JP2021009790A - Plasma processing apparatus - Google Patents
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Abstract
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 transmitted into the vacuum vessel through a dielectric window provided on the side wall of the vacuum vessel. , Those that generate plasma in the processing chamber are disclosed.
ところで、上記したようなアンテナを真空容器の外部に配置するプラズマ処理装置では、処理室内において基板の表面方向に沿ったプラズマ密度分布の偏りが大きいと、例えばスパッタリング等を行った際に均一な厚みを有する膜を基板上に作製することが困難となる。そのため、このようなプラズマ処理装置では、処理室に供給される高周波磁場の強度分布の偏りを低減し、処理室内に生成されるプラズマ密度の分布を低減することが求められる。 By the way, in the plasma processing apparatus in which the antenna is arranged outside the vacuum vessel as described above, if the plasma density distribution is largely biased along the surface direction of the substrate in the processing chamber, the thickness is uniform when, for example, sputtering is performed. It becomes difficult to produce a film having the above on the substrate. Therefore, in such a plasma processing apparatus, it is required to reduce the bias of the intensity distribution of the high frequency magnetic field supplied to the processing chamber and reduce the distribution of the plasma density generated in the processing chamber.
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、処理室に生成されるプラズマ密度分布の偏りを低減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 it is intended to provide a plasma processing apparatus capable of reducing the bias of the plasma density distribution generated in the processing chamber in the case where the antenna is arranged outside the processing chamber. This is the main issue.
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容器本体と、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、前記アンテナに対向するように前記容器本体に設けられ、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と、前記磁場透過窓に対する前記アンテナの傾きを調節する傾き調節機構とを備えることを特徴とする。 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 is provided in the container body forming the processing chamber and outside the processing chamber. An antenna connected to a high-frequency power source to generate a high-frequency magnetic field, a magnetic field transmission window provided in the container body so as to face the antenna and transmitting the high-frequency magnetic field generated from the antenna into the processing chamber, and the magnetic field. It is characterized by including an inclination adjusting mechanism for adjusting the inclination of the antenna with respect to the transmission window.
アンテナに高周波電力を印加して高周波磁場を生じさせるものでは、アンテナの長手方向に沿って電位が変化するため、処理室内で形成されるプラズマ密度の分布はアンテナの長手方向に沿って均一ではなく偏りを生じる傾向がある。
本発明は上記構成を備えることで、磁場透過窓に対するアンテナの傾きを調節することができるので、例えば、高い強度の高周波磁場を生じさせるアンテナの一端部を磁場透過窓から遠ざけ、あるいは低い強度の高周波磁場を生じさせるアンテナの一端部を磁場透過窓に近づけることにより、処理室内に供給される高周波磁場の強度の偏りを低減し、処理室内に生成されるプラズマ密度分布の偏りを低減することができる。
When high-frequency power is applied to the antenna to generate a high-frequency magnetic field, the potential changes along the longitudinal direction of the antenna, so the distribution of plasma density formed in the processing chamber is not uniform along the longitudinal direction of the antenna. Tends to be biased.
By providing the above configuration, the present invention can adjust the inclination of the antenna with respect to the magnetic field transmission window. Therefore, for example, one end of the antenna that generates a high-frequency magnetic field with high intensity is kept away from the magnetic field transmission window, or the intensity is low. By bringing one end of the antenna that generates a high-frequency magnetic field closer to the magnetic field transmission window, it is possible to reduce the bias of the intensity of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber and reduce the bias of the plasma density distribution generated in the processing chamber. it can.
前記プラズマ処理装置は、前記傾き調節機構が前記アンテナと前記磁場透過窓との間の距離を調節可能であることが好ましい。
このような構成であれば、アンテナと磁場透過窓の距離を調節できるので、真空処理の種類や仕様等に応じて、処理室内に供給される高周波磁場の強度を適切な範囲に設定することができる。
In the plasma processing device, it is preferable that the tilt adjusting mechanism can adjust the distance between the antenna and the magnetic field transmission window.
With such a configuration, the distance between the antenna and the magnetic field transmission window can be adjusted, so the strength of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber can be set within an appropriate range according to the type and specifications of vacuum processing. it can.
前記プラズマ処理装置の具体的態様として、前記アンテナが前記磁場透過窓に対向する部分が直線状を成しているものを挙げることができる。より具体的な態様として、前記アンテナが電気的に直列に接続された複数の導体要素を含むものを挙げることができる。 As a specific embodiment of the plasma processing apparatus, a portion of the antenna facing the magnetic field transmission window may be linear. As a more specific embodiment, the antenna may include a plurality of conductor elements electrically connected in series.
アンテナが直列に接続された複数の導体要素を含む場合、前記プラズマ処理装置は、前記傾き調節機構が前記複数の導体要素の傾きを個別に調節するように構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、アンテナを構成する複数の導体要素の傾きを個別に調節できるので、アンテナと磁場透過窓間の距離を、アンテナの長手方向に沿って細かく調節することができる。これにより、処理室内に供給される高周波磁場の強度のアンテナ長手方向に沿った偏りをより一層低減し、処理室内に生成されるプラズマ密度分布の偏りをより一層低減することができる。
When the antenna includes a plurality of conductor elements connected in series, it is preferable that the plasma processing device is configured such that the tilt adjusting mechanism individually adjusts the tilt of the plurality of conductor elements.
With such a configuration, the inclinations of the plurality of conductor elements constituting the antenna can be individually adjusted, so that the distance between the antenna and the magnetic field transmission window can be finely adjusted along the longitudinal direction of the antenna. As a result, the deviation of the intensity of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber along the longitudinal direction of the antenna can be further reduced, and the deviation of the plasma density distribution generated in the processing chamber can be further reduced.
またアンテナが複数の導体要素を含む場合、前記プラズマ処理装置は、前記傾き調節機構が、隣り合う２つの前記導体要素の傾きを同時に調節するように構成されていることが好ましい。
このような構成であれば、２つの導体要素の傾きを一つの動作で同時に（すなわち一挙に）調節できるので、傾きの調節作業に要する労力を低減できる。
When the antenna includes a plurality of conductor elements, it is preferable that the plasma processing device is configured such that the tilt adjusting mechanism simultaneously adjusts the tilts of two adjacent conductor elements.
With such a configuration, the inclinations of the two conductor elements can be adjusted simultaneously (that is, all at once) by one operation, so that the labor required for the inclination adjustment work can be reduced.
前記プラズマ処理装置は、前記磁場透過窓が、前記容器本体の壁に形成された開口を塞ぐように設けられた窓部材により形成されており、前記窓部材が、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、を備えていることが好ましい。 In the plasma processing device, the magnetic field transmission window is formed of a window member provided so as to close the opening formed in the wall of the container body, and the window member is provided so as to close the opening. It is preferable to include a metal plate having a slit penetrating in the thickness direction, and a dielectric plate which is supported in contact with the metal plate and closes the slit from the outside of the processing chamber. ..
このような構成であれば、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することができる。これにより、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。 With such a configuration, the slit formed in the metal plate and the dielectric plate arranged on the slit can form a magnetic field transmission window for transmitting the high frequency magnetic field generated from the antenna to the processing chamber side. it can. As a result, a part of the member forming the magnetic field transmission window is made of a metal material having a higher toughness than a dielectric material such as ceramics, so that the magnetic field is higher than the case where the magnetic field transmission window is formed only by the dielectric material. The thickness of the transparent window can be reduced. 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.
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、処理室に生成されるプラズマ密度分布の偏りを低減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, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of reducing the bias of the plasma density distribution generated in the processing chamber in the case where the antenna is arranged outside the processing chamber.
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。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。
<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. 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 when performing sputtering. Also called a sputtering 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に高周波電力を印加すると、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内に供給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。以下、各部について説明する。 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 high-frequency power 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 supplied into 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. Each part will be described below.
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、容器本体２１と窓部材２２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 container body 21 and the window member 22 are vacuum-sealed with a gasket such as an O-ring or an adhesive.
窓部材２２は、図２及び図３に示すように、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複数のスリット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。 As shown in FIGS. 2 and 3, the window member 22 includes a metal plate 221 and a dielectric plate 222 that are sequentially provided from the processing chamber 1 side toward the antenna 3 side. The metal plate 221 is formed with a plurality of 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 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.
ここでは各スリット２２１ｓは、平面視してアンテナ３と直交する方向に長手方向をとる細帯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の直下に互いに平行に形成されている。各スリット２２１ｓの数や向きは適宜変更されてよい。 Here, each slit 221s has a strip shape that takes a longitudinal direction in a direction orthogonal to the antenna 3 in a plan view, and is located directly under the antenna 3 so as to be located between the antenna 3 and the processing chamber 1. It is formed in parallel. The number and orientation of each slit 221s may be changed as appropriate.
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。 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.
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。 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.
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Ｈ２）で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがＳｉＨ４の場合はＳｉ膜を、ＳｉＨ４＋ＮＨ３の場合はＳｉＮ膜を、ＳｉＨ４＋Ｏ２の場合はＳｉＯ２膜を、ＳｉＦ４＋Ｎ２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 so 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 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３に示すように、プラズマ処理装置１００は、電気的に並列に接続された複数本（ここでは２本）のアンテナ３を備えており、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。各アンテナ３は、その長手方向が互いに平行になるとともに、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 FIG. 3, the plasma processing apparatus 100 includes a plurality of (here, two) antennas 3 electrically connected in parallel, and each antenna 3 faces the magnetic field transmission window 5. It is arranged outside the processing chamber 1. The antennas 3 are arranged so that their longitudinal directions are parallel to each other and 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、磁場透過窓５に対向する部分が直線状を成すものである。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 the portion facing the magnetic field transmission window 5 forms a straight line. The high frequency power supply 4 is connected to the feeding end 3a, which is one end of the antenna 3, via the 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（図示しない）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及び図３に示すように、電気的に直列に接続された少なくとも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容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、２つの導体要素３１と、その間に設けられた１つのコンデンサ３２とを備えている。各導体要素３１は、外観視してＵ字形状を成し、かつ磁場透過窓５に対向する部分が直線状を成す同一形状のものである。各導体要素３１には、内部に冷却液が流れる流路が形成されている。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 a cooling liquid (not shown) can flow is formed. Specifically, as shown in FIGS. 2 and 3, each antenna 3 is a capacitance element electrically connected in series with at least two conductor elements 31 electrically connected in series and conductor elements 31 adjacent to each other. It is provided with a capacitor 32 which is. Here, each antenna 3 includes two conductor elements 31 and one capacitor 32 provided between them. Each conductor element 31 has a U-shape in appearance, and has the same shape in which a portion facing the magnetic field transmission window 5 has a linear shape. Each conductor element 31 is formed with a flow path through which the coolant flows. 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, the increase in impedance can be suppressed even when the antenna 3 is lengthened, the high-frequency current 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を介して各アンテナ３に高周波の電力を印加する。これにより、各アンテナ３には高周波電流が流れ、処理室１内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマＰが生成される。当該高周波の周波数は、例えば例えば１３．５６ＭＨｚ〜１００ＭＨｚが好ましいが、これに限られるものではない。 The high frequency power supply 4 applies high frequency power to each antenna 3 via the matching circuit 41. As a result, a high-frequency current flows through each antenna 3, an inductive electric field is generated in the processing chamber 1, and an inductively coupled plasma P is generated. The frequency of the high frequency is preferably, for example, 13.56 MHz to 100 MHz, but is not limited thereto.
しかして本実施形態のプラズマ処理装置１００は、処理室１内に生成されるプラズマＰの密度分布を細かく調節できるように、図２及び図３に示すように、磁場透過窓５に対するアンテナ３の傾きを調節する傾き調節機構９を備える。ここで「磁場透過窓５に対するアンテナ３の傾き」とは、例えばアンテナ３の長手方向に沿った距離の変化量に対する、磁場透過窓５とアンテナ３間の距離の変化量の比を意味する。 Thus, in the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, the antenna 3 with respect to the magnetic field transmission window 5 can finely adjust the density distribution of the plasma P generated in the processing chamber 1. A tilt adjusting mechanism 9 for adjusting the tilt is provided. Here, the "tilt of the antenna 3 with respect to the magnetic field transmission window 5" means, for example, the ratio of the change amount of the distance between the magnetic field transmission window 5 and the antenna 3 to the change amount of the distance along the longitudinal direction of the antenna 3.
傾き調節機構９は、少なくとも各アンテナ３の両端部をそれぞれ把持するように設けられた複数の昇降機構９１を有している。この昇降機構９１は、容器本体２１の上面２１ｂに取り付けられ、アンテナ３の端部を把持してこれを上下方向（基板Ｗの被処理面に対して垂直な方向）に昇降させるものである。傾き調節機構９は、各アンテナ３の両端部に設けられた昇降機構９１によりアンテナ３の両端部をそれぞれ昇降させることで、各アンテナ３の磁場透過窓５に対する傾き、さらには各アンテナ３の磁場透過窓５からの距離を調節することができる。ここで「アンテナ３の端部」とは、アンテナ３における磁場透過窓５に対向している部分よりも外側の部分を意味する。 The tilt adjusting mechanism 9 has a plurality of elevating mechanisms 91 provided so as to grip at least both ends of each antenna 3. The elevating mechanism 91 is attached to the upper surface 21b of the container main body 21, grips the end portion of the antenna 3, and elevates the end portion of the antenna 3 in the vertical direction (direction perpendicular to the surface to be processed of the substrate W). The tilt adjusting mechanism 9 raises and lowers both ends of the antenna 3 by raising and lowering mechanisms 91 provided at both ends of each antenna 3, thereby tilting each antenna 3 with respect to the magnetic field transmission window 5, and further, the magnetic field of each antenna 3. The distance from the transmission window 5 can be adjusted. Here, the "end portion of the antenna 3" means a portion of the antenna 3 outside the portion facing the magnetic field transmission window 5.
ここで、１つの昇降機構９１の構成について説明する。具体的にこの昇降機構９１は、図４に示すように、アンテナ３を把持する把持部９１１と、把持部９１１を上下方向に沿って昇降させる昇降部９１２とを有する。 Here, the configuration of one elevating mechanism 91 will be described. Specifically, as shown in FIG. 4, the elevating mechanism 91 has a grip portion 911 that grips the antenna 3 and an elevating portion 912 that raises and lowers the grip portion 911 in the vertical direction.
把持部９１１は、アンテナ３の側周面を挟んで保持するものであり、具体的にはクランプ部材９１３により構成される。このクランプ部材９１３は、少なくともアンテナ３と接触する部分が絶縁性が高い材料によって構成されている。 The grip portion 911 sandwiches and holds the side peripheral surface of the antenna 3, and is specifically composed of a clamp member 913. The clamp member 913 is made of a material having high insulating properties, at least in a portion in contact with the antenna 3.
昇降部９１２は、把持部９１１が上下方向に沿って真っすぐ昇降できるように誘導するガイド部９１２aと、把持部９１１に対して上下方向への駆動力を与える駆動部９１２ｂとを有する。 The elevating portion 912 includes a guide portion 912a that guides the grip portion 911 so that the grip portion 911 can move up and down straight along the vertical direction, and a driving portion 912b that applies a driving force in the vertical direction to the grip portion 911.
ガイド部９１２aは、具体的には、容器本体２１の上面２１ｂに取り付けられた略板状を成すベース部材９１４と、ベース部材９１４の上面９１４ａから上下方向の上向きに真っすぐ伸びるように設けられた１つ又は複数のガイド軸９１５と、クランプ部材９１３の上面９１３ａから下面９１３ｂにかけて形成された貫通孔９１３оとを含む。クランプ部材９１３は、その貫通孔９１３о内をガイド軸９１５が挿通するように配置されており、これにより把持部９１１は、ガイド軸９１５に沿って上下方向に沿って真っすぐ昇降できる。 Specifically, the guide portion 912a is provided so as to extend straight upward in the vertical direction from the substantially plate-shaped base member 914 attached to the upper surface 21b of the container body 21 and the upper surface 914a of the base member 9141. It includes one or more guide shafts 915 and through holes 913о formed from the upper surface 913a to the lower surface 913b of the clamp member 913. The clamp member 913 is arranged so that the guide shaft 915 passes through the through hole 913о, whereby the grip portion 911 can move straight up and down along the guide shaft 915 in the vertical direction.
駆動部９１２ｂは、具体的には、胴部９１７ａにネジ溝が形成されたボルト部材９１７を含む。 Specifically, the drive unit 912b includes a bolt member 917 in which a thread groove is formed in the body portion 917a.
ボルト部材９１７は、その軸方向が前記上下方向と平行になるように、ベース部材９１４の上面９１４ａに起立させて設けられている。ボルト部材９１７の先端部はベース部材９１４の上面９１４ａに回転自在に取り付けられている。クランプ部材９１３には、上面９１３ａから下面９１３ｂにかけて貫通し、周面にネジ溝が設けられた貫通孔が形成されており、ボルト部材９１７はその胴部９１７ａがこの貫通孔に螺合するように設けられている。そしてこのボルト部材９１７を軸周りに回転させると、クランプ部材９１３に対する軸方向への推力に変化され、以てクランプ部材９１３を該軸方向に沿って進退させることができる。 The bolt member 917 is provided upright on the upper surface 914a of the base member 914 so that its axial direction is parallel to the vertical direction. The tip of the bolt member 917 is rotatably attached to the upper surface 914a of the base member 914. The clamp member 913 is formed with a through hole penetrating from the upper surface 913a to the lower surface 913b and having a thread groove on the peripheral surface, and the bolt member 917 has a body portion 917a screwed into the through hole. It is provided. Then, when the bolt member 917 is rotated around the axis, the thrust is changed in the axial direction with respect to the clamp member 913, so that the clamp member 913 can be moved forward and backward along the axial direction.
このボルト部材９１７を軸周りの一方向に回転させると、クランプ部材９１３を下方向に進める推力が生じ、これにより把持部９１１は下方向に移動する。一方、ボルト部材９１７を軸周りの逆方向に回転させると、クランプ部材９１３を上方向に進める推力が生じ、これにより把持部９１１は上方向に移動する。このようにボルト部材９１７を軸周りに回転させるだけで、把持部９１１により把持されるアンテナ３を昇降させることができる。 When the bolt member 917 is rotated in one direction around the axis, a thrust that advances the clamp member 913 downward is generated, whereby the grip portion 911 moves downward. On the other hand, when the bolt member 917 is rotated in the opposite direction around the axis, a thrust that advances the clamp member 913 in the upward direction is generated, whereby the grip portion 911 moves in the upward direction. By simply rotating the bolt member 917 around the axis in this way, the antenna 3 gripped by the grip portion 911 can be raised and lowered.
なお昇降機構９１は、弾性力によってクランプ部材９１３の下面９１３ｂに対して上向きの力を作用させる弾性部材９１６を備えている。弾性部材９１６は、具体的には圧縮コイルバネであり、その伸縮方向がボルト部材９１７の軸方向と平行になるように、ベース部材９１４とクランプ部材９１３との間に設けられている。弾性部材９１６は、その一端がベース部材９１４の上面９１４ａに接触し、他端がクランプ部材９１３の下面９１３ｂに接触しており、クランプ部材９１３の下面９１３ｂに対して常に上向きの力を作用させる。これにより、クランプ部材９１３がガタつかないようにしている。 The elevating mechanism 91 includes an elastic member 916 that exerts an upward force on the lower surface 913b of the clamp member 913 by an elastic force. The elastic member 916 is specifically a compression coil spring, and is provided between the base member 914 and the clamp member 913 so that the expansion / contraction direction thereof is parallel to the axial direction of the bolt member 917. One end of the elastic member 916 is in contact with the upper surface 914a of the base member 914 and the other end is in contact with the lower surface 913b of the clamp member 913, so that an upward force is always applied to the lower surface 913b of the clamp member 913. As a result, the clamp member 913 is prevented from rattling.
傾き調節機構９は、図２及び図３に示すように、このような構成の昇降機構９１を、アンテナ３が有する各導体要素３１の両端部にそれぞれ備えている。これにより傾き調節機構９は、各導体要素３１の両端部をそれぞれ把持して昇降させ、磁場透過窓５に対する各導体要素３１の傾きを個別に調節することができる。またこれにより、各導体要素３１の磁場透過窓５からの距離を個別に調節することができる。 As shown in FIGS. 2 and 3, the tilt adjusting mechanism 9 is provided with an elevating mechanism 91 having such a configuration at both ends of each conductor element 31 of the antenna 3. As a result, the inclination adjusting mechanism 9 can grasp and raise and lower both ends of each conductor element 31 to individually adjust the inclination of each conductor element 31 with respect to the magnetic field transmission window 5. Further, this makes it possible to individually adjust the distance of each conductor element 31 from the magnetic field transmission window 5.
ここで本実施形態の傾き調節機構９では、図２及び図３に示すように、直列に接続された互いに隣り合う２つの導体要素３１の間に設けられた２つの昇降機構９１（すなわち、隣接する２つの導体要素３１の互いの近接する端部を昇降させる２つの昇降機構９１）が共通化されている。具体的には、この２つの昇降機構９１は、昇降部９１２を構成するボルト部材９１７及び弾性部材９１６を共有しており、１つの昇降部９１２により、それぞれの把持部９１１を一体的に昇降できるように構成されている。これにより傾き調節機構９は、図５に示すように、１つのボルト部材９１７を回転させることで、互いに隣り合う２つの導体要素３１の互いの近接する端部を同時に（又は一挙に）昇降させることができ、以てこれらの導体要素３１の傾きを同時に調節することができる。 Here, in the tilt adjusting mechanism 9 of the present embodiment, as shown in FIGS. 2 and 3, two elevating mechanisms 91 (that is, adjacent to each other) provided between two conductor elements 31 adjacent to each other connected in series. Two elevating mechanisms 91) for elevating and lowering the adjacent ends of the two conductor elements 31 are shared. Specifically, these two elevating mechanisms 91 share the bolt member 917 and the elastic member 916 that form the elevating portion 912, and the respective grip portions 911 can be integrally raised and lowered by one elevating portion 912. It is configured as follows. As a result, as shown in FIG. 5, the tilt adjusting mechanism 9 simultaneously (or at once) raises and lowers the adjacent ends of the two conductor elements 31 adjacent to each other by rotating one bolt member 917. Therefore, the inclination of these conductor elements 31 can be adjusted at the same time.
＜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に対するアンテナ３の傾きを調節することができるので、例えば、高い強度の高周波磁場を生じさせるアンテナ３の一端部を磁場透過窓５から遠ざけ、あるいは低い強度の高周波磁場を生じさせるアンテナ３の一端部を磁場透過窓５に近づけることにより、処理室１内に供給される高周波磁場の強度の偏りを低減し、処理室１内に生成されるプラズマ密度分布の偏りを低減することができる。
特に本実施形態のプラズマ処理装置１００では、アンテナ３を構成する複数の導体要素３１の傾きを個別に調節できるので、アンテナ３と磁場透過窓５間の距離を、アンテナ３の長手方向に沿って細かく調節することができる。これにより、処理室１内に供給される高周波磁場の強度のアンテナ３長手方向に沿った偏りをより一層低減し、処理室１内に生成されるプラズマ密度分布の偏りをより一層低減することができる。
<Effect of this embodiment>
According to the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment configured in this way, the inclination of the antenna 3 with respect to the magnetic field transmission window 5 can be adjusted, so that, for example, one end of the antenna 3 that generates a high-frequency magnetic field with high intensity is generated. By moving away from the magnetic field transmission window 5 or bringing one end of the antenna 3 that generates a low-intensity high-frequency magnetic field closer to the magnetic field transmission window 5, the bias in the intensity of the high-frequency magnetic field supplied into the processing chamber 1 is reduced. It is possible to reduce the bias of the plasma density distribution generated in the processing chamber 1.
In particular, in the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment, since the inclinations of the plurality of conductor elements 31 constituting the antenna 3 can be individually adjusted, the distance between the antenna 3 and the magnetic field transmission window 5 can be set along the longitudinal direction of the antenna 3. It can be finely adjusted. As a result, the bias of the intensity of the high-frequency magnetic field supplied into the processing chamber 1 along the longitudinal direction of the antenna 3 can be further reduced, and the bias of the plasma density distribution generated in the processing chamber 1 can be further reduced. it can.
＜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.
前記実施形態の傾き調節機構９は、直列に接続された互いに隣り合う２つの導体要素３１の間に設けられた２つの昇降機構９１が共通化されており、これらの２つの導体要素３１の近接する端部を同時に昇降できるように構成されていたが、これに限らない。他の実施形態の傾き調節機構９は、図６及び図７に示すように、直列に接続された互いに隣り合う２つの導体要素３１の間に設けられた２つの昇降機構９１が互いに独立しており、これらの２つの導体要素３１の近接する端部を個別に昇降し、以てこれらの２つの導体要素３１の傾きを個別に調節できるものであってもよい。 In the tilt adjusting mechanism 9 of the embodiment, two elevating mechanisms 91 provided between two adjacent conductor elements 31 connected in series are shared, and the two conductor elements 31 are close to each other. It was configured so that the end of the wire could be raised and lowered at the same time, but it is not limited to this. In the tilt adjusting mechanism 9 of the other embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, two elevating mechanisms 91 provided between two adjacent conductor elements 31 connected in series are independent of each other. Therefore, the adjacent ends of these two conductor elements 31 may be raised and lowered individually, so that the inclination of these two conductor elements 31 can be adjusted individually.
また前記実施形態の傾き調節機構９は、電気的に並列に接続された各アンテナ３の傾きを個別に調節するものであったが、これに限らない。他の実施形態の傾き調節機構９は、電気的に並列に接続された各アンテナ３の傾きを同時に調節するものであってもよい。この場合、傾き調節機構９は、図８に示すように、並列に接続された互いに隣り合う２つの導体要素３１の近接する端部に設けられた昇降機構９１が共通化されており、これらの２つの導体要素３１の近接する端部を同時に昇降できるように構成されていてよい。 Further, the inclination adjusting mechanism 9 of the above-described embodiment individually adjusts the inclination of each of the antennas 3 electrically connected in parallel, but the present invention is not limited to this. The tilt adjusting mechanism 9 of the other embodiment may simultaneously adjust the tilt of each of the antennas 3 electrically connected in parallel. In this case, as shown in FIG. 8, the tilt adjusting mechanism 9 has a common elevating mechanism 91 provided at the close end of two adjacent conductor elements 31 connected in parallel. It may be configured so that the adjacent ends of the two conductor elements 31 can be raised and lowered at the same time.
また前記実施形態では、昇降機構９１はアンテナ３の両端部に設けられていたがこれに限らない。他の実施形態では、昇降機構９１はアンテナ３の一方の端部にのみ設けられており、アンテナ３の他方は例えばヒンジ等により回動可能に容器本体２１に接続されていてもよい。このようなものであっても、昇降機構９１によりアンテナ３の一方の端部を昇降させることで、磁場透過窓５に対するアンテナの３の傾きを調節することができる。 Further, in the above-described embodiment, the elevating mechanism 91 is provided at both ends of the antenna 3, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, the elevating mechanism 91 is provided only at one end of the antenna 3, and the other of the antennas 3 may be rotatably connected to the container body 21 by, for example, a hinge. Even in such a case, the inclination of the antenna 3 with respect to the magnetic field transmission window 5 can be adjusted by raising and lowering one end of the antenna 3 by the elevating mechanism 91.
前記実施形態の昇降機構９１は、把持部９１１を昇降させる昇降部９１２がボルト部材９１７を含んで構成されるものであったが、これに限らない。昇降機構９１は、アンテナ３を把持する把持部９１１を上下方向に沿って昇降することができる態様であれば、どのような構成であってもよい。例えば昇降部９１２は、ボルト部材９１７を有しておらず、容器本体２１の上面２１ｂとクランプ部材９１３との間に設けられて、クランプ部材９１３と容器本体２１の上面２１ｂとの間の距離を変更できるスペーサ部材等であってもよい。 In the elevating mechanism 91 of the above embodiment, the elevating portion 912 for elevating and lowering the grip portion 911 includes a bolt member 917, but the present invention is not limited to this. The elevating mechanism 91 may have any configuration as long as the grip portion 911 that grips the antenna 3 can be elevated and lowered along the vertical direction. For example, the elevating portion 912 does not have a bolt member 917 and is provided between the upper surface 21b of the container body 21 and the clamp member 913 to reduce the distance between the clamp member 913 and the upper surface 21b of the container body 21. It may be a changeable spacer member or the like.
前記実施形態のプラズマ処理装置１００は、磁場透過窓５は、スリット２２１ｓが形成された金属板２２１と誘電体板２２２とを備える窓部材２２により形成されていたが、これに限らない。他の実施形態では、磁場透過窓５は、容器本体２１に形成された開口部２１１を塞ぐように設けられた誘電体部材によって構成されていてもよい。 In the plasma processing apparatus 100 of the above embodiment, the magnetic field transmission window 5 is formed of a window member 22 including a metal plate 221 on which slits 221s are formed and a dielectric plate 222, but the present invention is not limited to this. In another embodiment, the magnetic field transmission window 5 may be composed of a dielectric member provided so as to close the opening 211 formed in the container body 21.
前記実施形態ではアンテナ３が有する各導体要素３１はＵ字形状であったが、これに限らず直管状のものであってもよい。 In the above embodiment, each conductor element 31 of the antenna 3 has a U-shape, but the present invention is not limited to this, and a straight tubular one may be used.
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 includes 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容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 capacitance 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.
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.
１００ ・・・プラズマ処理装置
１ ・・・処理室
３ ・・・アンテナ
４ ・・・高周波電源
５ ・・・磁場透過窓
９ ・・・傾き調節機構
100 ・ ・ ・ Plasma processing device 1 ・ ・ ・ Processing room 3 ・ ・ ・ Antenna 4 ・ ・ ・ High frequency power supply 5 ・ ・ ・ Magnetic field transmission window 9 ・ ・ ・ Tilt adjustment mechanism
Claims (7)
前記処理室を形成する容器本体と、
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、
前記アンテナに対向するように前記容器本体に設けられ、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と、
前記磁場透過窓に対する前記アンテナの傾きを調節する傾き調節機構と
を備えるプラズマ処理装置。 A plasma processing device that vacuum-treats an object to be processed placed in a processing chamber using plasma.
The container body forming the processing chamber and
An antenna provided outside the processing chamber and connected to a high-frequency power source to generate a high-frequency magnetic field.
A magnetic field transmission window provided on the container body so as to face the antenna and allowing a high-frequency magnetic field generated from the antenna to pass through the processing chamber.
A plasma processing device including a tilt adjusting mechanism for adjusting the tilt of the antenna with respect to the magnetic field transmission window.
前記窓部材が、
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、
を備えている請求項１〜６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。 The magnetic field transmission window is formed by a window member provided so as to close an opening formed in the wall of the container body.
The window member
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.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
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