JP2008251499A - Treatment device, and usage of treatment device - Google Patents

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貴弘 堀口
Tadahiro Omi
忠弘 大見
Masashi Kitano
真史 北野
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a treatment device provided with dielectric windows formed by favorably treating surfaces thereof in order to suppress the generation of abnormal discharging caused by a concentration of an electric field, and the usage of the treatment device. <P>SOLUTION: This microwave plasma treatment device 10 includes: a treatment vessel 100; the dielectric windows 136a formed on the treatment vessel 100; a gas supply source 144 supplying desired gas into a space of the treatment vessel 100; and a microwave generator outputting microwaves. Desired treatment is applied to a substrate G by gas supplied into the treatment vessel 100 by using the electric field energy of the microwaves outputted from the microwave generator and supplied into the treatment vessel 100 through the dielectric windows 136a. Surfaces of the dielectric windows 136a are previously heated at a low temperature by millimeter waves by using a millimeter-wave heater, and brought into a state having no unevenness relative to that before treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、所望の処理を施す処理装置の誘電体窓に用いられる誘電体部材の表面加工に関する。   The present invention relates to surface processing of a dielectric member used for a dielectric window of a processing apparatus that performs desired processing.

被処理体に所望の処理を施す処理装置としては、たとえば、高周波電源から出力された高周波を用いてガスからプラズマを生成し、生成されたプラズマにより基板を成膜するプラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置が知られている(たとえば、特許文献1)。   As a processing apparatus for performing a desired process on an object to be processed, for example, plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) in which plasma is generated from gas using a high frequency output from a high frequency power source and a substrate is formed by the generated plasma. An apparatus is known (for example, Patent Document 1).

プラズマ処理装置では、処理容器の一部(たとえば、天井面)が、誘電体窓にて形成されているものがある。誘電体窓は、処理容器内を密閉するとともに、外部に設置されたエネルギー源から出力されたエネルギーを処理容器内に供給する電極部として機能する。   In some plasma processing apparatuses, a part of the processing container (for example, a ceiling surface) is formed by a dielectric window. The dielectric window functions as an electrode unit that seals the inside of the processing container and supplies energy output from an energy source installed outside to the processing container.

このような機能を有する誘電体窓の材質としては、石英など種々の物質が従来から使われてきたが、近年、アルミナ(Al)が多く用いられている。アルミナには、製造が比較的容易であり誘電体窓の大型化が可能であること、強度が高いため破損しにくいこと、性能が安定していること、コスト面で有利であることなど、多くの利点があり、これらの利点が、基板の大型化に伴う誘電体窓の大型化や処理装置の信頼性の向上に適しているからである。 Various materials such as quartz have been conventionally used as the material of the dielectric window having such a function, but in recent years, alumina (Al 2 O 3 ) has been frequently used. Alumina is relatively easy to manufacture and can be made large in dielectric window, it is difficult to break due to its high strength, its performance is stable, and it is advantageous in terms of cost. This is because these advantages are suitable for increasing the size of the dielectric window accompanying the increase in size of the substrate and improving the reliability of the processing apparatus.

特開2005−142448号公報JP 2005-142448 A

以上のような機能を有する誘電体窓用のアルミナプレート(誘電体部材)の表面には、ダイヤモンドなどから形成された円盤状の砥石により切削加工するときに、図2(a)のAに示した粒内(結晶粒の内部)の破壊や、Bに示した粒界(アルミナプレートを構成する結晶粒間)の破壊が生じることにより微少な凹凸が生じる。   When the surface of the alumina plate (dielectric member) for a dielectric window having the above functions is cut with a disk-shaped grindstone made of diamond or the like, it is shown in FIG. As a result of breakage within the grains (inside the crystal grains) or destruction of the grain boundaries (between the crystal grains constituting the alumina plate) indicated by B, minute irregularities are produced.

たとえば、図3(a)に示したように、アルミナプレートの表面に凹凸がない場合、マイクロ波がアルミナプレート(誘電体窓)を介して処理容器内に供給される際、スロットアンテナのスロット134aから誘電体窓136aを透過するマイクロ波の電界エネルギーは、一箇所に集中せず、アルミナプレートの下部から万遍なく処理室Uに送り込まれる。しかし、図3(b)に示したように、アルミナプレートの表面に凹凸がある場合、アルミナプレートの表面の凸部に電界エネルギーが集中する。   For example, as shown in FIG. 3A, when the surface of the alumina plate is not uneven, when the microwave is supplied into the processing container through the alumina plate (dielectric window), the slot 134a of the slot antenna is used. From the bottom of the alumina plate, the electric field energy of the microwave that passes through the dielectric window 136a is not concentrated in one place, but is uniformly sent into the processing chamber U. However, as shown in FIG. 3B, when the surface of the alumina plate is uneven, the electric field energy is concentrated on the protrusions on the surface of the alumina plate.

この結果、アルミナプレートの下部表面の凸部にて電界強度が高くなって、異常放電を引き起こす場合がある。この場合、異常放電により生じた熱によって誘電体窓にひび割れなどの損傷が生じる可能性がある。また、表面の欠陥や欠損部分では、プロセス中に処理ガス(反応種)との化学反応を起こしやすく、これにより、誘電体窓を腐食させる。この結果、誘電体窓の表面からアルミナ薄片が脱落して、プラズマ処理中の被処理体上に混入する。このようにしてプラズマ処理中にパーティクルが発生すると、プロセス性能が悪化して、不良品の製造により歩留まりが低下し、生産性が落ちるという問題が生じる。   As a result, the electric field strength increases at the convex portion on the lower surface of the alumina plate, and abnormal discharge may be caused. In this case, damage such as cracks may occur in the dielectric window due to heat generated by abnormal discharge. Further, surface defects and defects are liable to cause a chemical reaction with the processing gas (reactive species) during the process, thereby corroding the dielectric window. As a result, the alumina flakes fall off from the surface of the dielectric window and are mixed on the object to be processed during plasma processing. When particles are generated during the plasma treatment in this way, the process performance deteriorates, and there arises a problem that the yield is lowered due to the manufacture of defective products and the productivity is lowered.

これに対してパーティクルの発生を抑える方法としては、図2(b)に示したように、誘電体窓用のアルミナプレートを予め高温焼成する方法が考えられる。しかしながら、アルミナプレートを高温焼成すると、粒界のみならず粒内まで加熱され、各結晶粒が変形して隣り合う粒同士が一体化し(粒成長)、この結果、アルミナプレートが大きく変形する。このため、高温焼成では、アルミナプレートを変形させることなく切削時に形成されたアルミナ表面の粒界破壊や粒内破壊を修復して、凹凸のないなめらかな表面のアルミナプレートに加工することは難しかった。   On the other hand, as a method for suppressing the generation of particles, as shown in FIG. 2 (b), a method in which an alumina plate for a dielectric window is previously fired at a high temperature is conceivable. However, when the alumina plate is fired at a high temperature, not only the grain boundaries but also the grains are heated, and each crystal grain is deformed and adjacent grains are integrated (granular growth). As a result, the alumina plate is greatly deformed. For this reason, in high-temperature firing, it has been difficult to repair the grain boundary fracture and intragranular fracture of the alumina surface formed during cutting without deforming the alumina plate, and to process the alumina plate with a smooth surface without unevenness. .

そこで、上記問題を解消するために、本発明は、表面を良好に加工したプラズマ処理装置の誘電体窓用の誘電体部材、その誘電体を備えた処理装置およびその処理装置の使用方法を提供する。   Accordingly, in order to solve the above problems, the present invention provides a dielectric member for a dielectric window of a plasma processing apparatus whose surface has been satisfactorily processed, a processing apparatus including the dielectric, and a method of using the processing apparatus. To do.

すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある態様によれば、処理容器と、前記処理容器に設けられた誘電体窓と、前記処理容器内に所望のガスを供給するガス供給源と、所望のエネルギーを出力するエネルギー源とを備え、前記エネルギー源から出力され、前記誘電体窓を介して前記処理容器内に供給されたエネルギーを用いて前記処理容器内に供給されたガスにより被処理体に所望の処理を施す処理装置が提供される。この処理装置に備えられた誘電体窓の表面は、ミリ波により予め加工されている。   That is, in order to solve the above problems, according to an aspect of the present invention, a processing container, a dielectric window provided in the processing container, and a gas supply source for supplying a desired gas into the processing container, An energy source that outputs desired energy, and is covered by a gas supplied into the processing container using energy output from the energy source and supplied into the processing container through the dielectric window. A processing apparatus for performing a desired process on a processing body is provided. The surface of the dielectric window provided in this processing apparatus is processed in advance by millimeter waves.

これによれば、誘電体窓の表面は、ミリ波により加熱されている。ミリ波による加熱は、たとえば、周波数28GHz(波長約12mm)のミリ波を物体に照射させることにより物体の表層部分を低温焼結する方法である。図2(c)に示したように、ミリ波加熱では、28GHz(または、24GHz)のミリ波がアルミナプレートに照射されることにより、アルミナプレートを構成する粒子同士を振動させ、その摩擦熱を利用して粒子と粒子との表層(粒界)を選択的に加熱、密着させる。これにより、結晶粒の内部を加熱することなく、電気炉などの熱による加熱焼結よりも数百℃程度低くアルミナプレートを焼結することができる。   According to this, the surface of the dielectric window is heated by millimeter waves. The heating by the millimeter wave is, for example, a method in which the surface layer portion of the object is sintered at a low temperature by irradiating the object with a millimeter wave having a frequency of 28 GHz (wavelength of about 12 mm). As shown in FIG. 2C, in millimeter wave heating, 28 GHz (or 24 GHz) millimeter waves are applied to the alumina plate to vibrate particles constituting the alumina plate, and the frictional heat is generated. The surface layer (grain boundary) between the particles is selectively heated and adhered by using. This makes it possible to sinter the alumina plate by several hundred degrees C lower than the heat-sintered heat of an electric furnace or the like without heating the inside of the crystal grains.

このように、ミリ波による表面加工では、試料の粒界部分を選択的に加熱することにより、界面にて粒子同士を強固に一体化することができる。一方、粒内はほとんど加熱されないため、焼結時の低温化を図ることができ、焼成中に粒同士が一体化して(粒成長)、アルミナプレートが変形することを防ぐことができる。また、ミリ波加熱では、アルミナを高温焼成する場合に比べて各結晶粒の尖った部分を丸くすることができる。この結果、アルミナプレートを変形させることなく、アルミナの表面を凹凸のないなめらかな状態に加工することができる。   Thus, in surface processing using millimeter waves, particles can be firmly integrated at the interface by selectively heating the grain boundary portion of the sample. On the other hand, since the inside of the grains is hardly heated, the temperature can be lowered during sintering, and the grains can be integrated (granular growth) during firing to prevent the alumina plate from being deformed. Further, in the millimeter wave heating, the pointed portion of each crystal grain can be rounded as compared with the case where alumina is fired at a high temperature. As a result, the surface of the alumina can be processed into a smooth state without irregularities without deforming the alumina plate.

このようにして、誘電体窓用のアルミナプレートの表面を予めなめらかに加工しておくことより、アルミナプレートを誘電体窓として配設したプラズマ処理装置にて、プロセスを実行する際、誘電体窓の表面に電界エネルギーが集中することを抑えることができる。これにより、異常放電を抑制し、異常放電時の熱により誘電体窓が損傷したり、誘電体窓からアルミナ薄片が脱落して、パーティクルとして被処理体に混入することを抑制することができる。この結果、良好なプロセス性能をもつ製品を安定的に製造することができる。   In this way, when the surface of the alumina plate for the dielectric window is processed smoothly in advance, when performing the process in the plasma processing apparatus in which the alumina plate is disposed as the dielectric window, the dielectric window Concentration of electric field energy on the surface can be suppressed. Thereby, abnormal discharge can be suppressed, and the dielectric window can be prevented from being damaged by the heat at the time of abnormal discharge, or the alumina flakes can fall off from the dielectric window and be mixed into the object as particles. As a result, a product having good process performance can be stably manufactured.

前記誘電体窓は、1200℃以上の温度にてミリ波により予め加工されていることが好ましい。発明者らは、鋭意研究の結果、アルミナプレートを形成する各結晶粒の角が取れて丸くなるのは、1200℃以上の温度にてアルミナプレートを焼成した場合であることをつきとめた。よって、このように1200℃以上の温度にてミリ波加熱されたアルミナプレートをプラズマ処理装置の誘電体窓に使用することにより、プロセス中に誘電体窓の表面にて電界エネルギーが集中することを抑止し、これにより、異常放電の発生を抑制することができる。   The dielectric window is preferably processed in advance by millimeter waves at a temperature of 1200 ° C. or higher. As a result of intensive studies, the inventors have found that the corners of each crystal grain forming the alumina plate are rounded and rounded when the alumina plate is fired at a temperature of 1200 ° C. or higher. Therefore, by using the alumina plate heated in millimeter waves at a temperature of 1200 ° C. or higher in this way for the dielectric window of the plasma processing apparatus, electric field energy is concentrated on the surface of the dielectric window during the process. It is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge.

また、前記誘電体窓は、1600℃以下の温度にてミリ波により予め加工されていることが好ましい。電気炉によるアルミナ粉末成型体の熱による焼結温度は約1600℃程度であるため、1600℃より高温にてアルミナをミリ波加熱すると、加熱温度が上がるとともに結晶粒が成長し、大きくなる。結晶粒が大きくなると、結晶粒が小さい場合より結晶粒同士の接触面積が小さくなり、強度が低下する。よって、1600℃以下の温度にてミリ波加工されたアルミナプレートをプラズマ処理装置の誘電体窓に使用すれば、その誘電体窓は、結晶粒同士の接触面積が大きく強固であるため、プロセス中に破損することを防止することができる。   The dielectric window is preferably processed in advance by millimeter waves at a temperature of 1600 ° C. or lower. Since the sintering temperature of the alumina powder molded body by the electric furnace with heat is about 1600 ° C., when the alumina is heated by millimeter waves at a temperature higher than 1600 ° C., the heating temperature rises and crystal grains grow and become larger. When the crystal grains become large, the contact area between the crystal grains becomes smaller than when the crystal grains are small, and the strength decreases. Therefore, if an alumina plate processed in millimeter waves at a temperature of 1600 ° C. or lower is used as a dielectric window of a plasma processing apparatus, the dielectric window has a large contact area between crystal grains, and thus is in process. Can be prevented from being damaged.

前記誘電体窓は、前記誘電体窓を組成する成分を含んだガスを用いてミリ波により予め加工されていてもよい。これによれば、誘電体窓を形成する物質を含んだガスを用いて、誘電体窓の表層が改質される。たとえば、酸素雰囲気中にてOを含んだガスを用いてミリ波加熱することにより、Oガスに含まれる分子を図2(a)に示したアルミナプレートの表面に存在する粒界破壊(酸素欠損)部分に補填することができる。このようにして、アルミナプレートを構成する物質と同じ物質によりアルミナプレート表面の欠陥を補填することによって、熱的安定性を強化することができる。これにより、アルミナプレートの化学的、熱的強度を高めることができるとともに、アルミナプレートの表面に生じた粒内破壊部分や粒界破壊部分にて、プロセス中に処理ガス(反応種)との反応を起こりにくくすることができる。これにより、誘電体窓の表面からパーティクルの原因となる薄片が発生することを抑えることができるとともに、アルミナプレートの欠損にて容易に化学反応が生じ、被処理体のプラズマ処理に使われることなく処理室内にて消失する処理ガスを減らすことができる。 The dielectric window may be processed in advance by millimeter waves using a gas containing a component that composes the dielectric window. According to this, the surface layer of the dielectric window is modified by using the gas containing the material forming the dielectric window. For example, by performing millimeter-wave heating using a gas containing O 2 in an oxygen atmosphere, the grains included in the O 2 gas are broken down at the grain boundaries present on the surface of the alumina plate shown in FIG. (Oxygen deficiency) part can be compensated. In this way, the thermal stability can be enhanced by filling defects on the surface of the alumina plate with the same material as that constituting the alumina plate. As a result, the chemical and thermal strength of the alumina plate can be increased, and the reaction with the processing gas (reactive species) during the process occurs at the intragranular and grain boundary fractures generated on the surface of the alumina plate. Can be made difficult. As a result, generation of flakes causing particles from the surface of the dielectric window can be suppressed, and a chemical reaction can easily occur due to a defect in the alumina plate, without being used for plasma processing of the workpiece. The processing gas that disappears in the processing chamber can be reduced.

このようにして、予め表面加工されたアルミナプレートを誘電体窓に用いると、比較的製造が容易であるというアルミナの利点を活かして誘電体窓を大型化させるという社会の要請を満たしながら、パーティクルの原因となる薄片の発生を抑止することができる。   In this way, if a pre-surface-treated alumina plate is used for the dielectric window, the particle size of the dielectric window can be increased while taking advantage of the advantage of alumina that it is relatively easy to manufacture. It is possible to suppress the occurrence of flakes that cause

前記誘電体窓は、一枚の平面板(プレート)であってもよいが、タイル状に形成された複数枚の誘電体窓パーツから構成されていてもよい。複数枚の誘電体窓パーツの場合、各誘電体窓パーツは、格子状に形成された梁に支持された状態にて処理容器に固定される。   The dielectric window may be a single flat plate (plate) or may be composed of a plurality of dielectric window parts formed in a tile shape. In the case of a plurality of dielectric window parts, each dielectric window part is fixed to the processing container while being supported by a beam formed in a lattice shape.

また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、処理容器と、前記処理容器に設けられた誘電体窓と、前記処理容器内に所望のガスを供給するガス供給源と、所望のエネルギーを出力するエネルギー源とを備える処理装置の使用方法が提供される。この処理装置の使用方法では、前記誘電体窓の表面がミリ波により予め加工され、前記エネルギー源から出力され、前記誘電体窓を介して前記処理容器内に供給されたエネルギーを用いて前記処理容器内に供給されたガスにより被処理体に所望の処理が施される。   In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, a processing container, a dielectric window provided in the processing container, and a gas supply source for supplying a desired gas into the processing container And a method of using the processing apparatus comprising an energy source that outputs desired energy. In this method of using the processing apparatus, the surface of the dielectric window is processed in advance with a millimeter wave, output from the energy source, and supplied to the processing container through the dielectric window. A desired process is performed on the object to be processed by the gas supplied into the container.

また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、表面がミリ波により予め加工されているプラズマ処理装置の誘電体窓用の誘電体部材が提供される。   In order to solve the above-described problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a dielectric member for a dielectric window of a plasma processing apparatus whose surface is processed in advance by millimeter waves.

これらによれば、ミリ波加熱により、たとえば、プラズマ処理装置の誘電体窓用の誘電体部材の表面を予め凹凸のないなめらかな表面にすることよって、プラズマ処理中に誘電体窓近傍にて異常放電が発生することを抑止することができる。この結果、異常放電により生じる熱により、誘電体窓が損傷したり、誘電体の表面から薄片が脱落してパーティクルの原因となることを抑制することができる。   According to these, for example, the surface of the dielectric member for the dielectric window of the plasma processing apparatus is made smooth with no irregularities in advance by millimeter wave heating, so that abnormalities occur near the dielectric window during plasma processing. The occurrence of discharge can be suppressed. As a result, it is possible to prevent the dielectric window from being damaged or the flakes from falling off the surface of the dielectric and causing particles due to heat generated by abnormal discharge.

以上説明したように、本発明によれば、処理装置用の誘電体の表面を予め良好に加工しておくことにより、パーティクルの原因となる誘電体の薄片の発生を抑止することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to suppress the generation of dielectric flakes that cause particles by processing the surface of a dielectric for a processing apparatus well in advance.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

以下に添付図面を参照しながら、本発明の一実施形態について詳細に説明する。なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより、重複説明を省略する。また、本明細書中1mTorrは(10−3×101325/760)Pa、1sccmは(10−6/60)m/secとする。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description and the accompanying drawings, the same reference numerals are given to the constituent elements having the same configuration and function, and redundant description is omitted. In this specification, 1 mTorr is (10 −3 × 101325/760) Pa, and 1 sccm is (10 −6 / 60) m 3 / sec.

まず、本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置について、その概略構成を示した図1を参照しながら説明する。なお、マイクロ波プラズマ処理装置は、所望のガスにより被処理体に所望の処理を施す処理装置の一例である。   First, a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. Note that the microwave plasma processing apparatus is an example of a processing apparatus that performs a desired process on a target object with a desired gas.

(マイクロ波プラズマ処理装置の構成)
本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置10は、処理容器100と蓋体102を備えている。処理容器100は、その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理容器100と蓋体102とは、処理容器100と蓋体102と接触面に配設されたOリング104により密閉され、これにより、プラズマ処理を施す処理室Uが形成されている。処理容器100および蓋体102は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
(Configuration of microwave plasma processing equipment)
A microwave plasma processing apparatus 10 according to the present embodiment includes a processing container 100 and a lid 102. The processing container 100 has a bottomed cubic shape with an upper portion opened. The processing container 100 and the lid body 102 are sealed by an O-ring 104 disposed on the contact surface between the processing container 100 and the lid body 102, thereby forming a processing chamber U in which plasma processing is performed. The processing container 100 and the lid 102 are made of, for example, a metal such as aluminum and are electrically grounded.

処理容器100には、その内部にてガラス基板(以下「基板」という)Gを載置するためのステージ106が設けられている。ステージ106は、たとえば窒化アルミニウムからなり、その内部には、給電部108およびヒータ110が設けられている。   The processing vessel 100 is provided with a stage 106 on which a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate”) G is placed. The stage 106 is made of, for example, aluminum nitride, and a power feeding unit 108 and a heater 110 are provided therein.

給電部108には、整合器112(たとえば、コンデンサ)を介して高周波電源114が接続されている。また、給電部108には、コイル116を介して高圧直流電源118が接続されている。整合器112、高周波電源114、コイル116および高圧直流電源118は、処理容器100の外部に設けられている。また、高周波電源114および高圧直流電源118は、接地されている。   A high frequency power source 114 is connected to the power feeding unit 108 via a matching unit 112 (for example, a capacitor). In addition, a high-voltage DC power supply 118 is connected to the power supply unit 108 via a coil 116. The matching unit 112, the high frequency power source 114, the coil 116, and the high voltage DC power source 118 are provided outside the processing container 100. The high frequency power supply 114 and the high voltage DC power supply 118 are grounded.

給電部108は、高周波電源114から出力された高周波電力により処理容器100の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また、給電部108は、高圧直流電源118から出力された直流電圧により基板Gを静電吸着するようになっている。   The power supply unit 108 applies a predetermined bias voltage to the inside of the processing container 100 by the high-frequency power output from the high-frequency power source 114. The power supply unit 108 is configured to electrostatically attract the substrate G with a DC voltage output from the high-voltage DC power supply 118.

ヒータ110には、処理容器100の外部に設けられた交流電源120が接続されていて、交流電源120から出力された交流電圧により基板Gを所定の温度に保持するようになっている。   An AC power source 120 provided outside the processing container 100 is connected to the heater 110, and the substrate G is held at a predetermined temperature by an AC voltage output from the AC power source 120.

処理容器100の底面は筒状に開口され、その外部周縁にはベローズ122の一端が装着されている。ベローズ122の他端は昇降プレート124に固着されている。このようにして、処理容器100の底面の開口部分は、ベローズ122および昇降プレート24により密閉されている。   The bottom surface of the processing container 100 is opened in a cylindrical shape, and one end of a bellows 122 is attached to the outer peripheral edge thereof. The other end of the bellows 122 is fixed to the elevating plate 124. In this way, the opening at the bottom of the processing container 100 is sealed by the bellows 122 and the elevating plate 24.

ステージ106は、昇降プレート124上に配設された筒体126に支持されていて、昇降プレート124および筒体126と一体となって昇降する。これにより、ステージ106は、処理プロセスに応じた高さに調整される。ステージ106の周囲には、処理室Uのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板128が設けられている。   The stage 106 is supported by a cylindrical body 126 disposed on the lifting plate 124, and moves up and down integrally with the lifting plate 124 and the cylindrical body 126. Thereby, the stage 106 is adjusted to a height corresponding to the processing process. A baffle plate 128 for controlling the gas flow in the processing chamber U to a preferable state is provided around the stage 106.

処理容器100の底部には、処理容器100の外部にて真空ポンプ(図示せず)が備えられていて、ガス排出管130を介して処理容器100内のガスを排出することにより、処理室Uを所望の真空度まで減圧するようになっている。   A vacuum pump (not shown) is provided outside the processing container 100 at the bottom of the processing container 100, and the processing chamber U is discharged by discharging the gas in the processing container 100 through the gas discharge pipe 130. The pressure is reduced to a desired degree of vacuum.

蓋体102には、6本の導波管132、スロットアンテナ134および誘電体窓136(複数枚の誘電体パーツ136aから構成)が設けられている。6本の導波管132は、その断面形状が矩形状であり、蓋体102の内部にて平行に並べて設けられている。各導波管132の内部は、フッ素樹脂(たとえばテフロン(登録商標))、アルミナ(Al)、石英などの誘電部材132aで充填されていて、その誘電部材132aにより、λg=λc/(ε1/2の式に従って各導波管132の管内波長λgが制御される。ここで、λcは自由空間の波長、εは誘電部材132aの誘電率である。 The lid 102 is provided with six waveguides 132, a slot antenna 134, and a dielectric window 136 (consisting of a plurality of dielectric parts 136a). The six waveguides 132 have a rectangular cross-sectional shape and are arranged in parallel inside the lid 102. The inside of each waveguide 132 is filled with a dielectric member 132a such as fluororesin (for example, Teflon (registered trademark)), alumina (Al 2 O 3 ), quartz, and the like, and λg 1 = λc by the dielectric member 132a. The in-tube wavelength λg 1 of each waveguide 132 is controlled according to the equation / (ε 1 ) 1/2 . Here, λc is the wavelength of free space, and ε 1 is the dielectric constant of the dielectric member 132a.

各導波管132は、上部にて開口し、その開口には、可動部132bが昇降自在に挿入されている。可動部132bは、アルミニウムなどの非磁性金属体である導電性材料から形成されている。   Each waveguide 132 is opened at the top, and a movable portion 132b is inserted in the opening so as to be movable up and down. The movable portion 132b is made of a conductive material that is a nonmagnetic metal body such as aluminum.

蓋体102の外部であって、各可動部132bの上面には、昇降機構132cがそれぞれ設けられている。昇降機構132cは、誘電部材132aの上面までを限度として、可動部132bを昇降移動させるようになっている。これにより、導波管132は、その高さを任意に変えることができる。各導波管132の下部には、アンテナとして機能するスロットアンテナ134が設けられている。スロットアンテナ134には、各導波管132の下面にてスロット134aが設けられている。なお、各導波管132の下面に形成されるスロット134aの個数は任意である。   An elevating mechanism 132c is provided outside the lid 102 and on the upper surface of each movable portion 132b. The lifting mechanism 132c moves the movable portion 132b up and down up to the upper surface of the dielectric member 132a. Thereby, the height of the waveguide 132 can be changed arbitrarily. A slot antenna 134 that functions as an antenna is provided below each waveguide 132. The slot antenna 134 is provided with a slot 134 a on the lower surface of each waveguide 132. The number of slots 134a formed on the lower surface of each waveguide 132 is arbitrary.

誘電体窓136は、複数枚の誘電体パーツ136aから構成され、各誘電体パーツ136aは、アルミナから形成されている。なお、誘電体パーツ136aは、石英ガラス、AlN、サファイア、SiN、セラミックスなどの誘電材料により形成されてもよい。   The dielectric window 136 is composed of a plurality of dielectric parts 136a, and each dielectric part 136a is made of alumina. The dielectric part 136a may be formed of a dielectric material such as quartz glass, AlN, sapphire, SiN, or ceramics.

スロットアンテナ134の下面では、複数枚の誘電体パーツ136aを支持した状態で処理容器100の天井面に複数枚の誘電体パーツ136aを固定する格子状の梁138が設けられている。梁138は、アルミニウムなどの非磁性金属体である導電性材料にて形成されている。   On the lower surface of the slot antenna 134, a lattice-like beam 138 is provided to fix the plurality of dielectric parts 136 a to the ceiling surface of the processing container 100 while supporting the plurality of dielectric parts 136 a. The beam 138 is formed of a conductive material that is a nonmagnetic metal body such as aluminum.

梁138の下方には、複数のガスパイプ140が、その両端にて支持体142に支持される状態で天井面全体につり下げられている。ガスパイプ140は、アルミナなどの誘電体から形成される。   Below the beam 138, a plurality of gas pipes 140 are suspended from the entire ceiling surface in a state where the gas pipes 140 are supported by the support 142 at both ends thereof. The gas pipe 140 is made of a dielectric material such as alumina.

ガス供給源144は、バルブの開閉およびマスフローコントローラの開度(ともに図示せず)をそれぞれ制御することにより、原則的には、結合エネルギーの大きいガスをガス流路146aに通し、梁138を貫通した複数のガス導入管148aから誘電体パーツ136aとガスパイプ140との間の空間に供給し、結合エネルギー小さいガスをガス流路146bに通し、梁138を貫通した複数のガス導入管148bからガスパイプ140の下方に供給する。   In principle, the gas supply source 144 controls the opening and closing of the valve and the opening of the mass flow controller (both not shown), so that a gas having a large binding energy passes through the gas flow path 146a and penetrates the beam 138 in principle. The gas is supplied to the space between the dielectric parts 136a and the gas pipe 140 from the plurality of gas introduction pipes 148a, the gas having a small binding energy is passed through the gas flow path 146b, and the gas pipes 140 from the plurality of gas introduction pipes 148b penetrating the beam 138. Supply below.

冷却水配管150には、冷却水供給源152が接続されていて、冷却水供給源152から供給された冷却水が冷却水配管150内を循環して冷却水供給源152に戻ることにより、蓋体102を所望の温度に保つようになっている。   A cooling water supply source 152 is connected to the cooling water pipe 150, and the cooling water supplied from the cooling water supply source 152 circulates in the cooling water pipe 150 and returns to the cooling water supply source 152, so that the lid The body 102 is kept at a desired temperature.

以上に説明した構成により、マイクロ波プラズマ処理装置10は、図示しないマイクロ波発生器から出力されたマイクロ波を6本の導波管132に伝播させ、スロットアンテナ134のスロット134aに通し、複数枚の誘電体パーツ136aを透過させて処理容器100の内部に供給する。このようにして供給されたマイクロ波の電界エネルギーにより処理容器100内に供給されたガスからプラズマが生成され、生成されたプラズマにより処理室U内にて基板Gに所望の薄膜が形成される。   With the configuration described above, the microwave plasma processing apparatus 10 propagates microwaves output from a microwave generator (not shown) to the six waveguides 132 and passes them through the slots 134a of the slot antenna 134, so that a plurality of The dielectric parts 136a are transmitted and supplied to the inside of the processing vessel 100. Plasma is generated from the gas supplied into the processing chamber 100 by the electric field energy of the microwave supplied in this manner, and a desired thin film is formed on the substrate G in the processing chamber U by the generated plasma.

(アルミナ表面の凹凸)
このような機能を有する誘電体窓用のアルミナプレートの表面には、ダイヤモンドなどから形成された円盤状の砥石により切削加工するときに、図2(a)のAに示した粒内(結晶粒の内部)の破壊や、Bに示した粒界(誘電体窓を構成する結晶粒と結晶粒の境界)の破壊が生じることにより凹凸が生じる。
(Alumina surface irregularities)
The surface of the alumina plate for a dielectric window having such a function is subjected to intra-grain (crystal grains) shown in A of FIG. 2A when it is cut by a disk-shaped grindstone formed of diamond or the like. And the grain boundary (boundary between crystal grains constituting the dielectric window) shown in FIG.

たとえば、図3(a)に示したように、アルミナプレートの表面に凹凸がない場合、マイクロ波がアルミナプレート(誘電体窓)を介して処理容器内に供給される際、スロットアンテナのスロット134aから誘電体窓136aを透過するマイクロ波の電界エネルギーは、一箇所に集中せず、アルミナプレートの下部から万遍なく処理室Uに送り込まれる。しかし、図3(b)に示したように、アルミナプレートの表面に凹凸がある場合、アルミナプレートの表面の凸部には、電界エネルギーが集中する。   For example, as shown in FIG. 3A, when the surface of the alumina plate is not uneven, when the microwave is supplied into the processing container through the alumina plate (dielectric window), the slot 134a of the slot antenna is used. From the bottom of the alumina plate, the electric field energy of the microwave that passes through the dielectric window 136a is not concentrated in one place, but is uniformly sent into the processing chamber U. However, as shown in FIG. 3B, when the surface of the alumina plate is uneven, the electric field energy is concentrated on the protrusions on the surface of the alumina plate.

このようにして、アルミナプレートの下部表面にて電界エネルギーが集中した場所では、電界強度が高くなって異常放電を引き起こし、これにより生じた熱により誘電体窓が割れてしまう可能性がある。また、粒内破壊や粒界破壊によるアルミナプレート表面の欠陥や欠損部分ではプロセス中、処理ガスとの化学反応を起こしやすく、この結果、誘電体窓が腐食する可能性もある。これにより、誘電体窓の表面からアルミナ薄片が脱落して、プラズマ処理中の基板上に混入する。このようにしてパーティクルが発生すると、プロセス性能が悪化して、不良品の製造により歩留まりが低下し、生産性が落ちるという問題が生じる。   In this way, in the place where the electric field energy is concentrated on the lower surface of the alumina plate, the electric field strength becomes high, causing abnormal discharge, and the dielectric window may be broken by the heat generated thereby. In addition, defects or defects on the surface of the alumina plate due to intragranular or intergranular fracture tend to cause a chemical reaction with the processing gas during the process, and as a result, the dielectric window may corrode. As a result, the alumina flakes fall off from the surface of the dielectric window and are mixed on the substrate being plasma processed. When particles are generated in this way, the process performance deteriorates, resulting in a problem that the yield decreases due to the manufacture of defective products, and the productivity decreases.

これに対して、パーティクルの発生を抑える方法として、図2(b)に示したように、誘電体窓用のアルミナプレートを予め高温焼成する方法がある。しかしながら、アルミナプレートを高温焼成すると、粒界のみならず粒内まで加熱され、各結晶粒が変形して隣り合う粒同士が一体化し(粒成長)、この結果、アルミナプレートが大きく変形する。このため、高温焼成では、アルミナプレートを変形させずにアルミナ表面の粒界破壊や粒内破壊を修復して、凹凸のないなめらかな表面のアルミナプレートに加工することは難しい。   On the other hand, as a method for suppressing the generation of particles, as shown in FIG. 2B, there is a method in which an alumina plate for a dielectric window is fired at a high temperature in advance. However, when the alumina plate is fired at a high temperature, not only the grain boundaries but also the grains are heated, and each crystal grain is deformed and adjacent grains are integrated (granular growth). As a result, the alumina plate is greatly deformed. For this reason, in high-temperature firing, it is difficult to repair the grain boundary fracture and intragranular fracture on the alumina surface without deforming the alumina plate, and to process the alumina plate with a smooth surface without unevenness.

(ミリ波による選択加熱)
そこで、本実施形態では、誘電体パーツ136a用のアルミナプレートPの表面処理として、図4に示したミリ波加熱装置を用いることによりアルミナプレートを低温で焼結させる方法を用いる。図4(a)は、ミリ波加熱装置300をその長手方向に平行な面にて切断した縦断面図であり、図4(b)は、図4(a)に示したA−A面にてミリ波加熱装置300を切断した断面図である。
(Selective heating by millimeter wave)
Therefore, in the present embodiment, as the surface treatment of the alumina plate P for the dielectric part 136a, a method of sintering the alumina plate at a low temperature by using the millimeter wave heating device shown in FIG. 4 is used. FIG. 4A is a longitudinal sectional view of the millimeter wave heating device 300 cut along a plane parallel to the longitudinal direction, and FIG. 4B is a cross-sectional view along the AA plane shown in FIG. FIG. 3 is a cross-sectional view of the millimeter wave heating device 300 cut away.

ミリ波加熱装置300は、加熱炉305、ミリ波発生源310、ミリ波導波管315、ガス供給源320および熱電対325を有している。加熱炉305は、円筒状の金属容器であって、その内部に断面が6角形状(より正確には、6角形のひとつおきの片が短くなっていて、実際には3角形状に近い形状)の反射板305aが配置されている。反射板305aの底面には、載置台305bが設置されている。載置台305b上には、アルミナプレートPが載置され、さらに断熱材305cにてアルミナプレートPを覆うことによりアルミナプレートPを断熱する。   The millimeter wave heating apparatus 300 includes a heating furnace 305, a millimeter wave generation source 310, a millimeter wave waveguide 315, a gas supply source 320, and a thermocouple 325. The heating furnace 305 is a cylindrical metal container and has a hexagonal cross section inside (more precisely, every other hexagonal piece is shortened, in fact, a shape close to a triangular shape). ) Reflector 305a is disposed. A mounting table 305b is installed on the bottom surface of the reflecting plate 305a. An alumina plate P is placed on the mounting table 305b, and the alumina plate P is further insulated by covering the alumina plate P with a heat insulating material 305c.

ミリ波発生源310は、加熱炉305の外部に設置され、24GHzまたは28GHzのミリ波を発生する。ミリ波導波管315は、加熱炉305とミリ波発生源310とを連結する管状部材であって、ミリ波発生源310から出力されたミリ波を加熱炉305の内部空間に伝播させる。   The millimeter wave generation source 310 is installed outside the heating furnace 305 and generates a millimeter wave of 24 GHz or 28 GHz. The millimeter wave waveguide 315 is a tubular member that connects the heating furnace 305 and the millimeter wave generation source 310, and propagates the millimeter wave output from the millimeter wave generation source 310 to the internal space of the heating furnace 305.

ガス供給源320は、複数のバルブV、複数のマスフローコントローラMFC、アルゴンガス供給源320a、酸素ガス供給源320bおよび窒素ガス供給源320cを有している。ガス供給部320は、各バルブVの開閉および各マスフローコントローラMFCの開度を調整することにより、所望の種類のガスを所望の濃度で加熱炉305に供給する。熱電対325は、載置台305bに取り付けられた温度センサであり、これにより、載置台305bの温度を管理する。加熱炉305の内部は、排気管330に連結された真空ポンプ(図示せず)により所望の真空度まで減圧される。   The gas supply source 320 includes a plurality of valves V, a plurality of mass flow controllers MFC, an argon gas supply source 320a, an oxygen gas supply source 320b, and a nitrogen gas supply source 320c. The gas supply unit 320 supplies a desired type of gas to the heating furnace 305 at a desired concentration by opening / closing each valve V and adjusting the opening of each mass flow controller MFC. The thermocouple 325 is a temperature sensor attached to the mounting table 305b, and thereby manages the temperature of the mounting table 305b. The inside of the heating furnace 305 is depressurized to a desired degree of vacuum by a vacuum pump (not shown) connected to the exhaust pipe 330.

かかる構成により、ミリ波加熱装置300では、まず、加熱炉305内にアルミナプレートPが収容され、反射板305a内の載置台305bに載置され、その上を断熱材305cで覆う。その後、ミリ波発生源310からミリ波を出力し、出力されたミリ波をミリ波導入管315を介して加熱炉305内に導入させ、さらに反射板305aにより反射させて拡散することにより、ミリ波を効率よくアルミナプレートPに照射する。   With this configuration, in the millimeter wave heating apparatus 300, first, the alumina plate P is accommodated in the heating furnace 305, placed on the mounting table 305b in the reflecting plate 305a, and the top is covered with the heat insulating material 305c. Thereafter, a millimeter wave is output from the millimeter wave generation source 310, the output millimeter wave is introduced into the heating furnace 305 through the millimeter wave introduction tube 315, and further reflected and diffused by the reflecting plate 305a. The alumina plate P is efficiently irradiated with waves.

このようにして、ミリ波をアルミナプレートPに照射している間のアルミナプレートPの状態について説明する。図2(c)に示したように、ミリ波による焼結の場合、誘電体部材であるアルミナプレートPを構成する粒内の誘電率をε、粒界の誘電率をεとし、粒内の電界強度をE、粒界の電界強度をEとすると、誘電率×電界強度は一定であるから、
εE=ε
が成り立つ。よって、
=ε/ε・E・・・(1)
となる。
これは、粒界部分は、粒内部分に比べてε/ε倍だけ電界強度が高くなるということを示している。
In this way, the state of the alumina plate P during irradiation of the millimeter wave to the alumina plate P will be described. As shown in FIG. 2 (c), in the case of sintering by millimeter waves, the dielectric constant in the grains constituting the alumina plate P, which is a dielectric member, is ε, and the dielectric constant of the grain boundaries is ε 0 . If the electric field strength of E is E and the electric field strength of the grain boundary is E 0 , the dielectric constant × the electric field strength is constant.
εE = ε 0 E 0
Holds. Therefore,
E 0 = ε / ε 0 · E (1)
It becomes.
This indicates that the electric field strength of the grain boundary part is higher by ε / ε 0 times than the intragranular part.

一般的に、誘電体の一種である圧電体の誘電率εは、大気中の誘電率εの10倍以上の値をもつ。つまり、ε/ε≧10となる。これを式(1)に当てはめると、粒界の電界強度Eは、粒内の電界強度Eの10倍以上になる。このように、粒界の電界強度Eは、結晶粒の誘電率εが大きいほど大きくなる。 Generally, the dielectric constant of the piezoelectric epsilon is a kind of a dielectric, with more than 10 times the value of the dielectric constant epsilon 0 of the atmosphere. That is, ε / ε 0 ≧ 10. When this is applied to the equation (1), the electric field intensity E 0 at the grain boundary becomes 10 times or more the electric field intensity E within the grain. Thus, the electric field strength E at the grain boundary increases as the dielectric constant ε of the crystal grain increases.

このとき、粒界の電界エネルギーEv0は、次式にて表される。
v0=1/2・ε ・・・(2)
式(2)に式(1)を代入すると、
v0=1/2・(ε/ε)E=ε/ε(1/2ε・E
At this time, the electric field energy E v0 at the grain boundary is expressed by the following equation.
E v0 = 1/2 · ε 0 E 0 2 (2)
Substituting equation (1) into equation (2),
E v0 = 1/2 · (ε 2 / ε 0 ) E 2 = ε / ε 0 (1 / 2ε · E 2 )

一方、粒内の電界エネルギーEは、1/2・εEであるから、
v0=ε/ε・・・(3)
よって、粒界部分は、粒内部分に比べてε/ε倍だけエネルギーが高くなる。
On the other hand, electric field energy E v in the grains, since a 1/2 · εE 2,
E v0 = ε / ε 0 E v (3)
Therefore, the energy of the grain boundary part is higher by ε / ε 0 times than the intragranular part.

アルミナプレートPをミリ波加熱する場合、アルミナの誘電率εは8〜9、粒界(真空中)の誘電率εは8.854E−12(F/m)である。よって、式(1)から、粒界の電界強度Eは、粒内の電界強度Eの9倍程度になる。また、式(3)から、粒界の電界エネルギーEv0は、粒内の電界エネルギーEの9倍程度になる。 When the alumina plate P is heated by millimeter waves, the dielectric constant ε of alumina is 8 to 9, and the dielectric constant ε 0 of the grain boundary (in vacuum) is 8.854E-12 (F / m). Therefore, from the equation (1), the electric field intensity E at the grain boundary is about nine times the electric field intensity E 0 within the grain. From the equation (3), the electric field energy E v0 at the grain boundary is about nine times the electric field energy E v within the grain.

以上から、アルミナプレートPの粒界には、粒内に比べて非常に強いエネルギーが加わることがわかる。この結果、アルミナプレートPの粒界は、選択的に加熱され、粒内はほとんど加熱されない。このようにして、ミリ波加熱装置300によれば、結晶粒の内部を加熱することなく、電気炉などの熱による加熱焼結よりも数百℃程度低くアルミナプレートを焼結することができる。また、粒界が選択的に加熱されるので、結晶粒の変形がなく隣り合う結晶粒同士が一体化しない(すなわち、粒成長しない)。この結果、アルミナプレートPを変形させることなく、結晶粒と結晶粒とを強固に結合させることができる。   From the above, it can be seen that very strong energy is applied to the grain boundaries of the alumina plate P compared to the inside of the grains. As a result, the grain boundary of the alumina plate P is selectively heated, and the inside of the grain is hardly heated. In this way, according to the millimeter wave heating device 300, the alumina plate can be sintered by several hundred degrees Celsius lower than the heat-sintered heat of an electric furnace or the like without heating the inside of the crystal grains. In addition, since the grain boundary is selectively heated, the crystal grains are not deformed and adjacent crystal grains are not integrated with each other (that is, the grains do not grow). As a result, the crystal grains can be firmly bonded without deforming the alumina plate P.

(アルミナプレートの表面処理の実験)
以上の論理に基づき、発明者らは、ミリ波加熱装置300を用いて実際にアルミナプレートPを焼結させた。この時、発明者らは、図5に示したように、焼成温度を1100℃、1200℃、1300℃、1400℃と4段階に設定し、加熱炉305内の雰囲気を、大気に開放した大気雰囲気、ガス供給源からアルゴンガスおよび窒素ガスを供給して100%窒素雰囲気、ガス供給源からアルゴンガスおよび酸素ガスを供給して100%酸素雰囲気の3パターンとして実験を行った。
(Alumina plate surface treatment experiment)
Based on the above logic, the inventors actually sintered the alumina plate P using the millimeter wave heating device 300. At this time, as shown in FIG. 5, the inventors set the firing temperature to 1100 ° C., 1200 ° C., 1300 ° C., 1400 ° C. in four stages, and the atmosphere in the heating furnace 305 was opened to the atmosphere. The experiment was conducted with three patterns of 100% nitrogen atmosphere by supplying argon gas and nitrogen gas from the atmosphere and gas supply source and 100% nitrogen atmosphere by supplying argon gas and oxygen gas from the gas supply source.

また、1100℃および1200℃の場合、発明者らは、大気圧にて毎分50℃昇温させ、目標温度まで制御した後、3時間焼成し、その後、1時間で200℃まで降温させた。また、1300℃および1400℃の場合、発明者らは、大気圧にて毎分30℃昇温させ、目標温度まで制御した後、3時間焼成し、その後、1時間で200℃まで降温させた。その結果得られた各条件におけるアルミナプレートP表面の形状(図6〜図8)、アルミナプレートP表層の組成状態(図9〜図11)について、以下に考察する。   In the case of 1100 ° C. and 1200 ° C., the inventors raised the temperature by 50 ° C. per minute at atmospheric pressure, controlled to the target temperature, fired for 3 hours, and then lowered the temperature to 200 ° C. in 1 hour. . In the case of 1300 ° C. and 1400 ° C., the inventors raised the temperature by 30 ° C. per minute at atmospheric pressure, controlled to the target temperature, fired for 3 hours, and then lowered the temperature to 200 ° C. in 1 hour. . The shape of the surface of the alumina plate P (FIGS. 6 to 8) and the composition state of the surface layer of the alumina plate P (FIGS. 9 to 11) under each condition obtained as a result will be discussed below.

(アルミナプレート表面の平坦化)
まず初めに、発明者らは、図6〜図8に示した実験結果に基づき、アルミナプレートPの表面形状について考察した。なお、電子顕微鏡(SEM)が捉えた図6〜図8の映像は、アルミナプレートPの表面を10,000倍に拡大したものである。このうち、図6(a)は、切削加工後であって、なんら表面加工されていない初期状態のアルミナプレートPの表面を示す。図6(b)、図6(c)、図6(d)、図6(e)は、大気雰囲気であって1100℃、1200℃、1300℃、1400℃の各焼成温度にてアルミナプレートPをミリ波加熱した場合のアルミナプレートPの表面である。また、図7(a)〜図7(d)、図8(a)〜図8(d)は、100%窒素雰囲気、100%酸素雰囲気であって同各温度にてアルミナプレートPをミリ波加熱した場合のアルミナプレートPの表面である。
(Alumina plate surface flattening)
First, the inventors considered the surface shape of the alumina plate P based on the experimental results shown in FIGS. 6 to 8 captured by the electron microscope (SEM) are obtained by enlarging the surface of the alumina plate P by 10,000 times. Among these, Fig.6 (a) shows the surface of the alumina plate P of the initial state which is after a cutting process and is not surface-treated at all. 6 (b), 6 (c), 6 (d), and 6 (e) show an alumina plate P at each firing temperature of 1100 ° C, 1200 ° C, 1300 ° C, and 1400 ° C in an air atmosphere. It is the surface of the alumina plate P at the time of heating a millimeter wave. 7 (a) to 7 (d) and 8 (a) to 8 (d) show a 100% nitrogen atmosphere and a 100% oxygen atmosphere. It is the surface of the alumina plate P when heated.

これらの結果を見ると、アルミナプレートPは、いずれの雰囲気の場合にも1200℃程度から各結晶粒の角が取れて丸くなっていき、焼成温度が上がるにつれて丸みの程度が大きくなっている。各結晶粒が丸くなったということは、アルミナプレートPの表面にて細かい凹凸がなくなり、アルミナプレートPの表面がなめらかになったことを意味する。そこで、発明者らは、図5に示したように、ミリ波加熱によりアルミナプレートPの表面形状が良好に加工されたのは、雰囲気が大気、窒素100%、酸素100%の場合のいずれも、1200℃以上の場合であるとの結論を導き出した。   From these results, the alumina plate P is rounded with the corners of each crystal grain being removed from about 1200 ° C. in any atmosphere, and the degree of rounding increases as the firing temperature rises. The fact that each crystal grain is rounded means that fine irregularities are eliminated on the surface of the alumina plate P, and the surface of the alumina plate P is smooth. Therefore, as shown in FIG. 5, the inventors have processed the surface shape of the alumina plate P well by millimeter wave heating in any case where the atmosphere is air, nitrogen 100%, and oxygen 100%. The conclusion that it is a case of 1200 degreeC or more was drawn.

このように1200℃以上の温度にてミリ波加工されたアルミナプレートPをマイクロ波プラズマ処理装置10の誘電体窓136に使用することにより、プロセス中に誘電体窓136の表面にて電界エネルギーが集中することを抑止し、これにより、異常放電の発生を抑止することができる。   By using the alumina plate P processed in millimeter waves at a temperature of 1200 ° C. or more in this way for the dielectric window 136 of the microwave plasma processing apparatus 10, electric field energy is generated on the surface of the dielectric window 136 during the process. Concentration can be suppressed, thereby preventing occurrence of abnormal discharge.

なお、アルミナにより形成された誘電体窓136は、1600℃以下にて予めミリ波加熱されていることが好ましい。電気炉によるアルミナ粉末成型体の熱による焼結温度は約1600℃程度であるため、1600℃より高温にてアルミナをミリ波加熱すると、加熱温度が上がるとともに結晶粒が成長し、大きくなる。結晶粒が大きくなると、結晶粒が小さい場合より結晶粒同士の接触面積が小さくなり、強度が低下する。よって、1600℃以下の温度にてミリ波加工されたアルミナプレートPをマイクロ波プラズマ処理装置10の誘電体窓136に使用すれば、その誘電体窓136は、結晶粒同士の接触面積が大きく強固であるため、プロセス中に破損することを防止することができる。   In addition, it is preferable that the dielectric window 136 formed of alumina is preliminarily heated by millimeter waves at 1600 ° C. or less. Since the sintering temperature of the alumina powder molded body by the electric furnace with heat is about 1600 ° C., when the alumina is heated by millimeter waves at a temperature higher than 1600 ° C., the heating temperature rises and crystal grains grow and become larger. When the crystal grains become large, the contact area between the crystal grains becomes smaller than when the crystal grains are small, and the strength decreases. Therefore, if the alumina plate P processed by millimeter waves at a temperature of 1600 ° C. or less is used for the dielectric window 136 of the microwave plasma processing apparatus 10, the dielectric window 136 has a large contact area between crystal grains and is strong. Therefore, it is possible to prevent damage during the process.

(アルミナプレート表層の改質)
つぎに、発明者らは、図9〜図11に示したアルミナプレートP表面のX線光電子分光(XPS:X−ray Photoelectron Spectroscopy)による分析結果に基づき、アルミナプレート表層の組成状態について考察した。これらの結果を見ると、多少バラツキはあるものの、焼結後のアルミナプレートPの光電子の運動エネルギーは、すべての場合について初期状態(ミリ波加熱前)より小さくなっていた。この結果について以下に考察する。
(Alumina plate surface modification)
Next, the inventors considered the composition state of the surface layer of the alumina plate based on the analysis result by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) on the surface of the alumina plate P shown in FIGS. From these results, although there was some variation, the kinetic energy of the photoelectrons of the alumina plate P after sintering was smaller than the initial state (before millimeter wave heating) in all cases. This result is discussed below.

図10に示した酸素雰囲気において1100℃〜1400℃にてミリ波加熱した場合、図9に示した大気雰囲気において同温にてミリ波加熱した場合に比べて、アルミナプレート表層の各初期状態に対する光電子の運動エネルギーは小さくなっている。さらに、図11に示した窒素雰囲気において同温にてミリ波加熱した場合、図10に示した酸素雰囲気において同温にてミリ波加熱した場合に比べて、アルミナプレート表層の各初期状態に対する光電子の運動エネルギーはわずかながら小さくなる傾向が見られる。   When the millimeter wave heating is performed at 1100 ° C. to 1400 ° C. in the oxygen atmosphere shown in FIG. 10, compared to the case where the millimeter wave heating is performed at the same temperature in the air atmosphere shown in FIG. The kinetic energy of photoelectrons is small. Further, when the millimeter wave is heated at the same temperature in the nitrogen atmosphere shown in FIG. 11, the photoelectrons for each initial state of the alumina plate surface layer are compared with the case where the millimeter wave is heated at the same temperature in the oxygen atmosphere shown in FIG. There is a tendency for the kinetic energy of to be slightly smaller.

これは、酸素雰囲気においては、アルミナプレートPの欠損部分は、酸素にて補充され、アルミナプレートPの表層は、ほとんどAl−O結合にて改質されたことを示し、大気雰囲気においては、アルミナプレートPの欠損部分は、大気中に含まれる酸素や水素にて補充され、アルミナプレートPの表層は、Al−O結合の中にAl−OH結合が混在する形で改質されたことを示し、窒素雰囲気においては、アルミナプレートPの欠損部分は、窒素にて補充され、アルミナプレートPの表層は、Al−O結合の中にAl−N結合が混在する形で改質されたことを示す。   This indicates that the deficient portion of the alumina plate P was replenished with oxygen in the oxygen atmosphere, and the surface layer of the alumina plate P was almost modified by Al—O bonds. The deficient portion of the plate P is replenished with oxygen and hydrogen contained in the atmosphere, and the surface layer of the alumina plate P has been modified so that Al—OH bonds are mixed with Al—O bonds. In the nitrogen atmosphere, the deficient portion of the alumina plate P is replenished with nitrogen, and the surface layer of the alumina plate P is modified so that Al—N bonds are mixed in Al—O bonds. .

なぜこのように考えられるかについて、酸素雰囲気と大気雰囲気とのミリ波加熱に的を絞って説明する。アルミナプレートPの欠損部分がOH基により補填されると、アルミナプレートPの表層には、その一部にてAl(OH)が存在する状態となる。図12(a)を見ると、Al(OH)は、1個のアルミニウム原子Alに対して、その周りに酸素原子Oが3個存在する。一方、Alは、1個のアルミニウム原子Alに対して、その周りに酸素原子Oが1.5個存在する。 The reason why this is considered will be explained focusing on millimeter wave heating in an oxygen atmosphere and an air atmosphere. When the deficient portion of the alumina plate P is filled with OH groups, Al (OH) 3 is present in a part of the surface layer of the alumina plate P. Referring to FIG. 12A, Al (OH) 3 has three oxygen atoms O around one aluminum atom Al. On the other hand, Al 2 O 3 has 1.5 oxygen atoms O around one aluminum atom Al.

電気陰性度3.5を有する3個の酸素原子Oにエネルギー的に引っ張られながら1個のアルミニウム原子Alの内殻から光電子が外に飛び出すためには、1.5個の酸素原子Oにエネルギー的に引っ張られながら1個のアルミニウム原子Alの内殻から光電子が外に飛び出すより、引っ張る酸素原子の個数が多い分、大きな光電子の運動エネルギーが必要である。よって、図9に示したOHを含んだ改質の場合には、図10に示したOのみの改質の場合に比べて、初期状態に対して光電子の運動エネルギーが大きくなっている。すなわち、図9および図10の結果の比較から、大気雰囲気の場合には、アルミナプレートPの欠損部分にはOだけでなくOHを含んだ改質があったこと、および、酸素雰囲気の場合には、アルミナプレートPの欠損部分はすべてOにて改質されたことを導き出すことができる。同様にして、図10および図11の結果の比較から、窒素雰囲気の場合には、アルミナプレートPの欠損部分は電気陰性度3.5のNにて改質されたため、光電子の運動エネルギーが小さくなったことを導き出すことができる。   In order for photoelectrons to jump out from the inner shell of one aluminum atom Al while being energetically pulled by three oxygen atoms O having an electronegativity of 3.5, energy is required for 1.5 oxygen atoms O. Rather than the photoelectrons jumping out from the inner shell of one aluminum atom Al while being pulled, the larger the number of oxygen atoms to be pulled, the greater the kinetic energy of the photoelectrons. Therefore, in the case of the modification including OH shown in FIG. 9, the kinetic energy of the photoelectrons is larger than that in the modification of only O shown in FIG. 10 with respect to the initial state. That is, from the comparison of the results of FIG. 9 and FIG. 10, in the case of the air atmosphere, the defect portion of the alumina plate P was modified including not only O but also OH, and in the case of the oxygen atmosphere. Can be derived from the fact that all the defective portions of the alumina plate P were modified with O. Similarly, from the comparison of the results of FIGS. 10 and 11, in the case of a nitrogen atmosphere, the deficient portion of the alumina plate P was modified with N having an electronegativity of 3.5, so that the kinetic energy of photoelectrons is small. Can be derived.

(アルミナプレート表層の各改質に対する熱的安定性)
つぎに、発明者らは、以上のようにしてアルミナプレート表層が、大気雰囲気によりAl−OにAl−OHが含まれた状態にて改質された場合、酸素雰囲気によりAl−Oのみの状態に改質された場合、窒素雰囲気によりAl−Nを含んだ状態に改質された場合、いずれの場合が化学的、熱的に安定しているかについて考察した。
(Thermal stability to each modification of the alumina plate surface)
Next, when the alumina plate surface layer is modified in a state where Al—O is contained in Al—O by the air atmosphere as described above, the state of only Al—O in the oxygen atmosphere is obtained. When it was modified to a state containing Al—N in a nitrogen atmosphere, which case was considered to be chemically and thermally stable.

金属データブック(日本金属学会編、改訂2版、p90,p92 丸善)によれば、室温におけるアルミナ(Al)の標準生成自由エネルギーΔGは、
2/3Al+O=2/3Al(1070kJ/mol、O規格化)
にて表される。これを、Al、1molあたりのΔGに換算すると1605kJ/molとなる。Al化学式1molあたりにAl−O結合は、6mol含まれているため、1つのAl−Oの結合あたりの標準生成自由エネルギーΔGは、267.5kJ/molとなる。
According to the Metal Data Book (edited by the Japan Institute of Metals, revised 2nd edition, p90, p92 Maruzen), the standard free energy of formation ΔG of alumina (Al 2 O 3 ) at room temperature is
2 / 3Al + O 2 = 2 / 3Al 2 O 3 (1070 kJ / mol, O 2 normalized)
It is represented by When this is converted into ΔG per 1 mol of Al 2 O 3 , it becomes 1605 kJ / mol. Since 6 mol of Al—O bond is contained per 1 mol of Al 2 O 3 chemical formula, the standard free energy of formation ΔG per bond of Al—O is 267.5 kJ / mol.

一方、同データブックによれば、室温における窒化アルミニウムAlN)の標準生成自由エネルギーΔGは、
2Al+N=2AlN(575kJ/mol、N規格化)
にて表される。これを、AlN、1molあたりのΔGに換算すると287.5kJ/molとなる。AlN化学式1molあたりにAl−N結合(3重結合)は、3mol含まれているため、1つのAl−Nの結合あたりの標準生成自由エネルギーΔGは、95.8kJ/molとなる。
On the other hand, according to the data book, the standard free energy of formation ΔG of aluminum nitride (AlN) at room temperature is
2Al + N 2 = 2AlN (575 kJ / mol, N 2 normalized)
It is represented by This is 287.5 kJ / mol when converted to ΔG per mol of AlN. Since 3 mol of Al—N bond (triple bond) is contained per 1 mol of AlN chemical formula, the standard free energy of formation ΔG per bond of Al—N is 95.8 kJ / mol.

これによれば、1つのAl−Oの結合あたりの標準生成自由エネルギーΔGは、1つのAl−Nの結合あたりの標準生成自由エネルギーΔGより大きい。これにより、酸素雰囲気によりAl−Oの状態に改質された場合は、窒素雰囲気によりAl−Nを含んだ状態に改質された場合に比べて、熱的(化学的)に安定していると言える。   According to this, the standard free energy of formation ΔG per Al—O bond is larger than the standard free energy of formation ΔG per Al—N bond. Thereby, when it is modified to an Al-O state by an oxygen atmosphere, it is more thermally (chemically) stable than when it is modified to a state containing Al-N by a nitrogen atmosphere. It can be said.

この結論は、図12(b)に示した電気陰性度からも導き出すことができる。すなわち、Al−Oの電気陰性度は3.5であるのに対して、Al−Nの電気陰性度は3.0である。「化学結合のイオン性および共有性の程度は、結合している原子の電気陰性度の差に関係づけられる(バーロー物理化学(下)、p565)」ことから電気陰性度の高いAl−Oにて改質された場合の方が、電気陰性度の低いAl−Nにて改質された場合より化学結合の程度は高い。したがって、電気陰性度の観点からも、酸素雰囲気によりAl−Oの状態に改質された場合は、窒素雰囲気によりAl−Nを含んだ状態に改質された場合に比べて、化学的、熱的に安定していると言える。   This conclusion can also be derived from the electronegativity shown in FIG. That is, the electronegativity of Al—O is 3.5, whereas the electronegativity of Al—N is 3.0. “The degree of ionicity and covalentness of chemical bonds is related to the difference in electronegativity of bonded atoms (Barlow physical chemistry (bottom), p565).” The degree of chemical bonding is higher in the case of modification with Al-N having a lower electronegativity. Therefore, also from the viewpoint of electronegativity, when it is modified to an Al-O state by an oxygen atmosphere, compared with the case of being modified to a state containing Al-N by a nitrogen atmosphere, the chemical, thermal, It can be said that it is stable.

それでは、大気雰囲気によりAl−OにAl−OHを含んだ状態に改質された場合と酸素雰囲気によりAl−Oの状態に改質された場合では、いずれの場合が化学的、熱的に安定しているであろうか。これについては、以下の理由から酸素雰囲気によりAl−Oの状態に改質された場合が化学的、熱的により安定していると結論付けることができる。   Then, in the case where Al-O is modified to include Al-OH in an air atmosphere, and in the case where it is modified to Al-O in an oxygen atmosphere, both cases are chemically and thermally stable. Are you doing it? About this, it can conclude that the case where it reformed to the state of Al-O by oxygen atmosphere is more chemically and thermally stable from the following reasons.

Al(OH)は、300℃より脱水縮合反応をはじめ、Alに変換される。たとえば、化学大辞典(化学大辞典編集委員会編 共立出版)によれば、水酸化アルミニウムの性質については、「加熱すれば比較的容易に水を失って酸化アルミニウムとなる。」と記されている。これは、Al(OH)の状態はAlの状態より化学的、熱的に不安定であり、加熱すると容易にAlに移行することを示している。 Al (OH) 3 begins to undergo dehydration condensation reaction at 300 ° C. and is converted to Al 2 O 3 . For example, according to the Chemical Dictionary (Kyoritsu Publishing Co., Ltd. edited by the Chemical Dictionary Dictionary), the properties of aluminum hydroxide are described as “relatively easily lose water to become aluminum oxide when heated.” Yes. This indicates that the state of Al (OH) 3 is more chemically and thermally unstable than the state of Al 2 O 3 and easily shifts to Al 2 O 3 when heated.

より具体的には、Al(OH)の状態に改質されたアルミナプレートPの表層は、プロセス中の加熱により水分を失い、その一部が欠損した状態になると考えられる。このため、この欠損部分にて反応種(処理ガス)がアルミナプレートPの組成成分やアルミナプレートPへの付着物と反応する。これにより、反応種を基板上にて反応させるべきところ、処理室内の誘電体窓136の下部にて消失させてしまい、反応生成物などから構成される薄片が誘電体窓136の表面から発生しパーティクルの原因となるおそれがある。 More specifically, it is considered that the surface layer of the alumina plate P modified to the state of Al (OH) 3 loses moisture due to heating during the process, and a part thereof is lost. For this reason, the reactive species (processing gas) react with the composition components of the alumina plate P and the deposits on the alumina plate P in the defective portion. As a result, the reactive species should react on the substrate, but disappear at the lower portion of the dielectric window 136 in the processing chamber, and flakes composed of reaction products and the like are generated from the surface of the dielectric window 136. May cause particles.

一方、Al−Oの状態に改質されたアルミナプレートPの表層は、Al(OH)の状態に改質された場合に比べて、化学的、熱的安定している。よって、プロセス中においても、上記欠損は生じない。よって、パーティクルの原因となる薄片が誘電体窓136の表面から発生する状況を抑えることができる。以上から、発明者らは、Al−Oの状態に改質された場合は、Al−OHを含んだ状態に改質された場合より化学的、熱的に安定していると結論づけた。 On the other hand, the surface layer of the alumina plate P modified to the Al—O state is chemically and thermally stable as compared with the case where the surface is modified to the Al (OH) 3 state. Therefore, the defect does not occur even during the process. Therefore, it is possible to suppress a situation where flakes that cause particles are generated from the surface of the dielectric window 136. From the above, the inventors have concluded that when modified to an Al—O state, it is more chemically and thermally stable than when modified to a state containing Al—OH.

以上の考察から、発明者らは、酸素雰囲気にてアルミナプレートPを1200℃以上1600℃以下でミリ波加熱すると、形状が丸くなるとともに化学的、熱的に強度の高いアルミナプレートを製造することができること導き出した。   From the above considerations, the inventors produce an alumina plate that is chemically and thermally strong when the alumina plate P is heated by millimeter waves at 1200 ° C. or higher and 1600 ° C. or lower in an oxygen atmosphere. I was able to do that.

以上に説明したように、本実施形態では、ミリ波加熱により誘電体窓用のアルミナプレートPの表面を予めなめらかに加工しておくことよって、アルミナプレートPを誘電体窓136として配設したマイクロ波プラズマ処理装置10にて、プロセスを実行する際、誘電体窓136の表面に電界エネルギーが集中することを抑えることができる。この結果、異常放電を抑制することができ、異常放電時の熱により誘電体窓が損傷したり、誘電体窓からアルミナ薄片が脱落して、パーティクルとして被処理体に混入することを抑制することができる。   As described above, in this embodiment, the surface of the alumina plate P for the dielectric window is processed smoothly by millimeter wave heating in advance, so that the microplate in which the alumina plate P is disposed as the dielectric window 136 is used. When the process is executed in the wave plasma processing apparatus 10, it is possible to suppress the concentration of electric field energy on the surface of the dielectric window 136. As a result, abnormal discharge can be suppressed, and it is possible to prevent the dielectric window from being damaged by the heat during abnormal discharge, or the alumina flakes from dropping from the dielectric window and mixing into the workpiece as particles. Can do.

これに加えて、本実施形態では、ミリ波加熱によりアルミナプレートPの表層を改質することによって化学的に安定性の高いマイクロ波プラズマ処理装置10の誘電体窓136を形成することができる。特に、アルミナプレートPを組成する成分を含んだガスを用いてミリ波加熱することによりアルミナプレートPの表層をAl−Oにて改質することによって、化学的に安定性の高い誘電体窓136を形成することができる。この結果、良好なプロセス性能をもつ製品を安定的に製造することができる。   In addition to this, in this embodiment, the dielectric window 136 of the microwave plasma processing apparatus 10 having high chemical stability can be formed by modifying the surface layer of the alumina plate P by millimeter wave heating. In particular, the surface layer of the alumina plate P is modified with Al-O by millimeter-wave heating using a gas containing a component that constitutes the alumina plate P, so that a chemically stable dielectric window 136 is obtained. Can be formed. As a result, a product having good process performance can be stably manufactured.

なお、処理装置にて処理される基板Gのサイズは、730mm×920mm以上であればよく、たとえば、730mm×920mm(チャンバ内の径:1000mm×1190mm)のG4.5基板サイズや、1100mm×1300mm(チャンバ内の径:1470mm×1590mm)のG5基板サイズであってもよい。また、所望の処理が施される被処理体は、上記サイズの基板Gに限られず、たとえば200mmや300mmのシリコンウエハであってもよい。   The size of the substrate G to be processed by the processing apparatus may be 730 mm × 920 mm or more, for example, a G4.5 substrate size of 730 mm × 920 mm (diameter in the chamber: 1000 mm × 1190 mm) or 1100 mm × 1300 mm It may be a G5 substrate size (diameter in chamber: 1470 mm × 1590 mm). Further, the target object to be processed is not limited to the substrate G having the size described above, and may be, for example, a 200 mm or 300 mm silicon wafer.

上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、処理装置の実施形態を処理装置の使用方法の実施形態とすることができる。   In the above embodiment, the operations of the respective units are related to each other, and can be replaced as a series of operations in consideration of the relationship between each other. And by replacing in this way, the embodiment of the processing apparatus can be made the embodiment of the method of using the processing apparatus.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

たとえば、本発明にかかる誘電体部材を用いたプラズマ処理装置としては、上述した複数枚の誘電体窓パーツを有するマイクロ波プラズマ処理装置に限られず、RLSA(Radial Line Slot Antenna)型マイクロ波プラズマ処理装置、誘導結合型(ICP:Inductive Coupling Plasma)プラズマ処理装置、電子サイクロトロン方式(ECR:Electron Cyclotron Resonance)のプラズマ処理装置、熱CVD処理装置など種々のCVD処理装置やプラズマ処理装置に使用することができる。   For example, the plasma processing apparatus using the dielectric member according to the present invention is not limited to the above-described microwave plasma processing apparatus having a plurality of dielectric window parts, but an RLSA (Radial Line Slot Antenna) type microwave plasma processing. It can be used for various CVD processing apparatuses and plasma processing apparatuses such as an apparatus, an inductively coupled plasma (ICP) plasma processing apparatus, an electron cyclotron (ECR) plasma processing apparatus, and a thermal CVD processing apparatus. it can.

本発明の一実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の概略構成図である。It is a schematic block diagram of the microwave plasma processing apparatus concerning one Embodiment of this invention. 同実施形態にかかるアルミナプレートの表面加工を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the surface processing of the alumina plate concerning the embodiment. 同実施形態にかかるアルミナプレートの表面での電界の集中を説明するための図である。It is a figure for demonstrating concentration of the electric field on the surface of the alumina plate concerning the embodiment. 図4(a)は、同実施形態にかかるミリ波加熱装置の縦断面図であり、図4(b)は、同装置をA−A面にて切断した断面図である。Fig.4 (a) is a longitudinal cross-sectional view of the millimeter wave heating apparatus concerning the embodiment, FIG.4 (b) is sectional drawing which cut | disconnected the apparatus in the AA surface. アルミナプレートの焼結条件および各条件のときの表面加工の結果を示した図である。It is the figure which showed the result of the surface processing on the sintering conditions of each alumina plate, and each condition. 図6(a)は、アルミナプレートの初期状態の表面形状を示した図であり、図6(b)〜図6(e)は、大気雰囲気でのアルミナプレートの表面形状を示した図である。FIG. 6A is a diagram showing the surface shape of the alumina plate in the initial state, and FIG. 6B to FIG. 6E are diagrams showing the surface shape of the alumina plate in the air atmosphere. . 図7(a)〜図7(d)は、窒素雰囲気でのアルミナプレートの表面形状を示した図である。Fig.7 (a)-FIG.7 (d) are the figures which showed the surface shape of the alumina plate in nitrogen atmosphere. 図8(a)〜図8(d)は、酸素雰囲気でのアルミナプレートの表面形状を示した図である。FIG. 8A to FIG. 8D are diagrams showing the surface shape of an alumina plate in an oxygen atmosphere. 大気雰囲気でのミリ波焼結前後のアルミナプレートの結合状態を示した図である。It is the figure which showed the combined state of the alumina plate before and behind millimeter wave sintering in an atmospheric condition. 窒素雰囲気でのミリ波焼結前後のアルミナプレートの結合状態を示した図である。It is the figure which showed the combined state of the alumina plate before and behind millimeter wave sintering in nitrogen atmosphere. 酸素雰囲気でのミリ波焼結前後のアルミナプレートの結合状態を示した図である。It is the figure which showed the combined state of the alumina plate before and behind millimeter wave sintering in oxygen atmosphere. 図12(a)は、物質の組成とAl光電子の運動エネルギーとの関係を示し、図12(b)は、電気陰性度とAl光電子の運動エネルギーとの関係を示した図である。12A shows the relationship between the composition of the substance and the kinetic energy of Al photoelectrons, and FIG. 12B shows the relationship between the electronegativity and the kinetic energy of Al photoelectrons.

符号の説明Explanation of symbols

10 マイクロ波プラズマ処理装置
100 処理容器
136 誘電体窓
136a 誘電体パーツ
144、320 ガス供給源
300 ミリ波加熱装置
A 粒内破壊
B 粒界破壊
P アルミナプレート
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Microwave plasma processing apparatus 100 Processing container 136 Dielectric window 136a Dielectric part 144,320 Gas supply source 300 Millimeter wave heating apparatus A Intragranular fracture B Intergranular fracture P Alumina plate

Claims (12)

処理容器と、前記処理容器に設けられた誘電体窓と、前記処理容器内に所望のガスを供給するガス供給源と、所望のエネルギーを出力するエネルギー源とを備え、前記エネルギー源から出力され、前記誘電体窓を介して前記処理容器内に供給されたエネルギーを用いて前記処理容器内に供給されたガスにより被処理体に所望の処理を施す処理装置であって、
前記誘電体窓の表面が、ミリ波により予め加工されている処理装置。
A processing container, a dielectric window provided in the processing container, a gas supply source that supplies a desired gas into the processing container, and an energy source that outputs desired energy are output from the energy source. A processing apparatus for performing a desired process on an object to be processed by a gas supplied into the processing container using energy supplied into the processing container through the dielectric window,
A processing apparatus in which a surface of the dielectric window is processed in advance by millimeter waves.
前記ミリ波による加工は、前記誘電体窓の表面をミリ波により加熱することを含む請求項1に記載された処理装置。   The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing by the millimeter wave includes heating a surface of the dielectric window by a millimeter wave. 前記ミリ波による加工は、前記誘電体窓の表面をミリ波により加熱して表面を平滑にすることを含む請求項1または請求項2のいずれかに記載された処理装置。   The processing apparatus according to claim 1, wherein the processing by the millimeter wave includes heating the surface of the dielectric window with a millimeter wave to smooth the surface. 前記誘電体窓は、
1200℃以上の温度にてミリ波により予め加工されている請求項1〜3のいずれかに記載された処理装置。
The dielectric window is
The processing apparatus as described in any one of Claims 1-3 currently processed by the millimeter wave at the temperature of 1200 degreeC or more.
前記誘電体窓は、
1600℃以下の温度にてミリ波により予め加工されている請求項4に記載された処理装置。
The dielectric window is
The processing apparatus according to claim 4, which has been processed in advance by millimeter waves at a temperature of 1600 ° C. or less.
前記誘電体窓は、
前記誘電体窓を組成する成分を含んだガスを用いてミリ波により予め加工されている請求項1〜5のいずれかに記載された処理装置。
The dielectric window is
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the processing apparatus is previously processed by a millimeter wave using a gas containing a component constituting the dielectric window.
前記誘電体窓の材料は、アルミナセラミックである請求項1〜6のいずれかに記載された処理装置。   The processing apparatus according to claim 1, wherein a material of the dielectric window is alumina ceramic. 前記誘電体窓は、
ガスを用いてミリ波により予め加工されている請求項1〜7のいずれかに記載された処理装置。
The dielectric window is
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the processing apparatus is previously processed by millimeter waves using O 2 gas.
前記ミリ波による加熱は、酸素雰囲気中で行う請求項1〜8のいずれかに記載された処理装置。   The processing apparatus according to claim 1, wherein the heating by the millimeter wave is performed in an oxygen atmosphere. 前記誘電体窓は、
複数枚の誘電体窓パーツから構成され、
各誘電体窓パーツは、
少なくともミリ波により予め加工されている面がステージと対向するように、格子状に形成された梁を用いて前記処理容器に固定されている請求項1〜9のいずれかに記載された処理装置。
The dielectric window is
Consists of multiple dielectric window parts,
Each dielectric window part
The processing apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the processing apparatus is fixed to the processing container using a beam formed in a lattice shape so that at least a surface processed in advance by millimeter waves faces the stage. .
処理容器と、前記処理容器に設けられた誘電体窓と、前記処理容器内に所望のガスを供給するガス供給源と、所望のエネルギーを出力するエネルギー源とを備える処理装置の使用方法であって、
前記誘電体窓の表面は、ミリ波により予め加工され、
前記エネルギー源から出力され、前記誘電体窓を介して前記処理容器内に供給されたエネルギーを用いて前記処理容器内に供給されたガスにより被処理体に所望の処理を施す処理装置の使用方法。
A method of using a processing apparatus comprising: a processing container; a dielectric window provided in the processing container; a gas supply source that supplies a desired gas into the processing container; and an energy source that outputs desired energy. And
The surface of the dielectric window is pre-processed by millimeter waves,
Method of using a processing apparatus for performing a desired process on an object to be processed by a gas supplied into the processing container using energy output from the energy source and supplied into the processing container through the dielectric window .
表面がミリ波により予め加工されているプラズマ処理装置の誘電体窓用の誘電体部材。   A dielectric member for a dielectric window of a plasma processing apparatus whose surface has been processed in advance by millimeter waves.
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