の上面の高さｈ）を任意に変えることが可能である。また、このように回転ハンドル６３の回転操作もしくはモータ１１５の回転駆動で変えられた方形導波管３５の下面に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈが、ガイドロッド５５の周面に設けられた目盛り５４によって読み取られるようになっている。なお、カバー体５０の高さは、後述するように処理室４内で行われるプラズマ処理の条件に応じて方形導波管３５の上面部材４５を昇降移動させる際に、上面部材４５を充分な高さにまで移動させることができるように設定される。   As described above, since the dielectric member 36 is filled in the rectangular waveguide 35, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 can be lowered to a position in contact with the upper surface of the dielectric member 36. Then, with the position in contact with the upper surface of the dielectric member 36 as the lower limit, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is moved up and down inside the cover body 50, so that the rotation handle 63 can be rotated, or the motor 115, the height h of the upper surface of the rectangular waveguide 35 (the lower surface of the upper surface member 45) relative to the lower surface of the rectangular waveguide 35 (the upper surface of the slot antenna 31) (the E-plane of the rectangular waveguide 35). The height h) of the lower surface of the upper surface member 45 and the upper surface of the slot antenna 31 can be arbitrarily changed. Further, the height h of the upper surface of the rectangular waveguide 35 (the lower surface of the upper surface member 45) relative to the lower surface of the rectangular waveguide 35 changed by the rotation operation of the rotary handle 63 or the rotation drive of the motor 115 in this way is the guide. It is read by a scale 54 provided on the peripheral surface of the rod 55. Note that the height of the cover body 50 is sufficient when the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is moved up and down according to the conditions of the plasma processing performed in the processing chamber 4 as described later. It is set so that it can be moved to height.

上面部材４５は、例えばアルミニウムなどの導電性の非磁性材料からなり、上面部材４５の周面部には、蓋本体３０に対して電気的に導通させるためのシールドスパイラル６５が取り付けてある。このシールドスパイラル６５の表面には、電気抵抗下げるために例えば金メッキなどが施されている。したがって、方形導波管３５の内壁面全体は互いに電気的に導通した導電性部材で構成されており、方形導波管３５の内壁面全体に沿って放電せずに電流が円滑に流れるように構成されている。   The upper surface member 45 is made of, for example, a conductive nonmagnetic material such as aluminum, and a shield spiral 65 for electrically conducting the lid main body 30 is attached to the peripheral surface portion of the upper surface member 45. For example, gold plating is applied to the surface of the shield spiral 65 in order to reduce the electric resistance. Therefore, the entire inner wall surface of the rectangular waveguide 35 is composed of electrically conductive members that are electrically connected to each other so that current flows smoothly without discharging along the entire inner wall surface of the rectangular waveguide 35. It is configured.

前述の方向性結合器１２０によって検出された方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲは、制御部１１６に入力されている。制御部１１６は、こうして方向性結合器１２０で測定されるＶＳＷＲを最小にさせるようにモータ１１５の回転駆動を制御し、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１の上面）に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈ（Ｅ面である方形導波管３５の上面部材４５の下面とスロットアンテナ３１の上面の高さｈ）を変えるようになっている。   The microwave VSWR propagating in the rectangular waveguide 35 detected by the directional coupler 120 is input to the control unit 116. The controller 116 controls the rotational drive of the motor 115 so as to minimize the VSWR measured by the directional coupler 120 in this way, and the rectangular waveguide with respect to the lower surface of the rectangular waveguide 35 (the upper surface of the slot antenna 31). The height h of the upper surface of 35 (the lower surface of the upper surface member 45) (the height h of the lower surface of the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 which is the E surface and the upper surface h of the slot antenna 31) is changed.

また図４では、マイクロ波アプリケータのインピーダンス整合を行い、負荷からの反射電力を少なくするためのチューナー１２１、マイクロ波反射電力を吸収してマグネトロン（マイクロ波供給装置４０）を保護するためのアイソレータ１２２も方形導波管３５に接続した状態を示している。   In FIG. 4, impedance matching of the microwave applicator is performed, a tuner 121 for reducing the reflected power from the load, and an isolator for absorbing the reflected microwave power to protect the magnetron (microwave supply device 40). Reference numeral 122 denotes a state in which it is connected to the rectangular waveguide 35.

ここで、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波の進行波電力をＰｆ、反射波電力をＰｒとすれば、方向性結合器１２０で測定されるＶＳＷＲは次式（３）によって求められる。
ＶＳＷＲ＝（１＋（Ｐｒ／Ｐｆ）１／２）／（１−（Ｐｒ／Ｐｆ）１／２） （３） Here, assuming that the traveling wave power of the microwave propagating in the rectangular waveguide 35 is Pf and the reflected wave power is Pr, the VSWR measured by the directional coupler 120 is obtained by the following equation (3).
VSWR = (1+ (Pr / Pf) 1/2 ) / (1- (Pr / Pf) 1/2 ) (3)

そして、プラズマ処理中は、マイクロ波供給装置４０で発生させたマイクロ波が各方形導波管３５に導入され、それぞれの各スロット７０を通じて各誘電体３２中を伝播していくが、各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播して、処理室４内にプラズマが多く生成されればされるほど、反射波電力Ｐｒが減るので、ＶＳＷＲは小さくなる。逆に、各スロット７０から各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播せず、処理室４内でのプラズマ生成に消費されるマイクロ波が少なくなればなるほど、反射波電力Ｐｒが増えので、ＶＳＷＲは大きくなる。したがって、方向性結合器１２０で測定されるＶＳＷＲが最小のとき、各方形導波管３５から各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播し、処理室４内のプラズマ生成に最も効率良く消費された状態となる。   During the plasma processing, the microwaves generated by the microwave supply device 40 are introduced into the respective rectangular waveguides 35 and propagate through the respective dielectrics 32 through the respective slots 70. As the microwave propagates more efficiently in each dielectric 32 through and more plasma is generated in the processing chamber 4, the reflected wave power Pr decreases, and thus the VSWR becomes smaller. Conversely, the microwaves do not efficiently propagate from the slots 70 into the dielectrics 32, and the less the microwaves consumed for plasma generation in the processing chamber 4, the more the reflected wave power Pr increases. VSWR increases. Therefore, when the VSWR measured by the directional coupler 120 is minimum, the microwaves are efficiently propagated from the respective rectangular waveguides 35 to the respective dielectrics 32 through the respective slots 70 to generate plasma in the processing chamber 4. It will be in the state of being consumed most efficiently.

図１に示すように、スロットアンテナ３１を構成する各方形導波管３５の下面には、透孔としての複数のスロット７０が、各方形導波管３５の長手方向に沿って等間隔に配置されている。この実施の形態では、各方形導波管３５毎に１２個ずつ（Ｇ５相当）のスロット７０が、それぞれ直列に並べて設けられており、スロットアンテナ３１全体で、１２個×６列＝７２箇所のスロット７０が、蓋本体３０の下面（スロットアンテナ３１）全体に均一に分布して配置されている。各スロット７０同士の間隔は、各方形導波管３５の長手方向において互いに隣接するスロット７０間が中心軸同士で例えばλｇ’／２（λｇ’は、２．４５ＧＨｚとした場合の初期設定時のマイクロ波の導波管内波長）となるように設定される。なお、各方形導波管３５に形成されるスロット７０の数は任意であり、例えば各方形導波管３５毎に１３個ずつのスロット７０を設け、スロットアンテナ３１全体で、１３×６列＝７８所のスロット７０を蓋本体３０の下面（スロットアンテナ３１）全体に均一に分布しても良い。   As shown in FIG. 1, a plurality of slots 70 as through holes are arranged at equal intervals along the longitudinal direction of each rectangular waveguide 35 on the lower surface of each rectangular waveguide 35 constituting the slot antenna 31. Has been. In this embodiment, twelve (G5 equivalent) slots 70 are provided in series for each of the rectangular waveguides 35, and the slot antenna 31 as a whole has 12 × 6 rows = 72 locations. The slots 70 are uniformly distributed on the entire lower surface (slot antenna 31) of the lid body 30. The spacing between the slots 70 is such that, for example, λg ′ / 2 (λg ′ is 2.45 GHz) between the slots 70 adjacent to each other in the longitudinal direction of each rectangular waveguide 35 at the time of initial setting. (Wavelength in the waveguide of the microwave). The number of slots 70 formed in each rectangular waveguide 35 is arbitrary. For example, 13 slots 70 are provided for each rectangular waveguide 35, and the entire slot antenna 31 has 13 × 6 rows = The 78 slots 70 may be uniformly distributed on the entire lower surface (slot antenna 31) of the lid body 30.

このようにスロットアンテナ３１の全体に均一に分布して配置された各スロット７０の内部には、例えばＡｌ２Ｏ３からなる誘電部材７１がそれぞれ充填されている。なお、誘電部材７１として、例えばフッ素樹脂、石英などの誘電材料を用いることもできる。また、これら各スロット７０の下方には、上述のようにスロットアンテナ３１の下面に取付けられた複数枚の誘電体３２がそれぞれ配置されている。各誘電体３２は長方形の平板状をなしており、例えば石英ガラス、ＡｌＮ、Ａｌ２Ｏ３、サファイア、ＳｉＮ、セラミックス等の誘電材料で構成される。 In this manner, the slots 70 arranged uniformly distributed throughout the slot antenna 31 are filled with dielectric members 71 made of, for example, Al 2 O 3 . As the dielectric member 71, for example, a dielectric material such as fluororesin or quartz can be used. A plurality of dielectrics 32 attached to the lower surface of the slot antenna 31 as described above are disposed below the slots 70, respectively. Each dielectric 32 has a rectangular flat plate shape, and is made of a dielectric material such as quartz glass, AlN, Al 2 O 3 , sapphire, SiN, or ceramics.

図２に示されるように、各誘電体３２は、一つのマイクロ波供給装置４０に対してＹ分岐管４１を介して接続された２本の方形導波管３５を跨ぐようにそれぞれ配置される。前述のように、蓋本体３０の内部には全部で６本の方形導波管３５が平行に配置されており、各誘電体３２は、それぞれ２本ずつの方形導波管３５に対応するように、３列に配置されている。   As shown in FIG. 2, each dielectric 32 is disposed so as to straddle two rectangular waveguides 35 connected to one microwave supply device 40 via a Y branch tube 41. . As described above, a total of six rectangular waveguides 35 are arranged in parallel inside the lid body 30, and each dielectric 32 corresponds to two rectangular waveguides 35. Are arranged in three rows.

また前述のように、各方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）には、それぞれ１２個ずつのスロット７０が直列に並べて配置されており、各誘電体３２は、互いに隣接する２本の方形導波管３５（Ｙ分岐管４１を介して同じマイクロ波供給装置４０に接続された２本の方形導波管３５）の各スロット７０同士間を跨ぐように取り付けられている。これにより、スロットアンテナ３１の下面には、全部で１２個×３列＝３６枚の誘電体３２が取り付けられている。スロットアンテナ３１の下面には、これら３６枚の誘電体３２を１２個×３列に配列された状態で支持するための、格子状に形成された梁７５が設けられている。なお、各方形導波管３５の下面に形成するスロット７０の個数は任意であり、例えば各方形導波管３５の下面にそれぞれ１３個ずつのスロット７０を設け、スロットアンテナ３１の下面に、全部で１３個×３列＝３９枚の誘電体３２を配列させても良い。   Further, as described above, twelve slots 70 are arranged in series on the lower surface (slot antenna 31) of each rectangular waveguide 35, and each dielectric 32 has two adjacent ones. The rectangular waveguide 35 (two rectangular waveguides 35 connected to the same microwave supply device 40 via the Y branch pipe 41) is attached so as to straddle between the slots 70. Thus, a total of 12 × 3 rows = 36 dielectrics 32 are attached to the lower surface of the slot antenna 31. On the lower surface of the slot antenna 31, a beam 75 formed in a lattice shape is provided to support the 36 dielectrics 32 in a state of being arranged in 12 × 3 rows. The number of slots 70 formed on the lower surface of each rectangular waveguide 35 is arbitrary. For example, 13 slots 70 are provided on the lower surface of each rectangular waveguide 35, and all the slots 70 are provided on the lower surface of the slot antenna 31. Therefore, 13 × 3 rows = 39 dielectrics 32 may be arranged.

ここで、図５は、蓋体３の下方から見た誘電体３２の拡大図である。図６は、図５中のＸ−Ｘ線における誘電体３２の縦断面である。梁７５は、各誘電体３２の周囲を囲むように配置されており、各誘電体３２をスロットアンテナ３１の下面に密着させた状態で支持している。梁７５は、例えばアルミニウムなどの非磁性の導電性材料からなり、スロットアンテナ３１および蓋本体３０と共に電気的に接地された状態になっている。この梁７５によって各誘電体３２の周囲を支持することにより、各誘電体３２の下面の大部分を処理室４内に露出させた状態にさせている。   Here, FIG. 5 is an enlarged view of the dielectric 32 viewed from below the lid 3. FIG. 6 is a longitudinal section of the dielectric 32 taken along line XX in FIG. The beam 75 is disposed so as to surround each dielectric 32, and supports each dielectric 32 in a state of being in close contact with the lower surface of the slot antenna 31. The beam 75 is made of a nonmagnetic conductive material such as aluminum, and is electrically grounded together with the slot antenna 31 and the lid body 30. The periphery of each dielectric 32 is supported by the beam 75, so that most of the lower surface of each dielectric 32 is exposed in the processing chamber 4.

各誘電体３２と各スロット７０の間は、Ｏリング７０’などのシール部材を用いて、封止された状態となっている。蓋本体３０の内部に形成された各方形導波管３５に対しては、例えば大気圧の状態でマイクロ波が導入されるが、このように各誘電体３２と各スロット７０の間がそれぞれ封止されているので、処理室４内の気密性が保持されている。   Each dielectric 32 and each slot 70 are sealed using a seal member such as an O-ring 70 ′. For example, microwaves are introduced into each rectangular waveguide 35 formed inside the lid body 30 at atmospheric pressure, and thus the gap between each dielectric 32 and each slot 70 is sealed. Since it is stopped, the airtightness in the processing chamber 4 is maintained.

各誘電体３２は、長手方向の長さＬが真空引きされた処理室４内におけるマイクロ波の自由空間波長λ＝約１２０ｍｍよりも長く、幅方向の長さＭが自由空間波長λよりも短い長方形に形成されている。マイクロ波供給装置４０で例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発生させた場合、誘電体の表面を伝播するマイクロ波の波長λは自由空間波長λにほぼ等しくなる。このため、各誘電体３２の長手方向の長さＬは、１２０ｍｍよりも長く、例えば１８８ｍｍに設定される。また、各誘電体３２の幅方向の長さＭは、１２０ｍｍよりも短く、例えば４０ｍｍに設定される。   Each dielectric 32 has a length L in the longitudinal direction longer than the free space wavelength λ of the microwave in the processing chamber 4 evacuated to about 120 mm, and a length M in the width direction is shorter than the free space wavelength λ. It is formed in a rectangle. When a microwave of 2.45 GHz, for example, is generated by the microwave supply device 40, the wavelength λ of the microwave propagating on the surface of the dielectric becomes substantially equal to the free space wavelength λ. For this reason, the length L in the longitudinal direction of each dielectric 32 is set to be longer than 120 mm, for example, 188 mm. In addition, the length M in the width direction of each dielectric 32 is set shorter than 120 mm, for example, 40 mm.

また、各誘電体３２の下面には、凹凸が形成されている。即ち、この実施の形態では、長方形に形成された各誘電体３２の下面において、その長手方向に沿って７個の凹部８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇが直列に並べて配置されている。これら各凹部８０ａ〜８０ｇは、平面視ではいずれもほぼ等しい略長方形状をなしている。また、各凹部８０ａ〜８０ｇの内側面は、ほぼ垂直な壁面８１になっている。   Further, unevenness is formed on the lower surface of each dielectric 32. That is, in this embodiment, seven concave portions 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, and 80g are arranged in series along the longitudinal direction on the lower surface of each dielectric 32 formed in a rectangular shape. ing. Each of the recesses 80a to 80g has a substantially rectangular shape that is substantially equal in plan view. Further, the inner side surfaces of the recesses 80a to 80g are substantially vertical wall surfaces 81.

各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄは、全てが同じ深さではなく、凹部８０ａ〜８０ｇの深さの一部もしくは、全部の深さｄが異なるように構成されている。図６に示した実施の形態では、スロット７０に最も近い凹部８０ｂ、８０ｆの深さｄが最も浅くなっており、スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄが最も深くなっている。そして、スロット７０真下の凹部８０ｂ、８０ｆの両側に位置する凹部８０ａ、８０ｃ及び凹部８０ｅ、８０ｇは、スロット７０真下の凹部８０ｂ、８０ｆの深さｄとスロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄの中間の深さｄとなっている。   The depths d of the recesses 80a to 80g are not all the same depth, but are configured such that part of the depths of the recesses 80a to 80g or the entire depth d is different. In the embodiment shown in FIG. 6, the depth d of the recesses 80b and 80f closest to the slot 70 is the shallowest, and the depth d of the recess 80d farthest from the slot 70 is the deepest. The recesses 80a and 80c and the recesses 80e and 80g located on both sides of the recesses 80b and 80f immediately below the slot 70 are the depth d of the recesses 80b and 80f immediately below the slot 70 and the depth d of the recess 80d farthest from the slot 70, respectively. The depth d is an intermediate depth.

但し、誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ、８０ｇと２つのスロット７０の内方に位置している凹部８０ｃ、８０ｅに関しては、両端の凹部８０ａ、８０ｇの深さｄは、スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ、８０ｅの深さｄよりも浅くなっている。従って、この実施の形態では、各凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄの関係は、スロット７０に最も近い凹部８０ｂ、８０ｆの深さｄ＜誘電体３２の長手方向両端に位置する凹部８０ａ、８０ｇの深さｄ＜スロット７０の内方に位置する凹部８０ｃ、８０ｅの深さｄ＜スロット７０から最も遠い凹部８０ｄの深さｄとなっている。   However, regarding the recesses 80a and 80g located at both ends of the dielectric 32 in the longitudinal direction and the recesses 80c and 80e located inside the two slots 70, the depth d of the recesses 80a and 80g at both ends is determined by the slot 70. Are shallower than the depth d of the recesses 80c and 80e located inward. Therefore, in this embodiment, the relationship between the depths d of the recesses 80a to 80g is such that the depth d of the recesses 80b and 80f closest to the slot 70 <the recesses 80a and 80g located at both ends in the longitudinal direction of the dielectric 32. The depth d <the depth d of the recesses 80 c and 80 e positioned inward of the slot 70 <the depth d of the recess 80 d farthest from the slot 70.

また、凹部８０ａと凹部８０ｇの位置での誘電体３２の厚さｔ１と、凹部８０ｂと凹部８０ｆの位置での誘電体３２の厚さｔ２と、凹部８０ｃと凹部８０ｅの位置での誘電体３２の厚さｔ３は、いずれも後述するように誘電体３２の内部をマイクロ波が伝播する際に、凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と、凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播を、それぞれ実質的に妨げない厚さに設定される。これに対して、凹部８０ｄの位置での誘電体３２の厚さｔ４は、後述するように誘電体３２の内部をマイクロ波が伝播する際に、凹部８０ｄの位置においてはいわゆるカットオフを生じさせ、凹部８０ｄの位置では実質的にマイクロ波を伝播させない厚さに設定される。これにより、一方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ａ〜８０ｃの位置におけるマイクロ波の伝播と、他方の方形導波管３５のスロット７０の側に配置された凹部８０ｅ〜８０ｇの位置におけるマイクロ波の伝播が、凹部８０ｄの位置でカットオフされて、お互いに干渉し合わず、一方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波と、他方の方形導波管３５のスロット７０から出たマイクロ波の干渉が防止されている。 Further, the thickness t 1 of the dielectric 32 at the positions of the recess 80a and the recess 80g, the thickness t 2 of the dielectric 32 at the positions of the recess 80b and the recess 80f, and the dielectric at the positions of the recess 80c and the recess 80e. the thickness t 3 of the body 32, when the microwave inside the dielectric 32 so as both to be described later is propagated, and the microwave propagation in the position of the recess 80 a - 80 c, micro at the position of the recess 80e~80g Each is set to a thickness that does not substantially impede wave propagation. In contrast, the thickness t 4 of the dielectric 32 at the position of the recess 80d, when microwaves inside the dielectric 32 as described later propagate, produce so-called cut-off in the position of the recess 80d The thickness is set so as not to propagate the microwave substantially at the position of the recess 80d. As a result, the propagation of microwaves at the positions of the recesses 80a to 80c disposed on the slot 70 side of the one rectangular waveguide 35 and the recess 80e disposed on the slot 70 side of the other rectangular waveguide 35 are performed. The microwave propagation at the position of ˜80 g is cut off at the position of the recess 80 d and does not interfere with each other, and the microwave exiting from the slot 70 of one rectangular waveguide 35 and the other rectangular waveguide Microwave interference from the slot 70 of the tube 35 is prevented.

各誘電体３２を支持している梁７５の下面には、各誘電体２２の周囲において処理室４内に処理ガスを供給するためのガス噴射口８５がそれぞれ設けられている。ガス噴射口８５は、各誘電体２２毎にその周囲を囲むように複数箇所に形成されることにより、処理室４の上面全体にガス噴射口８５が均一に分布して配置されている。   Gas injection ports 85 for supplying a processing gas into the processing chamber 4 around the dielectrics 22 are respectively provided on the lower surface of the beam 75 supporting the dielectrics 32. The gas injection ports 85 are formed at a plurality of locations so as to surround the periphery of each dielectric 22, so that the gas injection ports 85 are uniformly distributed over the entire upper surface of the processing chamber 4.

図１に示すように、蓋本体３０内部には処理ガス供給用のガス配管９０と、冷却水供給用の冷却水配管９１が設けられている。ガス配管９０は、梁７５の下面に設けられた各ガス噴射口８５に連通している。   As shown in FIG. 1, a gas pipe 90 for supplying a processing gas and a cooling water pipe 91 for supplying cooling water are provided inside the lid main body 30. The gas pipe 90 communicates with each gas injection port 85 provided on the lower surface of the beam 75.

ガス配管９０には、処理室４の外部に配置された処理ガス供給源９５が接続されている。この実施の形態では、処理ガス供給源９５として、アルゴンガス供給源１００、成膜ガスとしてのシランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２が用意され、各々バルブ１００ａ、１０１ａ、１０２ａ、マスフローコントローラ１００ｂ、１０１ｂ、１０２ｂ、バルブ１００ｃ、１０１ｃ、１０２ｃを介して、ガス配管９０に接続されている。これにより、処理ガス供給源９５からガス配管９０に供給された処理ガスが、ガス噴射口８５から処理室４内に噴射されるようになっている。   A processing gas supply source 95 disposed outside the processing chamber 4 is connected to the gas pipe 90. In this embodiment, an argon gas supply source 100, a silane gas supply source 101 as a film forming gas, and a hydrogen gas supply source 102 are prepared as a processing gas supply source 95, and valves 100a, 101a, 102a, a mass flow controller 100b, 101b, 102b and valves 100c, 101c, 102c are connected to the gas pipe 90. As a result, the processing gas supplied from the processing gas supply source 95 to the gas pipe 90 is injected into the processing chamber 4 from the gas injection port 85.

冷却水配管９１には、処理室４の外部に配置された冷却水供給源１０５から冷却水を循環供給する冷却水供給配管１０６と冷却水戻り配管１０７が接続されている。これら冷却水供給配管１０６と冷却水戻り配管１０７を通じて冷却水供給源１０５から冷却水配管９１に冷却水が循環供給されることにより、蓋本体３０は所定の温度に保たれている。   A cooling water supply pipe 106 and a cooling water return pipe 107 that circulate and supply cooling water from a cooling water supply source 105 disposed outside the processing chamber 4 are connected to the cooling water pipe 91. The cooling water is circulated from the cooling water supply source 105 to the cooling water pipe 91 through the cooling water supply pipe 106 and the cooling water return pipe 107, so that the lid body 30 is maintained at a predetermined temperature.

さて、以上のように構成された本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１において、例えばアモルファスシリコン成膜する場合について説明する。処理する際には、処理室４内のサセプタ１０上に基板Ｇを載置し、処理ガス供給源９５からガス配管９０、ガス噴射口８５を経て所定の処理ガス、例えばアルゴンガス／シランガス／水素の混合ガスを処理室４内に供給しつつ、排気口２３から排気して処理室４内を所定の圧力に設定する。この場合、蓋本体３０の下面全体に分布して配置されているガス噴射口８５から処理ガスを噴き出すことにより、サセプタ１０上に載置された基板Ｇの表面全体に処理ガスを満遍なく供給することができる。   Now, for example, a case where an amorphous silicon film is formed in the plasma processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention configured as described above will be described. In processing, the substrate G is placed on the susceptor 10 in the processing chamber 4, and a predetermined processing gas such as argon gas / silane gas / hydrogen is supplied from the processing gas supply source 95 through the gas pipe 90 and the gas injection port 85. The mixed gas is supplied into the processing chamber 4 and exhausted from the exhaust port 23 to set the processing chamber 4 at a predetermined pressure. In this case, the processing gas is evenly supplied to the entire surface of the substrate G placed on the susceptor 10 by ejecting the processing gas from the gas injection ports 85 distributed over the entire lower surface of the lid body 30. Can do.

そして、このように処理ガスを処理室４内に供給する一方で、ヒータ１２によって基板Ｇを所定の温度に加熱する。また、図２に示したマイクロ波供給装置４０で発生させた例えば２．４５ＧＨｚのマイクロ波が、Ｙ分岐管４１を経て各方形導波管３５に導入され、それぞれの各スロット７０を通じて、各誘電体３２中を伝播していく。   Then, while the processing gas is supplied into the processing chamber 4 in this manner, the substrate G is heated to a predetermined temperature by the heater 12. Further, for example, a 2.45 GHz microwave generated by the microwave supply device 40 shown in FIG. 2 is introduced into each rectangular waveguide 35 via the Y branch pipe 41, and each dielectric is passed through each slot 70. Propagates through the body 32.

なお、方形導波管３５に導入されたマイクロ波を各スロット７０から各誘電体３２に伝播させる場合、各スロット７０内に例えばフッ素樹脂、Ａｌ２Ｏ３、石英などといった空気よりも誘電率の高い誘電部材７１が充填されているので、方形導波管３５に導入されたマイクロ波を各スロット７０から各誘電体３２に確実に伝播させることができる。 When the microwaves introduced into the rectangular waveguide 35 are propagated from the slots 70 to the dielectrics 32, the dielectric constant of the slots 70 is higher than that of air such as fluorine resin, Al 2 O 3 , quartz, or the like. Since the high dielectric member 71 is filled, the microwave introduced into the rectangular waveguide 35 can be reliably propagated from each slot 70 to each dielectric 32.

こうして、各誘電体３２中に伝播させたマイクロ波のエネルギーによって、各誘電体３２の表面において処理室４内に電磁界が形成され、電界エネルギーによって処理容器２内の前記処理ガスをプラズマ化することにより、基板Ｇ上の表面に対して、アモルファスシリコン成膜が行われる。この場合、各誘電体３２の下面に凹部８０ａ〜８０ｇが形成されているので、誘電体３２中を伝播したマイクロ波のエネルギーによって、これら凹部８０ａ〜８０ｇの内側面（壁面８１）に対してほぼ垂直の電界を形成させ、その近傍でプラズマを効率良く生成させることができる。また、プラズマの生成箇所も安定させることができる。また、各誘電体３２の下面に形成された複数の凹部８０ａ〜８０ｇの深さｄを互いに異ならせていることにより、各誘電体３２の下面全体においてほぼ均一にプラズマを生成させることができる。また、誘電体３２の横幅を例えば４０ｍｍとしてマイクロ波の自由空間波長λ＝約１２０ｍｍよりも狭くし、誘電体３２の長手方向の長さを例えば１８８ｍｍとしてマイクロ波の自由空間波長λ管内波長λｇよりも長くしていることにより、表面波を誘電体３２の長手方向にのみ伝播させることができる。また、各誘電体３２の中央に設けられた凹部８０ｄにより、２つのスロット７０から伝播されたマイクロ波同士の干渉が防がれる。   Thus, an electromagnetic field is formed in the processing chamber 4 on the surface of each dielectric 32 by the microwave energy propagated in each dielectric 32, and the processing gas in the processing chamber 2 is turned into plasma by the electric field energy. Thereby, an amorphous silicon film is formed on the surface of the substrate G. In this case, since the concave portions 80a to 80g are formed on the lower surface of each dielectric 32, the energy of the microwave propagated through the dielectric 32 is almost equal to the inner surface (wall surface 81) of the concave portions 80a to 80g. A vertical electric field can be formed, and plasma can be efficiently generated in the vicinity thereof. In addition, plasma generation locations can be stabilized. Further, by making the depths d of the plurality of recesses 80a to 80g formed on the lower surface of each dielectric 32 different from each other, plasma can be generated substantially uniformly on the entire lower surface of each dielectric 32. Further, the width of the dielectric 32 is set to 40 mm, for example, so that the free space wavelength λ of the microwave is narrower than about 120 mm, and the length in the longitudinal direction of the dielectric 32 is set to 188 mm, for example. In addition, the surface wave can be propagated only in the longitudinal direction of the dielectric 32. In addition, interference between the microwaves propagated from the two slots 70 is prevented by the recess 80d provided at the center of each dielectric 32.

なお、処理室４の内部では、例えば０．７ｅＶ〜２．０ｅＶの低電子温度、１０１１〜１０１３ｃｍ−３の高密度プラズマによって、基板Ｇへのダメージの少ない均一な成膜が行われる。アモルファスシリコン成膜の条件は、例えば処理室４内の圧力については、５〜１００Ｐａ、好ましくは１０〜６０Ｐａ、基板Ｇの温度については、２００〜４５０℃、好ましくは２５０℃〜３８０℃が適当である。また、処理室４の大きさは、Ｇ３以上（Ｇ３は、基板Ｇの寸法：４００ｍｍ×５００ｍｍ、処理室４の内部寸法：７２０ｍｍ×７２０ｍｍ）が適当であり、例えば、Ｇ４．５（基板Ｇの寸法：７３０ｍｍ×９２０ｍｍ、処理室４の内部寸法：１０００ｍｍ×１１９０ｍｍ）、Ｇ５（基板Ｇの寸法：１１００ｍｍ×１３００ｍｍ、処理室４の内部寸法：１４７０ｍｍ×１５９０ｍｍ）であり、マイクロ波供給装置のパワーの出力については、１〜４Ｗ／ｃｍ２、好ましくは３Ｗ／ｃｍ２が適当である。マイクロ波供給装置のパワーの出力が１Ｗ／ｃｍ２以上であれば、プラズマが着火し、比較的安定してプラズマを発生させることができる。マイクロ波供給装置のパワーの出力が１Ｗ／ｃｍ２未満では、プラズマの着火がしなかったり、プラズマの発生が非常に不安定になり、プロセスが不安定、不均一となって実用的でなくなってしまう。 In the processing chamber 4, uniform film formation with little damage to the substrate G is performed by a low electron temperature of 0.7 eV to 2.0 eV, for example, and high density plasma of 10 11 to 10 13 cm −3. . The conditions for forming the amorphous silicon film are, for example, 5 to 100 Pa, preferably 10 to 60 Pa for the pressure in the processing chamber 4, and 200 to 450 ° C., preferably 250 to 380 ° C. for the temperature of the substrate G. is there. The size of the processing chamber 4 is suitably G3 or more (G3 is the size of the substrate G: 400 mm × 500 mm, the internal size of the processing chamber 4: 720 mm × 720 mm), for example, G4.5 (of the substrate G Dimensions: 730 mm × 920 mm, internal dimensions of the processing chamber 4: 1000 mm × 1190 mm), G5 (substrate G dimensions: 1100 mm × 1300 mm, internal dimensions of the processing chamber 4: 1470 mm × 1590 mm), and the power of the microwave supply device for the output, 1~4W / cm 2, and preferably from 3W / cm 2. When the power output of the microwave supply device is 1 W / cm 2 or more, the plasma is ignited and the plasma can be generated relatively stably. If the power output of the microwave supply device is less than 1 W / cm 2 , the plasma will not ignite, the generation of the plasma will become very unstable, and the process will become unstable and non-uniform, making it impractical. End up.

ここで、処理室４内で行われるこのようなプラズマ処理の条件（例えばガス種、圧力、マイクロ波供給装置のパワー出力等）は、処理の種類などによって適宜設定されるが、一方で、プラズマ処理の条件を変えることによってプラズマ生成に対する処理室４内のインピーダンスが変わると、それに伴って各方形導波管３５内を伝播するマイクロ波の波長（管内波長λｇ）も変化する性質がある。また一方で、上述したように各方形導波管３５毎にスロット７０が所定の間隔（λｇ’／２）で設けられているため、プラズマ処理の条件によってインピーダンスが変わり、それによって管内波長λｇが変化すると、スロット７０同士の間隔（λｇ’／２）と、実際の管内波長λｇの半分の距離とが一致しなくなってしまう。その結果、各方形導波管３５の長手方向に沿って並べられた複数の各スロット７０から処理室４上面の各誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播できなくなってしまう。   Here, the conditions of such plasma processing performed in the processing chamber 4 (for example, gas type, pressure, power output of the microwave supply device, etc.) are appropriately set depending on the type of processing. When the impedance in the processing chamber 4 for plasma generation changes by changing the processing conditions, the wavelength of the microwaves (in-tube wavelength λg) propagating in each rectangular waveguide 35 has the property of changing accordingly. On the other hand, as described above, since the slots 70 are provided for each rectangular waveguide 35 at a predetermined interval (λg ′ / 2), the impedance changes depending on the conditions of the plasma processing, and thereby the in-tube wavelength λg is changed. If it changes, the space | interval ((lambda) g '/ 2) between slots 70 and the distance of the half in-tube wavelength (lambda) g will no longer correspond. As a result, microwaves cannot be efficiently propagated from the plurality of slots 70 arranged along the longitudinal direction of each rectangular waveguide 35 to each dielectric 32 on the upper surface of the processing chamber 4.

そこで本発明の実施の形態にあっては、上述のように、プラズマ処理中、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを方向性結合器１２０で測定しながら、制御部１１６の制御で昇降機構４６のモータ１１５を駆動させ、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させる。そして、ＶＳＷＲを最小にさせる高さに方形導波管３５の上面部材４５を移動させることにより、方形導波管３５から各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播し、処理室４内のプラズマ生成に最も効率良く消費された状態とすることができる。また、このように方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように昇降機構４６を制御して上面部材４５を昇降移動させれば、必然的に、管内波長λｇの山部分と谷部分がスロット７０の位置に一致することとなる。   Therefore, in the embodiment of the present invention, as described above, the control of the control unit 116 is performed while measuring the VSWR of the microwave propagating in the rectangular waveguide 35 with the directional coupler 120 during the plasma processing. Then, the motor 115 of the elevating mechanism 46 is driven to raise and lower the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35. Then, by moving the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 to a height that minimizes VSWR, microwaves are efficiently propagated from the rectangular waveguide 35 through the slots 70 into the dielectrics 32, and processing is performed. It is possible to achieve a state where the plasma is generated most efficiently in the chamber 4. Further, if the upper and lower member 45 is moved up and down by controlling the elevating mechanism 46 so as to minimize the microwave VSWR propagating in the rectangular waveguide 35 as described above, the peak of the wavelength λg in the tube is inevitably produced. The part and the valley part coincide with the position of the slot 70.

即ち、処理室４内にてプラズマ処理が行われている間は、方向性結合器１２０によって方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲが測定される（図７中のステップ１）。そして、制御部１１６において、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にさせるために必要な、方形導波管３５の上面部材４５の昇降移動量ｄｈが演算される（図７中のステップ２）。そして、このステップ３で演算された昇降移動量ｄｈに従って、方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部において昇降させる（図７中のステップ３）。   That is, while the plasma processing is performed in the processing chamber 4, the VSWR of the microwave propagating through the rectangular waveguide 35 is measured by the directional coupler 120 (step 1 in FIG. 7). Then, the control unit 116 calculates the up / down movement amount dh of the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 necessary to minimize the microwave VSWR propagating in the rectangular waveguide 35 (FIG. 7). Middle step 2). Then, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is moved up and down inside the cover body 50 in accordance with the moving amount dh calculated in step 3 (step 3 in FIG. 7).

この場合、上面部材４５の昇降移動は、制御部１１６が、この演算した昇降移動量ｄｈだけ方形導波管３５の上面部材４５を昇降させるように、モータ１１５に稼動信号を入力する。こうして、制御部１１６の制御で稼動させられたモータ１１５の駆動力によって、方形導波管３５の上面部材４５が昇降移動量ｄｈだけ昇降し、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲが最小にさせられる。   In this case, for the up-and-down movement of the upper surface member 45, the control unit 116 inputs an operation signal to the motor 115 so that the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is moved up and down by the calculated up-and-down movement amount dh. In this way, the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is moved up and down by the up-and-down movement amount dh by the driving force of the motor 115 operated under the control of the control unit 116, and the microwave VSWR propagated in the rectangular waveguide 35. Is minimized.

なお、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲは方向性結合器１２０で求めても良いが、方向性結合器１２０で測定した進行波電力Ｐｆ、反射波電力Ｐｒを制御部１１６に入力して、制御部１１６でＶＳＷＲを演算しても良い。また、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させて、ＶＳＷＲを最小にさせる高さに上面部材４５を移動させる場合、昇降機構４６の回転ハンドル６３を手動操作で回転させても良い。そのように手動操作によって方形導波管３５の上面部材４５をカバー体５０の内部において昇降させる際には、昇降機構４６のガイドロッド５５の周面に設けられた目盛り５４によって、方形導波管３５の下面に対する方形導波管３５の上面（上面部材４５の下面）の高さｈを正確に視認しながら操作することができる。   The microwave VSWR propagating in the rectangular waveguide 35 may be obtained by the directional coupler 120, but the traveling wave power Pf and the reflected wave power Pr measured by the directional coupler 120 are supplied to the control unit 116. It may be inputted and the control unit 116 may calculate the VSWR. Further, when the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is moved up and down to move the upper surface member 45 to a height that minimizes the VSWR, the rotating handle 63 of the lifting mechanism 46 may be manually rotated. Thus, when the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is lifted and lowered inside the cover body 50 by manual operation, the square waveguide is formed by the scale 54 provided on the peripheral surface of the guide rod 55 of the lifting mechanism 46. The height h of the upper surface of the rectangular waveguide 35 (the lower surface of the upper surface member 45) relative to the lower surface of the 35 can be operated while accurately visually recognizing.

こうして、方形導波管３５の下面に形成した複数の各スロット７０から処理室４上面の各誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播させることができるようになり、基板Ｇの上方全体に均一な電磁界を形成でき、基板Ｇの表面全体に均一なプラズマ処理を行うことが可能になる。   In this way, microwaves can be efficiently propagated from the plurality of slots 70 formed on the lower surface of the rectangular waveguide 35 to the dielectrics 32 on the upper surface of the processing chamber 4, and are uniformly distributed over the entire top of the substrate G. An electromagnetic field can be formed, and a uniform plasma process can be performed on the entire surface of the substrate G.

加えて、この実施の形態のプラズマ処理装置１によれば、処理室４の上面にタイル状の誘電体３２を複数枚取り付けていることにより、各誘電体３２を小型化かつ軽量化することができる。このため、プラズマ処理装置１の製造も容易かつ低コストとなり、基板Ｇの大面化に対しての対応力を向上させることができる。また、各誘電体３２毎にスロット７０がそれぞれ設けてあり、しかも各誘電体３２一つ一つの面積は著しく小さく、かつ、その下面には凹部８０ａ〜８０ｇが形成されているので、各誘電体３２の内部にマイクロ波を均一に伝播させて、各誘電体３２の下面全体でプラズマを効率良く生成させることができる。そのため、処理室４内の全体で均一なプラズマ処理を行うことができる。また、誘電体３２を支持する梁７５（支持部材）も細くできるので、各誘電体３２の下面の大部分が処理室４内に露出することとなり、処理室４内に電磁界を形成させる際に梁７５がほとんど邪魔とならず、基板Ｇの上方全体に均一な電磁界を形成でき、処理室４内に均一なプラズマを生成できるようになる。   In addition, according to the plasma processing apparatus 1 of this embodiment, by attaching a plurality of tile-shaped dielectrics 32 on the upper surface of the processing chamber 4, each dielectric 32 can be reduced in size and weight. it can. For this reason, the plasma processing apparatus 1 can be manufactured easily and at low cost, and the ability to cope with an increase in the surface of the substrate G can be improved. Further, each dielectric 32 is provided with a slot 70, and the area of each dielectric 32 is remarkably small, and recesses 80a to 80g are formed on the lower surface thereof. The microwaves can be uniformly propagated in the interior of the 32, and plasma can be efficiently generated on the entire lower surface of each dielectric 32. Therefore, uniform plasma processing can be performed throughout the processing chamber 4. In addition, since the beam 75 (support member) that supports the dielectric 32 can be made thin, most of the lower surface of each dielectric 32 is exposed in the processing chamber 4, and an electromagnetic field is formed in the processing chamber 4. In addition, the beam 75 hardly interferes, a uniform electromagnetic field can be formed over the entire upper portion of the substrate G, and uniform plasma can be generated in the processing chamber 4.

また、この実施の形態のプラズマ処理装置１のように誘電体３２を支持する梁７５に処理ガスを供給するガス噴射口８５を設けても良い。また、この実施の形態で説明したように、梁７５を例えばアルミニウムなどの金属で構成すれば、ガス噴射口８５等の加工が容易である。   Moreover, you may provide the gas injection port 85 which supplies process gas to the beam 75 which supports the dielectric material 32 like the plasma processing apparatus 1 of this embodiment. Further, as described in this embodiment, if the beam 75 is made of a metal such as aluminum, the gas injection port 85 and the like can be easily processed.

以上、本発明の好ましい実施の形態の一例を説明したが、本発明はここに示した形態に限定されない。例えば、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させる昇降機構４６は、図示のようなガイド部５１と昇降部５２で構成されるものでなくても良く、シリンダーやその他の駆動機構を用いて方形導波管３５の上面部材４５を昇降させるものであっても良い。また、図示の形態では、方形導波管３５の上面部材４５を昇降させる形態を説明したが、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）を下降させることによっても、方形導波管３５の下面（スロットアンテナ３１）に対する上面部材４５の高さｈを変更することも考えられる。   As mentioned above, although an example of preferable embodiment of this invention was demonstrated, this invention is not limited to the form shown here. For example, the elevating mechanism 46 that elevates and lowers the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 does not have to be composed of the guide unit 51 and the elevating unit 52 as shown in the figure, and uses a cylinder or other driving mechanism. The upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 may be moved up and down. In the illustrated embodiment, the upper and lower members 45 of the rectangular waveguide 35 are lifted and lowered. However, the lower surface of the rectangular waveguide 35 (slot antenna 31) can be lowered to lower the rectangular waveguide 35. It is also conceivable to change the height h of the upper surface member 45 with respect to the lower surface (slot antenna 31).

また、図８に示すように、各誘電体３２の周囲において、第１の処理ガスとして例えばアルゴンガス供給源１００から供給されたＡｒガスを処理室４内に供給する１または２以上の第１のガス噴射口１３０と、第２の処理ガスとして例えばシランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２からから供給された成膜ガスを処理室４内に供給する１または２以上の第２のガス噴射口１３１をそれぞれ別に設けても良い。図示の例では、誘電体３２を支持している梁７５の下面から適当な距離をあけて、梁７５の下面と平行にパイプ１３２を支持部材１３３によって取り付けている。そして、第１のガス噴射口１３０を誘電体３２の下面近傍において支持部材１３３の側面に開口させ、アルゴンガス供給源１００から供給されたＡｒガスを、梁７５および支持部材１３３の内部を通して第１のガス噴射口１３０から処理室４内に供給する。また、第２のガス噴射口１３１をパイプ１３２の下面に開口させ、シランガス供給源１０１および水素ガス供給源１０２からから供給された成膜ガスを、梁７５、支持部材１３３およびパイプ１３２の内部を通して第２のガス噴射口１３１から処理室４内に供給する。   Further, as shown in FIG. 8, around each dielectric 32, for example, Ar gas supplied from an argon gas supply source 100 as the first processing gas is supplied into the processing chamber 4. And one or more second gas injections for supplying a film forming gas supplied from, for example, the silane gas supply source 101 and the hydrogen gas supply source 102 into the processing chamber 4 as the second processing gas. The mouth 131 may be provided separately. In the illustrated example, a pipe 132 is attached by a support member 133 in parallel with the lower surface of the beam 75 at a suitable distance from the lower surface of the beam 75 supporting the dielectric 32. Then, the first gas injection port 130 is opened in the side surface of the support member 133 in the vicinity of the lower surface of the dielectric 32, and Ar gas supplied from the argon gas supply source 100 passes through the beam 75 and the support member 133 to the first. Is supplied into the processing chamber 4 from the gas injection port 130. Further, the second gas injection port 131 is opened on the lower surface of the pipe 132, and the film forming gas supplied from the silane gas supply source 101 and the hydrogen gas supply source 102 passes through the beam 75, the support member 133, and the pipe 132. The gas is supplied into the processing chamber 4 from the second gas injection port 131.

かかる構成によれば、成膜ガスを供給する第２のガス噴射口１３１を、Ａｒガスを供給する第１のガス噴射口１３０よりも下方に配置したことにより、誘電体３２の下面近傍でＡｒガスを供給し、誘電体３２の下面から下方に離れた位置で成膜ガスを供給することができる。これにより、誘電体３２の下面近傍においては、不活性なＡｒガスに対して比較的強い電界でプラズマを生成させることができるとともに、活性な成膜ガスに対しては、誘電体３２の下面近傍よりも弱い電界でプラズマを生成させることができるので、成膜ガスとしてのシランガスがプリカーサー（前駆体）としてＳｉＨ３ラジカルまで解離され、ＳｉＨ２ラジカルまでは過剰解離されないといった作用効果を享受できるようになる。 According to this configuration, the second gas injection port 131 that supplies the film forming gas is disposed below the first gas injection port 130 that supplies the Ar gas, so that Ar is formed in the vicinity of the lower surface of the dielectric 32. A gas can be supplied, and a film forming gas can be supplied at a position away from the lower surface of the dielectric 32. As a result, plasma can be generated in the vicinity of the lower surface of the dielectric 32 with a relatively strong electric field against the inert Ar gas, and in the vicinity of the lower surface of the dielectric 32 for the active film forming gas. Since plasma can be generated with a weaker electric field, the silane gas as a film forming gas can be dissociated as a precursor (precursor) to SiH 3 radicals and can not be excessively dissociated to SiH 2 radicals. Become.

また、各方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向がＥ面で水平となり、短辺方向がＨ面で垂直となるように配置しても良い。但し、図示した実施の形態のように方形導波管３５の断面形状（矩形状）の長辺方向をＨ面で垂直とし、短辺方向をＥ面で水平とするように配置すれば、各方形導波管３５同士の隙間を広くできるので、例えばガス配管９０や冷却水配管９１の配置がしやすく、また、方形導波管３５の本数を更に増やしやすい。   Further, each rectangular waveguide 35 may be arranged so that the long side direction of the cross-sectional shape (rectangular shape) is horizontal on the E plane and the short side direction is vertical on the H plane. However, as shown in the illustrated embodiment, if the long side direction of the cross-sectional shape (rectangular shape) of the rectangular waveguide 35 is perpendicular to the H plane and the short side direction is horizontal to the E plane, Since the gap between the rectangular waveguides 35 can be widened, for example, the gas piping 90 and the cooling water piping 91 can be easily arranged, and the number of the rectangular waveguides 35 can be further increased.

以上の実施の形態では、プラズマ処理の一例であるアモルファスシリコン成膜を行うものについて説明したが、本発明は、アモルファスシリコン成膜の他、酸化膜成膜、ポリシリコン成膜、シランアンモニア処理、シラン水素処理、酸化膜処理、シラン酸素処理、その他のＣＶＤ処理の他、エッチング処理にも適用できる。   In the above embodiment, the amorphous silicon film forming which is an example of the plasma processing is described. However, the present invention is not limited to the amorphous silicon film forming, the oxide film forming, the polysilicon film forming, the silane ammonia processing, In addition to silane hydrogen treatment, oxide film treatment, silane oxygen treatment, and other CVD treatments, it can also be applied to etching treatments.

（実施例１）
図１等で説明した本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置１において、基板Ｇの表面にＳｉＮ成膜処理を行うに際し、方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを変え、方形導波管３５内の電界Ｅの位置の変化と処理室４内に生成されるプラズマへの影響を調べた。なお、実施例１では、プラズマ処理装置１の処理室４の内径を７２０ｍｍ×７２０ｍｍとし、サセプタ１０上に４００ｍｍ×５００ｍｍの大きさのガラス基板Ｇを載置して実験した。 Example 1
In the plasma processing apparatus 1 according to the embodiment of the present invention described with reference to FIG. 1 and the like, when the SiN film forming process is performed on the surface of the substrate G, the height h of the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is changed to change the rectangular shape. The change in the position of the electric field E in the waveguide 35 and the influence on the plasma generated in the processing chamber 4 were examined. In Example 1, the experiment was performed by setting the inner diameter of the processing chamber 4 of the plasma processing apparatus 1 to 720 mm × 720 mm and placing a glass substrate G of 400 mm × 500 mm on the susceptor 10.

基板Ｇの表面に成膜されたＳｉＮ膜について、方形導波管３５の終端からの距離に対する膜厚Ａの変化を調べたところ、図９を得た。図９は、ＳｉＮ膜の膜厚（Ａ）と方形導波管３５の終端からの距離（ｍｍ）との関係を表している。プラズマ密度が大きいとＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｒａｔｅが大きくなり、その結果、ＳｉＮ膜の膜厚が厚くなるので、膜厚とプラズマ密度は比例関係にあると考えてよい。方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを７８ｍｍ、８０ｍｍ、８２ｍｍ、８４ｍｍ、８７ｍｍに変化させ、各高さのときの膜厚Ａを調べたところ、ｈ＝８４ｍｍの時に、方形導波管３５の終端からの距離に対する膜厚Ａの変化が最も少なくなり、基板Ｇの表面全体に均一な膜厚ＡのＳｉＮ膜を成膜できた。これに対して、ｈ＝７８ｍｍ、８０ｍｍ、８２ｍｍの時は、いずれも方形導波管３５の手前側で膜厚Ａが厚くなり、方形導波管３５の終端側ほど膜厚Ａが減少している。また、ｈ＝８７ｍｍの時は、方形導波管３５の終端側で膜厚Ａが厚くなり、方形導波管３５の手前側ほど膜厚Ａが減少している。   When the change of the film thickness A with respect to the distance from the end of the rectangular waveguide 35 was examined for the SiN film formed on the surface of the substrate G, FIG. 9 was obtained. FIG. 9 shows the relationship between the thickness (A) of the SiN film and the distance (mm) from the end of the rectangular waveguide 35. When the plasma density is high, the deposition rate increases, and as a result, the thickness of the SiN film increases. Therefore, it can be considered that the film thickness and the plasma density are in a proportional relationship. When the height h of the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 was changed to 78 mm, 80 mm, 82 mm, 84 mm, and 87 mm, and the film thickness A at each height was examined, the rectangular waveguide was obtained when h = 84 mm. The change in the film thickness A with respect to the distance from the end of the tube 35 was the smallest, and a SiN film having a uniform film thickness A could be formed on the entire surface of the substrate G. On the other hand, when h = 78 mm, 80 mm, and 82 mm, the film thickness A increases on the front side of the rectangular waveguide 35, and the film thickness A decreases on the end side of the rectangular waveguide 35. Yes. Further, when h = 87 mm, the film thickness A is thicker at the end side of the rectangular waveguide 35, and the film thickness A is decreasing toward the front side of the rectangular waveguide 35.

次に、同じ条件において、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように昇降機構４６を制御して上面部材４５を昇降移動させた。方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを７５ｍｍ、７９ｍｍ、８２ｍｍ、８５ｍｍ、８７ｍｍに変化させ、各高さのときの方形導波管３５中を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを方向性結合器１２０で測定した。その結果、図１０に示すように、ｈ＝８４〜８５ｍｍの時に、ＶＳＷＲが最も少なくなり、各方形導波管３５から各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播し、処理室４内のプラズマ生成に最も効率良く消費された状態となった。   Next, under the same conditions, the upper and lower member 45 was moved up and down by controlling the lifting mechanism 46 so as to minimize the microwave VSWR propagating through the rectangular waveguide 35. The height h of the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 is changed to 75 mm, 79 mm, 82 mm, 85 mm, and 87 mm, and the microwave VSWR propagating through the rectangular waveguide 35 at each height is directionally coupled. The measurement was performed with the instrument 120. As a result, as shown in FIG. 10, when h = 84 to 85 mm, the VSWR is minimized, and the microwaves are efficiently propagated from the rectangular waveguides 35 to the dielectrics 32 through the slots 70. It was in a state where it was most efficiently consumed for plasma generation in the chamber 4.

これら図９，１０の結果から、ｈ＝８４〜８５ｍｍの時は、実際の管内波長λｇの半分の距離が、スロット７０が所定の間隔（λｇ’／２）に一致し、各スロット７０を通じて各誘電体３２中にマイクロ波が効率良く伝播したと考えられる。そのため、処理室４内において方形導波管３５の長さ方向に渡って均一なプラズマが生成され、膜厚もほぼ均一となったと考えられる。このように、方形導波管３５内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲを最小にするように、方形導波管３５の上面部材４５の高さｈを変えることによって、処理室４上面の誘電体３２に効率良くマイクロ波を伝播できることが分かった。   From the results of FIGS. 9 and 10, when h = 84 to 85 mm, the half distance of the actual in-tube wavelength λg matches the slot 70 with a predetermined interval (λg ′ / 2). It is considered that the microwave propagated efficiently in the dielectric 32. Therefore, it is considered that a uniform plasma is generated in the processing chamber 4 along the length direction of the rectangular waveguide 35 and the film thickness is substantially uniform. In this way, the dielectric 32 on the upper surface of the processing chamber 4 is changed by changing the height h of the upper surface member 45 of the rectangular waveguide 35 so as to minimize the microwave VSWR propagating in the rectangular waveguide 35. It was found that microwaves can be propagated efficiently.

本発明は、例えばＣＶＤ処理、エッチング処理に適用できる。   The present invention can be applied to, for example, a CVD process and an etching process.

本発明の実施の形態にかかるプラズマ処理装置の内部構造を示した縦断面図（図２中のＸ−Ｘ断面）である。It is the longitudinal cross-sectional view (XX cross section in FIG. 2) which showed the internal structure of the plasma processing apparatus concerning embodiment of this invention. 蓋体の下面図である。It is a bottom view of a lid. 蓋体の部分拡大縦断面図（図２中のＹ−Ｙ断面）である。It is a partial expanded longitudinal cross-sectional view (YY cross section in FIG. 2) of a cover body. プラズマ処理装置の概略的な構成の説明図である。It is explanatory drawing of the schematic structure of a plasma processing apparatus. 蓋体の下方から見た誘電体の拡大図である。It is the enlarged view of the dielectric material seen from the downward direction of the cover body. 図５中のＸ−Ｘ線における誘電体の縦断面である。6 is a longitudinal section of a dielectric substance taken along line XX in FIG. 5. 制御部において行われる制御行程を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the control process performed in a control part. 第２のガス噴射口を第２の噴射口よりも下方に配置した実施の形態の説明図である。It is explanatory drawing of embodiment which has arrange | positioned the 2nd gas injection port below the 2nd injection port. 方形導波管の上面の高さを変化させて、方形導波管の終端からの距離に対する膜厚の変化を調べた実施例の結果を示すグラフである。It is a graph which shows the result of the Example which investigated the change of the film thickness with respect to the distance from the termination | terminus of a rectangular waveguide by changing the height of the upper surface of a rectangular waveguide. 方形導波管の上面の高さを変化させた場合の、方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲの変化を示したグラフである。It is the graph which showed the change of VSWR of the microwave which propagates the inside of a rectangular waveguide at the time of changing the height of the upper surface of a rectangular waveguide.

符号の説明Explanation of symbols

Ｅ 電界
Ｇ 基板
Ｈ 磁界
Ｉ 電流
１ プラズマ処理装置
２ 処理容器
３ 蓋体
４ 処理室
１０ サセプタ
１１ 給電部
１２ ヒータ
１３ 高周波電源
１４ 整合器
１５ 高圧直流電源
１６ コイル
１７ 交流電源
２０ 昇降プレート
２１ 筒体
２２ べローズ
２３ 排気口
２４ 整流板
３０ 蓋本体
３１ スロットアンテナ
３２ 誘電体
３３ Ｏリング
３５ 方形導波管
３６ 誘電部材
４０ マイクロ波供給装置
４１ Ｙ分岐管
４５ 上面
４６ 昇降機構
５０ カバー体
５１ ガイド部
５２ 昇降部
５４ 目盛り
５５ ガイドロッド
５６ 昇降ロッド
５７ ナット
５８ 孔部
６０ ガイド
６１ タイミングプーリ
６２ タイミングベルト
６３ 回転ハンドル
７０ スロット
７１ 誘電部材
７５ 梁
８０ａ、８０ｂ、８０ｃ、８０ｄ、８０ｅ、８０ｆ、８０ｇ 凹部
８１ 壁面
８５ ガス噴射口
９０ ガス配管
９１ 冷却水配管
９５ 処理ガス供給源
１００ アルゴンガス供給源
１０１ シランガス供給源
１０２ 水素ガス供給源
１０５ 冷却水供給源
１１５ モータ
１１６ 制御部
１２０ 方向性結合器 E electric field G substrate H magnetic field I current 1 plasma processing apparatus 2 processing vessel 3 lid 4 processing chamber 10 susceptor 11 power supply unit 12 heater 13 high frequency power supply 14 matching unit 15 high voltage DC power supply 16 coil 17 AC power supply 20 lifting plate 21 cylinder 22 Bellows 23 Exhaust port 24 Rectifier plate 30 Lid body 31 Slot antenna 32 Dielectric 33 O-ring 35 Rectangular waveguide 36 Dielectric member 40 Microwave supply device 41 Y branch pipe 45 Upper surface 46 Elevating mechanism 50 Cover body 51 Guide part 52 Elevating Portion 54 Scale 55 Guide rod 56 Lift rod 57 Nut 58 Hole 60 Guide 61 Timing pulley 62 Timing belt 63 Rotating handle 70 Slot 71 Dielectric member 75 Beam 80a, 80b, 80c, 80d, 80e, 80f, 80g Recessed portion 81 Wall surface 5 Gas injection port 90 Gas pipe 91 cooling water pipe 95 a process gas supply source 100 the argon gas supply source 101 silane gas supply source 102 hydrogen gas supply source 105 cooling water supply source 115 motor 116 controller 120 directional coupler

Claims (17)

マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置であって、
前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）をプラズマ処理中に測定する測定部を設け、
前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長をプラズマ処理中に変化させる制御部を設け、
前記制御部は、前記測定部で測定されるＶＳＷＲを最小にするように前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させることを特徴とする、プラズマ処理装置。 Microwaves are propagated through a plurality of slots formed on the lower surface of the rectangular waveguide into a dielectric disposed on the upper surface of the processing chamber, and the electric field energy in the electromagnetic field formed on the dielectric surface causes the processing chamber to enter the processing chamber. A plasma processing apparatus for converting a supplied processing gas into plasma and performing plasma processing on a substrate,
A measurement unit for measuring a microwave standing wave ratio (VSWR) of the microwave propagating in the rectangular waveguide during plasma processing ;
A control unit is provided for changing the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide based on the VSWR measured by the measurement unit during plasma processing,
The plasma processing apparatus, wherein the control unit changes a wavelength of a microwave propagating in the rectangular waveguide so as to minimize a VSWR measured by the measurement unit . 前記測定部は、方向性結合器であることを特徴とする、請求項１に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the measurement unit is a directional coupler. 前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を可変に構成したことを特徴とする、請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide is variably configured. 前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させるように構成したことを特徴とする、請求項３に記載のプラズマ処理装置。   The plasma according to claim 3, wherein the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide is changed by raising and lowering the upper surface member of the rectangular waveguide with respect to the lower surface. Processing equipment. 前記方形導波管の上部を開口させ、上方から方形導波管内に上面部材を昇降自在に挿入したことを特徴とする、請求項４に記載のプラズマ処理装置。   5. The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein an upper part of the rectangular waveguide is opened, and an upper surface member is inserted into the rectangular waveguide from above to be movable up and down. 前記上面部材を昇降移動させる昇降ロッドと、前記上面部材を下面に対して常に平行な姿勢にさせるガイドロッドとを備えることを特徴とする、請求項４または５に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 4, further comprising a lifting rod that moves the upper surface member up and down, and a guide rod that causes the upper surface member to always be in a posture parallel to the lower surface. 前記方形導波管の上面の下面に対する高さｈを示す目盛りを、前記ガイドロッドに設けたことを特徴とする、請求項６に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein a scale indicating a height h with respect to the lower surface of the upper surface of the rectangular waveguide is provided on the guide rod. 前記処理室の上方に前記方形導波管を複数本並列に配置したことを特徴とする、請求項１〜７のいずれかに記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of the rectangular waveguides are arranged in parallel above the processing chamber. 前記方形導波管の下面に、複数のスロットが等間隔に並んでいることを特徴とする、請求項１〜８のいずれかに記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of slots are arranged at equal intervals on the lower surface of the rectangular waveguide. 前記方形導波管に対して複数の誘電体が取付けられており、かつ各誘電体毎に１または２以上のスロットが設けられていることを特徴とする、請求項１〜９のいずれかに記載のプラズマ処理装置。A plurality of dielectrics are attached to the rectangular waveguide, and one or two or more slots are provided for each dielectric. The plasma processing apparatus as described. 前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に処理ガスを供給する１または２以上のガス噴射口をそれぞれ設けたことを特徴とする、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。11. The plasma processing apparatus according to claim 10, wherein one or more gas injection ports for supplying a processing gas into the processing chamber are provided around the plurality of dielectrics. 前記複数の誘電体を支持する支持部材に、前記ガス噴射口を設けたことを特徴とする、請求項１１に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the gas injection port is provided in a support member that supports the plurality of dielectrics. 前記複数の誘電体の周囲に、処理室内に第１の処理ガスを供給する１または２以上の第１のガス噴射口と、処理室内に第２の処理ガスを供給する１または２以上の第２のガス噴射口をそれぞれ設けたことを特徴とする、請求項１０に記載のプラズマ処理装置。Around the plurality of dielectrics, one or more first gas injection ports for supplying a first processing gas into the processing chamber, and one or two or more first gas injection ports for supplying the second processing gas into the processing chamber. The plasma processing apparatus according to claim 10, wherein two gas injection ports are provided. 前記第１の噴射口と第２の噴射口の一方を他方よりも下方に配置したことを特徴とする、請求項１３に記載のプラズマ処理装置。The plasma processing apparatus according to claim 13, wherein one of the first injection port and the second injection port is disposed below the other. マイクロ波を方形導波管の下面に複数形成されたスロットに通して処理室の上面に配置された誘電体中に伝播させ、誘電体表面で形成させた電磁界での電界エネルギーにより処理室内に供給された処理ガスをプラズマ化させて、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、Microwaves are propagated through a plurality of slots formed on the lower surface of the rectangular waveguide into a dielectric disposed on the upper surface of the processing chamber, and the electric field energy in the electromagnetic field formed on the dielectric surface causes the processing chamber to enter the processing chamber. A plasma processing method for converting a supplied processing gas into plasma and performing plasma processing on a substrate,
前記方形導波管内を伝播するマイクロ波のＶＳＷＲ（Ｖｏｌｔａｇｅ Ｓｔａｎｄｉｎｇ Ｗａｖｅ Ｒａｔｉｏ）を測定部によって、プラズマ処理中に測定し、  Measure the VSWR (Voltage Standing Wave Ratio) of the microwave propagating in the rectangular waveguide by the measuring unit during the plasma processing,
前記測定部で測定されたＶＳＷＲに基いて、前記ＶＳＷＲを最小にするように、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を制御部によって、プラズマ処理中に変化させることを特徴とする、プラズマ処理方法。  Based on the VSWR measured by the measurement unit, the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide is changed by the control unit during the plasma processing so as to minimize the VSWR. Plasma processing method. 前記ＶＳＷＲを方向性結合器で測定することを特徴とする、請求項１５に記載のプラズマ処理方法。The plasma processing method according to claim 15, wherein the VSWR is measured with a directional coupler. 前記方形導波管の上面部材を下面に対して昇降移動させることにより、前記方形導波管内を伝播するマイクロ波の波長を変化させることを特徴とする、請求項１５または１６に記載のプラズマ処理方法。The plasma processing according to claim 15 or 16, wherein the wavelength of the microwave propagating in the rectangular waveguide is changed by moving the upper surface member of the rectangular waveguide up and down relative to the lower surface. Method.
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