JP7026578B2

JP7026578B2 - Plasma probe device and plasma processing device

Info

Publication number: JP7026578B2
Application number: JP2018104108A
Authority: JP
Inventors: 太郎池田; 智仁小松; 勇輝長田; 大幸宮下; 進斉藤; 和弘古木; 幹夫佐藤; 英紀鎌田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2017-09-05
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2022-02-28
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: JP2019046787A

Description

本発明は、プラズマプローブ装置及びプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma probe device and a plasma processing device.

従来から、プラズマの状態を測定するためのプローブをチャンバ内に挿入して、測定用電源から測定用電力をチャンバ内に供給することによってプラズマの状態を測定することが行われている（例えば、特許文献１～３を参照）。例えば、特許文献１に開示されたプローブは、電力を放射するアンテナと、測定用電力を伝送する同軸ケーブルと、先端が閉じられた誘電体製のチューブとから構成され、誘電体製のチューブ内にアンテナと同軸ケーブルとが接続されて挿設されている。該配置されたプローブによりプラズマを生成したときのプラズマの挙動がセンシングされる。 Conventionally, a probe for measuring a plasma state is inserted into a chamber, and measurement power is supplied into the chamber from a measurement power source to measure the plasma state (for example,). See Patent Documents 1 to 3). For example, the probe disclosed in Patent Document 1 is composed of an antenna that radiates electric power, a coaxial cable that transmits measurement electric power, and a dielectric tube having a closed tip, and is contained in the dielectric tube. The antenna and the coaxial cable are connected and inserted in. The behavior of the plasma when the plasma is generated by the arranged probe is sensed.

特開２００４－５５３２４号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-5324 特開２００５－２７７３９７号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2005-277397 特開平６－６８８２５号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 6-68825

しかしながら、従来のプローブ構造では、チャンバの壁に沿って又はチャンバの壁よりもプラズマ生成空間側に突出してプローブが配置されている。このため、プラズマ生成空間に面して配置されたプローブとチャンバの壁の間に生じる隙間に、ガスやプラズマ処理時に生成された生成物等が入り込み易く、パーティクルが発生する原因になる。 However, in the conventional probe structure, the probe is arranged along the wall of the chamber or protruding toward the plasma generation space from the wall of the chamber. For this reason, gas, products generated during plasma processing, and the like easily enter the gap generated between the probe arranged facing the plasma generation space and the wall of the chamber, which causes particles to be generated.

また、従来のプローブ構造では、プローブの内部にガスが侵入し、プローブの内部の腐食による性能劣化及び成膜残渣が発生する懸念がある。 Further, in the conventional probe structure, there is a concern that gas invades the inside of the probe, resulting in performance deterioration and film formation residue due to corrosion inside the probe.

上記課題に対して、一側面では、本発明は、ガスの侵入を回避するプラズマプローブ装置を提供することを目的とする。 In response to the above problems, one aspect of the present invention is to provide a plasma probe device that avoids the intrusion of gas.

上記課題を解決するために、一の態様によれば、処理容器の壁又は載置台に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、前記アンテナ部に接続される電極と、誘電体から形成され、前記アンテナ部を周囲から支持する誘電体支持部と、を有し、前記アンテナ部と前記壁又は前記載置台との対向面を所定の幅で隔離し、前記開口部から露出する前記アンテナ部の面は、該開口部が形成された前記壁又は前記載置台のプラズマ生成空間側の面よりも凹んでいる、プラズマプローブ装置が提供される。 In order to solve the above problems, according to one aspect, an antenna portion attached to an opening formed in the wall of the processing container or a mounting table via a sealing member that seals between the vacuum space and the atmospheric space. It has an electrode connected to the antenna portion, a dielectric support portion formed of a dielectric and supporting the antenna portion from the surroundings, and a facing surface between the antenna portion and the wall or the above-mentioned pedestal. The surface of the antenna portion that is isolated by a predetermined width and exposed from the opening is recessed from the surface of the wall on which the opening is formed or the surface of the above-mentioned stand on the plasma generation space side. Provided.

他の態様によれば、マイクロ波プラズマ源における出力部から出力されたマイクロ波を処理容器内に放射する複数のマイクロ波放射機構と、プラズマプローブ装置とを有するプラズマ処理装置であって、前記プラズマプローブ装置は、前記処理容器の壁又は載置台に形成された開口部に、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材を介して取り付けられるアンテナ部と、前記アンテナ部に接続される電極と、誘電体から形成され、前記アンテナ部を周囲から支持する誘電体支持部と、を有し、前記アンテナ部と前記壁又は前記載置台との対向面を所定の幅で隔離し、前記開口部から露出する前記アンテナ部の面は、該開口部が形成された前記壁又は前記載置台のプラズマ生成空間側の面よりも凹んでいる、プラズマ処理装置が提供される。 According to another aspect, the plasma processing apparatus includes a plurality of microwave radiation mechanisms for radiating microwaves output from an output unit of the microwave plasma source into the processing vessel, and a plasma probe apparatus, wherein the plasma is provided. The probe device includes an antenna portion attached to an opening formed in the wall or a mounting table of the processing container via a sealing member that seals between the vacuum space and the atmospheric space, and an electrode connected to the antenna portion. , The antenna portion is formed of a dielectric material and has a dielectric support portion that supports the antenna portion from the surroundings, and the facing surface between the antenna portion and the wall or the above-mentioned table is separated by a predetermined width, and the opening portion is provided. Provided is a plasma processing apparatus in which the surface of the antenna portion exposed from the antenna portion is recessed from the surface of the wall on which the opening is formed or the surface of the above-mentioned pedestal on the plasma generation space side.

一の側面によれば、ガスの侵入を回避するプラズマプローブ装置を提供することができる。 According to one aspect, it is possible to provide a plasma probe device that avoids the intrusion of gas.

一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の一例を示す図。The figure which shows an example of the microwave plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置の天井部の内壁の一例を示す図。The figure which shows an example of the inner wall of the ceiling part of the microwave plasma processing apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るプラズマプローブ装置の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the plasma probe apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るプラズマプローブ装置の配置の一例を示す図。The figure which shows an example of the arrangement of the plasma probe apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るプラズマプローブ装置の配置の一例を示す図。The figure which shows an example of the arrangement of the plasma probe apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るプラズマプローブ装置による測定結果の一例を示す図。The figure which shows an example of the measurement result by the plasma probe apparatus which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るプローブ測定によるプラズマ電子温度の電力依存性の一例を示す図。The figure which shows an example of the electric power dependence of the plasma electron temperature by the probe measurement which concerns on one Embodiment. 一実施形態に係るプローブ測定によるプラズマ電子密度の電力依存性の一例を示す図。The figure which shows an example of the power dependence of the plasma electron density by the probe measurement which concerns on one Embodiment. 一実施形態の変形例に係るプラズマプローブ装置の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the plasma probe apparatus which concerns on the modification of one Embodiment. 一実施形態の変形例に係るプラズマプローブ装置の構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the structure of the plasma probe apparatus which concerns on the modification of one Embodiment.

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same configurations are designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.

［マイクロ波プラズマ処理装置］
図１は、本発明の一実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００の断面図の一例を示す。マイクロ波プラズマ処理装置１００は、半導体ウェハＷ（以下、「ウェハＷ」という。）を収容する処理容器（チャンバ）１を有する。マイクロ波プラズマ処理装置１００は、マイクロ波によって処理容器１の天井部の内壁面に形成される表面波プラズマにより、ウェハＷに対して所定のプラズマ処理を行うプラズマ処理装置の一例である。所定のプラズマ処理としては、成膜処理、エッチング処理またはアッシング処理等が例示される。 [Microwave plasma processing device]
FIG. 1 shows an example of a cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The microwave plasma processing apparatus 100 has a processing container (chamber) 1 for accommodating a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as “wafer W”). The microwave plasma processing apparatus 100 is an example of a plasma processing apparatus that performs predetermined plasma processing on the wafer W by surface wave plasma formed on the inner wall surface of the ceiling portion of the processing container 1 by microwaves. Examples of the predetermined plasma treatment include a film forming treatment, an etching treatment, an ashing treatment, and the like.

マイクロ波プラズマ処理装置１００は、処理容器１とマイクロ波プラズマ源２と制御装置３とを有する。処理容器１は、気密に構成されたアルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料からなる略円筒状の容器であり、接地されている。 The microwave plasma processing device 100 includes a processing container 1, a microwave plasma source 2, and a control device 3. The processing container 1 is a substantially cylindrical container made of an airtightly configured metal material such as aluminum or stainless steel, and is grounded.

処理容器１は、本体部１０を有し、内部にプラズマの処理空間を形成する。本体部１０は、処理容器１の天井部を構成する円盤状の天板である。処理容器１と本体部１０との接触面には支持リング１２９が設けられ、これにより、処理容器１の内部は気密にシールされている。本体部１０は、アルミニウムまたはステンレス鋼等の金属材料から形成されている。 The processing container 1 has a main body portion 10 and forms a plasma processing space inside. The main body portion 10 is a disk-shaped top plate constituting the ceiling portion of the processing container 1. A support ring 129 is provided on the contact surface between the processing container 1 and the main body 10, whereby the inside of the processing container 1 is airtightly sealed. The main body 10 is made of a metal material such as aluminum or stainless steel.

マイクロ波プラズマ源２は、マイクロ波出力部３０とマイクロ波伝送部４０とマイクロ波放射機構５０とを有する。マイクロ波出力部３０は、複数経路に分配してマイクロ波を出力する。マイクロ波は、マイクロ波伝送部４０とマイクロ波放射機構５０とを通って処理容器１の内部に導入される。処理容器１内に供給されたガスは、導入されたマイクロ波の電界により励起し、これにより表面波プラズマが形成される。 The microwave plasma source 2 has a microwave output unit 30, a microwave transmission unit 40, and a microwave radiation mechanism 50. The microwave output unit 30 distributes microwaves to a plurality of paths and outputs microwaves. The microwave is introduced into the processing container 1 through the microwave transmission unit 40 and the microwave radiation mechanism 50. The gas supplied into the processing container 1 is excited by the introduced microwave electric field, whereby a surface wave plasma is formed.

処理容器１内にはウェハＷを載置する載置台１１が設けられている。載置台１１は、処理容器１の底部中央に絶縁部材１２ａを介して立設された筒状の支持部材１２により支持されている。載置台１１及び支持部材１２を構成する材料としては、表面をアルマイト処理（陽極酸化処理）したアルミニウム等の金属や内部に高周波用の電極を有した絶縁部材（セラミックス等）が例示される。載置台１１には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック、温度制御機構、ウェハＷの裏面に熱伝達用のガスを供給するガス流路等が設けられてもよい。 A mounting table 11 on which the wafer W is mounted is provided in the processing container 1. The mounting table 11 is supported by a cylindrical support member 12 erected in the center of the bottom of the processing container 1 via an insulating member 12a. Examples of the material constituting the mounting table 11 and the support member 12 include a metal such as aluminum whose surface is anodized (anodized) and an insulating member (ceramics or the like) having an electrode for high frequency inside. The mounting table 11 may be provided with an electrostatic chuck for electrostatically adsorbing the wafer W, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying a gas for heat transfer to the back surface of the wafer W, and the like.

載置台１１には、整合器１３を介して高周波バイアス電源１４が接続されている。高周波バイアス電源１４から載置台１１に高周波電力が供給されることにより、ウェハＷ側にプラズマ中のイオンが引き込まれる。なお、高周波バイアス電源１４はプラズマ処理の特性によっては設けなくてもよい。 A high frequency bias power supply 14 is connected to the mounting table 11 via a matching unit 13. By supplying high-frequency power from the high-frequency bias power supply 14 to the mounting table 11, ions in the plasma are drawn into the wafer W side. The high frequency bias power supply 14 may not be provided depending on the characteristics of plasma processing.

処理容器１の底部には排気管１５が接続されており、排気管１５には真空ポンプを含む排気装置１６が接続されている。排気装置１６を作動させると処理容器１内が排気され、これにより、処理容器１内が所定の真空度まで高速に減圧される。処理容器１の側壁には、ウェハＷの搬入出を行うための搬入出口１７と、搬入出口１７を開閉するゲートバルブ１８とが設けられている。 An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the processing container 1, and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15. When the exhaust device 16 is operated, the inside of the processing container 1 is exhausted, whereby the inside of the processing container 1 is decompressed at a high speed to a predetermined degree of vacuum. The side wall of the processing container 1 is provided with an carry-in / out port 17 for carrying in / out the wafer W and a gate valve 18 for opening / closing the carry-in / out port 17.

マイクロ波伝送部４０は、マイクロ波出力部３０から出力されたマイクロ波を伝送する。図１のＡ－Ａ断面を示す図２を参照すると、マイクロ波伝送部４０内の中央マイクロ波導入部４３ｂは、本体部１０の中央に配置され、６つの周縁マイクロ波導入部４３ａは、本体部１０の周辺に円周方向に等間隔に配置される。中央マイクロ波導入部４３ｂ及び６つの周縁マイクロ波導入部４３ａは、それぞれに対応して設けられる、図１に示すアンプ部４２から出力されたマイクロ波をマイクロ波放射機構５０に導入する機能およびインピーダンスを整合する機能を有する。以下、周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂを総称して、マイクロ波導入部４３ともいう。 The microwave transmission unit 40 transmits the microwave output from the microwave output unit 30. Referring to FIG. 2 showing the AA cross section of FIG. 1, the central microwave introduction section 43b in the microwave transmission section 40 is arranged in the center of the main body section 10, and the six peripheral microwave introduction sections 43a are the main body. It is arranged around the portion 10 at equal intervals in the circumferential direction. The central microwave introduction unit 43b and the six peripheral microwave introduction units 43a are provided with corresponding functions and impedances for introducing the microwave output from the amplifier unit 42 shown in FIG. 1 into the microwave radiation mechanism 50. Has the function of matching. Hereinafter, the peripheral microwave introduction unit 43a and the central microwave introduction unit 43b are collectively referred to as a microwave introduction unit 43.

図１及び図２に示すように、６つの誘電体層１２３は、６つの周縁マイクロ波導入部４３ａの下方にて本体部１０の内部に配置されている。また、１つの誘電体層１３３は、中央マイクロ波導入部４３ｂの下方にて本体部１０の内部に配置されている。なお、周縁マイクロ波導入部４３ａ及び誘電体層１２３の個数は６つに限らず、２つ以上であり得る。ただし、周縁マイクロ波導入部４３ａ及び１２３の個数は３つ以上が好ましく、例えば３つ～６つであってもよい。 As shown in FIGS. 1 and 2, the six dielectric layers 123 are arranged inside the main body 10 below the six peripheral microwave introduction portions 43a. Further, one dielectric layer 133 is arranged inside the main body 10 below the central microwave introduction portion 43b. The number of peripheral microwave introduction portions 43a and the dielectric layer 123 is not limited to six, but may be two or more. However, the number of peripheral microwave introduction portions 43a and 123 is preferably three or more, and may be, for example, three to six.

図１に示すマイクロ波放射機構５０は、誘電体天板１２１，１３１、スロット１２２，１３２及び誘電体層１２３，１３３を有する。誘電体天板１２１，１３１は、マイクロ波を透過させる円盤状の誘電体から形成され、本体部１０の上面に配置されている。誘電体天板１２１，１３１は、比誘電率が真空よりも大きい、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成されている。これにより、誘電体天板１２１，１３１内を透過するマイクロ波の波長を、真空中を伝播するマイクロ波の波長よりも短くしてスロット１２２，１３２を含むアンテナを小さくする機能を有する。 The microwave radiation mechanism 50 shown in FIG. 1 has dielectric top plates 121, 131, slots 122, 132, and dielectric layers 123, 133. The dielectric top plates 121 and 131 are formed of a disk-shaped dielectric that allows microwaves to pass through, and are arranged on the upper surface of the main body 10. The dielectric top plates 121 and 131 are formed of a ceramic having a relative permittivity larger than that of a vacuum, for example, ceramics such as quartz and alumina (Al ₂ O ₃ ), a fluorine-based resin such as polytetrafluoroethylene, and a polyimide-based resin. There is. This has a function of making the wavelength of the microwave transmitted through the dielectric top plates 121 and 131 shorter than the wavelength of the microwave propagating in the vacuum to make the antenna including the slots 122 and 132 smaller.

誘電体天板１２１，１３１の下には、本体部１０に形成されたスロット１２２，１３２を介して誘電体層１２３，１３３が本体部１０の開口の裏面に当接されている。誘電体層１２３、１３３は、例えば、石英、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等のセラミックス、ポリテトラフルオロエチレン等のフッ素系樹脂やポリイミド系樹脂により形成されている。誘電体層１２３，１３３は、本体部１０に形成された開口の厚み分だけ天井面から凹んだ位置に設けられ、マイクロ波をプラズマ生成空間Ｕに供給する誘電体窓として機能する。 Under the dielectric top plates 121 and 131, the dielectric layers 123 and 133 are in contact with the back surface of the opening of the main body 10 via the slots 122 and 132 formed in the main body 10. The dielectric layers 123 and 133 are formed of, for example, ceramics such as quartz and alumina (Al ₂ O ₃ ), fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene, and polyimide-based resins. The dielectric layers 123 and 133 are provided at positions recessed from the ceiling surface by the thickness of the opening formed in the main body 10, and function as a dielectric window for supplying microwaves to the plasma generation space U.

周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂは、筒状の外側導体５２およびその中心に設けられた棒状の内側導体５３を同軸状に配置する。外側導体５２と内側導体５３の間には、マイクロ波電力が給電され、マイクロ波放射機構５０に向かってマイクロ波が伝播するマイクロ波伝送路４４となっている。 The peripheral microwave introduction unit 43a and the central microwave introduction unit 43b coaxially arrange a cylindrical outer conductor 52 and a rod-shaped inner conductor 53 provided at the center thereof. Between the outer conductor 52 and the inner conductor 53, microwave power is supplied to form a microwave transmission line 44 in which microwaves propagate toward the microwave radiation mechanism 50.

周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂには、スラグ５４と、その先端部に位置するインピーダンス調整部材１４０とが設けられている。スラグ５４を移動させることにより、処理容器１内の負荷（プラズマ）のインピーダンスをマイクロ波出力部３０におけるマイクロ波電源の特性インピーダンスに整合させる機能を有する。インピーダンス調整部材１４０は、誘電体で形成され、その比誘電率によりマイクロ波伝送路４４のインピーダンスを調整するようになっている。 The peripheral microwave introduction unit 43a and the central microwave introduction unit 43b are provided with a slag 54 and an impedance adjusting member 140 located at the tip thereof. By moving the slag 54, it has a function of matching the impedance of the load (plasma) in the processing container 1 with the characteristic impedance of the microwave power supply in the microwave output unit 30. The impedance adjusting member 140 is formed of a dielectric material, and the impedance of the microwave transmission line 44 is adjusted by its relative permittivity.

本体部１０には、シャワー構造のガス導入部２１が設けられている。ガス供給源２２から供給されるガスは、ガス供給配管１１１を介してガス拡散室６２からガス導入部２１を通り、処理容器１内にシャワー状に供給される。ガス導入部２１は、処理容器１の天井壁に形成された複数のガス供給孔６０からガスを供給するガスシャワーヘッドの一例である。ガスの一例としては、例えばＡｒガス等のプラズマ生成用のガスや、例えばＯ_２ガスやＮ_２ガス等の高エネルギーで分解させたいガス、シランガス等の処理ガスが挙げられる。 The main body 10 is provided with a gas introduction section 21 having a shower structure. The gas supplied from the gas supply source 22 passes through the gas introduction section 21 from the gas diffusion chamber 62 via the gas supply pipe 111, and is supplied in a shower shape into the processing container 1. The gas introduction unit 21 is an example of a gas shower head that supplies gas from a plurality of gas supply holes 60 formed in the ceiling wall of the processing container 1. Examples of the gas include a gas for plasma generation such as Ar gas, a gas to be decomposed with high energy such as O ₂ gas and N ₂ gas, and a processing gas such as silane gas.

マイクロ波プラズマ処理装置１００の各部は、制御装置３により制御される。制御装置３は、マイクロプロセッサ４、ＲＯＭ（Read Only Memory）５、ＲＡＭ（Random Access Memory）６を有している。ＲＯＭ５やＲＡＭ６にはマイクロ波プラズマ処理装置１００のプロセスシーケンス及び制御パラメータであるプロセスレシピが記憶されている。マイクロプロセッサ４は、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに基づき、マイクロ波プラズマ処理装置１００の各部を制御する制御部の一例である。また、制御装置３は、タッチパネル７及びディスプレイ８を有し、プロセスシーケンス及びプロセスレシピに従って所定の制御を行う際の入力や結果の表示が可能になっている。 Each part of the microwave plasma processing device 100 is controlled by the control device 3. The control device 3 has a microprocessor 4, a ROM (Read Only Memory) 5, and a RAM (Random Access Memory) 6. The ROM 5 and the RAM 6 store the process sequence of the microwave plasma processing apparatus 100 and the process recipe which is a control parameter. The microprocessor 4 is an example of a control unit that controls each unit of the microwave plasma processing apparatus 100 based on the process sequence and the process recipe. Further, the control device 3 has a touch panel 7 and a display 8, and can display inputs and results when performing predetermined control according to a process sequence and a process recipe.

かかる構成のマイクロ波プラズマ処理装置１００においてプラズマ処理を行う際には、まず、ウェハＷが、搬送アーム上に保持された状態で、開口したゲートバルブ１８から搬入出口１７を通り処理容器１内に搬入される。ゲートバルブ１８はウェハＷを搬入後に閉じられる。ウェハＷは、載置台１１の上方まで搬送されると、搬送アームからプッシャーピンに移され、プッシャーピンが降下することにより載置台１１に載置される。処理容器１の内部の圧力は、排気装置１６により所定の真空度に保持される。処理ガスがガス導入部２１からシャワー状に処理容器１内に導入される。周縁マイクロ波導入部４３ａおよび中央マイクロ波導入部４３ｂを介してマイクロ波放射機構５０から放射されたマイクロ波が天井壁の内部表面を伝播する。表面波となって伝播するマイクロ波の電界により、ガスが励起され、処理容器１側の天井壁下のプラズマ生成空間Ｕに生成された表面波プラズマによってウェハＷにプラズマ処理が施される。 When performing plasma processing in the microwave plasma processing apparatus 100 having such a configuration, first, in a state where the wafer W is held on the transport arm, the wafer W passes from the opened gate valve 18 through the carry-in / outlet 17 into the processing container 1. It will be carried in. The gate valve 18 is closed after the wafer W is carried in. When the wafer W is conveyed above the mounting table 11, the wafer W is moved from the transfer arm to the pusher pin, and the pusher pin is lowered to be mounted on the mounting table 11. The pressure inside the processing container 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 16. The processing gas is introduced into the processing container 1 like a shower from the gas introduction unit 21. Microwaves radiated from the microwave radiation mechanism 50 via the peripheral microwave introduction unit 43a and the central microwave introduction unit 43b propagate on the inner surface of the ceiling wall. The gas is excited by the electric field of the microwave propagating as a surface wave, and the wafer W is subjected to plasma treatment by the surface wave plasma generated in the plasma generation space U under the ceiling wall on the processing container 1 side.

［プラズマプローブ装置］
処理容器１の側壁には円周方向に複数の開口部１ｂが形成され、複数のプラズマプローブ装置７０が取り付けられている。ただし、処理容器１に取り付けられるプラズマプローブ装置７０は１つであってもよい。プラズマプローブ装置７０は、プラズマ生成空間Ｕにて生成されるプラズマをセンシングする。センシング結果に基づき、例えば、プラズマ電子温度Ｔ_ｅやプラズマ電子密度Ｎ_ｅを算出し、これにより、プラズマの挙動を推定することができる。 [Plasma probe device]
A plurality of openings 1b are formed in the circumferential direction on the side wall of the processing container 1, and a plurality of plasma probe devices 70 are attached to the side wall. However, the number of plasma probe devices 70 attached to the processing container 1 may be one. The plasma probe device 70 senses the plasma generated in the plasma generation space U. Based on the sensing result, for example, the plasma electron temperature _Te and the plasma electron density _Ne can be calculated, and the behavior of the plasma can be estimated from this.

プラズマプローブ装置７０は、マイクロ波プラズマ処理装置１００の外部にてモニタ装置８０に接続されている。モニタ装置８０は、信号発信器を有し、信号発信器により発信した所定周波数の信号を出力する。該信号は、同軸ケーブル８１を伝送され、プラズマプローブ装置７０に伝送され、プラズマプローブ装置７０の先端のアンテナ部７１からプラズマに伝送される。 The plasma probe device 70 is connected to the monitor device 80 outside the microwave plasma processing device 100. The monitoring device 80 has a signal transmitter and outputs a signal having a predetermined frequency transmitted by the signal transmitter. The signal is transmitted through the coaxial cable 81, transmitted to the plasma probe device 70, and transmitted to the plasma from the antenna portion 71 at the tip of the plasma probe device 70.

プラズマプローブ装置７０は、プラズマ側に伝送する信号に対して、プラズマ側から反射する信号の電流値を検出し、モニタ装置８０に送る。検出した信号の電流値は、モニタ装置８０から制御装置３に送信され、制御装置３のマイクロプロセッサ４によりＦＦＴ（周波数）解析される。これにより、プラズマ電子温度Ｔ_ｅやプラズマ電子密度Ｎ_ｅが算出される。 The plasma probe device 70 detects the current value of the signal reflected from the plasma side with respect to the signal transmitted to the plasma side, and sends it to the monitoring device 80. The current value of the detected signal is transmitted from the monitoring device 80 to the control device 3, and is FFT (frequency) analyzed by the microprocessor 4 of the control device 3. As a result, the plasma electron temperature _Te and the plasma electron density _Ne are calculated.

［プラズマプローブ装置の構成］
次に、プラズマプローブ装置７０の構成の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、一実施形態に係るプラズマプローブ装置７０の構成の一例を示す図である。プラズマプローブ装置７０は、処理容器１の側壁に形成された開口部１ｂに、Ｏリング７３を介して取り付けられるアンテナ部７１と、アンテナ部７１に接続される電極７２と、アンテナ部７１を周囲から支持する誘電体支持部７４とを有する。 [Plasma probe device configuration]
Next, an example of the configuration of the plasma probe device 70 will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a diagram showing an example of the configuration of the plasma probe device 70 according to the embodiment. The plasma probe device 70 has an antenna portion 71 attached via an O-ring 73 to an opening 1b formed in the side wall of the processing container 1, an electrode 72 connected to the antenna portion 71, and an antenna portion 71 from the surroundings. It has a dielectric support portion 74 to support.

アンテナ部７１は、プラズマプローブ装置７０の先端に設けられている。本実施形態では、アンテナ部７１の先端は、円盤状部材７１ａであり、Ｏリング７３を介して開口部１ｂの開口を塞ぐように配置される。Ｏリング７３は、樹脂等の誘電体で形成されている。ただし、アンテナ部７１の先端は、円盤状に限らず、例えば、矩形状であってもよい。 The antenna portion 71 is provided at the tip of the plasma probe device 70. In the present embodiment, the tip of the antenna portion 71 is a disk-shaped member 71a, which is arranged so as to close the opening of the opening 1b via the O-ring 73. The O-ring 73 is made of a dielectric material such as resin. However, the tip of the antenna portion 71 is not limited to a disk shape, and may be, for example, a rectangular shape.

図３の下側に、Ｏリング７３の周辺のアンテナ部７１（円盤状部材７１ａ）と処理容器１の壁との対向面の拡大図を示す。アンテナ部７１の先端面と処理容器１の壁の開口部１ｂ付近の裏面は隔離され、所定の幅の隙間１ｄが形成されている。 The lower side of FIG. 3 shows an enlarged view of the facing surface of the antenna portion 71 (disk-shaped member 71a) around the O-ring 73 and the wall of the processing container 1. The front end surface of the antenna portion 71 and the back surface of the wall of the processing container 1 in the vicinity of the opening portion 1b are separated from each other, and a gap 1d having a predetermined width is formed.

このようにアンテナ部７１の先端面と処理容器１の壁の間に隙間１ｄが形成されていないと、アンテナ部７１が処理容器１の壁とＤＣ的に接続されてしまう。そうすると、モニタ装置８０から伝送された信号の電流が処理容器１の壁に流れてしまい、プラズマに流れる電流の割合が低くなる。その結果、アンテナ部７１が、プラズマプローブ装置７０のアンテナとして機能しなくなる。このため、アンテナ部７１の先端面と処理容器１の壁の開口部１ｂ付近の裏面には、所定の幅の隙間１ｄが形成されている。なお、アンテナ部７１から処理容器１の壁に流れる信号の電流を「浮遊電流」という。 If the gap 1d is not formed between the tip surface of the antenna portion 71 and the wall of the processing container 1, the antenna portion 71 is connected to the wall of the processing container 1 in a DC manner. Then, the current of the signal transmitted from the monitoring device 80 flows to the wall of the processing container 1, and the ratio of the current flowing to the plasma becomes low. As a result, the antenna unit 71 does not function as the antenna of the plasma probe device 70. Therefore, a gap 1d having a predetermined width is formed on the front end surface of the antenna portion 71 and the back surface near the opening 1b of the wall of the processing container 1. The current of the signal flowing from the antenna portion 71 to the wall of the processing container 1 is referred to as "floating current".

交流電流が処理容器１の壁側に流れてもアンテナ部７１は、プラズマプローブ装置７０のアンテナとして機能する。ただし、プラズマプローブ装置７０の感度を上げるためには、直流電流だけでなく、交流電流も含めて浮遊電流が処理容器１の壁側に流れない方が良い。 Even if an alternating current flows to the wall side of the processing container 1, the antenna unit 71 functions as an antenna of the plasma probe device 70. However, in order to increase the sensitivity of the plasma probe device 70, it is better that not only the direct current but also the stray current including the alternating current does not flow to the wall side of the processing container 1.

一方、前記隙間１ｄが広すぎると、隙間１ｄにガスやプラズマが入り込み、プラズマによる腐食、ガスの侵入によるパーティクル及び異常放電の問題が生じる。よって、隙間１ｄは、アンテナ部７１が処理容器１の壁とＤＣ的に接続されない程度に広い空間であって、プラズマやガスが入り込まない程度に狭い空間に設計される。 On the other hand, if the gap 1d is too wide, gas or plasma enters the gap 1d, causing problems of corrosion due to plasma, particles due to gas intrusion, and abnormal discharge. Therefore, the gap 1d is designed to be a wide space such that the antenna portion 71 is not connected to the wall of the processing container 1 in a DC manner, and is narrow enough to prevent plasma and gas from entering.

アンテナ部７１は、開口部１ｂが形成された処理容器１の内壁面よりも凹んだ位置に配置され、アンテナ部７１の表面は、内壁面よりも凹んだ位置でプラズマ生成空間Ｕ側に露出する。アンテナ部７１の表面を凹ませることで、パーティクルの発生源となるアンテナ部７１と処理容器１の壁の隙間１ｄが設けられる位置をウェハＷから遠ざけるようにする。これにより、パーティクルの発生とガスのプラズマプローブ装置７０への侵入を防ぎ、パーティクルによるプラズマ処理の特性への影響を減らし、プラズマによるプラズマプローブ装置７０の腐食を低減することができる。また、アンテナ部７１の表面を処理容器１の内壁面と同じ高さにせずに凹ませることで、処理容器１の内壁面を伝播する表面波プラズマのモードジャンプを生じさせ難くし、異常放電を回避することができる。 The antenna portion 71 is arranged at a position recessed from the inner wall surface of the processing container 1 in which the opening 1b is formed, and the surface of the antenna portion 71 is exposed to the plasma generation space U side at a position recessed from the inner wall surface. .. By denting the surface of the antenna portion 71, the position where the gap 1d between the antenna portion 71, which is the source of particles, and the wall of the processing container 1 is provided is kept away from the wafer W. This makes it possible to prevent the generation of particles and the invasion of gas into the plasma probe device 70, reduce the influence of particles on the characteristics of plasma processing, and reduce the corrosion of the plasma probe device 70 by plasma. Further, by denting the surface of the antenna portion 71 without making it the same height as the inner wall surface of the processing container 1, it is difficult to cause a mode jump of the surface wave plasma propagating on the inner wall surface of the processing container 1, and abnormal discharge occurs. It can be avoided.

また、アンテナ部７１の表面（先端面）であって、少なくとも開口部１ｂからＯリング７３までの領域は、Ｙ_２Ｏ_３の溶射により絶縁体の膜７６で覆われている。また、処理容器１の壁面であって、少なくとも開口部１ｂの側面から開口部１ｂの裏面を通りＯリング７３までの領域は、Ｙ_２Ｏ_３の溶射により絶縁体の膜１ｃで覆われている。 Further, the surface (tip surface) of the antenna portion 71, at least the region from the opening 1b to the O _- ring 73 _, is covered with the insulator film 76 by the thermal spraying of Y2 O3. Further, the region of the wall surface of the processing container 1 from at least the side surface of the opening 1b to the O _- ring 73 through the back surface of the opening 1b is covered with the insulator film 1c by thermal spraying of _Y2 O3. ..

これにより、更にアンテナ部７１から処理容器１の壁側へ直流電流が流れないようにすることができる。加えて、プラズマ耐性を高めることができる。なお、アンテナ部７１のＯリング７３よりも大気側の面や処理容器１の内壁面を、絶縁体の膜７７によりコーティングすると、プラズマ耐性が向上し更に好ましい。絶縁体の膜７６，７７，１ｃは、アルマイト加工により形成されてもよい。 As a result, it is possible to further prevent the direct current from flowing from the antenna portion 71 to the wall side of the processing container 1. In addition, plasma resistance can be increased. It is more preferable to coat the surface of the antenna portion 71 on the atmosphere side of the O-ring 73 and the inner wall surface of the processing container 1 with the insulating film 77 because the plasma resistance is improved. The insulating films 76, 77, 1c may be formed by alumite processing.

Ｏリング７３は、開口部１ｂ側の真空空間とプラズマプローブ装置７０の取付け側の大気空間との間をシールする。Ｏリング７３は、真空空間と大気空間の間をシールするシール部材の一例である。 The O-ring 73 seals between the vacuum space on the opening 1b side and the atmospheric space on the mounting side of the plasma probe device 70. The O-ring 73 is an example of a sealing member that seals between the vacuum space and the atmospheric space.

このように、本実施形態では、アンテナ部７１の先端面にて開口部１ｂ付近の処理容器１の壁の裏面にＯリング７３を押し当てることで、真空空間と大気空間の間をシールしつつ、アンテナ部７１と処理容器１の壁との隙間にガスが入り込み難くする。これにより、パーティクルの発生を低減させることができる。 As described above, in the present embodiment, the O-ring 73 is pressed against the back surface of the wall of the processing container 1 near the opening 1b on the tip surface of the antenna portion 71 to seal between the vacuum space and the atmospheric space. It makes it difficult for gas to enter the gap between the antenna portion 71 and the wall of the processing container 1. This makes it possible to reduce the generation of particles.

また、アンテナ部７１と処理容器１の壁との隙間に腐食性のガスが入り込むと、アンテナ部７１を腐食して、プラズマプローブ装置７０の性能を低下させてしまう。以上から、プラズマプローブ装置７０を処理容器１の開口部１ｂに配置したときに、なるべくプラズマプローブ装置７０の奥側にガスが入りこまないように、Ｏリング７３による真空シールをより開口部１ｂの開口付近で行うようになっている。 Further, if corrosive gas enters the gap between the antenna portion 71 and the wall of the processing container 1, the antenna portion 71 is corroded and the performance of the plasma probe device 70 is deteriorated. From the above, when the plasma probe device 70 is arranged in the opening 1b of the processing container 1, the vacuum seal by the O-ring 73 is further applied to the opening 1b so that gas does not enter the back side of the plasma probe device 70 as much as possible. It is designed to be done near the opening.

開口部１ｂの大きさについては、広く開口されるほど、モニタ装置８０から伝送された信号の電流が浮遊電流とならずにプラズマに流れる割合が高くなるため、アンテナ部７１の感度は良くなる。その一方で、広く開口されるほど、プラズマやガスがアンテナ部７１側に侵入し易くなるため、耐食性のガスやプラズマによりアンテナ部７１が腐食し、プラズマプローブ装置７０の性能を低下させたり、異常放電が発生したりする恐れがある。また、プラズマプローブ装置７０の感度が良すぎると、例えばプラズマ処理において生成された反応生成物がプラズマプローブ装置７０の表面等に付着する等、処理容器１内の経時的変化にプラズマプローブ装置７０の測定結果が影響を受けてしまう。これにより、かえってプラズマの状態を精度良く測定できないことがある。よって、開口部１ｂの開口は、アンテナ部７１の感度とガスやプラズマの侵入とを考慮して、プラズマの状態を精度良く測定できる範囲で適正値に設計される。また、開口部１ｂの形状は、円であってもよいし、矩形やその他の形状であってもよい。 Regarding the size of the opening 1b, the wider the opening is, the higher the ratio of the current of the signal transmitted from the monitoring device 80 to the plasma without becoming a stray current, so that the sensitivity of the antenna portion 71 is improved. On the other hand, the wider the opening, the easier it is for plasma and gas to invade the antenna portion 71 side. Therefore, the antenna portion 71 is corroded by the corrosion-resistant gas and plasma, which deteriorates the performance of the plasma probe device 70 or causes an abnormality. Discharge may occur. Further, if the sensitivity of the plasma probe device 70 is too good, the reaction product generated in the plasma treatment adheres to the surface of the plasma probe device 70 or the like, and the plasma probe device 70 changes with time in the processing container 1. The measurement result will be affected. As a result, it may not be possible to accurately measure the state of the plasma. Therefore, the opening of the opening 1b is designed to have an appropriate value within a range in which the state of plasma can be accurately measured in consideration of the sensitivity of the antenna portion 71 and the intrusion of gas or plasma. Further, the shape of the opening 1b may be a circle, a rectangle, or another shape.

電極７２は、アンテナ部７１に挿通され、プラズマの状態を示す電流値を測定し、モニタ装置８０に伝える。誘電体支持部７４は、例えばＰＴＦＥ（polytetrafluoroethylene）により形成されてもよい。誘電体支持部７４は、アンテナ部７１を囲み、アンテナ部７１とＯリング７３を固定する固定部材の一例である。誘電体支持部７４は、アンテナ部７１とＯリング７３を開口部１ｂ付近に固定した状態で、アルミニウム等の金属の部材１ａを処理容器１の壁にネジ止めして固定される。 The electrode 72 is inserted through the antenna portion 71, measures a current value indicating the state of plasma, and transmits the current value to the monitoring device 80. The dielectric support portion 74 may be formed of, for example, PTFE (polytetrafluoroethylene). The dielectric support portion 74 is an example of a fixing member that surrounds the antenna portion 71 and fixes the antenna portion 71 and the O-ring 73. The dielectric support portion 74 is fixed by screwing a metal member 1a such as aluminum to the wall of the processing container 1 in a state where the antenna portion 71 and the O-ring 73 are fixed in the vicinity of the opening 1b.

本実施形態では、誘電体支持部７４は、２つの誘電体支持パーツ７４ａ、７４ｂに分離されているが、これに限らず、一体となっていてもよい。また、例えば、誘電体支持部７４は、アンテナ部７１の円盤状部材７１ａを外周側から固定する誘電体支持パーツ７４ａのみであってもよい。この場合、部材１ａによって、アンテナ部７１、誘電体支持パーツ７４ａ及びＯリング７３を固定する。この場合、誘電体支持パーツ７４ｂは、空間であってもよいし、ＰＴＦＥを充填してもよい。 In the present embodiment, the dielectric support portion 74 is separated into two dielectric support parts 74a and 74b, but the present invention is not limited to this, and the dielectric support portion 74 may be integrated. Further, for example, the dielectric support portion 74 may be only the dielectric support part 74a that fixes the disk-shaped member 71a of the antenna portion 71 from the outer peripheral side. In this case, the antenna portion 71, the dielectric support part 74a, and the O-ring 73 are fixed by the member 1a. In this case, the dielectric support part 74b may be a space or may be filled with PTFE.

図３の円盤状部材７１ａの直径Ｂに対する誘電体支持部７４の深さ方向の長さＣの比は約１／２、具体的には０．４４～０．５４の範囲のいずれかの値に形成される。直径Ｂ及び長さＣが小さかったり、その比率が適正でなかったりすると、電極７２からの電流がアンテナ部７１を通ってプラズマに届かず、感度が悪くなる。よって、長さＢ及び長さＣを所定の範囲にすることで、感度のよいプラズマプローブ装置７０を提供することができる。 The ratio of the length C of the dielectric support portion 74 in the depth direction to the diameter B of the disk-shaped member 71a in FIG. 3 is about 1/2, specifically, any value in the range of 0.44 to 0.54. Is formed in. If the diameter B and the length C are small or their ratios are not appropriate, the current from the electrode 72 does not reach the plasma through the antenna portion 71, and the sensitivity deteriorates. Therefore, by setting the length B and the length C in the predetermined ranges, it is possible to provide the plasma probe device 70 having high sensitivity.

プラズマプローブ装置７０の感度を良くするためには、アンテナ部７１から処理容器１の壁に流れる浮遊電流を最小限にする必要がある。つまり、浮遊電流に対するプラズマに流れる電流の比率を高める程プラズマプローブ装置７０の感度が良くなる。そこで、浮遊電流に対するプラズマに流れる電流の比率を高めるために、開口部１ｂに露出するアンテナ部７１の表面積は大きいほうが好ましい。 In order to improve the sensitivity of the plasma probe device 70, it is necessary to minimize the stray current flowing from the antenna portion 71 to the wall of the processing container 1. That is, the higher the ratio of the current flowing through the plasma to the stray current, the better the sensitivity of the plasma probe device 70. Therefore, in order to increase the ratio of the current flowing through the plasma to the stray current, it is preferable that the surface area of the antenna portion 71 exposed to the opening 1b is large.

そこで、本実施形態では、アンテナ部７１の先端面の開口部１ｂから露出する側の領域に凹部又は凸部の少なくともいずれかを形成してもよい。あるいは、アンテナ部７１の先端面を凹状又は凸状に湾曲させてもよい。これにより、アンテナ部７１の表面積を大きくすることができる。この結果、モニタ装置８０から同じ電力の信号を発信した場合にも、プラズマに流れる電流を高めることができ、プラズマプローブ装置７０の感度をより良好にすることができる。 Therefore, in the present embodiment, at least one of the concave portion and the convex portion may be formed in the region on the side exposed from the opening 1b of the front end surface of the antenna portion 71. Alternatively, the tip surface of the antenna portion 71 may be curved in a concave or convex shape. As a result, the surface area of the antenna portion 71 can be increased. As a result, even when a signal of the same power is transmitted from the monitor device 80, the current flowing through the plasma can be increased, and the sensitivity of the plasma probe device 70 can be further improved.

［プラズマプローブ装置の配置］
次に、プラズマプローブ装置７０の配置の一例について、図４を参照しながら説明する。図４は、本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００に対するプラズマプローブ装置７０の配置の一例を示す図である。本実施形態に係るマイクロ波プラズマ処理装置１００では、処理容器１の側壁の一部をリング状に分離し、その円周方向に等間隔に複数の開口部１ｂが形成され、それらの開口部１ｂにＯリング７３を介してプラズマプローブ装置７０がそれぞれ取り付けられている。複数の開口部１ｂからは、プラズマ生成空間側に、アンテナ部７１をコーティングするＹ_２Ｏ_３の絶縁体の膜７６が露出している。開口部１ｂは、処理容器１の壁に複数個設けられるスリットであってもよい。なお、開口部１ｂは、処理容器１の側壁をリング状に分離させずに、該側壁に形成されてもよい。 [Arrangement of plasma probe device]
Next, an example of the arrangement of the plasma probe device 70 will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of the arrangement of the plasma probe device 70 with respect to the microwave plasma processing device 100 according to the present embodiment. In the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment, a part of the side wall of the processing container 1 is separated into a ring shape, and a plurality of openings 1b are formed at equal intervals in the circumferential direction thereof. A plasma probe device 70 is attached to each via an O-ring 73. From the plurality of openings 1b _, a film 76 of an insulator of _Y2O3 that coats the antenna portion 71 is exposed on the plasma generation space side. The opening 1b may be a plurality of slits provided on the wall of the processing container 1. The opening 1b may be formed on the side wall of the processing container 1 without separating the side wall in a ring shape.

本実施形態では、複数の開口部１ｂは、処理容器１の側壁の円周方向に設けられ、各開口部１ｂにＯリング７３を介してアンテナ部７１が誘電体支持パーツ７４ａにより押し付けられるようにして各プラズマプローブ装置７０が取り付けられる。ただし、プラズマプローブ装置７０が配置される部材は、処理容器１の側壁に限らず、処理容器１の天井壁又は載置台１１の外周部の少なくともいずれかに取り付けることができる。 In the present embodiment, the plurality of openings 1b are provided in the circumferential direction of the side wall of the processing container 1, so that the antenna portion 71 is pressed against each opening 1b by the dielectric support part 74a via the O-ring 73. Each plasma probe device 70 is attached. However, the member on which the plasma probe device 70 is arranged is not limited to the side wall of the processing container 1, and can be attached to at least one of the ceiling wall of the processing container 1 or the outer peripheral portion of the mounting table 11.

例えば、図５に示すように、載置台１１の外周部にて、例えば円周方向に等間隔に複数の開口部１ｂを形成し、それらの開口部１ｂに複数のプラズマプローブ装置７０を取り付けてもよい。 For example, as shown in FIG. 5, a plurality of openings 1b are formed at equal intervals in the circumferential direction on the outer peripheral portion of the mounting table 11, and a plurality of plasma probe devices 70 are attached to the openings 1b. May be good.

また、処理容器１の天井壁すなわち本体部１０にて、例えば円周方向に複数の開口部１ｂを形成し、それらの開口部１ｂに複数のプラズマプローブ装置７０を取り付けてもよい。天井壁にプラズマプローブ装置７０を取り付ける場合には、アンテナ部７１をコーティングする絶縁体の膜は、Ｙ_２Ｏ_３の替わりにＡｌ_２Ｏ_３を用いてもよい。 Further, a plurality of openings 1b may be formed on the ceiling wall of the processing container 1, that is, the main body portion 10, in the circumferential direction, and a plurality of plasma probe devices 70 may be attached to the openings 1b. When the plasma probe device 70 is attached to the ceiling wall, Al ₂ O ₃ may be used as the insulating film for coating the antenna portion 71 instead of Y ₂ O ₃ .

［プラズマプローブ装置の測定］
以上に説明した、本実施形態のプラズマプローブ装置７０により、マイクロ波プラズマ処理装置１００にて生成したプラズマの状態を測定した結果の一例を図６に示す。図６の上側の電流測定結果のグラフに示す電流値Ｉは、プラズマプローブ装置７０からモニタ装置８０を介して制御装置３に転送され、制御装置３のマイクロプロセッサ４によりＦＦＴ（フーリエ変換）される。これにより、図６の下側のグラフに示すように、各周波数に対する振幅成分に変換される。 [Measurement of plasma probe device]
FIG. 6 shows an example of the result of measuring the state of the plasma generated by the microwave plasma processing device 100 by the plasma probe device 70 of the present embodiment described above. The current value I shown in the graph of the current measurement result on the upper side of FIG. 6 is transferred from the plasma probe device 70 to the control device 3 via the monitor device 80, and is FFT (Fourier transform) by the microprocessor 4 of the control device 3. .. As a result, as shown in the lower graph of FIG. 6, it is converted into an amplitude component for each frequency.

プラズマでは、所定の電圧に対して指数関数的に電流が流れる。測定した電流値には、基本周波数を有する基本波の成分と、基本波に対して波長が２倍の第１高調波、波長が３倍の第２高調波等の高調波成分とが含まれている。そこで、ＦＦＴにより基本波及び高調波の振幅のピークを用いて、プラズマ電子密度、プラズマ電子温度を算出できる。なお、ＦＦＴ後のグラフの「１ω」は基本波の成分を示し、「２ω」は第１高調波の成分を示し、「３ω」は第２高調波の成分を示す。 In plasma, a current flows exponentially with respect to a predetermined voltage. The measured current value includes a fundamental wave component having a fundamental frequency and a harmonic component such as a first harmonic having a wavelength twice that of the fundamental wave and a second harmonic having a wavelength three times higher than that of the fundamental wave. ing. Therefore, the plasma electron density and plasma electron temperature can be calculated by using the peaks of the amplitudes of the fundamental wave and the harmonics by FFT. In the graph after FFT, "1ω" indicates the component of the fundamental wave, "2ω" indicates the component of the first harmonic, and "3ω" indicates the component of the second harmonic.

［プラズマ電子密度Ｎｅ／プラズマプローブ装置の測定］
制御装置３は、プラズマプローブ装置７０により測定した電流値のＦＦＴ後の基本波及び高調波の振幅を用いてプラズマ電子密度Ｎｅ及びプラズマ電子温度Ｔｅを算出する。その算出方法の一例を簡単に説明する。プラズマプローブ装置７０の電極７２に交流を印加すると、アンテナ部７１に（１）式に示すプローブ電流ｉ_ｐｒが流れる。 [Measurement of plasma electron density Ne / plasma probe device]
The control device 3 calculates the plasma electron density Ne and the plasma electron temperature Te using the amplitudes of the fundamental wave and the harmonic after the FFT of the current value measured by the plasma probe device 70. An example of the calculation method will be briefly described. When alternating current is applied to the electrode 72 of the plasma probe device 70, the probe current _ipr represented by the equation (1) flows through the antenna portion 71.

ここで、ｅは電子素量、ｎ_ｓはプラズマシース表面の電子密度、

Here, e is the elementary charge, n _s is the electron density on the surface of the plasma sheath, and

は電子の平均速度、Ａはアンテナ部７１のプラズマに接している面積（つまり、開口部１ｂの面積）、Ｖ_Ｂｉａｓはプローブ印加電圧、Φ_ｐはプラズマ電位、Ｔ_ｅはプラズマの電子温度、ｕ_Ｂはボーム速度である。また、Ｖ_ｄｃは自己バイアス電圧、Ｖ_０はモニタ装置８０からプラズマプローブ装置７０に印加する交流電圧（例えば、４Ｖ～５Ｖ）である。（１）式を第１種変形ベッセル関数Ｉ_ｋを用いて変形し、プローブ電流ｉ_ｐｒを（２）式のようにＤＣ成分とＡＣ成分に分離する。

Is the average speed of the electrons, A is the area of the antenna portion 71 in contact with the plasma (that is, the area of the opening 1b), V _Bias is the probe applied voltage, Φ _p is the plasma potential, _Te is the electron temperature of the plasma, and u. _B is the baume speed. Further, V _dc is a self-bias voltage, and V ₀ is an AC voltage (for example, 4V to 5V) applied from the monitoring device 80 to the plasma probe device 70. Equation (1) is modified using the first-class modified Bessel function _{Ik, and the probe current ipr} _is separated into a DC component and an AC component as in equation (2).

（２）式の右辺の上段の項は、プローブ電流ｉ_ｐｒのＤＣ成分であり、（２）式の右辺の下段の項は、ｃｏｓ（ｋωｔ）に変数を掛け合わせたプローブ電流ｉ_ｐｒのＡＣ成分である。プローブ電流ｉ_ｐｒのＤＣ成分は、アンテナ部７１とプラズマとの間に流れる直流電流を示す。本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０の構成では、アンテナ部７１と同軸ケーブル８１とは、ブロッキングコンデンサによりＤＣ的に接続されていないため、（２）式のプローブ電流ｉ_ｐｒのＤＣ成分は０とする。その結果、（３）式が導かれる。

The upper term on the right side of equation (2) is the DC component of the probe current ipr, and the lower term on the right side of equation (2) is the AC of the probe current _ipr obtained by multiplying cos ( _kωt ) by a variable. It is an ingredient. The DC component of the probe current _ipr indicates the direct current flowing between the antenna portion 71 and the plasma. In the configuration of the plasma probe device 70 according to the present embodiment, the antenna portion 71 and the coaxial cable 81 are not connected in a DC manner by a blocking capacitor, so that the DC component of the probe current _ipr in the equation (2) is 0. do. As a result, equation (3) is derived.

（３）式をフーリエ級数展開すると（４）式が得られる。

Equation (4) is obtained by expanding the equation (3) into a Fourier series.

（４）式の左辺は、実測値であり、基本波（１ω）の電流ｉ_１ωの振幅との第１高調波（２ω）の電流ｉ_２ωの振幅との比を示す。
（４）式の右辺は、プローブ電流を第１種変形ベッセル関数で展開したときの基本波と第１高調波との比を示す。

The left side of the equation (4) is an actually measured value and shows the ratio of the amplitude of the current i _1ω of the fundamental wave (1ω) to the amplitude of the current i _2ω of the first harmonic (2ω).
The right-hand side of Eq. (4) shows the ratio of the fundamental wave to the first harmonic when the probe current is expanded by the first-class modified Bessel function.

したがって、（４）式から、ＦＦＴにより算出した、基本波（１ω）の振幅と第１高調波（２ω）の振幅の比と、実測値の比とからプラズマ電子温度Ｔ_ｅを算出できる。なお、Ｖ_０はモニタ電圧（例えば４Ｖ）である。 Therefore, from Eq. (4), the plasma electron temperature Te can be calculated from the ratio of the amplitude of the fundamental wave ( _1ω ) to the amplitude of the first harmonic (2ω) calculated by FFT and the ratio of the measured values. Note that V ₀ is a monitor voltage (for example, 4V).

更に、基本波（１ω）における電流ｉ_１ωのＤＣ成分を（５）式に示す。（５）式は、電流ｉ_１ωのＤＣ成分であるため、０となる。 Further, the DC component of the current i _1ω in the fundamental wave (1ω) is shown in Eq. (5). Equation (5) is 0 because it is a DC component of the current i _1ω .

電流ｉ_１ωのＡＣ成分を（６）式に示す。

The AC component of the current i _1ω is shown in Eq. (6).

（６）を用いて算出した基本波（１ω）における電流ｉ_１ωの絶対値を（７）式に代入することで、プラズマ中のイオン密度ｎ_ｉが算出される。イオン密度ｎ_ｉはプラズマ電子密度Ｎ_ｅに等しい。以上から、プラズマ電子密度Ｎ_ｅが算出される。

By substituting the absolute value of the current _i _1ω in the fundamental wave (1ω) calculated using (6) into the equation (7), the ion density ni in the plasma is calculated. The ion density _ni is equal to the plasma electron density _Ne . From the above, the plasma electron density _Ne is calculated.

図７のグラフは、本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０により測定したプラズマの電子密度Ｎ_ｅと、比較例のラングミュアプローブにより測定したプラズマ電子密度Ｎ_ｅの電力依存性を比較した結果の一例である。本グラフによれば、本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０により測定した場合と、ラングミュアプローブにて測定した場合とでは、プラズマ電子密度Ｎ_ｅの電力依存性はほぼ一致することがわかる。 The graph of FIG. 7 is an example of the result of comparing the power dependence of the plasma electron density _Ne measured by the plasma probe device 70 according to the present embodiment and the plasma electron density Ne measured by the _Langmuir probe of the comparative example. be. According to this graph, it can be seen that the power dependence of the plasma electron density _Ne is almost the same between the case of measurement by the plasma probe device 70 according to the present embodiment and the case of measurement by the Langmuir probe.

図８のグラフは、本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０により測定したプラズマの電子温度Ｔ_ｅと、比較例のラングミュアプローブにより測定したプラズマ電子温度Ｔ_ｅの電力依存性を比較した結果の一例である。本グラフによれば、本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０により測定した場合と、ラングミュアプローブにて測定した場合とでは、プラズマ電子温度Ｔ_ｅの電力依存性はほぼ一致することがわかる。 The graph of FIG. 8 is an example of the result of comparing the power dependence of the plasma electron temperature _Te measured by the plasma probe device 70 according to the present embodiment and the plasma electron temperature Te measured by the _Langmuir probe of the comparative example. be. According to this graph, it can be seen that the power dependence of the plasma electron temperature _Te is almost the same between the case of measurement by the plasma probe device 70 according to the present embodiment and the case of measurement by the Langmuir probe.

つまり、プラズマの電気的特定の測定結果は、本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０とラングミュアプローブとでほぼ同一の特性を示し、本実施形態に係るプラズマプローブ装置７０は、ラングミュアプローブと同じように機能することが確認できた。なお、ラングミュアプローブによるプラズマの電気的特定の測定の一例が、特開２００９－１９４０３２号公報に示されている。 That is, the electrical specific measurement result of the plasma shows almost the same characteristics in the plasma probe device 70 and the Langmuir probe according to the present embodiment, and the plasma probe device 70 according to the present embodiment has the same characteristics as the Langmuir probe. I was able to confirm that it works. An example of an electrically specific measurement of plasma by a Langmuir probe is shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-194032.

以上に説明したように、本実施形態のプラズマプローブ装置７０によれば、プラズマプローブ装置７０の内部にガスが侵入することを回避しつつ、浮遊電流の発生を防ぐことが可能な隙間１ｄを有するアンテナ構造を備える。これにより、測定感度を向上させ、信頼性の高いプラズマの測定が可能になる。また、ガスが侵入しない構造とすることで、プラズマによるプラズマプローブ装置７０の腐食を低減し、プラズマプローブ装置７０の性能の低下を回避することができる。 As described above, the plasma probe device 70 of the present embodiment has a gap 1d capable of preventing the generation of stray current while preventing gas from entering the inside of the plasma probe device 70. It has an antenna structure. This improves the measurement sensitivity and enables highly reliable plasma measurement. Further, by adopting a structure in which gas does not enter, corrosion of the plasma probe device 70 due to plasma can be reduced, and deterioration of the performance of the plasma probe device 70 can be avoided.

［変形例］
プラズマプローブ装置７０が測定した、アンテナ部７１とプラズマとの間に流れる電流に対してノイズが大きいと、前記信号からノイズ成分を除いた残りの信号の精度が悪くなる。たとえば、浮遊電流が大きくなるほどプラズマプローブ装置７０が測定した前記信号の測定感度及び精度が悪くなる。 [Modification example]
If the noise is large with respect to the current flowing between the antenna unit 71 and the plasma measured by the plasma probe device 70, the accuracy of the remaining signal obtained by removing the noise component from the signal is deteriorated. For example, the larger the stray current, the worse the measurement sensitivity and accuracy of the signal measured by the plasma probe device 70.

Ｏリング７３は電気的にはキャパシタンスと考えられる。Ｏリング７３により処理容器１の側壁とアンテナ部７１の先端の金属間を隔て、該金属間を電気的に接続しないようにすると、真空空間と大気空間の間をシールする際に該金属同士が近接し、漏れ電流（浮遊電流）が大きくなる。これにより、プラズマプローブ装置７０の測定感度及び測定精度が十分に取れないことがある。 The O-ring 73 is electrically considered to be a capacitance. When the side wall of the processing container 1 and the metal at the tip of the antenna portion 71 are separated by the O-ring 73 so that the metals are not electrically connected, the metals are separated from each other when sealing between the vacuum space and the atmospheric space. The proximity is close and the leakage current (suspension current) increases. As a result, the measurement sensitivity and measurement accuracy of the plasma probe device 70 may not be sufficiently obtained.

そこで、一実施形態の変形例にかかるプラズマプローブ装置７０では、浮遊電流の発生を概ね０にすることが可能な構成を有する。図９及び図１０を参照しながら一実施形態の変形例にかかるプラズマプローブ装置７０について説明する。 Therefore, the plasma probe device 70 according to the modified example of one embodiment has a configuration capable of making the generation of stray current substantially zero. The plasma probe device 70 according to the modified example of the embodiment will be described with reference to FIGS. 9 and 10.

図９（ａ）に示すように、変形例にかかるプラズマプローブ装置７０は、アンテナ部７１と電極７５と誘電体支持部７４とを有する。アンテナ部７１は、処理容器１の側壁に形成された開口部１ｂに、Ｏリング７３を介して取り付けられる。電極７５は、アンテナ部７１の先端の円盤状部材７１ａに埋設される。誘電体支持部７４は、アンテナ部７１を周囲から支持する。 As shown in FIG. 9A, the plasma probe device 70 according to the modified example has an antenna portion 71, an electrode 75, and a dielectric support portion 74. The antenna portion 71 is attached to the opening 1b formed in the side wall of the processing container 1 via the O-ring 73. The electrode 75 is embedded in the disk-shaped member 71a at the tip of the antenna portion 71. The dielectric support portion 74 supports the antenna portion 71 from the surroundings.

変形例にかかるプラズマプローブ装置７０では、アンテナ部７１の先端の円盤状部材７１ａは誘電体により形成されている。例えば、円盤状部材７１ａはアルミナ等のセラミックスにより形成されてもよい。よって、電極７５は、セラミックスの円盤状部材７１ａ中であって、開口部１ｂから露出する円盤状部材７１ａの表面７１ａ１の近傍にて電極７５が露出しないように埋め込まれている。これにより、開口部１ｂから電極７５が露出しないため、コンタミネーションの発生を防止することができる。 In the plasma probe device 70 according to the modified example, the disk-shaped member 71a at the tip of the antenna portion 71 is formed of a dielectric material. For example, the disk-shaped member 71a may be formed of ceramics such as alumina. Therefore, the electrode 75 is embedded in the ceramic disk-shaped member 71a so that the electrode 75 is not exposed in the vicinity of the surface 71a1 of the disk-shaped member 71a exposed from the opening 1b. As a result, the electrode 75 is not exposed from the opening 1b, so that the occurrence of contamination can be prevented.

また、変形例にかかるプラズマプローブ装置７０では、Ｏリング７３が配置された処理容器１の側壁と円盤状部材７１ａの間に隙間が設けられていない。これは、処理容器１の側壁は金属であり、円盤状部材７１ａはセラミックスであるため、両部材は電気的に導通しない。よって、隙間を設けなくても処理容器１の側壁と円盤状部材７１ａとが電気的に接続しない状態を作ることができるためである。これにより、Ｏリング７３の付近から漏れる浮遊電流をほぼ０にすることができ、プラズマプローブ装置７０の測定感度及び精度を向上させることができる。 Further, in the plasma probe device 70 according to the modified example, no gap is provided between the side wall of the processing container 1 in which the O-ring 73 is arranged and the disk-shaped member 71a. This is because the side wall of the processing container 1 is made of metal and the disk-shaped member 71a is made of ceramics, so that both members do not conduct electricity electrically. Therefore, it is possible to create a state in which the side wall of the processing container 1 and the disk-shaped member 71a are not electrically connected without providing a gap. As a result, the stray current leaking from the vicinity of the O-ring 73 can be made almost zero, and the measurement sensitivity and accuracy of the plasma probe device 70 can be improved.

プラズマプローブ装置７０の測定感度を上げるためには、電極７５の面積はできるだけ大きく取ったほうがよい。一方、所定のプローブ特性を得るためには、電極７５と処理容器１の側壁の金属とは重ならないようにすることが好ましい。 In order to increase the measurement sensitivity of the plasma probe device 70, the area of the electrode 75 should be as large as possible. On the other hand, in order to obtain predetermined probe characteristics, it is preferable that the electrode 75 and the metal on the side wall of the processing container 1 do not overlap with each other.

そこで、図９（ａ）をＢ―Ｂ面で切断した図である図９（ｂ）に示すように、電極７５は、開口部１ｂの縁部からの距離Ｗが２～３ｍｍ程度離れるように円形状にすることが好ましい。さらに、電極７５は、メッシュ状であることが好ましい。 Therefore, as shown in FIG. 9B, which is a view obtained by cutting FIG. 9A on the BB plane, the electrode 75 is set so that the distance W from the edge portion of the opening 1b is about 2 to 3 mm. It is preferable to have a circular shape. Further, the electrode 75 is preferably in the shape of a mesh.

なお、開口部１ｂは、円形状に限られず、矩形やその他の形状であってもよい。電極７５の形状は、開口部１ｂの形状と同一又は類似にすることが好ましい。つまり、電極７５の形状は、開口部１ｂが矩形であれば、矩形にすることが好ましい。また、電極７５は開口部１ｂよりも内側に形成され、そのサイズは開口部１ｂから２ｍｍ以上離れていることが好ましい。 The opening 1b is not limited to a circular shape, but may be a rectangular shape or another shape. The shape of the electrode 75 is preferably the same as or similar to the shape of the opening 1b. That is, the shape of the electrode 75 is preferably rectangular if the opening 1b is rectangular. Further, it is preferable that the electrode 75 is formed inside the opening 1b and its size is 2 mm or more away from the opening 1b.

かかる構成により、プラズマプローブ装置７０と処理容器１の壁の間の静電容量が小さくなり、浮遊電流を大幅に減少させることができる。さらに、開口部１ｂから露出する円盤状部材７１ａの表面７１ａ１がセラミックスのため、処理ガスによる腐食耐性を向上させることができる。したがって、開口部１ｂから露出する円盤状部材７１ａの表面７１ａ１に、Ｙ_２Ｏ_３膜等のコーティングは不要である。加えて、かかる構成では、処理容器１の側壁の金属と円盤状部材７１ａのセラミックスの間の異常放電の可能性を極めて小さくできる。なお、電極７５は、セラミックスで形成された円盤状部材７１ａに埋め込んで一体焼成することができる。 With such a configuration, the capacitance between the plasma probe device 70 and the wall of the processing container 1 is reduced, and the stray current can be significantly reduced. Further, since the surface 71a1 of the disk-shaped member 71a exposed from the opening 1b is ceramic, the corrosion resistance due to the processing gas can be improved. Therefore, the surface _71a1 of the disk _- shaped member 71a exposed from the opening 1b does not need to be coated with a Y2O3 film or the like. In addition, with such a configuration, the possibility of abnormal discharge between the metal on the side wall of the processing container 1 and the ceramics of the disk-shaped member 71a can be extremely reduced. The electrode 75 can be embedded in a disk-shaped member 71a made of ceramics and integrally fired.

円盤状部材７１ａの表面７１ａ１は、開口部１ｂが形成された壁のプラズマ生成空間側の面よりも凹んだ位置に配置されてもよい。また、表面７１ａ１は、凸状又は凹状に湾曲してもよい。 The surface 71a1 of the disk-shaped member 71a may be arranged at a position recessed from the surface of the wall on which the opening 1b is formed on the plasma generation space side. Further, the surface 71a1 may be curved in a convex or concave shape.

また、図１０（ａ）に示すように、円盤状部材７１ａの表面７１ａ１が、開口部１ｂが形成された処理容器１の壁面と同一面内にあってもよい。また、図１０（ｂ）に示すように、円盤状部材７１ａに、開口部１ｂから突出する突出部７１ａ２を設けてもよい。これによっても、プラズマプローブ装置７０の測定感度及び精度を向上させることができる、なお、円盤状部材７１ａがセラミックスで形成されているため、突出部７１ａ２を設けても異常放電の可能性は極めて小さい。 Further, as shown in FIG. 10A, the surface 71a1 of the disk-shaped member 71a may be in the same plane as the wall surface of the processing container 1 in which the opening 1b is formed. Further, as shown in FIG. 10B, the disk-shaped member 71a may be provided with a protruding portion 71a2 protruding from the opening 1b. This also can improve the measurement sensitivity and accuracy of the plasma probe device 70. Since the disk-shaped member 71a is made of ceramics, the possibility of abnormal discharge is extremely small even if the protruding portion 71a2 is provided. ..

以上、プラズマプローブ装置及びプラズマ処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかるプラズマプローブ装置及びプラズマ処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。 Although the plasma probe device and the plasma processing device have been described above by the above-described embodiment, the plasma probe device and the plasma processing device according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and various modifications are made within the scope of the present invention. And can be improved. The matters described in the above-mentioned plurality of embodiments can be combined within a consistent range.

本発明に係る基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。 The substrate processing apparatus according to the present invention can be applied to any type of Capacitively Coupled Plasma (CCP), Inductively Coupled Plasma (ICP), Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma (ECR), Helicon Wave Plasma (HWP). ..

本明細書では、基板の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。 In the present specification, the semiconductor wafer W has been described as an example of the substrate. However, the substrate is not limited to this, and may be various substrates used for LCD (Liquid Crystal Display), FPD (Flat Panel Display), a CD substrate, a printed circuit board, or the like.

１処理容器
１ｂ開口部
２マイクロ波プラズマ源
３制御装置
１０本体部
１１載置台
１４高周波バイアス電源
２１ガス導入部
２２ガス供給源
３０マイクロ波出力部
４０マイクロ波伝送部
４３ａ周縁マイクロ波導入部
４３ｂ中央マイクロ波導入部
４４マイクロ波伝送路
５０マイクロ波放射機構
５２外側導体
５３内側導体
５４スラグ
６０ガス供給孔
６２ガス拡散室
７０プラズマプローブ装置
７１アンテナ部
７１ａ円盤状部材
７２、７５電極
７３Ｏリング
７４誘電体支持部
７６，７７，１ｃ絶縁体の膜
８０モニタ装置
１００マイクロ波プラズマ処理装置
１２１，１３１誘電体天板
１２２，１３２スロット
１２３、１３３誘電体層
１４０インピーダンス調整部材
Ｕプラズマ生成空間 1 Processing container 1b Opening 2 Microwave plasma source 3 Control device 10 Main body 11 Mounting stand 14 High frequency bias power supply 21 Gas introduction part 22 Gas supply source 30 Microwave output part 40 Microwave transmission part 43a Peripheral microwave introduction part 43b Center Microwave introduction part 44 Microwave transmission path 50 Microwave radiation mechanism 52 Outer conductor 53 Inner conductor 54 Slug 60 Gas supply hole 62 Gas diffusion chamber 70 Plasma probe device 71 Antenna part 71a Disc-shaped member 72, 75 Electrode 73 O-ring 74 Dielectric Body support 76,77,1c Insulation film 80 Monitor device 100 Microwave plasma processing device 121,131 Dielectric top plate 122,132 Slot 123, 133 Dielectric layer 140 Impedance adjustment member U Plasma generation space

Claims

An antenna part that is attached to the opening formed in the wall of the processing container or the mounting table via a sealing member that seals between the vacuum space and the atmospheric space.
The electrodes connected to the antenna unit and
It has a dielectric support portion that is formed of a dielectric material and supports the antenna portion from the surroundings.
The facing surface of the antenna portion and the wall or the above-mentioned pedestal is separated by a predetermined width, and the surface of the antenna portion exposed from the opening is the plasma of the wall or the above-mentioned pedestal on which the opening is formed. Recessed from the surface on the generation space side ,
The predetermined width is larger than the gap between the antenna portion formed by the intervention of the seal member and the wall or the above-mentioned table.
Plasma probe device.

The tip of the antenna is disk-shaped, and the dimension of the dielectric support in the depth direction with respect to the diameter of the tip is formed in any value in the range of 0.44 to 0.54.
The plasma probe device according to claim 1.

At least one of a concave portion or a convex portion is formed on the tip surface of the antenna portion.
The plasma probe device according to claim 1 or 2.

The tip surface of the antenna portion is curved in a concave or convex shape.
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 3.

At least the region from the opening to the sealing member of the tip surface of the antenna portion and the surface of the wall or the above _- mentioned pedestal around the opening is covered with a _Y2O3 film. ,
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 4.

The dielectric support portion is formed of PTFE (polytetrafluoroethylene).
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 5.

A plurality of the antenna portions are attached to the plurality of openings arranged in the circumferential direction via the sealing member.
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 6.

The plurality of openings are arranged at equal intervals in the circumferential direction and have a slit shape.
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 7.

The plurality of openings are provided at least on the side wall of the processing container, the ceiling wall of the processing container, or the outer peripheral portion of the above-mentioned table.
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 8.

The antenna portion is attached to the opening formed in the above-mentioned stand via the seal member.
The facing surface of the antenna portion and the previously described pedestal is separated by a predetermined width, and the surface of the antenna portion exposed from the opening is from the surface of the previously described pedestal on which the opening is formed on the plasma generation space side. Also dented,
The predetermined width is larger than the gap between the antenna portion and the above-mentioned pedestal formed by the intervention of the seal member.
The plasma probe device according to any one of claims 1 to 9.

A plasma processing device having a plurality of microwave radiation mechanisms for radiating microwaves output from an output unit of a microwave plasma source into a processing container and a plasma probe device.
The plasma probe device is
An antenna portion attached to an opening formed in the wall or a mounting table of the processing container via a sealing member that seals between the vacuum space and the atmospheric space.
The electrodes connected to the antenna unit and
It has a dielectric support portion that is formed of a dielectric material and supports the antenna portion from the surroundings.
The facing surface of the antenna portion and the wall or the above-mentioned pedestal is separated by a predetermined width, and the surface of the antenna portion exposed from the opening is the plasma of the wall or the above-mentioned pedestal on which the opening is formed. Recessed from the surface on the generation space side ,
The predetermined width is larger than the gap between the antenna portion formed by the intervention of the seal member and the wall or the above-mentioned table.
Plasma processing equipment.

It has a plurality of the plasma probe devices and has a plurality of the plasma probe devices.
A plurality of the antenna portions are attached to the plurality of openings arranged in the circumferential direction via the sealing member.
The plasma processing apparatus according to claim 11 .

The antenna portion is attached to the opening formed in the above-mentioned stand via the seal member.
The facing surface of the antenna portion and the previously described pedestal is separated by a predetermined width, and the surface of the antenna portion exposed from the opening is from the surface of the previously described pedestal on which the opening is formed on the plasma generation space side. Also dented,
The predetermined width is larger than the gap between the antenna portion and the above-mentioned pedestal formed by the intervention of the seal member.
The plasma processing apparatus according to claim 11 or 12.