JPWO2014184824A1 - Plasma processing apparatus and sealing method thereof - Google Patents
Plasma processing apparatus and sealing method thereof Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2014184824A1 JPWO2014184824A1 JP2013544605A JP2013544605A JPWO2014184824A1 JP WO2014184824 A1 JPWO2014184824 A1 JP WO2014184824A1 JP 2013544605 A JP2013544605 A JP 2013544605A JP 2013544605 A JP2013544605 A JP 2013544605A JP WO2014184824 A1 JPWO2014184824 A1 JP WO2014184824A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- space
- inner conductor
- conductor
- plasma
- processing chamber
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000007789 sealing Methods 0.000 title claims description 26
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 8
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 109
- 239000012212 insulator Substances 0.000 claims abstract description 14
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 7
- 238000009413 insulation Methods 0.000 abstract 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 description 11
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 9
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 8
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 7
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 6
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 5
- 239000010408 film Substances 0.000 description 5
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 4
- 239000000806 elastomer Substances 0.000 description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 4
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 4
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 description 2
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N fluoromethane Chemical compound FC NBVXSUQYWXRMNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 2
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001902 propagating effect Effects 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920006169 Perfluoroelastomer Polymers 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical compound [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002309 gasification Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910001026 inconel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 1
- 229910000833 kovar Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- RVZRBWKZFJCCIB-UHFFFAOYSA-N perfluorotributylamine Chemical compound FC(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)N(C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)C(F)(F)F RVZRBWKZFJCCIB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005268 plasma chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 229920003051 synthetic elastomer Polymers 0.000 description 1
- 239000005061 synthetic rubber Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
- C23C16/511—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using microwave discharges
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
- H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
- H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
- H01J37/32192—Microwave generated discharge
- H01J37/32211—Means for coupling power to the plasma
- H01J37/3222—Antennas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
プラズマ処理により形成される膜の特性を改善できるプラズマ処理装置を提供する。密閉空間(11)を画定する処理チャンバ(10)と、密閉空間内に設けられたプラズマ形成用電極(36)と、処理チャンバ(10)の外部から、処理チャンバ(10)に形成された開口(13h)を通じて、プラズマ形成用電極(36)に向かって延在する内部導体(21)と、内部導体(21)の周囲を囲み、内部導体(21)との間に空隙(23)を画定するとともに、開口(13h)を画定する外部導体(22,13)と、内部導体(12)および外部導体(22,13)に接続されて、空隙(23)を大気側の空間と密閉空間(11)に連通する空間とに隔てるための、絶縁体で形成されたシール部材(60)と、空隙(23)のうち、シール部材(60)に対して密閉空間(11)側に形成される空間を埋める放電防止用絶縁体(100)とを有する。A plasma processing apparatus capable of improving characteristics of a film formed by plasma processing is provided. A processing chamber (10) defining a sealed space (11), a plasma forming electrode (36) provided in the sealed space, and an opening formed in the processing chamber (10) from the outside of the processing chamber (10). Through (13h), the inner conductor (21) extending toward the plasma forming electrode (36) and the inner conductor (21) are surrounded, and a gap (23) is defined between the inner conductor (21). In addition, the outer conductor (22, 13) that defines the opening (13h), the inner conductor (12), and the outer conductor (22, 13) are connected to each other so that the gap (23) is connected to the atmosphere-side space and the sealed space ( 11) The seal member (60) formed of an insulator for separation from the space communicating with the space (11) and the gap (23) are formed on the sealed space (11) side with respect to the seal member (60). Insulation for preventing discharge filling the space (100) and a.
Description
本発明は、基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置およびそのシール方法に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate and a sealing method thereof.
平板ディスプレイ、太陽電池、半導体装置等の製造工程では、薄膜の形成やエッチング等にプラズマ処理装置が用いられている。プラズマ処理装置として、本発明者らは、特許文献1等に開示されたものを提案している。 In a manufacturing process of a flat display, a solar cell, a semiconductor device, etc., a plasma processing apparatus is used for forming a thin film, etching, and the like. As the plasma processing apparatus, the present inventors have proposed one disclosed in Patent Document 1 and the like.
ここで、図7は、特許文献1と同様のタイプのプラズマ処理装置の概略を示す断面図である。この装置は、密閉空間11を画定する金属製の処理チャンバ10、基板16を載置するための処理チャンバ10内に設置されたサセプタ14、処理チャンバ10の上部を形成する蓋体13に接続された同軸管20、サセプタ14の上方であって蓋体13の下面に設けられた誘電体板34、誘電体板34の表面に設置された電極36を有する。同軸管20の内部導体21は蓋体13の開口13hを通じて誘電体板34の上面まで延びており、筒状の外部導体22の下端部のフランジは蓋体13の開口13hの周囲に接続されている。電極36は、誘電体板34の外周縁部34pのみが密閉空間11に対して露出するように、誘電体板34の下面の大部分を覆うように設けられている。同軸管20の内部導体21と外部導体22との間の空隙23は大気に連通している。このため、密閉空間11を密封するために、蓋体13の下面と誘電体板34との間には耐熱性を有するOリング40が設置されている。Oリング40には、耐熱性、耐プラズマ性に優れた合成ゴム、例えば、パーフロロエラストマーが使用される。この装置では、内部導体21に図示しないマイクロ波供給源から導入されたマイクロ波は、同軸管20を伝搬し、誘電体板34を透過し、誘電体板34の外周縁部34pから導体表面波TMとして電極36の表面36fに沿って伝搬する。この電極36の表面36fを伝搬する導体表面波TMとしてのマイクロ波によりプラズマが励起される。
Here, FIG. 7 is a cross-sectional view showing an outline of a plasma processing apparatus of the same type as that of Patent Document 1. This apparatus is connected to a
上記したプラズマ処理装置では、耐熱性を有するエラストマーで形成されたOリング40を、閉空間11を密封するために使用している。しかしながら、Oリング40は、上記したように、マイクロ波の通り道に配置されているため、プラズマ処理中には、200℃程度に加熱される。そして、Oリング40は加熱された状態の下で、励起されたプラズマで形成される酸素ラジカルや水素ラジカルに晒されて化学反応を起こし、ガス化物質が密閉空間11内に漏出することが分かった。処理チャンバ10の密閉空間11内に漏出したガス化物質は、当該処理チャンバ10内でプラズマ処理により形成される基板16上の膜に取り込まれ、この膜の特性に影響を及ぼすという問題が存在した。
In the plasma processing apparatus described above, the O-
本発明は、プラズマ処理により形成される膜の特性を改善できるプラズマ処理装置およびこのプラズマ処理装置に適用されるシール方法を提供する。 The present invention provides a plasma processing apparatus capable of improving the characteristics of a film formed by plasma processing, and a sealing method applied to the plasma processing apparatus.
本発明のプラズマ処理装置は、密閉空間を画定する処理チャンバと、前記密閉空間内に設けられたプラズマ形成用電極と、前記処理チャンバの外部から、当該処理チャンバに形成された開口を通じて、前記プラズマ形成用電極に向かって延在する内部導体と、前記内部導体の周囲を囲み、前記内部導体との間に空隙を画定するとともに、前記開口を画定する外部導体と、前記内部導体および外部導体に接続されて、前記空隙を大気側の空間と前記密閉空間に連通する空間とに隔てるための、絶縁体で形成されたシール部材と、前記空隙のうち、前記シール部材に対して前記密閉空間側に形成される空間を埋める、絶縁体で形成された放電防止部材と、を有することを特徴とする。 The plasma processing apparatus according to the present invention includes a processing chamber that defines a sealed space, a plasma forming electrode provided in the sealed space, and an opening formed in the processing chamber from the outside of the processing chamber. An inner conductor extending toward the forming electrode, surrounding the inner conductor, defining an air gap between the inner conductor and the outer conductor defining the opening; and the inner conductor and the outer conductor A seal member formed of an insulator for connecting the gap to an atmosphere-side space and a space communicating with the sealed space; and, of the gap, the sealed space side with respect to the seal member And a discharge preventing member made of an insulating material that fills the space formed in the substrate.
本発明のシール方法は、密閉空間を画定する処理チャンバと、前記密閉空間内に設けられたプラズマ形成用電極と、前記処理チャンバの外部から、当該処理チャンバに形成された開口を通じて、前記プラズマ形成用電極に向かって延在する内部導体と、前記内部導体の周囲を囲み、前記内部導体との間に空隙を画定するとともに、前記開口を画定する外部導体と、を有するプラズマ処理装置のシール方法であって、絶縁体で形成されたシール部材を前記内部導体および外部導体に接続して、前記空隙を大気側の空間と前記密閉空間に連通する空間とに隔て、前記空隙のうち、前記シール部材に対して前記密閉空間側に形成される空間を絶縁体で埋める、ことを特徴とする。 According to the sealing method of the present invention, the plasma formation is performed through a processing chamber defining a sealed space, a plasma forming electrode provided in the sealed space, and an opening formed in the processing chamber from the outside of the processing chamber. A plasma processing apparatus sealing method comprising: an inner conductor extending toward an electrode; and an outer conductor that surrounds the inner conductor, defines an air gap between the inner conductor, and defines the opening A seal member formed of an insulator is connected to the inner conductor and the outer conductor, the gap is separated into a space on the atmosphere side and a space communicating with the sealed space, and the seal among the gaps A space formed on the sealed space side with respect to the member is filled with an insulator.
本発明によれば、処理チャンバのプラズマ形成領域の近傍のシーリングに、エラストマー製のOリングを使用しないので、ガス化物質が発生せず、プラズマ処理により基板上に形成される膜の特性を改善できる。また、本発明によれば、放電防止部材によって、シール部材に対して密閉空間側に形成される空間を埋めることで、当該空間が減圧された際に内部導体と外部導体との間で放電が発生するのを防止でき、その結果、高密度のプラズマを安定的に励起することが可能となる。 According to the present invention, since an elastomeric O-ring is not used for sealing in the vicinity of the plasma forming region of the processing chamber, no gasified substance is generated, and the characteristics of the film formed on the substrate by plasma processing are improved. it can. Further, according to the present invention, the discharge prevention member fills the space formed on the sealed space side with respect to the sealing member, so that when the space is decompressed, the discharge is generated between the inner conductor and the outer conductor. As a result, it is possible to stably excite high-density plasma.
以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In addition, in this specification and drawing, about the component which has the substantially same function structure, duplication description is abbreviate | omitted by attaching | subjecting the same code | symbol.
第1実施形態
図1及び図2に示したプラズマ処理装置1(以下、装置1という。)は、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)等の各種プラズマ処理に用いられる。この装置1は、図7において説明したプラズマ処理装置と基本構造は同様である。すなわち、装置1は、図7において説明したと同様に、処理チャンバ10、サセプタ14、同軸管20、誘電体板34および電極36を有する。本実施形態は、これらの構成に加えて、シール部材60、シール用金属70,71、および、放電防止部材100を有するが、誘電体板34と上蓋13との間をシールするOリング40は存在しない。 First Embodiment A plasma processing apparatus 1 (hereinafter referred to as an apparatus 1) shown in FIGS. 1 and 2 is used for various plasma processing such as plasma CVD (Chemical Vapor Deposition). This apparatus 1 has the same basic structure as the plasma processing apparatus described in FIG. That is, the apparatus 1 includes the
処理チャンバ10は、アルミニウム合金、ステンレス等の導電性材料で形成され、基準電位に接続されている。処理チャンバ10の底部には、処理チャンバ10内の雰囲気を排気するための排気口20が設けられ、この排気口20に処理チャンバ10の外部に設置された図示しない真空ポンプなどの排気装置が接続される。この排気装置により、密閉空間11は減圧される。上蓋13の下面の外周縁部と処理チャンバ10の上端部との間には、エラストマー製のOリング50が設けられ、上蓋13と処理チャンバ10との間を密封している。このOリング50は、プラズマ形成領域から十分に離れているため、プラズマで形成される酸素ラジカルや水素ラジカルと化学反応を起こすことはない。
The
誘電体板34は、酸化アルミニウム等の材料で形成され、上蓋13の下面に設置されている。プラズマ形成用電極36は、アルミニウム合金等の材料で形成され、誘電体板34の下面に設置されている。なお、プラズマ形成用電極36は、図示しないが、ボルト等の締結部材により、誘電体板34とともに、上蓋13に固定さている。誘電体板34およびプラズマ形成用電極36は、図2に示すように、正方形状の外形を有し、誘電体板34がプラズマ形成用電極36よりも若干大きくなるように形成され、誘電体板34のうち、外周縁部34pのみが密閉空間11に対して露出するようになっている。
The
処理チャンバ10は、上蓋13も含めて、アルミニウム合金等の導電性材料で形成され、接地されている。処理チャンバ10は、減圧可能な密閉空間11を画定している。サセプタ14は、例えば、窒化アルミニウムで形成され、載置される基板16を静電吸着するとともに所定のバイアス電圧を印加するための図示しない給電部と、基板16を所定の温度に加熱する図示しないヒータを内蔵している。
The
同軸管20は、電極36に向かって延在する丸棒状の内部導体21と、内部導体21の周囲を囲む円筒状の外部導体22を含み、処理チャンバ10の外部に設けられた図示しないマイクロ波供給源と接続され、マイクロ波電力の供給を受ける。内部導体21および外部導体22は、無酸素銅等の低抵抗材料で形成されている。内部導体21は蓋体13の開口13hを通じて誘電体板34の上面まで延びており、内部導体21の下端面が誘電体板34の上面に隣接している。内部導体21と誘電体板34との間に、常温で0.2〜0.4mm程度の狭い隙間を設けることが望ましい。これは、内部導体21の熱膨張により内部導体21の下端面が下方に移動したとても、また、内部導体21の加工寸法がばらついたとしても、内部導体21が誘電体板34を押し下げて誘電体板34を破損することがないようにするためである。外部導体22の下端部のフランジは蓋体13の開口13hの周囲に接続されている。外部導体22の下端部のフランジは、蓋体13に固定され、両者は電気的に接続されている。蓋体13に形成された開口13hは、その内径が外部導体22の内径とほぼ同じ寸法に形成され、内部導体21と外部導体22および開口13hとの間には、空隙23が形成されている。すなわち、蓋体13の開口13hは、空隙23の一部を画定しており、本発明の外部導体の一部を構成している。空隙23は、大気に通じている。
The
シール部材60は、環状に形成され、内部導体21と外部導体22の間の空隙23に配置され、空隙23を大気側の空間と密閉空間11に連通する空間とに隔てている。シール部材60は、酸化アルミニウム等の絶縁体で形成されている。シール部材60の上端の内周部と内部導体21の外表面との間は、シール金属70でシールされ、シール部材60の下端の外周部と開口13fの内壁面との間は、シール用金属71でシールされている。シール金属70、71には、熱膨張率が比較的低い金属が用いられる。例えば、鉄にニッケルおよびコバルトを配合したコバールや、ニッケルをベースとして鉄、クロム、ニオブ、モリブデンなどを含むニッケル系合金(商品名:インコネル)などである。シール金属70は、内部導体70およびシール部材60にそれぞれロウ付けされ、シール金属71は、シール部材60にロウ付けされるとともに開口13fの内壁面に溶接されている。シール金属70、71は、内部導体21の中心軸線方向の寸法をある程度確保するために、円筒状に形成されている。これは、シール金属70、71に接続された部材が熱膨張により変形するため、シール金属70、71に応力が繰り返し作用するが、中心軸線方向の寸法をある程度確保することで、その弾性により応力を受容し、シール金属70、71が破壊するのを防ぐためである。
The
放電防止部材100は、リング状に形成され、中心部に形成された貫通孔100aの直径は、内部導体70が嵌合するように形成され、上端側の外周面100bは環状のシール用金属70の内周に嵌るように形成され、下端側の外周面100cは上蓋13の開口13hの内壁面に嵌るように形成されている。また、放電防止部材100の高さ(内部導体70の中心軸線方向の寸法)は、シール部材60の下面と誘電体板34の上面との距離とほぼ同じ寸法である。このように、放電防止部材100は、シール部材60とシール用金属71、開口13hの内壁面および誘電体板34の上面により画定される、空隙23の一部である空間SPを埋める寸法に形成されている。放電防止部材100は、絶縁体で形成され、好適には、マイクロ波の吸収性が低い材料を用いることが好ましい。例えば、石英、酸化アルミニウム、フッ化炭素樹脂(商品名:テフロン(登録商標))等を放電防止部材100の形成材料に用いることができる。
The
ここで、放電防止部材100の作用について説明する。上記した空間SPは、大気側の空隙23に対して、シール部材60およびシール金属70、71によりシールされているとともに、処理チャンバ10の密閉空間11と連通している。処理チャンバ10において、プラズマ処理が実行されると、密閉空間11は減圧されて空間SPも減圧された状態となり、この状態で、同軸管20に強いマイクロ波が供給されると、マイクロ波は、同軸管20を伝搬し、誘電体板34を透過し、誘電体板34の外周縁部34pから導体表面波TMとして電極36の表面36fに沿って伝搬する。この電極36の表面36fを伝搬する導体表面波TMとしてのマイクロ波によりプラズマが励起される。このとき、空間SPは、マイクロ波の通り道にあるため、空間SPにおいて異常放電が容易に発生してしまう。異常放電が発生すると、マイクロ波電力が消費されるため、プラズマ形成用電極36の表面上に正常にプラズマを励起することができなくなる。また、異常放電が発生する領域の周辺に存在する部材が加熱されて破損してしまうことがある。このため、本実施形態では、放電防止部材100を空間SPに設置して空間SPを埋めることで、異常放電の発生を確実に防ぐ。すなわち、処理チャンバ10の開口13hをシーリングするために、従来のOリング40に代えて、シール部材60およびシール金属70、71を用いると、ある程度の大きさを有する空間SPがマイクロ波の通路に不可避的に形成されるが、この空間SPを放電防止部材100で埋めることにより、プラズマを安定的に励起でき、また、異常放電による装置の破損も防止できる。さらに、エラストマー製のOリング40を使用しないので、プラズマ処理により形成する膜の特性も改善できる。
Here, the operation of the
第2実施形態
次に、図3〜図6を参照して、本発明の他の実施形態に係るプラズマ処理装置について説明する。なお、図3〜図6において、第1実施形態と同様の構成部分については同様の符号を使用している。本実施形態では、放電防止部材の他の態様および同軸管の他の態様について説明する。Second Embodiment Next, a plasma processing apparatus according to another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 to 6, the same reference numerals are used for the same components as those in the first embodiment. In the present embodiment, other aspects of the discharge preventing member and other aspects of the coaxial tube will be described.
上記したように、シールされた空隙23のうちプラズマ形成用電極36の上方に形成される空間SPを、放電防止部材で埋めることにより異常放電を防止できる。しかしながら、空間SPが複雑な形状であったり、歪んでいたりすると、一体的に形成された絶縁体で空間SPを埋めることが困難な場合がある。このため、本実施形態に係るプラズマ処理装置1A(以下、装置1A)は、放電防止部材として、上記した異常放電が発生する空間の形状に合致するように形成された第1の放電防止部材100Aに加えて、流動性を有するように形成された第2の放電防止部材100Bを有する。図3および図4においてシール部材60Aは、シール用金属70Aにより内部導体21Aに接続されるとともに、シール用金属71Aにより、上蓋13の開口13hの外周縁部に接続されている。空隙23は、シール部材60Aおよびシール用金属70A,71Aにより大気側と電極36側とに隔てられ、電極36側には、密閉空間11に連通する空間が形成される。シール部材60Aの下端面と誘電体板34の上面との間に形成される空間SP3は、当該空間SP3に合致するようにリング形状に形成された誘電体からなる第1の放電防止部材100Aによって埋められている。第2の放電部材100Bは、内部導体21Aとシール部材60Aの内周面との間に形成される空間SP1と、シール部材60Aとシール用金属71Aと上蓋13と第1の放電防止部材100Aとで囲まれた空間SP2とに収容されている。
As described above, the abnormal discharge can be prevented by filling the space SP formed above the
第2の放電部材100Bは、酸化アルミニウム、フッ化炭素樹脂(商品名:テフロン(登録商標))、石英等で形成された、多数の小粒状体(例えば、直径1mm程度の球状)であり、流動性をもつ。このため、収容される空間の形状に応じて当該空間を埋めることが可能であり、絶縁体を収容される空間の形状に合致するように加工する必要がない。第2の放電部材100Bは、粒状体に限らず、粉体や液体であってもよい。液体の場合には、マイクロ波帯における誘電損失が小さな絶縁性液体、例えば、フッ素系液体(商品名:フロリナート、ガルデン等)で空間を埋めてもよい。
The
次に、同軸管の構成について説明する。第1の実施形態においては、内部導体21の下端面と誘電体板34の上面との間に、僅かな隙間を形成した。この隙間の大きさが、内部導体21の温度変化により変化すると、同軸管20側から電極36までの負荷インピーダンスが大きく変化してしまい、プラズマに供給する電力の制御が困難となる。また、内部導体と誘電体板との間に隙間を形成すると、異常放電が発生する可能性がある。
Next, the configuration of the coaxial tube will be described. In the first embodiment, a slight gap is formed between the lower end surface of the
上記問題を解決するために、本実施形態に係る装置1Aは、同軸管20Aを構成する内部導体21Aの下端面と誘電体板34の上面との間に、可動導体板21Bを設け、可動導体板21Bと内部導体21Aの下端面との間に導電性弾性部材150を設けている。また、同軸管20Aを構成する円筒状の外部導体22の外周面に、内部導体21Aを空冷するためのシロッコファン200を取り付けている。
In order to solve the above problem, the
可動導体板21Bは、内部導体21Aとほぼ同じ直径を有する円盤状に形成され、上面に導電性弾性部材150を受け入れるリング状の溝21Btが形成されている。可動導体板21Bは、内部導体21Aと同様に、銅等の低抵抗材料で形成されている。図4に示すように、内部導体21Aの下端面と可動導体板21Bの上面との間には、導電性弾性部材150が挿入されていることにより、隙間Gpが形成される。
The
導電性弾性部材150は、図5に示すように、らせん状に巻いた線材をリング状に形成したばねである。この導電性弾性部材150は、ステンレス、リン青銅等の金属で形成されており、導電性を有する。導電性弾性部材150の存在により、内部導体21Aと可動導体板21Bとは常時電気的に接続されている。導電性弾性部材150としては、線材の他、帯状のばね材を螺旋状に巻いてリング状に形成したもの、平板状のばね材を加工して板バネにしたもの、これらのばねにニッケル、金、銀等のメッキを施したもの等を採用可能である。また、樹脂製のOリングに金属メッキを施したものも採用可能である。
As shown in FIG. 5, the conductive
導電性弾性部材150は、可動導体板21Bを適度な弾性力で押し下げるとともに、可動導体板21Bを誘電体板34に密着させる。内部導体21Aの熱膨張により内部導体21Aの下面が下方に移動したとしても、また、加工寸法がばらついていても、変形やばらつきを弾性変形により受け入れつつ、可動導体板21Bと誘電体板21Bとの間に隙間が発生するのを防止できる。
The conductive
図5に示すように、外部導体22Aのシロッコファン200の排気口201が接続された壁面には、シロッコファン200から供給される冷却用の空気を外部導体22A内に取り入れるための流入口22h1が複数形成され、また、外部導体22Aの壁面の内部導体21Aに関して流入口22h1とは反対側に、外部導体22Aの空気を外部に排出する流出口22h2が複数形成されている。プラズマ処理中に温度上昇する内部導体21Aへ流入口22h1を通じて冷却空気を導入することで、内部導体21Aの温度上昇を抑制できる。また、シロッコファン200の風量をコントロールすることにより、内部導体21Aの温度を略一定にすることも可能である。内部導体21Aの温度上昇または温度変化を抑制できると、内部導体21Aの熱による変形を抑制でき、内部導体21Aの下端面と可動導体板21Bの上面との間の隙間Gpの大きさを一定に保つことができ、負荷インピーダンスの変動を抑制できる。
As shown in FIG. 5, an inlet 22h1 for taking in cooling air supplied from the
変形例
上記実施形態では、シール金属を用いて、シール部材を接続したが、これに限定されるわけではなく、シール部材をロウ付け、溶接等により、内部導体および外部導体に直接接続することも可能である。 In the above embodiment, the seal member is connected using the seal metal. Is possible.
上記実施形態では、シール部材と放電防止部材とを別材料で形成したが、同じ材料で形成してもよい。また、シール部材と放電防止部材とを別部材としたが、シール部材と放電防止部材とを一体化して、シール機能と空間SPを埋める機能の両方を持たせてもよい。 In the above embodiment, the sealing member and the discharge preventing member are formed of different materials, but may be formed of the same material. Moreover, although the sealing member and the discharge preventing member are separate members, the sealing member and the discharging preventing member may be integrated to have both a sealing function and a function of filling the space SP.
上記実施形態では、放電防止部材の一部を、流動性を有する絶縁体で構成した場合について説明したが、放電防止部材の全部を、流動性を有する絶縁体で構成することも可能である。 In the above-described embodiment, the case where a part of the discharge preventing member is made of an insulator having fluidity has been described. However, the entire discharge preventing member can be made of an insulator having fluidity.
上記実施形態では、シロッコファンを用いた空冷機構を第2の実施形態の装置に適用したが、この空冷機構は第1の実施形態に係る装置にも適用可能である。 In the above embodiment, the air cooling mechanism using the sirocco fan is applied to the apparatus of the second embodiment, but this air cooling mechanism can also be applied to the apparatus according to the first embodiment.
上記実施形態では、電磁波としてマイクロ波を用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるわけではなく、他の周波数帯の電磁波であってもよい。 In the above embodiment, the case where microwaves are used as electromagnetic waves has been described, but the present invention is not limited to this, and may be electromagnetic waves in other frequency bands.
以上、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明はかかる例に限定されない。本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described in detail, referring an accompanying drawing, this invention is not limited to this example. It is obvious that a person having ordinary knowledge in the technical field to which the present invention pertains can come up with various changes or modifications within the scope of the technical idea described in the claims. Of course, it is understood that these also belong to the technical scope of the present invention.
1,1A プラズマ処理装置
10 処理チャンバ
13 蓋体(外部導体)
13h 開口
14 サセプタ
20,20A 同軸管
21 内部導体
22 外部導体
34 誘電体板
36 電極
60 シール部材
70,71 シール用金属
100 放電防止部材
150 導電性弾性部材
200 シロッコファン1, 1A
Claims (4)
前記密閉空間内に設けられたプラズマ形成用の電極と、
前記処理チャンバの外部から、当該処理チャンバに形成された開口を通じて、前記プラズマ形成用の電極に向かって延在する内部導体と、
前記内部導体の周囲を囲み、前記内部導体との間に空隙を画定するとともに、前記開口を画定する外部導体と、
前記内部導体および外部導体に接続されて、前記空隙を大気側の空間と前記密閉空間に連通する空間とに隔てるための、絶縁体で形成されたシール部材と、
前記空隙のうち、前記シール部材に対して前記密閉空間側に形成される空間を埋める、絶縁体で形成された放電防止部材と、を有することを特徴とするプラズマ処理装置。A processing chamber defining an enclosed space;
An electrode for plasma formation provided in the sealed space;
An internal conductor extending from the outside of the processing chamber through an opening formed in the processing chamber toward the electrode for plasma formation;
An outer conductor surrounding the inner conductor, defining an air gap with the inner conductor, and defining the opening;
A seal member formed of an insulator, connected to the inner conductor and the outer conductor, for separating the gap into a space on the atmosphere side and a space communicating with the sealed space;
A plasma processing apparatus, comprising: a discharge preventing member made of an insulator that fills a space formed on the sealed space side with respect to the seal member in the gap.
前記密閉空間内に設けられたプラズマ形成用の電極と、
前記処理チャンバの外部から、当該処理チャンバに形成された開口を通じて、前記プラズマ形成用の電極に向かって延在する内部導体と、
前記内部導体の周囲を囲み、前記内部導体との間に空隙を画定するとともに、前記開口を画定する外部導体と、を有するプラズマ処理装置のシール方法であって、
絶縁体で形成されたシール部材を前記内部導体および外部導体に接続して、前記空隙を大気側の空間と前記密閉空間に連通する空間とに隔て、
前記空隙のうち、前記シール部材に対して前記密閉空間側に形成される空間を絶縁体で埋める、ことを特徴とするプラズマ処理装置のシール方法。
A processing chamber defining an enclosed space;
An electrode for plasma formation provided in the sealed space;
An internal conductor extending from the outside of the processing chamber through an opening formed in the processing chamber toward the electrode for plasma formation;
A plasma processing apparatus sealing method comprising: an outer conductor surrounding the inner conductor, defining an air gap between the inner conductor and the outer conductor;
A sealing member formed of an insulator is connected to the inner conductor and the outer conductor, and the gap is separated into a space on the atmosphere side and a space communicating with the sealed space;
A sealing method for a plasma processing apparatus, characterized in that, of the gap, a space formed on the sealed space side with respect to the sealing member is filled with an insulator.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
PCT/JP2013/003107 WO2014184824A1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Plasma treatment device and sealing method therefor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP5441083B1 JP5441083B1 (en) | 2014-03-12 |
JPWO2014184824A1 true JPWO2014184824A1 (en) | 2017-02-23 |
Family
ID=50396756
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2013544605A Expired - Fee Related JP5441083B1 (en) | 2013-05-15 | 2013-05-15 | Plasma processing apparatus and sealing method thereof |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP5441083B1 (en) |
TW (1) | TW201506985A (en) |
WO (1) | WO2014184824A1 (en) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR20210134662A (en) * | 2019-03-15 | 2021-11-10 | 가부시키가이샤 노아 리딩 | Plasma processing apparatus, plasma processing method and conduction member |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH07263183A (en) * | 1994-03-22 | 1995-10-13 | Nissin Electric Co Ltd | Plasma source |
JP2001284238A (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Tadahiro Omi | Electromagnetic wave transmission device, electromagnetic wave resonance device, plasma processing device, exposure system, and device manufacturing method |
JP2004319871A (en) * | 2003-04-18 | 2004-11-11 | Advanced Lcd Technologies Development Center Co Ltd | Processor, processing method and plasma processor |
JP5150053B2 (en) * | 2006-02-03 | 2013-02-20 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | Plasma processing equipment |
-
2013
- 2013-05-15 WO PCT/JP2013/003107 patent/WO2014184824A1/en active Application Filing
- 2013-05-15 JP JP2013544605A patent/JP5441083B1/en not_active Expired - Fee Related
-
2014
- 2014-05-14 TW TW103117005A patent/TW201506985A/en unknown
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2014184824A1 (en) | 2014-11-20 |
JP5441083B1 (en) | 2014-03-12 |
TW201506985A (en) | 2015-02-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US12205843B2 (en) | Ground electrode formed in an electrostatic chuck for a plasma processing chamber | |
JP7149068B2 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
JP5357486B2 (en) | Plasma processing equipment | |
TWI418263B (en) | Plasma processing device | |
JP7069262B2 (en) | Electrostatic chuck for high temperature RF applications | |
US10741368B2 (en) | Plasma processing apparatus | |
JP5475261B2 (en) | Plasma processing equipment | |
KR102487342B1 (en) | Electrostatic chuck and a plasma apparatus for processing substrates having the same | |
KR101480738B1 (en) | Annular baffle | |
TW201401430A (en) | Substrate support with radio frequency (RF) return path | |
WO2020116255A1 (en) | Plasma processing apparatus and plasma processing method | |
JP2011091361A (en) | Electrostatic chuck | |
US20170025255A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
TW201705278A (en) | Plasma processing apparatus | |
WO2020116246A1 (en) | Shower plate, plasma processing apparatus and plasma processing method | |
JP2019046787A (en) | Plasma probe apparatus and plasma processing apparatus | |
JP5441083B1 (en) | Plasma processing apparatus and sealing method thereof | |
KR102616555B1 (en) | Plasma processing apparatus | |
TW202001980A (en) | Microwave plasma source with split window | |
US20210005477A1 (en) | Substrate processing apparatus | |
WO2021252135A1 (en) | Radio frequency ground system and method | |
GB2586679A (en) | Sealing mechanism | |
US11721529B2 (en) | Bonding structure and bonding method for bonding first conductive member and second conductive member, and substrate processing apparatus | |
JP7500397B2 (en) | Plasma processing apparatus, its manufacturing method, and plasma processing method | |
CN111599734A (en) | Bearing device and semiconductor processing equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20131112 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20131210 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D04 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20140807 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20140808 |
|
RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D02 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |