JP2020029621A - Plasma treatment apparatus - Google Patents

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克尚 加茂
Katsunao Kamo
克尚 加茂
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Abstract

To perform membrane treatment stably by preventing a cylindrical electrode and a shield from contacting each other.SOLUTION: A plasma treatment apparatus comprises: a cylindrical electrode 10 having a lower end which is one end provided with an opening 11 and an upper end which is the other end closed, and for changing process gas into a plasma by introducing the process gas inside thereof and applying an electric voltage thereto; and a chamber 1 which is a vacuum container having an opening 1a. The cylindrical electrode 10 having an upper end mounted in the opening 1a through an insulating member 22 extends inside of the chamber 1. Moreover, the plasma treatment apparatus comprises: a turntable 3 which is a conveying part for conveying a work W to be treated by the process gas, to below the opening 11 of the cylindrical electrode 10; a shield 13 covering the cylindrical electrode 10 extending in the vacuum container, through a gap d; and a spacer 30 disposed in the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 and made of an insulating material.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus.

半導体装置や液晶ディスプレイあるいは光ディスクなど各種の製品の製造工程において、例えばウェーハやガラス基板等のワーク上に光学膜等の薄膜を成膜することがある。薄膜は、ワークに対して金属等の膜を形成する成膜や、形成した膜に対してエッチング、酸化又は窒化等の膜処理を行うこと等によって、作成することができる。   2. Description of the Related Art In a manufacturing process of various products such as a semiconductor device, a liquid crystal display, and an optical disk, a thin film such as an optical film may be formed on a work such as a wafer or a glass substrate. The thin film can be formed by forming a film of a metal or the like on the work, or performing film processing such as etching, oxidation, or nitridation on the formed film.

成膜あるいは膜処理は様々な方法で行うことができるが、その一つとして、プラズマを用いたものがある。成膜では、ターゲットを配置したチャンバに不活性ガスを導入し、直流電流を印加する。プラズマ化した不活性ガスのイオンをターゲットに衝突させ、ターゲットから叩き出された材料をワークに堆積させて成膜を行う。膜処理では、電極を配置したチャンバにプロセスガスを導入し、電極に高周波電圧を印加する。プラズマ化したプロセスガスのイオンをワーク上の膜に衝突させることによって膜処理を行う。   Film formation or film treatment can be performed by various methods, and one of them is one using plasma. In film formation, an inert gas is introduced into a chamber in which a target is placed, and a direct current is applied. The film is formed by causing ions of the inert gas that has been turned into plasma to collide with the target and depositing the material beaten from the target on the work. In the film processing, a process gas is introduced into a chamber in which electrodes are arranged, and a high-frequency voltage is applied to the electrodes. Film processing is performed by colliding ions of the process gas that has been turned into plasma with the film on the work.

このような成膜と膜処理を連続して行えるように、一つのチャンバの内部に回転テーブルを取り付け、回転テーブル上方の周方向に成膜用のユニットと膜処理用のユニットを複数配置したプラズマ処理装置がある(例えば、特許文献1参照)。ワークを回転テーブル上に保持して搬送し、成膜ユニットと膜処理ユニットの直下を通過させることで、光学膜等が形成される。   In order to perform such film formation and film processing continuously, a rotating table is mounted inside one chamber, and a plurality of film forming units and film processing units are arranged in the circumferential direction above the rotary table. There is a processing device (for example, see Patent Document 1). An optical film or the like is formed by holding and transporting the work on the rotary table and passing the work immediately below the film forming unit and the film processing unit.

回転テーブルを用いたプラズマ処理装置において、膜処理ユニットとして、上端が塞がれ、下端に開口部を有する筒形の電極(以下、「筒形電極」と称する。)を用いることがある。筒形電極を用いる場合には、チャンバの上部に開口部を設け、この開口部に、筒形電極の上端を、絶縁物を介して取り付ける。筒形電極の側壁がチャンバの内部に延在し、下端の開口部が回転テーブルにわずかな隙間を介して面する。チャンバは接地され、筒形電極がアノード、チャンバと回転テーブルがカソードとして機能する。筒形電極の内部にプロセスガスを導入して高周波電圧を印加し、プラズマを発生させる。発生したプラズマに含まれる電子は、カソードである回転テーブル側に流れ込む。回転テーブルに保持されたワークを筒形電極の開口部の下を通過させることによって、プラズマに含まれるイオンがワークに衝突して膜処理がなされる。   In a plasma processing apparatus using a rotary table, a cylindrical electrode having a closed upper end and an opening at a lower end (hereinafter, referred to as a “cylindrical electrode”) may be used as a film processing unit. When a cylindrical electrode is used, an opening is provided in the upper part of the chamber, and the upper end of the cylindrical electrode is attached to this opening via an insulator. The side wall of the cylindrical electrode extends into the chamber, and the opening at the lower end faces the rotary table with a slight gap. The chamber is grounded, the cylindrical electrode functions as the anode, and the chamber and the turntable function as the cathode. A process gas is introduced into the cylindrical electrode, and a high-frequency voltage is applied to generate plasma. Electrons contained in the generated plasma flow into the rotary table, which is the cathode. By passing the work held on the turntable below the opening of the cylindrical electrode, ions contained in the plasma collide with the work and perform film processing.

特開2002−256428号公報JP-A-2002-256428

チャンバには、内部を延びる筒形電極の側壁を覆うように、筒形のシールドが取り付けられている。シールドはチャンバの開口部の縁に取り付けられ、筒形電極の側壁と平行に延びる。このチャンバに接続したシールドも、カソードとして機能する。シールドは筒形電極に接触しないように、わずかな隙間を介して対向するように配置される。   A cylindrical shield is attached to the chamber so as to cover the side wall of the cylindrical electrode extending inside. The shield is attached to the edge of the opening of the chamber and extends parallel to the side wall of the tubular electrode. The shield connected to this chamber also functions as a cathode. The shield is disposed so as to be opposed to the cylindrical electrode with a small gap so as not to contact the cylindrical electrode.

近年、処理するワークが大型化する傾向があり、また処理効率の向上が要請されるため、筒形電極が大型化する傾向がある。筒形電極の大型化により増加する重量を低減するため、筒形電極を薄くする傾向がある。膜処理ではプラズマの発生により筒形電極の温度が大きく上昇するため、薄くなった筒形電極が熱によって変形し、シールドと接触する可能性が生じる。筒形電極がシールドと接触する、すなわち電圧のかかった電極が接地された電極に接触することによって、異常放電が発生し、プラズマが不安定となる。結果として、安定した膜処理が行えなくなる可能性がある。   In recent years, the size of a workpiece to be processed tends to be large, and an improvement in processing efficiency has been demanded. In order to reduce the weight that increases due to the enlargement of the cylindrical electrode, the cylindrical electrode tends to be thin. In the film processing, the temperature of the cylindrical electrode is greatly increased due to the generation of plasma, so that the thinned cylindrical electrode may be deformed by heat and come into contact with the shield. When the cylindrical electrode comes into contact with the shield, that is, when the voltage-applied electrode comes into contact with the grounded electrode, abnormal discharge occurs and the plasma becomes unstable. As a result, stable film processing may not be performed.

本発明は、上述のような課題を解決するために、筒形電極とシールドの接触を防止し、膜処理を安定して行うことができる信頼性の高いプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a highly reliable plasma processing apparatus capable of preventing contact between a cylindrical electrode and a shield and performing stable film processing in order to solve the above-described problems. I do.

上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、開口部が設けられた一端と閉塞された他端を有し、内部にプロセスガスが導入され、電圧が印加されることによって当該プロセスガスをプラズマ化させる筒形電極と、開口を有し、当該開口に前記他端が絶縁部材を介して取り付けられた前記筒形電極が内部に延在する真空容器と、前記プロセスガスによって処理されるワークを、前記筒形電極の開口部の下に搬送する搬送部と、前記真空容器に接続し、前記真空容器の内部に延在する前記筒形電極を隙間を介して覆うシールドと、絶縁材料で構成され、前記筒形電極と前記シールドの隙間に設置されたスペーサと、を備える。   In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus of the present invention has one end provided with an opening and the other end closed, and a process gas is introduced into the inside and a voltage is applied thereto. A cylindrical electrode for converting the process gas into plasma, a vacuum vessel having an opening, the cylindrical electrode having the other end attached to the opening via an insulating member, and a vacuum vessel extending therein; The work to be performed, a transport unit that transports below the opening of the cylindrical electrode, a shield that is connected to the vacuum container and covers the cylindrical electrode extending inside the vacuum container via a gap, And a spacer formed of an insulating material and provided in a gap between the cylindrical electrode and the shield.

前記スペーサはブロック形状としても良い。   The spacer may have a block shape.

前記スペーサは、前記筒形電極と対向する面及び前記シールドと対向する面の面積が1〜3cmとしても良い。 The spacer may have a surface facing the cylindrical electrode and a surface facing the shield having an area of 1 to 3 cm 2 .

前記スペーサは、前記筒形電極と対向する面の、前記真空容器の前記開口側に位置する角に、前記シールド側に傾斜した傾斜部を有するようにしても良い。   The spacer may have an inclined portion inclined toward the shield at a corner of the surface facing the cylindrical electrode, which is located on the opening side of the vacuum vessel.

前記スペーサは、絶縁材料で構成されたボルトで前記シールドに固定されるようにしても良い。   The spacer may be fixed to the shield with a bolt made of an insulating material.

前記スペーサは、前記筒形電極の一端の近傍に設置しても良い。   The spacer may be provided near one end of the cylindrical electrode.

前記スペーサは、前記筒形電極の一端の近傍、他端の近傍、及び一端と他端の中間付近に設置しても良い。   The spacer may be installed near one end of the cylindrical electrode, near the other end, and near the middle between one end and the other end.

前記筒形電極及び前記シールドは角筒状であり、前記スペーサは、前記筒形電極及び前記シールドの対向する隙間にそれぞれ設置しても良い。   The cylindrical electrode and the shield may have a rectangular cylindrical shape, and the spacer may be provided in a gap between the cylindrical electrode and the shield.

筒形電極の側壁とシールドの隙間にスペーサを配置することによって、筒形電極とシールドの接触を防止し、膜処理を安定して行うことができる信頼性の高いプラズマ処理装置を提供することができる。   By providing a spacer in the gap between the side wall of the cylindrical electrode and the shield, it is possible to prevent the contact between the cylindrical electrode and the shield and provide a highly reliable plasma processing apparatus capable of performing stable film processing. it can.

本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を模式的に示す平面図である。FIG. 1 is a plan view schematically showing a configuration of a plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 図1のA−A断面図である。It is AA sectional drawing of FIG. 図1のB−B断面図であり、膜処理ユニットを回転テーブルの中心から見た図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line BB of FIG. 1, and is a view of the film processing unit as viewed from the center of a turntable. スペーサの拡大側面図である。It is an enlarged side view of a spacer. スペーサの拡大正面図である。It is an enlarged front view of a spacer. スペーサをシールドに取り付けた状態を示す図である。It is a figure showing the state where a spacer was attached to a shield. スペーサの設置態様の別の例を示す図である。It is a figure showing another example of a mode of installation of a spacer. 比較例として、絶縁部材が筒形電極とシールドの隙間全体を覆う態様を示す図である。As a comparative example, it is a diagram showing an aspect in which the insulating member covers the entire gap between the cylindrical electrode and the shield.

[構成]
本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
[Constitution]
Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

図1及び図2に示すように、プラズマ処理装置は略円筒形のチャンバ1を有する。チャンバ1には排気部2が設けられており、チャンバ1の内部を真空に排気可能になっている。すなわち、チャンバ1は真空容器として機能する。チャンバ1の上面には開口1aが設けられているが、この開口1aには後述する筒形電極10が嵌め込まれ、チャンバ1の内部は気密に保たれている。回転軸3bが、チャンバ1の底部を貫通してチャンバ1の内部に立設している。回転軸3bには略円形の回転テーブル3が取り付けられている。回転軸3bには不図示の駆動機構が連結される。駆動機構の駆動によって回転テーブル3は回転軸3bを中心に回転する。   As shown in FIGS. 1 and 2, the plasma processing apparatus has a substantially cylindrical chamber 1. The chamber 1 is provided with an exhaust unit 2 so that the inside of the chamber 1 can be evacuated to a vacuum. That is, the chamber 1 functions as a vacuum container. An opening 1a is provided on the upper surface of the chamber 1, and a cylindrical electrode 10 described later is fitted into the opening 1a, and the inside of the chamber 1 is kept airtight. The rotating shaft 3 b penetrates the bottom of the chamber 1 and stands inside the chamber 1. A substantially circular rotary table 3 is attached to the rotary shaft 3b. A drive mechanism (not shown) is connected to the rotating shaft 3b. The driving mechanism drives the rotary table 3 to rotate about the rotary shaft 3b.

チャンバ1、回転テーブル3及び回転軸3bは、プラズマ処理装置においてカソードとして作用するので、電気抵抗の少ない導電性の金属部材で構成すると良い。回転テーブル3は、例えば、ステンレス鋼の板状部材の表面に酸化アルミニウムを溶射したものとしても良い。   Since the chamber 1, the rotary table 3, and the rotary shaft 3b function as cathodes in the plasma processing apparatus, it is preferable that the chamber 1, the rotary table 3, and the rotary shaft 3 be formed of a conductive metal member having low electric resistance. For example, the rotary table 3 may be formed by spraying aluminum oxide on the surface of a stainless steel plate member.

回転テーブル3の上面には、ワークWを保持する保持部3aが複数設けられる。複数の保持部3aは、回転テーブル3の周方向に沿って等間隔に設けられる。回転テーブル3が回転することによって、保持部3aに保持されたワークWが回転テーブル3の周方向に移動する。言い替えると、回転テーブル3の面上には、ワークWの円形の移動軌跡である搬送経路(以下、「搬送路P」という。)が形成される。保持部3aは、例えばワークWを載置するトレイとすることができる。   On the upper surface of the turntable 3, a plurality of holding portions 3a for holding the work W are provided. The plurality of holding portions 3a are provided at equal intervals along the circumferential direction of the turntable 3. As the rotary table 3 rotates, the work W held by the holder 3a moves in the circumferential direction of the rotary table 3. In other words, a transport path (hereinafter, referred to as “transport path P”), which is a circular movement locus of the work W, is formed on the surface of the rotary table 3. The holding unit 3a can be, for example, a tray on which the work W is placed.

以降、単に「周方向」という場合には、「回転テーブル3の周方向」を意味し、単に「半径方向」という場合には、「回転テーブル3の半径方向」を意味する。また、本実施形態ではワークWの例として、平板状の基板を用いているが、プラズマ処理を行うワークWの種類、形状及び材料は特定のものに限定されない。例えば、中心に凹部あるいは凸部を有する湾曲した基板を用いても良い。また、金属、カーボン等の導電性材料を含むもの、ガラスやゴム等の絶縁物を含むもの、シリコン等の半導体を含むものを用いても良い。   Hereinafter, simply referring to “circumferential direction” means “circumferential direction of the rotary table 3”, and simply saying “radial direction” means “radial direction of the rotary table 3”. In the present embodiment, a flat substrate is used as an example of the work W, but the type, shape, and material of the work W to be subjected to plasma processing are not limited to specific ones. For example, a curved substrate having a concave portion or a convex portion at the center may be used. Further, a material containing a conductive material such as metal or carbon, a material containing an insulator such as glass or rubber, or a material containing a semiconductor such as silicon may be used.

回転テーブル3の上方には、プラズマ処理装置における各工程の処理を行うユニット(以下、「処理ユニット」という。)が設けられている。各処理ユニットは、回転テーブル3の面上に形成されるワークWの搬送路Pに沿って、互いに所定の間隔を空けて隣接するように配置されている。保持部3aに保持されたワークWが各処理ユニットの下を通過することで、各工程の処理が行われる。   Above the turntable 3, a unit (hereinafter, referred to as a “processing unit”) for performing each process in the plasma processing apparatus is provided. The respective processing units are arranged so as to be adjacent to each other at a predetermined interval along the transport path P of the work W formed on the surface of the turntable 3. The process of each process is performed by the work W held by the holding unit 3a passing under each processing unit.

図1の例では、回転テーブル3上の搬送路Pに沿って7つの処理ユニット4a〜4gが配置されている。本実施形態では、処理ユニット4a,4b,4c,4d,4f,4gはワークWに成膜処理を行う成膜ユニットである。処理ユニット4eは、成膜ユニットによってワークWに形成された膜に対して処理を行う膜処理ユニットである。本実施形態では、成膜ユニットは、スパッタリングを行うものとして説明する。また、膜処理ユニット4eは、後酸化を行うものとして説明する。後酸化とは、成膜ユニットで成膜された金属膜に対して、プラズマにより生成された酸素イオン等を導入することによって金属膜を酸化する処理である。   In the example of FIG. 1, seven processing units 4 a to 4 g are arranged along the transport path P on the turntable 3. In the present embodiment, the processing units 4a, 4b, 4c, 4d, 4f, and 4g are film forming units that perform a film forming process on the work W. The processing unit 4e is a film processing unit that performs processing on a film formed on the work W by the film forming unit. In the present embodiment, the description will be made on the assumption that the film forming unit performs sputtering. Further, the description will be made on the assumption that the film processing unit 4e performs post-oxidation. Post-oxidation is a process of oxidizing a metal film by introducing oxygen ions or the like generated by plasma into the metal film formed by the film forming unit.

処理ユニット4aと処理ユニット4gの間には、外部から未処理のワークWをチャンバ1の内部に搬入し、処理済みのワークWをチャンバ1の外部へ搬出するロードロック部5が設けられている。なお、本実施形態では、ワークWの搬送方向を、図1の時計回りに、処理ユニット4aの位置から処理ユニット4gへ向かう方向とする。もちろん、これは一例であり、搬送方向、処理ユニットの種類、並び順及び数は特定のものに限定されず、適宜決定することができる。   Between the processing unit 4a and the processing unit 4g, there is provided a load lock unit 5 for carrying an unprocessed work W from the outside into the chamber 1 and carrying out the processed work W to the outside of the chamber 1. . In the present embodiment, the transport direction of the workpiece W is a clockwise direction in FIG. 1 from the position of the processing unit 4a to the processing unit 4g. Of course, this is an example, and the transport direction, the type of the processing unit, the arrangement order and the number are not limited to specific ones, and can be determined as appropriate.

成膜ユニットである処理ユニット4aの構成例を図2に示す。他の成膜ユニット4b,4c,4d,4f,4gも、成膜ユニット4aと同様に構成しても良いが、その他の構成を適用しても良い。図2に示すように、成膜ユニット4aは、スパッタ源としてチャンバ1の内部の上面に取り付けられたターゲット6を備えている。ターゲット6は、ワークW上に堆積させる材料で構成された板状の部材である。ターゲット6は、ワークWが成膜ユニット4aの下を通過する際に、ワークWと対向する位置に設置される。ターゲット6には、ターゲット6に対して直流電圧を印加するDC電源7が接続されている。また、チャンバ1の内部の上面の、ターゲット6を取り付けた箇所の近傍には、スパッタガスをチャンバ1の内部に導入するスパッタガス導入部8が設置されている。スパッタガスは、例えば、アルゴン等の不活性ガスを用いることができる。ターゲット6の周囲には、プラズマの流出を低減するための隔壁9が設置されている。なお、電源に関してはDCパルス電源、RF電源等周知のものが適用できる。   FIG. 2 shows a configuration example of the processing unit 4a which is a film forming unit. The other film forming units 4b, 4c, 4d, 4f, and 4g may be configured similarly to the film forming unit 4a, but other structures may be applied. As shown in FIG. 2, the film forming unit 4a includes a target 6 attached to the upper surface inside the chamber 1 as a sputtering source. The target 6 is a plate-like member made of a material deposited on the work W. The target 6 is installed at a position facing the work W when the work W passes below the film forming unit 4a. A DC power supply 7 for applying a DC voltage to the target 6 is connected to the target 6. In addition, a sputter gas introduction unit 8 for introducing a sputter gas into the chamber 1 is provided on the upper surface of the inside of the chamber 1 near the place where the target 6 is attached. As a sputtering gas, for example, an inert gas such as argon can be used. Around the target 6, a partition 9 for reducing the outflow of plasma is provided. As the power supply, a known power supply such as a DC pulse power supply or an RF power supply can be applied.

膜処理ユニット4eの構成例を図2及び図3に示す。膜処理ユニット4eは、チャンバ1の内部の上面に設置され筒形電極10を備えている。筒形電極10は、角筒状であり、一端に開口部11を有し、他端は閉塞されている。筒形電極10は、開口部を有する一端(以降、「下端」という)を下側にし、閉塞された他端(以降、「上端」という)を上側にして、上端がチャンバ1の上面に設けられた開口1aに絶縁部材22を介して取り付けられている。筒形電極10の側壁はチャンバ1の内部に延在し、下端の開口部11が回転テーブル3に面している。より具体的には、上端には、外方へ張り出すフランジ10aが設けられている。絶縁部材22が、フランジ10aの下面とチャンバ1の開口1aの周縁に固定されることで、チャンバ1の内部を気密に保っている。絶縁部材22は特定の材料に限定されないが、たとえばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等の材料から構成することができる。   2 and 3 show configuration examples of the film processing unit 4e. The film processing unit 4 e is provided on the upper surface inside the chamber 1 and has a cylindrical electrode 10. The cylindrical electrode 10 has a rectangular cylindrical shape, has an opening 11 at one end, and is closed at the other end. The cylindrical electrode 10 has one end having an opening (hereinafter, referred to as “lower end”) on the lower side, the closed other end (hereinafter, referred to as “upper end”) on the upper side, and an upper end provided on the upper surface of the chamber 1. The opening 1a is attached via an insulating member 22. The side wall of the cylindrical electrode 10 extends inside the chamber 1, and the opening 11 at the lower end faces the turntable 3. More specifically, a flange 10a that protrudes outward is provided at the upper end. The insulating member 22 is fixed to the lower surface of the flange 10a and the periphery of the opening 1a of the chamber 1 to keep the inside of the chamber 1 airtight. The insulating member 22 is not limited to a specific material, but may be made of a material such as polytetrafluoroethylene (PTFE).

筒形電極10の開口部11は、回転テーブル3上に形成された搬送路Pと向かい合う位置に配置される。すなわち、回転テーブル3は、搬送部として、ワークWを搬送して開口部11の直下を通過させる。そして、開口部11の直下の位置が、ワークWの通過位置となる。   The opening 11 of the cylindrical electrode 10 is arranged at a position facing the transport path P formed on the turntable 3. That is, the rotary table 3 serves as a transport unit, which transports the work W and passes the work W directly below the opening 11. Then, a position immediately below the opening 11 is a passing position of the work W.

図1に示すように、筒形電極10は上から見ると回転テーブル3の半径方向における中心側から外側に向けて拡径する扇形になっている。ここでいう扇形とは、扇子の扇面の部分の形を意味する。筒形電極10の開口部11も、同様に扇形である。回転テーブル3上に保持されるワークWが開口部11の下を通過する速度は、回転テーブル3の半径方向において中心側に向かうほど遅くなり、外側へ向かうほど速くなる。そのため、開口部11が単なる長方形又は正方形であると、半径方向における中心側と外側とでワークWが開口部11の直下を通過する時間に差が生じる。開口部11を半径方向における中心側から外側に向けて拡径させることで、ワークWが開口部11を通過する時間を一定とすることができ、後述するプラズマ処理を均等にできる。ただし、通過する時間の差が製品上問題にならない程度であれば、長方形又は正方形でもよい。筒形電極10の大きさや壁面の厚みは、特定のものに限られないが、大型化及び薄型化する傾向があり、例えば、周方向の幅が300〜400mm、半径方向の幅が800mm、壁面の厚みが1mm程度のものが用いられることがある。   As shown in FIG. 1, when viewed from above, the cylindrical electrode 10 has a fan shape whose diameter increases from the center to the outside in the radial direction of the turntable 3. Here, the fan shape means the shape of the fan surface portion of the fan. The opening 11 of the cylindrical electrode 10 is also fan-shaped. The speed at which the work W held on the turntable 3 passes below the opening 11 becomes slower toward the center in the radial direction of the turntable 3 and becomes faster as it goes outward. Therefore, if the opening 11 is simply a rectangle or a square, a difference occurs in the time when the workpiece W passes directly below the opening 11 between the center side and the outside in the radial direction. By increasing the diameter of the opening 11 from the center to the outside in the radial direction, the time during which the workpiece W passes through the opening 11 can be constant, and the plasma processing described later can be made uniform. However, a rectangular or square shape may be used as long as the difference between the passing times does not cause a problem in the product. The size of the cylindrical electrode 10 and the thickness of the wall surface are not limited to specific ones, but tend to be large and thin, for example, the width in the circumferential direction is 300 to 400 mm, the width in the radial direction is 800 mm, and the wall surface is Having a thickness of about 1 mm may be used.

上述したように、筒形電極10はチャンバ1の開口1aを貫通し、一部がチャンバ1の外部に露出している。この筒形電極10におけるチャンバ1の外部に露出した部分は、図2に示すように、ハウジング12に覆われている。ハウジング12によってチャンバ1の内部の空間が気密に保たれる。筒形電極10のチャンバ1の内部に位置する部分、すなわち側壁の周囲は、シールド13によって覆われている。   As described above, the cylindrical electrode 10 penetrates the opening 1 a of the chamber 1, and a part thereof is exposed to the outside of the chamber 1. A portion of the cylindrical electrode 10 exposed to the outside of the chamber 1 is covered by a housing 12, as shown in FIG. The space inside the chamber 1 is kept airtight by the housing 12. The portion of the cylindrical electrode 10 located inside the chamber 1, that is, the periphery of the side wall is covered with the shield 13.

シールド13は、筒形電極10と同軸の扇形の角筒であり、筒形電極10よりも大きい。シールド13はチャンバ1に接続している。具体的には、シールド13はチャンバ1の開口1aの縁から立設し、チャンバ1の内部に向かって延び、下端は筒形電極10の開口部11と同じ高さに位置する。シールド13は、チャンバ1と同様にカソードとして作用するので、電気抵抗の少ない導電性の金属部材で構成すると良い。シールド13はチャンバ1と一体的に成型しても良く、あるいはチャンバ1に固定金具等を用いて取り付けても良い。   The shield 13 is a fan-shaped square tube coaxial with the cylindrical electrode 10 and is larger than the cylindrical electrode 10. The shield 13 is connected to the chamber 1. Specifically, the shield 13 stands upright from the edge of the opening 1 a of the chamber 1, extends toward the inside of the chamber 1, and has a lower end located at the same height as the opening 11 of the cylindrical electrode 10. Since the shield 13 functions as a cathode similarly to the chamber 1, it is preferable that the shield 13 be made of a conductive metal member having low electric resistance. The shield 13 may be formed integrally with the chamber 1 or may be attached to the chamber 1 by using a fixture or the like.

シールド13は筒形電極10内でプラズマを安定して発生させるために設けられている。シールド13の各側壁は、筒形電極10の各側壁と所定の隙間dを介して略平行に延びるように設けられる。隙間dが大きくなりすぎると静電容量が小さくなったり、筒形電極10内で発生したプラズマが隙間dに入り込んだりしてしまうため、隙間dはできるたけ小さいことが望ましい。ただし、隙間dが小さくなり過ぎても、筒形電極10とシールド13との間の静電容量が大きくなってしまうため好ましくない。隙間dの大きさは、プラズマの発生に必要とされる静電容量に応じて適宜設定すると良いが、例えば7mmとすると良い。なお、図3は、シールド13及び筒形電極10の半径方向に延びる2つの側壁面しか図示していないが、シールド13及び筒形電極10の周方向に延びる2つの側壁面の間も、半径方向の側壁面と同じ大きさの隙間dが設けられている。   The shield 13 is provided to stably generate plasma in the cylindrical electrode 10. Each side wall of the shield 13 is provided so as to extend substantially parallel to each side wall of the cylindrical electrode 10 via a predetermined gap d. If the gap d is too large, the capacitance decreases or plasma generated in the cylindrical electrode 10 enters the gap d. Therefore, it is desirable that the gap d be as small as possible. However, if the gap d is too small, the capacitance between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 increases, which is not preferable. The size of the gap d may be appropriately set according to the capacitance required for generating plasma, and may be, for example, 7 mm. Although FIG. 3 shows only two side walls extending in the radial direction of the shield 13 and the cylindrical electrode 10, the radius between the two side walls extending in the circumferential direction of the shield 13 and the cylindrical electrode 10 is also small. A gap d having the same size as the side wall surface in the direction is provided.

また、筒形電極10にはプロセスガス導入部16が接続されており、プロセスガス導入部16を介して外部のプロセスガス供給源から筒形電極10の内部にプロセスガスが導入される。プロセスガスは、膜処理の目的によって適宜変更可能である。例えば、エッチングを行う場合は、エッチングガスとしてアルゴン等の不活性ガスを用いることができる。酸化処理又は後酸化処理を行う場合は酸素を用いることができる。窒化処理を行う場合は窒素を用いることができる。   Further, a process gas introducing unit 16 is connected to the cylindrical electrode 10, and a process gas is introduced into the cylindrical electrode 10 from an external process gas supply source via the process gas introducing unit 16. The process gas can be appropriately changed depending on the purpose of the film processing. For example, when etching is performed, an inert gas such as argon can be used as an etching gas. When performing the oxidation treatment or the post-oxidation treatment, oxygen can be used. In the case of performing the nitriding treatment, nitrogen can be used.

筒形電極10には、高周波電圧を印加するためのRF電源15が接続されている。RF電源15の出力側には整合回路であるマッチングボックス21が直列に接続されている。RF電源15はチャンバ1にも接続されている。RF電源15から電圧を印加すると、筒形電極10がアノードとして作用し、チャンバ1、シールド13及び回転テーブル3がカソードとして作用する。マッチングボックス21は、入力側及び出力側のインピーダンスを整合させることで、プラズマの放電を安定化させる。なお、チャンバ1や回転テーブル3は接地されている。チャンバ1に接続されるシールド13も接地される。RF電源15及びプロセスガス導入部16はともに、ハウジング12に設けられた貫通孔を介して筒形電極10に接続する。   An RF power supply 15 for applying a high-frequency voltage is connected to the cylindrical electrode 10. On the output side of the RF power supply 15, a matching box 21 as a matching circuit is connected in series. RF power supply 15 is also connected to chamber 1. When a voltage is applied from the RF power supply 15, the cylindrical electrode 10 acts as an anode, and the chamber 1, the shield 13, and the turntable 3 act as a cathode. The matching box 21 stabilizes the plasma discharge by matching the impedance on the input side and the impedance on the output side. The chamber 1 and the turntable 3 are grounded. The shield 13 connected to the chamber 1 is also grounded. The RF power supply 15 and the process gas introduction unit 16 are both connected to the cylindrical electrode 10 through a through hole provided in the housing 12.

プロセスガス導入部16から筒形電極10内にプロセスガスである酸素ガスを導入し、RF電源15から筒形電極10に高周波電圧を印加すると、酸素ガスがプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等が発生する。酸素ガスがプラズマ化される際、筒形電極10の内部は高温になる。上述したように、筒形電極10は大型化及び薄型化する傾向があるため、熱によって撓んだり変形したりする可能性がある。上述したように、筒形電極10とシールド13の間の隙間dは小さいため、筒形電極10が変形すると、シールド13に接触する可能性がある。
When an oxygen gas, which is a process gas, is introduced into the cylindrical electrode 10 from the process gas inlet 16 and a high-frequency voltage is applied to the cylindrical electrode 10 from the RF power supply 15, the oxygen gas is turned into plasma, and electrons, ions, radicals, etc. Occurs. When the oxygen gas is turned into plasma, the temperature inside the cylindrical electrode 10 becomes high. As described above, since the cylindrical electrode 10 tends to be larger and thinner, it may be bent or deformed by heat. As described above, since the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 is small, when the cylindrical electrode 10 is deformed, the cylindrical electrode 10 may come into contact with the shield 13.

本発明の実施形態では、筒形電極10とシールド13の間の隙間dに、スペーサ30が設置されている。筒形電極10が変形したとしても、スペーサ30が筒形電極10の移動を抑制するため、筒形電極10とシールド13の接触が防止される。スペーサの拡大図を、図4〜図6に示している。スペーサ30は、直方体のブロック形状である。アノード−カソード間の絶縁を維持するために、スペーサ30は絶縁材料から構成すると良い。スペーサ30は、絶縁部材22と同様に、PTFEで構成しても良い。   In the embodiment of the present invention, the spacer 30 is provided in the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13. Even if the cylindrical electrode 10 is deformed, the spacer 30 suppresses the movement of the cylindrical electrode 10, so that the contact between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 is prevented. FIGS. 4 to 6 show enlarged views of the spacer. The spacer 30 has a rectangular parallelepiped block shape. In order to maintain insulation between the anode and the cathode, the spacer 30 is preferably made of an insulating material. The spacer 30 may be made of PTFE similarly to the insulating member 22.

スペーサ30は、チャンバ1の上面及び底面に対向する、相互に平行な上面及び下面を有し、さらに上面と下面を接続する四つの側面30a,30b,30c,30dを有する。筒形電極10に対向する側面30aと、シールド13に対向する側面30bを貫通するようにボルト穴31が設けられている。ボルト穴31は筒形電極10側ではボルト32の頭部が入る大きさであるが、シールド13側で縮径してボルト32の軸部のみが通る大きさとなっている。図示の例では、ボルト穴31は平行して二つ設けられているが、ボルト穴31の数やボルト穴31の位置は図示の例に限定されず、適宜設計することができる。図6に示すように、スペーサ30は、ボルト穴31に通したボルト32によって、シールド13に固定される。なお、ボルト32はPEEK又はPTFE等の絶縁材料で構成したものを用いると良い。   The spacer 30 has an upper surface and a lower surface that are parallel to each other and faces the upper surface and the bottom surface of the chamber 1, and further has four side surfaces 30a, 30b, 30c, and 30d that connect the upper surface and the lower surface. A bolt hole 31 is provided so as to penetrate a side surface 30 a facing the cylindrical electrode 10 and a side surface 30 b facing the shield 13. The bolt hole 31 is large enough to receive the head of the bolt 32 on the cylindrical electrode 10 side, but has a diameter reduced on the shield 13 side and has a size that allows only the shaft of the bolt 32 to pass through. In the illustrated example, two bolt holes 31 are provided in parallel, but the number of bolt holes 31 and the position of the bolt holes 31 are not limited to the illustrated example, and can be appropriately designed. As shown in FIG. 6, the spacer 30 is fixed to the shield 13 by a bolt 32 passed through a bolt hole 31. The bolt 32 is preferably made of an insulating material such as PEEK or PTFE.

スペーサ30の大きさは適宜決定することができるが、絶縁材料で構成するスペーサ30が、アノード−カソード間の静電容量に大きな影響を与えないように、小型にすることが望ましい。例えば、筒形電極10と対向する面である側面30aと、シールド13と対向する面である側面30bの面積は、1〜3cm程度とすると良い。 The size of the spacer 30 can be determined as appropriate, but it is desirable that the spacer 30 made of an insulating material be small in size so as not to greatly affect the capacitance between the anode and the cathode. For example, the area of the side surface 30 a facing the cylindrical electrode 10 and the side surface 30 b facing the shield 13 may be about 1 to 3 cm 2 .

側面30a及び30bに直交し、かつ側面30a及び30bを接続する面である側面30c,30dの幅は、筒形電極10とシールド13の間の隙間dと同じか若干小さくし、シールド13と筒形電極10の間の隙間dに嵌まり込むようにすると良い。例えば、隙間dが7mmであれば、側面30c,30dの幅を6mmとしても良い。   The width of the side surfaces 30c and 30d, which are orthogonal to the side surfaces 30a and 30b and connect the side surfaces 30a and 30b, is equal to or slightly smaller than the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13. It is preferable to fit into the gap d between the shaped electrodes 10. For example, if the gap d is 7 mm, the width of the side surfaces 30c and 30d may be 6 mm.

筒形電極10に対向する側面30aは、チャンバ1の開口1a側に位置する角が面取りされ、シールド13側に傾斜する傾斜部33が設けられている。傾斜角度は適宜設定することができるが、例えば、側面aに対して30°としても良い。スペーサ30の取り付けの際には、筒形電極10をチャンバ1の開口1aから取り外した状態で、スペーサ30をボルト32でシールド13に取り付ける。その後、開口1aから筒形電極10を嵌め込む。上述したようにスペーサ30の寸法は隙間dに嵌まり込むようにできているため、傾斜部33があることによって、筒形電極10をスムーズに挿入することができる。   The side surface 30 a facing the cylindrical electrode 10 has a chamfered corner located on the opening 1 a side of the chamber 1, and is provided with an inclined portion 33 inclined toward the shield 13. The inclination angle can be set as appropriate, but may be, for example, 30 ° with respect to the side surface a. When attaching the spacer 30, the spacer 30 is attached to the shield 13 with bolts 32 with the cylindrical electrode 10 removed from the opening 1 a of the chamber 1. Thereafter, the cylindrical electrode 10 is fitted through the opening 1a. As described above, since the dimensions of the spacer 30 are fitted in the gap d, the presence of the inclined portion 33 allows the cylindrical electrode 10 to be inserted smoothly.

図3の例では、2つのスペーサ30が、角筒状のシールド13及び筒形電極10の、半径方向に沿った2つの側壁面の間の隙間d、すなわち対向する隙間dにそれぞれ設置されている。2つのスペーサ30を対向する隙間dにそれぞれ設置することで、安定して隙間dを維持することができる。また、2つのスペーサ30は筒形電極10の下端近傍にそれぞれ設置されている。筒形電極10は、チャンバ1に取り付けられている上端付近よりも、開放端となっている下端付近の方が変形しやすいと考えられる。スペーサ30を下端近傍に設置することによって、筒形電極10の変形しやすい下端付近がシールド13に接触することを防止することができる。   In the example of FIG. 3, two spacers 30 are respectively installed in the gap d between the two sidewall surfaces of the rectangular cylindrical shield 13 and the cylindrical electrode 10 along the radial direction, that is, the opposing gap d. I have. By disposing the two spacers 30 in the opposing gap d, the gap d can be stably maintained. The two spacers 30 are provided near the lower end of the cylindrical electrode 10, respectively. It is considered that the cylindrical electrode 10 is more likely to deform near the open lower end than near the upper end attached to the chamber 1. By installing the spacer 30 near the lower end, it is possible to prevent the vicinity of the lower end of the cylindrical electrode 10 that is easily deformed from coming into contact with the shield 13.

しかしながら、図3の例はあくまで一例であり、スペーサ30の設置数及び設置位置はこれに限られない。筒形電極10が変形した場合でも、シールド13と筒形電極10の隙間dを維持して接触を防ぐことができ、かつスペーサ30による静電容量の増加がマッチングボックス21での制御に影響を与えない範囲であれば、設置位置及び設置数は適宜設定することができる。   However, the example in FIG. 3 is merely an example, and the number and positions of the spacers 30 are not limited thereto. Even when the cylindrical electrode 10 is deformed, contact can be prevented by maintaining the gap d between the shield 13 and the cylindrical electrode 10, and the increase in capacitance by the spacer 30 affects the control in the matching box 21. The installation position and the number of installations can be set as appropriate within a range not provided.

例えば、図7に示すように、下端の近傍だけでなく、上端の近傍、上端と下端の中間付近にスペーサ30を設置して、全体的に安定して隙間dを維持できるようにしても良い。もちろん、3つの位置すべてに配置しなくても良く、例えば上端近傍又は中間付近のみに設置しても良い。スペーサ30の設置間隔は、等間隔であっても良い。あるいは、設置は等間隔でなくても良く、例えば、下端付近に多く設置しても良い。   For example, as shown in FIG. 7, the spacer 30 may be provided not only near the lower end but also near the upper end, near the middle between the upper end and the lower end, so that the gap d can be stably maintained as a whole. . Of course, it is not necessary to arrange at all three positions, for example, may be installed only near the upper end or near the middle. The spacing between the spacers 30 may be equal. Alternatively, they may not be arranged at regular intervals, but may be installed, for example, more near the lower end.

また、図3、図7は、角筒状のシールド13及び筒形電極10の、半径方向に沿った2つの側壁面の間の隙間dに設置した例を示しているが、周方向に沿った2つの側壁面の間の隙間dに設置しても良い。もちろん、半径方向の隙間d及び周方向の隙間dの両方に設置しても良い。あるいは、対向する隙間dの両方に設置せず、半径方向の隙間dの1つと周方向の隙間dの1つにスペーサ30を設置しても良い。   FIGS. 3 and 7 show examples in which the rectangular cylindrical shield 13 and the cylindrical electrode 10 are installed in the gap d between two side walls along the radial direction. It may be installed in the gap d between the two side wall surfaces. Of course, it may be installed in both the radial gap d and the circumferential gap d. Alternatively, the spacer 30 may be provided in one of the radial gaps d and one of the circumferential gaps d without being provided in both of the opposing gaps d.

プラズマ処理装置は、さらに制御部20を備えている。制御部20はPLCやCPUなどの演算処理装置から構成される。制御部20は、チャンバ1へのスパッタガスおよびプロセスガスの導入および排気に関する制御、DC電源7及びRF電源15の制御、および、回転テーブル3の回転速度の制御などの制御を行う。   The plasma processing apparatus further includes a control unit 20. The control unit 20 includes an arithmetic processing device such as a PLC or a CPU. The control unit 20 controls the introduction and exhaust of the sputtering gas and the process gas into and from the chamber 1, controls the DC power supply 7 and the RF power supply 15, and controls the rotation speed of the turntable 3.

[動作及び作用]
本実施形態のプラズマ処理装置の動作と、スペーサ30の作用を説明する。ロードロック室から未処理のワークWをチャンバ1に搬入する。搬入したワークWは、回転テーブル3の保持部3aによって保持される。チャンバ1の内部は、排気部2によって排気されて真空状態にされている。回転テーブル3を駆動することにより、ワークWを搬送路Pに沿って搬送して、各処理ユニット4a〜4gの下を通過させる。
[Operation and Action]
The operation of the plasma processing apparatus according to the present embodiment and the operation of the spacer 30 will be described. An unprocessed work W is carried into the chamber 1 from the load lock chamber. The loaded work W is held by the holding section 3a of the turntable 3. The inside of the chamber 1 is evacuated by the exhaust unit 2 to be in a vacuum state. By driving the rotary table 3, the workpiece W is transported along the transport path P, and passes below the processing units 4a to 4g.

成膜ユニット4aでは、スパッタガス導入部8からスパッタガスを導入し、DC電源7からスパッタ源に直流電圧を印加する。直流電圧の印加によってスパッタガスがプラズマ化され、イオンが発生する。発生したイオンがターゲット6に衝突すると、ターゲット6の材料が飛び出す。飛び出した材料が成膜ユニット4aの下を通過するワークWに堆積することで、ワークWに薄膜が形成される。他の成膜ユニット4b,4c,4d,4f,4gでも、同様の方法で成膜が行われる。ただし、必ずしもすべての成膜ユニットで成膜する必要はない。一例として、ここでは、ワークWに対してSi膜をDCスパッタリングにより成膜する。   In the film forming unit 4a, a sputtering gas is introduced from a sputtering gas introduction unit 8, and a DC voltage is applied from a DC power supply 7 to the sputtering source. The application of the DC voltage turns the sputter gas into plasma, generating ions. When the generated ions collide with the target 6, the material of the target 6 jumps out. The protruding material is deposited on the work W passing under the film forming unit 4a, so that a thin film is formed on the work W. In the other film forming units 4b, 4c, 4d, 4f, and 4g, film formation is performed in the same manner. However, it is not always necessary to form a film in all film forming units. As an example, here, a Si film is formed on the work W by DC sputtering.

成膜ユニット4a〜4dで成膜が行われたワークWは、引き続き搬送路P上を回転テーブル3によって搬送され、膜処理ユニット4eにおいて、筒形電極10の開口部11の直下の位置、すなわち膜処理位置を通過する。上述したように、本実施形態では、膜処理ユニット4eにおいて後酸化を行う例を説明する。膜処理ユニット4eでは、プロセスガス導入部16から筒形電極10にプロセスガスである酸素ガスを導入し、RF電源15から筒形電極10に高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加によって酸素ガスがプラズマ化され、電子、イオン及びラジカル等が発生する。プラズマはアノードである筒形電極10の開口部11から、カソードである回転テーブル3へ流れる。プラズマ中のイオンが開口部11の下を通過するワークWの薄膜に衝突することで、薄膜が後酸化される。   The work W on which the film formation has been performed in the film formation units 4a to 4d is continuously transported on the transport path P by the rotary table 3, and in the film processing unit 4e, a position immediately below the opening 11 of the cylindrical electrode 10, that is, Pass through the membrane processing position. As described above, in the present embodiment, an example in which post-oxidation is performed in the film processing unit 4e will be described. In the membrane processing unit 4e, an oxygen gas, which is a process gas, is introduced from the process gas introduction unit 16 to the cylindrical electrode 10, and a high-frequency voltage is applied to the cylindrical electrode 10 from the RF power supply 15. Oxygen gas is turned into plasma by application of a high-frequency voltage, and electrons, ions, radicals, and the like are generated. The plasma flows from the opening 11 of the cylindrical electrode 10 as the anode to the rotary table 3 as the cathode. When the ions in the plasma collide with the thin film of the work W passing under the opening 11, the thin film is post-oxidized.

上述したように、RF電源15にはマッチングボックス21が接続されている。マッチングボックス21は出力側インピーダンスを入力側インピーダンスと整合させ、カソード側に流れる電流が最大値となるようにして、安定したプラズマ放電が行われるようにしている。しかしながら、筒形電極10がプラズマ処理の際に発生する熱によって撓んだり変形したりして、シールド13に接触すると異常放電が発生する可能性がある。   As described above, the matching box 21 is connected to the RF power supply 15. The matching box 21 matches the output-side impedance with the input-side impedance so that the current flowing to the cathode side has a maximum value, so that stable plasma discharge is performed. However, when the cylindrical electrode 10 is bent or deformed by the heat generated during the plasma processing and comes into contact with the shield 13, an abnormal discharge may occur.

本実施形態では、シールド13と筒形電極10の間の隙間dに、スペーサ30が設置されているので、筒形電極10が変形しても、シールド13の接触を防ぐことができる。ここで、筒形電極10のシールド13への接触を防止することを目的とするのであれば、図8に示すように、筒形電極10の上端のフランジ10aとチャンバ1の開口1aの周縁との間に介在する絶縁部材22を拡張して、筒形電極10とシールド13の間の隙間dの全体を覆うようにすれば良いとも考えられる。しかしながら、筒形電極10とシールド13の間の隙間dの全体を絶縁部材22が占めることによって、アノード−カソード間の静電容量が大きく増加することになる。   In the present embodiment, since the spacer 30 is provided in the gap d between the shield 13 and the cylindrical electrode 10, even if the cylindrical electrode 10 is deformed, the shield 13 can be prevented from contacting. Here, if the purpose is to prevent the cylindrical electrode 10 from coming into contact with the shield 13, as shown in FIG. 8, the flange 10 a at the upper end of the cylindrical electrode 10 and the periphery of the opening 1 a of the chamber 1 It is considered that the insulating member 22 interposed therebetween is expanded to cover the entire gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13. However, since the insulating member 22 occupies the entire gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13, the capacitance between the anode and the cathode greatly increases.

マッチングボックス21は、予め設定されたアノード−カソード間の静電容量に基づいてインピーダンス制御を行っている。既設のプラズマ処理装置に対して、絶縁部材22を隙間dの全体を占めるものと交換する場合には、増加した静電容量値に基づいてマッチングボックス21での再設定を行わなければならず、煩雑である。   The matching box 21 performs impedance control based on a predetermined capacitance between the anode and the cathode. In the case of replacing the insulating member 22 with the existing plasma processing apparatus, the insulating member 22 must be reset in the matching box 21 based on the increased capacitance value. It is complicated.

そこで、本実施形態では、アノード−カソード間の静電容量に大きな影響を与えないように、ブロック形状のスペーサ30を筒形電極10とシールド13の間の隙間dに設置している。スペーサ30は隙間dの一部に設置されるものである。よって、隙間d全体を占める図8の絶縁部材22に比べれば、増加率は低く抑えられる。スペーサ30によって静電容量が若干増加しても、マッチングボックス21での制御の許容範囲であれば、マッチングボックス21での再設定を行う必要は無い。静電容量の増加率がおよそ±1%未満であれば、マッチングボックス21の再設定を行わなくても、安定したプラズマを維持することができることが知られている。   Therefore, in the present embodiment, the block-shaped spacer 30 is provided in the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 so as not to greatly affect the capacitance between the anode and the cathode. The spacer 30 is provided in a part of the gap d. Therefore, the rate of increase can be suppressed lower than that of the insulating member 22 of FIG. 8 occupying the entire gap d. Even if the capacitance is slightly increased by the spacer 30, it is not necessary to perform resetting in the matching box 21 within the allowable range of the control in the matching box 21. It is known that if the rate of increase in capacitance is less than about ± 1%, stable plasma can be maintained without resetting the matching box 21.

ここで、図8に示した、絶縁部材22が筒形電極10とシールド13の間の隙間dの全体を覆った場合と、本実施形態のスペーサ30を配置した場合との、静電容量の増加率を比較検討する。   Here, the capacitance between the case where the insulating member 22 covers the entire gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 shown in FIG. 8 and the case where the spacer 30 of the present embodiment is arranged are shown. Compare the rate of increase.

図8の構成において、絶縁部材22をPTFEで構成した場合、隙間dが比誘電率2.1のPTEFに置き換わるため、隙間dに何も配置しなかった場合と比べて静電容量は約2倍となり、静電容量の増加率は約100%となる。すなわち、図8の構成とした場合には、マッチングボックス21の制御の許容範囲を超えてしまうため、マッチングボックス21での再設定が必要となる。   In the configuration of FIG. 8, when the insulating member 22 is made of PTFE, the gap d is replaced by PTEF having a relative dielectric constant of 2.1, so that the capacitance is about 2 compared to the case where nothing is arranged in the gap d. And the rate of increase in capacitance is about 100%. That is, in the case of the configuration shown in FIG. 8, since the control range of the matching box 21 is exceeded, the matching box 21 needs to be reset.

隙間dにスペーサ30を配置した本実施形態の構成における、静電容量の増加率R[%]は、以下の通り求めることができる。
平行板のアノード−カソードから構成されるコンデンサにおいて、板間距離がk[m]、各平行板の面積がS[m]である場合に、静電容量C[F]は以下の式(1)により求めることができる。

Figure 2020029621

ここで、ε0は真空の誘電率であり、8.85×10−12[F/m]である。εrは誘電体の比誘電率である。 In the configuration of the present embodiment in which the spacer 30 is arranged in the gap d, the increase rate R [%] of the capacitance can be obtained as follows.
When a distance between plates is k [m] and an area of each parallel plate is S [m 2 ], a capacitance C [F] of a capacitor composed of an anode and a cathode of a parallel plate is expressed by the following formula ( 1).
Figure 2020029621

Here, ε 0 is a vacuum dielectric constant, and is 8.85 × 10 −12 [F / m]. ε r is the relative permittivity of the dielectric.

本実施形態のスペーサ30をPTFEで構成した場合にはεrは2.1となる。スペーサ30の1個あたりの静電容量の増加量Cpは、スペーサ30の1個の静電容量からスペーサ30の1個が置き換わる空間の静電容量を除けば良いので、以下の式(2)により求めることができる。

Figure 2020029621

ここでSpは、スペーサ30の筒形電極10と対向する面積[m]である。式(1)の板間距離k[m]が、隙間dの大きさと対応する。Sp=6×10−4[m]=6[cm]、d=7×10−3[m]=7[mm]を上記の式(2)に代入すると、Cpの値は、8.35×10−13[F]となる。 When the spacer 30 of the present embodiment is made of PTFE, ε r is 2.1. The amount of increase C p of the capacitance per spacer 30 may be obtained by subtracting the capacitance of the space where one of the spacers 30 is replaced from the capacitance of one of the spacers 30. ).
Figure 2020029621

Here, Sp is the area [m 2 ] of the spacer 30 facing the cylindrical electrode 10. The plate-to-plate distance k [m] in Expression (1) corresponds to the size of the gap d. Substituting S p = 6 × 10 −4 [m 2 ] = 6 [cm 2 ] and d = 7 × 10 −3 [m] = 7 [mm] into the above equation (2), the value of C p becomes , 8.35 × 10 −13 [F].

スペーサ30を使用したことによる静電容量の増加率R[%]は、スペーサ30が無い場合の筒形電極10の静電容量をC0[F]とすると、以下の式(3)により求めることができる。

Figure 2020029621

ここで、nはスペーサ30の設置個数である。スペーサ30の設置個数を例えば9個とした場合、式(3)に、C0=7.6×10−10[F]、n=9を代入すると、増加率R=0.99[%]程度となる。 The increase rate R [%] of the capacitance due to the use of the spacer 30 is obtained by the following equation (3), where C 0 [F] is the capacitance of the cylindrical electrode 10 without the spacer 30. be able to.
Figure 2020029621

Here, n is the number of spacers 30 installed. Assuming that the number of spacers 30 to be installed is, for example, nine, if C 0 = 7.6 × 10 −10 [F] and n = 9 are substituted into the equation (3), the increase rate R = 0.99 [%] About.

すなわち、スペーサ30を9個設置したとしても、スペーサ30を配置しなかった場合と比べて静電容量の増加率は1%未満に抑えられているため、マッチングボックス21での制御に影響を与えず、再設定を行わなくても、安定したプラズマを維持可能である。   That is, even if nine spacers 30 are provided, the rate of increase in capacitance is suppressed to less than 1% as compared with the case where no spacers 30 are provided, so that the control in the matching box 21 is affected. Therefore, stable plasma can be maintained without resetting.

[効果]
上述したように、本実施形態のプラズマ処理装置は、開口部11が設けられた一端である下端と、閉塞された他端である上端を有し、内部にプロセスガスが導入され、電圧が印加されることによって当該プロセスガスをプラズマ化させる筒形電極10と、開口1aを有する真空容器であるチャンバ1を備え、チャンバ1の開口1aに上端が絶縁部材22を介して取り付けられた筒形電極10がチャンバ1の内部に延在する。プラズマ処理装置は、また、プロセスガスによって処理されるワークWを、筒形電極10の開口部11の下に搬送する搬送部である回転テーブル3と、真空容器の内部に延在する筒形電極10を、隙間dを介して覆うシールド13と、筒形電極10とシールド13の隙間dの一部に設置され、絶縁材料で構成されたスペーサ30と、を備える。
[effect]
As described above, the plasma processing apparatus according to the present embodiment has the lower end that is one end where the opening 11 is provided, and the upper end that is the other end closed, and the process gas is introduced thereinto, and the voltage is applied. A cylindrical electrode 10 for converting the process gas into a plasma by performing the process, and a chamber 1 which is a vacuum vessel having an opening 1a, the upper end of which is attached to the opening 1a of the chamber 1 via an insulating member 22. 10 extends inside the chamber 1. The plasma processing apparatus also includes a rotary table 3 that is a transport unit that transports a workpiece W to be processed by a process gas below the opening 11 of the cylindrical electrode 10, and a cylindrical electrode that extends inside the vacuum vessel. The shield 13 covers the gap 10 through the gap d, and the spacer 30 is provided in a part of the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 and made of an insulating material.

膜処理ではプラズマの発生により温度が大きく上昇するため、筒形電極10が熱によって変形し、シールド13と接触する可能性が生じる。筒形電極10の側壁とシールド13の隙間dにスペーサ30を配置することによって、筒形電極10とシールド13の接触を防止し、膜処理を安定して行うことができる。また、スペーサ30が隙間dの全体ではなく一部のみに設置されることで、アノード−カソード間の静電容量に大きな影響を与えないため、既設のプラズマ処理装置にスペーサ30を取り付ける場合でも、マッチングボックス21の再設定が必要なく、利便性が高い。   In the film processing, the temperature rises significantly due to the generation of plasma, so that the cylindrical electrode 10 may be deformed by heat and come into contact with the shield 13. By arranging the spacer 30 in the gap d between the side wall of the cylindrical electrode 10 and the shield 13, the contact between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 can be prevented, and the film processing can be performed stably. In addition, since the spacer 30 is provided not in the entire gap d but in a part thereof, the capacitance between the anode and the cathode is not significantly affected. Therefore, even when the spacer 30 is attached to an existing plasma processing apparatus, It is not necessary to reset the matching box 21 and the convenience is high.

スペーサ30はブロック形状としても良い。これにより、筒形電極10の側壁とシールド13の狭い隙間dにも挿入しやすく、取付けも容易となる。   The spacer 30 may have a block shape. Thereby, it is easy to insert into the narrow gap d between the side wall of the cylindrical electrode 10 and the shield 13, and mounting becomes easy.

スペーサ30は、筒形電極10と対向する面である側面30aと、シールド13と対向する面である側面30bの面積が1〜3cmとしても良い。スペーサ30を小型にすることで、アノード−カソード間の静電容量の変化を少なくすることができる。これによって、既設のプラズマ処理装置にスペーサ30を取り付ける場合でも、マッチングボックス21の再設定が必要なく、利便性が高い。 The spacer 30 may have a side surface 30a facing the cylindrical electrode 10 and a side surface 30b facing the shield 13 having an area of 1 to 3 cm 2 . By reducing the size of the spacer 30, a change in the capacitance between the anode and the cathode can be reduced. Accordingly, even when the spacer 30 is attached to the existing plasma processing apparatus, it is not necessary to reset the matching box 21 and the convenience is high.

スペーサ30は、側面30aの、チャンバ1の開口1aの側に位置する角に、シールド13側に傾斜した傾斜部33を有するようにしても良い。筒形電極10とシールド13の隙間dは狭いため、スペーサ30を設置してから筒形電極10をチャンバ1の開口1aから挿入すると、スペーサ30にひっかかりやすい。ここで、スペーサ30の角が傾斜していることによって、ひっかかりを防ぎ、筒形電極10のスムーズな挿入が可能となる。これによって、組立効率を向上させることができる。   The spacer 30 may have an inclined portion 33 inclined toward the shield 13 at a corner of the side surface 30 a located on the side of the opening 1 a of the chamber 1. Since the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 is small, if the cylindrical electrode 10 is inserted from the opening 1a of the chamber 1 after the spacer 30 is installed, the cylindrical electrode 10 is easily caught by the spacer 30. Here, since the corner of the spacer 30 is inclined, it is possible to prevent the spacer 30 from being caught and to smoothly insert the cylindrical electrode 10. Thereby, the assembling efficiency can be improved.

スペーサ30は、絶縁材料で構成されるボルト32でシールド13に固定しても良い。スペーサ30を固定するボルト32も絶縁材料で構成することによって、アノード−カソード間の絶縁を維持することができる。   The spacer 30 may be fixed to the shield 13 with a bolt 32 made of an insulating material. By forming the bolt 32 for fixing the spacer 30 from an insulating material, insulation between the anode and the cathode can be maintained.

スペーサ30は、開口部11が設けられた筒形電極10の下端の近傍に配置しても良い。スペーサ30を変形しやすい筒形電極10の下端近傍に配置することによって、シールド13への接触を効果的に防止することができる。   The spacer 30 may be arranged near the lower end of the cylindrical electrode 10 provided with the opening 11. By arranging the spacer 30 near the lower end of the easily deformable cylindrical electrode 10, contact with the shield 13 can be effectively prevented.

スペーサ30は、開口部11が設けられた筒形電極10の下端の近傍、上端の近傍、下端と上端の中間付近に設置しても良い。スペーサ30を分散して配置することによって、筒形電極10とシールド13の間の隙間dを、全体的に安定して維持することができる。   The spacer 30 may be installed near the lower end, near the upper end, or near the middle between the lower end and the upper end of the cylindrical electrode 10 provided with the opening 11. By arranging the spacers 30 in a dispersed manner, the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 can be stably maintained as a whole.

筒形電極10及びシールド13は角筒状であり、スペーサ30は、筒形電極10及びシールド13の対向する隙間dにそれぞれ設置しても良い。2つのスペーサ30を対向する隙間dにそれぞれ設置することで、安定して隙間dを維持することができる。   The cylindrical electrode 10 and the shield 13 have a rectangular cylindrical shape, and the spacer 30 may be provided in the gap d between the cylindrical electrode 10 and the shield 13 facing each other. By disposing the two spacers 30 in the opposing gap d, the gap d can be stably maintained.

[その他の実施形態]
(1)本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。たとえば、上述の実施形態では、膜処理において後酸化を行ったが、エッチング処理や窒化処理を行っても良い。エッチング処理の場合は、膜処理ユニット4eにアルゴンガスを導入し、窒化処理の場合は膜処理ユニット4eに窒素ガスを導入すると良い。
[Other Embodiments]
(1) The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, post-oxidation is performed in the film processing, but etching or nitriding may be performed. In the case of an etching process, an argon gas is preferably introduced into the film processing unit 4e, and in the case of a nitriding process, a nitrogen gas is preferably introduced into the film processing unit 4e.

(2)回転テーブル3や各処理ユニットを収容するチャンバ1の形状や処理ユニットの種類及び配置態様も特定のものに限られず、ワークWの種類や設置環境に応じて適宜変更可能である。 (2) The shape of the rotary table 3 and the chamber 1 accommodating each processing unit, and the type and arrangement of the processing units are not limited to specific ones, but can be appropriately changed according to the type of the work W and the installation environment.

(3)以上、本発明の実施形態及び各部の変形例を説明したが、この実施形態や各部の変形例は、一例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。上述したこれら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明に含まれる。 (3) Although the embodiment of the present invention and the modification of each unit have been described above, the embodiment and the modification of each unit are presented as examples, and are not intended to limit the scope of the invention. . These novel embodiments described above can be implemented in other various forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims.

1 チャンバ(真空容器)
1a 開口
2 排気部
3 回転テーブル(搬送部)
3a 保持部
3b 回転軸
4a,4b,4c,4d,4f,4g 処理ユニット(成膜ユニット)
4e 処理ユニット(膜処理ユニット)
5 ロードロック部
6 ターゲット
7 DC電源
8 スパッタガス導入部

9 隔壁
10 筒形電極
10a フランジ
11 開口部
12 ハウジング
13 シールド
15 RF電源
16 プロセスガス導入部
20 制御部
21 マッチングボックス
22 絶縁部材
30 スペーサ
30a,30b,30c,30d 側面
31 ボルト穴
32 ボルト
33 傾斜部
P 搬送路
W ワーク
d 隙間
1 chamber (vacuum vessel)
1a Opening
2 Exhaust section
3 Rotary table (transport section)
3a Holder
3b Rotary axis
4a, 4b, 4c, 4d, 4f, 4g Processing unit (film formation unit)
4e Processing unit (membrane processing unit)
5 Load lock section
6 Target
7 DC power supply
8 Sputter gas inlet

9 Partition wall
10 cylindrical electrode
10a flange
11 Opening
12 Housing
13 Shield
15 RF power supply
16 Process gas inlet
20 control unit
21 Matching box
22 Insulating material
30 Spacer
30a, 30b, 30c, 30d side
31 bolt hole
32 volts
33 Inclined part
P transport path
W Work
d gap

Claims (8)

開口部が設けられた一端と閉塞された他端を有し、内部にプロセスガスが導入され、電圧が印加されることによって当該プロセスガスをプラズマ化させる筒形電極と、
開口を有し、当該開口に前記他端が絶縁部材を介して取り付けられた前記筒形電極が内部に延在する真空容器と、
前記プロセスガスによって処理されるワークを、前記筒形電極の開口部の下に搬送する搬送部と、
前記真空容器に接続し、前記真空容器の内部に延在する前記筒形電極を隙間を介して覆うシールドと、
絶縁材料で構成され、前記筒形電極と前記シールドの隙間の一部に設置されたスペーサと、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
A cylindrical electrode that has one end provided with an opening and the other end closed, a process gas is introduced therein, and a voltage is applied to convert the process gas into a plasma,
A vacuum vessel having an opening, wherein the cylindrical electrode attached to the opening at the other end via an insulating member extends therein;
A transport unit that transports the workpiece to be processed by the process gas below an opening of the cylindrical electrode,
A shield connected to the vacuum vessel and covering the cylindrical electrode extending inside the vacuum vessel via a gap,
A spacer formed of an insulating material and installed in a part of a gap between the cylindrical electrode and the shield,
A plasma processing apparatus comprising:
前記スペーサはブロック形状であることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the spacer has a block shape. 前記スペーサは、前記筒形電極と対向する面及び前記シールドと対向する面の面積が1〜3cmであることを特徴とする請求項2記載のプラズマ処理装置。 3. The plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the spacer has a surface facing the cylindrical electrode and a surface facing the shield having an area of 1 to 3 cm 2. 4 . 前記スペーサは、前記筒形電極と対向する面の、前記真空容器の前記開口側に位置する角に、前記シールド側に傾斜した傾斜部を有することを特徴とする請求項2又は3記載のプラズマ処理装置。   The plasma according to claim 2, wherein the spacer has an inclined portion inclined toward the shield at a corner of the surface facing the cylindrical electrode, the corner being located on the opening side of the vacuum vessel. Processing equipment. 前記スペーサは、絶縁材料で構成されたボルトで前記シールドに固定されることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the spacer is fixed to the shield with a bolt made of an insulating material. 前記スペーサは、前記筒形電極の一端の近傍に設置されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the spacer is provided near one end of the cylindrical electrode. 前記スペーサは、前記筒形電極の一端の近傍、他端の近傍、及び一端と他端の中間付近に設置されることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing according to any one of claims 1 to 5, wherein the spacer is provided near one end, near the other end, and near the middle between the one end and the other end of the cylindrical electrode. apparatus. 前記筒形電極及び前記シールドは角筒状であり、前記スペーサは、前記筒形電極及び前記シールドの対向する隙間にそれぞれ設置されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。   The said cylindrical electrode and the said shield are square cylindrical, The said spacer is each installed in the opposing space | interval of the said cylindrical electrode and the said shield, The Claims any one of Claims 1-7 characterized by the above-mentioned. The plasma processing apparatus as described in the above.
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