JP2020198282A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a plasma processing apparatus having an antenna disposed outside a processing chamber, capable of efficiently provide a high frequency magnetic field generated at the antenna to the processing chamber.SOLUTION: A plasma processing apparatus for vacuum processing a work piece placed in a processing charmer using plasma, comprising: a container body that has an opening 211 in a wall constituting the processing charmer; a metal plate 221 that is provided so as to cover the opening 211 and is provided with a slit penetrating in a thickness direction; a dielectric plate 222 that is supported by and in contact with the metal plate 221 and covers the silt from the outside of the processing chamber; and an antenna 3 that is provided outside of the processing chamber so as to face the metal plate 221 and is connected to a high frequency power source and generates a high frequency magnetic field, in which h-D/2>0.7 (h is a distance (mm) between a central axis of the antenna 3 and a surface of the metal plate 221 on an antenna side, and D is a diameter (mm) of the antenna 3) is satisfied.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、プラズマを用いて被処理物を処理するプラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that processes an object to be processed using plasma.

アンテナに高周波電流を流し、それによって生じる誘導電界によって誘導結合型のプラズマ(略称ICP)を発生させ、この誘導結合型のプラズマを用いて基板等の被処理物に処理を施すプラズマ処理装置が従来から提案されている。このようなプラズマ処理装置として、特許文献1には、アンテナを真空容器の外部に配置し、真空容器の側壁の開口を塞ぐように設けた誘電体窓を通じてアンテナから生じた高周波磁場を真空容器内に透過させることで、処理室内にプラズマを発生させるものが開示されている。 Conventionally, a plasma processing device that applies a high-frequency current to an antenna, generates inductively coupled plasma (abbreviated as ICP) by an induced electric field generated by the high frequency current, and processes an object to be processed such as a substrate by using this inductively coupled plasma. Proposed by. As such a plasma processing apparatus, Patent Document 1 states that an antenna is arranged outside the vacuum vessel, and a high-frequency magnetic field generated from the antenna is applied inside the vacuum vessel through a dielectric window provided so as to close the opening of the side wall of the vacuum vessel. Disclosed is a device that generates plasma in a processing chamber by allowing it to permeate into a vacuum chamber.

特開2017−004665号公報JP-A-2017-004665

しかしながら上記したプラズマ処理装置では、誘電体窓を真空容器の側壁の一部として用いるため、誘電体窓は真空容器内を真空排気した際に容器の内外の差圧に耐えられるよう十分な強度を有する必要がある。特に誘電体窓を構成する誘電体材料は靭性が低いセラミックスやガラスであるので、前記した差圧に耐えられる十分な強度を備えるためには誘電体窓の厚みを十分に大きくする必要がある。それ故アンテナから真空容器内の処理室までの距離が遠くなってしまうことで処理室における誘導電界の強度が弱くなり、プラズマ生成の効率が低下するという問題がある。 However, in the above-mentioned plasma processing apparatus, since the dielectric window is used as a part of the side wall of the vacuum vessel, the dielectric window has sufficient strength to withstand the differential pressure inside and outside the vessel when the inside of the vacuum vessel is evacuated. Must have. In particular, since the dielectric material constituting the dielectric window is ceramics or glass having low toughness, it is necessary to sufficiently increase the thickness of the dielectric window in order to have sufficient strength to withstand the above-mentioned differential pressure. Therefore, when the distance from the antenna to the processing chamber in the vacuum vessel becomes long, the strength of the induced electric field in the processing chamber becomes weak, and there is a problem that the efficiency of plasma generation decreases.

本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、処理室の外部にアンテナを配置するものにおいて、アンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給することができるプラズマ処理装置を提供することを主たる課題とするものである。 The present invention has been made in view of such a problem, and provides a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying a high-frequency magnetic field generated from an antenna to a processing chamber in an antenna arranged outside the processing chamber. The main task is to do.

すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、処理室に配置された被処理物をプラズマを用いて真空処理するものであって、前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナとを備え、下記(1)式を満足することを特徴とする。
h−D/2>0.7 (1)
ここで、hは前記アンテナの中心軸と前記金属板における前記アンテナ側の表面との間の距離(mm)であり、Dは前記アンテナの直径(mm)である。
That is, the plasma processing apparatus according to the present invention vacuum-treats the object to be processed arranged in the processing chamber by using plasma, and has a container body having an opening in the wall forming the processing chamber and the opening. A metal plate provided so as to close and a slit penetrating in the thickness direction is formed, a dielectric plate which is supported in contact with the metal plate and closes the slit from the outside of the processing chamber, and the metal. An antenna provided outside the processing chamber so as to face the plate and connected to a high-frequency power source to generate a high-frequency magnetic field is provided, and the following equation (1) is satisfied.
h-D / 2> 0.7 (1)
Here, h is the distance (mm) between the central axis of the antenna and the surface of the metal plate on the antenna side, and D is the diameter (mm) of the antenna.

すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、金属板に形成されたスリットと、その上に配置された誘電体板とによって、アンテナから発生する高周波磁場を処理室側に透過させる磁場透過窓を形成している。このような構成であれば、磁場透過窓を形成する部材の一部をセラミックス等の誘電体材料よりも靭性が大きい金属材料で構成しているので、誘電体材料だけで磁場透過窓を構成する場合に比べて磁場透過窓の厚みを小さくすることができる。また、誘電体板が金属板に接触して支持されているので、真空処理時における誘電体板の変形を軽減し、誘電体板内に発生する曲げ応力を低減できる。そのため誘電板自体の厚みを小さくすることができる。これにより、アンテナから処理室までの距離を短くすることができ、アンテナから生じた高周波磁場を処理室内に効率よく供給することができる。
また、誘電体板の厚みが小さすぎると真空処理時の差圧に耐えられず割れてしまう恐れがあるが、上記のように金属板の表面とアンテナの表面との間の距離を0.7mmより大きくしているので、アンテナと金属板との間に設けられる誘電体板の厚みを、真空処理時の差圧に耐えられる程度の厚みに設計することができる。
さらに、容器本体の開口を塞ぐように金属板を設けるので、プラズマ生成空間たる処理室を取り囲む部材を全て電気的に接地することができる。これにより、アンテナの電圧によるプラズマへの影響を低減することができ、電子温度の低減及びイオンエネルギーの低減を可能にすることができる。
That is, the plasma processing apparatus according to the present invention forms a magnetic field transmission window for transmitting a high-frequency magnetic field generated from an antenna to the processing chamber side by a slit formed in a metal plate and a dielectric plate arranged on the slit. ing. With such a configuration, since a part of the members forming the magnetic field transmission window is made of a metal material having a toughness higher than that of a dielectric material such as ceramics, the magnetic field transmission window is formed only by the dielectric material. The thickness of the magnetic field transmission window can be reduced as compared with the case. Further, since the dielectric plate is supported in contact with the metal plate, deformation of the dielectric plate during vacuum processing can be reduced, and bending stress generated in the dielectric plate can be reduced. Therefore, the thickness of the dielectric plate itself can be reduced. As a result, the distance from the antenna to the processing chamber can be shortened, and the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber.
Further, if the thickness of the dielectric plate is too small, it cannot withstand the differential pressure during vacuum processing and may crack. However, as described above, the distance between the surface of the metal plate and the surface of the antenna is 0.7 mm. Since it is made larger, the thickness of the dielectric plate provided between the antenna and the metal plate can be designed to be thick enough to withstand the differential pressure during vacuum processing.
Further, since the metal plate is provided so as to close the opening of the container body, all the members surrounding the processing chamber, which is the plasma generation space, can be electrically grounded. As a result, the influence of the antenna voltage on the plasma can be reduced, and the electron temperature and the ion energy can be reduced.

アンテナの表面と金属板の表面と間の距離が長すぎるとアンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給するのが難しくなる。そのため、前記プラズマ処理装置は、更に下記式(2)を満足することが好ましい。
15≧h−D/2 (2)
If the distance between the surface of the antenna and the surface of the metal plate is too long, it becomes difficult to efficiently supply the high-frequency magnetic field generated from the antenna to the processing chamber. Therefore, it is preferable that the plasma processing apparatus further satisfies the following formula (2).
15 ≧ h−D / 2 (2)

前記厚さ方向から視て、前記スリットが前記アンテナと前記処理室との間に位置するように形成されていることが好ましい。このようなものであれば、アンテナから生じた高周波磁場を処理室内により効率よく供給することができる。 It is preferable that the slit is formed so as to be located between the antenna and the processing chamber when viewed from the thickness direction. With such a case, the high frequency magnetic field generated from the antenna can be more efficiently supplied to the processing chamber.

前記アンテナが直線状をなすものであり、複数の前記スリットが互いに平行に形成されていることが好ましい。このようなものであれば、高周波磁場を処理室内により均一に供給することができるので、処理室に生成されるプラズマ密度をより均一にすることができる。 It is preferable that the antenna has a linear shape and a plurality of the slits are formed in parallel with each other. With such a case, the high-frequency magnetic field can be supplied more uniformly to the processing chamber, so that the plasma density generated in the processing chamber can be made more uniform.

前記金属板の内部には冷却用流体が流通可能な流路が形成されていることが好ましい。
このようなものであれば、金属板に流れる誘導電流により生じる抵抗熱を冷却用流体に熱伝達させて逃がすことができる。これにより使用中における金属板の温度上昇を抑制でき、被処理物に対する金属板からの輻射熱による温度上昇を抑えて、被処理物に対してプラズマ処理をより安定して行うことができる。
It is preferable that a flow path through which the cooling fluid can flow is formed inside the metal plate.
In such a case, the resistance heat generated by the induced current flowing through the metal plate can be transferred to the cooling fluid and released. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the metal plate during use, suppress the temperature rise due to the radiant heat from the metal plate to the object to be processed, and perform the plasma treatment on the object to be processed more stably.

前記金属板の態様として、前記流路が少なくとも互いに隣り合うスリットの間を通るように形成されているものを挙げることができる。
厚さ方向から視てアンテナと処理室との間にスリットが形成されている場合、金属板のうち隣り合うスリット間(特にアンテナの直下)において比較的大きな誘導電流が流れ、当該部分において発生する熱量が最も大きくなる。そのため、互いに隣り合うスリットの間を通るように流路を形成することにより、金属板を効率よく冷却し、温度上昇を効率よく抑制することができる。
Examples of the metal plate include those in which the flow paths are formed so as to pass at least between slits adjacent to each other.
When a slit is formed between the antenna and the processing chamber when viewed from the thickness direction, a relatively large induced current flows between adjacent slits in the metal plate (particularly directly under the antenna) and is generated in that portion. The amount of heat is the largest. Therefore, by forming the flow path so as to pass between the slits adjacent to each other, the metal plate can be efficiently cooled and the temperature rise can be efficiently suppressed.

前記プラズマ処理装置は、前記開口を塞ぐように前記容器本体に取り付けられ、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記処理室内に透過させる磁場透過窓を形成する窓部材を備え、前記窓部材が、前記金属板と、前記誘電体板と、前記金属板及び前記誘電体板を保持する保持枠とを有することが好ましい。
このようなものであれば、磁場透過窓を形成する窓部材と容器本体とが別部材であるので、ガスによる腐食や熱による劣化等によって金属板が消耗したり汚れた場合であっても、窓部材ごと取り外して、金属板の交換及び清掃を容易に行うことができる。
The plasma processing device is attached to the container body so as to close the opening, and includes a window member that forms a magnetic field transmission window that allows a high-frequency magnetic field generated from the antenna to pass through the processing chamber. It is preferable to have a metal plate, the dielectric plate, and a holding frame for holding the metal plate and the dielectric plate.
In such a case, since the window member forming the magnetic field transmission window and the container body are separate members, even if the metal plate is consumed or soiled due to corrosion due to gas or deterioration due to heat, etc. The metal plate can be easily replaced and cleaned by removing the entire window member.

前記金属板の厚さ方向から視てスリットとアンテナとの成す角度が小さくなると(すなわち平行に近づくと)、アンテナから生じた高周波磁場を打ち消すように金属板に流れる誘導電流が大きくなり、処理室に供給される高周波磁場の強度が低下する恐れがある。
そのため、前記金属板の厚さ方向から視て、前記スリットと前記アンテナとの成す角度が30°以上、90°以下であることが好ましい。このようにすれば、厚さ方向から視てアンテナと交差するようにスリットが形成されるので、アンテナの軸方向に沿って金属板に流れる誘導電流はスリットにより寸断されようになる。これにより金属板に流れる誘導電流を小さくすることができ、処理室に供給される高周波磁場の強度を向上することができる。前記スリットと前記アンテナとの成す角度は大きいほど(すなわち垂直に近づくほど)好ましい。当該角度は45°以上、90°以下であることがより好ましく、約90°であることがより一層好ましい。
When the angle formed by the slit and the antenna becomes smaller (that is, when it approaches parallel) when viewed from the thickness direction of the metal plate, the induced current flowing through the metal plate increases so as to cancel the high-frequency magnetic field generated from the antenna, and the processing chamber becomes large. The strength of the high-frequency magnetic field supplied to the antenna may decrease.
Therefore, when viewed from the thickness direction of the metal plate, the angle formed by the slit and the antenna is preferably 30 ° or more and 90 ° or less. In this way, since the slit is formed so as to intersect the antenna when viewed from the thickness direction, the induced current flowing through the metal plate along the axial direction of the antenna is cut off by the slit. As a result, the induced current flowing through the metal plate can be reduced, and the strength of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber can be improved. It is preferable that the angle formed by the slit and the antenna is larger (that is, closer to vertical). The angle is more preferably 45 ° or more and 90 ° or less, and even more preferably about 90 °.

スリットの幅寸法が金属板の板厚に対して大きすぎると、アンテナと金属板との間に発生する電界がスリットを通って処理室内に入り込みやすくなり、生成されるプラズマに影響を及ぼす恐れがある。
そのため前記スリットの幅寸法は、前記金属板の板厚以下であることが好ましく、1/2以下であることがより好ましい。これにより処理室内への電界の入り込みを抑制し、生成されるプラズマへの影響を低減することができる。なお本明細書でいう「スリットの幅寸法」とは、厚さ方向から視て、アンテナと重複する箇所における、アンテナに沿った方向のスリットの長さを意味する。
If the width of the slit is too large for the thickness of the metal plate, the electric field generated between the antenna and the metal plate can easily enter the processing chamber through the slit, which may affect the generated plasma. is there.
Therefore, the width dimension of the slit is preferably not less than or equal to the thickness of the metal plate, and more preferably not more than 1/2. As a result, it is possible to suppress the entry of the electric field into the processing chamber and reduce the influence on the generated plasma. The "slit width dimension" as used herein means the length of the slit in the direction along the antenna at a portion overlapping the antenna when viewed from the thickness direction.

互いに隣り合うスリット間における前記金属板の幅寸法が15mm以下であることが好ましく、5mm以下であることがより好ましい。
このようにすれば、金属板に流れる誘導電流をより小さくすることができ、処理室に供給される高周波磁場の強度をより向上することができる。
The width dimension of the metal plate between the slits adjacent to each other is preferably 15 mm or less, and more preferably 5 mm or less.
By doing so, the induced current flowing through the metal plate can be made smaller, and the strength of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber can be further improved.

このようにした本発明によれば、処理室の外部にアンテナを配置するものにおいて、アンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給することができるプラズマ処理装置を提供することができる。 According to the present invention as described above, in an antenna arranged outside the processing chamber, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying a high frequency magnetic field generated from the antenna to the processing chamber.

本実施形態のプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示すアンテナの長手方向に直交する断面図。The cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of the antenna which shows typically the whole structure of the plasma processing apparatus of this embodiment. 同実施形態のプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。The cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the whole structure of the plasma processing apparatus of the same embodiment. 同実施形態のプラズマ処理装置の窓部材の構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。The cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna which shows typically the structure of the window member of the plasma processing apparatus of the same embodiment. 同実施形態のプラズマ処理装置の窓部材の構成を模式的に示すアンテナ側から視た平面図。The plan view seen from the antenna side which shows typically the structure of the window member of the plasma processing apparatus of the same embodiment. 同実施形態のプラズマ処理装置のアンテナとスリットとの関係を模式的に示す平面図。The plan view which shows typically the relationship between the antenna and the slit of the plasma processing apparatus of the same embodiment. 同実施形態の金属板を冷却する冷却機構の構成を模式的に示す平面図。The plan view which shows typically the structure of the cooling mechanism which cools a metal plate of the same embodiment. 他の実施形態のプラズマ処理装置の全体構成を模式的に示すアンテナの長手方向に沿った断面図。FIG. 5 is a cross-sectional view along the longitudinal direction of the antenna schematically showing the overall configuration of the plasma processing apparatus of another embodiment. 他の実施形態のプラズマ処理装置のアンテナとスリットとの関係を模式的に示す平面図。The plan view which shows typically the relationship between the antenna and the slit of the plasma processing apparatus of another embodiment. 他の実施形態の金属板の構成を模式的に示す平面図(a)及び正面図(b)。The plan view (a) and the front view (b) schematically show the structure of the metal plate of another embodiment. スリット間長さによる高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。A graph explaining the effect of the length between slits on the strength of a high-frequency magnetic field. スリット角度による高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。A graph explaining the effect of the slit angle on the strength of a high-frequency magnetic field. スリット幅による高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。A graph explaining the effect of the slit width on the strength of a high-frequency magnetic field. 金属板の厚みによる高周波磁場の強度への影響を説明するグラフ。A graph explaining the effect of the thickness of a metal plate on the strength of a high-frequency magnetic field. アンテナに印加する高周波電力とプラズマ発光強度との関係を説明するグラフ。The graph explaining the relationship between the high frequency power applied to an antenna and the plasma emission intensity. アンテナの中心軸−金属板の表面間の距離とプラズマ発光強度との関係を説明するグラフ。A graph explaining the relationship between the distance between the central axis of the antenna and the surface of the metal plate and the plasma emission intensity.

以下に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明するプラズマ処理装置は本発明の技術的思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態にも適用可能である。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、説明を明確にするため誇張していることがある。 The plasma processing apparatus according to the embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The plasma processing apparatus described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following unless otherwise specified. Further, the contents described in one embodiment can be applied to other embodiments. In addition, the size and positional relationship of the members shown in each drawing may be exaggerated to clarify the explanation.

<装置構成>
本実施形態に係るプラズマ処理装置100は、誘導結合型のプラズマPを用いて基板等の被処理物Wに真空処理を施すものである。ここで基板は、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。また基板に施す処理は、例えば、プラズマCVD法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
<Device configuration>
The plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment vacuum-treats an object W to be processed such as a substrate by using an inductively coupled plasma P. Here, the substrate is, for example, a substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display or an organic EL display, a flexible substrate for a flexible display, or the like. The treatment applied to the substrate is, for example, film formation, etching, ashing, sputtering, etc. by the plasma CVD method.

なお本実施形態のプラズマ処理装置100は、プラズマ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。 The plasma processing apparatus 100 of the present embodiment is a plasma CVD apparatus when forming a film by a plasma CVD method, a plasma etching apparatus when performing etching, a plasma ashing apparatus when performing ashing, and plasma sputtering when performing sputtering. Also called a device.

具体的にプラズマ処理装置100は、図1に示すように、真空排気され且つガスGが導入される処理室1が内側に形成された真空容器2と、処理室1の外部に設けられたアンテナ3と、アンテナ3に高周波を印加する高周波電源4とを備えている。真空容器2にはアンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に透過させる磁場透過窓5が形成されている。高周波電源4からアンテナ3に高周波を印加すると、アンテナ3から発生した高周波磁場が磁場透過窓5を透過して処理室1内に形成されることで処理室1内の空間に誘導電界が発生し、これにより誘導結合型のプラズマPが生成される。 Specifically, as shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 100 includes a vacuum container 2 in which a processing chamber 1 that is evacuated and into which gas G is introduced is formed inside, and an antenna provided outside the processing chamber 1. 3 and a high frequency power supply 4 for applying a high frequency to the antenna 3. The vacuum vessel 2 is formed with a magnetic field transmission window 5 for transmitting a high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 into the processing chamber 1. When a high frequency is applied from the high frequency power supply 4 to the antenna 3, the high frequency magnetic field generated from the antenna 3 passes through the magnetic field transmission window 5 and is formed in the processing chamber 1, so that an induced electric field is generated in the space inside the processing chamber 1. , This produces an inductively coupled plasma P.

真空容器2は、容器本体21と、磁場透過窓5を形成する窓部材22とを備えている。 The vacuum container 2 includes a container body 21 and a window member 22 that forms a magnetic field transmission window 5.

容器本体21は例えば金属製の容器であり、その壁(内壁)によって処理室1が内側に形成されている。容器本体21の壁(ここでは上壁21a)には、厚さ方向に貫通する開口部211が形成されている。窓部材22はこの開口部211を塞ぐように容器本体21に着脱可能に取り付けられている。なお容器本体21は電気的に接地されており、窓部材22と容器本体21との間はOリング等のガスケットや接着剤により真空シールされている。 The container body 21 is, for example, a metal container, and the processing chamber 1 is formed inside by the wall (inner wall) thereof. An opening 211 penetrating in the thickness direction is formed on the wall of the container body 21 (here, the upper wall 21a). The window member 22 is detachably attached to the container body 21 so as to close the opening 211. The container body 21 is electrically grounded, and the window member 22 and the container body 21 are vacuum-sealed with a gasket such as an O-ring or an adhesive.

真空容器2は、真空排気装置6によって処理室1が真空排気されるように構成されている。また真空容器2は、例えば流量調整器(図示省略)及び容器本体21に設けられた複数のガス導入口212を経由して、処理室1にガスGが導入されるように構成されている。ガスGは、基板Wに施す処理内容に応じたものにすればよい。例えば、プラズマCVD法によって基板に膜形成を行う場合には、ガスGは、原料ガス又はそれを希釈ガス(例えばH)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SiHの場合はSi膜を、SiH+NHの場合はSiN膜を、SiH+Oの場合はSiO膜を、SiF+Nの場合はSiN:F膜(フッ素化シリコン窒化膜)を、それぞれ基板上に形成することができる。 The vacuum vessel 2 is configured such that the processing chamber 1 is evacuated by the vacuum exhaust device 6. Further, the vacuum container 2 is configured such that the gas G is introduced into the processing chamber 1 via, for example, a flow rate regulator (not shown) and a plurality of gas introduction ports 212 provided in the container body 21. The gas G may be set according to the processing content to be applied to the substrate W. For example, when performing film formation on a substrate by plasma CVD, the gas G is a gas diluted with the raw material gas or a dilution gas (e.g., H 2). More specifically, when the raw material gas is SiH 4, a Si film is used, when SiH 4 + NH 3 is used, a SiN film is used, when SiH 4 + O 2 is used, a SiO 2 film is used, and when SiF 4 + N 2 is used, a SiN film is used. : F film (fluoride silicon nitride film) can be formed on the substrate respectively.

また、真空容器2内には、基板Wを保持する基板ホルダ7が設けられている。この例のように、基板ホルダ7にバイアス電源8からバイアス電圧を印加するようにしてもよい。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のバイアス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマP中の正イオンが基板Wに入射する時のエネルギーを制御して、基板Wの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ7内に、基板Wを加熱するヒータ71を設けておいてもよい。 Further, a substrate holder 7 for holding the substrate W is provided in the vacuum container 2. As in this example, a bias voltage may be applied to the substrate holder 7 from the bias power supply 8. The bias voltage is, for example, a negative DC voltage, a negative bias voltage, or the like, but is not limited thereto. With such a bias voltage, for example, the energy when the positive ions in the plasma P are incident on the substrate W can be controlled to control the crystallinity of the film formed on the surface of the substrate W. .. A heater 71 for heating the substrate W may be provided in the substrate holder 7.

図1及び図2に示すように、アンテナ3は複数本設けられており、各アンテナ3は磁場透過窓5に対向するように処理室1の外部に配置されている。ここで、各アンテナ3と磁場透過窓5との間の距離が2mm程度とされている。各アンテナ3は、処理室1に設けられる基板Wの表面と実質的に平行になるように配置されている。 As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of antennas 3 are provided, and each antenna 3 is arranged outside the processing chamber 1 so as to face the magnetic field transmission window 5. Here, the distance between each antenna 3 and the magnetic field transmission window 5 is set to about 2 mm. Each antenna 3 is arranged so as to be substantially parallel to the surface of the substrate W provided in the processing chamber 1.

各アンテナ3は同一構成のものであり、外観視して長さが数十cm以上の直線状(具体的には円柱状)をなすものである。アンテナ3の一端部である給電端部3aは、整合回路41を介して高周波電源4が接続されており、他端部である終端部3bは直接接地されている。なお、終端部3bは、コンデンサ又はコイル等を介して接地されてもよい。 Each antenna 3 has the same configuration, and has a linear shape (specifically, a columnar shape) having a length of several tens of centimeters or more in appearance. A high-frequency power supply 4 is connected to the feeding end 3a, which is one end of the antenna 3, via a matching circuit 41, and the terminal 3b, which is the other end, is directly grounded. The terminal portion 3b may be grounded via a capacitor, a coil, or the like.

ここで各アンテナ3は、内部に冷却液CLが流通可能な流路が形成されている中空構造のものである。具体的に各アンテナ3は、図2に示すように、少なくとも2つの導体要素31と、互いに隣り合う導体要素31と電気的に直列接続された定量素子であるコンデンサ32とを備えている。ここでは各アンテナ3は、3つの導体要素31と2つのコンデンサ32とを備えている。各導体要素31は、内部に冷却液が流れる直線状の流路が形成された直管状(具体的には円管状)をなす同一形状のものである。各導体要素31の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金又はステンレス等の金属であるが、これに限られるものではなく適宜変更してもよい。 Here, each antenna 3 has a hollow structure in which a flow path through which the coolant CL can flow is formed. Specifically, as shown in FIG. 2, each antenna 3 includes at least two conductor elements 31 and a capacitor 32 which is a quantitative element electrically connected in series with the conductor elements 31 adjacent to each other. Here, each antenna 3 includes three conductor elements 31 and two capacitors 32. Each conductor element 31 has the same shape as a straight tube (specifically, a circular tube) in which a linear flow path through which the cooling liquid flows is formed. The material of each conductor element 31 is, for example, copper, aluminum, alloys thereof, or metals such as stainless steel, but the material is not limited to this, and may be changed as appropriate.

各アンテナ3をこのように構成することによって、アンテナ3の合成リアクタンスは、簡単に言えば、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを引いた形になるので、アンテナ3のインピーダンスを低減させることができる。その結果、アンテナ3を長くする場合でもそのインピーダンスの増大を抑えることができ、アンテナ3に高周波電流IRが流れやすくなり、処理室1内に誘導結合型のプラズマPを効率良く発生させることができる。 By configuring each antenna 3 in this way, the combined reactance of the antenna 3 is simply the inductive reactance minus the capacitive reactance, so that the impedance of the antenna 3 can be reduced. As a result, even when the antenna 3 is lengthened, the increase in impedance can be suppressed, the high-frequency current IR easily flows through the antenna 3, and the inductively coupled plasma P can be efficiently generated in the processing chamber 1. ..

高周波電源4は、整合回路41を介してアンテナ3に高周波電流IRを流すことができる。高周波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く適宜変更してもよい。 The high-frequency power supply 4 can pass a high-frequency current IR through the matching circuit 41 to the antenna 3. The frequency of the high frequency is, for example, 13.56 MHz, which is generally used, but the frequency is not limited to this and may be changed as appropriate.

しかして本実施形態のプラズマ処理装置100では、図3に示すように、窓部材22が、処理室1側からアンテナ3側に向かって順に設けられた金属板221と誘電体板222とを備える。金属板221は、その厚さ方向に貫通するスリット221sが形成されており、容器本体21の開口部211を塞ぐように設けられている。誘電体板222は、金属板221に接触して支持され、スリット221sを処理室1の外部側(すなわちアンテナ3側)から塞ぐように、金属板221のアンテナ3側の表面に設けられている。本実施形態のプラズマ処理装置100では、金属板221のスリット221sとこれを塞ぐ誘電体板222によって磁場透過窓5が形成されている。すなわち、アンテナ3から生じる高周波磁場は、誘電体板222とスリット221sを透過して処理室1に供給される。なお、開口211を塞ぐ金属板221と、金属板221のスリット221sを塞ぐ誘電体板222によって、処理室1内における真空が保持される。以下の説明において、金属板221の厚さ方向を単に「厚さ方向」という。 Thus, in the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the window member 22 includes a metal plate 221 and a dielectric plate 222 provided in order from the processing chamber 1 side toward the antenna 3 side. .. The metal plate 221 is formed with slits 221s penetrating in the thickness direction thereof, and is provided so as to close the opening 211 of the container body 21. The dielectric plate 222 is supported in contact with the metal plate 221 and is provided on the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so as to close the slit 221s from the outside side (that is, the antenna 3 side) of the processing chamber 1. .. In the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, the magnetic field transmission window 5 is formed by the slit 221s of the metal plate 221 and the dielectric plate 222 that closes the slit 221s. That is, the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 passes through the dielectric plate 222 and the slit 221s and is supplied to the processing chamber 1. The vacuum in the processing chamber 1 is maintained by the metal plate 221 that closes the opening 211 and the dielectric plate 222 that closes the slit 221s of the metal plate 221. In the following description, the thickness direction of the metal plate 221 is simply referred to as the "thickness direction".

金属板221は、アンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に透過させるとともに、処理室1外から処理室1内への電界の入り込みを防ぐものである。具体的には、金属材料を圧延加工(例えば冷間圧延や熱間圧延)して平板状に形成したものである。ここでは金属板221の厚みを約5mmとしているが、これに限らず仕様に応じて適宜変更してよい。金属板221の板厚は、真空処理時において処理室1の内外圧の差圧に耐えられる厚さであればよく、1mm以上が好ましい。 The metal plate 221 transmits a high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 into the processing chamber 1 and prevents an electric field from entering the processing chamber 1 from outside the processing chamber 1. Specifically, the metal material is rolled (for example, cold rolling or hot rolling) to form a flat plate. Here, the thickness of the metal plate 221 is set to about 5 mm, but the thickness is not limited to this and may be changed as appropriate according to the specifications. The thickness of the metal plate 221 may be as long as it can withstand the differential pressure between the internal and external pressures of the processing chamber 1 during vacuum processing, and is preferably 1 mm or more.

図3及び図4に示すように、金属板221は、平面視して容器本体21の開口211の全体を覆うことができる形状(ここでは矩形状)をなしている。金属板221の外周縁により囲まれた面積は、容器本体21の開口211の面積よりも大きい。そして金属板221は、容器本体21の開口211のアンテナ3側の周縁部を取り囲むようにして、容器本体21に接触して支持されるように設けられている。金属板221は処理室1に配置される基板Wの表面と実質的に平行になるように配置されている。金属板221と容器本体21とは、その間にシール構造(図示しない)を介在させていることにより真空シールされている。ここではシール構造は、金属板221と容器本体21との間に設けられた、例えばOリングやガスケット等のシール部材や接着剤により実現される。これらのシール部材は開口211の外周縁を取り囲むように設けられる。 As shown in FIGS. 3 and 4, the metal plate 221 has a shape (here, a rectangular shape) that can cover the entire opening 211 of the container body 21 in a plan view. The area surrounded by the outer peripheral edge of the metal plate 221 is larger than the area of the opening 211 of the container body 21. The metal plate 221 is provided so as to surround the peripheral edge of the opening 211 of the container body 21 on the antenna 3 side so as to be in contact with and supported by the container body 21. The metal plate 221 is arranged so as to be substantially parallel to the surface of the substrate W arranged in the processing chamber 1. The metal plate 221 and the container body 21 are vacuum-sealed by interposing a sealing structure (not shown) between them. Here, the sealing structure is realized by a sealing member such as an O-ring or a gasket or an adhesive provided between the metal plate 221 and the container body 21. These sealing members are provided so as to surround the outer peripheral edge of the opening 211.

本実施形態では金属板221は容器本体21と電気的に接触しており、容器本体21を介して接地されている。これに限らず金属板221は直接接地されていてもよい。 In the present embodiment, the metal plate 221 is in electrical contact with the container body 21 and is grounded via the container body 21. Not limited to this, the metal plate 221 may be directly grounded.

金属板221を構成する材料は、例えばCu、Al、Zn、Ni、Sn、Si、Ti、Fe、Cr、Nb、C、Mo、W又はCoを含む群から選択される1種の金属又はそれらの合金(例えばステンレス合金、アルミニウム合金等)等であってよい。また原料、資材、製造設備等の状況によって混入する微量の元素(不可避的不純物)を含んでいてもよい。耐食性や耐熱性を向上させる観点から、金属板221の処理室1側の表面に対してコーティング処理が行われていてもよい。 The material constituting the metal plate 221 is, for example, one kind of metal selected from the group containing Cu, Al, Zn, Ni, Sn, Si, Ti, Fe, Cr, Nb, C, Mo, W or Co, or one of them. (For example, stainless alloy, aluminum alloy, etc.) may be used. It may also contain trace elements (unavoidable impurities) that are mixed depending on the conditions of raw materials, materials, manufacturing equipment, and the like. From the viewpoint of improving corrosion resistance and heat resistance, the surface of the metal plate 221 on the processing chamber 1 side may be coated.

図4に示すように、スリット221sは、厚さ方向から視てアンテナ3と直交する方向に長手方向をとる矩形状を成すものであり、アンテナ3と処理室1との間に位置するようにアンテナ3の直下に形成されている。スリット221sは各アンテナ3に対応する位置に形成されている。具体的には1つのアンテナ3に対応する位置に、複数個のスリット221sが形成されている。より具体的にいうと、アンテナ3が有する各導体要素31に対応する位置に1つ又は複数個のスリット221sが形成されている。本実施形態では、各導体要素31に対応する位置に6つのスリット221sが形成されている。スリット221sの数はこれに限らず仕様に応じて適宜変更されてもよい。各スリット221sはここでは同一形状を成しているが、異なる形状であってもよい。 As shown in FIG. 4, the slit 221s has a rectangular shape having a longitudinal direction in a direction orthogonal to the antenna 3 when viewed from the thickness direction, and is located between the antenna 3 and the processing chamber 1. It is formed directly below the antenna 3. The slits 221s are formed at positions corresponding to each antenna 3. Specifically, a plurality of slits 221s are formed at positions corresponding to one antenna 3. More specifically, one or a plurality of slits 221s are formed at positions corresponding to each conductor element 31 of the antenna 3. In the present embodiment, six slits 221s are formed at positions corresponding to each conductor element 31. The number of slits 221s is not limited to this, and may be appropriately changed according to the specifications. Although each slit 221s has the same shape here, it may have a different shape.

スリット221sは、各アンテナ3(具体的には各導体要素31)に対応する位置において互いに平行に形成されている。具体的には図5に示すように、各スリット221sは、厚さ方向から視て、その長手方向とアンテナ3との成す角度θが略同一になるように形成されている。ここでは、スリット221sとアンテナ3とが成す当該角度θを約90°としている。 The slits 221s are formed parallel to each other at positions corresponding to each antenna 3 (specifically, each conductor element 31). Specifically, as shown in FIG. 5, each slit 221s is formed so that the angle θ s formed by the longitudinal direction thereof and the antenna 3 is substantially the same when viewed from the thickness direction. Here, the angle θ s formed by the slit 221 s and the antenna 3 is set to about 90 °.

各スリット221sはその幅寸法dが略同一になるように形成されている。スリット221sの幅寸法dは、金属板221の板厚以下であることが好ましく、約1/2以下であることがより好ましく、約1/3以下であることがさらに好ましい。 Each slit 221s is formed so that its width dimension d w is substantially the same. The width d w of the slit 221s is preferably not more than the thickness of the metal plate 221, more preferably about 1/2 or less, more preferably about 1/3 or less.

またスリット221sは、アンテナ3に沿って所定のピッチ長さdで等間隔に形成されている。ここでいう「ピッチ長さ」とは、図5に示すように、アンテナ3に沿った方向における、互いに隣り合うスリット221sのそれぞれの中心位置間の距離である。 The slits 221s are formed at equal intervals along the antenna 3 at a predetermined pitch length d p. As shown in FIG. 5, the “pitch length” here is the distance between the center positions of the slits 221s adjacent to each other in the direction along the antenna 3.

またスリット221sは、互いに隣り合うスリット221s間における金属板221の幅寸法が同じになるように形成されている。ここでいう「互いに隣り合うスリット間における金属板の幅寸法」(以下において単に「スリット間長さ」ともいう)とは、スリット221sのピッチ長さdから、スリット221sの幅寸法dを引いた長さである。スリット間長さdは、15mm以下であることが好ましく、5mm以下であることがより好ましい。 Further, the slits 221s are formed so that the width dimensions of the metal plates 221 between the slits 221s adjacent to each other are the same. The "width dimension of the metal plate between the slits adjacent to each other" (hereinafter, also simply referred to as "the length between the slits") is the width dimension d w of the slit 221s from the pitch length d p of the slit 221s. It is the subtracted length. The length d s between the slits is preferably 15mm or less, and more preferably 5mm or less.

本実施形態のプラズマ処理装置100は、金属板221を冷却する冷却機構9を備えている。具体的にこの冷却機構9は、図6に示すように、金属板221の内部に形成された冷却用流体が流通可能な流路91と、冷却用流体を流路91に供給する冷却流体供給機構(図示しない)とを備えている。流路91の両端は金属板221の表面に開口しており、冷却用流体は一方の開口91aから流路91に供給され、他方の開口91bから排出される。 The plasma processing apparatus 100 of the present embodiment includes a cooling mechanism 9 for cooling the metal plate 221. Specifically, as shown in FIG. 6, the cooling mechanism 9 has a flow path 91 formed inside the metal plate 221 through which the cooling fluid can flow and a cooling fluid supply for supplying the cooling fluid to the flow path 91. It is equipped with a mechanism (not shown). Both ends of the flow path 91 are open to the surface of the metal plate 221. The cooling fluid is supplied to the flow path 91 through one opening 91a and discharged from the other opening 91b.

流路91は、一方の開口91aから他方の開口91bまで一方向に流体が流れるように形成されている。ここでは流路91はアンテナ3(具体的には導体要素31)毎に対応して設けられている。流路91は、スリット221sの短手方向に平行に形成された第1流路部分91xと、スリット221sの長手方向に平行に形成された第2流路部分91yとを備えており、これらが組み合わせられて、複数のスリット221sの間を蛇行するように形成されている。流路91は、少なくとも互いに隣り合うスリット221sの間を通るように形成されている。より具体的には、第2流路部分91yが、互いに隣り合うスリット221sの間の中央部を通るように形成されている。なお、流路91に供給される冷却用流体は液体又は気体のいずれでもよい。 The flow path 91 is formed so that a fluid flows in one direction from one opening 91a to the other opening 91b. Here, the flow path 91 is provided corresponding to each antenna 3 (specifically, the conductor element 31). The flow path 91 includes a first flow path portion 91x formed parallel to the lateral direction of the slit 221s and a second flow path portion 91y formed parallel to the longitudinal direction of the slit 221s. Combined, they are formed to meander between the plurality of slits 221s. The flow path 91 is formed so as to pass at least between the slits 221s adjacent to each other. More specifically, the second flow path portion 91y is formed so as to pass through the central portion between the slits 221s adjacent to each other. The cooling fluid supplied to the flow path 91 may be either a liquid or a gas.

誘電体板222は、アンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に透過させるとともに、スリット221sを塞いで処理室1内の真空を保持するものである。具体的にこの誘電体板222は、それ全体が誘電体物質で構成された平板状をなすものである。ここでは誘電体板222の板厚を金属板221の板厚よりも小さくしているが、これに限定されない。アンテナ3と処理室1との間の距離を短くする観点から薄い方が好ましい。誘電体板222の板厚は、処理室1を真空排気した状態において、スリット221sから受ける処理室1の内外の差圧に耐え得る強度を備えればよく、スリット221sの数や長さや誘電体板222の材質等の仕様に応じて適宜設定されてよい。例えば、スリット221sの幅寸法dが20mm、スリット221sの長さ寸法dが30mm、スリット間長さdが5mmであって、誘電体板222が無アルカリガラスからなる場合、誘電体板222の板厚は0.7mm以上であることが好ましい。 The dielectric plate 222 transmits the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 into the processing chamber 1 and closes the slit 221s to maintain the vacuum in the processing chamber 1. Specifically, the dielectric plate 222 has a flat plate shape entirely composed of a dielectric substance. Here, the plate thickness of the dielectric plate 222 is made smaller than the plate thickness of the metal plate 221, but the plate thickness is not limited to this. A thinner one is preferable from the viewpoint of shortening the distance between the antenna 3 and the processing chamber 1. The thickness of the dielectric plate 222 may be sufficient to withstand the differential pressure between the inside and outside of the processing chamber 1 received from the slits 221s when the processing chamber 1 is evacuated, and the number and length of the slits 221s and the dielectric material may be sufficient. It may be appropriately set according to the specifications such as the material of the plate 222. For example, when the width dimension d w of the slit 221 s is 20 mm, the length dimension d l of the slit 221 s is 30 mm, the length between the slits d s is 5 mm, and the dielectric plate 222 is made of non-alkali glass, the dielectric plate The plate thickness of 222 is preferably 0.7 mm or more.

誘電体板222を構成する材料は、アルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、フッ素樹脂(例えばテフロン)等の樹脂材料等の既知の材料であってよい。また誘電損を低減する観点から、誘電体を構成する材料は誘電正接が0.01以下のものが好ましく、0.005以下のものがより好ましい。 The material constituting the dielectric plate 222 is a known material such as ceramics such as alumina, silicon carbide and silicon nitride, inorganic materials such as quartz glass and non-alkali glass, and resin materials such as fluororesin (for example, Teflon). Good. From the viewpoint of reducing dielectric loss, the material constituting the dielectric preferably has a dielectric loss tangent of 0.01 or less, and more preferably 0.005 or less.

誘電体板222は、金属板221に形成された複数のスリット221sを覆って塞ぐように、金属板221のアンテナ3側の表面に設けられている。具体的には、誘電体板222は、複数のスリット221sの周囲を取り囲んで密着するように、金属板221のアンテナ3側の表面に接触している。誘電体板222と金属板221は、その間にシール構造(図示しない)を介在させていることにより真空シールされている。ここではシール構造は、誘電体板222と金属板221の間に設けられた、例えばOリングやガスケット等のシール部材や接着剤により実現される。これらのシール部材は、複数のスリット221sの全てを一挙に取り囲みように設けられてもよいし、複数のスリット221sを個別に取り囲むように設けられてもよい。また、誘電体板222が樹脂材料等の高弾性を有する材料から成る場合には、シール構造は誘電体板222の弾性力により実現されてもよい。 The dielectric plate 222 is provided on the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so as to cover and close the plurality of slits 221s formed in the metal plate 221. Specifically, the dielectric plate 222 is in contact with the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so as to surround and adhere to the periphery of the plurality of slits 221s. The dielectric plate 222 and the metal plate 221 are vacuum-sealed by interposing a sealing structure (not shown) between them. Here, the sealing structure is realized by a sealing member such as an O-ring or a gasket or an adhesive provided between the dielectric plate 222 and the metal plate 221. These sealing members may be provided so as to surround all of the plurality of slits 221s at once, or may be provided so as to individually surround the plurality of slits 221s. Further, when the dielectric plate 222 is made of a material having high elasticity such as a resin material, the sealing structure may be realized by the elastic force of the dielectric plate 222.

窓部材22は、金属板221と誘電体板222とを保持する保持枠223を更に備えている。保持枠223は、金属板221と誘電体板222を、容器本体21の上面21bに対して押さえ付けて保持するものである。図3及び図4に示すように、保持枠223は平板状をなすものであり、処理室1に設けられる基板Wの表面と実質的に平行になるように誘電体板222上に配置されている。具体的には保持枠223はその下面が、誘電体板222及び金属板221の上面に接触するように配置されている。保持枠223は、ネジ機構等の固定部材(図示しない)により容器本体21の上面21bに脱着可能に取り付けられている。 The window member 22 further includes a holding frame 223 that holds the metal plate 221 and the dielectric plate 222. The holding frame 223 holds the metal plate 221 and the dielectric plate 222 by pressing them against the upper surface 21b of the container body 21. As shown in FIGS. 3 and 4, the holding frame 223 has a flat plate shape and is arranged on the dielectric plate 222 so as to be substantially parallel to the surface of the substrate W provided in the processing chamber 1. There is. Specifically, the lower surface of the holding frame 223 is arranged so as to be in contact with the upper surfaces of the dielectric plate 222 and the metal plate 221. The holding frame 223 is detachably attached to the upper surface 21b of the container body 21 by a fixing member (not shown) such as a screw mechanism.

保持枠223を構成する材料は、例えば、Cu、Al、Zn、Ni、Sn、Si、Ti、Fe、Cr、Nb、C、Mo、W又はCoを含む群から選択される1種の金属又はそれらの合金等であってよい。また、内部を流れる誘導電流を小さくする観点から、保持枠223は誘電体により構成されていることが好ましい。このような誘電体材料として、例えばアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、フッ素樹脂(例えばテフロン)等の樹脂材料等を挙げることができる。また、保持枠223を固定するためのボルト等の固定部材も、保持枠223と同様にセラミック等の誘電体材料から構成されていることが好ましい。 The material constituting the holding frame 223 is, for example, one kind of metal selected from the group containing Cu, Al, Zn, Ni, Sn, Si, Ti, Fe, Cr, Nb, C, Mo, W or Co. It may be an alloy thereof or the like. Further, from the viewpoint of reducing the induced current flowing inside, the holding frame 223 is preferably made of a dielectric material. Examples of such a dielectric material include ceramics such as alumina, silicon carbide and silicon nitride, inorganic materials such as quartz glass and non-alkali glass, and resin materials such as fluororesin (for example, Teflon). Further, it is preferable that the fixing member such as a bolt for fixing the holding frame 223 is also made of a dielectric material such as ceramic as in the holding frame 223.

保持枠223には厚さ方向に貫通する長孔状の開口223оが複数形成されており、当該開口223оから誘電体板222が露出している。図4に示すように、開口223оは各アンテナ3(具体的には各導体要素31)に対応する位置に形成されている。より具体的には、開口223оは、厚さ方向から視て各アンテナ3とこれに対応する位置にある磁場透過窓5とを取り囲むように形成されている。ここでは、3本のアンテナ3(すなわち9本の導体要素31)に対応するように、9個の開口223оが形成されている。 A plurality of elongated hole-shaped openings 223о penetrating in the thickness direction are formed in the holding frame 223, and the dielectric plate 222 is exposed from the openings 223о. As shown in FIG. 4, the opening 223о is formed at a position corresponding to each antenna 3 (specifically, each conductor element 31). More specifically, the opening 223о is formed so as to surround each antenna 3 and the magnetic field transmission window 5 at a position corresponding thereto when viewed from the thickness direction. Here, nine openings 223о are formed to correspond to the three antennas 3 (ie, the nine conductor elements 31).

本実施形態のプラズマ処理装置100は、保持枠223を冷却する保持枠冷却機構(図示しない)を備えていてもよい。保持枠冷却機構は、例えば水冷や空冷の手段により保持枠223を冷却するものであってもよい。水冷の場合には、保持枠223を、その内部に冷却液が流通可能な流路を有する中空構造のものにすることで冷却するように構成してもよい。また空冷の場合には、ファン等による送風により保持枠223を冷却するように構成してもよい。 The plasma processing apparatus 100 of the present embodiment may include a holding frame cooling mechanism (not shown) for cooling the holding frame 223. The holding frame cooling mechanism may cool the holding frame 223 by, for example, water cooling or air cooling means. In the case of water cooling, the holding frame 223 may be configured to be cooled by having a hollow structure having a flow path through which the coolant can flow. In the case of air cooling, the holding frame 223 may be cooled by blowing air from a fan or the like.

また本実施形態のプラズマ処理装置100は、図3に示すように、アンテナ3の直径(具体的には各導体要素31の直径)D(mm)と、アンテナ3の中心軸(具体的には、各導体要素31の中心軸)と金属板221におけるアンテナ3側の表面との間の距離h(mm)とが、以下の(1)式及び(2)式を満足するように、アンテナ3の位置が設定されている。
h−D/2>0.7 (1)
15≧h−D/2 (2)
なお、上記(1)式及び(2)式における“h−D/2”の値は、アンテナ3の表面と、金属板221のアンテナ3側の表面との間の距離が最も短くなる位置における、h(mm)及びD(mm)の値を用いて算出される。
Further, in the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIG. 3, the diameter of the antenna 3 (specifically, the diameter of each conductor element 31) D (mm) and the central axis of the antenna 3 (specifically, the central axis of the antenna 3) (specifically). , The central axis of each conductor element 31) and the distance h (mm) between the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side so that the antenna 3 satisfies the following equations (1) and (2). The position of is set.
h-D / 2> 0.7 (1)
15 ≧ h−D / 2 (2)
The value of "hD / 2" in the above equations (1) and (2) is at the position where the distance between the surface of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side is the shortest. , H (mm) and D (mm) are used for calculation.

<本実施形態の効果>
このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置100によれば、磁場透過窓5を形成する窓部材22の一部をセラミックス等の誘電体材料よりも靭性が大きい金属材料で構成しているので、誘電体材料だけで磁場透過窓5を構成する場合に比べて磁場透過窓5の厚みを小さくすることができる。これにより、アンテナ3から処理室1までの距離を短くすることができ、アンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に効率よく供給することができる。
さらに、容器本体21の開口211を塞ぐように金属板221を設けるので、プラズマ生成空間たる処理室1を取り囲む部材を全て電気的に接地することができる。これにより、アンテナ3の電圧によるプラズマへの影響を低減することができ、電子温度の低減及びイオンエネルギーの低減を可能にすることができる。
<Effect of this embodiment>
According to the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment configured in this way, a part of the window member 22 forming the magnetic field transmission window 5 is made of a metal material having a toughness higher than that of a dielectric material such as ceramics. Therefore, the thickness of the magnetic field transmission window 5 can be reduced as compared with the case where the magnetic field transmission window 5 is formed only by the dielectric material. As a result, the distance from the antenna 3 to the processing chamber 1 can be shortened, and the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 can be efficiently supplied into the processing chamber 1.
Further, since the metal plate 221 is provided so as to close the opening 211 of the container body 21, all the members surrounding the processing chamber 1 which is the plasma generation space can be electrically grounded. As a result, the influence of the voltage of the antenna 3 on the plasma can be reduced, and the electron temperature and the ion energy can be reduced.

<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other modified embodiments>
The present invention is not limited to the above embodiment.

前記実施形態では金属板221は平板状であったがこれに限定されない。他の実施形態では、図7に示すように、誘電体板222が載せられる面が容器本体21の上壁21aよりも基板W側に位置するように構成されてもよい。このような構成であれば、アンテナ3を処理室1により近づけることができるので、処理室1に形成されるプラズマ密度をより向上することができる。 In the above embodiment, the metal plate 221 has a flat plate shape, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, as shown in FIG. 7, the surface on which the dielectric plate 222 is placed may be configured to be located closer to the substrate W than the upper wall 21a of the container body 21. With such a configuration, the antenna 3 can be brought closer to the processing chamber 1, so that the plasma density formed in the processing chamber 1 can be further improved.

前記実施形態においてスリット221sとアンテナ3とが成す角度θは約90°であったがこれに限らない。他の実施形態では、当該角度θは約30°以上、約90°以下の任意の角度θであってよい。当該角度θは、約60°以上、約90°以下であることがより好ましく、約90°であることが最も好ましい。 In the above embodiment, the angle θ s formed by the slit 221 s and the antenna 3 is about 90 °, but the angle is not limited to this. In other embodiments, the angle theta s is about 30 ° or more, it may be any angle theta s of less than about 90 °. The angle θ s is more preferably about 60 ° or more and about 90 ° or less, and most preferably about 90 °.

また他の実施形態では図8に示すように、アンテナ3とのなす角度θが約30°以上、約90°以下であるスリット221sに加えて、アンテナ3とのなす角度が約0°以上、約30°未満であるスリット221tが、金属板221に更に形成されていてもよい。この場合スリット221tは、アンテナ3とのなす角度が0°であることが好ましい。またこのスリット221tはアンテナ3の直下に位置するように形成されていることが好ましい。 In another embodiment, as shown in FIG. 8, in addition to the slit 221s in which the angle θ s formed with the antenna 3 is about 30 ° or more and about 90 ° or less, the angle formed with the antenna 3 is about 0 ° or more. A slit 221t of less than about 30 ° may be further formed in the metal plate 221. In this case, the angle formed by the slit 221t with the antenna 3 is preferably 0 °. Further, it is preferable that the slit 221t is formed so as to be located directly below the antenna 3.

前記実施形態ではスリット221sは互いに平行になるように形成されていたが、これに限定されない。アンテナ3となす角度が互いに異なるようにスリット221sが形成されてもよい。 In the above embodiment, the slits 221s are formed so as to be parallel to each other, but the present invention is not limited to this. The slits 221s may be formed so that the angles formed with the antenna 3 are different from each other.

また、スリット221sは一定のピッチ長さdで形成されていなくてもよい。例えば、スリット221sの幅寸法dが一定である場合、アンテナ3(具体的には導体要素31)の長手方向における中央位置近傍では、ピッチ長さd及びスリット間長さdを大きくし、アンテナ3の長手方向における両端部に近づくほどピッチ長さd及びスリット間長さdを小さくしてもよい。このようにすれば、処理室1内においてアンテナ3の長さ方向に沿ったプラズマ密度を均一に近づけることができる。 The slit 221s may not be formed at a constant pitch length d p. For example, when the width dimension d w of the slit 221 s is constant, the pitch length d p and the inter-slit length d s are increased in the vicinity of the center position in the longitudinal direction of the antenna 3 (specifically, the conductor element 31). The pitch length d p and the slit length d s may be reduced as the antenna 3 approaches both ends in the longitudinal direction. In this way, the plasma density along the length direction of the antenna 3 can be made uniform in the processing chamber 1.

また、スリット221sのそれぞれの幅寸法dは同一でなくてもよい。例えば、スリット221sは一定のピッチ長さdで形成されている場合、アンテナ3の長手方向における中央位置近傍では、幅寸法dを小さく(すなわち、スリット間長さdを大きく)し、アンテナ3の長手方向における両端部に近づくほど幅寸法dを大きく(すなわち、スリット間長さdを小さく)してもよい。このようにすれば、処理室1内においてアンテナ3の長さ方向に沿ったプラズマ密度を均一に近づけることができる。 Further, each of the width d w of the slit 221s may not be the same. For example, if the slit 221s is formed at a constant pitch length d p, the center vicinity in the longitudinal direction of the antenna 3, to reduce the width dimension d w (i.e., increased inter-slit length d s), The width dimension d w may be increased (that is, the interslit length d s may be decreased) as the antenna 3 approaches both ends in the longitudinal direction. In this way, the plasma density along the length direction of the antenna 3 can be made uniform in the processing chamber 1.

前記実施形態では、隣り合うスリット221sの間には第2流路部分91yが1本のみ形成されていたが、これに限らず複数本が形成されていてもよい。また流路91は、一方の開口91aから他方の開口91bまで分岐することなく形成されているものに限らず途中で分岐するように形成されてもよい。また開口91a及び91bは、流路91の両端に設けられる必要はなく、流路91の途中に設けられていてもよい。 In the above embodiment, only one second flow path portion 91y is formed between the adjacent slits 221s, but the present invention is not limited to this, and a plurality of second flow path portions 91y may be formed. Further, the flow path 91 is not limited to the one formed without branching from one opening 91a to the other opening 91b, and may be formed so as to branch in the middle. Further, the openings 91a and 91b do not have to be provided at both ends of the flow path 91, and may be provided in the middle of the flow path 91.

前記実施形態のプラズマ処理装置は、1枚の金属板221を備えるものであったがこれに限定されない。他の実施形態では、厚さ方向に重ねられた複数枚の金属板221を備えてもよい。この場合、各金属板221は構成材料が互いに異なってもよく、同じ構成材料であってもよい。 The plasma processing apparatus of the above embodiment includes, but is not limited to, one metal plate 221. In another embodiment, a plurality of metal plates 221 stacked in the thickness direction may be provided. In this case, the constituent materials of the metal plates 221 may be different from each other, or may be the same constituent material.

前記実施形態では窓部材22は容器本体21の上面21bに取り付けられていたが、これに限らない。他の実施形態では、容器本体21の上面に設けられたフランジ等に取り付けられもよい。 In the above embodiment, the window member 22 is attached to the upper surface 21b of the container body 21, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, it may be attached to a flange or the like provided on the upper surface of the container body 21.

前記実施形態では、保持枠223の開口223оは各導体要素31に対応する位置に複数形成されていたが、これに限定されない。他の実施形態では、厚さ方向から視て、全ての導体要素31を取り囲むように1つの開口が形成されていてもよい。 In the above embodiment, a plurality of openings 223о of the holding frame 223 are formed at positions corresponding to the respective conductor elements 31, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, one opening may be formed so as to surround all the conductor elements 31 when viewed from the thickness direction.

前記実施形態のプラズマ処理装置100は、アンテナ3を複数本備えていたが、これに限らずアンテナ3を1本のみ備えていてもよい。 The plasma processing device 100 of the above-described embodiment is provided with a plurality of antennas 3, but the present invention is not limited to this, and only one antenna 3 may be provided.

前記実施形態のプラズマ処理装置100は、アンテナ3は、複数の導体要素31と、互いに隣り合う導体要素31と電気的に直列接続された定量素子であるコンデンサ32とを備えるものであったがこれに限らない。他の実施形態では、アンテナ3は1つの導体要素31のみを備え、コンデンサ32を備えていなくてもよい。 In the plasma processing apparatus 100 of the above-described embodiment, the antenna 3 includes a plurality of conductor elements 31 and a capacitor 32 which is a quantitative element electrically connected in series with the conductor elements 31 adjacent to each other. Not limited to. In other embodiments, the antenna 3 may include only one conductor element 31 and not the capacitor 32.

他の実施形態のプラズマ処理装置100では、図9に示すように、金属板221の側面2211に開口が形成されており、この開口を塞ぐように側板92が嵌め込まれていてもよい。そして流路91(ここでは第1流路部分91x)の内側壁の一部が、側板の側面921により形成されていてもよい。このような流路91は、例えば金属板221の側面2211からスリットの長手方向に沿って切削することで第2流路部分91yを形成し、スリットの長手方向に直交する方向に沿って切削することで第1流路部分91xを形成し、当該切削加工により側面2211に形成された開口を塞ぐように側板92を設けることで形成することができる。当然ながら他の方法により流路91を形成してもよい。 In the plasma processing apparatus 100 of another embodiment, as shown in FIG. 9, an opening is formed in the side surface 2211 of the metal plate 221 and the side plate 92 may be fitted so as to close the opening. Then, a part of the inner side wall of the flow path 91 (here, the first flow path portion 91x) may be formed by the side surface 921 of the side plate. Such a flow path 91 forms a second flow path portion 91y by cutting from the side surface 2211 of the metal plate 221 along the longitudinal direction of the slit, and cuts along the direction orthogonal to the longitudinal direction of the slit. As a result, the first flow path portion 91x can be formed, and the side plate 92 can be provided so as to close the opening formed on the side surface 2211 by the cutting process. Of course, the flow path 91 may be formed by another method.

前記実施形態ではアンテナ3は直線状の導体であったが、これに限らず、スパイラル型の導体やドーム状コイルであってもよい。 In the above embodiment, the antenna 3 is a linear conductor, but the antenna 3 is not limited to this, and may be a spiral type conductor or a dome-shaped coil.

その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.

<高周波磁場強度の評価>
上記したプラズマ処理装置100における、金属板221の仕様(スリット間長さd、スリットの角度θ、スリット幅d、板厚等)の違いによる高周波磁場への影響を実験により評価した。なお本発明は以下の実験例によって制限を受けるものではなく、前記及び後記の趣旨に適合し得る範囲で変更を加えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
<Evaluation of high frequency magnetic field strength>
The effect on the high frequency magnetic field due to the difference in the specifications of the metal plate 221 (slit length d s , slit angle θ s , slit width d w , plate thickness, etc.) in the above-mentioned plasma processing apparatus 100 was evaluated experimentally. It should be noted that the present invention is not limited by the following experimental examples, and it is possible to carry out the present invention with modifications to the extent that it can be adapted to the above and the following purposes, and all of them are within the technical scope of the present invention. Included.

(1)スリット間長さdによる影響
スリット間長さdによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、ステンレス合金(SUS316)からなる厚み10μmの金属板を6つ準備した。各金属板には、0.5mmの幅寸法のスリットを、スリット間長さdがそれぞれ異なるようにして(それぞれ0mm、5mm、15mm、45mm、70mm、140mm)を形成した。なお各金属板に形成したスリットはいずれも、後にセットするアンテナとの成す角度θが90°になるようにした。そして各金属板に対して一方の面側に設けたアンテナから高周波磁場を供給し、反対の面側(処理室側)に透過した高周波磁場の平行磁場強度を1ターンのピックアップコイルを用いて測定した。ここでアンテナには150Wの高周波電力(周波数:13.56MHz)を供給して高周波磁場を発生させた。そして、スリット間長さが0mmである金属板における平行磁場強度に対する、各金属板における平行磁場強度の比(磁場強度比)を算出した。その結果を図10に示す。
(1) Effect of slit length d s The effect of slit length d s on a high-frequency magnetic field was evaluated. Specifically, six metal plates having a thickness of 10 μm made of a stainless alloy (SUS316) were prepared. Each metal plate, a slit width of 0.5 mm, the slit length between d s is set to be different each (respectively 0mm, 5mm, 15mm, 45mm, 70mm, 140mm) were formed. The slits formed in each metal plate were set so that the angle θ s formed with the antenna to be set later was 90 °. Then, a high-frequency magnetic field is supplied to each metal plate from an antenna provided on one surface side, and the parallel magnetic field strength of the high-frequency magnetic field transmitted to the opposite surface side (processing chamber side) is measured using a one-turn pickup coil. did. Here, 150 W of high frequency power (frequency: 13.56 MHz) was supplied to the antenna to generate a high frequency magnetic field. Then, the ratio of the parallel magnetic field strength in each metal plate (magnetic field strength ratio) to the parallel magnetic field strength in the metal plate having a slit length of 0 mm was calculated. The result is shown in FIG.

図10に示す結果から、スリット間長さが短いほどアンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。特にスリット間長さを約15mm以下にすることで平行磁場強度がより強くなり、約5mm以下にすることでさらに強くなることが分かった。 From the results shown in FIG. 10, it was found that the shorter the slit length, the more efficiently the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be supplied to the processing chamber side. In particular, it was found that the parallel magnetic field strength became stronger when the slit length was about 15 mm or less, and further strengthened when the slit length was about 5 mm or less.

(2)スリットの角度θによる影響
スリットの角度θによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、ステンレス合金(SUS316)からなる厚み10μmの金属板を4つ準備した。各金属板には、一定の幅寸法(0.5mm)のスリットを、一定のピッチ長さ(5mm)で平行に形成した。ここで各金属板に形成したスリットは、後にセットするアンテナとの成す角度θ(スリットの角度θ)がそれぞれ異なるようにした(それぞれ90°、60°、45°、30°)。そして上記(1)と同じ手順で、各金属板の処理室側における平行磁場強度を測定した。そして、スリットの角度θが90°(すなわち、アンテナに対してスリットが直交する)である金属板における平行磁場強度に対する、各金属板における平行磁場強度の比(磁場強度比)を算出した。その結果を図11に示す。
(2) Effect of slit angle θ s The effect of the slit angle θ s on the high-frequency magnetic field was evaluated. Specifically, four metal plates having a thickness of 10 μm made of a stainless alloy (SUS316) were prepared. Slits having a constant width dimension (0.5 mm) were formed in parallel on each metal plate with a constant pitch length (5 mm). Here, the slits formed in each metal plate have different angles θ s (slit angles θ s ) with the antenna to be set later (90 °, 60 °, 45 °, and 30 °, respectively). Then, the parallel magnetic field strength on the processing chamber side of each metal plate was measured by the same procedure as in (1) above. Then, the ratio of the parallel magnetic field strength in each metal plate (magnetic field strength ratio) to the parallel magnetic field strength in the metal plate having the slit angle θ s of 90 ° (that is, the slit is orthogonal to the antenna) was calculated. The result is shown in FIG.

図11に示す結果から、30°〜90°のいずれのスリット角度θにおいても、アンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。そしてスリットの角度θが大きいほど、すなわちアンテナに対して直角に近づくほど、高周波磁場をより効率よく供給できることが分かった。特にスリットの角度θを約45°以上にすることで平行磁場強度がより強くなり、約60°以上にすることでさらに強くなることが分かった。 From the results shown in FIG. 11, it was found that the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber side at any slit angle θ s from 30 ° to 90 °. It was found that the larger the slit angle θ s , that is, the closer to the right angle to the antenna, the more efficiently the high-frequency magnetic field can be supplied. In particular, it was found that the parallel magnetic field strength became stronger when the slit angle θ s was set to about 45 ° or more, and further strengthened when the slit angle θ s was set to about 60 ° or more.

(3)スリット幅dによる影響
スリット幅dによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、厚み1mmの金属板(Cu)を3つ準備した。各金属板には、それぞれ異なる幅寸法(1mm、3mm、5mm)のスリットを、所定のスリット間長さ(5mm)で形成した。すなわち、各金属板におけるスリットのピッチ長さをそれぞれ6mm、8mm、10mmとした。なお各金属板に形成したスリットはいずれも、後にセットするアンテナとの成す角度θが90°になるようにした。そして上記(1)と同じ手順で、各金属板の処理室側における平行磁場強度を測定した。また、スリットピッチが0mmの金属板(すなわち、スリットが連続するように形成されて、完全に開口している)を準備し、同様の手順で平行磁場強度を測定した。スリットピッチが0mmである金属板における平行磁場強度に対する、各金属板における平行磁場強度の比(磁場強度比)を算出した。その結果を図12に示す。
(3) evaluated the effect of the high-frequency magnetic field by the slit width d w due slit width d w. Specifically, three metal plates (Cu) having a thickness of 1 mm were prepared. Slits having different width dimensions (1 mm, 3 mm, 5 mm) were formed on each metal plate with a predetermined inter-slit length (5 mm). That is, the pitch lengths of the slits in each metal plate were set to 6 mm, 8 mm, and 10 mm, respectively. The slits formed in each metal plate were set so that the angle θ s formed with the antenna to be set later was 90 °. Then, the parallel magnetic field strength on the processing chamber side of each metal plate was measured by the same procedure as in (1) above. Further, a metal plate having a slit pitch of 0 mm (that is, the slits were formed so as to be continuous and completely opened) was prepared, and the parallel magnetic field strength was measured by the same procedure. The ratio of the parallel magnetic field strength in each metal plate (magnetic field strength ratio) to the parallel magnetic field strength in the metal plate having a slit pitch of 0 mm was calculated. The result is shown in FIG.

図12に示す結果から、1mm〜5mmのいずれのスリット幅であっても、アンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。そしてスリット幅が大きいほど、高周波磁場をより効率よく供給できることが分かった。 From the results shown in FIG. 12, it was found that the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber side regardless of the slit width of 1 mm to 5 mm. It was found that the larger the slit width, the more efficiently the high-frequency magnetic field can be supplied.

(4)金属板の厚みによる影響
金属板の厚みによる高周波磁場への影響を評価した。具体的には、厚み1mmの金属板(Cu)と厚み3mmの金属板(Cu)を準備した。各金属板に、幅寸法3mmのスリットを、ピッチ長さ8mmで形成した。なお各金属板に形成したスリットはいずれも、後にセットするアンテナとの成す角度θが90°になるようにした。そして上記(1)と同じ手順で、各金属板の処理室側における平行磁場強度を測定した。ここでは、アンテナに供給する高周波電力を100W〜300Wまで50Wずつ変化させて平行磁場強度を測定した。そして供給する高周波電力の大きさ毎に、厚み1mmである金属板における平行磁場強度に対する、厚み3mmの金属板における平行磁場強度の比(磁場強度比)を算出した。その結果を図13に示す。
(4) Effect of thickness of metal plate The effect of the thickness of the metal plate on the high-frequency magnetic field was evaluated. Specifically, a metal plate (Cu) having a thickness of 1 mm and a metal plate (Cu) having a thickness of 3 mm were prepared. A slit having a width dimension of 3 mm was formed in each metal plate with a pitch length of 8 mm. The slits formed in each metal plate were set so that the angle θ s formed with the antenna to be set later was 90 °. Then, the parallel magnetic field strength on the processing chamber side of each metal plate was measured by the same procedure as in (1) above. Here, the parallel magnetic field strength was measured by changing the high frequency power supplied to the antenna by 50 W from 100 W to 300 W. Then, for each magnitude of the high-frequency power to be supplied, the ratio of the parallel magnetic field strength in the metal plate having a thickness of 3 mm (magnetic field strength ratio) to the parallel magnetic field strength in the metal plate having a thickness of 1 mm was calculated. The result is shown in FIG.

図13に示す結果から、アンテナに供給する高周波電力の大きさによらず、厚み1mmの金属板における平行磁場強度が、厚み3mmの金属板における平行磁場強度よりの大きくなった。これにより金属板の板厚が小さい方が、アンテナから生じた高周波磁場を処理室側に効率よく供給できることが分かった。 From the results shown in FIG. 13, the parallel magnetic field strength of the metal plate having a thickness of 1 mm was larger than the parallel magnetic field strength of the metal plate having a thickness of 3 mm, regardless of the magnitude of the high-frequency power supplied to the antenna. From this, it was found that the smaller the thickness of the metal plate, the more efficiently the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be supplied to the processing chamber side.

<プラズマの発光強度の評価>
(1)高周波電力の大きさによるプラズマ発光強度への影響
上記した実施形態のプラズマ処理装置100において、アンテナ3から生じた高周波磁場を磁場透過窓5を通して透過させて処理室1内にプラズマPを発生できることを次のようにして確認した。
<Evaluation of plasma emission intensity>
(1) Effect of the magnitude of high-frequency power on the plasma emission intensity In the plasma processing apparatus 100 of the above-described embodiment, the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 is transmitted through the magnetic field transmission window 5 to transmit the plasma P into the processing chamber 1. It was confirmed that it could occur as follows.

具体的には、厚み方向に複数のスリット221s(幅寸法dが3mm、長さ寸法dが30mm、スリット間長さdが3mm)が形成されたCu合金からなる板厚3mmの金属板221と、板厚0.6mmの誘電体板222とを準備し、これらを上記実施形態の要領で保持枠223で保持して容器本体21に取り付けた。アンテナ3として直径Dが6mmのものを使用し、当該アンテナ3を、アンテナ3の中心軸と金属板221のアンテナ3側の表面との間の距離hが4.5mmになるように設けた。そして、真空容器2を真空排気した後に、7.0sccmのArガスを導入しつつ処理室1内の圧力を18×10−3Torrとなるように調整した。そしてアンテナ3に対して電力値を変更しながら高周波電力(周波数:13.56MHz)を供給し、処理室1に発生するプラズマPの発光強度を、発光分光分析装置により計測した。その結果を図14に示す。図14から分かるように、スリット221sが形成された金属板221を誘電体板222で覆って磁場透過窓5を形成することによって、アンテナ3から生じた高周波磁場を、磁場透過窓5を通して透過させて処理室1内にプラズマPを発生できることを確認できた。 Specifically, a metal having a plate thickness of 3 mm made of a Cu alloy in which a plurality of slits 221 s (width dimension d w is 3 mm, length dimension d l is 30 mm, and interslit length d s is 3 mm) is formed in the thickness direction. A plate 221 and a dielectric plate 222 having a plate thickness of 0.6 mm were prepared, and these were held by the holding frame 223 in the same manner as in the above embodiment and attached to the container body 21. An antenna 3 having a diameter D of 6 mm was used, and the antenna 3 was provided so that the distance h between the central axis of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side was 4.5 mm. Then, after the vacuum vessel 2 was evacuated, the pressure in the processing chamber 1 was adjusted to 18 × 10 -3 Torr while introducing 7.0 sccm of Ar gas. Then, high-frequency power (frequency: 13.56 MHz) was supplied to the antenna 3 while changing the power value, and the emission intensity of the plasma P generated in the processing chamber 1 was measured by an emission spectroscopic analyzer. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 14, the high-frequency magnetic field generated from the antenna 3 is transmitted through the magnetic field transmission window 5 by covering the metal plate 221 on which the slit 221s is formed with the dielectric plate 222 to form the magnetic field transmission window 5. It was confirmed that plasma P can be generated in the processing chamber 1.

(2)アンテナ中心軸〜金属板表面の距離によるプラズマ発光強度への影響
次に、上記(1)の評価で用いたプラズマ処理装置100において、アンテナ3の中心軸と金属板221の表面との間の距離を変化させて、これによるプラズマ発光強度への影響を評価した。具体的には、アンテナ3の中心軸と金属板221のアンテナ3側の表面との間の距離hを4.5mm〜11mmまで変化させ、アンテナ3に対して1000Wの高周波電力を供給して、処理室1に発生するプラズマPの発光強度を、発光分光分析装置により計測した。その結果を図15に示す。図15から分かるように、処理室1に発生するプラズマPの発光強度は、アンテナ3の中心軸と金属板221のアンテナ3側の表面との間の距離hの逆数に概して比例し、距離hが短くなるほど、プラズマPの発光強度が強くなることが分かった。また、h=4.5mmにおける発光強度を基準値(100%)とし、その25%の発光強度を真空処理が可能な下限と設定すると、当該下限における距離hは約18mmであり、「h−D/2」の値は約15mmとなった。
(2) Effect of distance between the central axis of the antenna and the surface of the metal plate on the plasma emission intensity Next, in the plasma processing apparatus 100 used in the evaluation of (1) above, the central axis of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 are The effect of this on the plasma emission intensity was evaluated by changing the distance between them. Specifically, the distance h between the central axis of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side is changed from 4.5 mm to 11 mm, and 1000 W of high frequency power is supplied to the antenna 3. The emission intensity of the plasma P generated in the processing chamber 1 was measured by an emission spectroscopic analyzer. The result is shown in FIG. As can be seen from FIG. 15, the emission intensity of the plasma P generated in the processing chamber 1 is generally proportional to the reciprocal of the distance h between the central axis of the antenna 3 and the surface of the metal plate 221 on the antenna 3 side, and the distance h. It was found that the shorter the value, the stronger the emission intensity of the plasma P. Further, when the emission intensity at h = 4.5 mm is set as a reference value (100%) and the emission intensity of 25% is set as the lower limit for vacuum processing, the distance h at the lower limit is about 18 mm, and "h-". The value of "D / 2" was about 15 mm.

100 ・・・プラズマ処理装置
1 ・・・処理室
21 ・・・容器本体
211 ・・・開口
221 ・・・金属板
221s・・・スリット
222 ・・・誘電体板
3 ・・・アンテナ
4 ・・・高周波電源
5 ・・・磁場透過窓
100 ・ ・ ・ Plasma processing device 1 ・ ・ ・ Processing room 21 ・ ・ ・ Container body 211 ・ ・ ・ Opening 221 ・ ・ ・ Metal plate 221s ・ ・ ・ Slit 222 ・ ・ ・ Dielectric plate 3 ・ ・ ・ Antenna 4 ・ ・・ High frequency power supply 5 ・ ・ ・ Magnetic field transmission window

Claims (13)

処理室に配置された被処理物をプラズマを用いて真空処理するプラズマ処理装置であって、
前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、
前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、
前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、
前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナとを備え、
下記(1)式を満足するプラズマ処理装置。
h−D/2>0.7 (1)
ここで、hは前記アンテナの中心軸と前記金属板における前記アンテナ側の表面との間の距離(mm)であり、Dは前記アンテナの直径(mm)である。
A plasma processing device that vacuum-processes an object to be processed placed in a processing chamber using plasma.
A container body having an opening in the wall forming the processing chamber,
A metal plate provided so as to close the opening and having a slit penetrating in the thickness direction.
A dielectric plate that is supported in contact with the metal plate and closes the slit from the outside of the processing chamber.
An antenna provided outside the processing chamber so as to face the metal plate and connected to a high-frequency power source to generate a high-frequency magnetic field is provided.
A plasma processing device that satisfies the following equation (1).
h-D / 2> 0.7 (1)
Here, h is the distance (mm) between the central axis of the antenna and the surface of the metal plate on the antenna side, and D is the diameter (mm) of the antenna.
更に下記式(2)を満足する請求項1に記載のプラズマ処理装置。
15≧h−D/2 (2)
The plasma processing apparatus according to claim 1, further satisfying the following formula (2).
15 ≧ h−D / 2 (2)
前記厚さ方向から視て、前記スリットが前記アンテナと前記処理室との間に位置するように形成されている請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the slit is formed so as to be located between the antenna and the processing chamber when viewed from the thickness direction. 前記アンテナが直線状をなすものであり、
複数の前記スリットが互いに平行に形成されている請求項1〜3のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
The antenna has a linear shape.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein the plurality of slits are formed in parallel with each other.
前記金属板の内部には冷却用流体が流通可能な流路が形成されている請求項1〜4のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein a flow path through which a cooling fluid can flow is formed inside the metal plate. 前記流路が、少なくとも互いに隣り合うスリットの間を通るように形成されている請求項4を引用する請求項5に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the flow path is formed so as to pass at least between slits adjacent to each other. 前記開口を塞ぐように前記容器本体に取り付けられ、前記アンテナから生じた高周波磁場を前記処理室内に透過させる磁場透過窓を形成する窓部材を備え、
前記窓部材が、前記金属板と、前記誘電体板と、前記金属板及び前記誘電体板を保持する保持枠とを有する請求項1〜6のいずれかに記載のプラズマ処理装置。
A window member is provided which is attached to the container body so as to close the opening and forms a magnetic field transmission window for transmitting a high-frequency magnetic field generated from the antenna into the processing chamber.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the window member includes the metal plate, the dielectric plate, and a holding frame for holding the metal plate and the dielectric plate.
前記厚さ方向から視て、前記スリットと前記アンテナとの成す角度が30°以上、90°以下である請求項1〜7のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the angle formed by the slit and the antenna when viewed from the thickness direction is 30 ° or more and 90 ° or less. 前記スリットと前記アンテナとの成す角度が45°以上、90°以下である請求項8に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the angle formed by the slit and the antenna is 45 ° or more and 90 ° or less. 前記スリットの幅寸法が、前記金属板の板厚以下である請求項1〜9のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 9, wherein the width dimension of the slit is equal to or less than the thickness of the metal plate. 前記スリットの幅寸法が、前記金属板の板厚の1/2倍以下である請求項10に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 10, wherein the width dimension of the slit is ½ or less of the plate thickness of the metal plate. 互いに隣り合うスリット間における前記金属板の幅寸法が15mm以下である請求項4又は請求項4を引用する請求項5〜11のいずれかに記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the width dimension of the metal plate between the slits adjacent to each other is 15 mm or less, or claims 5 to 11 quoting claim 4. 互いに隣り合うスリット間における前記金属板の幅寸法が5mm以下である請求項12に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein the width dimension of the metal plate between the slits adjacent to each other is 5 mm or less.
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