KR20170102326A - Plasma processing equipment - Google Patents

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Abstract

고주파 안테나를 길게 하는 경우에도 유도 결합형의 플라즈마를 효율 좋게 발생시킬 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공한다. 이 플라스마 처리 장치는 진공 배기되며 또한 가스(8)가 도입되는 진공 용기(2) 내에 배치된 고주파 안테나(18)를 구비하고 있다. 또한, 진공 용기(2) 내에 고주파 안테나(18)를 따라 배치되며, 또한 그 양단부 부근이 절연물(22)을 통해 진공 용기(2)로부터 지지되어 있어 전기적으로 플로팅 상태에 놓여 있는 부안테나(20)와, 진공 용기(2) 내에 위치하는 부분의 양 안테나(18, 20)를 일괄적으로 덮는 절연 커버(24)를 구비하고 있다.Provided is a plasma processing apparatus capable of efficiently generating inductively coupled plasma even when a high frequency antenna is elongated. The plasma processing apparatus is vacuum evacuated and has a high frequency antenna 18 disposed in a vacuum vessel 2 into which a gas 8 is introduced. The auxiliary antenna 20 is disposed in the vacuum container 2 along the high frequency antenna 18 and the both ends thereof are supported from the vacuum container 2 via the insulator 22 to be in an electrically floating state. And an insulating cover 24 for collectively covering both antennas 18 and 20 in a portion located in the vacuum container 2. [

Description

플라스마 처리 장치Plasma processing equipment

본 발명은 고주파 안테나에 고주파 전원으로부터 고주파 전류를 흘림으로써 진공 용기 내에 유도 전계를 발생시켜서 플라스마(유도 결합형의 플라스마. 약칭 ICP)를 생성하고, 상기 플라스마를 사용하여 기판에, 예를 들면 플라스마 CVD법에 의한 막 형성, 에칭, 애싱, 스퍼터링 등의 처리를 실시하는 유도 결합형의 플라스마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention generates a plasma (inductively coupled plasma, abbreviated ICP) by generating an induction field in a vacuum container by flowing a high-frequency current from a high-frequency power source to a high-frequency antenna, and applying the plasma to the substrate, To an inductively coupled plasma processing apparatus that performs processes such as film formation, etching, ashing, sputtering, and the like.

유도 결합형의 플라스마 처리 장치의 일례로서 특허문헌 1에는 평판형상의 고주파 안테나를 진공 용기의 개구부에 절연 프레임을 통해 부착하고, 상기 고주파 안테나의 일단과 타단 간에 고주파 전원으로부터 고주파 전력을 공급하여 고주파 전류를 흘리고, 그에 따라 발생하는 유도 전계에 의해 플라스마를 생성하고, 상기 플라스마를 사용하여 기판에 처리를 실시하는 플라스마 처리 장치가 기재되어 있다.As an example of an inductively coupled plasma processing apparatus, Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus in which a plate-like high-frequency antenna is attached to an opening of a vacuum container through an insulating frame, high-frequency power is supplied from one end to the other end of the high- A plasma is generated by an induced electric field generated thereby, and a plasma is used to perform processing on the substrate.

국제공개 제 WO 2009/142016호 팸플릿(단락 0024-0026, 도 1)International Publication WO 2009/142016 pamphlet (paragraphs 0024-0026, Fig. 1)

상기 종래의 플라스마 처리 장치에 있어서는 대형의 기판에 대응하는 등을 위해서 고주파 안테나를 길게 하면, 상기 고주파 안테나의 임피던스(특히, 인덕턴스)가 커져 고주파 전류가 흐르기 어려워지고, 그에 따라 고주파 안테나가 발생시키는 유도 전계가 억제되기 때문에 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시키는 것이 곤란해진다는 과제가 있다.In the above-mentioned conventional plasma processing apparatus, when the high-frequency antenna is elongated to cope with a large substrate or the like, the impedance (in particular, the inductance) of the high-frequency antenna becomes large so that the high-frequency current hardly flows, There is a problem that it is difficult to efficiently generate an inductively coupled plasma because the electric field is suppressed.

그래서 본 발명은 고주파 안테나를 길게 할 경우에도 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시킬 수 있는 플라스마 처리 장치를 제공하는 것을 주된 목적으로 하고 있다.Therefore, it is a primary object of the present invention to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently generating an inductively coupled plasma even when a high-frequency antenna is elongated.

이 발명에 의한 플라스마 처리 장치는 진공 배기되며 또한 가스가 도입되는 진공 용기 내에 배치된 고주파 안테나에 고주파 전원으로부터 고주파 전류를 흘림으로써 상기 진공 용기 내에 유도 전계를 발생시켜서 플라스마를 생성하고, 상기 플라스마를 사용하여 기판에 처리를 실시하는 유도 결합형의 플라스마 처리 장치로서, 상기 진공 용기 내에 상기 고주파 안테나를 따라 배치된 부안테나로서, 그 양단부 부근이 절연물을 통해 상기 진공 용기로부터 지지되어 있고, 전기적으로 플로팅 상태에 놓여 있는 부안테나와, 상기 진공 용기 내에 위치하는 부분의 상기 고주파 안테나 및 상기 부안테나를 일괄적으로 덮는 절연 커버를 구비하고 있는 것을 특징으로 하고 있다.The plasma processing apparatus according to the present invention generates a plasma by generating an induction field in the vacuum container by flowing a high frequency current from a high frequency power source to a high frequency antenna disposed in a vacuum container to which vacuum is evacuated and into which gas is introduced, Wherein the vacuum vessel is a sub-antenna disposed in the vacuum vessel along the high-frequency antenna, the vicinity of both ends of the sub-antenna being supported from the vacuum vessel through an insulator, And an insulating cover which covers the high frequency antenna and the sub antenna at a portion located in the vacuum container collectively.

이 플라스마 처리 장치에 의하면, 고주파 안테나에 고주파 전류를 흘림으로써 부안테나에 유도기 전력이 발생하고, 그에 따라 부안테나를 전기적으로 플로팅 상태에 두고 있어도 주로 부안테나의 양단부 부근의 절연물 부분에 자연히 존재하는 정전 용량을 경유하여 부안테나에 유도 전류가 흐른다. 이 부안테나에 흐르는 유도 전류에 의한 유도 전계와, 고주파 안테나에 흐르는 고주파 전류에 의한 유도 전계가 협동하여 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다. 따라서, 고주파 안테나를 길게 하는 경우에도 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.According to this plasma processing apparatus, induction power is generated in the sub-antenna by flowing a high-frequency current through the high-frequency antenna, and even when the sub-antenna is placed in an electrically floating state, An induced current flows through the secondary antenna through the capacitance. The induced electric field caused by the induced current flowing in the sub-antenna cooperates with the induced electric field caused by the high-frequency current flowing in the high-frequency antenna, so that the inductively coupled plasma can be efficiently generated. Therefore, even when the high-frequency antenna is elongated, inductively-coupled plasma can be efficiently generated.

상기 고주파 안테나의 표면과 상기 부안테나의 표면 간의 거리를 25㎜ 이하(0은 포함하지 않음)로 해도 좋다.The distance between the surface of the high-frequency antenna and the surface of the sub-antenna may be 25 mm or less (0 is not included).

상기 고주파 안테나 및 상기 부안테나는 상기 절연 커버 내에 공간을 통해 배치되어 있어도 좋다.The high-frequency antenna and the sub-antenna may be disposed in the insulating cover through a space.

(발명의 효과)(Effects of the Invention)

청구항 1에 기재된 발명에 의하면, 고주파 안테나에 고주파 전류를 흘림으로써 부안테나에 유도기 전력이 발생하고, 그에 따라 부안테나를 전기적으로 플로팅 상태에 두고 있어도 주로 부안테나의 양단부 부근의 절연물 부분에 자연히 존재하는 정전 용량을 경유하여 부안테나에 유도 전류가 흐른다. 이 부안테나에 흐르는 유도 전류에 의한 유도 전계와, 고주파 안테나에 흐르는 고주파 전류에 의한 유도 전계가 협동하여 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다. 따라서, 고주파 안테나를 길게 할 경우에도 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시킬 수 있다.According to the invention as set forth in claim 1, inducing power is generated in the sub-antenna by flowing a high-frequency current through the high-frequency antenna, so that even if the sub-antenna is placed in an electrically floating state, An induced current flows through the secondary antenna through the capacitance. The induced electric field caused by the induced current flowing in the sub-antenna cooperates with the induced electric field caused by the high-frequency current flowing in the high-frequency antenna, so that the inductively coupled plasma can be efficiently generated. Therefore, the inductively coupled plasma can be efficiently generated even when the high frequency antenna is elongated.

게다가, 진공 용기 내에 위치하는 부분의 고주파 안테나 및 부안테나를 일괄적으로 절연 커버로 덮고 있으므로 고주파 안테나와 부안테나 사이에 플라스마가 발생하는 것을 방지하고, 진공 용기 내에 플라스마를 발생시켰을 때에도 부안테나의 전기적 플로팅 상태를 확보할 수 있다. 또한, 플라스마 중의 하전 입자가 고주파 안테나 및 부안테나에 입사하는 것을 방지할 수 있으므로 양 안테나에 플라스마가 입사하는 것에 의한 플라스마 전위의 상승을 억제할 수 있음과 아울러, 양 안테나가 플라스마 중의 하전 입자에 의해 스퍼터링되어서 플라스마 및 기판에 대하여 금속 오염(메탈 콘터미네이션)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.Furthermore, since the high-frequency antenna and the sub-antenna in the portion located in the vacuum container are covered with the insulating cover collectively, plasma is prevented from being generated between the high-frequency antenna and the sub-antenna, and even when plasma is generated in the vacuum container, The floating state can be secured. In addition, since the charged particles in the plasma can be prevented from entering the high-frequency antenna and the secondary antenna, it is possible to suppress the rise of the plasma potential due to the plasma being incident on both the antennas, It is possible to suppress the occurrence of metal contamination (metal connetation) with respect to the plasma and the substrate by sputtering.

청구항 2에 기재된 발명에 의하면 다음의 추가적인 효과를 나타낸다. 즉, 고주파 안테나의 표면과 부안테나의 표면 간의 거리를 25㎜ 이하(0은 포함하지 않음)로 하고 있으므로 양 안테나가 충분히 근접하게 되어 부안테나에 흐르는 유도 전류에 의한 유도 전계와, 고주파 안테나를 흐르는 고주파 전류에 의한 유도 전계의 협동에 의해 유도 결합형의 플라스마를 효율 좋게 발생시키는 작용 효과를 보다 높일 수 있다. 또한, 절연 커버 내에 가스가 들어갔다고 해도 양 안테나 간의 거리가 작아서 전자의 이동 거리가 짧으므로 양 안테나 간에 플라스마가 발생하는 것을 방지해서 부안테나의 전기적 플로팅 상태를 보다 확실한 것으로 할 수 있다.The invention according to claim 2 provides the following additional effects. That is, since the distance between the surface of the high-frequency antenna and the surface of the sub-antenna is set to 25 mm or less (0 is not included), both of the antennas become sufficiently close to each other, It is possible to further enhance the action effect of efficiently generating the inductively coupled plasma by the cooperation of the induction field by the high-frequency current. Further, even if gas enters the insulating cover, the distance between the both antennas is small, and the moving distance of the electrons is short, so that the plasma is prevented from being generated between both antennas, thereby making the electrical floating state of the sub antenna more reliable.

청구항 3에 있어서의 발명에 의하면 다음의 추가적인 효과를 나타낸다. 즉, 고주파 안테나 및 부안테나는 절연 커버 내에 공간을 통해 배치되어 있으므로 상기 공간의 존재에 따라 절연 커버 표면의 전위 상승을 억제할 수 있고, 그에 따라 플라스마 전위의 상승을 억제할 수 있다.The invention according to claim 3 provides the following additional effects. That is, since the high-frequency antenna and the sub-antenna are disposed in the insulating cover through the space, the rise of the potential of the insulating cover surface can be suppressed according to the presence of the space, and the rise of the plasma potential can be suppressed.

도 1은 이 발명에 의한 플라스마 처리 장치의 일실시형태를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는 다른 구성에서 기판 상에 불소화 실리콘질화막을 형성했을 때의 성막 속도를 측정한 결과의 일례를 나타내는 도면이다.
도 3은 도 2의 결과가 얻어진 이유를 설명하기 위한 안테나 주위의 등가 회로도이다.1 is a schematic sectional view showing an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention.
2 is a diagram showing an example of a result of measuring a deposition rate when a fluorinated silicon nitride film is formed on a substrate in another configuration.
Fig. 3 is an equivalent circuit diagram around the antenna for explaining the reason why the result of Fig. 2 is obtained. Fig.

도 1에 이 발명에 의한 플라스마 처리 장치의 일실시형태를 나타낸다. 이 플라스마 처리 장치는 진공 배기되며 또한 가스(8)가 도입되는 진공 용기(2) 내에 배치된 고주파 안테나(18)에 고주파 전원(26)으로부터 고주파 전류(IR)를 흘림으로써 상기 진공 용기(2) 내에 유도 전계를 발생시켜 플라스마(유도 결합형의 플라스마)(30)를 생성하고, 상기 플라스마(30)를 사용하여 기판(10)에 처리를 실시하도록 구성되어 있다.Fig. 1 shows an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention. This plasma processing apparatus is vacuum evacuated and flows a high frequency current I R from a high frequency power source 26 to a high frequency antenna 18 disposed in a vacuum vessel 2 into which a gas 8 is introduced, (Inductively coupled plasma) 30 by generating an inductive electric field in the substrate 30 and performing processing on the substrate 10 by using the plasma 30.

기판(10)은, 예를 들면 반도체 장치나 태양 전지를 구성하는 기판, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)를 구성하는 기판 등이지만 이것에 한정되는 것은 아니다.The substrate 10 is, for example, a substrate constituting a semiconductor device or a solar cell, a substrate constituting a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display or an organic EL display, but is not limited thereto.

기판(10)에 실시하는 처리는, 예를 들면 플라스마 CVD법에 의한 막 형성, 에칭, 애싱, 스퍼터링 등이다.The processing to be performed on the substrate 10 is, for example, film formation by plasma CVD, etching, ashing, sputtering, and the like.

이 플라스마 처리 장치는 플라스마 CVD법에 의해 막 형성을 행할 경우에는 플라스마 CVD 장치, 에칭을 행할 경우에는 플라스마 에칭 장치, 애싱을 행할 경우에는 플라스마 애싱 장치, 스퍼터링을 행할 경우에는 플라스마 스퍼터링 장치라고도 불린다.This plasma processing apparatus is also called a plasma CVD apparatus when a film is formed by the plasma CVD method, a plasma etching apparatus when etching, a plasma ashing apparatus when performing ashing, and a plasma sputtering apparatus when sputtering is performed.

진공 용기(2)는, 예를 들면 금속제의 용기이며, 그 내부는 진공 배기 장치(4)에 의해 진공 배기된다. 진공 용기(2)는 이 예에서는 전기적으로 접지되어 있다.The vacuum container 2 is, for example, a metal container, and the inside of the vacuum container 2 is vacuum-evacuated by a vacuum exhaust device 4. The vacuum container 2 is electrically grounded in this example.

진공 용기(2) 내에, 예를 들면 유량 조절기(도시 생략) 및 고주파 안테나(18)를 따르는 방향으로 배치된 복수의 가스 도입구(6)를 경유하여 가스(8)가 도입된다. 가스(8)는 기판(10)에 실시하는 처리 내용에 따른 것으로 하면 좋다. 예를 들면, 플라스마 CVD법에 의해 기판(10)에 막 형성을 행할 경우에는 가스(8)는 원료 가스 또는 그것을 희석 가스(예를 들면, H2)로 희석한 가스이다. 보다 구체예를 들면, 원료 가스가 SiH4인 경우에는 Si막을, SiH4+NH3인 경우에는 SiN막을, SiH4+O2인 경우에는 SiO2막을, SiF4+N2인 경우에는 SiN:F막(불소화 실리콘질화막)을 각각 기판(10) 상에 형성할 수 있다.The gas 8 is introduced into the vacuum container 2 via a plurality of gas inlet ports 6 arranged in the direction along the flow rate controller (not shown) and the high frequency antenna 18, for example. The gas 8 may be formed in accordance with the content of the processing to be performed on the substrate 10. For example, when a film is formed on the substrate 10 by the plasma CVD method, the gas 8 is a source gas or a gas thereof diluted with a dilution gas (for example, H 2 ). If a more specific example, the raw material gas is SiH 4, the Si film, in the case of SiH 4 + NH 3, the SiN film, and a case of SiH 4 + O 2, the SiO 2 film, SiF 4 + N 2, the SiN: F film (fluorinated silicon nitride film) can be formed on the substrate 10, respectively.

진공 용기(2) 내에 기판(10)을 유지하는 기판 홀더(12)가 설치되어 있다. 이 예와 같이 기판 홀더(12)에 바이어스 전원(14)으로부터 바이어스 전압을 인가하도록 해도 좋다.A substrate holder 12 for holding the substrate 10 is provided in the vacuum container 2. A bias voltage may be applied to the substrate holder 12 from the bias power supply 14 as in this example.

바이어스 전압은, 예를 들면 마이너스의 직류 전압, 마이너스의 펄스 전압 등이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이러한 바이어스 전압에 의해, 예를 들면 플라스마(30) 중의 플러스 이온이 기판(10)에 입사할 때의 에너지를 제어하여 기판(10)의 표면에 형성되는 막의 결정화도의 제어 등을 행할 수 있다. 기판 홀더(12) 내에 기판(10)을 가열하는 히터를 설치하고 있어도 좋다.The bias voltage is, for example, a negative DC voltage or a negative pulse voltage, but is not limited thereto. This bias voltage can control the degree of crystallization of the film formed on the surface of the substrate 10, for example, by controlling the energy when positive ions in the plasma 30 enter the substrate 10. A heater for heating the substrate 10 may be provided in the substrate holder 12.

고주파 안테나(18)는 이 예에서는 직선형상의 안테나이며, 진공 용기(2) 내에 있어서의 기판(10)의 상방에 기판(10)의 표면을 따르도록(예를 들면, 기판(10)의 표면과 실질적으로 평행하게) 배치되어 있다. 이 고주파 안테나(18)의 양단부 부근은 진공 용기(2)의 서로 대향하는 벽면에 형성된 2개의 개구부(16)를 각각 관통하고 있다. 각 개구부(16)에는 각 개구부(16)를 기밀하게 막도록 절연물(예를 들면, 절연 플랜지)(22)이 설치되어 있다. 고주파 안테나(18)의 양단부 부근은 이 각 절연물(22)을 관통하고 있으며, 각 절연물(22)을 통해 진공 용기(2)로부터 지지되어 있다.The high frequency antenna 18 is a linear antenna in this example and is disposed above the substrate 10 in the vacuum container 2 so as to follow the surface of the substrate 10 Substantially parallel). The vicinity of both ends of the high-frequency antenna 18 pass through two openings 16 formed in the mutually facing wall surfaces of the vacuum container 2, respectively. An insulating material (for example, an insulating flange) 22 is provided in each of the openings 16 so as to hermetically seal the openings 16. The vicinity of both ends of the high-frequency antenna 18 penetrates the respective insulators 22 and is supported from the vacuum container 2 through the respective insulators 22.

고주파 안테나(18)로부터 기판 홀더(12)까지의 거리는, 예를 들면 50㎜~250㎜ 정도이며, 보다 구체적으로는 일례로서 100㎜이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.The distance from the high frequency antenna 18 to the substrate holder 12 is, for example, about 50 mm to 250 mm, and more specifically, 100 mm as an example, but the present invention is not limited thereto.

또한, 각 절연물(22)과 진공 용기(2) 사이, 고주파 안테나(18)와 절연물(22) 사이 및 후술하는 부안테나(20)와 절연물(22) 사이에는 진공 실링용의 패킹(예를 들면, O링)이 설치되어 있지만, 이들의 도시를 생략하고 있다.Between the insulator 22 and the vacuum container 2 and between the high frequency antenna 18 and the insulator 22 and between the sub antenna 20 and the insulator 22 to be described later, a packing for vacuum sealing And an O-ring) are provided, but these drawings are omitted.

고주파 안테나(18)에는 고주파 전원(26)으로부터 정합 회로(28)를 통해 고주파 전류(IR)가 흐른다. 고주파 전류(IR)의 주파수는, 예를 들면 일반적인 13.56㎒이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.A high frequency current I R flows from the high frequency power source 26 through the matching circuit 28 to the high frequency antenna 18. The frequency of the high-frequency current I R is, for example, 13.56 MHz in general, but it is not limited thereto.

진공 용기(2) 내에 고주파 안테나(18)를 따라(예를 들면, 실질적으로 평행하게) 부안테나(20)가 배치되어 있다. 이 부안테나(20)도 이 예에서는 고주파 안테나(18)에 맞춰 직선형상을 하고 있다. 부안테나(20)는, 예를 들면 고주파 안테나(18)와 같은 정도의 길이로 하면 좋다. 부안테나(20)는 그 양단부 부근이 상기 절연물(22)을 통해 진공 용기(2)로부터 지지되어 있으며, 전기적으로 플로팅 상태에 놓여 있다.A sub-antenna 20 is disposed in the vacuum container 2 along (for example, substantially parallel to) the high-frequency antenna 18. [ The sub-antenna 20 also has a linear shape in conformity with the high-frequency antenna 18 in this example. The auxiliary antenna 20 may be of the same length as the high-frequency antenna 18, for example. The vicinity of both ends of the auxiliary antenna 20 is supported from the vacuum container 2 via the insulator 22 and is placed in an electrically floating state.

고주파 안테나(18)에 대한 부안테나(20)의 위치는 고주파 안테나(18)의 상하, 좌우 중 어느 곳이나 좋지만, 이 예와 같이 고주파 안테나(18)의 상방, 즉 고주파 안테나에 대하여 기판(10)과는 반대측에 배치하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면 고주파 전류(IR)를 흐르게 하여 플라스마(30)를 주로 발생시키는 고주파 안테나(18)를 기판(10)에 보다 가까이 할 수 있으므로 기판(10)의 처리에 플라스마(30)를 보다 효율 좋게 사용할 수 있다.The position of the auxiliary antenna 20 with respect to the high frequency antenna 18 may be anywhere in the upper, lower, right, or left side of the high frequency antenna 18, ) On the opposite side. Since the high-frequency antenna 18 allowing the plasma 30 to flow mainly by flowing the high-frequency current I R can be closer to the substrate 10, the plasma 30 can be more efficiently Can be used.

또한, 도 1에 나타내는 예에서는 부안테나(20)의 양단부 부근이 각 절연물(22)을 관통하고 있지만, 이것은 후술하는 부안테나(20)의 양단 접지의 실험을 행하는 등을 위함이며, 반드시 관통하고 있지 않아도 좋다. 또한, 절연물(22)을 고주파 안테나(18)를 지지하는 것과 부안테나(20)를 지지하는 것으로 나누어도 좋다.In the example shown in Fig. 1, the vicinity of both ends of the sub-antenna 20 penetrates the respective insulators 22. This is for the purpose of carrying out an experiment for grounding both ends of the sub-antenna 20 described later, It does not need to be. It is also possible to divide the insulator 22 into supporting the high frequency antenna 18 and supporting the auxiliary antenna 20. [

고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)의 재질은, 예를 들면 구리, 알루미늄, 이들의 합금, 스테인레스 등이지만 이것에 한정되는 것은 아니다.The material of the high-frequency antenna 18 and the sub-antenna 20 is, for example, copper, aluminum, an alloy thereof, or stainless steel, but is not limited thereto.

고주파 안테나(18)를 중공으로 하여 그 중에 냉각수 등의 냉매를 흐르게 하여 고주파 안테나(18)를 냉각하도록 해도 좋다. 부안테나(20)에 대해서도 마찬가지이다.The high frequency antenna 18 may be hollow to cool the high frequency antenna 18 by allowing coolant such as cooling water to flow therethrough. The same is true for the auxiliary antenna 20.

양 안테나(18, 20)의 직경(외경)은 크게 하는 편이 임피던스(특히, 인덕턴스)가 작아지므로 바람직하다. 예를 들면, 양 안테나(18, 20)의 직경은 12㎜ 이상이어도 좋다. 양 안테나(18, 20)의 직경은 서로 같아도 좋고, 고주파 안테나(18)의 직경을 부안테나(20)의 지름보다 크게 해도 좋다. 후자와 같이 하면 주된 안테나인 고주파 안테나(18)의 임피던스(특히, 인덕턴스)가 보다 작아지므로 고주파 안테나(18)에 고주파 전류(IR)가 흐르기 쉬워진다.It is preferable that the diameters (outer diameters) of the both antennas 18 and 20 are increased because the impedance (in particular, the inductance) becomes smaller. For example, the diameters of both antennas 18 and 20 may be 12 mm or more. The diameters of both antennas 18 and 20 may be equal to each other and the diameter of the high frequency antenna 18 may be larger than the diameter of the sub antenna 20. [ The impedance (particularly, the inductance) of the high-frequency antenna 18, which is the main antenna, becomes smaller, so that the high-frequency current I R easily flows into the high-frequency antenna 18.

절연물(22)의 재질은, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹스, 석영, 또는 폴리페닌술피드(PPS), 폴리에테르에테르케톤(PEEK) 등의 엔지니어링플라스틱 등이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.The material of the insulator 22 is, for example, ceramics such as alumina, quartz, or engineering plastics such as polyphenylene sulfide (PPS) and polyetheretherketone (PEEK), but the present invention is not limited thereto.

이 플라스마 처리 장치는 또한 진공 용기(2) 내에 위치하는 부분의 고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)를 일괄적으로 덮는 것이며, 절연물제이며 통형상의 절연 커버(24)를 구비하고 있다. 절연 커버(24)의 양단부와 진공 용기(2) 사이는 실링하지 않아도 좋다. 절연 커버(24) 내의 공간에 가스(8)가 들어가도 상기 공간은 작아서 전자의 이동 거리가 짧으므로 통상은 상기 공간에 플라스마는 발생하지 않기 때문이다.The plasma processing apparatus also collectively covers the high frequency antenna 18 and the sub antenna 20 located in the vacuum container 2 and is provided with a tubular insulating cover 24 made of an insulating material. Sealing between both ends of the insulating cover 24 and the vacuum container 2 may not be required. This is because even if the gas 8 enters the space in the insulating cover 24, the space is small and the moving distance of electrons is short, so that plasma is not normally generated in the space.

절연 커버(24)의 재질은, 예를 들면 석영, 알루미나, 불소 수지, 질화실리콘, 탄화실리콘, 실리콘 등이지만, 이들에 한정되는 것은 아니다.The material of the insulating cover 24 is, for example, quartz, alumina, fluorine resin, silicon nitride, silicon carbide, silicon or the like, but is not limited thereto.

이 플라스마 처리 장치에 있어서는 고주파 안테나(18)에 고주파 전류(IR)를 흘림으로써 고주파 안테나(18) 주위에 고주파 자계가 발생하고, 그에 따라 고주파 전류(IR)와 역방향으로 유도 전계가 발생한다. 이 유도 전계에 의해 진공 용기(2) 내에 있어서 전자가 가속되어 고주파 안테나(18) 근방의 가스(8)를 전리시켜서 고주파 안테나(18)의 근방에 플라스마(즉, 유도 결합형의 플라스마)(30)가 발생한다. 이 플라스마(30)는 기판(10)의 근방까지 확산되고, 이 플라스마(30)에 의해 기판(10)에 상술한 처리를 실시할 수 있다.By flowing a high frequency current (I R) to the high frequency antenna 18. The high frequency magnetic field around the high frequency antenna 18 is generated in the plasma processing apparatus, and the induced electric field in the reverse direction with the high-frequency current (I R) generated accordingly . Electrons are accelerated in the vacuum container 2 by the induction field to ionize the gas 8 in the vicinity of the high frequency antenna 18 to generate plasma (that is, inductively coupled plasma) 30 ). The plasma 30 is diffused to the vicinity of the substrate 10, and the above-described processing can be performed on the substrate 10 by the plasma 30.

또한, 이 플라스마 처리 장치에 의하면, 고주파 안테나(18)에 고주파 전류(IR)를 흘림으로써 부안테나(20)에 유도기 전력이 발생하고, 그에 따라 부안테나(20)를 전기적으로 플로팅 상태에 두고 있어도 주로 부안테나(20)의 양단부 부근의 절연물(22) 부분에 자연히 존재하는 정전 용량을 경유하여 부안테나(20)에 유도 전류(도 3(C) 중의 유도 전류(I2) 참조)가 흐른다. 이 부안테나(20)에 흐르는 유도 전류에 의한 유도 전계와, 고주파 안테나(18)에 흐르는 고주파 전류(IR)에 의한 유도 전계가 협동하여 유도 결합형의 플라스마(30)를 효율 좋게 발생시킬 수 있다. 따라서, 고주파 안테나(18)를 길게 할 경우에도 유도 결합형의 플라스마(30)를 효율 좋게 발생시킬 수 있다. 그 결과, 고주파 안테나(18)를 길게 하여 기판(10)의 대형화 등에 대응하는 것이 용이해진다. 예를 들면, 고주파 안테나(18)의 길이가 2000㎜를 초과할 경우에도 적용하는 것이 가능해진다.According to this plasma processing apparatus, induction electric power is generated in the sub-antenna 20 by flowing a high-frequency current I R through the high-frequency antenna 18, thereby causing the sub-antenna 20 to be placed in an electrically floating state An induced current (refer to the induced current (I 2 ) in FIG. 3 (C)) flows through the secondary antenna 20 via the capacitance naturally existing in the portion of the insulating material 22 near both ends of the secondary antenna 20 . The induced electric field due to the induced current flowing in the sub antenna 20 and the induced electric field caused by the high frequency current I R flowing in the high frequency antenna 18 cooperate to efficiently generate the inductively coupled plasma 30 have. Therefore, even when the high frequency antenna 18 is elongated, the inductively coupled plasma 30 can be efficiently generated. As a result, it becomes easy to cope with the increase in the size of the substrate 10 by lengthening the high-frequency antenna 18. For example, the present invention can be applied even when the length of the high-frequency antenna 18 exceeds 2000 mm.

게다가, 진공 용기(2) 내에 위치하는 부분의 고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)를 일괄적으로 절연 커버(24)로 덮고 있으므로 고주파 안테나(18)와 부안테나(20) 사이에 플라스마가 발생하는 것을 방지하고, 진공 용기(2) 내에 플라스마(30)를 발생시켰을 때에도 부안테나(20)의 전기적 플로팅 상태를 확보할 수 있다. 또한, 플라스마(30) 중의 하전 입자가 고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)에 입사하는 것을 방지할 수 있으므로 양 안테나(18, 20)에 플라스마(30)가 입사하는 것에 의한 플라스마 전위의 상승을 억제할 수 있음과 아울러, 양 안테나(18, 20)가 플라스마(30) 중의 하전 입자에 의해 스퍼터링되어서 플라스마(30) 및 기판(10)에 대하여 금속 오염(메탈 콘터미네이션)이 발생하는 것을 억제할 수 있다.In addition, since the high frequency antenna 18 and the sub antenna 20 located in the vacuum container 2 are covered with the insulating cover 24 in a lump, plasma is generated between the high frequency antenna 18 and the sub antenna 20 It is possible to secure the electrically floating state of the auxiliary antenna 20 even when the plasma 30 is generated in the vacuum container 2. [ In addition, since the charged particles in the plasma 30 can be prevented from entering the high-frequency antenna 18 and the sub-antenna 20, the rise of the plasma potential due to the plasma 30 entering the both antennas 18, It is possible to restrain the occurrence of metal contamination (metal contact termination) with respect to the plasma 30 and the substrate 10 by both the antennas 18 and 20 being sputtered by the charged particles in the plasma 30 can do.

상술한 플라스마(30)를 효율 좋게 발생시킬 수 있는 것에 대하여 실험 결과를 참조해서 이하에 보다 상세하게 설명한다.The above-described plasma 30 can be efficiently generated, and will be described in more detail below with reference to experimental results.

도 1에 나타내는 구성의 플라스마 처리 장치에 있어서, 고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)의 길이를 모두 1340㎜로 하고, 양 안테나(18, 20)의 표면 간의 거리(D)를 25㎜로 하여 가스(8)로서 SiF4(4불화실리콘 가스) 및 N2 가스(질소 가스)의 혼합 가스를 사용하여 고주파 전원(26)로부터 13·56㎒의 고주파 전류(IR)를 고주파 안테나(18)에 공급하고, 상술한 유도 전계에 의해 진공 용기(2) 내에 유도 결합형의 플라스마(30)를 발생시켜 기판(10) 상에 SiN:F막(불소화 실리콘질화막)을 형성했다. 그리고, 이 SiN:F막의 성막 속도를 측정한 결과의 일례를 도 2 중의 (C)실시예로서 나타낸다.1, the lengths of the high-frequency antenna 18 and the sub-antenna 20 are all 1340 mm, and the distance D between the surfaces of both the antennas 18 and 20 is set to 25 mm A high frequency current I R of 13.66 MHz is supplied from the high frequency power source 26 to the high frequency antenna 18 (18) by using a mixed gas of SiF 4 (silicon fluoride gas) and N 2 gas (nitrogen gas) And an inductively coupled plasma 30 is generated in the vacuum container 2 by the above-described induced electric field to form a SiN: F film (fluorinated silicon nitride film) on the substrate 10. [ An example of the result of measuring the deposition rate of the SiN: F film is shown in FIG. 2 (C) as an example.

이 실시예의 안테나 주위의 등가 회로를 도 3(C)에 나타낸다. 또한, 도시를 간략화하기 위해서 도 3에서는 정합 회로(28)(도 1 참조)의 도시를 생략하고 있다.An equivalent circuit around the antenna of this embodiment is shown in Fig. 3 (C). 3, the illustration of the matching circuit 28 (see Fig. 1) is omitted in order to simplify the illustration.

또한, 이 실시예와의 비교를 위해서 상기 부안테나(20)를 분리했을 경우의 성막 속도를 측정한 결과를 도 2 중의 (A) 비교예 1로서 나타낸다. 이 비교예 1의 안테나 주위의 등가 회로를 도 3(A)에 나타낸다. 이 비교예 1은 부안테나(20)를 갖고 있지 않으므로 상술한 특허문헌 1에 기재된 기술과 마찬가지의 종래기술에 상당한다. 또한, 상기 부안테나(20)의 양단부를 접지했을 경우의 성막 속도를 측정한 결과를 도 2 중의 (B) 비교예 2로서 나타낸다. 이 비교예 2의 안테나 주위의 등가 회로를 도 3(B)에 나타낸다. 또한, 비교예 1 및 2에 있어서는 부안테나(20)에 관한 것 이외에는 상기 실시예의 경우와 동일한 성막 조건으로 했다.For comparison with this embodiment, the result of measuring the film-forming speed when the auxiliary antenna 20 is removed is shown as Comparative Example 1 in Fig. 2A. An equivalent circuit around the antenna of this Comparative Example 1 is shown in Fig. This Comparative Example 1 does not have the auxiliary antenna 20, and therefore corresponds to the same conventional technology as that described in the above-described Patent Document 1. The results of measuring the film forming speed when both ends of the sub-antenna 20 are grounded are shown in (B) of FIG. An equivalent circuit around the antenna of this comparative example 2 is shown in Fig. 3 (B). In Comparative Examples 1 and 2, the film formation conditions were the same as those in the case of the above embodiment except for the auxiliary antenna 20.

도 2에 나타내는 바와 같이 비교예 1의 성막 속도가 가장 작았다. 또한, 비교예 2의 성막 속도는 비교예 1에 비해 1할 정도 증가했다. 한편, 실시예의 성막 속도는 비교예 1 및 2에 비해 크게 증가했다.As shown in Fig. 2, the film forming rate of Comparative Example 1 was the smallest. In addition, the film forming rate of Comparative Example 2 was increased by about 1% as compared with Comparative Example 1. On the other hand, the deposition rates of Examples were significantly higher than those of Comparative Examples 1 and 2.

고주파 안테나(18)에 상기와 같은 고주파 전류(IR)를 흘렸을 때의 고주파 안테나(18) 근방의 고주파의 거동의 해석은 용이하지는 않지만, 상기와 같은 측정 결과가 얻어진 이유는 다음과 같은 것으로 생각된다.It is not easy to analyze the behavior of the high frequency near the high frequency antenna 18 when the high frequency current I R is passed through the high frequency antenna 18, but the reason why the above measurement result is obtained is as follows do.

도 3(A)에 나타내는 비교예 1의 경우에는 안테나는 고주파 안테나(18)뿐이며, 상술한 바와 같이 그 길이가 길어지면 그 임피던스(Z1), 특히 그 자기 인덕턴스(L1)가 커져서 고주파 전류(IR)가 흐르기 어려워지므로 플라스마(30)의 밀도가 작고, 따라서 성막 속도도 작다.In the case of the comparative example 1 shown in FIG. 3A, the antenna is only the high-frequency antenna 18, and if the length is increased as described above, the impedance Z 1 , especially the magnetic inductance L 1 thereof , (I R ) hardly flows, the density of the plasma 30 is small, and therefore, the deposition rate is also small.

이에 대하여 도 3(C)에 나타내는 실시예의 경우에는 부안테나(20)를 전기적으로 플로팅 상태에 두고 있어도 주로 부안테나(20)의 양단부 부근의 절연물(22)(도 1 참조) 부분에 정전 용량(C2)이 각각 자연히 존재한다(이것은 특별히 콘덴서를 설치하지 않아도 존재한다는 의미이다). 그리고 양 정전 용량(C2)은 금속제의 진공 용기(2) 등의 접지 회로를 경유하여 부안테나(20)의 양단부 간에 직렬로 접속된 형상이 되고, 부안테나(20)와 함께 폐회로를 형성하고 있다. 양 정전 용량(C2)의 값은 간략하게 말하면 서로 거의 동일하다고 생각해도 좋고, 서로 직렬 접속된 2개의 정전 용량(C2)의 합성의 정전 용량(C0)은 다음 식으로 나타내어진다.3 (C), although the sub-antenna 20 is placed in an electrically floating state, the capacitance 22 (see FIG. 1) in the vicinity of both ends of the sub- C 2 ) are naturally present (this means that there is no need to install a capacitor in particular). The positive capacitance C 2 is connected in series between both ends of the auxiliary antenna 20 via a grounding circuit such as a metal vacuum container 2 and forms a closed circuit together with the auxiliary antenna 20 have. The values of the positive capacitance C 2 may be considered to be substantially the same as each other, and the combined capacitance C 0 of the two capacitances C 2 connected in series with each other is expressed by the following formula.

C0=C2/2……식 1C 0 = C 2/2 ... ... Equation 1

고주파 안테나(18)에 고주파 전원(26)으로부터 고주파 전류(IR)를 흘림으로써 그것에 의한 자속(φ)과 쇄교하는 부안테나(20)에는 패러데이의 법칙에 의해 다음 식으로 나타내어지는 유도기 전력(V2)이 발생한다. 여기에서, ω는 고주파 전류(IR)의 각 주파수, M은 양 안테나(18, 20) 간의 상호 인덕턴스, j는 허수 단위이다.Expressed by the following equation according to Faraday's Law, is applied to the sub-antenna 20, which is connected to the high-frequency power source 26 by the high-frequency current I R by passing the high-frequency current I R through the high- V 2 ). Here, omega is an angular frequency of the high-frequency current I R , M is a mutual inductance between the two antennas 18 and 20, and j is an imaginary unit.

V2=-dφ/dt=-jωMIR……식 2V 2 = -dφ / dt = -jωMI R ... ... Equation 2

부안테나(20)의 저항은 통상은 그 자기 인덕턴스(L2)에 의한 리액턴스에 비해 충분히 작으므로 부안테나(20)를 포함하는 폐회로의 임피던스(Z2)를 리액턴스를 사용하여 근사적으로 나타내면, 상기 유도기 전력(V2)에 의해 부안테나(20)에는 다음 식으로 나타내어지는 유도 전류(I2)가 흐른다. C0는 식 1에 나타낸 합성의 정전 용량이다. 또한, 여기에서는 도 3에 나타낸 고주파 전류(IR) 및 유도 전류의 I2 방향을 플러스로 하고 있다.Since the resistance of the auxiliary antenna 20 is generally sufficiently smaller than the reactance due to its magnetic inductance L 2 , if the impedance Z 2 of the closed circuit including the auxiliary antenna 20 is approximated using a reactance, The induction current I 2 shown in the following equation flows through the auxiliary antenna 20 by the induction generator power V 2 . C 0 is the capacitance of the composite shown in equation (1). In addition, here, the high-frequency current I R and the I 2 direction of the induced current shown in Fig. 3 are positive.

I2=V2/Z2 I 2 = V 2 / Z 2

≒-jωMIR/j(ωL2-1/ωC0)? - j? MI R / j (? L 2 - 1 /? C 0 )

≒-ωMIR/ωL2-1/ωC0)……식 3? -? MI R /? L 2 - 1 /? C 0 ) ... Equation 3

상기 정전 용량(C2)은 상술한 바와 같이 주로 부안테나(20)의 양단부 부근의 절연물(22) 부분에 자연히 존재하는 정전 용량이므로 통상은 작고, 따라서 그 합성의 정전 용량(C0)도 작다. 따라서, 상기 식 3 중의 리액턴스(ωL2-1/ωC0)는 마이너스의 값이 되고, 그 결과 유도 전류(I2)는 플러스의 값이 된다. 즉, 부안테나(20)에는 도 3(C)에 나타내는 바와 같이 고주파 안테나(18)를 흐르는 고주파 전류(IR)와 같은 방향의 유도 전류(I2)가 흐른다.Since the capacitance C 2 is a capacitance naturally present in the portion of the insulator 22 near both ends of the auxiliary antenna 20 as described above, the capacitance C 2 is usually small and therefore the combined capacitance C 0 is also small . Therefore, the reactance (? L 2 -1 /? C 0 ) in the above-mentioned equation (3) becomes a negative value, and as a result, the induced current I 2 becomes a positive value. 3 (C), an induced current I 2 flows in the same direction as the high-frequency current I R flowing through the high-frequency antenna 18.

유도 전류(I2)가 고주파 전류(IR)와 같은 방향으로 흐르면 고주파 안테나(18)의 임피던스(Z1)를 구성하는 인덕턴스는 자기 인덕턴스(L1)보다 상호 인덕턴스(M)를 가미하여 어느 정도 커지는 것으로 생각되지만, 고주파 안테나(18)를 흐르는 고주파 전류(IR)가 발생시키는 고주파 자계와, 부안테나(20)를 흐르는 유도 전류(I2)가 발생시키는 고주파 자계가 같은 방향이 되어 고주파 안테나(18)를 흐르는 고주파 전류(IR)에 의한 유도 전계를 부안테나(20)를 흐르는 유도 전류(I2)에 의한 유도 전계가 증강하도록 작용하므로 유도 결합형의 플라스마(30)를 효율 좋게 발생시킬 수 있다. 상기와 같은 작용을 종합한 결과, 플라스마(30)의 밀도가 크게 증가해서 성막 속도가 비교예 1, 2에 비해 크게 증가한 것으로 생각된다.When the induced current I 2 flows in the same direction as the high frequency current I R , the inductance constituting the impedance Z 1 of the high frequency antenna 18 is larger than the self inductance L 1 by adding the mutual inductance M The high frequency magnetic field generated by the high frequency current I R flowing through the high frequency antenna 18 and the high frequency magnetic field generated by the induced current I 2 flowing through the sub antenna 20 are in the same direction, The induction electric field induced by the high frequency current I R flowing through the antenna 18 acts to increase the induced electric field caused by the induced current I 2 flowing through the sub antenna 20 so that the inductively coupled plasma 30 can be efficiently . As a result of the above-mentioned actions, it is considered that the density of the plasma 30 is greatly increased, and the deposition rate is greatly increased as compared with Comparative Examples 1 and 2. [

게다가, 이 실시예의 경우에는 전기적으로 플로팅 상태에 두고 있는 부안테나(20)의 양단부 부근의 절연물(22) 부분에 자연히 존재하는 정전 용량(C2)을 잘 이용하고 있어 부안테나(20)와 함께 폐회로를 형성하는 콘덴서를 특별히 설치하지 않아도 된다. 따라서, 콘덴서를 설치하는 경우에 비해 부품수의 삭감, 조립 작업 공정의 삭감 등을 도모할 수 있다.Further, in this embodiment, the capacitance C 2 naturally existing in the portion of the insulator 22 near both ends of the sub-antenna 20 which is in an electrically floating state is used well, and the sub- A capacitor for forming a closed circuit need not be particularly provided. Therefore, the number of parts can be reduced and the number of assembling work steps can be reduced compared to the case of installing a capacitor.

한편, 도 3(B)에 나타내는 비교예 2의 경우에는 부안테나(20)의 양단부를 접지하고 있기 때문에 상기 정전 용량(C2)은 존재하지 않고, 따라서 식 3 중의 리액턴스(1/ωC0)는 0이 되므로 유도 전류(I2)는 마이너스의 값이 된다. 즉, 부안테나(20)에는 도 3(B)에 나타내는 것과는 반대 방향으로, 즉 고주파 안테나(18)를 흐르는 고주파 전류(IR)와 반대 방향으로 유도 전류(I2)가 흐른다. 게다가, 이 유도 전류(I2)는 상기 실시형태의 경우보다 커진다.On the other hand, the capacitance (C 2) it is not present, and thus expression reactance (1 / ωC 0) of the three due to 3 of Comparative Example 2 shown in (B), it is ground the both end portions of the sub-antenna 20 is the value of the negative induced current (I 2) since the zero. That is, the induced current I 2 flows in the direction opposite to that shown in FIG. 3 (B), that is, in the direction opposite to the high-frequency current I R flowing through the high-frequency antenna 18. In addition, the induced current I 2 is larger than in the case of the above embodiment.

유도 전류(I2)가 고주파 전류(IR)와 반대 방향으로 흐르면 고주파 안테나(18)의 임피던스(Z1)를 구성하는 인덕턴스는 자기 인덕턴스(L1)보다 상호 인덕턴스(M)를 가미하여 어느 정도 작아지고, 그에 따라 고주파 안테나(18)에 고주파 전류(IR)가 흐르기 쉬워지는 반면, 고주파 안테나(18)를 흐르는 고주파 전류(IR)에 의한 유도 전계를 부안테나(20)를 흐르는 유도 전류(I2)에 의한 유도 전계가 약해지도록 작용한다. 상기와 같은 작용을 종합한 결과, 플라스마(30)의 밀도는 그다지 증가하지 않고, 따라서 성막 속도도 비교예 1에 비해 그다지 증가하지 않은 것으로 생각된다.When the induced current I 2 flows in the direction opposite to the high frequency current I R , the inductance constituting the impedance Z 1 of the high frequency antenna 18 is larger than the self inductance L 1 by adding mutual inductance M So that the high frequency current I R easily flows to the high frequency antenna 18 while the induced electric field due to the high frequency current I R flowing through the high frequency antenna 18 is induced to flow through the sub antenna 20 So that the induced electric field due to the current I 2 is weakened. As a result of synthesizing the above-mentioned actions, it is considered that the density of the plasma 30 does not increase so much, and therefore the deposition rate is not so much increased as compared with Comparative Example 1. [

다시 도 1을 참조하여 고주파 안테나(18)의 표면과 부안테나(20)의 표면 간의 거리(D)를 25㎜ 이하(0은 포함하지 않음)로 하는 것이 바람직하다. 그렇게 하면, 양 안테나(18, 20)가 충분히 가까워져 부안테나(20)에 흐르는 유도 전류(I2)에 의한 유도 전계와, 고주파 안테나(18)를 흐르는 고주파 전류(IR)에 의한 유도 전계의 협동에 의해 유도 결합형의 플라스마(30)를 효율 좋게 발생시키는 상술한 작용 효과를 보다 높일 수 있다. 또한, 절연 커버(24) 내에 가스(8)가 들어갔다고 해도 양 안테나(18, 20) 간의 거리가 작아서 전자의 이동 거리가 짧으므로 양 안테나(18, 20) 간에 플라스마가 발생하는 것을 방지하여 부안테나(20)의 전기적 플로팅 상태를 보다 확실한 것으로 할 수 있다.1, it is preferable that the distance D between the surface of the high-frequency antenna 18 and the surface of the sub-antenna 20 is 25 mm or less (0 is not included). In doing so, guided by the both antennas 18 and 20 is sufficiently closer auxiliary antenna induced current flowing through the (20) (I 2) a high-frequency current (I R) flowing through the induced electric field and a high frequency antenna 18 due to the electric field It is possible to further enhance the above-mentioned effect of efficiently generating the inductively coupled plasma 30 by cooperation. Even if the gas 8 enters the insulating cover 24, the distance between both the antennas 18 and 20 is small, and the movement distance of the electrons is short. Therefore, plasma is prevented from being generated between the antennas 18 and 20, It is possible to make the electrically floating state of the electrode 20 more reliable.

상기 절연 커버(24) 내의 양 안테나(18, 20) 이외의 부분에 수지 등의 절연물이 충전되어 있어도 좋다. 그렇게 하면, 절연 커버(24) 내에 플라스마가 발생하는 것을 보다 확실하게 방지할 수 있다.Insulating material such as resin may be filled in the insulating cover 24 at portions other than the both antennas 18 and 20. In this way, it is possible to more reliably prevent the plasma from being generated in the insulating cover 24.

또한, 고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)는 이 실시형태와 같이 절연 커버(24) 내에 공간(23)을 통해 배치하고 있어도 좋다. 그렇게 하면, 상기 공간(23)의 존재에 의해 절연 커버(24)의 표면의 전위 상승을 억제할 수 있고, 그에 따라 플라스마(30)의 전위의 상승을 억제할 수 있다.The high frequency antenna 18 and the sub antenna 20 may be arranged in the insulating cover 24 through the space 23 as in this embodiment. By doing so, the potential rise of the surface of the insulating cover 24 can be suppressed by the presence of the space 23, and the rise of the potential of the plasma 30 can be suppressed accordingly.

부안테나(20)를 굽히는 등으로써 고주파 안테나(18)와 부안테나(20) 간의 상기 거리(D)를 상기 범위 내에 있어서, 예를 들면 5㎜~25㎜의 범위 내에 있어서 고주파 안테나(18)의 길이 방향에 있어서 변화시켜도 좋다. 그렇게 하면, 고주파 안테나(18)의 길이 방향에 있어서의 플라스마(30)의 밀도 분포를 제어하여 기판(10) 상에 형성되는 막의 밀도 분포를 제어하는 것이 가능해진다.The distance D between the high-frequency antenna 18 and the sub-antenna 20 is set within the range of 5 mm to 25 mm, for example, by bending the sub- Or may be changed in the longitudinal direction. This makes it possible to control the density distribution of the film formed on the substrate 10 by controlling the density distribution of the plasma 30 in the longitudinal direction of the high frequency antenna 18. [

절연 커버(24)로 덮인 고주파 안테나(18) 및 부안테나(20)를 하나의 안테나 유닛으로서 기판(10)의 크기 등에 따라 복수의 안테나 유닛을 기판(10)의 표면을 따르는 방향으로 병렬하여 설치해도 좋다. 그렇게 하면, 면적이 보다 큰 플라스마(30)를 발생시켜 보다 대형의 기판(10)으로 처리를 실시하는 것이 가능해진다.A plurality of antenna units are arranged in parallel along the surface of the substrate 10 in accordance with the size of the substrate 10 and the like by using the high frequency antenna 18 and the sub antenna 20 covered with the insulating cover 24 as one antenna unit It is also good. As a result, it is possible to generate the plasma 30 having a larger area, and to perform the processing with the substrate 10 of a larger size.

2 : 진공 용기 8 : 가스
10 : 기판 18 : 고주파 안테나
20 : 부안테나 22 : 절연물
24 : 절연 커버 26 : 고주파 전원
30 : 플라스마2: Vacuum container 8: Gas
10: substrate 18: high frequency antenna
20: Sub-antenna 22: Insulator
24: Insulation cover 26: High frequency power source
30: Plasma

Claims (3)

진공 배기되며 또한 가스가 도입되는 진공 용기 내에 배치된 고주파 안테나에 고주파 전원으로부터 고주파 전류를 흘림으로써 상기 진공 용기 내에 유도 전계를 발생시켜서 플라스마를 생성하고, 상기 플라스마를 사용하여 기판에 처리를 실시하는 유도 결합형의 플라스마 처리 장치로서,
상기 진공 용기 내에 상기 고주파 안테나를 따라 배치된 부안테나로서, 그 양단부 부근이 절연물을 통해 상기 진공 용기로부터 지지되어 있어 전기적으로 플로팅 상태에 놓여 있는 부안테나와,
상기 진공 용기 내에 위치하는 부분의 상기 고주파 안테나 및 상기 부안테나를 일괄적으로 덮는 절연 커버를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 플라스마 처리 장치.A high frequency electric current is flowed from a high frequency power source to a high frequency antenna disposed in a vacuum chamber to which vacuum is exhausted and into which a gas is introduced to induce an induction field in the vacuum chamber to generate a plasma, A combined plasma processing apparatus comprising:
A sub-antenna disposed in the vacuum container along the high-frequency antenna, the sub-antenna being electrically floating in the vicinity of its both ends supported by the vacuum container through an insulator;
And an insulating cover for collectively covering the high-frequency antenna and the sub-antenna in a portion located in the vacuum container. 제 1 항에 있어서,
상기 고주파 안테나의 표면과 상기 부안테나의 표면 간의 거리를 25㎜ 이하(0은 포함하지 않음)로 하고 있는 플라스마 처리 장치.The method according to claim 1,
Wherein the distance between the surface of the high-frequency antenna and the surface of the sub-antenna is 25 mm or less (0 is not included). 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 고주파 안테나 및 상기 부안테나는 상기 절연 커버 내에 공간을 통해 배치되어 있는 플라스마 처리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the high frequency antenna and the sub antenna are disposed through a space in the insulating cover.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7101335B2 (en) * 2018-03-19 2022-07-15 日新電機株式会社 Antenna and plasma processing equipment
JP7135529B2 (en) * 2018-07-19 2022-09-13 日新電機株式会社 Plasma processing equipment

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009142016A1 (en) 2008-05-22 2009-11-26 株式会社イー・エム・ディー Plasma generating apparatus and plasma processing apparatus
KR20110046351A (en) * 2009-10-27 2011-05-04 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing apparatus and plasma processing method

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3276514B2 (en) * 1994-04-26 2002-04-22 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment
US6842147B2 (en) * 2002-07-22 2005-01-11 Lam Research Corporation Method and apparatus for producing uniform processing rates
US6876155B2 (en) * 2002-12-31 2005-04-05 Lam Research Corporation Plasma processor apparatus and method, and antenna
KR100523851B1 (en) * 2003-05-07 2005-10-27 학교법인 성균관대학 Inductively Coupled Plasma Processing Appratus having internal linear antenna for large area processing
JP5694721B2 (en) * 2009-10-27 2015-04-01 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN102056395B (en) * 2009-10-27 2014-05-07 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
CN102054649B (en) * 2009-10-27 2014-03-19 东京毅力科创株式会社 Plasma processing apparatus and plasma processing method
JP5781349B2 (en) * 2011-03-30 2015-09-24 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing equipment

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009142016A1 (en) 2008-05-22 2009-11-26 株式会社イー・エム・ディー Plasma generating apparatus and plasma processing apparatus
KR20110046351A (en) * 2009-10-27 2011-05-04 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 Plasma processing apparatus and plasma processing method

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