JP2012049065A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Yasunori Ando
靖典 安東
Kazuhiko Irisawa
一彦 入澤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an internal antenna type plasma processing apparatus capable of achieving reduction in the volume of a vacuum container, efficient utilization of high-frequency power, and efficient utilization of supplied gas.SOLUTION: The plasma processing apparatus includes one or more antenna openings 22 formed in a wall surface of a vacuum container 4; a lid 24 for covering an external surface of the vacuum container; antenna conductors 26 provided inside the respective antenna openings 22; and dielectric cups 30 that cover the antenna conductors 26 in the respective antenna openings 22. Each of the dielectric cups 30 has a plurality of small holes in the bottom face. In the respective dielectric cups 30, there are provided fillers 38 made of dielectric, which have gas passages for guiding gas 34 introduced from gas introduction parts 36 to the respective small holes.

Description

この発明は、プラズマを用いて基板に、例えばCVD法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等の処理を施すプラズマ処理装置に関し、より具体的には、真空容器内に設けられたアンテナ導体に高周波電流を流すことによって発生する誘導電界によってガスを電離させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型かつ内部アンテナ型のプラズマ処理装置に関する   The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs processing such as film formation by CVD, etching, ashing, sputtering, etc. on a substrate using plasma, more specifically, an antenna conductor provided in a vacuum vessel has a high frequency. The present invention relates to an inductively coupled and internal antenna type plasma processing apparatus in which a gas is ionized by an induced electric field generated by passing an electric current to generate plasma, and the substrate is processed using the plasma.

内部アンテナ型とは、高周波放電のためのアンテナ導体が、電流導入端子(フィードスルー)を介する等して、真空容器内に配置された構造のアンテナをいう。   The internal antenna type refers to an antenna having a structure in which an antenna conductor for high-frequency discharge is disposed in a vacuum vessel through a current introduction terminal (feedthrough).

従来の誘導結合型かつ内部アンテナ型のプラズマ処理装置を構成する一つのアンテナ周りの一例を図1に示す。これと同様の構造は、例えば、特許文献1、2および非特許文献1に記載されている。   FIG. 1 shows an example around one antenna constituting a conventional inductively coupled and internal antenna type plasma processing apparatus. Structures similar to this are described in, for example, Patent Documents 1 and 2 and Non-Patent Document 1.

この従来のプラズマ処理装置では、コ字状またはU字状のアンテナ導体66を誘電体68で覆った構造の1以上のアンテナ70を、真空容器64内に突き出すように取り付けている。   In this conventional plasma processing apparatus, one or more antennas 70 having a structure in which a U-shaped or U-shaped antenna conductor 66 is covered with a dielectric 68 are attached so as to protrude into the vacuum vessel 64.

真空容器64内に設けられている被処理用の基板2の寸法に応じて、複数のアンテナ70が設けられる。複数のアンテナ70は、例えば、図1に示す例のように基板2の処理面に対向する真空容器64の天井面に配置する場合(例えば特許文献1参照)と、真空容器64の側面に基板2を取り囲むように配置する場合(例えば特許文献2参照)と、両者を併用する場合(例えば非特許文献1参照)とがある。   A plurality of antennas 70 are provided in accordance with the dimensions of the substrate 2 to be processed provided in the vacuum vessel 64. A plurality of antennas 70 are arranged on the ceiling surface of the vacuum vessel 64 facing the processing surface of the substrate 2 as in the example shown in FIG. 2 (see, for example, Patent Document 2), and when both are used together (see, for example, Non-Patent Document 1).

プラズマ76の生成に必要なガスを真空容器64内へ導入するガス導入部は、真空容器64の天井面または側面の適当な箇所に設けられている。   A gas introduction section for introducing a gas necessary for generating the plasma 76 into the vacuum vessel 64 is provided at an appropriate location on the ceiling surface or side surface of the vacuum vessel 64.

真空容器64内に上記ガスを導入すると共に、アンテナ70(具体的にはそのアンテナ導体66)に高周波電流を流すことによって、アンテナ70の周辺に高周波磁界が発生し、それによって誘導電界が発生する。この誘導電界によって電子が加速されて上記ガスを電離させて、アンテナ70の周辺にプラズマ76が生成される。このプラズマ76によって基板2に、CVD法による膜形成、エッチング、アッシング等の所望の処理を施すことができる。   The gas is introduced into the vacuum vessel 64 and a high-frequency current is passed through the antenna 70 (specifically, the antenna conductor 66) to generate a high-frequency magnetic field around the antenna 70, thereby generating an induction electric field. . Electrons are accelerated by the induced electric field to ionize the gas, and plasma 76 is generated around the antenna 70. With this plasma 76, the substrate 2 can be subjected to desired processing such as film formation by CVD, etching, and ashing.

上記内部アンテナ型とは別のものとして、高周波放電のためのアンテナ導体を、真空を保持する誘電体窓を介在させて真空容器外に配置した構造の外部アンテナ型がある(例えば特許文献3参照)。   As an alternative to the internal antenna type, there is an external antenna type having a structure in which an antenna conductor for high-frequency discharge is disposed outside a vacuum container with a dielectric window holding a vacuum interposed (see, for example, Patent Document 3). ).

上記従来技術や本発明で採用している内部アンテナ型は、外部アンテナ型と比べると、アンテナ導体を覆っている誘電体(誘電体68または後述する誘電体カップ30)は、圧力(大気圧)に耐える必要がないことから、当該誘電体の厚さを小さくすることができるので、プラズマにその近くから効率良く高周波電力を供給することができ、プラズマへの電力吸収効率が高いという利点がある(例えば、特許文献1の段落0005、非特許文献1の194頁右欄参照)。   Compared with the external antenna type, the internal antenna type employed in the above prior art and the present invention has a pressure (atmospheric pressure) applied to the dielectric covering the antenna conductor (dielectric 68 or dielectric cup 30 described later). Since the thickness of the dielectric can be reduced, high-frequency power can be efficiently supplied to the plasma from the vicinity thereof, and there is an advantage that the power absorption efficiency into the plasma is high. (For example, see paragraph 0005 of Patent Document 1 and page 194, right column of Non-Patent Document 1).

特開2007−220600号公報(図2、図8)JP2007-220600A (FIGS. 2 and 8) 特開2004−39719号公報(図1、図3)JP 2004-39719 A (FIGS. 1 and 3) 特開2005−285564号公報(図1)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-285564 (FIG. 1)

節原裕一著,「マルチ低インダクタンス内部アンテナを用いた次世代メートル級大面積プロセスに向けたプラズマ生成制御技術」, J. Plasma Fusion Res. Vol. 84, No. 4(2008), p. 193-198Yuichi Setsuhara, “Plasma generation control technology for next generation meter-class large-area processes using multi-low inductance internal antennas”, J. Plasma Fusion Res. Vol. 84, No. 4 (2008), p. 193 -198

上記従来のプラズマ処理装置には次の課題がある。   The conventional plasma processing apparatus has the following problems.

(a)アンテナ70と基板2との間には、離散的に配置した複数のアンテナ70で生成されるプラズマ76を基板2上で均一化させる等のために、ある程度の距離L1 を確保しなければならないが、それに加えて、アンテナ70が真空容器64内に突き出している距離L2 (これは例えば100mm程度)を確保する必要があるので、この距離L2 に相当する分、真空容器64の容積を大きくしなければならない。それに伴って、真空容器64用の真空排気装置の排気容量も大きくしなければならない。 (A) A certain distance L 1 is secured between the antenna 70 and the substrate 2 in order to make the plasma 76 generated by the plurality of discretely arranged antennas 70 uniform on the substrate 2. In addition to this, since it is necessary to secure a distance L 2 (for example, about 100 mm) that the antenna 70 protrudes into the vacuum container 64, the vacuum container 64 is equivalent to this distance L 2. The volume of must be increased. Accordingly, the exhaust capacity of the vacuum exhaust device for the vacuum vessel 64 must be increased.

(b)アンテナ70の周辺にプラズマ76が発生するけれども、詳しく見れば、コ字状またはU字状のアンテナ70の内側72に強い誘導電界が発生するので、その辺りを中心にプラズマ76が発生する。これは、基板2から見て遠い位置にプラズマ76を発生させることになる。このプラズマ76が基板2まで拡散することを利用して基板2を処理するのであるが、プラズマ密度はおおよそ距離の2乗に逆比例するので、プラズマ76の発生位置が上記のように遠いと、基板2の処理にプラズマ76を効率良く利用することができなくなる。これは結局は、プラズマ生成のエネルギー源である高周波電力を効率良く利用することができないことである。   (B) Although the plasma 76 is generated around the antenna 70, in detail, since a strong induction electric field is generated inside the U-shaped or U-shaped antenna 70, the plasma 76 is generated around that area. To do. This generates plasma 76 at a position far from the substrate 2. The substrate 2 is processed by utilizing the diffusion of the plasma 76 to the substrate 2. Since the plasma density is approximately inversely proportional to the square of the distance, if the generation position of the plasma 76 is far as described above, The plasma 76 cannot be efficiently used for processing the substrate 2. In the end, this means that high-frequency power, which is an energy source for plasma generation, cannot be used efficiently.

(c)従来技術では、真空容器64の天井面または側面の適当な箇所に設けられたガス導入部から真空容器64内にガスを導入して、真空容器64内全体をほぼ一様なガス圧にしてプラズマ76を発生させているので、プラズマ生成に必要のない所にまでガスを同じように供給しており、従って供給ガスを効率良く利用することができていない。   (C) In the prior art, gas is introduced into the vacuum vessel 64 from a gas introduction portion provided at an appropriate location on the ceiling surface or side surface of the vacuum vessel 64, and the entire vacuum vessel 64 has a substantially uniform gas pressure. Thus, since the plasma 76 is generated, the gas is supplied in the same way to a place where it is not necessary for plasma generation, and therefore the supply gas cannot be used efficiently.

そこでこの発明は、内部アンテナ型のプラズマ処理装置において、真空容器の小容積化、高周波電力の効率的な利用および供給ガスの効率的な利用を可能にすることを主たる目的としている。   Accordingly, the main object of the present invention is to enable a reduction in volume of a vacuum vessel, efficient use of high-frequency power, and efficient use of supply gas in an internal antenna type plasma processing apparatus.

この発明に係るプラズマ処理装置は、真空容器内に設けられたアンテナ導体に高周波電流を流すことによって発生する誘導電界によってガスを電離させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型かつ内部アンテナ型のプラズマ処理装置であって、前記真空容器内に設けられていて前記基板を保持するホルダと、前記真空容器の壁面に設けられた1以上のアンテナ用開口と、前記各アンテナ用開口の真空容器外側の面を塞いでいる蓋と、前記各アンテナ用開口内にそれぞれ設けられた前記アンテナ導体と、前記ホルダ側に位置する底面、当該底面につながる側面および当該底面に設けられた複数の小孔を有するものであって、前記各アンテナ用開口内に、前記各アンテナ導体を覆うように、かつ前記側面が前記アンテナ用開口の壁面に近接するようにそれぞれ設けられた誘電体カップと、前記各誘電体カップ内に前記ガスをそれぞれ導入するガス導入部と、前記各誘電体カップ内にそれぞれ充填されており、かつ前記ガス導入部から導入された前記ガスを前記誘電体カップの底面の各小孔に導くガス流路を有している誘電体製の充填物と、前記各アンテナ導体に高周波電力を供給して当該各アンテナ導体に前記高周波電流を流す高周波電源とを備えていることを特徴としている。   The plasma processing apparatus according to the present invention generates a plasma by ionizing a gas by an induced electric field generated by flowing a high-frequency current through an antenna conductor provided in a vacuum vessel, and processes the substrate using the plasma. An inductively coupled and internal antenna type plasma processing apparatus, wherein the holder is provided in the vacuum vessel and holds the substrate, one or more antenna openings provided on the wall of the vacuum vessel, A lid that covers the surface of each antenna opening outside the vacuum container; the antenna conductor provided in each antenna opening; a bottom surface located on the holder side; a side surface connected to the bottom surface; and a bottom surface A plurality of small holes provided, the antenna openings covering the antenna conductors in the antenna openings, and the side surfaces of the antenna openings. Each of the dielectric cups provided so as to be close to the wall surface of the opening for the tenor, a gas introduction portion for introducing the gas into each of the dielectric cups, and each of the dielectric cups are filled, And a dielectric filling having a gas flow path for guiding the gas introduced from the gas introduction part to each small hole on the bottom surface of the dielectric cup, and high frequency power to each antenna conductor. And a high-frequency power source for supplying the high-frequency current to each antenna conductor.

このプラズマ処理装置においては、各誘電体カップ内に導入されたガスは、当該誘電体カップ内の充填物のガス流路を通って当該誘電体カップの各小孔に導かれ、この各小孔を通って各誘電体カップの底面の外側付近に供給される。   In this plasma processing apparatus, the gas introduced into each dielectric cup is guided to each small hole of the dielectric cup through the gas flow path of the filling in the dielectric cup. And is supplied near the outside of the bottom surface of each dielectric cup.

また、各アンテナ導体に高周波電流を流すことによって各アンテナ導体の周辺に高周波磁界が発生するけれども、各誘電体カップ内には充填物を充填しており、かつ各誘電体カップの側面をアンテナ用開口の壁面に近接させていて、各誘電体カップの内側およびその側面の外側空間では電子は十分に走行できないのでプラズマの発生が防止され、各誘電体カップの底面の外側付近でのみプラズマが発生し、そこがプラズマ生成領域となる。   In addition, a high-frequency magnetic field is generated around each antenna conductor by supplying a high-frequency current to each antenna conductor, but each dielectric cup is filled with a filler, and the side surface of each dielectric cup is used for the antenna. Since it is close to the wall of the opening and electrons cannot sufficiently travel in the space inside each dielectric cup and outside the side surface, plasma generation is prevented, and plasma is generated only near the outside of the bottom surface of each dielectric cup. This is the plasma generation region.

このようにして、各誘電体カップの底面の外側付近のプラズマ生成領域でのみプラズマを発生させることができ、かつ当該プラズマ生成領域にそのすぐ近くからガスを供給して、当該プラズマ生成領域のガス圧を局所的に高くすることができる。   In this way, plasma can be generated only in the plasma generation region near the outside of the bottom surface of each dielectric cup, and gas is supplied to the plasma generation region from its immediate vicinity, so that the gas in the plasma generation region can be supplied. The pressure can be increased locally.

前記誘電体カップの側面と、当該誘電体カップが収納されている前記アンテナ用開口の壁面との間の距離は、0mm〜5mmにするのが好ましい。   The distance between the side surface of the dielectric cup and the wall surface of the antenna opening in which the dielectric cup is housed is preferably 0 mm to 5 mm.

前記充填物は、例えば、多数の誘電体粒または多数の誘電体短管である。   The filler is, for example, a large number of dielectric grains or a large number of dielectric short tubes.

この発明によれば次の効果を奏する。   The present invention has the following effects.

(ア)各誘電体カップ内に充填物を充填しており、かつ誘電体カップの側面をアンテナ用開口の壁面に近接させているので、各誘電体カップの内側および側面の外側空間でのプラズマ発生を防止して、各誘電体カップの底面の外側付近のプラズマ生成領域でのみプラズマを発生させることができる。従って、プラズマ生成用の高周波電力を、当該プラズマ生成領域で発生させるプラズマに効率良く供給することができるので、高周波電力を効率良く利用することができる。   (A) Since each dielectric cup is filled with a filler and the side surface of the dielectric cup is close to the wall surface of the antenna opening, the plasma in the inner space of each dielectric cup and the outer space of the side surface Generation can be prevented and plasma can be generated only in the plasma generation region near the outside of the bottom surface of each dielectric cup. Therefore, the high frequency power for plasma generation can be efficiently supplied to the plasma generated in the plasma generation region, so that the high frequency power can be used efficiently.

(イ)上記各プラズマ生成領域は、各アンテナ導体よりも基板に近い位置にあるので、各プラズマ生成領域で発生させたプラズマを、基板の処理に効率良く利用することができる。従ってこの理由からも、高周波電力を効率良く利用することができる。   (A) Since each plasma generation region is located closer to the substrate than each antenna conductor, the plasma generated in each plasma generation region can be efficiently used for processing the substrate. Therefore, for this reason as well, high-frequency power can be used efficiently.

(ウ)各誘電体カップ内に導入されたガスは、各誘電体カップの底面の各小孔を通って、当該底面の外側付近の上記各プラズマ生成領域にそのすぐ近くから供給することができるので、各プラズマ生成領域のガス圧を局所的に高くすることができる。従って、各プラズマ生成領域により高密度のプラズマを生成することができると共に、供給ガスを効率良く利用することができる。   (C) The gas introduced into each dielectric cup can be supplied from the immediate vicinity to each plasma generation region near the outside of the bottom surface through each small hole on the bottom surface of each dielectric cup. Therefore, the gas pressure in each plasma generation region can be locally increased. Therefore, high-density plasma can be generated by each plasma generation region, and the supply gas can be used efficiently.

(エ)真空容器の壁面に設けられたアンテナ用開口内にアンテナ導体を設けているので、アンテナ導体と基板との間の距離をほぼ同一にして比べた場合、真空容器内にアンテナ導体を突き出している従来技術に比べて、真空容器の容積を小さくすることができる。従って、当該真空容器用の真空排気装置の排気容量を小さくすることができる。   (D) Since the antenna conductor is provided in the antenna opening provided on the wall surface of the vacuum vessel, the antenna conductor protrudes into the vacuum vessel when the distance between the antenna conductor and the substrate is substantially the same. The volume of the vacuum vessel can be reduced as compared with the related art. Therefore, the exhaust capacity of the vacuum exhaust device for the vacuum vessel can be reduced.

従来の誘導結合型かつ内部アンテナ型のプラズマ処理装置を構成する一つのアンテナ周りの一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of one antenna periphery which comprises the conventional inductively coupled type | mold and internal antenna type plasma processing apparatus. この発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を示す断面図である。It is sectional drawing which shows one Embodiment of the plasma processing apparatus which concerns on this invention. 図2中の一つのアンテナ周りを拡大して示す正面図である。FIG. 3 is an enlarged front view showing the periphery of one antenna in FIG. 2. 図2のアンテナ周りの右側面図である。FIG. 3 is a right side view around the antenna of FIG. 2. 図2のアンテナ周りの下面図であり、充填物の図示は省略している。FIG. 3 is a bottom view around the antenna of FIG. 2, and illustration of a filler is omitted. 図2のガス導入部の位置を変えた例を示す図である。It is a figure which shows the example which changed the position of the gas introduction part of FIG. 図2の変形例を示す図である。It is a figure which shows the modification of FIG. 充填物が多数の誘電体短管である場合の例を拡大して部分的に示す図である。It is a figure which expands and partially shows the example in case a filler is many dielectric short tubes. コイル状のアンテナ導体の他の例を誘電体カップと共に示す図であり、充填物の図示は省略している。It is a figure which shows the other example of a coil-shaped antenna conductor with a dielectric cup, and illustration of the filler is abbreviate | omitted. 渦巻状のアンテナ導体の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a spiral antenna conductor. 2本の棒状のアンテナ導体の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of two rod-shaped antenna conductors. 平面状のアンテナ導体の一例を示す平面図である。It is a top view which shows an example of a planar antenna conductor.

この発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を図2に示し、その一つのアンテナ周りを拡大して図3〜図5に示す。   An embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention is shown in FIG. 2, and the periphery of one antenna is enlarged and shown in FIGS.

このプラズマ処理装置は、真空容器4内に設けられたアンテナ導体26に高周波電流を流すことによって発生する誘導電界によってガス34を電離させてプラズマ46を生成し、当該プラズマ46を用いて基板2に処理を施す誘導結合型かつ内部アンテナ型のプラズマ処理装置である。   This plasma processing apparatus generates a plasma 46 by ionizing a gas 34 by an induced electric field generated by flowing a high-frequency current through an antenna conductor 26 provided in the vacuum vessel 4, and uses the plasma 46 to form a substrate 2. It is an inductively coupled and internal antenna type plasma processing apparatus for performing processing.

基板2は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(FPD)用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等であるが、これに限られるものではない。   The substrate 2 is, for example, a flat panel display (FPD) substrate such as a liquid crystal display or an organic EL display, a flexible substrate for a flexible display, or the like, but is not limited thereto.

基板2に施す処理は、例えば、CVD法等による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。   The processing applied to the substrate 2 is, for example, film formation by a CVD method, etching, ashing, sputtering, or the like.

このプラズマ処理装置は、CVD法によって膜形成を行う場合はプラズマCVD装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。   This plasma processing apparatus is also called a plasma CVD apparatus when a film is formed by CVD, a plasma etching apparatus when etching is performed, a plasma ashing apparatus when ashing is performed, and a plasma sputtering apparatus when sputtering is performed.

このプラズマ処理装置を詳述すると、真空容器4は例えば金属製であり、その内部は真空排気装置8によって真空排気される。   The plasma processing apparatus will be described in detail. The vacuum vessel 4 is made of, for example, metal, and the inside thereof is evacuated by the evacuation apparatus 8.

真空容器4内には、基板2を保持するホルダ10が設けられている。この例では、ホルダ10は軸11に支持されている。軸11が真空容器4を貫通する部分には、電気絶縁機能および真空シール機能を有する軸受部12が設けられている。この例のように、ホルダ10にバイアス電源14から軸11を経由して負のバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は負のパルス状電圧でも良い。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマ46中の正イオンが基板2に入射するときのエネルギーを制御して、基板2の表面に形成される膜の結晶化度を制御することができる。   A holder 10 that holds the substrate 2 is provided in the vacuum container 4. In this example, the holder 10 is supported by the shaft 11. A bearing portion 12 having an electrical insulation function and a vacuum sealing function is provided at a portion where the shaft 11 penetrates the vacuum vessel 4. As in this example, a negative bias voltage may be applied to the holder 10 from the bias power supply 14 via the shaft 11. The bias voltage may be a negative pulse voltage. With such a bias voltage, for example, the energy when positive ions in the plasma 46 are incident on the substrate 2 can be controlled to control the crystallinity of the film formed on the surface of the substrate 2.

真空容器4の壁面に、ホルダ10上の基板2に向くように、1以上のアンテナ用開口22が設けられている。より具体的には、真空容器4の天井面6に、ホルダ10上の基板2に向くように、複数のアンテナ用開口22が設けられている。この各アンテナ用開口22に、アンテナ部20をそれぞれ設けている。各アンテナ部20は、蓋24、アンテナ導体26、誘電体カップ30、ガス導入部36および充填物38をそれぞれ有している。これらについては以下に詳述する。   One or more antenna openings 22 are provided on the wall surface of the vacuum vessel 4 so as to face the substrate 2 on the holder 10. More specifically, a plurality of antenna openings 22 are provided on the ceiling surface 6 of the vacuum vessel 4 so as to face the substrate 2 on the holder 10. Each antenna opening 20 is provided in each antenna opening 22. Each antenna unit 20 includes a lid 24, an antenna conductor 26, a dielectric cup 30, a gas introduction unit 36, and a filling 38, respectively. These are described in detail below.

各アンテナ用開口22およびアンテナ部20の平面形状、数、配置等は、例えば、処理しようとする基板2の寸法や形状等に応じて決めれば良い。図2に示す例では、基板2に対向する天井面6に、複数のアンテナ用開口22を、基板2より広い範囲にほぼ等間隔に設け、その各アンテナ用開口22にアンテナ部20をそれぞれ設けている。   What is necessary is just to determine the planar shape of each antenna opening 22 and the antenna part 20, a number, arrangement | positioning, etc. according to the dimension, shape, etc. of the board | substrate 2 to process. In the example shown in FIG. 2, a plurality of antenna openings 22 are provided on the ceiling surface 6 facing the substrate 2 at substantially equal intervals in a range wider than the substrate 2, and the antenna portions 20 are provided in the respective antenna openings 22. ing.

各アンテナ部20の構造の例を、主として図3〜図5を参照して詳述する。   An example of the structure of each antenna unit 20 will be described in detail mainly with reference to FIGS.

各アンテナ用開口22の真空容器4(具体的にはその天井面6)外側の面は、蓋24によって塞がれている。両者4、24間には真空シール用のパッキン40が設けられている。蓋24は、より具体的には、この例では金属製のフランジである。   The surface of each antenna opening 22 outside the vacuum container 4 (specifically, its ceiling surface 6) is closed by a lid 24. Between both 4 and 24, a packing 40 for vacuum sealing is provided. More specifically, the lid 24 is a metal flange in this example.

各アンテナ用開口22内には、アンテナ導体26がそれぞれ設けられている。各アンテナ導体26は、この例ではコイル状(正確には、螺旋のコイル状。以下同様)をしている。このアンテナ導体26の両端の給電部28、29が蓋24を貫通する部分には、真空シール機能および電気絶縁機能を有する電流導入端子(フィードスルー)42がそれぞれ設けられている。   An antenna conductor 26 is provided in each antenna opening 22. In this example, each antenna conductor 26 has a coil shape (more precisely, a spiral coil shape, and so on). Current feed terminals (feedthroughs) 42 having a vacuum sealing function and an electrical insulation function are provided at portions where the feeding portions 28 and 29 at both ends of the antenna conductor 26 penetrate the lid 24, respectively.

アンテナ導体26の平面形状は、処理しようとする基板2の形状等に応じて決めれば良い。図3〜図5等に示す例では、アンテナ導体26の平面形状は長円形(換言すれば、レーストラック形。以下同様)をしている(図5参照)。   The planar shape of the antenna conductor 26 may be determined according to the shape of the substrate 2 to be processed. In the example shown in FIGS. 3 to 5 and the like, the planar shape of the antenna conductor 26 is an oval (in other words, a racetrack shape; the same applies hereinafter) (see FIG. 5).

コイル状のアンテナ導体26の巻き数は、この例では1.5回巻きであるが、これに限られるものではない。   The number of turns of the coiled antenna conductor 26 is 1.5 turns in this example, but is not limited to this.

各アンテナ導体26の中に冷却水等の冷媒を流して、各アンテナ導体26を冷却するようにしても良い。後述する他の例においても同様である。   Each antenna conductor 26 may be cooled by flowing a coolant such as cooling water through each antenna conductor 26. The same applies to other examples described later.

蓋24を、図7に示す例のように絶縁物製のフランジにして、電流導入端子42を省略しても良い。その場合は、例えば、アンテナ導体26の給電部28、29が蓋24を貫通する部分に、真空シール用のパッキン41を設ければ良い。上記絶縁物の材質は、例えば、石英、アルミナ等であるが、これに限られるものではない。   The lid 24 may be an insulating flange as in the example shown in FIG. 7, and the current introduction terminal 42 may be omitted. In that case, for example, a vacuum seal packing 41 may be provided in a portion where the power feeding portions 28 and 29 of the antenna conductor 26 penetrate the lid 24. The material of the insulator is, for example, quartz or alumina, but is not limited thereto.

各アンテナ用開口22内には、各アンテナ導体26を覆うように、誘電体カップ30がそれぞれ設けられている。各誘電体カップ30は、ホルダ10(図2参照)側に位置する底面31、当該底面31につながる側面32を有するカップ状(換言すれば有底筒状)のものである。   A dielectric cup 30 is provided in each antenna opening 22 so as to cover each antenna conductor 26. Each dielectric cup 30 has a cup shape (in other words, a bottomed cylindrical shape) having a bottom surface 31 located on the holder 10 (see FIG. 2) side and a side surface 32 connected to the bottom surface 31.

誘電体カップ30の平面形状は、アンテナ導体26の平面形状に対応したものにすれば良く、アンテナ用開口22の平面形状は、誘電体カップ30の平面形状に対応したものにすれば良い。この例では前述したようにアンテナ導体26の平面形状が長円形をしているので、誘電体カップ30およびアンテナ用開口22の平面形状も長円形をしている(図5参照)。   The planar shape of the dielectric cup 30 may correspond to the planar shape of the antenna conductor 26, and the planar shape of the antenna opening 22 may correspond to the planar shape of the dielectric cup 30. In this example, since the planar shape of the antenna conductor 26 is oval as described above, the planar shapes of the dielectric cup 30 and the antenna opening 22 are also oval (see FIG. 5).

各誘電体カップ30は、その側面32がアンテナ用開口22の壁面に近接するようにアンテナ用開口22内に設けている。換言すれば、アンテナ用開口22は誘電体カップ30よりも僅かに大きくしている。両者をほぼ同じ寸法にして、誘電体カップ30の側面32がアンテナ用開口22の壁面に接していても良い。   Each dielectric cup 30 is provided in the antenna opening 22 such that its side surface 32 is close to the wall surface of the antenna opening 22. In other words, the antenna opening 22 is slightly larger than the dielectric cup 30. Both of them may have substantially the same dimensions, and the side surface 32 of the dielectric cup 30 may be in contact with the wall surface of the antenna opening 22.

誘電体カップ30の底面31には、複数の小孔33を設けている。小孔にすることによって、各小孔33を通して、ガス導入部36から誘電体カップ30内に導入されたガス34を外に通すことができるけれども、後述するプラズマ46が誘電体カップ30内に入り込むのを防ぐことができる。この観点からは、各小孔33は、その直径が底面31の厚さよりも十分に(例えば1/5〜1/10程度に)小さい細孔が好ましい。複数の小孔33を設けることによって、より具体的には複数の小孔33を分散させて設けることによって、後述するプラズマ生成領域44にガス34を満遍なく供給することができる。   A plurality of small holes 33 are provided on the bottom surface 31 of the dielectric cup 30. By making the holes small, the gas 34 introduced into the dielectric cup 30 from the gas introduction portion 36 can be passed through the small holes 33, but plasma 46 described later enters the dielectric cup 30. Can be prevented. From this point of view, each small hole 33 is preferably a small hole whose diameter is sufficiently smaller than the thickness of the bottom surface 31 (for example, about 1/5 to 1/10). By providing the plurality of small holes 33, more specifically, by providing the plurality of small holes 33 in a dispersed manner, the gas 34 can be uniformly supplied to the plasma generation region 44 described later.

誘電体カップ30は、図3等に示す例のように、蓋24に取り付けて蓋24から支持しても良いし、図7に示す例のように、押え板48等を用いて、アンテナ用開口22の周囲の真空容器4から支持しても良い。押え板48は、複数の部分的なものでも良いし、リング状のものでも良い。   The dielectric cup 30 may be attached to the lid 24 and supported from the lid 24 as in the example shown in FIG. 3 or the like, or the holding plate 48 or the like as in the example shown in FIG. You may support from the vacuum vessel 4 around the opening 22. FIG. The pressing plate 48 may be a plurality of partial ones or a ring-like one.

誘電体カップ30の底面31は、図3等に示す例のように、その周りの真空容器4の面とほぼ同一面内にあるように構成するのが良いけれども、アンテナ用開口22内に幾分入り込んでいても構わないし、幾分突き出していても構わない。   The bottom surface 31 of the dielectric cup 30 may be configured to be substantially in the same plane as the surface of the surrounding vacuum vessel 4 as in the example shown in FIG. It can be part of it, or it can be protruding somewhat.

各誘電体カップ30の材質は、例えば、石英ガラス、アルミナ、炭化シリコン、窒化シリコン、シリコン、その他セラミックスである。   The material of each dielectric cup 30 is, for example, quartz glass, alumina, silicon carbide, silicon nitride, silicon, or other ceramics.

各誘電体カップ30内にガス34を導入するガス導入部36をそれぞれ設けている。このガス導入部36は、図3等に示す例のように、蓋24の部分に設けても良いし、図6に示す例のように、誘電体カップ30の側面32の部分に設けても良い。   A gas introduction part 36 for introducing a gas 34 into each dielectric cup 30 is provided. The gas introduction portion 36 may be provided in the portion of the lid 24 as in the example shown in FIG. 3 or the like, or may be provided in the portion of the side surface 32 of the dielectric cup 30 as in the example shown in FIG. good.

ガス34は、基板2に施す処理内容に応じたものにすれば良い。例えば、プラズマCVDによって基板2に膜形成を行う場合は、ガス34は、原料ガスを希釈ガス(例えばH2 )で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがSiH4 の場合はSi 膜を、SiH4 +NH3 の場合はSiN膜を、SiH4 +O2 の場合はSiO2 膜を、それぞれ基板2の表面に形成することができる。 The gas 34 may be made in accordance with the processing content applied to the substrate 2. For example, when film formation is performed on the substrate 2 by plasma CVD, the gas 34 is a gas obtained by diluting a source gas with a diluent gas (for example, H 2 ). More specifically, an Si film is formed on the surface of the substrate 2 when the source gas is SiH 4, an SiN film is formed when SiH 4 + NH 3 is used, and an SiO 2 film is formed when SiH 4 + O 2 is used. be able to.

各誘電体カップ30内に、誘電体製の充填物38を充填している。つまり、誘電体カップ30内においてアンテナ導体26は充填物38の中に埋まっている。この充填物38は、ガス導入部36から導入されたガス34を誘電体カップ30の底面31の各小孔33に導くガス流路を有している。この充填物38は、アンテナ導体26と誘電体カップ30との間の空間を、ガス34の流路を確保しつつ、誘導電界による電子加速で放電に至って誘電体カップ30内でプラズマが発生しない程度に密に埋めるものである。この充填物38は、誘電体カップ30内にほぼ一杯に充填しておくのが好ましい。そのようにすると、誘電体カップ30内でプラズマが発生するのをより確実に防止することができる。   Each dielectric cup 30 is filled with a dielectric filling 38. That is, the antenna conductor 26 is buried in the filling 38 in the dielectric cup 30. The filling 38 has a gas flow path that guides the gas 34 introduced from the gas introduction part 36 to each small hole 33 on the bottom surface 31 of the dielectric cup 30. This filler 38 is discharged in the space between the antenna conductor 26 and the dielectric cup 30 by electron acceleration by an induced electric field while ensuring the flow path of the gas 34, and plasma is not generated in the dielectric cup 30. It fills closely to the extent. The filler 38 is preferably filled almost completely in the dielectric cup 30. By doing so, it is possible to more reliably prevent plasma from being generated in the dielectric cup 30.

より具体的には、図3〜図7の例の充填物38は、多数の誘電体粒である。この場合は、隣り合う誘電体粒間に小さな隙間が存在し、このような複数の隙間が互いに屈曲しながらつながって、上記ガス流路を形成している。この誘電体粒は、図3〜図7の例では球状であるが、それ以外に楕円状球などでも良い。また、全て同一寸法の誘電体粒を用いても良いし、空隙をより小さく埋める等のために、2種類以上の異なる寸法の誘電体粒を用いても良い。   More specifically, the filling 38 in the examples of FIGS. 3 to 7 is a large number of dielectric grains. In this case, there are small gaps between adjacent dielectric grains, and a plurality of such gaps are connected while being bent to form the gas flow path. The dielectric particles are spherical in the examples of FIGS. 3 to 7, but may be elliptical spheres. In addition, all of the same size of dielectric particles may be used, or two or more types of different sizes of dielectric particles may be used to fill the gaps smaller.

充填物38は、多数の誘電体粒以外のものでも良い。例えば、充填物38は、図8に拡大して示すような多数の誘電体短管でも良い。この場合は、隣り合う誘電体短管間に小さな隙間が存在し、かつ各誘電体短管内にも空間が存在し、このような複数の隙間および空間が互いに屈曲しながらつながって、上記ガス流路を形成している。2種類以上の異なる寸法の誘電体短管を用いても良い。   The filler 38 may be other than a large number of dielectric grains. For example, the filler 38 may be a number of dielectric short tubes as shown in an enlarged view in FIG. In this case, there is a small gap between adjacent dielectric short tubes, and there is also a space in each dielectric short tube, and such a plurality of gaps and spaces are connected to each other while being bent to each other. Forming a road. Two or more different types of dielectric short tubes may be used.

充填物38は、例えばグラスウールのような、綿(わた)状の誘電体でも良い。これを誘電体カップ30内に詰め込んでおけば良い。この場合は、隣り合う短繊維状の誘電体間に小さな空間が存在し、このような複数の空間が互いに屈曲しながらつながって、上記ガス流路を形成している。   The filling 38 may be a cotton-like dielectric material such as glass wool. This may be packed in the dielectric cup 30. In this case, a small space exists between adjacent short fiber-like dielectrics, and such a plurality of spaces are connected while being bent to form the gas flow path.

充填物38の材質は、例えば、誘電体カップ30の材質として先に例示したものと同様である。   The material of the filling 38 is the same as that exemplified above as the material of the dielectric cup 30, for example.

各アンテナ用開口22内のアンテナ導体26は、誘電体カップ30で覆われており、かつ誘電体カップ30内には充填物38が充填されているけれども、上記のように各誘電体カップ30は複数の小孔33を有しており、かつ充填物38は上記のようなガス流路を有していて、各アンテナ導体26を真空容器4内から真空シールしている訳ではないので、各アンテナ導体26は、真空容器4内の真空雰囲気中に存在している。従って、この各アンテナ導体26は、基本的には、真空容器4内に配置された構造をしているので、内部アンテナ型である。   Although the antenna conductor 26 in each antenna opening 22 is covered with the dielectric cup 30 and the dielectric cup 30 is filled with the filler 38, each dielectric cup 30 is Since the plurality of small holes 33 are provided and the filling 38 has the gas flow path as described above and each antenna conductor 26 is not vacuum-sealed from the inside of the vacuum vessel 4, The antenna conductor 26 exists in the vacuum atmosphere in the vacuum vessel 4. Therefore, each antenna conductor 26 basically has a structure arranged in the vacuum vessel 4 and is therefore an internal antenna type.

再び図2を参照して、このプラズマ処理装置は、各アンテナ導体26に高周波電力を供給して各アンテナ導体26に高周波電流を流す高周波電源50を備えている。この例では、アンテナ導体26と同数の高周波電源50を備えており、各高周波電源50からの高周波電力は、整合回路52をそれぞれ介して、各アンテナ導体26の一方の給電部28(図3等参照)に供給される。各アンテナ導体26の他方の給電部29(図3等参照)は、この例では終端キャパシタ54を介して接地しているが、直接接地しても良い。   Referring again to FIG. 2, the plasma processing apparatus includes a high frequency power supply 50 that supplies high frequency power to each antenna conductor 26 and flows high frequency current to each antenna conductor 26. In this example, the same number of high-frequency power sources 50 as the antenna conductors 26 are provided, and high-frequency power from each high-frequency power source 50 is supplied to one feeding portion 28 (see FIG. 3 and the like) of each antenna conductor 26 via a matching circuit 52. ). The other feeding portion 29 (see FIG. 3 and the like) of each antenna conductor 26 is grounded via the termination capacitor 54 in this example, but may be directly grounded.

アンテナ導体26と同数の高周波電源50を設ける代わりに、一つの高周波電源50と電力分配器とを設けて、この電力分配器からの高周波電力を各整合回路52を介して各アンテナ導体26に供給しても良い。   Instead of providing the same number of high-frequency power sources 50 as the antenna conductors 26, one high-frequency power source 50 and a power distributor are provided, and high-frequency power from this power distributor is supplied to each antenna conductor 26 via each matching circuit 52. You may do it.

高周波電源50から出力する高周波電力の周波数は、例えば、一般的な13.56MHzであるが、これに限られるものではない。   The frequency of the high-frequency power output from the high-frequency power supply 50 is, for example, a general 13.56 MHz, but is not limited to this.

このプラズマ処理装置の作用を説明する。各誘電体カップ30内にガス導入部36からガス34を導入すると、当該ガス34は、誘電体カップ30内の充填物38のガス流路を通って誘電体カップ30の各小孔33に導かれ、この各小孔33を通って、各誘電体カップ30の底面31の外側(真空容器4内側)付近に供給される。   The operation of this plasma processing apparatus will be described. When the gas 34 is introduced into each dielectric cup 30 from the gas introduction portion 36, the gas 34 passes through the gas flow path of the filling 38 in the dielectric cup 30 and is guided to each small hole 33 of the dielectric cup 30. Then, it passes through the small holes 33 and is supplied to the vicinity of the outside of the bottom surface 31 of each dielectric cup 30 (inside the vacuum vessel 4).

また、各アンテナ導体26に高周波電源50から高周波電力を供給して高周波電流を流すことによって、各アンテナ導体26の周辺に高周波磁界が発生し、それによって各アンテナ導体26の周辺に誘導電界が発生する。この高周波磁界および誘導電界は、誘電体カップ30を通して、誘電体カップ30の底面31の外側付近にも発生する。   Further, by supplying high frequency power from the high frequency power supply 50 to each antenna conductor 26 and causing a high frequency current to flow, a high frequency magnetic field is generated around each antenna conductor 26, thereby generating an induction electric field around each antenna conductor 26. To do. The high-frequency magnetic field and the induction electric field are also generated near the outside of the bottom surface 31 of the dielectric cup 30 through the dielectric cup 30.

しかし、各誘電体カップ30内には充填物38を充填しており、かつ各誘電体カップ30の側面32をアンテナ用開口22の壁面に近接させていて、各誘電体カップ30の内側およびその側面32の外側空間では電子は十分に走行できないのでプラズマの発生が防止され、各誘電体カップ30の底面31の外側付近でのみプラズマ46が発生し、そこがプラズマ生成領域44となる。   However, each dielectric cup 30 is filled with a filling 38, and the side surface 32 of each dielectric cup 30 is brought close to the wall surface of the antenna opening 22, and the inside of each dielectric cup 30 and its side Since electrons cannot sufficiently travel in the outer space of the side surface 32, plasma is prevented from being generated, and plasma 46 is generated only near the outer side of the bottom surface 31 of each dielectric cup 30, which becomes a plasma generation region 44.

つまり、各誘電体カップ30内の充填物38は、ガス34は通すけれども、電子が放電を維持できるのに十分な距離を走行することを妨げるので、各誘電体カップ30内にプラズマが発生するのを防止することができる。   That is, the filling 38 in each dielectric cup 30 prevents the electrons from traveling a sufficient distance so that the gas 34 can pass but can maintain the discharge, so that plasma is generated in each dielectric cup 30. Can be prevented.

更に、各誘電体カップ30の側面32をアンテナ用開口22の壁面に近接させていて、アンテナ用開口22の壁面と側面32間の空間では、電子は放電を維持できるのに十分な距離を走行することができないので、当該空間にプラズマが発生するのを防止することができる。   Furthermore, the side surface 32 of each dielectric cup 30 is brought close to the wall surface of the antenna opening 22, and electrons travel a sufficient distance to maintain discharge in the space between the wall surface of the antenna opening 22 and the side surface 32. Therefore, it is possible to prevent plasma from being generated in the space.

上記のような作用によって、各誘電体カップ30の内側および側面32の外側空間でのプラズマ発生を防止して、各誘電体カップ30の底面31の外側付近のプラズマ生成領域44でのみプラズマ46を発生させることができる。従って、プラズマ生成用の高周波電力を、当該プラズマ生成領域44で発生させるプラズマに効率良く供給することができるので、高周波電力を効率良く利用することができる。   Due to the above-described action, plasma generation is prevented in the inner space of each dielectric cup 30 and in the outer space of the side surface 32, and the plasma 46 is generated only in the plasma generation region 44 near the outer side of the bottom surface 31 of each dielectric cup 30. Can be generated. Therefore, the high frequency power for plasma generation can be efficiently supplied to the plasma generated in the plasma generation region 44, so that the high frequency power can be used efficiently.

プラズマ生成領域44で発生させたプラズマ46は、拡散して基板2の近傍に達する。このプラズマ46によって基板2に、CVD法による膜形成、エッチング、アッシング等の所望の処理を施すことができる。   The plasma 46 generated in the plasma generation region 44 diffuses and reaches the vicinity of the substrate 2. With this plasma 46, the substrate 2 can be subjected to desired processing such as film formation by CVD, etching, and ashing.

しかも、上記各プラズマ生成領域44は、各アンテナ導体26よりも基板2に近い位置にあるので、各プラズマ生成領域44で発生させたプラズマ46を、基板2の処理に効率良く利用することができる。従ってこの理由からも、高周波電力を効率良く利用することができる。   Moreover, since each plasma generation region 44 is located closer to the substrate 2 than each antenna conductor 26, the plasma 46 generated in each plasma generation region 44 can be efficiently used for processing the substrate 2. . Therefore, for this reason as well, high-frequency power can be used efficiently.

更に、各誘電体カップ30内に導入されたガス34は、各誘電体カップ30の底面31の各小孔33を通って、当該底面31の外側付近の上記各プラズマ生成領域44にそのすぐ近くから供給することができるので、各プラズマ生成領域44のガス圧を局所的に高くすることができる。従って、各プラズマ生成領域44により高密度のプラズマを生成することができると共に、供給ガス34を効率良く利用することができる。   Further, the gas 34 introduced into each dielectric cup 30 passes through each small hole 33 on the bottom surface 31 of each dielectric cup 30 and is immediately adjacent to each plasma generation region 44 near the outside of the bottom surface 31. Therefore, the gas pressure in each plasma generation region 44 can be locally increased. Therefore, high-density plasma can be generated by each plasma generation region 44, and the supply gas 34 can be used efficiently.

また、真空容器4の壁面に設けられたアンテナ用開口22内にアンテナ導体26を設けているので、アンテナ導体と基板2との間の距離をほぼ同一にして比べた場合、真空容器64内にアンテナ導体66を突き出している従来技術(図1参照)に比べて、真空容器4の容積を小さくすることができる。従って、当該真空容器4用の真空排気装置8の排気容量を小さくすることができる。   In addition, since the antenna conductor 26 is provided in the antenna opening 22 provided on the wall surface of the vacuum container 4, when the distance between the antenna conductor and the substrate 2 is made substantially the same, the comparison is made in the vacuum container 64. Compared to the prior art (see FIG. 1) in which the antenna conductor 66 protrudes, the volume of the vacuum vessel 4 can be reduced. Therefore, the exhaust capacity of the vacuum exhaust device 8 for the vacuum vessel 4 can be reduced.

つまり、図1に示す距離L1 と図2に示す距離L3 とをほぼ同一にして比べた場合、本発明では、図1中のアンテナ突出距離L2 に相当する距離だけ真空容器4の壁面を内側に配置することができるので(図2参照)、当該距離L2 を容積に換算した程度の量だけ、真空容器4の容積を小さくすることができる。 That is, when the distance L 1 shown in FIG. 1 and the distance L 3 shown in FIG. 2 are made substantially the same and compared, in the present invention, the wall surface of the vacuum vessel 4 is a distance corresponding to the antenna protruding distance L 2 in FIG. Can be arranged inside (see FIG. 2), the volume of the vacuum vessel 4 can be reduced by an amount equivalent to the distance L 2 converted into a volume.

より具体例を示すと、図1に示す従来技術における距離L1 は約200mm〜約300mmであるのに対して、距離L2 は約100mmもあり、本発明によれば、この距離L2 に相当する距離を無くすることができるので、基板2と真空容器4の内壁との間の距離を、従来技術の約2/3〜約3/4に短くすることができ、それに応じて真空容器4の容積を小さくすることができる。その結果、真空排気装置8の排気容量を小さくすることができる。 More specifically, the distance L 1 in the prior art shown in FIG. 1 is about 200 mm to about 300 mm, whereas the distance L 2 is about 100 mm. According to the present invention, the distance L 1 is Since the corresponding distance can be eliminated, the distance between the substrate 2 and the inner wall of the vacuum vessel 4 can be shortened to about 2/3 to about 3/4 of the prior art, and the vacuum vessel accordingly. The volume of 4 can be reduced. As a result, the exhaust capacity of the vacuum exhaust device 8 can be reduced.

更に、プラズマCVDのようにプラズマを利用して膜を形成する場合、図1に示すような従来技術では、真空容器64内に突き出しているアンテナ70の表面にも不要な膜堆積が生じて、それがゴミ発生源となって基板2を汚染する可能性があるのに対して、本発明では真空容器4内にアンテナは突き出していないので、不要な膜堆積およびそれに伴うゴミ発生を減らすことができる。その結果、装置のメインテナンス頻度を減らすことができる。   Further, when a film is formed using plasma as in plasma CVD, unnecessary film deposition occurs on the surface of the antenna 70 protruding into the vacuum container 64 in the conventional technique as shown in FIG. While it may contaminate the substrate 2 as a dust generation source, in the present invention, since the antenna does not protrude into the vacuum container 4, unnecessary film deposition and accompanying dust generation can be reduced. it can. As a result, the maintenance frequency of the apparatus can be reduced.

各誘電体カップ30の側面32とアンテナ用開口22の壁面との間の空間の距離L4 (図3、図4参照)は、0mm〜5mmの範囲内にするのが好ましい。これは、当該プラズマ処理装置の運転時の上記空間のガス圧は、例えば、0.7Pa〜133Pa程度であり、この程度のガス圧雰囲気中における電子の平均自由行程を考えると、5mmは当該平均自由行程よりも十分に小さいので、上記空間では電子はガスを電離させるのに十分な距離を走行できず、従ってプラズマは発生しないからである。 The distance L 4 (see FIGS. 3 and 4) between the side surface 32 of each dielectric cup 30 and the wall surface of the antenna opening 22 is preferably in the range of 0 mm to 5 mm. This is because the gas pressure in the space during operation of the plasma processing apparatus is, for example, about 0.7 Pa to 133 Pa, and considering the mean free path of electrons in such a gas pressure atmosphere, 5 mm is the average. This is because, since it is sufficiently smaller than the free stroke, electrons cannot travel a sufficient distance to ionize the gas in the space, and thus no plasma is generated.

アンテナ導体26は、例えば、上記例のようにコイル状のものである。この場合は、巻き数を増やすことで、誘導電界をより強く発生させることができるので、より密度の高いプラズマ46を発生させることができる。もっとも、アンテナ導体26の巻き数を増やすとインピーダンスが増大するので給電側に大きな電位が発生するため、プラズマ46の電位上昇を伴う。この観点からは、コイル状のアンテナ導体26の巻き数は、例えば1回巻きから2回巻き程度にするのが好ましい。図2〜図7、図9に示す例は1.5回巻きの例である。   The antenna conductor 26 has a coil shape as in the above example, for example. In this case, by increasing the number of turns, an induced electric field can be generated more strongly, so that a plasma 46 with a higher density can be generated. However, when the number of turns of the antenna conductor 26 is increased, the impedance is increased, so that a large potential is generated on the power feeding side. From this point of view, the number of turns of the coiled antenna conductor 26 is preferably about 1 to 2 turns, for example. The examples shown in FIGS. 2 to 7 and 9 are examples of 1.5 turns.

コイル状のアンテナ導体26は、例えば図9に示す例のように、その前面部27が誘電体カップ30の底面31に実質的に平行になるように巻かれたものにしても良い。そのようにすると、図3等に示すアンテナ導体26に比べて、プラズマ生成領域44により均一に誘導電界を発生させて、プラズマの均一性をより高めることが期待できる。   The coiled antenna conductor 26 may be wound such that the front surface portion 27 is substantially parallel to the bottom surface 31 of the dielectric cup 30, as in the example shown in FIG. 9, for example. By doing so, it is expected that the plasma generation region 44 can generate an induced electric field more uniformly than the antenna conductor 26 shown in FIG.

アンテナ導体26は、例えば図10に示す例のように、渦巻状のものでも良い。この場合は、アンテナ導体26を広くかつ満遍なく巻くことができるので、コイル状に比べて、面内の広がりおよび均一性のより良いプラズマの生成が可能になる。また、巻き数を増やすことで、誘導電界をより強く発生させて、より高密度のプラズマを発生させることができる。   The antenna conductor 26 may have a spiral shape as in the example shown in FIG. In this case, since the antenna conductor 26 can be wound widely and uniformly, it is possible to generate plasma with better in-plane spread and uniformity compared to the coil shape. Further, by increasing the number of turns, an induced electric field can be generated more strongly, and a higher density plasma can be generated.

アンテナ導体26は、例えば図11に示す例のように、棒状(直線棒状)のものでも良い。これによって、線状のプラズマを発生させることができる。図11は、2本並列の例を示すが、2本以外でも良い。あるいは、例えば図12に示す例のように、アンテナ導体26は平面状のものでも良い。これにより、面状のプラズマを生成することができる。また、棒状や平面状のアンテナ導体26はインピーダンスが低いので、プラズマの電位を低くすることができる。   The antenna conductor 26 may have a rod shape (straight bar shape) as in the example shown in FIG. As a result, linear plasma can be generated. FIG. 11 shows an example in which two lines are arranged in parallel. Alternatively, the antenna conductor 26 may be planar as in the example shown in FIG. Thereby, planar plasma can be generated. Further, since the rod-like or planar antenna conductor 26 has low impedance, the plasma potential can be lowered.

図1は、複数のアンテナ用開口22およびアンテナ部20を、基板2の処理面に対向する真空容器4の天井面6に配置した例であるが、本発明はそれに限られるものではない。例えば、複数のアンテナ用開口22およびアンテナ部20を、真空容器4の側面に基板2を取り囲むように配置しても良いし、両者(天井面配置と側面配置)を併用しても良い。また、基板2の寸法等に応じて、アンテナ用開口22およびアンテナ部20は一つずつでも良い。   FIG. 1 shows an example in which a plurality of antenna openings 22 and antenna portions 20 are arranged on the ceiling surface 6 of the vacuum vessel 4 facing the processing surface of the substrate 2, but the present invention is not limited thereto. For example, the plurality of antenna openings 22 and the antenna unit 20 may be arranged so as to surround the substrate 2 on the side surface of the vacuum vessel 4, or both (the ceiling surface arrangement and the side arrangement) may be used in combination. Further, one antenna opening 22 and one antenna unit 20 may be provided according to the dimensions of the substrate 2 and the like.

2 基板
4 真空容器
10 ホルダ
20 アンテナ部
22 アンテナ用開口
24 蓋
26 アンテナ導体
30 誘電体カップ
31 底面
32 側面
33 小孔
34 ガス
36 ガス導入部
38 充填物
44 プラズマ生成領域
46 プラズマ
50 高周波電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 Substrate 4 Vacuum container 10 Holder 20 Antenna part 22 Antenna opening 24 Lid 26 Antenna conductor 30 Dielectric cup 31 Bottom face 32 Side face 33 Small hole 34 Gas 36 Gas introduction part 38 Filling 44 Plasma generation area 46 Plasma 50 High frequency power supply

Claims (4)

真空容器内に設けられたアンテナ導体に高周波電流を流すことによって発生する誘導電界によってガスを電離させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型かつ内部アンテナ型のプラズマ処理装置であって、
前記真空容器内に設けられていて前記基板を保持するホルダと、
前記真空容器の壁面に設けられた1以上のアンテナ用開口と、
前記各アンテナ用開口の真空容器外側の面を塞いでいる蓋と、
前記各アンテナ用開口内にそれぞれ設けられた前記アンテナ導体と、
前記ホルダ側に位置する底面、当該底面につながる側面および当該底面に設けられた複数の小孔を有するものであって、前記各アンテナ用開口内に、前記各アンテナ導体を覆うように、かつ前記側面が前記アンテナ用開口の壁面に近接するようにそれぞれ設けられた誘電体カップと、
前記各誘電体カップ内に前記ガスをそれぞれ導入するガス導入部と、
前記各誘電体カップ内にそれぞれ充填されており、かつ前記ガス導入部から導入された前記ガスを前記誘電体カップの底面の各小孔に導くガス流路を有している誘電体製の充填物と、
前記各アンテナ導体に高周波電力を供給して当該各アンテナ導体に前記高周波電流を流す高周波電源とを備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
An inductively coupled and internal antenna type plasma in which a plasma is generated by ionizing a gas by an induced electric field generated by flowing a high frequency current through an antenna conductor provided in a vacuum vessel, and the substrate is processed using the plasma. A processing device comprising:
A holder that is provided in the vacuum vessel and holds the substrate;
One or more antenna openings provided on the wall of the vacuum vessel;
A lid that covers the outer surface of the vacuum container of each antenna opening;
The antenna conductor provided in each antenna opening;
A bottom surface located on the holder side, a side surface connected to the bottom surface, and a plurality of small holes provided in the bottom surface, covering each antenna conductor in each antenna opening; and Dielectric cups provided so that side surfaces are close to the wall surface of the antenna opening,
A gas introduction part for introducing the gas into each dielectric cup;
Filling each dielectric cup and having a gas flow path for guiding the gas introduced from the gas introduction part to each small hole on the bottom surface of the dielectric cup. Things,
A plasma processing apparatus, comprising: a high-frequency power source that supplies high-frequency power to each antenna conductor and causes the high-frequency current to flow through each antenna conductor.
前記誘電体カップの側面と、当該誘電体カップが収納されている前記アンテナ用開口の壁面との間の距離を0mm〜5mmにしている請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a distance between a side surface of the dielectric cup and a wall surface of the antenna opening in which the dielectric cup is accommodated is set to 0 mm to 5 mm. 前記充填物は、多数の誘電体粒である請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the filler is a large number of dielectric particles. 前記充填物は、多数の誘電体短管である請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the filling is a plurality of dielectric short tubes.
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