JP3896128B2 - High frequency plasma processing apparatus and high frequency plasma processing method - Google Patents

High frequency plasma processing apparatus and high frequency plasma processing method Download PDF

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    • H01J37/32091Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being capacitively coupled to the plasma

Description

本発明は、高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法に関する。   The present invention relates to a high frequency plasma processing apparatus and a high frequency plasma processing method.

近年においては、表示装置の大型化に伴って、フラットパネルディスプレイ(FPD)の大型化が進んでいる。フラットパネルディスプレイの大型化に伴って、製造工程において使用される基板についても大型化が進んでいる。たとえば、液晶表示装置においては、使用される液晶表示装置用のガラス基板は第6世代と呼ばれ、基板の大きさが横1.8m×縦1.5mまでに至っている。基板の大型化の傾向は、近年の技術動向を鑑みれば、さらに継続して進むことが予測される状況にある。   In recent years, with the increase in size of display devices, the size of flat panel displays (FPDs) has been increasing. With the increase in size of flat panel displays, the size of substrates used in the manufacturing process is also increasing. For example, in the liquid crystal display device, the glass substrate for the liquid crystal display device to be used is called the sixth generation, and the size of the substrate is up to 1.8 m wide × 1.5 m long. The trend toward larger substrates is expected to continue further in light of recent technological trends.

半導体装置や表示装置の製造において用いられる処理方法の中に、高周波プラズマを基板などの被処理物に照射して、被処理物の表面に薄膜を形成したり、被処理物の表面に対してエッチングなどの加工を行なったり、被処理物の表面処理を行なったりする高周波プラズマ処理がある。高周波プラズマ処理においては、たとえば、プラズマ処理の高速化やプラズマ処理の高品質化などの、さらなるプラズマ処理能力の向上が要求されている。   Among processing methods used in the manufacture of semiconductor devices and display devices, a processing object such as a substrate is irradiated with high-frequency plasma to form a thin film on the surface of the processing object or to the surface of the processing object There is high-frequency plasma treatment that performs processing such as etching or surface treatment of an object to be processed. In high-frequency plasma processing, for example, further improvement in plasma processing capability is required, such as high-speed plasma processing and high quality plasma processing.

プラズマ処理能力を向上させる方法の1つに、高周波の周波数を現状よりもさらに高くする高周波化が提案されている。具体的には、従来において汎用的に使用されている13.56MHzの高周波よりもさらに高い周波数の高周波が用いられることが提案されている。たとえば、30MHz〜100MHzの高い周波数を有する高周波を用いることが提案されている。高周波化が進むと、プラズマ処理に用いられる高周波の波長は短くなる傾向にある。   As one of the methods for improving the plasma processing capacity, high frequency is proposed in which the frequency of the high frequency is further increased than the current level. Specifically, it has been proposed to use a higher frequency than the 13.56 MHz used for general purposes in the past. For example, it has been proposed to use a high frequency having a high frequency of 30 MHz to 100 MHz. As the frequency increases, the wavelength of the high frequency used for plasma processing tends to be shorter.

このように、基板が大きくなる一方で、用いられる高周波の周波数が高くなることにより、基板の大きさと高周波の波長とが近づいてきている。たとえば、周波数が13.56MHzであれば波長は約22mになり、1m以下程度の大きさを有する基板に対しては、波長は十分に長い一方で、周波数が100MHzであれば、高周波の波長は3m程度になるため、基板の大きさと高周波の波長とが近くなる。   As described above, the size of the substrate and the wavelength of the high frequency are getting closer as the size of the substrate is increased while the frequency of the high frequency used is increased. For example, if the frequency is 13.56 MHz, the wavelength is about 22 m. For a substrate having a size of about 1 m or less, the wavelength is sufficiently long, whereas if the frequency is 100 MHz, the high frequency wavelength is Since it is about 3 m, the size of the substrate and the wavelength of the high frequency are close.

また、処理を行なうプラズマを発生させるための放電電極の寸法は、概ね基板の大きさに対応させて形成するため、放電電極自体も大きくなって、高周波の波長と近くなっている状況にある。従来においては、放電電極の大きさは、処理に用いられる高周波の波長に比べて十分に小さい。このため、放電電極が平板状に形成され、電極の主表面同士が互いに平行になるように配置された高周波プラズマ処理装置においては、電極同士の間に発生する電界は、基板の表面全体に対してほぼ均一になるため、ほぼ均一のプラズマ処理を行なうことが可能であった。   In addition, since the size of the discharge electrode for generating plasma to be processed is formed substantially corresponding to the size of the substrate, the discharge electrode itself is also large and is close to the wavelength of the high frequency. Conventionally, the size of the discharge electrode is sufficiently smaller than the wavelength of the high frequency used for processing. For this reason, in the high-frequency plasma processing apparatus in which the discharge electrodes are formed in a flat plate shape and the main surfaces of the electrodes are arranged in parallel to each other, the electric field generated between the electrodes is applied to the entire surface of the substrate. Therefore, it was possible to perform almost uniform plasma processing.

これに対し、上記のように高周波の波長と放電電極との大きさとが近づく近年の状況においては、たとえば上記の高周波プラズマ処理装置で、電極同士の間の電界は、基板の表面に対して不均一になる。このため、この電界に依存して発生するプラズマも不均一になり、プラズマ処理の均一性も悪化するという問題が生じている。   On the other hand, in the recent situation where the wavelength of the high frequency and the size of the discharge electrode approach as described above, the electric field between the electrodes in the high frequency plasma processing apparatus described above is not applied to the surface of the substrate. It becomes uniform. For this reason, the plasma generated depending on this electric field also becomes non-uniform and the uniformity of the plasma processing also deteriorates.

特開2002−327276号公報においては、プラズマ発生装置の放電電極に対して、2箇所の給電部を形成して、それぞれに同一の周波数の高周波を給電するサイクルと、異なる周波数の高周波を給電するサイクルとを交互に行なうことによって、時間平均的に被処理物に対して均一に処理を行なうプラズマ化学蒸着装置が開示されている。また、特開平5−29273号公報においては、互いに対向する2つの電極のうち一方の電極を回転することによって、プラズマ処理の処理量の平均化を図るプラズマ処理装置が開示されている。
特開2002−327276号公報 特開平5−29273号公報
In Japanese Patent Laid-Open No. 2002-327276, a cycle in which two power supply portions are formed on the discharge electrode of the plasma generator and the high frequency of the same frequency is supplied to each of the discharge electrodes, and the high frequency of the different frequency is supplied A plasma chemical vapor deposition apparatus is disclosed in which processing is performed uniformly on a workpiece on a time average by alternately performing cycles. Japanese Patent Laid-Open No. 5-29273 discloses a plasma processing apparatus that averages the amount of plasma processing by rotating one of two electrodes facing each other.
JP 2002-327276 A JP-A-5-29273

上記の特開2002−327276号公報に開示されたプラズマ処理装置においては、互いに異なる2つの周波数の高周波を給電する必要があるため、少なくとも2台の電源が必要であるという問題があった。また、一方の電源には、周波数を変化させる機能を有するものを用いらなければならず、高周波プラズマ処理装置が高価になるという問題があった。   In the plasma processing apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-327276, there is a problem that at least two power supplies are necessary because it is necessary to supply high frequencies of two different frequencies. In addition, one of the power supplies must have a function of changing the frequency, and there is a problem that the high-frequency plasma processing apparatus becomes expensive.

また、一般的に、異なる複数の電源を用いる場合には、互いの高周波が干渉し合うという問題が生じる。たとえば、高周波電源から出力された高周波を効率よく放電電極へ投入するための共振器に対して、十分なインピーダンス整合をとることができず、電力反射が大きくなってしまうという問題があった。   In general, when a plurality of different power sources are used, there is a problem that high frequencies interfere with each other. For example, there has been a problem that sufficient impedance matching cannot be achieved with respect to a resonator for efficiently inputting a high frequency output from a high frequency power source to the discharge electrode, resulting in increased power reflection.

この問題に対しては、高周波の位相を調整する手段を形成して、それぞれの高周波の位相を制御して、互いの干渉を抑制する方法が用いられる。しかしながら、高周波同士の干渉を抑制するための条件は明確でなく、それぞれの装置ごとに、最適な互いの位相関係を模索しなければならないという問題があった。   For this problem, a method is used in which means for adjusting the phase of the high frequency is formed and the phase of each high frequency is controlled to suppress mutual interference. However, the conditions for suppressing the interference between the high frequencies are not clear, and there is a problem in that it is necessary to search for the optimum mutual phase relationship for each device.

さらには、同じ構造を有する装置であっても、それぞれの装置には機体差があるため、高周波同士の干渉を抑制する条件が、画一的に見出すことができないという問題があった。特に、上記の特開2002−327276号公報に開示されたプラズマ処理装置においては、一方の電源の周波数を変化させるため、高周波同士の干渉を抑制することがさらに難しくなるという問題があった。   Furthermore, even if the devices have the same structure, there is a problem that the conditions for suppressing the interference between the high frequencies cannot be found uniformly because each device has a difference in airframe. In particular, the plasma processing apparatus disclosed in the above Japanese Patent Application Laid-Open No. 2002-327276 has a problem that it becomes more difficult to suppress interference between high frequencies because the frequency of one power source is changed.

上記の特開平5−29273号公報に開示されたプラズマ処理装置においては、高周波を供給する電源は1つでよく、複数の高周波同士が干渉するという問題は生じない。しかしながら、特開平5−29273号公報におけるプラズマ処理装置においては、反応容器の内部において、構成物を回転させるなどの運動が行なわれるため、反応容器の内部にパーティクルが発生して、プラズマ処理に悪影響を及ぼすという問題があった。   In the plasma processing apparatus disclosed in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-29273, only one power source is required to supply a high frequency, and there is no problem that a plurality of high frequencies interfere with each other. However, in the plasma processing apparatus disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-29273, since movements such as rotating the components are performed inside the reaction vessel, particles are generated inside the reaction vessel, which adversely affects the plasma processing. There was a problem of affecting.

たとえば、反応容器の内部の構成物が運動することに伴って、反応容器の内部に充填されたガスが乱流の状態になりやすく、プラズマ処理を行なう処理量が不均一になるという問題があった。   For example, as the components inside the reaction vessel move, the gas filled in the reaction vessel tends to be in a turbulent state, resulting in a non-uniform amount of plasma treatment. It was.

この処理の不均一の問題を回避するためには、反応容器の内部に充填されたガスの流れを調整できるように、反応容器の内部の構成物を設計する必要がある。このため、装置を設計する上での制約が増えるという問題が生じる。このように、反応容器の内部の構成物を動かすなどの動的にプラズマ処理の均一化を図る高周波プラズマ処理装置においては、動的な手段の副作用として、新たな別の問題が生じていた。   In order to avoid this problem of non-uniformity in processing, it is necessary to design the components inside the reaction vessel so that the flow of the gas filled in the reaction vessel can be adjusted. For this reason, the problem that the restrictions in designing an apparatus increase arises. As described above, in the high-frequency plasma processing apparatus that dynamically homogenizes the plasma processing such as moving the components inside the reaction vessel, another new problem has occurred as a side effect of the dynamic means.

本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、簡単な構成で、大型の被処理物に対しても均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems, and a high-frequency plasma processing apparatus and a high-frequency plasma processing capable of performing uniform plasma processing even on a large object to be processed with a simple configuration. It aims to provide a method.

上記の目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理装置は、プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器と、上記反応容器の内部に配置された放電電極と、上記反応容器の内部の高周波電界分布を制御するための電磁界制御手段とを備える。上記電磁界制御手段は、上記反応容器の外側に配置され、電磁的に上記反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐように形成された閉空間手段を含み、上記閉空間手段の構成および上記閉空間手段の内部の構成のうち少なくとも一方を変更することによって、上記高周波電界分布が変動するように形成されている。この構成を採用することにより、構成が簡単で、大型の被処理物に対して、均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。   In order to achieve the above object, a high-frequency plasma processing apparatus according to the present invention comprises a reaction vessel for forming a gas atmosphere for forming plasma, a discharge electrode disposed inside the reaction vessel, and the reaction vessel. Electromagnetic field control means for controlling internal high-frequency electric field distribution. The electromagnetic field control means includes closed space means that is disposed outside the reaction container and electromagnetically communicates with the reaction container so as to substantially prevent leakage of high frequency to the outside. By changing at least one of the configuration of the closed space means and the configuration inside the closed space means, the high-frequency electric field distribution is formed to vary. By adopting this configuration, it is possible to provide a high-frequency plasma processing apparatus that has a simple configuration and can perform uniform plasma processing on a large workpiece.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記閉空間手段によって形成される電磁的な閉空間の空間形状が変更可能に形成されている。この構成を採用することにより、容易に上記閉空間手段の構成を変更することができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed such that the space shape of the electromagnetic closed space formed by the closed space means can be changed. By adopting this configuration, the configuration of the closed space means can be easily changed.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記閉空間手段の体積が変更可能に形成されている。この構成を採用することにより、上記閉空間手段の体積が一定で、上記閉空間手段の空間形状を変化させる場合に比べて、上記閉空間手段の機構や駆動における制約を少なくすることができ、上記高周波プラズマ処理装置の設計が容易になるとともに、上記高周波プラズマ処理装置の構成が簡単になる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed such that the volume of the closed space means can be changed. By adopting this configuration, it is possible to reduce restrictions on the mechanism and driving of the closed space means as compared with the case where the volume of the closed space means is constant and the space shape of the closed space means is changed. The design of the high-frequency plasma processing apparatus is facilitated, and the configuration of the high-frequency plasma processing apparatus is simplified.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記閉空間手段の電磁的な隔壁の少なくとも一部が移動するように形成されている。この構成を採用することにより、容易な構造で、上記閉空間手段の空間形状を変化させることができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed so that at least a part of the electromagnetic partition of the closed space means moves. By adopting this configuration, the space shape of the closed space means can be changed with an easy structure.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、上記閉空間室の内部に移動可能な電磁シールド材が形成されている。この構成を採用することにより、上記閉空間手段において、電磁波の漏洩を上記閉空間室で完全に防止することができる。すなわち、電磁界の遮蔽を完全に行なうことができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion electromagnetically communicating with the reaction vessel, and is movable inside the closed space chamber. An electromagnetic shielding material is formed. By adopting this configuration, leakage of electromagnetic waves can be completely prevented in the closed space means in the closed space means. That is, the electromagnetic field can be completely shielded.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、上記閉空間室に出し入れが可能な電磁シールドシャッタが形成されている。この構成を採用することにより、上記閉空間手段の構成を迅速に変化させることができる。また、上記電磁シールドシャッタは、大きな移動ストロークを必要とせず、上記閉空間手段の体積を大きく変化させることができるため、上記高周波プラズマ処理装置の小型化を図ることができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion electromagnetically communicating with the reaction vessel, and is an electromagnetic that can be taken in and out of the closed space chamber. A shield shutter is formed. By adopting this configuration, the configuration of the closed space means can be quickly changed. Further, the electromagnetic shield shutter does not require a large movement stroke and can greatly change the volume of the closed space means, so that the high-frequency plasma processing apparatus can be miniaturized.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記閉空間手段の内部における平均的な比誘電率が変更可能に形成されている。この構成を採用することにより、上記閉空間手段の内部の構成を容易に変更することができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed such that an average relative permittivity inside the closed space means can be changed. By adopting this configuration, the internal configuration of the closed space means can be easily changed.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、上記閉空間室の内部に、比誘電率が1より大きい液体を注入または排出できるように形成されている。この構成を採用することにより、上記閉空間室の内部の平均的な比透電率を容易に変更することができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion that electromagnetically communicates with the reaction vessel, and has a dielectric constant inside the closed space chamber. It is formed so that a liquid having a rate greater than 1 can be injected or discharged. By adopting this configuration, it is possible to easily change the average relative electric conductivity inside the closed space chamber.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、上記閉空間室の内部に、比誘電率が1より大きい固体誘電体が配置されている。上記固体誘電体は、上記閉空間室の内部で移動可能に形成されている。この構成を採用することにより、上記閉空間室の内部の平均の比透電率を大きく変化させることができ、上記反応容器の内部の上記高周波電界分布を大きく変動させることができる。また、上記閉空間手段の平均的な比透電率を速く変化させることができ、上記高周波電界分布を迅速に変動させることができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion that electromagnetically communicates with the reaction vessel, and has a dielectric constant inside the closed space chamber. A solid dielectric with a factor greater than 1 is disposed. The solid dielectric is formed to be movable within the closed space chamber. By adopting this configuration, the average relative permeability inside the closed space chamber can be greatly changed, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be greatly changed. In addition, the average relative conductivity of the closed space means can be changed quickly, and the high-frequency electric field distribution can be rapidly changed.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を含み、上記電磁的に連通する部分は、電気的な絶縁性を有する透過窓を有する。この構成を採用することにより、上記反応容器の内部を上記ガス雰囲気を形成するための十分な気密性を容易に確保することができるとともに、電磁的に連通する部分を有する上記閉空間手段を容易に形成することができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means includes a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion electromagnetically communicating with the reaction vessel, and the electromagnetically communicating portion is electrically A transparent window having excellent insulating properties. By adopting this configuration, sufficient airtightness for forming the gas atmosphere inside the reaction vessel can be easily secured, and the closed space means having an electromagnetically communicating portion can be easily provided. Can be formed.

上記発明において好ましくは、上記透過窓の上記反応容器の内部の側に、上記放電電極が配置され、上記透過窓の上記反応容器の外部の側に、上記高周波電源と電気的に接続された伝播電極が配置され、上記放電電極と上記伝播電極とが、上記透過窓を挟むように配置されている。この構成を採用することにより、上記透過窓を介してコンデンサの機能を有する容量結合部を形成することができ、上記反応容器を貫通する給電ポートなどを形成する必要がなく、構成を簡単にすることができる。また、上記放電電極の任意の位置に、給電を行なうことができる。   Preferably, in the above invention, the discharge electrode is disposed on the inner side of the reaction vessel of the transmission window, and the propagation is electrically connected to the high-frequency power source on the outer side of the reaction vessel of the transmission window. An electrode is disposed, and the discharge electrode and the propagation electrode are disposed so as to sandwich the transmission window. By adopting this configuration, it is possible to form a capacitive coupling portion having the function of a capacitor through the transmission window, and it is not necessary to form a power supply port or the like penetrating the reaction vessel, thereby simplifying the configuration. be able to. In addition, power can be supplied to any position of the discharge electrode.

上記発明において好ましくは、上記伝播電極は、平面視したときに上記放電電極よりも小さくなるように形成され、上記伝播電極は、上記透過窓の表面に沿って移動可能に形成されている。この構成を採用することにより、プラズマを発生させるための上記放電電極への給電位置を移動させることができ、上記伝播電極を移動させることにより、上記反応容器の内部の上記高周波電界分布を変動させることができる。   Preferably, in the above invention, the propagation electrode is formed so as to be smaller than the discharge electrode in plan view, and the propagation electrode is formed to be movable along the surface of the transmission window. By adopting this configuration, the power feeding position to the discharge electrode for generating plasma can be moved, and by moving the propagation electrode, the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel is fluctuated. be able to.

上記目的を達成するため、本発明に基づくプラズマ処理装置は、プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器と、上記反応容器の内部に配置された放電電極と、上記放電電極と高周波電源との間のインピーダンス整合を行なうための共振器および上記放電電極に接続された複数の予備電極と、上記反応容器の内部の高周波電界分布を制御するための電磁界制御手段とを備える。上記電磁界制御手段は、上記共振器と上記予備電極との間の複数の高周波電気経路のうち、少なくとも1つ以上の経路に、上記高周波電気経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段が形成されている。この構成を採用することにより、簡単な構成で、大型の被処理物に対しても均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。   In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention includes a reaction vessel for forming a gas atmosphere for forming plasma, a discharge electrode disposed in the reaction vessel, the discharge electrode, and a high-frequency power source. And a plurality of spare electrodes connected to the discharge electrode, and an electromagnetic field control means for controlling the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel. In the electromagnetic field control means, an impedance variable means for changing the impedance of the high-frequency electrical path is formed in at least one path among a plurality of high-frequency electrical paths between the resonator and the spare electrode. Yes. By employing this configuration, it is possible to provide a high-frequency plasma processing apparatus that can perform uniform plasma processing even on a large object to be processed with a simple configuration.

上記発明において好ましくは、上記放電電極と上記共振器との間の高周波電気経路に、上記高周波電気経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段が形成されている。この構成を採用することにより、上記放電電極に対する高周波を変化させることができ、さらに容易に上記高周波電界分布を変動させることができる。また、複雑な上記高周波電界分布の変動を行なうことができる。   Preferably, in the above invention, impedance variable means for changing the impedance of the high frequency electrical path is formed in the high frequency electrical path between the discharge electrode and the resonator. By adopting this configuration, the high frequency with respect to the discharge electrode can be changed, and the high frequency electric field distribution can be easily changed. Further, it is possible to perform complicated fluctuations in the high-frequency electric field distribution.

上記発明において好ましくは、上記インピーダンス可変手段は、容量可変のコンデンサを含む。この構成を採用することにより、容易に上記インピーダンス可変手段を形成することができる。   In the above invention, preferably, the impedance variable means includes a variable capacitance capacitor. By adopting this configuration, the impedance variable means can be easily formed.

上記発明において好ましくは、上記インピーダンス可変手段は、実質的に上記高周波電気経路を切断する機能を有する。この構成を採用することにより、上記高周波電気経路を切断して、上記反応容器の内部の上記高周波電界分布を大きく変動させることができる。特に、上記高周波電気経路が複数形成されていた場合に、一部の上記高周波電気経路を切断することにより、上記高周波電界分布を大きく変動させることができる。また、上記高周波電界分布の制御性が向上する。   In the present invention, preferably, the impedance varying means substantially has a function of cutting the high-frequency electrical path. By adopting this configuration, the high-frequency electric path can be cut and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be greatly varied. In particular, when a plurality of the high-frequency electric paths are formed, the high-frequency electric field distribution can be greatly varied by cutting a part of the high-frequency electric paths. Also, the controllability of the high frequency electric field distribution is improved.

上記発明において好ましくは、自動的に上記電磁界制御手段が駆動した後に、自動的にプラズマ処理動作を実施する機能を有する。この構成を採用することにより、プラズマを形成するプラズマ処理を複数の工程に分割して、処理を行なう高周波電界分布の状態を変更して繰り返し行なうプラズマ処理を自動的に行なうことができる。   Preferably, in the above invention, it has a function of automatically performing a plasma processing operation after the electromagnetic field control means is automatically driven. By adopting this configuration, it is possible to divide plasma processing for forming plasma into a plurality of steps, and automatically perform plasma processing that is repeatedly performed by changing the state of the high-frequency electric field distribution to be processed.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、プラズマ処理を行なっているときに、上記高周波電界分布を変更できるように形成されている。この構成を採用することにより、上記高周波電界分布を変動させるために、上記プラズマ処理を中断する必要がなく、上記プラズマ処理を行ないながら、上記高周波電界分布を変動させることができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be changed during plasma processing. By adopting this configuration, it is not necessary to interrupt the plasma processing in order to change the high-frequency electric field distribution, and the high-frequency electric field distribution can be changed while performing the plasma processing.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記高周波電界分布を連続的に変更できるように形成されている。この構成を採用することにより、不連続的に段階的に上記高周波電界分布を変動させる場合に比べて、所定時間における処理量が均一になる。すなわち、上記高周波電界分布の時間積分の制御性が向上して、所定時間におけるプラズマ処理量の平均化が容易になる。   In the present invention, preferably, the electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be continuously changed. By adopting this configuration, the processing amount in a predetermined time becomes uniform as compared with the case where the high-frequency electric field distribution is fluctuated in a stepwise manner. That is, the controllability of the time integration of the high-frequency electric field distribution is improved, and the plasma processing amount in a predetermined time can be easily averaged.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記高周波電界分布の変化の速度を制御できるように形成されている。この構成を採用することにより、それぞれの高周波電界分布におけるプラズマ処理時間をより高精度に制御することができ、より均一なプラズマ処理を行なうことができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed so as to control the rate of change of the high frequency electric field distribution. By adopting this configuration, the plasma processing time in each high-frequency electric field distribution can be controlled with higher accuracy, and more uniform plasma processing can be performed.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、上記高周波電界分布を繰り返して周期的に変動させることができるように形成されている。この構成を採用することにより、所定の時間におけるプラズマ処理量を均一にすることができる。すなわち、プラズマ処理量の時間平均化を容易に行なうことができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be periodically varied. By adopting this configuration, the plasma processing amount in a predetermined time can be made uniform. That is, it is possible to easily perform time averaging of the plasma processing amount.

上記発明において好ましくは、上記電磁界制御手段は、プラズマ処理が行なわれる時間が半周期の整数倍になるように、上記高周波電界分布を変動させることができるように形成されている。この構成を採用することにより、上記プラズマ処理が周期的に繰返して行なわれ、かつ、半周期の途中で上記プラズマ処理が終了することがないため、均一な上記プラズマ処理を行なうことができる。   Preferably, in the above invention, the electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be varied so that the time during which the plasma treatment is performed is an integral multiple of a half cycle. By adopting this configuration, the plasma treatment is periodically repeated, and the plasma treatment is not completed in the middle of a half cycle, so that the uniform plasma treatment can be performed.

上記発明において好ましくは、上記放電電極は、放電面の最大寸法が、上記反応容器内に導入される高周波の半波長よりも大きくなるように形成されている。この構成の上記高周波プラズマ処理装置においては、上記放電電極の放電面に形成される上記高周波電界分布は正負が反転し得る。このため、上記プラズマ処理の均一性を飛躍的に向上させることができる。   Preferably, in the above invention, the discharge electrode is formed such that the maximum dimension of the discharge surface is larger than the half wavelength of the high frequency introduced into the reaction vessel. In the high-frequency plasma processing apparatus having this configuration, the high-frequency electric field distribution formed on the discharge surface of the discharge electrode can be reversed between positive and negative. For this reason, the uniformity of the plasma treatment can be dramatically improved.

上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理方法は、複数回のプラズマ処理工程を含み、プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器の内部に放電電極を配置して、高周波プラズマを発生させて処理を行なう高周波プラズマ処理方法において、電磁的に上記反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐ機能を有する閉空間手段を上記反応容器の外側に形成して、上記複数回の上記プラズマ処理工程は、それぞれの上記プラズマ処理工程において、上記閉空間手段の構成および上記閉空間手段の内部の構成のうち少なくとも一方を変更することによって、上記反応容器の内部の高周波電界分布を調整して、それぞれの上記高周波電界分布のプラズマによって処理を行なう工程を含む。この方法を採用することにより、それぞれの上記プラズマ処理工程において、異なる上記高周波電界分布を有するプラズマで、被処理物の処理を行なうことができ、高周波電界分布を平均化させることができる。この結果、簡単な構成で、大型の上記被処理物に対しても均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理方法を提供することができる。   In order to achieve the above object, a high-frequency plasma processing method according to the present invention includes a plurality of plasma processing steps, a discharge electrode is disposed inside a reaction vessel for forming a gas atmosphere for forming plasma, In a high-frequency plasma processing method for generating plasma and performing processing, a closed space means having a function of substantially preventing leakage of high-frequency waves to the outside by electromagnetically communicating with the reaction vessel is formed outside the reaction vessel. The plurality of plasma treatment steps are performed by changing at least one of the configuration of the closed space means and the configuration inside the closed space means in each of the plasma treatment steps. A step of adjusting the internal high-frequency electric field distribution and performing processing with the plasma of each of the high-frequency electric field distributions. By adopting this method, the object to be processed can be processed with plasma having different high-frequency electric field distributions in the respective plasma processing steps, and the high-frequency electric field distributions can be averaged. As a result, it is possible to provide a high-frequency plasma processing method that can perform uniform plasma processing even on a large workpiece to be processed with a simple configuration.

上記目的を達成するため、本発明に基づく高周波プラズマ処理方法は、プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器の内部に放電電極を配置して、高周波プラズマを発生させて処理を行なう高周波プラズマ処理方法において、電磁的に上記反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐ機能を有する閉空間手段を上記反応容器の外側に形成して、上記閉空間手段の構成および上記閉空間手段の内部の構成のうち少なくとも一方を変更することによって、上記反応容器の内部の高周波電界分布を変動させながら処理を行なう工程を含む。この方法を採用することにより、上記高周波電界分布の変動に伴って生じるプラズマ処理の分布を変動させることができ、均一なプラズマ処理を行なうことができる。すなわち、時間平均化されたプラズマ処理を行なうことができる。このように、簡単な構成で、大型の被処理物に対しても均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理方法を提供することができる。また、上記プラズマ処理を中断して、上記高周波電界分布を変化させるための構成の変更を行なう必要がなく、全体のプラズマ処理時間を短縮することができる。   In order to achieve the above object, a high-frequency plasma processing method according to the present invention is a high-frequency plasma processing in which a discharge electrode is disposed inside a reaction vessel for forming a gas atmosphere for generating plasma, and high-frequency plasma is generated. In the plasma processing method, a closed space means having a function of electromagnetically communicating with the reaction vessel and substantially preventing leakage of high frequency to the outside is formed outside the reaction vessel, and the closed space means is configured. And a step of changing the high frequency electric field distribution inside the reaction vessel by changing at least one of the internal configurations of the closed space means. By adopting this method, it is possible to vary the distribution of the plasma processing that occurs with the variation of the high-frequency electric field distribution, and to perform uniform plasma processing. In other words, time-averaged plasma processing can be performed. In this way, it is possible to provide a high-frequency plasma processing method that can perform uniform plasma processing even on a large object to be processed with a simple configuration. Moreover, it is not necessary to change the configuration for changing the high-frequency electric field distribution by interrupting the plasma processing, and the entire plasma processing time can be shortened.

上記発明において好ましくは、上記高周波電界分布を連続的に変動させながら処理を行なう工程を含む。この方法を採用することにより、不連続的に上記高周波電界分布を変動させる場合に比べて、上記高周波電界分布の時間平均化を容易に行なうことができる。たとえば、一定の速度で連続的に上記高周波電界分布を変動させることにより、容易に均一なプラズマ処理を行なうことができる。また、共振器によるインピーダンス整合を容易に行なうことができ、高周波プラズマに投入する電力を一定に維持して、安定した上記プラズマ処理を行なうことができる。   Preferably, the above invention includes a step of performing processing while continuously changing the high-frequency electric field distribution. By adopting this method, it is possible to easily perform time averaging of the high-frequency electric field distribution compared to the case where the high-frequency electric field distribution is fluctuated discontinuously. For example, uniform plasma treatment can be easily performed by continuously changing the high-frequency electric field distribution at a constant speed. In addition, impedance matching by the resonator can be easily performed, and the above-described stable plasma processing can be performed while maintaining the power supplied to the high-frequency plasma constant.

上記発明において好ましくは、上記高周波電界分布の変動の速度を制御しながら処理を行なう工程を含む。この方法を採用することにより、被処理物のそれぞれの位置における電界強度の時間積分値が均一になるように、上記速度を制御することができ、より均一な上記プラズマ処理を行なうことができる。   Preferably, the above invention includes a step of performing processing while controlling the speed of fluctuation of the high-frequency electric field distribution. By adopting this method, the speed can be controlled so that the time integral value of the electric field intensity at each position of the object to be processed is uniform, and the more uniform plasma treatment can be performed.

上記発明において好ましくは、上記高周波電界分布を周期的に変動させながら処理を行なう工程を含む。この方法を採用することにより、一時的な外乱が生じて、一時的に上記高周波電界分布が乱れたとしても、この乱れを平均化することができ、均一なプラズマ処理を行なうことができる。   Preferably, the above invention includes a step of performing processing while periodically changing the high-frequency electric field distribution. By adopting this method, even if a temporary disturbance occurs and the high-frequency electric field distribution is temporarily disturbed, the disturbance can be averaged and uniform plasma processing can be performed.

上記発明において好ましくは、上記高周波電界分布の変動を、変動周期の半周期の時間が、プラズマ処理に要する時間を1以上の整数で除した時間になるように行なう。この方法を採用することにより、上記半周期の途中で、上記プラズマ処理が終了することがなく、均一な上記プラズマ処理を行なうことができる。   In the invention described above, the high-frequency electric field distribution is preferably changed so that the half period of the fluctuation period is a time obtained by dividing the time required for the plasma processing by an integer of 1 or more. By adopting this method, the plasma treatment can be performed uniformly without completing the plasma treatment in the middle of the half cycle.

上記発明において好ましくは、上記反応容器内に導入する高周波の半波長が、上記放電電極の放電面の最大寸法よりも小さくなるようにして処理を行なう。この方法においては、被処理物の上面に形成される電界分布に正負の反転が生じる。上記高周波電界分布を一定にして静的なプラズマ処理を行なう場合に比べて、上記高周波電界分布を変化させながらプラズマ処理を行なうことによって、プラズマ処理を均一に行なえる効果が顕著になる。   Preferably, in the above invention, the treatment is performed such that the half wavelength of the high frequency introduced into the reaction vessel is smaller than the maximum dimension of the discharge surface of the discharge electrode. In this method, positive and negative inversion occurs in the electric field distribution formed on the upper surface of the workpiece. Compared with the case where static plasma processing is performed with the high-frequency electric field distribution kept constant, the effect of performing plasma processing uniformly becomes remarkable by performing the plasma processing while changing the high-frequency electric field distribution.

本発明によれば、簡単な構成で、大型の被処理物に対しても均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a high-frequency plasma processing apparatus and a high-frequency plasma processing method capable of performing uniform plasma processing even on a large object to be processed with a simple configuration.

(実施の形態1)
(構成)
図1から図8を参照して、本発明に基づく実施の形態1における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
(Embodiment 1)
(Constitution)
With reference to FIGS. 1 to 8, a high-frequency plasma processing apparatus and a high-frequency plasma processing method according to Embodiment 1 of the present invention will be described.

図1は、本実施の形態におけるプラズマ処理装置の概略断面図である。本実施の形態におけるプラズマ処理装置は、プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器5を備える。反応容器5は、直方体状の箱型に形成され、導電性を有する材料から形成されている部分を含む。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the plasma processing apparatus in the present embodiment. The plasma processing apparatus in the present embodiment includes a reaction vessel 5 for forming a gas atmosphere for forming plasma. The reaction vessel 5 is formed in a rectangular parallelepiped box shape and includes a portion formed of a conductive material.

反応容器5には、プラズマを発生させるための反応ガスを供給するガス供給装置と、反応容器の内部を排気したり、減圧したりするためのガス排気装置とが接続されている。反応容器5には、反応ガスを導入する給気管と、ガスを排気する排気管とが接続されている。給気管および排気管には、反応容器5の内部を気密するための弁が配置されている(図示せず)。   Connected to the reaction vessel 5 are a gas supply device for supplying a reaction gas for generating plasma and a gas exhaust device for exhausting or depressurizing the inside of the reaction vessel. The reaction vessel 5 is connected to an air supply pipe for introducing a reaction gas and an exhaust pipe for exhausting the gas. A valve for hermetically sealing the inside of the reaction vessel 5 is disposed in the supply pipe and the exhaust pipe (not shown).

反応容器5は、側面に形成され、電気的な絶縁性を有する透過窓16を含む。本実施の形態においては、透過窓16は、反応容器5の側面のうち互いに対向する2つの側面に形成されている。透過窓16は、平面形状が長方形になるように平板状に形成されている。透過窓16は、反応容器5の内部と外部とを、電磁的に連通するように形成されている。透過窓16は、反応容器5の内部の気密性を保てるように形成されている。すなわち、透過窓16は、電磁界を透過して、反応容器5の内部に充填される反応ガスなどのガスを通さないように形成されている。このように、反応容器5は、気密可能に形成されている。   The reaction vessel 5 includes a transmission window 16 formed on a side surface and having electrical insulation. In the present embodiment, the transmission window 16 is formed on two side surfaces of the reaction vessel 5 that face each other. The transmission window 16 is formed in a flat plate shape so that the planar shape is rectangular. The transmission window 16 is formed so as to electromagnetically communicate the inside and the outside of the reaction vessel 5. The transmission window 16 is formed so as to maintain the airtightness inside the reaction vessel 5. In other words, the transmission window 16 is formed so as to transmit an electromagnetic field and prevent a gas such as a reaction gas filled in the reaction vessel 5 from passing therethrough. Thus, the reaction vessel 5 is formed to be airtight.

反応容器5の内部には、プラズマを発生させるための放電電極2および対向電極3が形成されている。放電電極2および対向電極3は、それぞれが平板状に形成され、互いの主表面がほぼ平行になるように配置されている。放電電極2と対向電極3とは、互いに離れて配置されている。放電電極2および対向電極3は、導電性を有する材料から形成されている。本実施の形態においては、放電電極2および対向電極3は、平面形状がほぼ同じになるように形成されている。対向電極3は、接地されている。放電電極2および対向電極3は、反応容器5の幅方向の略中央に配置されている。   Inside the reaction vessel 5, a discharge electrode 2 and a counter electrode 3 for generating plasma are formed. Discharge electrode 2 and counter electrode 3 are each formed in a flat plate shape, and are arranged so that their main surfaces are substantially parallel to each other. The discharge electrode 2 and the counter electrode 3 are arranged apart from each other. The discharge electrode 2 and the counter electrode 3 are made of a conductive material. In the present embodiment, the discharge electrode 2 and the counter electrode 3 are formed so as to have substantially the same planar shape. The counter electrode 3 is grounded. The discharge electrode 2 and the counter electrode 3 are arranged at the approximate center in the width direction of the reaction vessel 5.

放電電極2には、給電棒7を介して、共振器4が接続されている。共振器4は、高周波電源1に接続されている。本実施の形態においては、反応容器5の上面に、貫通孔が形成され、貫通孔を通して、導電性を有する給電棒7が配置されている。この貫通孔の内部には、絶縁体15が給電棒7を取囲むように配置されている。貫通孔は、貫通孔と給電棒7との間からの高周波漏洩を低減するように小さく形成されている。   A resonator 4 is connected to the discharge electrode 2 via a power feed rod 7. The resonator 4 is connected to the high frequency power source 1. In the present embodiment, a through hole is formed on the upper surface of the reaction vessel 5, and a power feeding rod 7 having conductivity is disposed through the through hole. Inside the through hole, an insulator 15 is disposed so as to surround the power feeding rod 7. The through hole is formed small so as to reduce high-frequency leakage from between the through hole and the power feed rod 7.

ただし、給電棒7と反応容器5との間隔が狭すぎる場合には、コンデンサの機能を有して高周波電気経路が形成されうる。この部分のコンデンサ容量は、高周波電気経路として無視できる程度に小さいことが好ましく、特に、放電電極2と対向電極3とによって定まるコンデンサ容量よりも十分に小さくなるように形成されることが好ましい。   However, when the distance between the power supply rod 7 and the reaction vessel 5 is too narrow, a high-frequency electrical path can be formed with the function of a capacitor. The capacitor capacity of this portion is preferably small enough to be ignored as a high-frequency electric path, and particularly preferably formed to be sufficiently smaller than the capacitor capacity determined by the discharge electrode 2 and the counter electrode 3.

本実施の形態においては、反応容器5に形成された貫通孔から僅かな高周波が漏洩した場合においても、電磁シールド材34および共振器4の導電性筐体によって形成された電磁シールドで覆われているため、外部に電磁波が漏洩することは無い。   In the present embodiment, even when a slight high frequency leaks from the through-hole formed in the reaction vessel 5, it is covered with the electromagnetic shield formed by the electromagnetic shielding material 34 and the conductive casing of the resonator 4. Therefore, electromagnetic waves do not leak to the outside.

絶縁体15は、反応容器5の内部の気密性を保持して、さらに、給電棒7と反応容器5との絶縁性を保つことができるように形成されている。反応容器5の上面には、電磁シールド材34を介して、共振器4が配置されている。   The insulator 15 is formed so as to maintain the airtightness inside the reaction vessel 5 and further to maintain the insulation between the power supply rod 7 and the reaction vessel 5. A resonator 4 is disposed on the upper surface of the reaction vessel 5 via an electromagnetic shielding material 34.

本実施の形態において、プラズマ処理装置は、反応容器5の外側に配置され、反応容器5の内部の高周波電界分布を制御するための電磁界制御手段を備える。電磁界制御手段は、閉空間室6、可動電磁シールド材26および支持棒27を含む。電磁界制御手段は、電磁的に反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐように形成された閉空間手段を含む。本実施の形態においては、閉空間手段は、閉空間室6を含む。   In the present embodiment, the plasma processing apparatus is provided outside the reaction vessel 5 and includes an electromagnetic field control means for controlling the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel 5. The electromagnetic field control means includes a closed space chamber 6, a movable electromagnetic shield material 26 and a support rod 27. The electromagnetic field control means includes closed space means formed to electromagnetically communicate with the reaction vessel and substantially prevent high frequency leakage to the outside. In the present embodiment, the closed space means includes a closed space chamber 6.

閉空間室6は、反応容器5の外側において、透過窓16が配置された側面に、外側に突出するように形成されている。閉空間室6は、高周波を遮断する材料で形成されている。本実施の形態においては、閉空間室6は、導電性を有する材料で形成され、外部への高周波の漏洩を防ぐように、直方体状の箱型に形成されている。   The closed space 6 is formed outside the reaction vessel 5 so as to protrude outward on the side surface on which the transmission window 16 is disposed. The closed space 6 is formed of a material that blocks high frequency. In the present embodiment, the closed space 6 is formed of a conductive material and is formed in a rectangular parallelepiped box shape so as to prevent leakage of high frequency to the outside.

閉空間室6は、透過窓16を覆うように配置されている。閉空間室6は、透過窓16が外部から見えないように、透過窓16の平面形状よりも大きく形成されている。閉空間室6の内部は、反応容器の内部と透過窓16を介して電磁的に連通している。このように、閉空間室6は、透過窓16の部分を除いて、電磁的に密閉されている。   The closed space 6 is disposed so as to cover the transmission window 16. The closed space 6 is formed larger than the planar shape of the transmission window 16 so that the transmission window 16 cannot be seen from the outside. The inside of the closed space 6 is in electromagnetic communication with the inside of the reaction vessel through the transmission window 16. Thus, the closed space 6 is electromagnetically sealed except for the portion of the transmission window 16.

閉空間室6の内部には、可動電磁シールド材26が配置されている。可動電磁シールド材26は、平板状に形成され、主表面が透過窓16の主表面とほぼ平行になるように配置されている。可動電磁シールド材26には、可動電磁シールド材26の主表面に対して、軸方向が垂直になるように支持棒27が固定されている。可動電磁シールド材26は、支持棒27を動かすことによって、矢印51に示す方向に移動可能に形成されている。   A movable electromagnetic shield material 26 is disposed inside the closed space chamber 6. The movable electromagnetic shield material 26 is formed in a flat plate shape and is disposed so that the main surface thereof is substantially parallel to the main surface of the transmission window 16. A support rod 27 is fixed to the movable electromagnetic shield material 26 so that the axial direction is perpendicular to the main surface of the movable electromagnetic shield material 26. The movable electromagnetic shield material 26 is formed to be movable in the direction indicated by the arrow 51 by moving the support rod 27.

支持棒27は、閉空間室6を貫通するように形成され、この貫通部は、高周波が実質的に漏れないように形成されている。たとえば、閉空間室6と、支持棒27とが摺動するように形成され、隙間から高周波が漏れないように形成されている。可動電磁シールド材26は、反応容器5の側面に形成されたそれぞれの2つの閉空間室6の内部に配置されている。それぞれの可動電磁シールド材26は、それぞれが独立して移動可能なように形成されている。   The support rod 27 is formed so as to penetrate the closed space chamber 6, and this penetration portion is formed so that high frequency does not substantially leak. For example, the closed space 6 and the support rod 27 are formed so as to slide, and are formed so that high frequency does not leak from the gap. The movable electromagnetic shielding material 26 is disposed inside each of the two closed space chambers 6 formed on the side surface of the reaction vessel 5. Each movable electromagnetic shielding material 26 is formed so that each can move independently.

このように、本実施の形態においては、閉空間手段の内部の構成が変更できるように形成されている。また、電磁界制御手段が反応容器の側面に2つ形成され、それぞれの電磁界制御手段は、電極中心を対称軸としたときに、左右対称の構成になるように形成されている。   Thus, in this Embodiment, it forms so that the structure inside a closed space means can be changed. In addition, two electromagnetic field control means are formed on the side surface of the reaction vessel, and each electromagnetic field control means is formed so as to have a bilaterally symmetric configuration with the electrode center as a symmetry axis.

また、本実施の形態においては、プラズマ処理を行なっているときに、2つの可動電磁シールド材26が独立して移動するように形成されている。また、2つの可動電磁シールド材26は、それぞれが連続的に移動するように形成されている。また、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、2つの可動電磁シールド材26の移動速度を個別に制御することができる可動電磁シールド材制御手段を備え、それぞれの可動電磁シールド材26の速度を個別に連続的に制御できるように形成されている。   In the present embodiment, the two movable electromagnetic shield members 26 are formed so as to move independently during plasma processing. The two movable electromagnetic shield materials 26 are formed so that each moves continuously. In addition, the high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment includes movable electromagnetic shield material control means capable of individually controlling the moving speeds of the two movable electromagnetic shield materials 26, and the speeds of the respective movable electromagnetic shield materials 26 are adjusted. It is formed so that it can be controlled individually and continuously.

また、本実施の形態においては、可動電磁シールド材制御手段は、2つの可動電磁シールド材26を周期的に移動させることができるように形成されている。すなわち、同じ移動を繰り返し行なえるように形成されている。本実施の形態においては、図1において、可動電磁シールド材26が、矢印51の方向の往復運動を繰り返して行なえるように形成されている。   In the present embodiment, the movable electromagnetic shield material control means is formed so that the two movable electromagnetic shield materials 26 can be moved periodically. That is, it is formed so that the same movement can be repeated. In the present embodiment, in FIG. 1, the movable electromagnetic shielding material 26 is formed so as to be able to repeatedly perform reciprocating motion in the direction of the arrow 51.

さらに、可動電磁シールド材制御手段は、プラズマ処理が行なわれる時間が、この周期の半周期の整数倍になるように、2つの可動電磁シールド材26を移動させることができるように形成されている。すなわち、高周波電界分布が変動する周期の半分の周期(半周期)の時間が、プラズマ処理に要する時間を1以上の整数で除した時間になるようにプラズマ処理を行なうことができるように形成されている。   Furthermore, the movable electromagnetic shielding material control means is formed so that the two movable electromagnetic shielding materials 26 can be moved so that the time during which the plasma treatment is performed is an integral multiple of a half period. . In other words, the plasma processing can be performed so that the time of half the cycle (half cycle) in which the high-frequency electric field distribution fluctuates becomes a time obtained by dividing the time required for the plasma processing by an integer of 1 or more. ing.

本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、自動的に上記の電磁界制御手段が駆動した後に、自動的にプラズマ処理動作を行なう自動処理制御手段を備える(図示せず)。すなわち、プラズマ処理を停止しているときに、次のプラズマ処理を行なうために、可動電磁シールド材が最適な位置に移動して、移動が完了した後に自動的にプラズマ処理が開始する自動処理制御手段を備える。   The high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment includes automatic processing control means (not shown) that automatically performs plasma processing operation after the electromagnetic field control means is automatically driven. That is, when plasma processing is stopped, in order to perform the next plasma processing, the movable electromagnetic shielding material moves to the optimum position, and automatic processing control is started automatically after the movement is completed. Means.

本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、放電電極に投入される高周波の半波長よりも放電電極の最大寸法が大きくなるように形成されている。ここで、放電電極の最大寸法とは、放電電極を平面的に見たときの取り得る端から端の直線的な長さのうち、最大の長さをいう。たとえば、放電電極の平面形状が長方形である場合には、対角の長さが最大寸法になる。   The high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment is formed such that the maximum dimension of the discharge electrode is larger than the half-wavelength of the high frequency that is input to the discharge electrode. Here, the maximum dimension of the discharge electrode refers to the maximum length among the end-to-end linear lengths when the discharge electrode is viewed in plan. For example, when the planar shape of the discharge electrode is a rectangle, the diagonal length is the maximum dimension.

図2に、本実施の形態における共振器の内部の電気回路の説明図を示す。共振器は、導電性筐体12を備え、導電性筐体12の内部に電気回路が形成されている。共振器の電気回路は、インピーダンス整合用コイル13と、2つのインピーダンス整合用コンデンサ14a,14bとを含む。インピーダンス整合用コンデンサ14a,14bは、容量を調整できる容量可変コンデンサである。共振器は、インピーダンス整合用コンデンサ14a,14bの静電容量を調整することによって、インピーダンスを整合できるように形成されている。   FIG. 2 is an explanatory diagram of an electric circuit inside the resonator according to the present embodiment. The resonator includes a conductive casing 12, and an electric circuit is formed inside the conductive casing 12. The electric circuit of the resonator includes an impedance matching coil 13 and two impedance matching capacitors 14a and 14b. The impedance matching capacitors 14a and 14b are variable capacitance capacitors whose capacitance can be adjusted. The resonator is formed so that impedance can be matched by adjusting the capacitance of the impedance matching capacitors 14a and 14b.

導電性筐体12は、アース39に接続され、電気的に接地されている。導電性筐体12は、外部への電磁界の漏洩を防ぐ電磁シールドの機能も有している。共振器の電力入力端は高周波電源に接続され、電力出力端は放電電極に接続されている。図2に示す共振器の回路構成は、一例を示すものであり、共振器としてはインピーダンス整合が行なえるものであればよい。または、高周波電源の内部に、共振器の機能が備えられていても構わない。   The conductive casing 12 is connected to the earth 39 and is electrically grounded. The conductive housing 12 also has an electromagnetic shield function that prevents leakage of an electromagnetic field to the outside. The power input end of the resonator is connected to a high frequency power source, and the power output end is connected to a discharge electrode. The circuit configuration of the resonator shown in FIG. 2 shows an example, and any resonator that can perform impedance matching may be used. Alternatively, a resonator function may be provided inside the high-frequency power source.

(作用・効果、高周波プラズマ処理方法)
図3に、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の第1の状態の断面図を示す。第1の状態においては、可動電磁シールド材26が、移動可能な範囲におけるほぼ中央に配置されている。図3においては、閉空間室6の奥行の方向におけるほぼ中央の部分に配置されている。2つの可動電磁シールド材26は、放電電極2の幅方向の中点となる位置(電極中心)からそれぞれが同じ距離のみ離れるように配置されている。すなわち、放電電極2の幅方向の中央を原点として、閉空間手段の内部の構成が左右対称になるように配置されている。
(Function / Effect, High Frequency Plasma Treatment Method)
FIG. 3 shows a cross-sectional view of the first state of the high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the first state, the movable electromagnetic shield material 26 is disposed substantially at the center in the movable range. In FIG. 3, the closed space chamber 6 is disposed at a substantially central portion in the depth direction. The two movable electromagnetic shielding materials 26 are arranged so as to be separated from each other by the same distance from the position (electrode center) which is the center point in the width direction of the discharge electrode 2. That is, the arrangement inside the closed space means is symmetrical with respect to the origin in the center in the width direction of the discharge electrode 2.

初めに、反応容器5の内部の対向電極3の主表面に、処理を行なう被処理物としての基板8を配置する。基板8は、処理を行なう主表面が、放電電極2に向かうように配置される。次に、図示しないガス排気装置を用いて反応容器5の内部を排気する。この後に、図示しないガス供給装置を用いて、反応容器5の内部に、プラズマ処理を行なうための反応ガスを導入する。   First, a substrate 8 as an object to be processed is disposed on the main surface of the counter electrode 3 inside the reaction vessel 5. The substrate 8 is disposed such that the main surface to be processed is directed to the discharge electrode 2. Next, the inside of the reaction vessel 5 is exhausted using a gas exhaust device (not shown). Thereafter, a reaction gas for performing plasma processing is introduced into the reaction vessel 5 using a gas supply device (not shown).

導入する反応ガスは、プラズマ処理に応じて、適宜選定される。たとえば、基板などの表面の有機物を除去するのであれば、有機物を酸化または灰化するために反応ガスとして酸素を用いればよい。また、Siまたは酸化Siのエッチング処理を行なうのであれば、CF4、SF6などのハロゲンガスを含むガスを反応ガスとして選択する。また、Siなどの成膜を行なうのであれば、SiH4、Si26などのシラン系特殊材料ガス類を反応ガスとして用いてもよい。これらの反応ガスに対して、酸素、水、水素、またはその他のガスを添加してもよく、プラズマ処理を行なうためのガスを適宜導入する。 The reaction gas to be introduced is appropriately selected according to the plasma treatment. For example, when organic substances on the surface of a substrate or the like are removed, oxygen may be used as a reaction gas in order to oxidize or incinerate the organic substances. Further, if etching of Si or Si oxide is performed, a gas containing a halogen gas such as CF 4 or SF 6 is selected as a reaction gas. In addition, if a film of Si or the like is formed, a silane special material gas such as SiH 4 or Si 2 H 6 may be used as a reaction gas. Oxygen, water, hydrogen, or other gas may be added to these reaction gases, and a gas for performing plasma treatment is appropriately introduced.

反応容器5の内部に反応性ガスを導入して、プラズマを形成するガス雰囲気を形成した後に、高周波電源1から共振器4を通して高周波電圧を放電電極2に印加する。放電電極2と対向電極3との間には、導入された反応ガスのプラズマが発生する。このプラズマにより、対向電極3の表面に配置された基板8の表面が、プラズマによって処理される。   A reactive gas is introduced into the reaction vessel 5 to form a gas atmosphere that forms plasma, and then a high frequency voltage is applied to the discharge electrode 2 from the high frequency power source 1 through the resonator 4. Between the discharge electrode 2 and the counter electrode 3, plasma of the introduced reaction gas is generated. With this plasma, the surface of the substrate 8 disposed on the surface of the counter electrode 3 is treated with the plasma.

高周波電源1から、共振器4を通して放電電極2に高周波が導入されると、電磁界の隔壁となる反応容器、閉空間室などの金属物を境界として電界分布が形成される。本実施の形態においては、反応容器5の導電性を有する部分と、閉空間室6および可動電磁シールド材26とに囲まれた部分とが電磁界の境界となって、電磁界の閉空間が形成される。   When a high frequency is introduced from the high frequency power source 1 to the discharge electrode 2 through the resonator 4, an electric field distribution is formed with a metal container such as a reaction vessel or a closed space chamber serving as an electromagnetic field partition as a boundary. In the present embodiment, the conductive portion of the reaction vessel 5 and the portion surrounded by the closed space chamber 6 and the movable electromagnetic shielding material 26 serve as an electromagnetic field boundary, and the closed space of the electromagnetic field is It is formed.

本実施の形態においては、プラズマ処理を行なっている途中に、電磁界制御手段を用いて、反応容器の内部の高周波電界分布を変化させる。すなわち、プラズマが形成されている状態で、電磁界制御手段を駆動させる。   In the present embodiment, the electromagnetic field control means is used to change the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel during the plasma processing. That is, the electromagnetic field control means is driven in a state where plasma is formed.

図4に、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の第2の状態の断面図を示す。第2の状態においては、矢印52に示すように、可動電磁シールド材26が、図4における左側に移動している。第2の状態においては、一方の可動電磁シールド材26が透過窓16に近づいている。他方の可動電磁シールド材26が、透過窓16から遠ざかっている。2つの可動電磁シールド材26は、同じ長さのみ平行移動している。すなわち、本実施の形態においては、電磁界の閉空間の体積は変わらずに、空間形状が変化している。   FIG. 4 shows a cross-sectional view of the second state of the high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the second state, the movable electromagnetic shield material 26 has moved to the left side in FIG. In the second state, one movable electromagnetic shield material 26 is approaching the transmission window 16. The other movable electromagnetic shielding material 26 is away from the transmission window 16. The two movable electromagnetic shield materials 26 are translated in parallel by the same length. In other words, in the present embodiment, the volume of the closed space of the electromagnetic field does not change and the space shape changes.

図5に、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の第3の状態の断面図を示す。第3の状態においては、矢印53に示すように、2つの可動電磁シールド材26が、図5の向かって右側に移動している。第3の状態においては、一方の可動電磁シールド材26が透過窓16から離れるように移動している。また、他方の可動電磁シールド材26が透過窓16に近づくように移動している。2つの可動電磁シールド材26は、それぞれが同じ長さのみ平行移動している。すなわち、電磁的な閉空間の体積は変わらずに、空間形状が変化している。   FIG. 5 shows a cross-sectional view of the third state of the high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the third state, as indicated by an arrow 53, the two movable electromagnetic shield members 26 are moved to the right side in FIG. In the third state, one movable electromagnetic shield material 26 moves away from the transmission window 16. Further, the other movable electromagnetic shielding material 26 moves so as to approach the transmission window 16. The two movable electromagnetic shield materials 26 are translated in parallel by the same length. That is, the volume of the electromagnetic closed space does not change and the space shape changes.

本実施の形態においては、プラズマ処理を行ないながら、上記の第1の状態から第3の状態まで、連続的に変化させている。また、上記の可動電磁シールド材の移動を周期的に繰り返し行なっている。すなわち、支持棒を周期的に出し入れすることにより、2つの可動電磁シールド材を周期的に移動している。   In the present embodiment, the plasma processing is continuously performed from the first state to the third state. Further, the movement of the movable electromagnetic shielding material is periodically repeated. That is, the two movable electromagnetic shielding materials are periodically moved by periodically inserting and removing the support rod.

図6に、図3に示す第1の状態における反応容器の内部および閉空間室の内部の高周波電界分布のグラフを示す。グラフは、電極中心を通って、放電電極の主表面に垂直な断面における電界強度を示す。電極中心は、図3における放電電極の幅方向の中心である。反応容器の幅方向におけるほぼ中央部分に放電電極および対向電極が配置され、それぞれの可動電磁シールド材が透過窓から等距離を開けて配置された場合には、高周波電界分布は、図6に示すように、電極中心を最大値として電極中心に対して左右対称になるような形状を有する。また、電極中心から遠ざかるに従って、電界強度が弱くなる分布になる。   FIG. 6 shows a graph of the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel and inside the closed space in the first state shown in FIG. The graph shows the electric field strength in a cross section passing through the center of the electrode and perpendicular to the main surface of the discharge electrode. The electrode center is the center in the width direction of the discharge electrode in FIG. When the discharge electrode and the counter electrode are arranged at substantially the center in the width direction of the reaction vessel, and the respective movable electromagnetic shielding materials are arranged at an equal distance from the transmission window, the high-frequency electric field distribution is shown in FIG. Thus, it has a shape that is symmetrical with respect to the electrode center with the electrode center as a maximum value. In addition, the electric field intensity becomes weaker as the distance from the electrode center increases.

図7に、図4に示す第2の状態における反応容器の内部および閉空間室の内部の高周波電界分布のグラフを示す。矢印52に示すように、高周波電界分布は、電極中心にピークがある状態から可動電磁シールド材が動いた向きに移動する。   FIG. 7 shows a graph of the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel and inside the closed space in the second state shown in FIG. As indicated by an arrow 52, the high-frequency electric field distribution moves in a direction in which the movable electromagnetic shield material moves from a state where there is a peak at the center of the electrode.

図8に、図5に示す第3の状態における反応容器の内部および閉空間室の内部の高周波電界分布のグラフを示す。矢印53に示すように、高周波電界分布は、電極中心にピークがある状態から可動電磁シールド材が動いた向きに移動する。本実施の形態においては、プラズマ処理を行ないながら、第1の状態から第3の状態までを連続的に繰り返している。すなわち、連続的に高周波電界分布を変化させている。   FIG. 8 shows a graph of the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel and inside the closed space in the third state shown in FIG. As indicated by an arrow 53, the high-frequency electric field distribution moves in a direction in which the movable electromagnetic shield material moves from a state where there is a peak at the center of the electrode. In the present embodiment, the first state to the third state are continuously repeated while performing the plasma treatment. That is, the high frequency electric field distribution is continuously changed.

基板などの被処理物に対するプラズマ処理においては、プラズマの電界強度が強いほど、多くの処理が行なわれる。すなわち、プラズマ処理速度も電界分布に対応した分布を有する。図3および図6に示す第1の状態においては、基板の表面における電極中心の位置に対して、最も多くのプラズマ処理が行なわれる。図4および図7に示す第2の状態、または、図5および図8に示す第3の状態においては、それぞれ、電極中心から離れた高周波電界分布のピークに対応する位置に対して、最も多くのプラズマ処理が行なわれる。   In plasma processing on an object to be processed such as a substrate, more processing is performed as the electric field strength of plasma is higher. That is, the plasma processing speed also has a distribution corresponding to the electric field distribution. In the first state shown in FIGS. 3 and 6, the most plasma treatment is performed on the position of the electrode center on the surface of the substrate. In the second state shown in FIG. 4 and FIG. 7 or the third state shown in FIG. 5 and FIG. The plasma treatment is performed.

たとえば、電磁界制御手段が上記の第1の状態に固定され、反応容器内部の電界強度が一定であれば、基板に対する処理量に高周波電界分布に対応する分布が生じる。しかし、本実施の形態においては、プラズマ処理を行なっているときに、連続的に高周波電界分布を変更している。したがって、プラズマ処理量を基板の表面全体にわたって均一化することができ、大型の基板に対しても一様なプラズマ処理を行なうことができる。   For example, if the electromagnetic field control means is fixed in the first state and the electric field intensity inside the reaction vessel is constant, a distribution corresponding to the high-frequency electric field distribution occurs in the processing amount for the substrate. However, in the present embodiment, the high-frequency electric field distribution is continuously changed during plasma processing. Therefore, the plasma processing amount can be made uniform over the entire surface of the substrate, and uniform plasma processing can be performed even on a large substrate.

本実施の形態においては、反応容器の内部の高周波電界分布を制御するための電磁界制御手段を備え、電磁界制御手段は、反応容器の外側に配置され、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐように形成された閉空間手段を含み、閉空間手段の内部の構成を変更することによって、反応容器の内部の高周波電界分布が変動するように形成されている。この構成を採用することにより、簡単な構成で、大型の被処理物に対して均一なプラズマ処理を行なうことができる。すなわち、高周波電界分布を変動させることにより、被処理物のそれぞれの位置におけるプラズマ処理量を平均化させることができる。   In the present embodiment, an electromagnetic field control means for controlling the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel is provided, and the electromagnetic field control means is disposed outside the reaction vessel and substantially prevents high-frequency leakage to the outside. The high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel is changed by changing the internal structure of the closed-space means. By adopting this configuration, a uniform plasma process can be performed on a large object to be processed with a simple configuration. That is, by varying the high-frequency electric field distribution, the plasma processing amount at each position of the workpiece can be averaged.

また、閉空間手段の内部の構成を変更するように形成されていることによって、反応容器の内部の構成物を移動したり回転したりせずに、反応容器の内部の高周波電界分布を変動させることができる。したがって、反応容器の内部の構成物の運動に起因するパーティクルの発生や、ガスの流れの乱れなどを防止することができ、均一なプラズマ処理を行なうことができる。   Further, by being configured to change the internal structure of the closed space means, the high-frequency electric field distribution inside the reaction container is changed without moving or rotating the internal structure of the reaction container. be able to. Therefore, it is possible to prevent the generation of particles due to the movement of the components inside the reaction vessel, the disturbance of the gas flow, and the like, and uniform plasma processing can be performed.

また、本実施の形態においては、反応容器の外側に配置された閉空間手段の内部の構成が変更可能に形成されている。反応容器は、気密性が必要なものが多く、反応容器の形状を変更することが困難であったり、複雑な機構が必要であったりするのに対して、反応容器の外部の閉空間手段は、気密性を必要としない。閉空間手段は、電磁界を遮断する電磁シールド効果が得られる程度に、電磁界が密閉できればよい。このため、閉空間手段の内部の構成を変化させることを、容易に実現することができ、容易に電磁界制御手段を形成することができる。   Moreover, in this Embodiment, the structure inside the closed space means arrange | positioned outside the reaction container is formed so that a change is possible. Many reaction vessels need to be airtight, and it is difficult to change the shape of the reaction vessel or a complicated mechanism is required. Does not require airtightness. The closed space means only needs to be able to seal the electromagnetic field to such an extent that an electromagnetic shielding effect for blocking the electromagnetic field can be obtained. Therefore, changing the internal configuration of the closed space means can be easily realized, and the electromagnetic field control means can be easily formed.

また、本実施の形態においては、閉空間手段は、反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、閉空間室の内部に移動可能な電磁シールド材が形成されている。この構成を採用することにより、反応容器の外部の閉空間手段において、電磁波の漏洩を閉空間室で完全に防止することができる。すなわち、電磁界の遮蔽を完全に行なうことができる。したがって、電磁界の隔壁の強度を強くすることができる。さらに、電磁シールド材を移動させることによって容易に閉空間の内部の構成を変更することができ、高周波電界分布を変動させる機能と電磁界を遮蔽する機能とを分離することができる。このため、電磁界制御手段の駆動を、安全にかつ制御性よく行なうことができる。   Further, in the present embodiment, the closed space means has an electromagnetically sealed closed space chamber except for a portion electromagnetically communicating with the reaction vessel, and can move to the inside of the closed space chamber. A shield material is formed. By adopting this configuration, leakage of electromagnetic waves can be completely prevented in the closed space chamber in the closed space means outside the reaction vessel. That is, the electromagnetic field can be completely shielded. Accordingly, the strength of the electromagnetic field partition can be increased. Furthermore, the internal configuration of the closed space can be easily changed by moving the electromagnetic shielding material, and the function of changing the high-frequency electric field distribution and the function of shielding the electromagnetic field can be separated. For this reason, the electromagnetic field control means can be driven safely and with good controllability.

さらに、本実施の形態においては、反応容器と、閉空間室の電磁的に連通する部分には、電気的な絶縁性を有する透過窓が配置されている。この構成を採用することにより、反応容器の内部をガス雰囲気を形成するための十分な気密性を容易に確保できるとともに、電磁的に連通する部分を有する閉空間手段を容易に形成することができる。   Further, in the present embodiment, a transmission window having electrical insulation is disposed in a portion of the reaction vessel that is in electromagnetic communication with the closed space. By adopting this configuration, it is possible to easily ensure sufficient airtightness for forming a gas atmosphere inside the reaction vessel, and it is possible to easily form a closed space means having a portion that communicates electromagnetically. .

また、本実施の形態における電磁界制御手段は、プラズマ処理を行なっているときに、反応容器の内部の高周波電界分布を変更できるように形成されている。すなわち、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、プラズマ処理を行なっているときに、可動電磁シールド材を移動できるように形成されている。この構成を採用することにより、高周波電界分布を変動させるために、プラズマ処理を中断する必要がなく、プラズマ処理を行ないながら、高周波電界分布を変化させることができる。言い換えれば、プラズマ処理を行ないながら、高周波電界分布を動的に変動させることができる。この結果、プラズマ処理とは別に高周波電界分布を変化させるための時間を別途かける必要がなく、一連のプラズマ処理の時間短縮を図ることができる。   In addition, the electromagnetic field control means in the present embodiment is formed so that the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be changed during plasma processing. That is, the high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment is formed so that the movable electromagnetic shielding material can be moved during the plasma processing. By adopting this configuration, it is not necessary to interrupt the plasma processing in order to change the high-frequency electric field distribution, and the high-frequency electric field distribution can be changed while performing the plasma processing. In other words, the high-frequency electric field distribution can be dynamically changed while performing plasma processing. As a result, it is not necessary to separately take a time for changing the high-frequency electric field distribution separately from the plasma processing, and the time for a series of plasma processing can be shortened.

また、電磁界制御手段は、高周波電界分布を連続的に変更できるように形成されている。本実施の形態においては、プラズマ処理を行なっているときに、連続的に可動電磁シールド材を移動できるように形成されている。この構成を採用することにより、不連続的に段階的に高周波電界分布を変動させる場合に比べて、高周波電界分布の所定時間における処理量が均一になる。すなわち、プラズマ処理量の所定時間における平均化が容易になって、高周波電界分布の時間積分の制御性が向上する。   The electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be changed continuously. In the present embodiment, the movable electromagnetic shielding material can be moved continuously during plasma processing. By adopting this configuration, the processing amount of the high-frequency electric field distribution in a predetermined time becomes uniform as compared with the case where the high-frequency electric field distribution is fluctuated in a stepwise manner. That is, the plasma processing amount can be easily averaged over a predetermined time, and the controllability of time integration of the high-frequency electric field distribution is improved.

また、共振器から放電電極までのインピーダンスが不連続的に変動する場合には、瞬間的にインピーダンス整合を行なうことが困難であるため、プラズマ処理中に、インピーダンスの不整合が生じて、安定したプラズマ処理を行なうことができずに、不均一なプラズマ処理になる可能性がある。しかし、高周波電界分布を連続的に変化させることによって、高周波電源に接続された共振器から放電電極までのインピーダンスが連続的に変化するため、共振器におけるインピーダンス整合を容易に行なうことができ、安定したプラズマ処理を行なうことができる。   In addition, when impedance from the resonator to the discharge electrode fluctuates discontinuously, it is difficult to instantaneously perform impedance matching. There is a possibility that the plasma processing cannot be performed and the plasma processing may be uneven. However, by continuously changing the high-frequency electric field distribution, the impedance from the resonator connected to the high-frequency power source to the discharge electrode changes continuously, so that impedance matching in the resonator can be easily performed and stable. Plasma treatment can be performed.

また、電磁界制御手段は、高周波電界分布の変化の速度を制御できるように形成されている。本実施の形態においては、可動電磁シールド材の移動速度を制御できるように形成されている。この構成を採用することにより、それぞれの時点での高周波電界分布に関する情報を基に、高周波電界分布を変動させる速度を最適化することができ、高周波電界分布の変動を最適な割合で加速または減速することができる。このため、それぞれの高周波電界分布におけるプラズマ処理時間をより高精度に制御することができ、より均一なプラズマ処理を行なうことができる。   The electromagnetic field control means is formed so as to control the rate of change of the high-frequency electric field distribution. In the present embodiment, it is formed so that the moving speed of the movable electromagnetic shield material can be controlled. By adopting this configuration, it is possible to optimize the speed of changing the high-frequency electric field distribution based on information about the high-frequency electric field distribution at each time point, and to accelerate or decelerate the fluctuation of the high-frequency electric field distribution at an optimal rate can do. For this reason, the plasma processing time in each high-frequency electric field distribution can be controlled with higher accuracy, and more uniform plasma processing can be performed.

また、電磁界制御手段は、高周波電界分布を繰返して、周期的に変動させることができるように形成されている。本実施の形態においては、2つの可動電磁シールド材26を、周期的に移動させることができるように形成されている。すなわち、第1の状態、第2の状態および第3の状態を、周期的に繰返すことができるように形成されている。この構成を採用することにより、所定の時間におけるプラズマ処理量を均一にすることができる。すなわち、プラズマ処理量の時間平均化を容易に行なうことができる。たとえば、一時的に高周波電界分布の変化の速度が速くなっていたとしても、時間平均化を行なうことによって、プラズマ処理量の均一化を図ることができる。   The electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be repeated and periodically varied. In the present embodiment, the two movable electromagnetic shield members 26 are formed so as to be able to move periodically. That is, it is formed so that the first state, the second state, and the third state can be repeated periodically. By adopting this configuration, the plasma processing amount in a predetermined time can be made uniform. That is, the plasma processing amount can be easily time-averaged. For example, even if the rate of change in the high-frequency electric field distribution is temporarily increased, the plasma processing amount can be made uniform by performing time averaging.

さらに、電磁界制御手段は、プラズマ処理が行なわれている間に、半周期の整数倍になるように、反応容器の内部の高周波電界分布を変動させることができるように形成されている。本実施の形態においては、プラズマ処理が行なわれる時間が、2つの可動電磁シールド材が、往復運動において往路または復路にかかる時間の整数倍になるように形成されている。   Further, the electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be varied so as to be an integral multiple of a half cycle during the plasma processing. In the present embodiment, the time during which the plasma treatment is performed is formed so that the two movable electromagnetic shielding materials are an integral multiple of the time required for the forward path or the return path in the reciprocating motion.

たとえば、プラズマ処理が可動電磁シールド材が第2の状態から始まった場合に、プラズマ処理の終了時には、可動電磁シールド材が第2の状態または第3の状態の位置になるように移動が行なわれる。この構成を採用することにより、プラズマ処理が周期的に繰返して行なわれ、かつ、半周期の途中でプラズマ処理が終了することがないため、均一なプラズマ処理を行なうことができる。   For example, when the plasma processing starts from the second state of the movable electromagnetic shielding material, the movement is performed so that the movable electromagnetic shielding material is in the second state or the third state at the end of the plasma processing. . By adopting this configuration, the plasma processing is periodically repeated, and the plasma processing does not end in the middle of the half cycle, so that uniform plasma processing can be performed.

本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、自動的に可動電磁シールド材が移動した後、自動的にプラズマ処理動作を実施する機能を有する。本実施の形態においては、プラズマ処理を行ないながら電磁界制御手段を駆動しているが、後述するように、プラズマ処理を一時停止した状態で電磁界制御手段を駆動して、形成される高周波電界分布が異なる状態にして、プラズマ処理を再開してもよい。上記の構成を採用することにより、所望のプラズマ処理を複数の工程に分割して処理を行なうときに、高周波電界分布を変化させて繰り返し行なうプラズマ処理を自動的に行なうことができる。   The high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment has a function of automatically performing a plasma processing operation after the movable electromagnetic shield material has automatically moved. In the present embodiment, the electromagnetic field control means is driven while performing plasma processing. However, as will be described later, the electromagnetic field control means is driven in a state where the plasma processing is temporarily stopped to form a high-frequency electric field formed. Plasma processing may be resumed with different distributions. By adopting the above-described configuration, it is possible to automatically perform plasma processing that is repeatedly performed by changing the high-frequency electric field distribution when performing processing by dividing a desired plasma processing into a plurality of steps.

また、本実施の形態においては、放電電極は、放電面の最大寸法が、反応容器の内部に導入される高周波の半波長よりも大きくなるように形成されている。本実施の形態においては、放電電極の平面形状の長方形の対角の長さが、導入される高周波の半波長よりも長くなるように形成されている。この構成の高周波プラズマ処理装置においては、放電電極の放電面領域に形成される高周波電界分布は正負が反転し得る。このため、被処理物の表面における高周波電界分布の電界強度の変化は大きくなり、プラズマ処理中に高周波電界分布を変動させることによって、極めて均一性の高いプラズマ処理を行なうことができる。すなわち、プラズマ処理中に高周波電界分布を変動させない静的なプラズマ処理に比べて、高周波電界分布を変動させる動的なプラズマ処理を行なうことによって、プラズマ処理の均一性を飛躍的に向上させることができる。   In the present embodiment, the discharge electrode is formed such that the maximum dimension of the discharge surface is larger than the half wavelength of the high frequency introduced into the reaction vessel. In the present embodiment, the diagonal length of the rectangular shape of the planar shape of the discharge electrode is formed to be longer than the half wavelength of the introduced high frequency. In the high-frequency plasma processing apparatus having this configuration, the high-frequency electric field distribution formed in the discharge surface region of the discharge electrode can be reversed between positive and negative. For this reason, the change in the electric field strength of the high-frequency electric field distribution on the surface of the object to be processed becomes large, and the plasma processing with extremely high uniformity can be performed by changing the high-frequency electric field distribution during the plasma processing. In other words, compared to static plasma processing that does not change the high-frequency electric field distribution during plasma processing, the plasma processing uniformity can be dramatically improved by performing dynamic plasma processing that changes the high-frequency electric field distribution. it can.

本実施の形態においては、電磁的に反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐ機能を有する閉空間手段を反応容器の外側に形成して、閉空間手段の構成を変更することによって、反応容器の内部の高周波電界分布を変動させながら処理を行なっている。すなわち、プラズマ処理を行なうと同時に、高周波電界分布を変動させている。プラズマ処理方法としては、特にこの形態に限られず、複数回のプラズマ処理工程を含み、それぞれのプラズマ処理工程において、閉空間手段の構成を変更することによって、それぞれの高周波電界分布のプラズマによって処理を行なっても構わない。   In the present embodiment, a closed space means having a function of electromagnetically communicating with the reaction vessel and substantially preventing leakage of high frequency to the outside is formed on the outside of the reaction vessel. By changing, the processing is performed while changing the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel. That is, the high frequency electric field distribution is changed simultaneously with the plasma processing. The plasma processing method is not particularly limited to this form, and includes a plurality of plasma processing steps. In each plasma processing step, the configuration of the closed space means is changed to perform processing with plasma of each high-frequency electric field distribution. You can do it.

たとえば、本実施の形態においては、プラズマ処理中に可動電磁シールド材が移動しているが、1つのプラズマ処理を行なった後に、プラズマを一度消滅させ、電磁シールド材を移動させた後に、再度同じ反応ガスのプラズマを形成して、プラズマ処理を継続しても構わない。たとえば、1つのプラズマ処理を3つの工程に分割して、それぞれの工程において、本実施の形態における第1の状態から第3の状態のプラズマ処理を順次行なってもよい。この方法を採用することによっても、均一なプラズマ処理を行なうことができる。   For example, in this embodiment, the movable electromagnetic shielding material is moved during the plasma processing, but after performing one plasma processing, the plasma is once extinguished and the electromagnetic shielding material is moved, and then the same again. A plasma of a reactive gas may be formed and the plasma treatment may be continued. For example, one plasma treatment may be divided into three steps, and the plasma treatment from the first state to the third state in this embodiment may be sequentially performed in each step. By adopting this method, uniform plasma processing can be performed.

または、本実施の形態においては、基板の表面を均一に処理する場合を例に挙げて説明したが、電磁界制御手段を駆動する速度を不規則にしたり、特定の高周波電界分布のみの処理を行なったりして、必要に応じて特定の位置におけるプラズマ処理を多く行なうことができる。すなわち、分布を有するプラズマ処理を行なうことができる。   Alternatively, in the present embodiment, the case where the surface of the substrate is processed uniformly has been described as an example. However, the speed at which the electromagnetic field control unit is driven is irregular, or only a specific high-frequency electric field distribution is processed. As a result, it is possible to perform many plasma treatments at specific positions as required. That is, plasma processing having a distribution can be performed.

本実施の形態においては、反応容器の両側の側方に配置された可動電磁シールド材を、同じ速度で移動させたが、特にこの形態に限られず、互いに異なる速度で可動電磁シールド材を移動させても構わない。または、一方の可動電磁シールド材のみを移動させても構わない。また、移動している途中に一方の可動電磁シールド材を一時停止させるなどの不規則な動きを含んでいても構わない。   In the present embodiment, the movable electromagnetic shielding material arranged on both sides of the reaction vessel is moved at the same speed, but not limited to this embodiment, the movable electromagnetic shielding material is moved at different speeds. It doesn't matter. Alternatively, only one movable electromagnetic shield material may be moved. Moreover, you may include irregular motions, such as temporarily stopping one movable electromagnetic shielding material in the middle of moving.

さらには、本実施の形態においては、電極中心に対して、対称になるように2つの電磁界制御手段が形成されているが、特にこの形態に限られず、電極中心に対して非対称に電磁界制御手段が形成されていても構わない。または、電磁界制御手段は、1つのみであっても、3個以上形成されていても構わない。   Furthermore, in the present embodiment, the two electromagnetic field control means are formed so as to be symmetric with respect to the electrode center. However, the present invention is not limited to this, and the electromagnetic field is asymmetric with respect to the electrode center. Control means may be formed. Alternatively, only one electromagnetic field control unit or three or more electromagnetic field control units may be formed.

また、反応容器と電磁界制御手段とが電磁的に連通する部分に形成された透過窓としては、反応容器の内側から外側に向けて電磁界を遮断することがないように形成されていることが好ましい。高周波電磁界を効率よく透過させるため、透過窓の最大寸法は、高周波の周波数に対応する波長に対して、少なくとも0.1倍以上であることが好ましい。さらに好ましくは、0.3倍以上である。この構成を採用することにより、透過窓を透過する際の電磁界の遮断を抑制することができる。たとえば、反応容器の内部を観察するためのビューポートは、絶縁材料であるサファイアなどによって形成されるが、これらは使用する高周波の波長に対して、十分に小さくなるように形成されている。透過窓としては、このような電磁界の遮断を行なうことがなく、電磁界を透過できるように十分大きく形成されていることが好ましい。   Further, the transmission window formed in the portion where the reaction vessel and the electromagnetic field control means communicate electromagnetically should be formed so as not to block the electromagnetic field from the inside to the outside of the reaction vessel. Is preferred. In order to efficiently transmit the high-frequency electromagnetic field, the maximum size of the transmission window is preferably at least 0.1 times the wavelength corresponding to the high-frequency frequency. More preferably, it is 0.3 times or more. By adopting this configuration, it is possible to suppress blocking of the electromagnetic field when passing through the transmission window. For example, the viewport for observing the inside of the reaction vessel is formed of sapphire, which is an insulating material, and these are formed to be sufficiently small with respect to the high-frequency wavelength used. The transmission window is preferably formed sufficiently large so that the electromagnetic field can be transmitted without blocking the electromagnetic field.

また、本実施の形態においては、透過窓や可動電磁シールド材は、平板状に形成されているが、特にこの形態に限られず、任意の形状を採用することができる。   Moreover, in this Embodiment, although the permeation | transmission window and the movable electromagnetic shielding material are formed in flat form, it is not restricted to this form in particular, Arbitrary shapes can be employ | adopted.

また、本実施の形態においては、プラズマ処理方法として、1つの同じ反応性ガスを導入して、複数回のプラズマ処理を行なったが、特にこの形態に限られず、それぞれのプラズマ処理の工程において、異なる反応性ガスを導入してもよい。すなわち、1つのプラズマ処理を終了した後に、排気装置によって排気して、異なる反応性ガスを反応容器の内部に導入して、同一の基板に対して異なるプラズマ処理を行なっても構わない。   Further, in the present embodiment, as the plasma processing method, one same reactive gas is introduced and the plasma processing is performed a plurality of times. However, the present invention is not limited to this mode, and in each plasma processing step, Different reactive gases may be introduced. That is, after one plasma process is completed, different plasma processes may be performed on the same substrate by exhausting with an exhaust device and introducing different reactive gases into the reaction vessel.

また、複数にプラズマ処理を分割した場合、プラズマ処理の処理時間は、それぞれの工程において、同じである必要はなく、所望とするプラズマ処理分布(たとえば均一化を行なう処理)に応じて、変更しても構わない。または、それぞれの工程において、放電電極に印加する高周波の電圧を変化させても構わない。   In addition, when the plasma processing is divided into a plurality of times, the processing time of the plasma processing does not have to be the same in each step, and is changed according to a desired plasma processing distribution (for example, processing for performing homogenization). It doesn't matter. Or in each process, you may change the high frequency voltage applied to a discharge electrode.

(実施の形態2)
(構成)
図9から図13を参照して、本発明に基づく実施の形態2における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
(Embodiment 2)
(Constitution)
With reference to FIG. 9 to FIG. 13, a high-frequency plasma processing apparatus and a high-frequency plasma processing method in Embodiment 2 based on the present invention will be described.

高周波プラズマ処理装置が、反応容器、放電電極、対向電極を含むことは、実施の形態1における高周波プラズマ処理装置と同様である。本実施の形態においては、電磁界制御手段に含まれる閉空間手段の構成が、実施の形態1における高周波プラズマ処理装置と異なる。本実施の形態においては、反応容器の側面のうち、互いに対向する側面に、2つの閉空間手段が形成されている。   The high-frequency plasma processing apparatus includes a reaction vessel, a discharge electrode, and a counter electrode, similar to the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment. In the present embodiment, the configuration of the closed space means included in the electromagnetic field control means is different from the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment. In the present embodiment, two closed space means are formed on the side surfaces of the reaction vessel facing each other.

図9は、本実施の形態における第1の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。第1の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段が、蛇腹型電磁シールド材28および可動電磁シールド材26を含む。閉空間手段は、反応容器5に形成された透過窓16を覆うように配置されている。蛇腹型電磁シールド材28は、伸縮可能なように形成され、透過窓16の主表面と垂直な方向に伸縮するように形成されている。蛇腹型電磁シールド材28は、印加される高周波を遮断できる導電性の材料で形成されている。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of the first high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the first high-frequency plasma processing apparatus, the closed space means includes a bellows type electromagnetic shield material 28 and a movable electromagnetic shield material 26. The closed space means is arranged so as to cover the transmission window 16 formed in the reaction vessel 5. The bellows-type electromagnetic shield material 28 is formed so as to be stretchable and stretched in a direction perpendicular to the main surface of the transmission window 16. The bellows type electromagnetic shielding material 28 is formed of a conductive material capable of blocking an applied high frequency.

蛇腹型電磁シールド材28の一方の端部は、反応容器5および透過窓16に接続されている。蛇腹型電磁シールド材28の他方の端部には、可動電磁シールド材26が形成されている。可動電磁シールド材26は、平板状に形成され、蛇腹型電磁シールド材28の他方の端部の開口を完全に塞ぐように形成されている。可動電磁シールド材26は、平板状に形成され、可動電磁シールド材26の主表面に、該主表面に垂直な向きに支持棒27が接続されている。   One end of the bellows type electromagnetic shielding material 28 is connected to the reaction vessel 5 and the transmission window 16. A movable electromagnetic shield material 26 is formed at the other end of the bellows type electromagnetic shield material 28. The movable electromagnetic shield material 26 is formed in a flat plate shape so as to completely close the opening at the other end of the bellows type electromagnetic shield material 28. The movable electromagnetic shield material 26 is formed in a flat plate shape, and a support rod 27 is connected to the main surface of the movable electromagnetic shield material 26 in a direction perpendicular to the main surface.

閉空間手段は、支持棒27を矢印54の方向に移動することによって、閉空間手段の構成が変更できるように形成されている。閉空間手段は、支持棒27を移動することにより、空間形状が変化するように形成されている。すなわち、蛇腹型電磁シールド材28が伸縮することにより、閉空間手段の空間形状が変化するように形成されている。また、第1の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段の空間形状が変化することにより、閉空間手段の体積が変化するように形成されている。また、閉空間手段の電磁的な隔壁の少なくとも一部が移動するように形成されている。反応容器の側面に形成された2つの閉空間手段は、それぞれが独立に制御されるように形成されている。   The closed space means is formed so that the configuration of the closed space means can be changed by moving the support rod 27 in the direction of the arrow 54. The closed space means is formed such that the space shape changes by moving the support rod 27. That is, the space shape of the closed space means is changed when the bellows-type electromagnetic shield material 28 expands and contracts. Further, the first high-frequency plasma processing apparatus is formed so that the volume of the closed space means changes as the space shape of the closed space means changes. Further, at least a part of the electromagnetic partition of the closed space means is formed to move. The two closed space means formed on the side surface of the reaction vessel are formed so as to be controlled independently.

図10に、本実施の形態における第2の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。第2の高周波プラズマ処理装置における閉空間手段は、電磁シールド管21および可動電磁シールド材29を含む。   FIG. 10 shows a schematic cross-sectional view of the second high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. The closed space means in the second high-frequency plasma processing apparatus includes an electromagnetic shield tube 21 and a movable electromagnetic shield material 29.

反応容器5の透過窓16のまわりには、一方の端部が開口した電磁シールド管21が形成されている。電磁シールド管21は、透過窓16の外縁に沿って形成されている。電磁シールド管21は、環状に形成され、内部には電磁シールド管21の断面形状に沿う形状を有する可動電磁シールド材29が形成されている。可動電磁シールド材29は、平板状の部分と、電磁シールド管21の内面に沿って平板状の部分から突出するように形成された突出部とを含む。可動電磁シールド材29と電磁シールド管21との間には、わずかな隙間が形成されている。この隙間は、印加される高周波が外部に実質的に漏れないように十分に小さく形成されている。   Around the transmission window 16 of the reaction vessel 5, an electromagnetic shield tube 21 having one end opened is formed. The electromagnetic shield tube 21 is formed along the outer edge of the transmission window 16. The electromagnetic shield tube 21 is formed in an annular shape, and a movable electromagnetic shield material 29 having a shape along the cross-sectional shape of the electromagnetic shield tube 21 is formed inside. The movable electromagnetic shielding material 29 includes a flat plate portion and a protruding portion formed so as to protrude from the flat plate portion along the inner surface of the electromagnetic shield tube 21. A slight gap is formed between the movable electromagnetic shield material 29 and the electromagnetic shield tube 21. This gap is formed sufficiently small so that the applied high frequency does not substantially leak outside.

可動電磁シールド材29の平板状の部分には、平板状の部分の主表面に垂直に延在するように、支持棒27が接続されている。可動電磁シールド材29は、支持棒27が、矢印55に示す方向に移動することによって、矢印55に示す方向に移動するように形成されている。このように、第2の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段の電磁的な隔壁の少なくとも一部が移動するように形成されている。また、閉空間手段の空間形状および、閉空間手段の体積が変更するように形成されている。2つの閉空間手段は、それぞれが独立して制御されるように形成されている。すなわち、2つの可動電磁シールド材29が互いに独立して移動するように形成されている。   A support rod 27 is connected to the flat part of the movable electromagnetic shield material 29 so as to extend perpendicularly to the main surface of the flat part. The movable electromagnetic shield material 29 is formed to move in the direction indicated by the arrow 55 when the support rod 27 moves in the direction indicated by the arrow 55. Thus, in the second high frequency plasma processing apparatus, at least a part of the electromagnetic partition walls of the closed space means is formed to move. Further, the space shape of the closed space means and the volume of the closed space means are changed. The two closed space means are formed so that each is controlled independently. That is, the two movable electromagnetic shielding materials 29 are formed so as to move independently of each other.

このように、本実施の形態における第1の高周波プラズマ処理装置および第2の高周波プラズマ処理装置は、閉空間手段によって形成される電磁的な閉空間の空間形状が変更可能に形成されている。   Thus, the first high-frequency plasma processing apparatus and the second high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment are formed so that the space shape of the electromagnetic closed space formed by the closed space means can be changed.

図11に、本実施の形態における第3の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。第3の高周波プラズマ処理装置における閉空間手段は、透過窓16の外側に透過窓16を塞ぐように形成された閉空間室22と、閉空間室22に出し入れが可能な電磁シールドシャッタとを含む。   FIG. 11 shows a schematic cross-sectional view of a third high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. The closed space means in the third high-frequency plasma processing apparatus includes a closed space chamber 22 formed so as to close the transmission window 16 outside the transmission window 16, and an electromagnetic shield shutter that can be taken in and out of the closed space chamber 22. .

第3の高周波プラズマ処理装置においては、電磁シールドシャッタとして可動電磁シールド材30および支持棒31が形成されている。また、閉空間室22の内部に可動電磁シールド材30の出し入れが可能なように、閉空間室22に挿入口35が形成されている。可動電磁シールド材30は、支持棒31を矢印56に示す方向に移動することによって、閉空間室22への出し入れができるように形成されている。   In the third high-frequency plasma processing apparatus, a movable electromagnetic shield material 30 and a support rod 31 are formed as an electromagnetic shield shutter. An insertion port 35 is formed in the closed space chamber 22 so that the movable electromagnetic shield material 30 can be taken in and out of the closed space chamber 22. The movable electromagnetic shield member 30 is formed so that it can be taken in and out of the closed space 22 by moving the support bar 31 in the direction indicated by the arrow 56.

可動電磁シールド材30は、導電性を有する材料で形成されている。可動電磁シールド材30は、板状に形成され、平面形状が透過窓16の平面形状に沿うように形成されている。さらに、可動電磁シールド材30は、平面形状が閉空間室22の断面形状に沿うように形成されている。挿入口35は、可動電磁シールド材30の形状に沿うように形成されている。可動電磁シールド材30は、透過窓16の近傍に配置されている。   The movable electromagnetic shield material 30 is made of a conductive material. The movable electromagnetic shielding material 30 is formed in a plate shape, and the planar shape is formed along the planar shape of the transmission window 16. Furthermore, the movable electromagnetic shield material 30 is formed so that the planar shape thereof follows the cross-sectional shape of the closed space chamber 22. The insertion port 35 is formed along the shape of the movable electromagnetic shield material 30. The movable electromagnetic shield material 30 is disposed in the vicinity of the transmission window 16.

可動電磁シールド材30および挿入口35は、可動電磁シールド材30がいずれの位置にあっても高周波が外部に漏れないように形成されている。本実施の形態においては、可動電磁シールド材30が完全に閉空間室22に挿入されたとき、可動電磁シールド材30の出し入れを行なっているとき、および可動電磁シールド材30を閉空間室22の内部から取出したときのいずれにおいても、可動電磁シールド材30と挿入口35との隙間が高周波の波長よりも十分に小さくなるように形成されている。   The movable electromagnetic shield material 30 and the insertion port 35 are formed so that no high frequency leaks to the outside regardless of the position of the movable electromagnetic shield material 30. In the present embodiment, when the movable electromagnetic shield material 30 is completely inserted into the closed space chamber 22, when the movable electromagnetic shield material 30 is taken in and out, and when the movable electromagnetic shield material 30 is placed in the closed space chamber 22. In any case when taken out from the inside, the gap between the movable electromagnetic shielding material 30 and the insertion port 35 is formed to be sufficiently smaller than the wavelength of the high frequency.

図12に、本実施の形態における第4の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。第4の高周波プラズマ処理装置の閉空間手段は、透過窓16の電磁的に反応容器5に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室23および閉空間室24を含む。閉空間室23および閉空間室24は、それぞれが導電性を有する材料で形成されている。閉空間室23および閉空間室24は、それぞれがシリコンオイルタンク10に接続されている。シリコンオイルタンク10の内部には、シリコンオイル9が充填されている。   FIG. 12 shows a schematic cross-sectional view of the fourth high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. The closed space means of the fourth high-frequency plasma processing apparatus includes a closed space chamber 23 and a closed space chamber 24 that are electromagnetically sealed except for the portion of the transmission window 16 that communicates with the reaction vessel 5 electromagnetically. The closed space chamber 23 and the closed space chamber 24 are each formed of a conductive material. The closed space chamber 23 and the closed space chamber 24 are each connected to the silicon oil tank 10. The silicon oil tank 10 is filled with silicon oil 9.

閉空間室23,24は、それぞれの透過窓16を塞ぐように形成されている。閉空間室23,24は、透過窓16を覆うように形成され、投入される高周波が外部に漏れないように形成されている。閉空間室23,24の底部には、貫通口36,37が形成され、貫通口36,37には、シリコンオイルタンク10が接続されている。貫通口36,37は、高周波が外部に漏れないように、投入される高周波の波長に対して、十分に小さくなるように形成されている。   The closed space chambers 23 and 24 are formed so as to block the respective transmission windows 16. The closed space chambers 23 and 24 are formed so as to cover the transmission window 16 and are formed so that the high frequency to be input does not leak to the outside. Through holes 36 and 37 are formed at the bottoms of the closed space chambers 23 and 24, and the silicon oil tank 10 is connected to the through holes 36 and 37. The through holes 36 and 37 are formed so as to be sufficiently small with respect to the wavelength of the input high frequency so that the high frequency does not leak outside.

閉空間室23は、内部の空間がほぼ直方体状に形成されている。シリコンオイルタンク10のシリコンオイル9は、図示しないポンプなどのシリコンオイル供給手段によって、閉空間室23の内部に供給される。すなわち、本実施の形態における閉空間手段には、矢印57に示すように、閉空間室23の内部にシリコンオイルが充填されるように形成されている。シリコンオイル供給手段は、閉空間室23の任意の高さまでシリコンオイルを充填でき、または排出できるように形成されている。   The closed space chamber 23 has an internal space formed in a substantially rectangular parallelepiped shape. Silicon oil 9 in the silicon oil tank 10 is supplied to the inside of the closed space 23 by silicon oil supply means such as a pump (not shown). That is, the closed space means in the present embodiment is formed so that silicon oil is filled into the closed space chamber 23 as indicated by an arrow 57. The silicon oil supply means can be filled or discharged to an arbitrary height of the closed space chamber 23.

反応容器5の側面において、閉空間室23が形成されている側と反対側には、透過窓16を塞ぐように閉空間室24が形成されている。閉空間室24は、側方に向かって直方体状に延在する部分と、該直方体状の部分から下側に向かって延びるように形成された部分とを含む。シリコンオイル9は、図示しないポンプなどのシリコンオイル供給手段によって、矢印57に示すように閉空間室24の内部に供給され、または排出される。   On the side surface of the reaction vessel 5, a closed space chamber 24 is formed on the side opposite to the side where the closed space chamber 23 is formed so as to close the transmission window 16. The closed space 24 includes a portion extending in a rectangular parallelepiped shape toward the side, and a portion formed so as to extend downward from the rectangular parallelepiped portion. The silicon oil 9 is supplied into or discharged from the closed space 24 as indicated by an arrow 57 by a silicon oil supply means such as a pump (not shown).

閉空間室23および閉空間室24に注入されるシリコンオイルの量は、それぞれが独立して制御可能なように形成されている。また、上記のシリコンオイル供給手段は、閉空間室23,24へのシリコンオイルの出し入れを連続的に徐々に行なうことができるように形成されている。また、シリコンオイル供給手段は、液体の注入の速度および排出の速度を制御できるように形成されている。   The amount of silicon oil injected into the closed space chamber 23 and the closed space chamber 24 is formed so that each can be controlled independently. The silicon oil supply means is formed so that the silicon oil can be taken into and out of the closed space chambers 23 and 24 gradually and gradually. The silicon oil supply means is formed so as to control the liquid injection speed and the liquid discharge speed.

このように、第4の高周波プラズマ処理装置においては、シリコンオイルを閉空間室の内部に充填することによって、閉空間手段の内部の平均的な比透電率が変更できるように形成されている。また、第4の高周波プラズマ処理装置においては、反応容器5の両側にそれぞれ形成された閉空間手段の構成が異なる。すなわち、電極中心を通る対称軸に対して、閉空間手段が非対称になるように形成されている。   Thus, the fourth high-frequency plasma processing apparatus is formed so that the average relative electric conductivity inside the closed space means can be changed by filling the inside of the closed space chamber with silicon oil. . In the fourth high-frequency plasma processing apparatus, the configuration of the closed space means formed on both sides of the reaction vessel 5 is different. That is, the closed space means is formed to be asymmetric with respect to the axis of symmetry passing through the electrode center.

図13に、本実施の形態における第5の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。第5の高周波プラズマ処理装置における閉空間手段は、閉空間室25および可動電磁シールド材50を含む。閉空間手段は、電極中心に対して対称になるように形成されている。   FIG. 13 shows a schematic cross-sectional view of a fifth high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. The closed space means in the fifth high-frequency plasma processing apparatus includes a closed space chamber 25 and a movable electromagnetic shield material 50. The closed space means is formed to be symmetric with respect to the electrode center.

閉空間室25は、透過窓16を塞ぐように形成され、反応容器5の上下方向に延在するように形成されている。閉空間室25の内部には、可動電磁シールド材50が形成されている。可動電磁シールド材50は、一方の側が開口した箱型になるように形成されている。可動電磁シールド材50は、開口した側が反応容器5に向くように、配置されている。   The closed space 25 is formed so as to close the transmission window 16 and extends in the vertical direction of the reaction vessel 5. A movable electromagnetic shield material 50 is formed inside the closed space chamber 25. The movable electromagnetic shield material 50 is formed to be a box shape with one side opened. The movable electromagnetic shield material 50 is arranged so that the opened side faces the reaction vessel 5.

可動電磁シールド材50は、長手方向のほぼ中央部分が仕切り電磁シールド材38で仕切られている。仕切り電磁シールド材38は、板状に形成され、可動電磁シールド材50で囲まれる空間を2つの空間に分割するように形成されている。可動電磁シールド材50および仕切り電磁シールド材38は、導電性を有する材料で形成されている。   The movable electromagnetic shield material 50 has a substantially central portion in the longitudinal direction partitioned by a partition electromagnetic shield material 38. The partition electromagnetic shield material 38 is formed in a plate shape, and is formed so as to divide the space surrounded by the movable electromagnetic shield material 50 into two spaces. The movable electromagnetic shield material 50 and the partition electromagnetic shield material 38 are made of a conductive material.

可動電磁シールド材50において、仕切り電磁シールド材38で区切られた一方の空間には、固体誘電体11が配置されている。固体誘電体11は、比透電率が1よりも大きな部材である。仕切り電磁シールド材38で区切られた他方の空間には、何も充填されておらず、比透電率は1である。可動電磁シールド材50は、閉空間室25の内部を矢印58に示す方向に移動可能に形成されている。   In the movable electromagnetic shield material 50, the solid dielectric 11 is disposed in one space partitioned by the partition electromagnetic shield material 38. The solid dielectric 11 is a member having a relative conductivity greater than 1. The other space partitioned by the partition electromagnetic shielding material 38 is not filled with anything, and the relative conductivity is 1. The movable electromagnetic shielding material 50 is formed to be movable in the direction indicated by the arrow 58 inside the closed space 25.

固体誘電体11は、閉空間室25の内部において、移動可能なように形成されている。本実施の形態においては、可動電磁シールド材50が固体誘電体11とともに、矢印58に示す方向に移動するように移動手段が形成されている(図示せず)。移動手段は、反応容器の両側に配置された可動電磁シールド材50が、それぞれ独立して制御可能なように形成されている。   The solid dielectric 11 is formed to be movable inside the closed space 25. In the present embodiment, moving means is formed (not shown) so that the movable electromagnetic shielding material 50 moves together with the solid dielectric 11 in the direction indicated by the arrow 58. The moving means is formed so that the movable electromagnetic shield members 50 arranged on both sides of the reaction vessel can be controlled independently.

可動電磁シールド材50は、図13において、矢印58に示す方向のうち、可動電磁シールド材50が上側に向かって移動することにより、透過窓16の主表面全体に対して、固体誘電体11が対向するように配置される。また、可動電磁シールド材50は、図13において、矢印58に示す方向のうち、下側に向かって移動することにより、透過窓16の主表面に対して、固体誘電体11が対向せずに仕切り電磁シールド材38で仕切られた空間が対向するように形成されている。   In FIG. 13, the movable electromagnetic shielding material 50 moves the moving electromagnetic shielding material 50 upward in the direction indicated by the arrow 58, so that the solid dielectric 11 is applied to the entire main surface of the transmission window 16. It arrange | positions so that it may oppose. Moreover, the movable electromagnetic shielding material 50 moves downward in the direction indicated by the arrow 58 in FIG. 13, so that the solid dielectric 11 does not face the main surface of the transmission window 16. Spaces partitioned by the partition electromagnetic shield material 38 are formed to face each other.

上記以外の構成については、実施の形態1における高周波プラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。   Since the configuration other than the above is the same as that of the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment, description thereof will not be repeated here.

(作用・効果、高周波プラズマ処理方法)
本実施の形態において、図9に示す第1の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段に蛇腹型電磁シールド材が含まれる。また、図10に示す第2の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段に電磁シールド管および可動電磁シールド材が含まれる。また、図11に示す第3の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段に電磁シールドシャッタが含まれる。これらのうち、いずれかの閉空間手段を含むことによって、実施の形態1と同様に、反応容器の内部における高周波電界分布を変動させることができ、簡単な構成で大型の被処理物に対して均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。
(Function / Effect, High Frequency Plasma Treatment Method)
In the present embodiment, in the first high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 9, the closed space means includes a bellows type electromagnetic shielding material. In the second high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 10, the closed space means includes an electromagnetic shield tube and a movable electromagnetic shield material. In the third high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 11, the closed space means includes an electromagnetic shield shutter. Among these, by including any closed space means, the high-frequency electric field distribution in the reaction vessel can be changed as in the first embodiment. A high-frequency plasma processing apparatus capable of performing uniform plasma processing can be provided.

図9に示す第1の高周波プラズマ処理装置においては、矢印54に示す方向に、可動電磁シールド材26を動かすことによって、蛇腹型電磁シールド材28が伸縮する。蛇腹型電磁シールド材28が伸縮することにより、閉空間手段の空間形状および体積が変化して、反応容器の内部の高周波電界分布が変動する。   In the first high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 9, the bellows-type electromagnetic shield material 28 expands and contracts by moving the movable electromagnetic shield material 26 in the direction indicated by the arrow 54. As the bellows-type electromagnetic shield material 28 expands and contracts, the space shape and volume of the closed space means change, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel changes.

図10に示す第2の高周波プラズマ処理装置においては、矢印55に示す方向に、可動電磁シールド材29を移動することによって、可動電磁シールド材29および電磁シールド管21によって囲まれる閉空間手段の空間形状および体積が変化して、反応容器の内部の高周波電界分布が変動する。   In the second high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 10, by moving the movable electromagnetic shield material 29 in the direction indicated by the arrow 55, the space of the closed space means surrounded by the movable electromagnetic shield material 29 and the electromagnetic shield tube 21. The shape and volume change, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel changes.

第1の高周波プラズマ処理装置および第2の高周波プラズマ処理装置においては、電磁界制御手段は、閉空間手段の電磁的な隔壁の少なくとも一部が移動するように形成されている。この構成を採用することにより、容易な構造で、閉空間手段の空間形状を変化させることができる。電磁的な隔壁は、反応容器や共振器の筐体などと比べて、可動機能を付与することが容易であるため、容易にプラズマ処理装置の設計を行なえるとともに、構成が簡単になる。   In the first high-frequency plasma processing apparatus and the second high-frequency plasma processing apparatus, the electromagnetic field control means is formed so that at least a part of the electromagnetic partition walls of the closed space means moves. By adopting this configuration, the space shape of the closed space means can be changed with an easy structure. Since the electromagnetic partition wall can be easily provided with a movable function as compared with a reaction vessel, a resonator housing, and the like, the plasma processing apparatus can be easily designed and the configuration can be simplified.

さらに、電磁的な隔壁には、閉空間手段の内側となる表面部に高周波電流が流れるものの、外側の表面部に電流が流れることがなく、接地状態にすることができる。したがって、電磁的な隔壁を移動させるために電磁的な隔壁の支持手段を取付ける場合に、電気的な絶縁性などを配慮する必要がない。このように、電磁的な隔壁を移動させるための移動手段には、高周波電流が流れることを容易に排除することができ、容易な構成で閉空間手段を形成することができる。   Furthermore, although the high frequency current flows through the electromagnetic partition wall on the inner surface portion of the closed space means, the current does not flow through the outer surface portion, and can be grounded. Therefore, it is not necessary to consider electrical insulation when attaching the support means for the electromagnetic partition to move the electromagnetic partition. As described above, the moving means for moving the electromagnetic partition walls can easily exclude the flow of the high-frequency current, and the closed space means can be formed with an easy configuration.

第2の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段を形成するための部品の点数を少なくすることができ、構成をより簡単にすることができる。一方で、実施の形態1における高周波プラズマ処理装置や本実施の形態における第3のプラズマ処理装置のように、反応容器の側面に閉空間手段として閉空間室が形成されることにより、外部への高周波の漏れを確実に遮断することができる。たとえば、閉空間室が形成されることにより、可動電磁シールド材の不具合などによって可動電磁シールド材と閉空間室との間に隙間が生じても、高周波が外部に漏洩することを防止できる。   In the second high-frequency plasma processing apparatus, the number of parts for forming the closed space means can be reduced, and the configuration can be simplified. On the other hand, a closed space chamber is formed as a closed space means on the side surface of the reaction vessel as in the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment and the third plasma processing apparatus in the present embodiment. High-frequency leakage can be reliably blocked. For example, by forming the closed space chamber, even if a gap is generated between the movable electromagnetic shield material and the closed space chamber due to a failure of the movable electromagnetic shield material, high frequency can be prevented from leaking to the outside.

図11に示す第3の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間室22に出し入れが可能な電磁シールドシャッタが形成されている。電磁シールドシャッタを移動させることにより、閉空間手段の内部の体積を急激に変化させることができ、反応容器の内部に形成される高周波電界分布を急激に変動させることができる。   In the third high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 11, an electromagnetic shield shutter that can be taken in and out of the closed space chamber 22 is formed. By moving the electromagnetic shield shutter, the volume inside the closed space means can be changed abruptly, and the high-frequency electric field distribution formed inside the reaction vessel can be changed abruptly.

本実施の形態においては、電磁シールドシャッタが透過窓の近傍に配置されている。この構成を採用することにより、電磁的な閉空間を大きく変化させることができ、大きく高周波電界分布を変化させることができる。また、本実施の形態においては、1つの閉空間室に対して1つの電磁シールドシャッタが形成されているが、特にこの形態に限られず、1つの閉空間室に対して、複数の電磁シールドシャッタが形成されていてもよい。この構成を採用することにより、高周波電界分布を変化させる大きさを、必要に応じて適宜変更することができる。   In the present embodiment, an electromagnetic shield shutter is disposed in the vicinity of the transmission window. By adopting this configuration, the electromagnetic closed space can be greatly changed, and the high-frequency electric field distribution can be greatly changed. In this embodiment, one electromagnetic shield shutter is formed for one closed space chamber. However, the present invention is not limited to this, and a plurality of electromagnetic shield shutters are provided for one closed space chamber. May be formed. By adopting this configuration, the magnitude of changing the high-frequency electric field distribution can be appropriately changed as necessary.

第3の高周波プラズマ処理装置において、本実施の形態においては、電磁シールドシャッタの挿入口を十分に小さくすることにより、外部に高周波が漏洩することを防止しているが、特にこの形態に限られず、たとえば、メタルシールのゲートバルブが配置されていてもよい。   In the third high-frequency plasma processing apparatus, in this embodiment, the insertion opening of the electromagnetic shield shutter is made sufficiently small to prevent leakage of high frequency to the outside. However, the present invention is not limited to this form. For example, a metal seal gate valve may be arranged.

図12に示す第4の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段が閉空間室23,24を含み、閉空間室23,24にシリコンオイルタンク10が接続され、シリコンオイルを閉空間室の内部に注入および排出できるように形成されている。すなわち、電磁界制御手段は、閉空間手段の内部における平均的な比透電率が変更可能に形成されている。図13に示す第5の高周波プラズマ処理装置においては、液体の代わりに固体誘電体が配置され、固体誘電体が閉空間室25の内部を移動できるように形成されている。これらのうちいずれかの構成を採用することによっても、構成が簡単で大型の被処理物に対して均一なプラズマ処理を行なうことができる。   In the fourth high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 12, the closed space means includes closed space chambers 23 and 24, and the silicon oil tank 10 is connected to the closed space chambers 23 and 24, and the silicon oil is supplied to the inside of the closed space chamber. It is formed so that it can be injected and discharged. That is, the electromagnetic field control means is formed such that the average relative permeability inside the closed space means can be changed. In the fifth high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 13, a solid dielectric is disposed in place of the liquid, and the solid dielectric is formed so as to move inside the closed space 25. By adopting any one of these configurations, a uniform plasma treatment can be performed on a large object to be processed with a simple configuration.

第4の高周波プラズマ処理装置において、シリコンオイルは、一般的に比透電率が2以上の値を有する。このシリコンオイル9を、閉空間室23および閉空間室24のうち少なくとも一方に注入することによって、閉空間室の内部の平均的な比透電率を上昇させることができる。また、注入したシリコンオイル9を閉空間室から排出することによって、上記の閉空間室の平均的な比誘電率を低下させることができる。   In the fourth high-frequency plasma processing apparatus, silicon oil generally has a value of relative conductivity of 2 or more. By injecting the silicon oil 9 into at least one of the closed space chamber 23 and the closed space chamber 24, the average relative electric conductivity inside the closed space chamber can be increased. Further, by discharging the injected silicon oil 9 from the closed space chamber, the average relative dielectric constant of the closed space chamber can be lowered.

一般的に、比透電率が高い領域においては、高周波の波長が短くなる。このため、比透電率を上昇させることにより、実質的に電磁的な閉空間の体積を減少させることと同等の効果がある。また、逆に、電磁的な閉空間の比透電率を下げることは、電磁的な閉空間の体積を大きくすることと同様の効果がある。したがって、閉空間室23および閉空間室24のうち少なくとも一方の内部にシリコンオイルを注入または排出することによって、反応容器の内部の高周波電界分布を変動させることができる。シリコンオイルの注入または排出においては、それぞれのプラズマ処理の前に行なうほか、プラズマ処理を行なっているときに、注入または排出を行なってもよい。   In general, in a region where the relative conductivity is high, the wavelength of the high frequency is shortened. For this reason, there exists an effect equivalent to reducing the volume of electromagnetic closed space substantially by raising a relative electrical conductivity. Conversely, reducing the relative permeability of the electromagnetic closed space has the same effect as increasing the volume of the electromagnetic closed space. Therefore, by injecting or discharging silicon oil into at least one of the closed space chamber 23 and the closed space chamber 24, the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be changed. Silicon oil may be injected or discharged before each plasma treatment, or may be injected or discharged during the plasma treatment.

第4の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段および閉空間手段の内部において、機械的に駆動される部分がないために、駆動系の動作不良による高周波の漏洩を防止することができる。本実施の形態においては、閉空間室に注入する液体としてシリコンオイルを用いたが、特にシリコンオイルに限られず、比誘電率が1よりも大きい特性を有する液体であればよい。または、閉空間室の内部に注入することによって、閉空間室の内部の平均的な比透電率が変化する液体であればよい。   In the fourth high-frequency plasma processing apparatus, since there is no mechanically driven portion inside the closed space means and the closed space means, it is possible to prevent high-frequency leakage due to malfunction of the drive system. In this embodiment, silicon oil is used as the liquid to be injected into the closed space. However, the liquid is not limited to silicon oil, and any liquid having a relative dielectric constant larger than 1 may be used. Or what is necessary is just the liquid from which the average relative electrical conductivity inside a closed space chamber changes by inject | pouring into the inside of a closed space chamber.

また、閉空間室に液体を連続的に注入または排出することによって、反応容器の内部の高周波電界分布を連続的に変化させることができる。さらに、液体の注入の速度または排出の速度を制御することによって、高周波電界分布の変動の速度を容易に制御することができる。   Moreover, the high frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be continuously changed by continuously injecting or discharging liquid into the closed space chamber. Furthermore, by controlling the rate of liquid injection or discharge, the rate of fluctuation of the high-frequency electric field distribution can be easily controlled.

図13に示す第5の高周波プラズマ処理装置においては、液体を閉空間室に注入または排出する代わりに、閉空間室25の内部に移動可能な固体誘電体11が配置されている。第5の高周波プラズマ処理装置においては、矢印58に示すように可動電磁シールド材50を移動させることによって、透過窓16の外側に形成される電磁界の閉空間の平均的な比透電率を変化させることができる。   In the fifth high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 13, a movable solid dielectric 11 is disposed inside the closed space chamber 25 instead of injecting or discharging liquid into the closed space chamber. In the fifth high-frequency plasma processing apparatus, by moving the movable electromagnetic shielding material 50 as indicated by an arrow 58, the average relative conductivity of the closed space of the electromagnetic field formed outside the transmission window 16 is obtained. Can be changed.

図13の向かって左側の閉空間手段に示すように、固体誘電体11と透過窓16とが対向するように、可動電磁シールド材50が配置された場合には、反応容器5の外部における電磁的な閉空間の平均的な比透電率を高くすることができる。また、図13の向かって右側の閉空間手段のように、固体誘電体11と透過窓16とが対向しないように、可動電磁シールド材50が配置されることによって、反応容器の外部の電磁的な閉空間の平均的な比透電率を1程度にすることができる。すなわち、仕切り電磁シール材で区切られた空間のうち、固体誘電体が配置されていない空間が透過窓と対向するように可動電磁シールド材を配置することにより、平均的な比透電率をほぼ1にすることができる。   As shown in the closed space means on the left side of FIG. 13, when the movable electromagnetic shield material 50 is arranged so that the solid dielectric 11 and the transmission window 16 face each other, the electromagnetic wave outside the reaction vessel 5 is The average relative conductivity of a typical closed space can be increased. Further, like the closed space means on the right side in FIG. 13, the movable electromagnetic shielding material 50 is arranged so that the solid dielectric 11 and the transmission window 16 do not face each other, so that the electromagnetic wave outside the reaction vessel can be reduced. The average relative conductivity of a closed space can be set to about 1. That is, by arranging the movable electromagnetic shielding material so that the space in which the solid dielectric is not disposed among the spaces partitioned by the partition electromagnetic sealing material is opposed to the transmission window, the average relative conductivity is substantially reduced. Can be 1.

このように、閉空間室の内部に移動可能な固体誘電体を配置することによって、閉空間室の内部の平均の比透電率を大きく変化させることができ、反応容器の内部の高周波電界分布を大きく変動させることができる。また、閉空間手段の平均的な比透電率を速く変化させることができ、高周波電界分布を迅速に変動させることができる。   In this way, by disposing a movable dielectric inside the closed space chamber, the average relative conductivity inside the closed space chamber can be greatly changed, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be changed. Can be greatly varied. Further, the average relative permeability of the closed space means can be changed quickly, and the high-frequency electric field distribution can be rapidly changed.

また、閉空間室の内部に移動可能な固体誘電体を配置することによって、液体に比べて誘電損失の小さい材料、または耐熱性の高い材料を電磁界制御手段に用いることができる。この結果、電磁界制御手段における誘電損失を低減することができる。または、高周波プラズマによる加熱に対して耐性を有する電磁界制御手段を形成することができる。固体誘電体としては、たとえば、アルミナ、窒化アルミニウムなどを用いることができる。   In addition, by disposing a movable solid dielectric inside the closed space chamber, a material having a smaller dielectric loss than that of a liquid or a material having high heat resistance can be used for the electromagnetic field control means. As a result, the dielectric loss in the electromagnetic field control means can be reduced. Alternatively, it is possible to form electromagnetic field control means having resistance to heating by high-frequency plasma. As the solid dielectric, for example, alumina, aluminum nitride, or the like can be used.

第5の高周波プラズマ処理装置おいては、透過窓16全体に対して固体誘電体11が対向する場合と、全く対向しない場合との例を挙げて説明したが、特にこの形態に限られず、たとえば、プラズマ処理を行なっているときに、徐々に可動電磁シールド材26を移動させて、反応容器5の内部の高周波電界分布を変動させても構わない。   In the fifth high-frequency plasma processing apparatus, the case where the solid dielectric 11 is opposed to the entire transmission window 16 and the case where the solid dielectric 11 is not opposed at all have been described. However, the present invention is not limited to this embodiment. During the plasma processing, the movable electromagnetic shielding material 26 may be gradually moved to vary the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel 5.

また、図13に示す第5の高周波プラズマ処理装置においては、2つの閉空間手段が、電極中心を対称軸として左右対称に形成されているが、特にこの形態に限られず、閉空間手段が1つであってもよいし、電極中心を軸として非対称に形成されていても構わないことは実施の形態1におけるプラズマ処理装置と同様である。   Further, in the fifth high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 13, the two closed space means are formed symmetrically about the electrode center as the symmetry axis. Similarly to the plasma processing apparatus in the first embodiment, the number of the electrodes may be asymmetrical with respect to the center of the electrode.

その他の作用、効果およびプラズマ処理方法については、実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。   Since other operations, effects, and plasma processing methods are the same as those in the first embodiment, description thereof will not be repeated here.

(実施の形態3)
(構成)
図14から図17を参照して、本発明に基づく実施の形態3における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。本実施の形態における高周波プラズマ処理装置は、実施の形態1における高周波プラズマ処理装置と閉空間手段の構成が異なる。
(Embodiment 3)
(Constitution)
With reference to FIGS. 14 to 17, a high-frequency plasma processing apparatus and a high-frequency plasma processing method according to the third embodiment of the present invention will be described. The high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment differs from the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment in the configuration of the closed space means.

図14に、本実施の形態における第1の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。反応容器45は、導電性の材料で形成され、一の面が開口した箱型の部分を含む。反応容器45は、対向電極が配置されている側の側壁に形成され、電気的に絶縁性を有する透過窓17を含む。本実施の形態においては、反応容器45の上部に透過窓17が形成されている。透過窓17は、反応容器45の導電性の部分に接合され、反応容器45の内部の気密性が確保されるように形成されている。   FIG. 14 shows a schematic cross-sectional view of the first high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. The reaction vessel 45 is formed of a conductive material and includes a box-shaped portion having one surface opened. The reaction vessel 45 is formed on the side wall on the side where the counter electrode is disposed, and includes a transmission window 17 that is electrically insulating. In the present embodiment, a transmission window 17 is formed in the upper part of the reaction vessel 45. The transmission window 17 is joined to the conductive portion of the reaction vessel 45 so as to ensure the airtightness inside the reaction vessel 45.

反応容器45の内部には、平板状の放電電極32と平板状の対向電極3が配置されている。放電電極32は、主表面が透過窓17の主表面に接するように、透過窓17に接合されている。   Inside the reaction vessel 45, a flat discharge electrode 32 and a flat counter electrode 3 are arranged. The discharge electrode 32 is joined to the transmission window 17 so that the main surface is in contact with the main surface of the transmission window 17.

透過窓17の主表面のうち、放電電極32が配置されている側と反対側の主表面には、高周波電源と電気的に接続された伝播電極として、可動電気経路部材19が配置されている。可動電気経路部材19は、図示しない移動手段によって、矢印59に示す方向に移動できるように形成されている。可動電気経路部材19は、透過窓17の主表面に沿って移動可能なように形成されている。   Of the main surface of the transmission window 17, the movable electric path member 19 is disposed on the main surface opposite to the side on which the discharge electrode 32 is disposed as a propagation electrode electrically connected to the high-frequency power source. . The movable electric path member 19 is formed so as to be movable in the direction indicated by the arrow 59 by a moving means (not shown). The movable electric path member 19 is formed so as to be movable along the main surface of the transmission window 17.

可動電気経路部材19は、平板状に形成された接触部41を含む。接触部41の主表面は、透過窓17の主表面と接触している。透過窓17を挟むように、接触部41および放電電極32が配置されていることによって、接触部41と放電電極32とに挟まれる部分がコンデンサの機能を有して、高周波の電気経路が形成されている。すなわち、放電電極32には、コンデンサを介して、可動電気経路部材19から高周波が導入されている。   The movable electric path member 19 includes a contact portion 41 formed in a flat plate shape. The main surface of the contact portion 41 is in contact with the main surface of the transmission window 17. By arranging the contact portion 41 and the discharge electrode 32 so as to sandwich the transmission window 17, the portion sandwiched between the contact portion 41 and the discharge electrode 32 has the function of a capacitor, and a high-frequency electric path is formed. Has been. That is, a high frequency is introduced into the discharge electrode 32 from the movable electric path member 19 via the capacitor.

可動電気経路部材19は、平面視したときに、放電電極32よりも小さくなるように形成されている。すなわち、図14においては、高周波プラズマ処理装置を上側から透視したときに、放電電極32よりも可動電気経路部材19の接触部41の方が小さくなるように形成されている。   The movable electrical path member 19 is formed to be smaller than the discharge electrode 32 when viewed in plan. That is, in FIG. 14, the contact portion 41 of the movable electric path member 19 is formed to be smaller than the discharge electrode 32 when the high-frequency plasma processing apparatus is seen through from above.

透過窓17の上方には、可動電気経路部材19に対向するように、固定電気経路部材18が形成されている。固定電気経路部材18は、平板状に形成され、延在方向が、可動電気経路部材19の移動方向とほぼ平行になるように配置されている。   A fixed electrical path member 18 is formed above the transmission window 17 so as to face the movable electrical path member 19. The fixed electric path member 18 is formed in a flat plate shape, and is arranged so that the extending direction is substantially parallel to the moving direction of the movable electric path member 19.

図15に、可動電気経路部材19および固定電気経路部材18を側方から見たときの側面図を示す。可動電気経路部材19は、平板状に形成された対向部42を含む。固定電気経路部材18は、主表面が対向部42の主表面とほぼ平行になるように配置されている。対向部42は、固定電気経路部材18と離間するように配置されている。また、対向部42と固定電気経路部材18との間の隙間は、可動電気経路部材19が移動しても一定に保たれるように形成されている。このように、可動電気経路部材19と、固定電気経路部材18とは、容量が一定のコンデンサの機能を有するように形成されている。   FIG. 15 shows a side view of the movable electric path member 19 and the fixed electric path member 18 as viewed from the side. The movable electric path member 19 includes a facing portion 42 formed in a flat plate shape. The fixed electrical path member 18 is disposed such that the main surface is substantially parallel to the main surface of the facing portion 42. The facing portion 42 is disposed so as to be separated from the fixed electrical path member 18. Further, the gap between the facing portion 42 and the fixed electric path member 18 is formed so as to be kept constant even when the movable electric path member 19 moves. Thus, the movable electric path member 19 and the fixed electric path member 18 are formed so as to have a function of a capacitor having a constant capacity.

図14を参照して、可動電気経路部材19と、固定電気経路部材18の周りには、外部への高周波の漏洩を防ぐように、電磁シールド材34が形成されている。電磁シールド材34の上部には、放電電極に高周波を印加するための共振器4が配置されている。共振器4は、導電性の筐体を含み、この筐体の一部が電磁シールド材34に接合されている。共振器4は、高周波電源1に接続されている。   Referring to FIG. 14, an electromagnetic shield material 34 is formed around movable electric path member 19 and fixed electric path member 18 so as to prevent high-frequency leakage to the outside. A resonator 4 for applying a high frequency to the discharge electrode is disposed above the electromagnetic shield material 34. The resonator 4 includes a conductive casing, and a part of the casing is joined to the electromagnetic shield material 34. The resonator 4 is connected to the high frequency power source 1.

本実施の形態において、電磁的な閉空間を形成するための閉空間手段は、電磁シールド材34および共振器4を含む。本実施の形態においては、閉空間手段の内部の構成が変化するように形成されている。   In the present embodiment, the closed space means for forming the electromagnetic closed space includes the electromagnetic shield material 34 and the resonator 4. In the present embodiment, the internal structure of the closed space means is changed.

図16に、本実施の形態における第2の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。第2の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材19が透過窓17の主表面に2つ形成されている。それぞれの可動電気経路部材19は、矢印60に示すように固定電気経路部材18の主表面に平行な方向に、独立して移動可能なように形成されている。それぞれの可動電気経路部材19は、固定電気経路部材18に対して一定の間隔をあけて移動するように形成されている。その他の構成については、本実施の形態における第1の高周波プラズマ処理装置と同様である。   FIG. 16 shows a schematic cross-sectional view of the second high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the second high-frequency plasma processing apparatus, two movable electric path members 19 are formed on the main surface of the transmission window 17. Each movable electric path member 19 is formed so as to be independently movable in a direction parallel to the main surface of the fixed electric path member 18 as indicated by an arrow 60. Each movable electric path member 19 is formed so as to move at a constant interval with respect to the fixed electric path member 18. About another structure, it is the same as that of the 1st high frequency plasma processing apparatus in this Embodiment.

図17に、本実施の形態における第3の高周波プラズマ処理装置の概略断面図を示す。第3の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材20が2つ配置され、それぞれの可動電気経路部材20に、接触部41が形成されていることは、本実施の形態における第2の高周波プラズマ処理装置と同様である。それぞれの可動電気経路部材20が、矢印60に示すように、固定電気経路部材18の主表面とほぼ平行な方向に移動可能に形成されていることも、第2の高周波プラズマ処理装置と同様である。   FIG. 17 shows a schematic cross-sectional view of a third high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the third high-frequency plasma processing apparatus, two movable electric path members 20 are arranged, and the contact portion 41 is formed on each of the movable electric path members 20. This is the same as the plasma processing apparatus. Each movable electric path member 20 is formed so as to be movable in a direction substantially parallel to the main surface of the fixed electric path member 18 as indicated by an arrow 60, as in the second high-frequency plasma processing apparatus. is there.

第3の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材20が、可変コンデンサ部43を含む。可変コンデンサ部43は、平板状の2枚の電極が、互いに離れて配置されている。この2枚の電極は、電気的に絶縁性を有する絶縁部材で連結され、互いの主表面がほぼ平行な状態で、2枚の電極同士の間隔を変更できるように形成されている。   In the third high-frequency plasma processing apparatus, the movable electric path member 20 includes a variable capacitor unit 43. In the variable capacitor unit 43, two flat electrodes are arranged apart from each other. The two electrodes are connected by an electrically insulating insulating member, and are formed such that the distance between the two electrodes can be changed with the main surfaces of the two electrodes being substantially parallel to each other.

接触部41は、透過窓17の主表面と接触している。可動電気経路部材20は、矢印61に示すように、対向部44が上下方向に移動可能に形成されている。対向部44が上下方向に移動することによって、可変コンデンサ部43の2枚の電極同士の間隔が調整され、可変コンデンサ部43の静電容量を調整できるように形成されている。対向部44が矢印61に示す方向に移動する際に、対向部44の主表面と固定電気経路部材18の主表面とは、ほぼ平行になるように形成されている。   The contact portion 41 is in contact with the main surface of the transmission window 17. The movable electrical path member 20 is formed such that the facing portion 44 is movable in the vertical direction as indicated by an arrow 61. By moving the facing portion 44 in the vertical direction, the interval between the two electrodes of the variable capacitor portion 43 is adjusted, and the capacitance of the variable capacitor portion 43 can be adjusted. When the facing portion 44 moves in the direction indicated by the arrow 61, the main surface of the facing portion 44 and the main surface of the fixed electrical path member 18 are formed to be substantially parallel.

その他の構成については、実施の形態1における高周波プラズマ処理装置と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。   Since other configurations are the same as those of the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment, description thereof will not be repeated here.

(作用・効果、高周波プラズマ処理方法)
高周波電源1からの高周波は、共振器4、固定電気経路部材18および可動電気経路部材19を通って、放電電極32に導入される。
(Function / Effect, High Frequency Plasma Treatment Method)
The high frequency from the high frequency power source 1 is introduced into the discharge electrode 32 through the resonator 4, the fixed electric path member 18 and the movable electric path member 19.

図14に示す本実施の形態における第1の高周波プラズマ処理装置においては、閉空間手段の内部の伝播電極としての可動電気経路部材19が、矢印59に示すように移動可能に形成されている。この構成を採用することにより、可動電気経路部材19の移動に伴って、放電電極32に対する高周波の導入経路を変更することができる。この結果、反応容器の内部の高周波電界分布を変動させることができ、容易な構成で均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。   In the first high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment shown in FIG. 14, the movable electric path member 19 as a propagation electrode inside the closed space means is formed to be movable as indicated by an arrow 59. By adopting this configuration, it is possible to change the high-frequency introduction path to the discharge electrode 32 as the movable electric path member 19 moves. As a result, it is possible to provide a high-frequency plasma processing apparatus that can vary the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel and can perform uniform plasma processing with an easy configuration.

また、可動電気経路部材19は、反応容器の外部に配置されているため、反応容器の内部の構成物は動かずに、安定したプラズマを形成することができる。また、可動電気経路部材を透過窓の表面に沿って連続的に移動させることにより、高周波電界分布の変動を連続的に行なうことができる。また、可動電気経路部材の移動速度を変更することにより、高周波電界分布の変動の速度を容易に変更することができる。このように、制御性に優れ、均一なプラズマ処理を行なう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。   In addition, since the movable electric path member 19 is disposed outside the reaction vessel, a stable plasma can be formed without moving the components inside the reaction vessel. In addition, by continuously moving the movable electric path member along the surface of the transmission window, the high-frequency electric field distribution can be continuously varied. Further, by changing the moving speed of the movable electrical path member, the speed of fluctuation of the high-frequency electric field distribution can be easily changed. As described above, it is possible to provide a plasma processing apparatus that has excellent controllability and can perform uniform plasma processing.

可動電気経路部材19と放電電極32とは、絶縁性を有する透過窓17を挟むように配置されている。この構成を採用することにより、可動電気経路部材19と放電電極32との間に、コンデンサの機能を有する、いわゆる容量結合部を形成することができる。容量結合部で高周波電気経路を形成することにより、気密された反応容器の隔壁を貫通して、さらに移動可能な電極を形成する必要がなく、容易に放電電極に対する高周波の導入位置を変更することができる。   The movable electric path member 19 and the discharge electrode 32 are arranged so as to sandwich the transmission window 17 having insulation properties. By adopting this configuration, a so-called capacitive coupling portion having a capacitor function can be formed between the movable electrical path member 19 and the discharge electrode 32. By forming a high-frequency electrical path at the capacitive coupling part, there is no need to form a movable electrode through the bulkhead of the hermetically sealed reaction vessel, and the high-frequency introduction position to the discharge electrode can be easily changed Can do.

また、本実施の形態においては、可動電気経路部材19は、平面視したときに放電電極32よりも小さくなるように形成されている。特に、平面視したときに、接触部41が放電電極32よりも小さくなるように形成されている。この構成を採用することにより、伝播電極と放電電極との相対的な位置を容易に変更することができ、反応容器の内部の高周波電界分布を容易に変動させることができる。   In the present embodiment, the movable electric path member 19 is formed to be smaller than the discharge electrode 32 when viewed in plan. In particular, the contact portion 41 is formed to be smaller than the discharge electrode 32 when viewed in plan. By adopting this configuration, the relative positions of the propagation electrode and the discharge electrode can be easily changed, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be easily changed.

なお、本出願人らは、電磁界シミュレーションにより、反応容器の内部の高周波電界分布は、放電電極における給電位置に依存して、大きく変化し得ることを確認している。このシミュレーション結果によれば、放電電極の放電面と反対側の面から給電を行なった場合、放電電極に対する給電位置を移動させたときに、放電電極と対向電極との間に生じる高周波電界分布のピークは、給電位置を移動した向きに移動することが分かっている。このシミュレーションの結果は、実施の形態4において詳しく説明する。   The present applicants have confirmed by electromagnetic field simulation that the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can vary greatly depending on the feeding position in the discharge electrode. According to this simulation result, when power is supplied from the surface opposite to the discharge surface of the discharge electrode, the distribution of the high-frequency electric field generated between the discharge electrode and the counter electrode when the power supply position with respect to the discharge electrode is moved. It is known that the peak moves in the direction in which the power feeding position is moved. The result of this simulation will be described in detail in the fourth embodiment.

透過窓17の材質としては、高い比透電率を有する材料を用いることが好ましい。たとえば、アルミナなどの材料によって形成されることが好ましい。この構成を採用することによって、電気的に絶縁性を有する透過窓17を挟んで構成される容量結合部の静電容量を大きくすることができ、十分に小さなインピーダンスで可動電気経路部材19と放電電極32とを接続させることができる。   As a material of the transmission window 17, it is preferable to use a material having a high relative conductivity. For example, it is preferably formed of a material such as alumina. By adopting this configuration, it is possible to increase the capacitance of the capacitive coupling portion formed by sandwiching the electrically insulative transmissive window 17, and the movable electric path member 19 and the discharge can be discharged with a sufficiently small impedance. The electrode 32 can be connected.

本実施の形態においては、固定電気経路部材と可動電気経路部材とは、所定の間隔を空けて離れていた。すなわち、コンデンサの機能を有する容量結合部が形成されていたが、特にこの形態に限られず、固定電気経路部材と可動電気経路部材とが接触していても構わない。   In the present embodiment, the fixed electric path member and the movable electric path member are separated by a predetermined interval. That is, although the capacitive coupling portion having the function of a capacitor is formed, the present invention is not particularly limited to this configuration, and the fixed electric path member and the movable electric path member may be in contact with each other.

図16に示す第2の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材19が、2つ形成されている。この構成を採用することにより、放電電極32に対する給電経路を2つにすることができ、反応容器45の内部の高周波電界分布を多様に変化させることができる。第2の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材19が2つ形成されているが、特にこの形態に限られず、3つ以上の可動電気経路部材19が形成されていても構わない。   In the second high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 16, two movable electric path members 19 are formed. By adopting this configuration, it is possible to have two power supply paths for the discharge electrode 32, and variously change the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel 45. In the second high-frequency plasma processing apparatus, two movable electric path members 19 are formed. However, the present invention is not particularly limited to this configuration, and three or more movable electric path members 19 may be formed.

または、本実施の形態においては、固定電気経路部材18が1つ形成されているが、特にこの形態に限られず、たとえば、互いの主表面がほぼ平行になるように、板状の固定電気経路部材が複数形成され、それぞれの固定電気経路部材に対して、複数の可動電気経路部材が形成されていても構わない。   Alternatively, in the present embodiment, one fixed electric path member 18 is formed. However, the present invention is not particularly limited to this configuration. For example, a plate-shaped fixed electric path is formed so that the main surfaces thereof are substantially parallel to each other. A plurality of members may be formed, and a plurality of movable electric path members may be formed for each fixed electric path member.

図17に示す第3の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材20に可変コンデンサ部43が形成されている。この構成を採用することにより、放電電極32に対するそれぞれの可動電気経路部材からの給電割合を制御することができる。すなわち、それぞれの可動電気経路部材の可変コンデンサ部の容量を変更することによって、放電電極32に対する給電の割合を変更することができる。したがって、反応容器5の内部の高周波電界分布の形状をさらに多様に変化させることができる。   In the third high-frequency plasma processing apparatus shown in FIG. 17, a variable capacitor section 43 is formed on the movable electric path member 20. By adopting this configuration, it is possible to control the power supply ratio from each movable electric path member to the discharge electrode 32. That is, the ratio of the power supply to the discharge electrode 32 can be changed by changing the capacity of the variable capacitor portion of each movable electric path member. Therefore, the shape of the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel 5 can be changed in various ways.

本実施の形態においては、高周波電気経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変部として、可変コンデンサ部が形成されている。この構成を採用することにより、2枚の電極間同士の距離を幾何学的に変化させるのみで、可変コンデンサ部の容量が大きく変化する。このため、容易に高周波電気経路のインピーダンスを調整することができる。   In the present embodiment, a variable capacitor unit is formed as an impedance variable unit that changes the impedance of the high-frequency electrical path. By adopting this configuration, the capacitance of the variable capacitor section is greatly changed only by geometrically changing the distance between the two electrodes. For this reason, the impedance of the high-frequency electrical path can be easily adjusted.

また、容量を調整できるコンデンサ部の電極同士の距離を十分に離せば、実質的に電気経路を切断することができ、急激に反応容器の内部の高周波電界分布を変化させることができる。または、必要に応じて、複数の可動電気経路部材のうち、特定の可動電気経路部材のみを電気的に接続して、他の可動電気経路部材は切断することができる。すなわち、複数の可動電気経路部材のうち、任意のものを容易に選択することができる。   In addition, if the distance between the electrodes of the capacitor portion where the capacity can be adjusted is sufficiently separated, the electric path can be substantially cut off, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be rapidly changed. Alternatively, if necessary, only a specific movable electric path member among a plurality of movable electric path members can be electrically connected, and the other movable electric path members can be disconnected. That is, any one of the plurality of movable electric path members can be easily selected.

第3の高周波プラズマ処理装置においては、可動電気経路部材20に、可変コンデンサ部43が形成されているが、特にこの形態に限られず、高周波電気経路のインピーダンスを調整できる機能を有していればよい。たとえば、可動電気経路部材において、コンデンサ部の代わりに、インダクタンスが可変のコイルが接続されていてもよい。   In the third high-frequency plasma processing apparatus, the variable capacitor section 43 is formed in the movable electric path member 20, but the present invention is not limited to this form, and it has a function capable of adjusting the impedance of the high-frequency electric path. Good. For example, in the movable electrical path member, a coil having a variable inductance may be connected instead of the capacitor unit.

その他の作用、効果およびプラズマ処理方法については実施の形態1と同様であるのでここでは説明を繰返さない。   Other operations, effects, and plasma processing methods are the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated here.

(実施の形態4)
(構成)
図18から図23を参照して、本発明に基づく実施の形態4における高周波プラズマ処理装置および高周波プラズマ処理方法について説明する。
(Embodiment 4)
(Constitution)
With reference to FIGS. 18 to 23, a high-frequency plasma processing apparatus and a high-frequency plasma processing method according to Embodiment 4 of the present invention will be described.

図18は、本実施の形態における高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。本実施の形態において、反応容器46は、導電性を有する材料から形成され、箱型になるように形成されている。反応容器46の内部には、互いの主表面がほぼ平行になるように、平板状の放電電極40および平板状の対向電極3が配置されている。   FIG. 18 is a schematic cross-sectional view of the high-frequency plasma processing apparatus in the present embodiment. In the present embodiment, the reaction vessel 46 is formed of a conductive material and is formed in a box shape. Inside the reaction vessel 46, a flat discharge electrode 40 and a flat counter electrode 3 are arranged so that their main surfaces are substantially parallel to each other.

反応容器46の一の面には、反応容器46を貫通するように、予備電極としての給電棒7が複数配置されている。給電棒7は、棒状に形成され、絶縁体48を介して反応容器46に固定されている。絶縁体48は、電気的に絶縁性を有する材料で形成されている。   On one surface of the reaction vessel 46, a plurality of power supply rods 7 as preliminary electrodes are arranged so as to penetrate the reaction vessel 46. The power feeding rod 7 is formed in a rod shape and is fixed to the reaction vessel 46 via an insulator 48. The insulator 48 is made of an electrically insulating material.

本実施の形態においては、3本の給電棒7が放電電極40の電極中心を中心にして対称に配置されている。給電棒7は、一直線上に配置されている。   In the present embodiment, the three power supply rods 7 are arranged symmetrically about the electrode center of the discharge electrode 40. The power feeding rod 7 is arranged on a straight line.

給電棒7の一方の端部は、放電電極40に接合固定されている。放電電極40は、給電棒7を介して反応容器46に固定されている。給電棒7の他方の端部は、高周波電気経路のインピーダンスを変化させるためのインピーダンス可変手段としての可変コンデンサ33に接続されている。可変コンデンサ33は、それぞれの給電棒7に対して1つずつ配置されている。複数の可変コンデンサ33は、それぞれが独立して容量を変更できるように形成されている。それぞれの可変コンデンサ33は、共振器に接続されている。すなわち、本実施の形態においては、共振器と予備電極との間に、インピーダンス可変手段が配置されている。   One end of the power supply rod 7 is bonded and fixed to the discharge electrode 40. The discharge electrode 40 is fixed to the reaction vessel 46 via the power supply rod 7. The other end of the power feed rod 7 is connected to a variable capacitor 33 as impedance variable means for changing the impedance of the high-frequency electrical path. One variable capacitor 33 is arranged for each power supply rod 7. The plurality of variable capacitors 33 are formed such that each can independently change the capacitance. Each variable capacitor 33 is connected to a resonator. That is, in the present embodiment, the impedance variable means is arranged between the resonator and the spare electrode.

給電棒7および可変コンデンサ33のまわりには、電磁シールド材47が形成されている。電磁シールド材47は、板状に形成され、複数の可変コンデンサ33を取囲むように形成されている。電磁シールド材47の上部には、共振器4が配置されている。本実施の形態においては、絶縁体48は非常に薄く形成され、反応容器46の内部からの高周波の漏洩を抑制している。   An electromagnetic shield material 47 is formed around the power feed rod 7 and the variable capacitor 33. The electromagnetic shielding material 47 is formed in a plate shape so as to surround the plurality of variable capacitors 33. The resonator 4 is disposed above the electromagnetic shielding material 47. In the present embodiment, the insulator 48 is formed very thin to suppress high-frequency leakage from the inside of the reaction vessel 46.

その他の構成については実施の形態1と同様であるので、ここでは説明を繰返さない。   Since other configurations are the same as those in the first embodiment, description thereof will not be repeated here.

(作用・効果、高周波プラズマ処理方法)
本実施の形態における電磁界制御手段は、共振器と給電棒との間の複数の高周波電気経路に、高周波電気経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段が形成されている。インピーダンス可変手段としての可変コンデンサの容量を変更することによって、放電電極に対するそれぞれの給電棒の給電割合を調整することができる。すなわち、給電棒が接続された放電電極のそれぞれの位置に対する給電の大きさを変更することができる。この結果、反応容器の内部に形成される高周波電界分布を変動させることができ、簡単な構成で、大型の被処理物に対しても均一なプラズマ処理を行なうことができる高周波プラズマ処理装置を提供することができる。
(Function / Effect, High Frequency Plasma Treatment Method)
In the electromagnetic field control means in the present embodiment, impedance variable means for changing the impedance of the high-frequency electrical path is formed in a plurality of high-frequency electrical paths between the resonator and the feed rod. By changing the capacity of the variable capacitor as the impedance variable means, the power supply ratio of each power supply rod to the discharge electrode can be adjusted. That is, the magnitude of the power supply for each position of the discharge electrode to which the power supply rod is connected can be changed. As a result, there is provided a high-frequency plasma processing apparatus that can vary the high-frequency electric field distribution formed inside the reaction vessel and can perform uniform plasma processing even on a large object to be processed with a simple configuration. can do.

また、インピーダンス可変手段によって、連続的にインピーダンスを変化させることにより、予備電極に対する高周波の給電の大きさを変化させることができ、連続的に反応容器の内部の高周波電界分布を変動させることができる。または、インピーダンス可変手段を調整することにより、高周波電界分布の分布形状を制御することができる。この結果、プラズマ処理において、高周波電界分布を変動させながら被処理物の処理を行なうことができ、均一なプラズマ処理を行なうことができる。このように、本実施の形態においては、容易に高周波電界分布を制御することができる。   Further, by continuously changing the impedance by the impedance variable means, the magnitude of the high-frequency power supply to the spare electrode can be changed, and the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel can be continuously changed. . Alternatively, the distribution shape of the high-frequency electric field distribution can be controlled by adjusting the impedance variable means. As a result, in the plasma processing, the object to be processed can be processed while changing the high-frequency electric field distribution, and uniform plasma processing can be performed. Thus, in this embodiment, the high-frequency electric field distribution can be easily controlled.

本実施の形態においては、予備電極としての給電棒が3本形成されているが、特にこの形態に限られず、給電棒は複数形成されていれば構わない。また、本実施の形態においては、給電棒が一直線上に配置されているが、特にこの形態に限られず、任意の位置に給電棒が配置されても構わない。給電棒が、規則的に配置されていることによって、高周波電界分布の制御を容易に行なうことができる。   In the present embodiment, three power supply rods as spare electrodes are formed. However, the present invention is not limited to this configuration, and a plurality of power supply rods may be formed. Moreover, in this Embodiment, although the electric power feeding rod is arrange | positioned on a straight line, it is not restricted to this form in particular, You may arrange | position an electric power feeding rod in arbitrary positions. Since the power feeding rods are regularly arranged, the high-frequency electric field distribution can be easily controlled.

また、本実施の形態においては、すべての予備電極に対応して、インピーダンス可変手段が接続されているが、特にこの形態に限られず、少なくとも1つ以上の予備電極に対して、インピーダンス可変手段が接続されていれば構わない。   In the present embodiment, the impedance variable means is connected to all the spare electrodes. However, the present invention is not limited to this configuration, and the impedance variable means is not limited to at least one spare electrode. It does not matter as long as it is connected.

また、本実施の形態においてはインピーダンス可変手段として、容量を変更することができる可変コンデンサが配置されているが、特にこの形態に限られず、高周波電気経路のインピーダンスを調整することができればよい。たとえば、可変コンデンサの代わりに、インダクタンスが可変の可変コイルが配置されていても構わない。   In the present embodiment, a variable capacitor whose capacity can be changed is arranged as the impedance varying means. However, the present invention is not limited to this configuration, and it is sufficient that the impedance of the high-frequency electrical path can be adjusted. For example, a variable coil having a variable inductance may be arranged instead of the variable capacitor.

以下に、電磁界シミュレーションにより得られた、放電電極に対する給電位置を変化させることによって変化する反応容器の内部の高周波電界分布について説明する。このシミュレーションは、実施の形態3における高周波プラズマ処理装置および実施の形態4における高周波プラズマ処理装置に対応する。   Hereinafter, the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel, which is changed by changing the feeding position with respect to the discharge electrode, obtained by electromagnetic field simulation will be described. This simulation corresponds to the high-frequency plasma processing apparatus in the third embodiment and the high-frequency plasma processing apparatus in the fourth embodiment.

行なった電磁界シミュレーションの条件は次の通りである。シミュレータとしては、高周波3次元電磁界シミュレータHFSS(High-Frequency Structure Simulator、ver.8.5.04、アンソフト・ジャパン株式会社製)を用いた。図19に、電磁界シミュレータにおける電極のモデル形状の斜視図を示す。放電電極40と対向電極3とは、それぞれの主表面の平面形状が、正方形になるように形成されている。放電電極40と対向電極3とは、互いの主表面同士がほぼ平行になるように配置された平行平板型電極である。それぞれの電極の大きさは、1200×1200×50mmとしている。放電電極40と対向電極3との電極間の距離は、30mmとしている。高周波の周波数は、108.5MHzである。   The conditions of the electromagnetic field simulation performed are as follows. As the simulator, a high-frequency three-dimensional electromagnetic field simulator HFSS (High-Frequency Structure Simulator, ver. 8.5.04, manufactured by Ansoft Japan Co., Ltd.) was used. FIG. 19 shows a perspective view of an electrode model shape in an electromagnetic field simulator. Discharge electrode 40 and counter electrode 3 are formed so that the planar shape of each main surface is square. The discharge electrode 40 and the counter electrode 3 are parallel plate electrodes arranged so that their main surfaces are substantially parallel to each other. The size of each electrode is set to 1200 × 1200 × 50 mm. The distance between the discharge electrode 40 and the counter electrode 3 is 30 mm. The frequency of the high frequency is 108.5 MHz.

放電電極40の主表面には、一定の間隔をあけて給電棒7が9個形成されている。給電棒7は、棒状に形成され、給電棒7の軸方向に沿って高周波が給電されるように形成されている。給電棒7は、断面の円形の直径が50mmになるような円柱状に形成されている。給電棒7は、放電電極40の平面形状である正方形の重心位置(すなわち電極中心)を中心点70としたときに、中心点70を原点(0,0)として等間隔に配置されている。   Nine power supply rods 7 are formed on the main surface of the discharge electrode 40 at regular intervals. The power supply rod 7 is formed in a rod shape and is formed such that a high frequency is supplied along the axial direction of the power supply rod 7. The power supply rod 7 is formed in a cylindrical shape having a circular diameter of 50 mm in cross section. The power supply rods 7 are arranged at equal intervals with the center point 70 as the origin (0, 0), where the center point 70 is the square center of gravity (that is, the electrode center), which is the planar shape of the discharge electrode 40.

図19においては、X方向およびY方向を放電電極40の1辺と平行な方向になるように形成した座標系において、X方向に300mmおよびY方向に300mmの間隔をあけて、給電棒7が等間隔に配置されている。給電棒7は、放電電極40の主表面のうち、対向電極3に向かう側と反対側の面に接続されている。   In FIG. 19, in a coordinate system formed so that the X direction and the Y direction are parallel to one side of the discharge electrode 40, the power supply rod 7 is spaced by 300 mm in the X direction and 300 mm in the Y direction. It is arranged at equal intervals. The power feeding rod 7 is connected to the surface on the opposite side of the main surface of the discharge electrode 40 from the side facing the counter electrode 3.

実施の形態4におけるインピーダンス可変手段は、放電電極40からほぼ100mm離れた位置に配置されるように設定した。また、給電棒7、放電電極40および対向電極3は、電気的に導電性を有する導体に設定して、シミュレーションを行なっている。   The impedance varying means in the fourth embodiment is set so as to be disposed at a position approximately 100 mm away from the discharge electrode 40. The power feeding rod 7, the discharge electrode 40, and the counter electrode 3 are set as electrically conductive conductors for simulation.

図20に、給電位置を、A点(X=300mm,Y=0mm)、B点(X=0mm,Y=0mm)、C点(X=−300mm、Y=0mm)と設定した場合に、それぞれの一点に対して給電を行なった場合の、X方向の高周波電界分布を示す。この高周波電界分布は、中心点(原点)を通って、X方向に平行な断面におけるそれぞれの分布である。それぞれの高周波電界分布は、最高値が1となるように規格化されている。   In FIG. 20, when the feeding position is set as point A (X = 300 mm, Y = 0 mm), point B (X = 0 mm, Y = 0 mm), point C (X = −300 mm, Y = 0 mm), The high-frequency electric field distribution in the X direction when power is supplied to each point is shown. This high-frequency electric field distribution is a distribution in a cross section passing through the center point (origin) and parallel to the X direction. Each high frequency electric field distribution is standardized so that the maximum value is 1.

横軸が、中心点(原点)からのX方向の距離であり、縦軸は電界強度である。図20に示すように、給電位置が中心点であるB点である場合には、電界は、中心点を境界にして、左右対称になるように形成されている。これに対して、給電位置を原点からずらすと、A点またはC点のグラフに示すように、ずらす位置に対応して高周波電界分布のピークも移動することがわかる。すなわち、放電電極における給電位置を移動すると、高周波電界分布のピークも給電位置の移動に追従して移動することがわかる。   The horizontal axis is the distance in the X direction from the center point (origin), and the vertical axis is the electric field strength. As shown in FIG. 20, when the power feeding position is the B point which is the center point, the electric field is formed to be symmetrical with respect to the center point as a boundary. On the other hand, when the feeding position is shifted from the origin, as shown in the graph of point A or point C, it can be seen that the peak of the high-frequency electric field distribution moves corresponding to the shifted position. That is, it can be seen that when the power feeding position in the discharge electrode is moved, the peak of the high-frequency electric field distribution also moves following the movement of the power feeding position.

このように、放電電極への給電位置を変化させることによって、電界分布を変動させることができる。すなわち、実施の形態3においては、可動電気経路部材を移動させることにより、高周波電界分布を変化させることができ、実施の形態4においては、可変コンデンサ部の容量を変化させたり、可変コンデンサ部において一部の電気経路を切断したりすることにより、高周波電界分布を変化させることができる。   In this way, the electric field distribution can be changed by changing the power feeding position to the discharge electrode. That is, in the third embodiment, the high-frequency electric field distribution can be changed by moving the movable electric path member. In the fourth embodiment, the capacitance of the variable capacitor unit is changed or the variable capacitor unit is changed. The high-frequency electric field distribution can be changed by cutting some of the electrical paths.

図21に、本シミュレータのモデルにおいて、9点の給電位置から、同位相で同時に均一に給電を行なった場合(ケース1)と、9点のそれぞれの位置から個別に順に給電を行なって電界強度の総和を計算した場合(ケース2)との高周波電界分布を示す。   FIG. 21 shows a case in which the simulator model is supplied with power uniformly at the same phase from the nine power supply positions (case 1) and the electric field strength is supplied individually from each of the nine positions. The high-frequency electric field distribution in the case of calculating the sum of (case 2) is shown.

図21に示すように、ケース1に比べてケース2の方が、高周波電界分布の均一性が高いことがわかる。すなわち、ケース1よりもケース2の方が、直線に近い形状を有していることが分かる。したがって、放電電極に対する給電位置を複数箇所形成した場合、たとえば、高周波電気経路を分岐させて複数の給電位置に対して同時に給電を行なう(ケース1)よりも、給電を行なう位置を順に変更して給電を行なった方(ケース2)が、全体の高周波電界分布を均一化できることが分かる。   As shown in FIG. 21, it can be seen that the uniformity of the high-frequency electric field distribution is higher in case 2 than in case 1. That is, it can be seen that the case 2 has a shape closer to a straight line than the case 1. Therefore, when a plurality of feeding positions for the discharge electrode are formed, for example, the feeding position is changed in order rather than branching the high-frequency electrical path and feeding the plurality of feeding positions simultaneously (case 1). It can be seen that the power supply (case 2) can make the entire high-frequency electric field distribution uniform.

電界強度の時間積分値は、概ねプラズマ処理量に対応するため、給電位置を順次変更して、高周波電界分布を変動させてプラズマ処理を行なうと、プラズマ処理量が平均化されて、均一なプラズマ処理を行なうことができる。   Since the time integral value of the electric field strength roughly corresponds to the plasma processing amount, if the plasma processing is performed by sequentially changing the power feeding position and changing the high-frequency electric field distribution, the plasma processing amount is averaged and uniform plasma is obtained. Processing can be performed.

前述のように、プラズマ処理を行なっている際に、連続的に高周波電界分布を変動させながらプラズマ処理を行なうことによって生じるプラズマ処理の均一化の効果は、放電電極の放電面の最大寸法が、反応容器の内部に導入される高周波の半波長よりも大きい場合において特に顕著になる。これは、放電電極と対向電極との間に形成される高周波電界分布が、反転することに起因すると考えられる。次に、考えられる理由について高周波電界分布を仮想的に形成したグラフを用いて説明する。   As described above, when performing plasma treatment, the effect of homogenizing plasma treatment caused by performing plasma treatment while continuously changing the high-frequency electric field distribution is that the maximum dimension of the discharge surface of the discharge electrode is This is particularly noticeable when it is larger than the half-wavelength of the high frequency introduced into the reaction vessel. This is considered due to the fact that the high-frequency electric field distribution formed between the discharge electrode and the counter electrode is reversed. Next, possible reasons will be described using a graph in which a high-frequency electric field distribution is virtually formed.

図22は、放電電極における一方向に等間隔をあけて、A点からF点まで給電位置を変化させて順次プラズマ処理を行なった場合の高周波電界分布の断面図である。この高周波は、高周波の半波長よりも電極の大きさの方が大きくなっている。高周波の半波長よりも電極の大きさが大きいため、放電電極と対向電極の間においては、電界が正になる領域と、電界が負になる領域とを有している。   FIG. 22 is a cross-sectional view of the high-frequency electric field distribution when plasma processing is performed sequentially by changing the power feeding position from point A to point F at equal intervals in one direction in the discharge electrode. In this high frequency, the size of the electrode is larger than the half wavelength of the high frequency. Since the size of the electrode is larger than the half wavelength of the high frequency, there is a region where the electric field is positive and a region where the electric field is negative between the discharge electrode and the counter electrode.

A点からF点までの全ての点に対して、同時に給電を行なった場合には、正の電界の成分と負の電界の成分とが、互いに打消し合うことになる。たとえば、図22の向かって右方において、A点における給電の電界成分は負の値を有するが、F点における給電の電界成分は正の値を有するため、互いに打消される。これらの打消しの効果を考慮した総和が、すべての位置から給電を行なった場合の高周波電界分布になる。この高周波電界分布を図22に、実線で示してある。   When power is supplied to all points from point A to point F at the same time, the positive electric field component and the negative electric field component cancel each other. For example, on the right side of FIG. 22, the electric field component of the power supply at point A has a negative value, but the electric field component of the power supply at point F has a positive value, so they cancel each other. The sum in consideration of these cancellation effects is the high-frequency electric field distribution when power is supplied from all positions. This high frequency electric field distribution is shown by a solid line in FIG.

図22の実線に示すように、足し合わせた高周波電界分布は、電極中心を中心軸としてほぼ山型の形状を有する。A点およびF点などは、電極の両端において強い電界強度を有するが、互いに打消されて電極の両端における電界強度は小さくなる。なお、高周波電界分布の非対称性が強調され、高周波電界分布は大きいままである。図22の実線に示す高周波電界分布で、プラズマ処理を行なえば、足し合わせた高周波電界分布に応じてプラズマ処理分布が生じることになる。すなわち電極中心付近のプラズマ処理量が多くなり、電極の両端に向かうにつれて、プラズマ処理量が少なくなる。   As shown by the solid line in FIG. 22, the combined high-frequency electric field distribution has a substantially mountain shape with the electrode center as the central axis. Point A, point F, and the like have strong electric field strengths at both ends of the electrode, but are canceled out to reduce the electric field strength at both ends of the electrode. Note that the asymmetry of the high-frequency electric field distribution is emphasized, and the high-frequency electric field distribution remains large. If the plasma processing is performed with the high-frequency electric field distribution shown by the solid line in FIG. 22, the plasma processing distribution is generated according to the added high-frequency electric field distribution. That is, the plasma processing amount near the center of the electrode increases, and the plasma processing amount decreases as it goes toward both ends of the electrode.

次に、それぞれの給電位置に対して、順次給電を行なった場合におけるプラズマ処理について検討する。プラズマ処理の処理量は、ある瞬間における電界の正または負に依存せずに、絶対値である電界強度に依存する。   Next, plasma processing in the case where power is sequentially supplied to each power supply position will be considered. The processing amount of the plasma treatment does not depend on whether the electric field is positive or negative at a certain moment, but depends on the electric field strength which is an absolute value.

図23に、A点からF点までのそれぞれの給電位置に対して、個別に給電を行なっていた場合の電界強度の分布を示す。さらに、A点からF点まで行なった給電を足し合わせて規格化した高周波電界強度分布を実線にて示している。この高周波電界強度分布は、たとえば、A点、B点、C点…と、順次給電位置をずらしながら、プラズマ処理を行なった場合のプラズマ処理分布に対応する。図22における足し合わせた高周波電界分布と比較すると、図23における足し合わせた高周波電界強度分布は、放電電極の位置にあまり依存せず、均一なプラズマ処理を行なえることがわかる。   FIG. 23 shows the distribution of electric field strength when power is individually supplied to each power supply position from point A to point F. Furthermore, a solid line represents a high-frequency electric field intensity distribution normalized by adding the power feeding performed from point A to point F. This high frequency electric field intensity distribution corresponds to the plasma processing distribution when the plasma processing is performed while sequentially shifting the power feeding position, for example, point A, point B, point C,. Compared with the combined high-frequency electric field distribution in FIG. 22, it can be seen that the combined high-frequency electric field intensity distribution in FIG. 23 does not depend much on the position of the discharge electrode and can perform uniform plasma processing.

すなわち、ある瞬間における電界分布が正負反転する程度、換言すれば、高周波の半波長よりも電極の大きさが大きくなる程度であれば、特に顕著に高周波電界分布の影響が大きくなり、プラズマ処理の均一化を行なう際に、高周波電界分布を変動させる動的な処理を行なうことが有用になる。   In other words, the influence of the high-frequency electric field distribution becomes particularly significant when the electric field distribution at a certain moment is reversed between positive and negative, in other words, when the size of the electrode is larger than the half-wavelength of the high frequency. When performing homogenization, it is useful to perform dynamic processing that varies the high-frequency electric field distribution.

なお、本シミュレーションにおいては、放電電極に対する給電位置を変動させて、高周波電界分布を変動させたが、特にこの形態に限られず、実施の形態1から実施の形態3に示したように、高周波電界分布を変動させても構わない。または、それぞれの実施の形態における電磁界制御手段を組合せても構わない。   In this simulation, the power feeding position with respect to the discharge electrode is changed to change the high-frequency electric field distribution. However, the present invention is not limited to this form, and as shown in the first to third embodiments, the high-frequency electric field is changed. The distribution may be varied. Or you may combine the electromagnetic field control means in each embodiment.

その他の作用、効果、およびプラズマ処理方法については、実施の形態1と同様であるのでここでは説明を繰返さない。   Other operations, effects, and plasma processing method are the same as those in the first embodiment, and therefore description thereof will not be repeated here.

なお、今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。   In addition, the said embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and includes all modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、高周波プラズマの反応を利用して、大型基板などの大型の被処理物のプラズマ処理を行なう高周波プラズマ処理装置または高周波プラズマ処理装置に有利に適用されうる。   The present invention can be advantageously applied to a high-frequency plasma processing apparatus or a high-frequency plasma processing apparatus that performs plasma processing of a large object to be processed such as a large substrate using a reaction of high-frequency plasma.

実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。1 is a schematic cross-sectional view of a high-frequency plasma processing apparatus in a first embodiment. 共振器における回路図である。It is a circuit diagram in a resonator. 実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の第1の状態図である。FIG. 3 is a first state diagram of the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment. 実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の第2の状態図である。FIG. 3 is a second state diagram of the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment. 実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の第3の状態図である。FIG. 6 is a third state diagram of the high-frequency plasma processing apparatus in the first embodiment. 実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の第1の状態の高周波電界分布である。It is a high frequency electric field distribution of the 1st state of the high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の第2の状態の高周波電界分布である。It is a high frequency electric field distribution of the 2nd state of the high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態1における高周波プラズマ処理装置の第3の状態の高周波電界分布である。It is a high frequency electric field distribution of the 3rd state of the high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 1. FIG. 実施の形態2における第1の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a first high-frequency plasma processing apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第2の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 2nd high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第3の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 3rd high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第4の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 4th high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態2における第5の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the 5th high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 2. FIG. 実施の形態3における第1の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a first high-frequency plasma processing apparatus in Embodiment 3. FIG. 実施の形態3における第1の高周波プラズマ処理装置の可動電気経路部材の部分の拡大側面図である。FIG. 10 is an enlarged side view of a portion of a movable electric path member of a first high frequency plasma processing apparatus in a third embodiment. 実施の形態3における第2の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a second high-frequency plasma processing apparatus in Embodiment 3. FIG. 実施の形態3における第3の高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a third high-frequency plasma processing apparatus in Embodiment 3. FIG. 実施の形態4における高周波プラズマ処理装置の概略断面図である。It is a schematic sectional drawing of the high frequency plasma processing apparatus in Embodiment 4. 実施の形態4におけるシミュレーションのモデル形状図である。FIG. 10 is a model shape diagram of simulation in the fourth embodiment. 実施の形態4におけるシミュレーションの第1の結果を示すグラフである。10 is a graph showing a first result of simulation in the fourth embodiment. 実施の形態4におけるシミュレーションの第2の結果を示すグラフである。12 is a graph showing a second result of simulation in the fourth embodiment. 実施の形態4におけるシミュレーションの第3の結果を示すグラフである。10 is a graph showing a third result of simulation in the fourth embodiment. 実施の形態4におけるシミュレーションの第4の結果を示すグラフである。14 is a graph showing a fourth result of simulation in the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1 高周波電源、2,32,40 放電電極、3 対向電極、4 共振器、5,45,46 反応容器、6,22〜25 閉空間室、7 給電棒、8 基板(被処理物)、9 シリコンオイル、10 シリコンオイルタンク、11 固体誘電体、12 導電性筐体、13 インピーダンス整合用コイル、14a,14b インピーダンス整合用コンデンサ、15,48 絶縁体、16,17 透過窓、18 固定電気経路部材、19,20 可動電気経路部材、21 電磁シールド管、26,29,30,50 可動電磁シールド材、27,31 支持棒、28 蛇腹型電磁シールド材、33 可変コンデンサ、34,47 電磁シールド材、35 挿入口、36,37 貫通口、38 仕切り電磁シールド材、39 アース、41 接触部、42,44 対向部、43 可変コンデンサ部、51〜61 矢印、70 中心点。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 High frequency power supply, 2, 32, 40 Discharge electrode, 3 Counter electrode, 4 Resonator, 5, 45, 46 Reaction vessel, 6, 22-25 Closed space chamber, 7 Feed rod, 8 Substrate (object to be processed), 9 Silicon oil, 10 Silicon oil tank, 11 Solid dielectric, 12 Conductive housing, 13 Impedance matching coil, 14a, 14b Impedance matching capacitor, 15, 48 Insulator, 16, 17 Transmission window, 18 Fixed electric path member 19, 20 Movable electrical path member, 21 Electromagnetic shield tube, 26, 29, 30, 50 Movable electromagnetic shield material, 27, 31 Support rod, 28 Bellows type electromagnetic shield material, 33 Variable capacitor, 34, 47 Electromagnetic shield material, 35 Insertion port, 36, 37 Through-hole, 38 Partition electromagnetic shield material, 39 Ground, 41 Contact part, 42, 44 Opposite part 43 variable capacitor unit, 51 to 61 arrows, 70 center point.

Claims (27)

プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器と、
前記反応容器の内部に配置された放電電極と、
前記放電電極と対向するように配置された対向電極と、
前記反応容器の内部の高周波電界分布を制御するための電磁界制御手段と
を備え、
前記電磁界制御手段は、前記反応容器の外側に配置され、電磁的に前記反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐように形成された閉空間手段を含み、
前記電磁界制御手段は、プラズマ処理が行なわれているときに前記閉空間手段の構成および前記閉空間手段の内部の構成のうち少なくとも一方が変化するように形成され、
前記電磁界制御手段は、前記一方が変化することにより、前記高周波電界分布のピーク位置が、前記放電電極と前記対向電極とが向かい合う方向に垂直な方向に移動するように形成された、高周波プラズマ処理装置。
A reaction vessel for forming a gas atmosphere for forming plasma;
A discharge electrode disposed inside the reaction vessel;
A counter electrode arranged to face the discharge electrode;
Electromagnetic field control means for controlling the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel,
The electromagnetic field control means includes a closed space means disposed outside the reaction container and electromagnetically communicated with the reaction container so as to substantially prevent leakage of high frequency to the outside.
The electromagnetic field control means is formed such that at least one of the configuration of the closed space means and the internal configuration of the closed space means changes when plasma processing is performed,
The electromagnetic field control means has a high-frequency plasma formed such that when one of them changes, the peak position of the high-frequency electric field distribution moves in a direction perpendicular to the direction in which the discharge electrode and the counter electrode face each other. Processing equipment.
前記電磁界制御手段は、前記閉空間手段によって形成される電磁的な閉空間の空間形状が変更可能に形成された、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic field control unit is formed so that a space shape of an electromagnetic closed space formed by the closed space unit can be changed. 前記電磁界制御手段は、前記閉空間手段の体積が変更可能に形成された、請求項2に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the electromagnetic field control means is formed so that a volume of the closed space means can be changed. 前記電磁界制御手段は、前記閉空間手段の電磁的な隔壁の少なくとも一部が移動するように形成された、請求項2に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 2, wherein the electromagnetic field control unit is formed so that at least a part of an electromagnetic partition wall of the closed space unit moves. 前記電磁界制御手段は、前記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、前記閉空間室の内部に移動可能な電磁シールド材が形成された、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。   The electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion that electromagnetically communicates with the reaction vessel, and an electromagnetic shielding material that is movable is formed inside the closed space chamber. The high frequency plasma processing apparatus according to claim 1. 前記電磁界制御手段は、前記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、前記閉空間室に出し入れが可能な電磁シールドシャッタが形成さ
れた、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。
The electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion that electromagnetically communicates with the reaction vessel, and an electromagnetic shield shutter that can be taken in and out of the closed space chamber is formed. The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1.
前記電磁界制御手段は、前記閉空間手段の内部における平均的な比誘電率が変更可能に形成された、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic field control means is formed so that an average relative permittivity inside the closed space means can be changed. 前記電磁界制御手段は、前記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、前記閉空間室の内部に、比誘電率が1より大きい液体を注入または排出できるように形成された、請求項7に記載の高周波プラズマ処理装置。   The electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed except for a portion that electromagnetically communicates with the reaction vessel, and a liquid having a relative dielectric constant greater than 1 inside the closed space chamber. The high frequency plasma processing apparatus according to claim 7, wherein the high frequency plasma processing apparatus is formed so as to be injected or discharged. 前記電磁界制御手段は、前記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を有し、
前記閉空間室の内部に、比誘電率が1より大きい固体誘電体が配置され、
前記固体誘電体は、前記閉空間室の内部で移動可能に形成された、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。
The electromagnetic field control means has a closed space chamber that is electromagnetically sealed, except for a portion that electromagnetically communicates with the reaction vessel,
A solid dielectric having a relative dielectric constant greater than 1 is disposed inside the closed space chamber,
The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the solid dielectric is formed to be movable inside the closed space chamber.
前記電磁界制御手段は、前記反応容器に電磁的に連通する部分を除いて、電磁的に密閉された閉空間室を含み、
前記電磁的に連通する部分は、電気的な絶縁性を有する透過窓を有する、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。
The electromagnetic field control means includes a closed space that is electromagnetically sealed, except for a portion electromagnetically communicating with the reaction vessel,
The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetically communicating portion has a transmission window having electrical insulation.
前記透過窓の前記反応容器の内部の側に、前記放電電極が配置され、
前記透過窓の前記反応容器の外部の側に、前記高周波電源と電気的に接続された伝播電極が配置され、
前記放電電極と前記伝播電極とが、前記透過窓を挟むように配置された、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。
The discharge electrode is disposed on the inner side of the reaction vessel of the transmission window,
A propagation electrode electrically connected to the high-frequency power source is disposed on the outside of the reaction vessel of the transmission window,
The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the discharge electrode and the propagation electrode are disposed so as to sandwich the transmission window.
前記伝播電極は、平面視したときに前記放電電極よりも小さくなるように形成され、
前記伝播電極は、前記透過窓の表面に沿って移動可能に形成された、請求項11に記載の高周波プラズマ処理装置。
The propagation electrode is formed to be smaller than the discharge electrode when viewed in plan,
The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the propagation electrode is formed to be movable along a surface of the transmission window.
プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器と、
前記反応容器の内部に配置された放電電極と、
前記放電電極と対向するように配置された対向電極と、
前記放電電極と高周波電源との間のインピーダンス整合を行なうための共振器および前記放電電極に接続された複数の予備電極と、
前記反応容器の内部の高周波電界分布を制御するための電磁界制御手段と
を備え、
前記電磁界制御手段は、前記共振器と前記予備電極との間の複数の高周波電気経路のうち、少なくとも1つ以上の経路に、前記高周波電気経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段を含み、
前記インピーダンス可変手段は、インピーダンスを変化させることにより、それぞれの前記予備電極の給電割合を変更するように形成され、
プラズマ処理が行なわれているときに、前記給電割合を変更することによって、前記高周波電界分布のピーク位置が、前記放電電極と前記対向電極とが向かい合う方向に垂直な方向に移動するように形成された、高周波プラズマ処理装置。
A reaction vessel for forming a gas atmosphere for forming plasma;
A discharge electrode disposed inside the reaction vessel;
A counter electrode arranged to face the discharge electrode;
A resonator for performing impedance matching between the discharge electrode and the high-frequency power source, and a plurality of spare electrodes connected to the discharge electrode;
Electromagnetic field control means for controlling the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel,
The electromagnetic field control means includes impedance variable means for changing impedance of the high-frequency electrical path in at least one path among a plurality of high-frequency electrical paths between the resonator and the spare electrode,
The impedance variable means is formed so as to change the feeding ratio of each of the spare electrodes by changing the impedance.
When the plasma treatment is performed, the peak position of the high-frequency electric field distribution is formed so as to move in a direction perpendicular to the direction in which the discharge electrode and the counter electrode face each other by changing the power supply ratio. High frequency plasma processing equipment.
前記放電電極と前記共振器との間の高周波電気経路に、前記高周波電気経路のインピーダンスを変化させるインピーダンス可変手段が形成された、請求項1に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein impedance variable means for changing impedance of the high frequency electrical path is formed in a high frequency electrical path between the discharge electrode and the resonator. 前記インピーダンス可変手段は、容量可変のコンデンサを含む、請求項13または14に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 13 or 14, wherein the impedance varying means includes a capacitor having a variable capacitance. 前記インピーダンス可変手段は、実質的に前記高周波電気経路を切断する機能を有する請求項13または14に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high frequency plasma processing apparatus according to claim 13 or 14, wherein the impedance varying means has a function of substantially cutting the high frequency electric path. 前記電磁界制御手段は、前記高周波電界分布を連続的に変更できるように形成された、請求項1または13に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1 or 13, wherein the electromagnetic field control means is formed so that the high-frequency electric field distribution can be continuously changed. 前記電磁界制御手段は、前記高周波電界分布の変化の速度を制御できるように形成された、請求項17に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high frequency plasma processing apparatus according to claim 17, wherein the electromagnetic field control means is formed so as to control a speed of change of the high frequency electric field distribution. 前記電磁界制御手段は、前記高周波電界分布を繰り返して周期的に変動させることができるように形成された、請求項1または13に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the electromagnetic field control unit is formed so that the high-frequency electric field distribution can be periodically and periodically changed. 前記電磁界制御手段は、プラズマ処理が行なわれる時間が、半周期の整数倍になるように、前記高周波電界分布を変動するように形成された、請求項19に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 19, wherein the electromagnetic field control means is formed so as to vary the high-frequency electric field distribution so that a time during which the plasma processing is performed is an integral multiple of a half cycle. 前記放電電極は、放電面の最大寸法が、前記反応容器内に導入される高周波の半波長よりも大きくなるように形成された、請求項1または13に記載の高周波プラズマ処理装置。   The high-frequency plasma processing apparatus according to claim 1 or 13, wherein the discharge electrode is formed so that a maximum dimension of a discharge surface is larger than a half-wave of a high frequency introduced into the reaction vessel. プラズマを形成するガス雰囲気を形成するための反応容器の内部に放電電極を配置して、さらに、前記放電電極に対向する対向電極を配置して、高周波プラズマを発生させて処理を行なう高周波プラズマ処理方法において、
電磁的に前記反応容器と連通して、外部への高周波の漏洩を実質的に防ぐ機能を有する閉空間手段を前記反応容器の外側に形成して、
プラズマ処理が行なわれているときに、前記閉空間手段の構成および前記閉空間手段の内部の構成のうち少なくとも一方を変更することによって、前記反応容器の内部の高周波電界分布のピーク位置が、前記放電電極と前記対向電極とが向かい合う方向に垂直な方向に移動させながら処理を行なう工程を含む、高周波プラズマ処理方法。
A high frequency plasma process in which a discharge electrode is arranged inside a reaction vessel for forming a gas atmosphere for forming a plasma, and a counter electrode opposite to the discharge electrode is arranged to generate a high frequency plasma and perform processing. In the method
Electromagnetically communicating with the reaction vessel, forming a closed space means outside the reaction vessel having a function of substantially preventing leakage of high frequency to the outside,
By changing at least one of the configuration of the closed space means and the configuration inside the closed space means when plasma processing is performed, the peak position of the high-frequency electric field distribution inside the reaction vessel A high-frequency plasma processing method comprising a step of performing processing while moving in a direction perpendicular to a direction in which a discharge electrode and the counter electrode face each other.
前記高周波電界分布を連続的に変動させながら処理を行なう工程を含む、請求項22に記載の高周波プラズマ処理方法。   The high-frequency plasma processing method according to claim 22, comprising a step of performing processing while continuously changing the high-frequency electric field distribution. 前記高周波電界分布の変動の速度を制御しながら処理を行なう工程を含む、請求項22に記載の高周波プラズマ処理方法。   The high-frequency plasma processing method according to claim 22, comprising a step of performing processing while controlling a speed of fluctuation of the high-frequency electric field distribution. 前記高周波電界分布を周期的に変動させながら処理を行なう工程を含む、請求項22に記載の高周波プラズマ処理方法。   23. The high frequency plasma processing method according to claim 22, comprising a step of performing processing while periodically changing the high frequency electric field distribution. 前記高周波電界分布の変動を、変動周期の半周期の時間が、プラズマ処理に要する時間を1以上の整数で除した時間になるように行なう、請求項25に記載の高周波プラズマ方法。   26. The high-frequency plasma method according to claim 25, wherein the high-frequency electric field distribution is varied such that a half period of the fluctuation period is a time obtained by dividing a time required for plasma processing by an integer of 1 or more. 前記反応容器内に導入する高周波の半波長が、前記放電電極の放電面の最大寸法よりも小さくなるようにして処理を行なう、請求項22に記載の高周波プラズマ処理方法。   23. The high frequency plasma processing method according to claim 22, wherein the processing is performed so that a half wavelength of the high frequency introduced into the reaction vessel is smaller than a maximum dimension of a discharge surface of the discharge electrode.
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