KR20180125896A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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KR20180125896A
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도모히토 고마츠
쥰 나카고미
게이 나가요시
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

The purpose of the present invention is to prevent abnormal discharge from being generated by a surface wave of a microwave in a gas supply hole by optimizing the shape of the gas supply hole. According to the present invention, a plasma processing apparatus comprises: a microwave introducing module disposed at a ceiling portion of a processing container and configured to introduce a microwave for generating plasma from gas into the processing container; and a plurality of gas supply holes formed on the ceiling portion of the processing container and configured to introduce the gas into a plasma processing space. Each of the gas supply holes includes a cavity expanded from fine holes of the gas supply holes and opened to the plasma processing space. In addition, a diameter of the cavity on a plasma processing space side is greater than or equal to 3 mm and is equal to or less than 1/8 of a wavelength of a surface wave of a microwave in plasma.

Description

플라즈마 처리 장치{PLASMA PROCESSING APPARATUS}PLASMA PROCESSING APPARATUS

본 발명은 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus.

플라즈마 처리 장치의 천정부에 복수의 가스 공급 구멍을 마련하고, 가스 공급원으로부터 공급된 가스를, 복수의 가스 공급 구멍으로부터 플라즈마 처리 장치의 내부로 샤워 형상으로 공급하는 것이 행해지고 있다(예를 들면, 특허문헌 1~3을 참조).A plurality of gas supply holes are provided in a ceiling portion of a plasma processing apparatus and a gas supplied from a gas supply source is supplied from a plurality of gas supply holes into a plasma processing apparatus in the form of a shower (see, for example, Patent Document 1 to 3).

특허문헌 1: 일본 특허 공개 제2009-228054호 공보Patent Document 1: JP-A-2009-228054 특허문헌 2: 일본 특허 공개 제2016-119325호 공보Patent Document 2: JP-A-2016-119325 특허문헌 3: 일본 특허 공개 제2007-221116호 공보Patent Document 3: Japanese Patent Application Laid-Open No. 2007-221116

마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는, 마이크로파가 공급되는 챔버의 천정부의 표면(내벽면)에 마이크로파의 표면파가 전파된다. 이 때문에, 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는, 예를 들면 CCP(Capacitively Coupled Plasma) 등의 평행 평판형의 플라즈마 처리 장치와 비교하여, 천정부의 표면을 전파하는 마이크로파의 표면파에 의해 천정부의 표면의 전계 강도는 높아진다. 이 마이크로파가 높은 전계 강도이기 때문에, 천정부의 표면에 개구되는 가스 공급 구멍에서 방전이 생기기 쉽다. 이 때문에, 가스 공급 구멍에서 아크 방전(이상 방전)이 발생하여, 가스 공급 구멍을 형성하는 부재가 녹아, 가스 공급 구멍이 막히는 경우가 있다.In a microwave plasma processing apparatus, a surface wave of a microwave propagates to a surface (inner wall surface) of a ceiling portion of a chamber to which microwave is supplied. For this reason, in the microwave plasma processing apparatus, the surface intensity of the surface of the ceiling portion is increased by the surface wave of the microwave propagating on the surface of the ceiling portion, as compared with a parallel plate type plasma processing apparatus such as CCP (Capacitively Coupled Plasma) . Since this microwave has a high electric field intensity, a discharge tends to occur in the gas supply hole opened to the surface of the ceiling portion. For this reason, an arc discharge (abnormal discharge) is generated in the gas supply hole, and the member forming the gas supply hole melts, and the gas supply hole is sometimes clogged.

이에 대해, 가스 공급 구멍에 포러스(porous)의 유전체를 매립함으로써, 포러스 부분에 가스가 통하면서, 가스 공급 구멍에 침입하는 마이크로파의 표면파에 의한 이상 방전의 발생을 방지하는 것이 고려된다. 그러나, 이 경우, 가스 공급 구멍에 매립하는 포러스의 유전체가 필요하여 부품 개수가 증가한다. 또한, 제조시에 있어, 포러스의 유전체 재료를 가스 공급 구멍에 유입하고, 천판과 접합 및 소성하여 포러스의 유전체 재료를 가스 공급 구멍에 접착하는 공정이 증가한다.On the contrary, by embedding a porous dielectric in the gas supply hole, it is considered to prevent generation of an anomalous discharge due to the surface wave of the microwave which penetrates the gas supply hole while allowing the gas to pass through the porous portion. However, in this case, a porous dielectric to be buried in the gas supply hole is required, and the number of parts increases. Further, at the time of manufacturing, a process of introducing a porous dielectric material into the gas supply holes, joining and firing with the top plate, and bonding the porous dielectric material to the gas supply holes is increased.

상기 과제에 대해, 일 측면에서는, 본 발명은, 가스 공급 구멍의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.In view of the above-described problem, in one aspect, the present invention aims to optimize the shape of the gas supply hole and to prevent anomalous discharge from occurring by the surface wave of the microwave in the gas supply hole.

상기 과제를 해결하기 위해, 일 형태에 따르면, 처리 용기의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 해당 처리 용기의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 상기 처리 용기의 천정부에 형성된, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가지는 마이크로파 플라즈마 처리 장치로서, 상기 복수의 가스 공급 구멍의 각각은, 상기 가스 공급 구멍의 세공(細孔)으로부터 확대하고, 상기 플라즈마 처리 공간에 개구되는 공동부를 갖고, 상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한, 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하인 플라즈마 처리 장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a microwave introduction module that is disposed in a ceiling portion of a processing vessel and introduces a microwave for generating a plasma from a gas into the processing vessel, A microwave plasma processing apparatus having a plurality of gas supply holes for introducing gas into a plasma processing space, wherein each of the plurality of gas supply holes extends from pores (pores) of the gas supply holes, And the diameter of the cavity portion on the side of the plasma processing space is 3 mm or more and is 1/8 or less of the surface wave wavelength of the microwave in the plasma.

일 측면에 의하면, 가스 공급 구멍의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the shape of the gas supply hole can be optimized to prevent an abnormal discharge from occurring due to the surface wave of the microwave in the gas supply hole.

도 1은 일 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 종단면의 일례를 나타내는 도면.
도 2는 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍의 일례를 나타내는 도면.
도 3은 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍의 개구부의 일례를 나타내는 도면.
도 4는 일 실시 형태에 따른 유전체창부의 일례를 나타내는 도면.
도 5는 일 실시 형태에 따른 공동부 내부의 가스의 흐름을 설명하기 위한 도면.
도 6은 변형예에 따른 공동부 내부의 가스의 흐름의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 7은 가스 공급 구멍의 형상과 전자기계 시뮬레이션 결과의 일례를 나타내는 도면.
도 8은 변형예에 따른 공동부의 바닥부의 각도와 가스의 체류에 대해 설명하기 위한 도면.
도 9는 변형예에 따른 공동부의 일례를 나타내는 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 is a view showing an example of a longitudinal section of a microwave plasma processing apparatus according to one embodiment; Fig.
2 is a view showing an example of a gas supply hole according to one embodiment;
3 is a view showing an example of an opening of a gas supply hole according to an embodiment;
4 shows an example of a dielectric window according to an embodiment;
5 is a view for explaining a flow of gas inside a cavity according to an embodiment;
6 is a view showing an example of the simulation result of the gas flow inside the cavity according to the modification.
7 is a view showing an example of a shape of a gas supply hole and an electromechanical simulation result.
Fig. 8 is a view for explaining the angle of the bottom of the cavity and the stay of the gas according to the modification; Fig.
9 is a view showing an example of a cavity according to a modification.

이하, 본 발명을 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 부여하는 것에 의해 중복된 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings. Note that, in the present specification and drawings, substantially the same constituent elements are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

[마이크로파 플라즈마 처리 장치][Microwave plasma processing apparatus]

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 단면도의 일례를 나타낸다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 웨이퍼 W를 수용하는 챔버(처리 용기)(1)를 가진다. 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는, 마이크로파에 의해 챔버(1)측의 표면에 형성되는 표면파 플라즈마에 의해서, 반도체 웨이퍼 W(이하, 「웨이퍼 W」라고 부름)에 대해 소정의 플라즈마 처리를 행하는 플라즈마 처리 장치의 일례이다. 소정의 플라즈마 처리의 일례로서는, 성막 처리 또는 에칭 처리가 예시된다.1 shows an example of a cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. The microwave plasma processing apparatus 100 has a chamber (processing vessel) 1 for accommodating a wafer W therein. The microwave plasma processing apparatus 100 is a plasma processing apparatus that performs plasma processing for performing predetermined plasma processing on a semiconductor wafer W (hereinafter referred to as " wafer W ") by surface wave plasma formed on the surface of the chamber 1 side by microwaves Is an example of a device. As an example of the predetermined plasma treatment, a film forming treatment or an etching treatment is exemplified.

마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는, 챔버(1)의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 챔버(1)의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 챔버(1)의 천정부에 형성되고, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가진다. 이하, 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 구성의 상세에 대해 설명한다.The microwave plasma processing apparatus 100 includes a microwave introduction module disposed at the ceiling portion of the chamber 1 and introducing a microwave for generating a plasma from the gas into the chamber 1; And has a plurality of gas supply holes for introducing the gas into the plasma processing space. Hereinafter, the configuration of the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described in detail.

챔버(1)는, 기밀하게 구성된 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속 재료로 이루어지는 대략 원통 형상의 처리 용기이고, 접지되어 있다. 본체부(10)는 챔버(1)의 천정부를 구성하는 천판이다. 챔버(1)의 상부와 본체부(10)의 접촉면에 마련된 지지 링(129)에 의해, 챔버(1) 내는 기밀하게 밀봉되어 있다. 본체부(10)는 금속으로 구성되어 있다.The chamber 1 is a substantially cylindrical processing vessel made of a metallic material such as airtightly made of aluminum or stainless steel, and is grounded. The main body 10 is a top plate constituting a ceiling portion of the chamber 1. The inside of the chamber 1 is hermetically sealed by the support ring 129 provided on the contact surface between the upper portion of the chamber 1 and the main body 10. [ The body portion 10 is made of metal.

마이크로파 플라즈마원(2)은 마이크로파 출력부(30)와 마이크로파 전송부(40)와 마이크로파 방사 부재(50)를 가진다. 마이크로파 플라즈마원(2)은 챔버(1)의 천정부(천판)의 내벽에 형성된 유전체창부(1a)로부터 챔버(1)의 내부에 접하도록 마련되어 있다. 마이크로파 출력부(30)는 복수 경로로 분배하여 마이크로파를 출력한다. 마이크로파 플라즈마원(2)으로부터 유전체창부(1a)를 통해 챔버(1) 내로 마이크로파가 도입되면, 챔버(1) 내에서 표면파 플라즈마가 형성된다.The microwave plasma source 2 has a microwave output section 30, a microwave transmitting section 40, and a microwave radiating member 50. The microwave plasma source 2 is provided so as to contact the inside of the chamber 1 from the dielectric window portion 1a formed on the inner wall of the ceiling portion of the chamber 1. [ The microwave output section (30) distributes the microwaves through a plurality of paths and outputs microwaves. When the microwave is introduced from the microwave plasma source 2 into the chamber 1 through the dielectric window portion 1a, a surface wave plasma is formed in the chamber 1.

챔버(1) 내에는 웨이퍼 W를 탑재하는 탑재대(11)가 마련되어 있다. 탑재대(11)는 챔버(1)의 바닥부 중앙에 절연 부재(12a)를 사이에 두고 배치된 통 형상의 지지 부재(12)에 의해 지지되어 있다. 탑재대(11) 및 지지 부재(12)를 구성하는 재료로서는, 표면을 알루마이트 처리(양극 산화 처리)한 알루미늄 등의 금속이나 내부에 고주파용의 전극을 가진 절연 부재(세라믹스 등)가 예시된다. 탑재대(11)에는, 웨이퍼 W를 정전 흡착하기 위한 정전 척, 온도 제어 기구, 웨이퍼 W의 이면에 열 전달용의 가스를 공급하는 가스 유로 등이 마련되어도 좋다.In the chamber 1, a mounting table 11 for mounting a wafer W thereon is provided. The mounting table 11 is supported by a tubular support member 12 disposed at the center of the bottom of the chamber 1 with an insulating member 12a interposed therebetween. Examples of the material constituting the mounting table 11 and the supporting member 12 include a metal such as aluminum obtained by anodizing the surface (anodic oxidation treatment) or an insulating member (ceramics or the like) having an electrode for high frequency in the inside. The mount table 11 may be provided with an electrostatic chuck for electrostatically attracting the wafer W, a temperature control mechanism, a gas flow path for supplying gas for heat transfer to the back surface of the wafer W, and the like.

탑재대(11)에는, 정합기(13)를 거쳐서 고주파 바이어스 전원(14)이 전기적으로 접속되어 있다. 고주파 바이어스 전원(14)으로부터 탑재대(11)로 고주파 전력이 공급되는 것에 의해, 웨이퍼 W측으로 플라즈마 중의 이온이 인입된다. 또, 고주파 바이어스 전원(14)은 플라즈마 처리의 특성에 따라서는 마련되지 않아도 좋다.A high frequency bias power supply 14 is electrically connected to the mounting table 11 via a matching device 13. [ By supplying high frequency power from the high frequency bias power supply 14 to the mounting table 11, ions in the plasma are introduced into the wafer W side. The high-frequency bias power supply 14 may not be provided depending on the characteristics of the plasma processing.

챔버(1)의 바닥부에는 배기관(15)이 접속되어 있고, 이 배기관(15)에는 진공 펌프를 포함하는 배기 장치(16)가 접속되어 있다. 배기 장치(16)를 작동시키면 챔버(1) 내가 배기되고, 이것에 의해, 챔버(1) 내가 소정의 진공도까지 고속으로 감압된다. 챔버(1)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반입출을 행하기 위한 반입출구(17)와, 반입출구(17)를 개폐하는 게이트 밸브(18)가 마련되어 있다.An exhaust pipe 15 is connected to the bottom of the chamber 1 and an exhaust device 16 including a vacuum pump is connected to the exhaust pipe 15. When the exhaust device 16 is operated, the chamber 1 is evacuated, whereby the chamber 1 is decompressed to a predetermined degree of vacuum at a high speed. On the side wall of the chamber 1, there are provided a loading / unloading port 17 for loading / unloading the wafer W and a gate valve 18 for opening / closing the loading / unloading port 17.

마이크로파 전송부(40)는 마이크로파 출력부(30)로부터 출력된 마이크로파를 전송한다. 마이크로파 전송부(40)에 마련된 주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 앰프부(42)로부터 출력된 마이크로파를 마이크로파 방사 부재(50)에 도입하는 기능 및 임피던스를 정합하는 기능을 가진다.The microwave transmitting unit 40 transmits microwaves output from the microwave output unit 30. The peripheral microwave introduction mechanism 43a and the central microwave introduction mechanism 43b provided in the microwave transfer section 40 are provided with a function of introducing the microwave outputted from the amplifier section 42 into the microwave radiating member 50 and a function of matching the impedance .

본 실시 형태의 마이크로파 방사 부재(50)에서는, 6개의 주변 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하는 6개의 유전체층(123)이 본체부(10)에서 둘레 방향으로 등간격으로 배치되고, 6개의 유전체창부(1a)가 챔버(1)의 내부에 원형으로 노출된다.In the microwave radiating member 50 of the present embodiment, six dielectric layers 123 corresponding to six peripheral microwave introduction mechanisms 43a are arranged at regular intervals in the circumferential direction in the body portion 10, (1a) is circularly exposed inside the chamber (1).

또한, 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 대응하는 1개의 유전체층(133)이 본체부(10)의 중앙에 배치되고, 1개의 유전체창부(1a)가 챔버(1)의 내부에 원형으로 노출된다. 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 본체부(10)의 중앙에서 6개의 주변 마이크로파 도입 기구(43a)로부터 등간격의 위치에 배치되어 있다.One dielectric layer 133 corresponding to the central microwave introduction mechanism 43b is disposed at the center of the body portion 10 and one dielectric window portion 1a is circularly exposed in the interior of the chamber 1. [ The central microwave introduction mechanism 43b is arranged at equal intervals from six peripheral microwave introduction mechanisms 43a at the center of the main body 10. [

주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)는 통 형상의 외측 도체(52) 및 그 중심에 마련된 막대 형상의 내측 도체(53)를 동축(同軸) 형상으로 배치한다. 외측 도체(52)와 내측 도체(53)의 사이에는, 마이크로파 전력이 급전되고, 마이크로파 방사 부재(50)를 향해 마이크로파가 전파되는 마이크로파 전송로(44)로 되어 있다.The surrounding microwave introducing mechanism 43a and the central microwave introducing mechanism 43b are arranged coaxially with the tubular outer conductor 52 and the rod-shaped inner conductor 53 provided at the center thereof. A microwave transmission line 44 is provided between the outer conductor 52 and the inner conductor 53 so that the microwave power is fed and the microwave propagates toward the microwave radiating member 50.

주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에는, 슬러그(54)와, 그 선단부(先端部)에 위치하는 임피던스 조정 부재(140)가 마련되어 있다. 슬러그(54)를 이동시키는 것에 의해, 챔버(1) 내의 부하(플라즈마)의 임피던스를 마이크로파 출력부(30)에서의 마이크로파 전원의 특성 임피던스에 정합시키는 기능을 가진다. 임피던스 조정 부재(140)는, 유전체로 형성되고, 그 비유전률에 의해 마이크로파 전송로(44)의 임피던스를 조정하도록 되어 있다.The slit 54 and the impedance adjusting member 140 located at the tip end of the slit 54 and the central microwave introducing mechanism 43b are provided in the peripheral microwave introducing mechanism 43a and the central microwave introducing mechanism 43b. And has a function of matching the impedance of the load (plasma) in the chamber 1 with the characteristic impedance of the microwave power source in the microwave output section 30 by moving the slug 54. The impedance adjusting member 140 is formed of a dielectric and adjusts the impedance of the microwave transmission path 44 by its relative dielectric constant.

마이크로파 방사 부재(50)는 본체부(10)의 내부에 구성되어 있다. 마이크로파 출력부(30)로부터 출력되고, 마이크로파 전송부(40)로부터 전송된 마이크로파는 마이크로파 방사 부재(50)로부터 챔버(1) 내로 방사된다.The microwave radiating member (50) is formed inside the main body (10). The microwave outputted from the microwave output section 30 and transmitted from the microwave transmitting section 40 is radiated into the chamber 1 from the microwave radiating member 50.

마이크로파 방사 부재(50)는 유전체 천판(121, 131), 슬롯(122, 132) 및 유전체층(123, 133)을 가진다. 유전체 천판(121)은 주변 마이크로파 도입 기구(43a)에 대응하여 본체부(10)의 상부에 배치되고, 유전체 천판(131)은 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)에 대응하여 본체부(10)의 상부에 배치되어 있다. 유전체 천판(121, 131)은 마이크로파를 투과시키는 원반 형상의 유전체로 형성되고 있다. 유전체 천판(121, 131)은, 진공보다 큰 비유전률을 가지고 있고, 예를 들면 석영, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 형성될 수 있다. 유전체 천판(121, 131)은 비유전률이 진공보다 큰 재료로 구성된다. 이것에 의해, 유전체 천판(121, 131) 내를 투과하는 마이크로파의 파장을, 진공 중을 전파하는 마이크로파의 파장보다 짧게 하여 슬롯(122, 132)을 포함하는 안테나를 작게 하는 기능을 가진다.The microwave radiating member 50 has dielectric top plates 121 and 131, slots 122 and 132, and dielectric layers 123 and 133. The dielectric top plate 121 is disposed on the upper portion of the body portion 10 in correspondence with the peripheral microwave introduction mechanism 43a and the dielectric top plate 131 is disposed on the upper portion of the body portion 10 in correspondence with the central microwave introduction mechanism 43b. Respectively. The dielectric top plates 121 and 131 are formed of a disc-shaped dielectric material that transmits microwaves. The dielectric top plates 121 and 131 have a relative dielectric constant higher than that of vacuum and are formed by, for example, a ceramics such as quartz, alumina (Al 2 O 3 ), a fluorine resin such as polytetrafluoroethylene or a polyimide resin . The dielectric top plates 121 and 131 are made of a material whose dielectric constant is larger than that of vacuum. As a result, the wavelength of the microwave transmitted through the dielectric top plates 121 and 131 is made shorter than the wavelength of the microwave propagating through the vacuum, thereby reducing the size of the antenna including the slots 122 and 132.

유전체 천판(121) 아래에는, 본체부(10)에 형성된 슬롯(122)을 거쳐서 유전체층(123)이 본체부(10)의 개구에 끼워져 있다. 유전체 천판(131) 아래에는, 본체부(10)에 형성된 슬롯(132)을 거쳐서 유전체층(133)이 본체부(10)의 개구에 끼워져 있다.Below the dielectric top plate 121 is a dielectric layer 123 sandwiched between the openings of the main body 10 through slots 122 formed in the main body 10. Below the dielectric top plate 131 is a dielectric layer 133 sandwiched between the openings of the main body portion 10 through a slot 132 formed in the main body portion 10.

유전체층(123, 133)은 천정부의 내부 표면에서 균일하게 마이크로파의 표면파 플라즈마를 형성하기 위한 유전체창으로서의 기능을 가진다. 유전체층(123, 133)은, 유전체 천판(121, 131)과 마찬가지로, 예를 들면 석영, 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 폴리테트라플루오르에틸렌 등의 불소계 수지나 폴리이미드계 수지에 의해 형성되어도 좋다.The dielectric layers 123 and 133 function as a dielectric window for uniformly forming a microwave surface wave plasma on the inner surface of the ceiling portion. Similarly to the dielectric top plates 121 and 131, the dielectric layers 123 and 133 are formed of ceramics such as quartz, alumina (Al 2 O 3 ), or fluoride resin such as polytetrafluoroethylene or polyimide resin .

본 실시 형태에서는, 주변 마이크로파 도입 기구(43a)의 수는 6개이지만, 이것에 한정되지 않고, N개 배치된다. N는 1이어도 좋고, 2 이상이어도 좋지만, 3 이상이 바람직하고, 예를 들면 3~6이어도 좋다. 또, 마이크로파 방사 부재(50)는, 챔버(1)의 천정부를 구성하는 본체부(10)의 둘레 방향으로 배치되고, 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 해당 처리 용기 내에 도입하는 N개의 마이크로파 도입 모듈의 일례이다.In the present embodiment, the number of peripheral microwave introduction mechanisms 43a is six, but the number is not limited to this, and N pieces are arranged. N may be 1, or may be 2 or more, but is preferably 3 or more, and may be 3 to 6, for example. The microwave radiating member 50 is disposed in the circumferential direction of the main body 10 constituting the ceiling portion of the chamber 1 and includes N microwave introduction modules for introducing a microwave for generating plasma into the processing vessel It is an example.

본체부(10)의 금속에는 샤워 구조의 가스 도입부(21)가 형성되어 있다. 가스 도입부(21)에는, 가스 공급원(22)이 접속되고, 가스 공급원(22)으로부터 공급되는 가스는 가스 공급 배관(111)을 거쳐서 가스 확산실(62)로부터 가스 도입부(21)를 통해 챔버(1) 내에 샤워 형상으로 공급된다. 가스 도입부(21)는 챔버(1)의 천정부에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(60)으로부터 가스를 공급하는 가스 샤워 헤드의 일례이다. 가스의 일례로서는, 예를 들면 Ar 가스 등의 플라즈마 생성용의 가스나, 예를 들면 O2 가스나 N2 가스 등의 고에너지로 분해시키고자 하는 가스를 들 수 있다.A gas introducing portion 21 of a shower structure is formed in the metal of the body portion 10. The gas supply source 22 is connected to the gas inlet 21 and the gas supplied from the gas supply source 22 is supplied from the gas diffusion chamber 62 through the gas inlet 21 to the chamber 1 in a shower shape. The gas introducing portion 21 is an example of a gas showerhead that supplies gas from a plurality of gas supply holes 60 formed in the ceiling portion of the chamber 1. [ Examples of the gas include a gas for generating plasma such as Ar gas and a gas for decomposing into a high energy such as O 2 gas or N 2 gas.

마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부는 제어 장치(3)에 의해 제어된다. 제어 장치(3)는, 마이크로프로세서(4), ROM(Read Only Memory)(5), RAM(Random Access Memory)(6)을 가지고 있다. ROM(5)이나 RAM(6)에는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 프로세스 시퀀스 및 제어 파라미터인 프로세스 레시피가 기억되어 있다. 마이크로프로세서(4)는 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 근거하여, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 각 부를 제어한다. 또한, 제어 장치(3)는 터치 패널(7) 및 디스플레이(8)를 갖고, 프로세스 시퀀스 및 프로세스 레시피에 따라 소정의 제어를 행할 때의 입력이나 결과의 표시 등이 가능하게 되어 있다.Each part of the microwave plasma processing apparatus 100 is controlled by the control device 3. The control device 3 has a microprocessor 4, a ROM (Read Only Memory) 5, and a RAM (Random Access Memory) The ROM 5 or the RAM 6 stores a process sequence of the microwave plasma processing apparatus 100 and a process recipe which is a control parameter. The microprocessor 4 controls each part of the microwave plasma processing apparatus 100 based on the process sequence and the process recipe. The control device 3 has a touch panel 7 and a display 8 and is capable of inputting and displaying the results when performing a predetermined control according to a process sequence and a process recipe.

이러한 구성의 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서 플라즈마 처리를 행할 때에는, 우선 웨이퍼 W가 반송 암 상에 유지된 상태에서, 개구된 게이트 밸브(18)로부터 반입출구(17)를 통해 챔버(1) 내에 반입된다. 게이트 밸브(18)는 웨이퍼 W를 반입한 후에 닫힌다. 웨이퍼 W는, 탑재대(11)의 위쪽까지 반송되면, 반송 암으로부터 푸셔 핀으로 옮겨지고, 푸셔 핀이 강하하는 것에 의해 탑재대(11)에 탑재된다. 챔버(1)의 내부의 압력은 배기 장치(16)에 의해 소정의 진공도로 유지된다. 가스가 가스 도입부(21)로부터 샤워 형상으로 챔버(1) 내에 도입된다. 주변 마이크로파 도입 기구(43a) 및 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)를 거쳐서 마이크로파 방사 부재(50)로부터 방사된 마이크로파가 천정부의 내부 표면을 전파한다. 표면파로 되어 전파하는 마이크로파의 강한 전계에 의해, 가스가 분해되고, 챔버(1)측의 천정부의 표면 근방에 생성된 표면파 플라즈마에 의해서 웨이퍼 W에 플라즈마 처리가 실시된다. 이하에서는, 챔버(1)의 천정부와 탑재대(11) 사이의 공간을 플라즈마 처리 공간 U라고 한다.When the plasma processing is performed in the microwave plasma processing apparatus 100 having such a configuration, the wafer W is held in the chamber 1 through the inlet / outlet 17 from the opened gate valve 18 in a state where the wafer W is held on the transfer arm Are imported. The gate valve 18 closes after bringing the wafer W in. When the wafer W is transferred to the upper side of the mount table 11, the wafer W is transferred from the transfer arm to the pusher pin, and is mounted on the mount table 11 by the lowering of the pusher pin. The pressure inside the chamber 1 is maintained at a predetermined degree of vacuum by the exhaust device 16. Gas is introduced into the chamber 1 from the gas introducing portion 21 in a shower shape. The microwave radiated from the microwave radiating member 50 propagates through the inner surface of the ceiling portion via the surrounding microwave introducing mechanism 43a and the central microwave introducing mechanism 43b. The gas is decomposed by a strong electric field of the microwave propagating as a surface wave and the wafer W is subjected to the plasma treatment by the surface wave plasma generated in the vicinity of the surface of the ceiling portion on the chamber 1 side. Hereinafter, the space between the ceiling portion of the chamber 1 and the mounting table 11 is referred to as a plasma processing space U.

[가스 공급 구멍의 구성][Configuration of gas supply hole]

다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 가스 도입부(21)의 가스 공급 구멍(60)의 구성의 일례에 대해 도 2를 참조하면서 설명한다. 도 2(a)는 비교예의 가스 공급 구멍(160)의 일례를 나타낸다. 도 2(b)는 본 실시 형태에 따른 복수의 가스 공급 구멍(60) 중, 도 1의 A로 나타내는 하나의 가스 공급 구멍(60)의 확대도를 나타낸다.Next, an example of the configuration of the gas supply hole 60 of the gas introducing portion 21 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 2 (a) shows an example of the gas supply hole 160 of the comparative example. Fig. 2 (b) is an enlarged view of one gas supply hole 60 shown in Fig. 1, among the plurality of gas supply holes 60 according to the present embodiment.

본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 본체부(10)의 내부 표면 S에서 마이크로파의 표면파가 전파된다. 이 때문에, 본체부(10)의 내부 표면 S에서 전계가 강해진다.In the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment, surface waves of microwaves propagate in the inner surface S of the main body portion 10. [ For this reason, the electric field is strengthened on the inner surface S of the main body portion 10.

도 2(a)에 나타내는 비교예의 가스 공급 구멍(160)의 직경은, 예를 들면 0.3㎜이고, 길이는, 예를 들면 1㎜이다. 이 경우, 가스 공급 구멍(160)의 내부의 압력을 P1, 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력을 P2라고 하면, 압력 P1이 압력 P2보다 현저하게 높아진다. 이 때문에, 비교예의 가스 공급 구멍(160)에서는, 가스 공급 구멍(160)에서 이상 방전이 생기기 쉽다. 가스 공급 구멍(160)에서 이상 방전이 발생하면, 가스 공급 구멍(160)을 형성하는 부재가 녹아, 가스 공급 구멍(160)이 막히는 경우가 있다.The diameter of the gas supply hole 160 of the comparative example shown in Fig. 2 (a) is, for example, 0.3 mm and the length is, for example, 1 mm. In this case, when the pressure inside the gas supply hole 160 is P1 and the pressure of the plasma processing space U in the chamber 1 is P2, the pressure P1 becomes significantly higher than the pressure P2. For this reason, in the gas supply hole 160 of the comparative example, an abnormal discharge tends to occur in the gas supply hole 160. When an abnormal discharge is generated in the gas supply hole 160, the member forming the gas supply hole 160 may melt and the gas supply hole 160 may be clogged.

그래서, 본 실시 형태에서는, 가스 공급 구멍(60)의 형상을 적정화하여, 가스 공급 구멍(60)에서 마이크로파의 표면파에 의해 이상 방전이 생기는 것을 방지한다. 구체적으로는, 도 2(b)에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍(60)은, 그 선단에서 가스 공급 구멍(60)의 세공(60a)으로부터 확대하고, 플라즈마 처리 공간 U에 개구되는 공동부(61)를 가진다. 가스 공급 구멍(60)의 세공(60a)의 직경은, 예를 들면 0.3㎜이고, 길이는, 예를 들면 1㎜이다. 공동부(61)의 플라즈마 처리 공간 U측의 개구부(64)로부터 바닥부(65)까지의 깊이 D는 5㎜ 이상이다. 또한, 공동부(61)는 원통형이다. 단, 공동부(61)는, 원통형에 한정되지 않고, 사각형이나 오각형 등의 다각형을 바닥면으로 하는 각기둥 형상이어도 좋다.Thus, in the present embodiment, the shape of the gas supply hole 60 is optimized to prevent the occurrence of an anomalous discharge due to the surface wave of the microwave in the gas supply hole 60. Specifically, as shown in Fig. 2 (b), the gas supply hole 60 according to the present embodiment is extended from the pore 60a of the gas supply hole 60 at the tip end thereof, And has a hollow portion 61 to be opened. The diameter of the pores 60a of the gas supply hole 60 is, for example, 0.3 mm, and the length is, for example, 1 mm. The depth D from the opening 64 on the plasma processing space U side of the cavity portion 61 to the bottom portion 65 is 5 mm or more. The cavity portion 61 is cylindrical. However, the cavity portion 61 is not limited to a cylindrical shape, and may be a prismatic shape having a polygonal shape such as a quadrangular shape or a pentagonal shape as a bottom surface.

도 2(b)의 개구부(64)의 B-B 단면의 일례를 나타내는 도 3(a)를 참조하면, 개구부(64)의 직경 φ은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8 이하이다.3 (a) showing an example of the BB section of the opening 64 in Fig. 2 (b), the diameter? Of the opening 64 is 3 mm or more, and the diameter? Of the surface wave? 8 or less.

플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ는 진공 중의 마이크로파의 파장 λ0의 약 1/3 정도이다. 마이크로파 플라즈마 프로세스에서 사용하는 파장 λ0는 대략 120~480㎜이기 때문에, 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ는 대략 40~160㎜로 된다. 따라서, 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8의 5~20㎜로 된다.The surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma is about 1/3 of the wavelength? 0 of the microwave in the vacuum. Since the wavelength? 0 used in the microwave plasma process is approximately 120 to 480 mm, the surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma is approximately 40 to 160 mm. Therefore, the diameter? Of the opening portion 64 is 3 mm or more, and is 5 to 20 mm, which is 1/8 of the surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma.

개구부(64)의 직경 φ가 3㎜ 이상, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8 이하인 기술적 의미에 대해 설명한다. 예를 들면, 개구부(64)의 직경 φ가 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/4인 경우, 마이크로파의 표면파는, 개구부(64)에서 멈추고, 그 앞으로는 전파될 수 없다. 즉, 공동부(61)의 개구부(64)는 마이크로파의 표면파를 개구부(64)의 앞까지 전파시키지 않도록 기능한다. 이 때, 마이크로파의 표면파는, 개구부(64)에서 전반사로 되기 때문에, 공동부(61)의 개구부(64) 부근에서 마이크로파의 전계 강도가 최대로 되고, 임계치를 넘으면 아크 방전이 발생해서, 이상 방전으로 되는 경우가 있다.The technical meaning that the diameter? Of the opening portion 64 is 3 mm or more and 1/8 or less of the surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma is described. For example, when the diameter? Of the opening portion 64 is 1/4 of the surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma, the surface wave of the microwave stops at the opening portion 64 and can not propagate in the future. That is, the opening 64 of the cavity 61 functions to prevent the surface wave of the microwave from propagating to the front of the opening 64. At this time, since the surface wave of the microwave is totally reflected by the opening 64, the electric field strength of the microwave is maximized in the vicinity of the opening 64 of the hollow portion 61. When the threshold value is exceeded, .

이에 반해, 개구부(64)의 직경 φ가 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8인 경우, 마이크로파의 표면파는 개구부(64)를 통과할 수 있다. 이 때, 마이크로파의 표면파는, 개구부(64)에서 멈추지 않고, 또한 공동부(61)의 내부 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차가 작다. 이 때문에, 공동부(61)의 내부에 마이크로파의 강한 전계는 거의 침입하지 않아, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다. 따라서, 개구부(64)의 직경 φ는 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장 λ의 1/8, 즉 10㎜ 이하일 필요가 있다.On the other hand, when the diameter? Of the opening portion 64 is 1/8 of the surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma, the surface wave of the microwave can pass through the opening portion 64. At this time, the surface wave of the microwave does not stop at the opening portion 64, and the pressure difference between the internal pressure P1 of the cavity portion 61 and the pressure P2 of the plasma processing space U is small. Therefore, the strong electric field of the microwave hardly penetrates into the cavity 61, and the occurrence of the abnormal discharge in the cavity 61 can be prevented. Therefore, the diameter? Of the opening 64 needs to be 1/8 of the surface wave wavelength? Of the microwave in the plasma, that is, 10 mm or less.

한편, 개구부(64)의 직경 φ가 3㎜보다 작은 경우, 마이크로파의 표면파는 개구부(64)를 통과할 수 있다. 그러나, 공동부(61)의 내부 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차가 커진다. 이 때문에, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지하는 것은 곤란하다. 따라서, 공동부(61)의 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상으로 한다. 이것에 의하면, 공동부(61)의 내부의 압력 P1은, 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2와 거의 동일한 압력으로 되어, 압력차는 작아진다. 이것에 의해, 공동부(61) 및 그 주변에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.On the other hand, when the diameter? Of the opening 64 is smaller than 3 mm, the surface wave of the microwave can pass through the opening 64. However, the pressure difference between the inner pressure P1 of the cavity portion 61 and the pressure P2 of the plasma processing space U becomes large. For this reason, it is difficult to prevent the generation of the abnormal discharge in the cavity portion 61. [ Therefore, the diameter? Of the opening portion 64 of the cavity portion 61 should be 3 mm or more. According to this, the pressure P1 inside the cavity portion 61 becomes substantially the same pressure as the pressure P2 of the plasma processing space U in the chamber 1, and the pressure difference becomes small. As a result, it is possible to prevent anomalous discharge from occurring in the cavity portion 61 and its periphery.

다음에, 공동부(61)에서 마이크로파가 감쇠하는 메카니즘에 대해 설명한다. 도 2(b-1) 및 도 2(b-2)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 적어도 바닥부(65)는 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있지 않다. 한편, 공동부(61)의 측부(側部)의 적어도 일부는 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있다. 절연성 재료(66)로서는, 이트리아(Y2O3) 또는 알루미나(Al2O3)가 바람직하다.Next, the mechanism of the microwave attenuation in the hollow portion 61 will be described. At least the bottom portion 65 of the cavity portion 61 is not covered with the insulating material 66 as shown in Figs. 2 (b-1) and 2 (b-2). On the other hand, at least a part of the side portion of the hollow portion 61 is covered with the insulating material 66. As the insulating material 66, yttria (Y 2 O 3 ) or alumina (Al 2 O 3 ) is preferable.

도 2(b-1)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 측벽은 플라즈마 처리 공간 U측의 개구부(64)로부터 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 서서히 두께가 얇아지도록, 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있어도 좋다. 또한, 공동부(61)의 바닥부(65) 및 측부의 바닥부(65)에 가까운 부분은 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있지 않아도 좋다.The side wall of the hollow portion 61 is gradually reduced in thickness from the opening portion 64 on the plasma processing space U side toward the bottom portion 65 of the hollow portion 61 as shown in Figure 2 (b-1) Or may be covered with an insulating material 66. [ A portion near the bottom portion 65 of the hollow portion 61 and the bottom portion 65 of the side portion may not be covered with the insulating material 66. [

도 2(b-2)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 측벽에 피복된 절연성 재료(66)의 두께 D2를, 챔버(1)의 천정부의 벽면에 피복된 절연성 재료(66)의 두께 D1보다 극단적으로 얇게 해도 좋다. 예를 들면, 두께 D2는 두께 D1의 1/100 이하여도 좋다.The thickness D2 of the insulating material 66 coated on the side wall of the cavity portion 61 is set to be smaller than the thickness D2 of the insulating material 66 coated on the wall surface of the ceiling portion of the chamber 1 as shown in Figure 2 (b- It may be extremely thinner than D1. For example, the thickness D2 may be 1/100 or less of the thickness D1.

마이크로파는 유전체의 내부를 투과하여 전파된다. 그래서, 챔버(1)의 천정부의 내부 표면 S에는, 이트리아(Y2O3) 등의 절연성 재료(66)를 용사하고, 마이크로파의 표면파가 천정부의 내부 표면 S를 쉽게 통과하도록 한다.The microwaves propagate through the inside of the dielectric. Thus, an insulating material 66 such as yttria (Y 2 O 3 ) is sprayed on the inner surface S of the ceiling portion of the chamber 1 so that the surface waves of microwaves can easily pass through the inner surface S of the ceiling portion.

한편, 상기와 같이, 공동부(61)의 측벽의 절연성 재료(66)의 두께는, 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 서서히 얇게 하거나 천정부의 내부 표면 S에 용사된 절연성 재료(66)의 두께와 비교하여 극단적으로 얇게 하거나 한다. 이것에 의해, 마이크로파의 표면파가 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 전파될 때에 마이크로파를 지수 함수적으로 감쇠시킬 수 있다.As described above, the thickness of the insulating material 66 on the side wall of the hollow portion 61 is gradually reduced toward the bottom portion 65 of the hollow portion 61 or the insulating material sprayed on the inner surface S of the ceiling portion The thickness of the first and second electrodes 66 and 66 is set to be extremely thin. As a result, when the surface wave of the microwave propagates toward the bottom portion 65 of the hollow portion 61, the microwave can be exponentially decayed.

게다가, 본 실시 형태에서는, 공동부(61)의 적어도 바닥부(65)는 절연성 재료(66)에 의해 피복되어 있지 않다. 즉, 공동부(61)의 바닥부(65)는 본체부(10)의 알루미늄의 금속이 노출되어 있는 상태이다. 이 때문에, 공동부(61)의 바닥부(65)에서는, 마이크로파의 표면파가 전파되기 어렵다. 이것에 의해, 마이크로파의 표면파의 감쇠에 의해, 표면파는 공동부(61)의 바닥부(65)의 세공(60a)까지 도달하지 않거나, 또는 세공(60a)에 도달했다고 해도 그 마이크로파의 전계 강도는 낮다. 이 결과, 세공(60a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.In addition, in the present embodiment, at least the bottom portion 65 of the hollow portion 61 is not covered with the insulating material 66. That is, the bottom portion 65 of the cavity portion 61 is in a state in which the aluminum metal of the body portion 10 is exposed. Therefore, surface waves of microwaves are hardly propagated in the bottom portion 65 of the hollow portion 61. Thus, even if the surface wave does not reach the pores 60a of the bottom portion 65 of the hollow portion 61 or reaches the pores 60a by attenuation of the surface wave of the microwave, the electric field strength of the microwave is low. As a result, an abnormal discharge can be prevented from occurring in the pores 60a.

또, 도 2(b-1)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)의 측벽의 절연성 재료(66)의 두께를 공동부(61)의 바닥부(65)를 향해 서서히 얇게 함으로써, 세공(60a)에서의 이상 방전을 방지하면서, 공동부(61)의 개구부(64) 부근에서는 플라즈마 생성 공간 U에서 생성되는 플라즈마에 대한 내성을 유지할 수 있다.2 (b-1), the thickness of the insulating material 66 on the side wall of the cavity portion 61 is gradually reduced toward the bottom portion 65 of the cavity portion 61, so that the pores 60a It is possible to maintain resistance to plasma generated in the plasma generating space U in the vicinity of the opening 64 of the cavity portion 61 while preventing an abnormal discharge in the plasma generating space U.

이상으로 설명한 바와 같이, 본 실시 형태에 따른 복수의 가스 공급 구멍(60)의 각각은 선단에 원통 형상의 공동부(61)를 가진다. 그리고, 공동부(61)의 개구부(64)가 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하로 형성되어 있다. 이것에 의해, 공동부(61)의 내부의 압력 P1과 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차를 작게 할 수 있다.As described above, each of the plurality of gas supply holes 60 according to the present embodiment has a cylindrical hollow portion 61 at its tip end. The opening 64 of the cavity portion 61 is 3 mm or more and is formed to be 1/8 or less of the surface wave wavelength of the microwave in the plasma. Thus, the pressure difference between the pressure P1 inside the cavity 61 and the pressure P2 in the plasma processing space U in the chamber 1 can be made small.

또한, 공동부(61) 내에 용사된 절연성 재료(66)의 구성에 의해, 공동부(61)의 내부에서 마이크로파의 표면파가 충분히 감쇠하여, 세공(60a)에 마이크로파의 표면파가 도달하지 못하거나, 또는 도달하여도 감쇠가 커서, 세공(60a)에 도달한 마이크로파의 전계 강도는 낮게 되어 있다. 이것에 의해, 세공(60a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 방지할 수 있다.The surface acoustic wave of the microwave is sufficiently attenuated in the interior of the cavity 61 due to the constitution of the insulating material 66 sprayed into the cavity 61 and the microwave surface waves do not reach the pores 60a, The attenuation is large, and the electric field intensity of the microwave reaching the pores 60a is low. This makes it possible to prevent an abnormal discharge from occurring in the pores 60a.

이렇게 해서 가스 공급 구멍(60)의 형상을 적정화하는 것에 의해, 마이크로파의 표면파가 가스 공급 구멍(60)에 침입하여 이상 방전이 생기는 것을 방지해서, 프로세스 윈도우를 확장할 수 있다.By appropriately shaping the shape of the gas supply hole 60 in this way, it is possible to prevent the surface wave of the microwave from penetrating into the gas supply hole 60 and causing an abnormal discharge, thereby extending the process window.

도 2(c)는 본 실시 형태의 변형예 1에 따른 가스 공급 구멍(60)의 일례를 나타낸다. 도 3(b)는 도 2(c)의 개구부(64)의 C-C 단면의 일례를 나타낸다. 도 2(c)에 나타내는 바와 같이, 공동부(61)는 단차부(61c)를 가져도 좋다. 이 때, 공동부(61)는 상이한 직경의 원통형(61a, 61b)을 갖고, 그들의 직경은 플라즈마 처리 공간 U측의 개구부(64)로부터 바닥부(65)를 향해 작아진다. 즉, 원통형(61a)의 직경은 원통형(61b)의 직경보다 크다.2 (c) shows an example of the gas supply hole 60 according to the first modification of the present embodiment. Fig. 3 (b) shows an example of the C-C cross section of the opening 64 of Fig. 2 (c). As shown in Fig. 2 (c), the hollow portion 61 may have a stepped portion 61c. At this time, the cavity portion 61 has cylindrical portions 61a and 61b of different diameters, and their diameters become smaller from the opening portion 64 on the plasma processing space U side toward the bottom portion 65. That is, the diameter of the cylindrical portion 61a is larger than the diameter of the cylindrical portion 61b.

도 2(c)에 나타내는 변형예 1에 따른 가스 공급 구멍(60)의 구성에서도, 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상이기 때문에, 공동부(61)의 내부의 압력 P1이 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2와 거의 동일한 압력으로 되어 있다. 이것에 의해, 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)에서 이상 방전이 발생하기 어려운 구성으로 되어 있다.The diameter P1 of the opening 64 is equal to or larger than 3 mm so that the pressure P1 inside the cavity 61 is smaller than the pressure P1 in the chamber 1 The pressure P2 of the plasma processing space U in the plasma processing space U. Thereby, in the gas supply hole 60, an abnormal discharge hardly occurs in the cavity portion 61.

또, 변형예 1에 따른 가스 공급 구멍(60)에 의하면, 단차부(61c)의 코너부에서 마이크로파의 표면파가 반사되어, 그 앞으로 전파되기 어려운 구조로 되어 있다. 이 때문에, 공동부(61)의 바닥부(65)에 마이크로파가 더 도달하기 어려워져, 세공(60a)에서 이상 방전이 발생하는 것을 확실히 방지할 수 있다. 또, 공동부(61)의 내부의 단차부(61c)는 1단이어도 좋고, 2단 이상이어도 좋다. 단차부(61c)의 수가 많을수록, 각 코너부에서 마이크로파의 표면파가 반사되기 때문에, 공동부(61)의 바닥부(65)에 마이크로파가 더 도달하기 어려워져 바람직하다.According to the gas supply hole 60 according to the first modification, the surface wave of the microwave is reflected at the corner of the stepped portion 61c and is not easily propagated forward. This makes it difficult for microwaves to reach the bottom portion 65 of the hollow portion 61, and thus it is possible to reliably prevent an abnormal discharge from occurring in the pores 60a. The inside of the stepped portion 61c of the hollow portion 61 may be a single step or two or more steps. The more the number of the stepped portions 61c is, the more microwave is hard to reach the bottom portion 65 of the hollow portion 61 because surface waves of the microwave are reflected at the respective corner portions.

도 2(d)는 본 실시 형태의 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)의 일례를 나타낸다. 도 3(c-1)은 도 2(d)의 개구부(64)의 D-D 단면의 일례를 나타낸다. 도 2(d)에 나타내는 바와 같이, 본 실시 형태의 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 개구부(64)에, 금속제의 부재(63)가 마련되어 있다. 금속제의 부재(63)는 알루미늄 등의 금속제 와이어로 구성되어 있다. 금속제의 부재(63)는, 알루미늄에 한정되지 않고, 어떠한 종류의 금속의 와이어더라도 좋다.2 (d) shows an example of the gas supply hole 60 according to the second modification of the present embodiment. Fig. 3 (c-1) shows an example of the D-D cross section of the opening 64 in Fig. 2 (d). 2 (d), in the gas supply hole 60 according to the second modification of the present embodiment, the metal member 63 is provided in the opening portion 64 of the cavity portion 61. [ The metal member 63 is made of a metal wire such as aluminum. The metal member 63 is not limited to aluminum but may be any kind of metal wire.

도 2(d)에 나타내는 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)의 구성에서도, 개구부(64)의 직경 φ는 3㎜ 이상이기 때문에, 공동부(61)의 내부의 압력 P1이 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2와 거의 동일한 압력으로 되어 있다. 이것에 의해 공동부(61)에서 이상 방전이 발생하기 어렵다.The diameter P1 of the opening 64 is equal to or larger than 3 mm so that the pressure P1 inside the cavity 61 is smaller than the pressure P1 in the chamber 1 The pressure P2 of the plasma processing space U in the plasma processing space U. As a result, an abnormal discharge hardly occurs in the cavity portion 61.

또, 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 개구부(64)에 금속제의 부재(63)가 마련되어 있다. 마이크로파는 금속을 투과하지 못하기 때문에, 변형예 2에 따른 가스 공급 구멍(60)에 의하면, 금속제의 부재(63)가 마이크로파의 전자파를 커트하는 부재로서 기능하여, 마이크로파가 공동부(61)에 들어가는 것을 억제할 수 있다.In the gas supply hole 60 according to Modification 2, a metal member 63 is provided in the opening portion 64. According to the gas supply hole 60 according to the second modification, the metal member 63 functions as a member for cutting electromagnetic waves of microwaves, and the microwaves are prevented from passing through the cavity 61 It is possible to suppress entry.

금속제의 부재(63)는, 도 3(c-1)에 나타내는 바와 같이, 개구부(64)의 양단부를 동일 방향으로 복수개 브릿지(bridge)하는 와이어여도 좋다. 금속제의 부재(63)는 도 2(d)의 개구부(64)의 D-D 단면의 다른 예인 도 3(c-2)에 나타내는 바와 같이 격자 형상이어도 좋다.As shown in Fig. 3 (c-1), the metal member 63 may be a wire that bridges both ends of the opening portion 64 in a plurality of directions in the same direction. The metal member 63 may be in the form of a lattice as shown in Fig. 3 (c-2) which is another example of the D-D cross section of the opening 64 in Fig. 2 (d).

금속제의 부재(63)는 1개의 와이어의 브릿지, 2개의 와이어에 의한 십자 형상, 3개의 와이어의 브릿지 등, 개구부(64)의 크기에 따라 와이어의 개수를 바꾸어도 좋다. 단, 금속제의 부재(63)는, 도 3(c-1) 및 도 3(c-2)에 나타내는 바와 같이 드문드문하게 형성하고, 그물망 형상 등과 같이 조밀하게 형성하지 않는다. 그물망 형상으로 형성하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서 성막시에 금속제의 부재(63)로부터 파티클이 발생하여, 웨이퍼 W 상에 비산해서 웨이퍼 W의 플라즈마 처리시에 결함을 일으켜서, 생산성을 악화시키는 원인으로 되기 때문이다.The metal member 63 may change the number of wires depending on the size of the opening 64, such as a bridge of one wire, a cross shape of two wires, a bridge of three wires, and the like. However, the metal member 63 is formed sparsely as shown in Fig. 3 (c-1) and Fig. 3 (c-2), and is not densely formed like a mesh or the like. Particles are generated from the metal member 63 at the time of film formation in the microwave plasma processing apparatus 100 and are scattered on the wafer W to cause defects during the plasma treatment of the wafer W. As a result, This is because it causes.

[유전체창부의 구성][Configuration of dielectric window]

다음에, 본 발명의 일 실시 형태에 따른 유전체창부(1a)의 구성의 일례에 대해 도 4를 참조하면서 설명한다. 도 4에서는, 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)의 하부에서, 본체부(10) 내에 형성된 슬롯(132) 아래의 유전체층(133)에 의한 유전체창부(1a)의 구성의 일례를 나타낸다. 그러나, 주변 마이크로파 도입 기구(43a)의 하부에서, 본체부(10) 내에 형성된 슬롯(122) 아래의 유전체층(123)에 의한 유전체창부(1a)의 구성에 대해서도 동일한 구성을 가진다. 그래서, 이하에서는, 도 4에 나타내는 중앙 마이크로파 도입 기구(43b)의 하부의 유전체창부(1a)의 구성에 대해 설명하고, 동일 구성을 가지는 주변 마이크로파 도입 기구(43a)의 유전체창부(1a)의 구성에 대한 설명을 생략한다.Next, an example of the configuration of the dielectric window 1a according to the embodiment of the present invention will be described with reference to Fig. 4 shows an example of the configuration of the dielectric window portion 1a formed by the dielectric layer 133 under the slot 132 formed in the body portion 10 in the lower portion of the central microwave introduction mechanism 43b. The structure of the dielectric window portion 1a formed by the dielectric layer 123 under the slot 122 formed in the body portion 10 in the lower portion of the surrounding microwave introduction mechanism 43a is also the same. In the following, the constitution of the lower dielectric window 1a of the central microwave introduction mechanism 43b shown in Fig. 4 will be described, and the constitution of the dielectric window 1a of the peripheral microwave introduction mechanism 43a having the same constitution Will be omitted.

유전체층(133)은 아래로 볼록한 형상을 하고 있고, 챔버(1)의 본체부(10)의 개구부(100a)에 외측으로부터 덮개로 기능하도록 마련되어 있다. 본 실시 형태의 유전체층(133)은 원판 형상을 가진다. 본체부(10)의 개구부(100a)와의 밀봉은 유전체층(133)의 주변부의 O-링(149)으로 행한다. 유전체층(133)의 O-링(149)보다 외측(플라즈마 생성 공간 U측)의 부분(150)은 PTFE(polytetrafluoroethylene: 폴리테트라플루오르에틸렌)의 불소계 수지에 의해 코팅되고, 유전체층(133)과 본체부(10)를 접촉시킨다. 이것에 의해, 유전체층(133)과 본체부(10)의 개구부(100a)의 갭에서 이상 방전이 생기는 것을 방지할 수 있다. 챔버의 O-링(149)보다 내측의 부분(151) 및 챔버(1)의 내벽 전체는 이트리아(Y2O3)로 코팅되어 있다.The dielectric layer 133 has a downwardly convex shape and is provided in the opening portion 100a of the main body portion 10 of the chamber 1 so as to function as a lid from the outside. The dielectric layer 133 of the present embodiment has a disc shape. Sealing with the opening portion 100a of the main body portion 10 is performed by the O-ring 149 at the peripheral portion of the dielectric layer 133. [ The portion 150 outside the O-ring 149 of the dielectric layer 133 (on the side of the plasma generating space U) is coated with a fluorine resin of PTFE (polytetrafluoroethylene), and the dielectric layer 133, (10). This makes it possible to prevent an abnormal discharge from occurring in the gap between the dielectric layer 133 and the opening portion 100a of the main body portion 10. [ The portion 151 inside the chamber O-ring 149 and the entire inner wall of the chamber 1 are coated with yttria (Y 2 O 3 ).

또, 소망하는 플라즈마를 발생시킨다고 하는 관점에서, 유전체 천판(131)의 직경 φ2는 120㎜ 이하, 챔버(1)의 개구부(100a)의 직경 φ3은 80㎜ 이상으로 한다. 유전체 천판(131)의 직경 φ2를 120㎜ 이하로 하는 이유는 챔버(1)의 밀봉성의 확보를 위해 어느 정도 크게 할 필요가 있지만, 이보다 커지면 유전체층(133)을 전파하는 마이크로파의 모드 점프(mode jump)가 발생하여, 바람직하지 않기 때문이다.The diameter? 2 of the dielectric top plate 131 is 120 mm or less and the diameter? 3 of the opening 100a of the chamber 1 is 80 mm or more from the viewpoint of generating a desired plasma. The reason why the diameter? 2 of the dielectric top plate 131 is 120 mm or less is that it is necessary to increase the diameter? 2 of the dielectric top plate 131 to a certain extent in order to secure the sealing property of the chamber 1. However, ), Which is undesirable.

또한, 챔버(1)의 개구부(100a)의 직경 φ3을 80㎜ 이상으로 하는 것은 직경 φ3이 80㎜보다 작아지면 유전체층(133)의 전력 분포가 악화되기 때문이다.The diameter? 3 of the opening 100a of the chamber 1 is set to 80 mm or more because the power distribution of the dielectric layer 133 is deteriorated if the diameter? 3 is smaller than 80 mm.

[공동부의 변형예][Modification of Cavity Part]

다음에, 공동부(61)의 변형예에 대해 도 5~도 9를 참조하면서 설명한다.Next, a modified example of the cavity portion 61 will be described with reference to Figs. 5 to 9. Fig.

도 5는 일 실시 형태에 따른 공동부(61) 내를 흐르는 가스를 설명하기 위한 도면이다. 도 5의 좌측 도면은 도 5의 우측 도면에 나타내는 공동부(61)의 바닥부(65)의 영역 K의 확대도이다. 도 5의 좌측 도면에 화살표로 나타내는 바와 같이, 공동부(61) 내에서는 가스의 체류점 K1, K2를 중심으로 가스의 소용돌이가 있다는 것을 알 수 있다. 체류점 K1, K2 및 그 근방에 존재하는 가스는 체류하고 있기 때문에 다른 물질과 반응하기 쉽고, 다른 물질과 반응한 결과, 발생하는 물질은 파티클의 원인으로 된다.5 is a view for explaining gas flowing in the cavity portion 61 according to one embodiment. 5 is an enlarged view of a region K of the bottom portion 65 of the cavity portion 61 shown in the right side view of Fig. As shown by the arrows in the left drawing of Fig. 5, it can be seen that there is a swirling gas around the gas retention points K1 and K2 in the cavity 61. [ Since the gases at the retention points K1 and K2 and their vicinities stay, they are likely to react with other substances. As a result of reacting with other substances, the generated substances cause particles.

그래서, 이하에서는, 가스의 흐름을 개선할 수 있는, 변형예에 따른 공동부(61)를 가지는 가스 공급 구멍(60)에 대해 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6의 우측 도면은 도 6의 좌측 도면에 나타내는 공동부(61)의 바닥부(65)의 영역 Q의 확대도이다.Therefore, in the following, the gas supply hole 60 having the cavity portion 61 according to the modification, which can improve the gas flow, will be described with reference to Fig. 6 is an enlarged view of a region Q of the bottom portion 65 of the cavity portion 61 shown in the left side view of Fig.

변형예에 따른 공동부(61)에서는, 바닥부(65)가 세공(65a)을 향해 테이퍼 형상으로 경사져 있다. 도 6의 예에서는, 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O로부터 바닥부(65)의 각도를 θ라고 하면, θ=30°이다. 즉, 본 변형예에서는, 세공(60a)에 연속하는 공동부(61)의 바닥부(65)는 중심선 O를 통과하는 공동부(61)의 단면 형상이 60°의 테이퍼 형상으로 되는 원추형으로 형성된다. 공동부(61)는 원추형으로 연속하는 아래측이 원통형으로 되어 있고, 개구부(64)를 향해 수직인 벽면을 가진다. 또, 본 변형예에서도, 공동부(61)의 플라즈마 처리 공간측(개구부(64))의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하이다.In the cavity portion 61 according to the modified example, the bottom portion 65 is tapered toward the pores 65a. In the example of Fig. 6, when the angle of the bottom portion 65 from the center line O of the gas supply hole 60 is?,? = 30 degrees. That is, in this modified example, the bottom portion 65 of the cavity portion 61 continuous to the pores 60a is formed in a conical shape in which the cross-sectional shape of the cavity portion 61 passing through the center line O is tapered at 60 degrees do. The cavity portion 61 has a conical bottom side cylindrical shape and has a wall surface perpendicular to the opening portion 64. Also in this modification, the diameter of the cavity 61 in the plasma processing space side (opening portion 64) is 3 mm or more and 1/8 or less of the surface wave wavelength of the microwave in the plasma.

이와 같이, 변형예에서는, 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ를 30°로 함으로써, 세공(60a)으로부터의 가스는 세공(60a)으로부터 공동부(61)의 원추형의 벽면(바닥부(65))을 스무스하게 흘러, 가스의 소용돌이는 형성되지 않는다. 이것에 의해, 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 내부에서 가스의 체류가 생겨 파티클의 원인으로 되는 물질이 발생하는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 프로세스 윈도우를 확대할 수 있다. 또, 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)은, 가스의 체류를 막으면서, 상기 실시 형태와 마찬가지로 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다.Thus, in the modified example, the angle? Of the bottom portion 65 of the hollow portion 61 is set to 30 degrees so that the gas from the pore 60a flows from the pore 60a into the conical wall surface of the hollow portion 61 Bottom portion 65) smoothly, and no swirling gas is formed. As a result, in the gas supply hole 60 according to the modified example, it is possible to prevent the gas from staying inside the cavity 61 and causing the generation of a substance that causes particles. As a result, the process window can be enlarged. In addition, the gas supply hole 60 according to the modified example can prevent the occurrence of an abnormal discharge as in the above-described embodiment while preventing the gas from staying.

가공 상, 본 변형예에 따른 공동부(61)의 원추형과 원통형의 경계 부분에서 각이 원만해져 완만한 곡선 상으로 되면, 가스는 공동부(61)의 원추형으로부터 원통형의 부분을 향해 더 순조롭게 흘러, 체류가 생기기 어려운 구조로 할 수 있다.The gas flows smoothly from the conical shape of the hollow portion 61 toward the cylindrical portion when the angle is rounded at the boundary portion between the conical portion and the cylindrical portion of the hollow portion 61 according to the present modification , So that it is possible to obtain a structure in which staying is unlikely to occur.

도 7은 가스 공급 구멍(60)에서의, 마이크로파의 표면파에 의해 발생하는 전자기계의 시뮬레이션 결과의 일례를 나타낸다. 도 7(a)는 도 2(a)에 나타내는 비교예의 가스 공급 구멍(160)에서의 전자기계 시뮬레이션의 결과의 일례를 나타내고, 도 7(b)는 도 2(b)의 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍(60)에서의 전자기계 시뮬레이션의 결과의 일례를 나타낸다. 또, 도 7(c)은 본 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)에서의, 전자기계 시뮬레이션의 결과의 일례를 나타낸다. 전자기계는, 도 7의 우측에 나타내는 바와 같이, 전계 강도가 가장 높은 레벨 1로부터 가장 낮은 레벨 9까지, 9단계의 레벨로 나타내어져 있다.Fig. 7 shows an example of a simulation result of an electromechanical machine generated by the surface wave of the microwave in the gas supply hole 60. Fig. Fig. 7 (a) shows an example of a result of electromechanical simulation in the gas supply hole 160 of the comparative example shown in Fig. 2 (a), and Fig. 7 (b) An example of the result of the electromechanical simulation in the gas supply hole 60 is shown. Fig. 7 (c) shows an example of the result of the electromechanical simulation in the gas supply hole 60 according to the present modification. As shown in the right side of Fig. 7, the electromechanical machines are shown in nine levels from the highest level 1 to the lowest level 9 of the electric field strength.

도 7(a)에 나타내는 비교예의 경우, 가스 공급 구멍(160)의 직경은, 예를 들면 0.3㎜이고, 길이는 예를 들면 1㎜이다. 이 경우, 가스 공급 구멍(160)의 내부의 압력 P1은 챔버(1) 내의 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2보다 현저하게 높아진다. 따라서, 비교예에서는, 가스 공급 구멍(160)의 선단에서 급격하게 마이크로파의 표면파 전계 E1이 레벨 9로부터 레벨 1로 변화되기 때문에, 가스 공급 구멍(160)에서 이상 방전이 생기기 쉽다.In the case of the comparative example shown in Fig. 7 (a), the diameter of the gas supply hole 160 is, for example, 0.3 mm and the length is, for example, 1 mm. In this case, the pressure P1 inside the gas supply hole 160 becomes significantly higher than the pressure P2 of the plasma processing space U in the chamber 1. [ Therefore, in the comparative example, since the surface wave electric field E1 of the microwave suddenly changes from the level 9 to the level 1 at the tip of the gas supply hole 160, an abnormal discharge tends to occur in the gas supply hole 160.

이에 반해, 도 7(b)의 일 실시 형태에 따른 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 내부의 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차가 작다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 내부에서의 마이크로파의 표면파 전계는 레벨 9로부터 레벨 1까지 단계적으로 서서히 변화된다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 선단에서의 마이크로파의 표면파 전계 E2는 급격하게 변화되지 않고, 서서히 변화된다. 이것에 의해, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.On the contrary, in the gas supply hole 60 according to the embodiment of Fig. 7 (b), the pressure difference between the pressure P1 inside the cavity portion 61 and the pressure P2 in the plasma processing space U is small. Therefore, the surface wave electric field of the microwave in the gas supply hole 60 is gradually changed stepwise from level 9 to level 1. Therefore, the surface wave electric field E2 of the microwave at the tip of the gas supply hole 60 is not changed abruptly but gradually changed. As a result, it can be seen that the occurrence of the abnormal discharge in the cavity portion 61 can be prevented.

도 7(c)의 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ는 30°이다. 이 경우에도, 공동부(61)의 내부의 압력 P1과 플라즈마 처리 공간 U의 압력 P2의 압력차는 작다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 내부에서의 마이크로파의 표면파 전계는 도 7(b)의 가스 공급 구멍(60)과 마찬가지로 레벨 9로부터 레벨 1까지 단계적으로 서서히 변화된다. 이 때문에, 가스 공급 구멍(60)의 선단에서도, 마이크로파의 표면파 전계 E3은 급격히 변화되지 않고, 서서히 변화된다. 이것에 의해, 공동부(61)에서의 이상 방전의 발생을 방지할 수 있다는 것을 알 수 있다.The angle? Of the bottom portion 65 of the cavity portion 61 in FIG. 7 (c) is 30 degrees. Even in this case, the pressure difference between the pressure P1 inside the cavity portion 61 and the pressure P2 in the plasma processing space U is small. Therefore, the surface wave electric field of the microwave in the gas supply hole 60 gradually changes stepwise from level 9 to level 1 like the gas supply hole 60 in Fig. 7 (b). Therefore, even at the front end of the gas supply hole 60, the surface wave electric field E3 of the microwave is not changed abruptly but gradually changed. As a result, it can be seen that the occurrence of the abnormal discharge in the cavity portion 61 can be prevented.

다음에, 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도를 30°로부터 45°로 바꾸었을 때의 가스의 체류에 대해 도 8을 참조하면서 설명한다.Next, the stay of the gas when the angle of the bottom portion 65 of the hollow portion 61 is changed from 30 DEG to 45 DEG will be described with reference to FIG.

도 8의 우측 위쪽 도면은 도 8의 좌측 도면에 나타내는 공동부(61)의 바닥부(65)의 세공(60a)에 연속하는 영역 Q의 확대도이고, 도 8의 우측 아래쪽 도면은 도 8의 좌측 도면에 나타내는 바닥부(65)의 영역 Q와 반대측의 단부를 포함하는 영역 K의 확대도이다. 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ를 45°라고 하면, 세공(60a)으로부터의 가스는, 세공(60a)으로부터 공동부(61)의 원추형의 부분을 스무스하게 흐르지만, 영역 K의 원추형과 원통형의 부분의 경계 부근에서, 가스가 소용돌이로 된다. 이것에 의해, 공동부(61)의 내부의 가스의 체류점 K3, K4 및 그 주변에서, 가스가 다른 물질과 반응하여, 파티클의 원인으로 되는 물질이 발생한다.8 is an enlarged view of a region Q continuous to the pores 60a of the bottom portion 65 of the hollow portion 61 shown in the left drawing of Fig. 8, and the lower right drawing of Fig. And an area K including an end on the opposite side to the area Q of the bottom part 65 shown in the left drawing. When the angle? Of the bottom portion 65 of the hollow portion 61 is 45 degrees, the gas from the pore 60a flows smoothly from the pore 60a to the conical portion of the hollow portion 61, In the vicinity of the boundary between the conical portion and the cylindrical portion of K, the gas swirls. As a result, the gas reacts with other substances at the retention points K3 and K4 of the gas inside the cavity portion 61 and around the retention points K3 and K4, thereby generating a substance causing the particles.

이상으로부터, 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ가 45°인 경우에는, 공동부(61)에서의 가스의 흐름은 개선되고 있지 않다는 것을 알 수 있다. 따라서, 도 9(a)~도 9(d)에 나타내는 바와 같이, 가스 공급 구멍(60)의 공동부(61)의 바닥부(65)의 각도 θ는 45°보다 작은 것이 바람직하다.It can be seen from the above that the flow of gas in the cavity portion 61 is not improved when the angle? Of the bottom portion 65 of the cavity portion 61 is 45 degrees. Therefore, as shown in Figs. 9 (a) to 9 (d), the angle? Of the bottom portion 65 of the cavity portion 61 of the gas supply hole 60 is preferably smaller than 45 degrees.

도 9(a)는 지금까지 설명한 변형예에 따른 공동부(61)를 나타낸다. 도 9(b)~도 9(d)는 가스 공급 구멍(60)에 관한 그 외의 변형예에 따른 가스 공급 구멍(60)의 일례를 나타낸다. 도 9(b)의 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)의 원통형의 높이는 1㎜이다. 또한, 개구부(64)의 각도 θ는 개구부(64)로부터 1㎜ 상의 원통형의 단부와, 세공(60a)의 단부를 연결한 직선(68)과 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O가 이루는 각도로서, 45°보다 작은 각도로 된다. 단, 공동부(61)의 원통형의 높이는 1㎜에 한정되지 않고, 1㎜ 이상이면 좋고, 예를 들면 수mm이어도 좋다.Fig. 9 (a) shows the cavity 61 according to the modification described so far. 9 (b) to 9 (d) show an example of the gas supply hole 60 according to another modification of the gas supply hole 60. As shown in Fig. In the gas supply hole 60 of Fig. 9 (b), the height of the cylindrical portion of the hollow portion 61 is 1 mm. The angle? Of the opening portion 64 is an angle formed by the straight line 68 connecting the cylindrical end portion of 1 mm from the opening portion 64 and the end portion of the pore 60a and the center line O of the gas supply hole 60 , Which is less than 45 [deg.]. However, the height of the cylindrical portion of the hollow portion 61 is not limited to 1 mm, but may be 1 mm or more, for example, several millimeters.

도 9(c)의 가스 공급 구멍(60)에서는, 공동부(61)는 원추형이고, 원통형을 가지지 않는다. 이 경우, 개구부(64)의 각도 θ는 공동부(61)의 단부(개구부(64))와 세공(60a)의 단부를 연결한 직선(68)이 나타내는 원추형의 양단부와, 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O가 이루는 각도로서, 45°보다 작은 각도로 된다.In the gas supply hole 60 of Fig. 9 (c), the hollow portion 61 is conical and does not have a cylindrical shape. In this case, the angle? Of the opening portion 64 is determined by the conical end portions indicated by the straight line 68 connecting the end portion (the opening portion 64) of the hollow portion 61 and the end portion of the pore 60a, ), Which is less than 45 [deg.].

또, 공동부(61)의 단부(개구부(64))와 세공(60a)의 단부를 연결한 도 9(c)의 직선(68)과 동일한 도 9(d)의 가상선(66')에 대해, 공동부(61)의 벽면(68)이 외측으로 만곡된 대략 원추형 또는 대략 원통형이어도 좋다. 이 경우에도, 도 9(d)의 가상선(66')과 가스 공급 구멍(60)의 중심선 O이 이루는 각도는 45°보다 작은 각도로 한다.9 (d), which is the same as the straight line 68 of Fig. 9 (c) in which the end portion (opening portion 64) of the cavity portion 61 is connected to the end portion of the pore 60a The wall surface 68 of the hollow portion 61 may be a substantially conical or substantially cylindrical shape bent outward. In this case as well, the angle formed by the imaginary line 66 'in FIG. 9 (d) and the center line O of the gas supply hole 60 is set to an angle smaller than 45 degrees.

또, 공동부(61)의 벽면(68)은, 도 9(d)에 나타내는 바와 같이 외측으로 만곡되어도 좋지만, 내측으로는 만곡되지 않는다. 벽면(68)이 내측으로 만곡되면, 공동부(61)로부터 플라즈마 처리 공간 U에 가스가 도출되었을 때에, 가스가 외측으로 확산되기 쉬워져, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도 분포의 제어가 어려워지기 때문이다.The wall surface 68 of the hollow portion 61 may be curved outward as shown in Fig. 9 (d), but it is not curved inward. When the wall 68 is curved inward, gas is easily diffused outward from the cavity 61 to the plasma processing space U, making it difficult to control the density distribution of the gas in the plasma processing space U It is because.

또, 도 1에 나타내는 본체부(10)의 천정면에 형성된 복수의 가스 공급 구멍(60) 중, 에지측(본체부(10)의 외주측)의 영역의 가스 공급 구멍(60)과, 센터측(본체부(10)의 내주측)의 영역의 가스 공급 구멍(60)과, 미들측(에지와 센터 사이)의 영역의 가스 공급 구멍(60)의 직경 및 각도 중 적어도 어느 하나를 바꾸어도 좋다. 이것에 의해, 가스 공급 구멍(60)의 배치와 형상을 적정화할 수 있다.The gas supply holes 60 in the region on the edge side (the outer periphery side of the main body 10) and the gas supply holes 60 in the region on the edge side (the outer periphery side of the main body 10) out of the plurality of gas supply holes 60 formed on the ceiling face of the main body 10 shown in Fig. At least one of the diameter and the angle of the gas supply hole 60 in the region on the side of the gas supply port 60 side (the inner peripheral side of the main body 10) and the gas supply hole 60 in the region on the middle side (between the edge and the center) . As a result, the arrangement and shape of the gas supply holes 60 can be optimized.

예를 들면, 상기 3개의 영역에서 가스 공급 구멍(60)의 각도 θ를 상이한 각도로 설정함으로써, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도 분포를 제어할 수 있다. 예를 들면, 가스 공급 구멍(60)의 각도 θ를 작게 함으로써, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도에 구배를 만들도록 제어할 수 있다. 또한 예를 들면, 가스 공급 구멍(60)의 각도 θ를 크게 함으로써, 플라즈마 처리 공간 U에서의 가스의 밀도 분포를 평활화할 수 있다.For example, it is possible to control the density distribution of the gas in the plasma processing space U by setting the angle &thetas; of the gas supply holes 60 in the three regions at different angles. For example, by making the angle [theta] of the gas supply hole 60 small, it is possible to control to make a gradient in the density of the gas in the plasma processing space U. [ For example, by increasing the angle? Of the gas supply hole 60, the density distribution of the gas in the plasma processing space U can be smoothed.

또한 예를 들면, 상기 각 영역에서 가스 공급 구멍(60)의 직경을 상이한 크기로 적정화해도 좋다. 예를 들면, 직경을 작게 하고 가스 공급 구멍(60)의 수를 늘리면, 가스의 균일성을 높일 수 있다. 이에 부가하여, 가스 공급 구멍(60)의 공동부(61)의 높이를 변화시켜도 좋다.For example, the diameters of the gas supply holes 60 in the respective regions may be optimized to have different sizes. For example, by decreasing the diameter and increasing the number of the gas supply holes 60, uniformity of the gas can be increased. In addition, the height of the cavity portion 61 of the gas supply hole 60 may be changed.

이상, 플라즈마 처리 장치를 상기 실시 형태에 의해 설명했지만, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는 상기 실시 형태에 한정되는 것이 아니며, 본 발명의 범위 내에서 여러 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시 형태에 기재된 사항은 모순되지 않는 범위에서 조합될 수 있다.Although the plasma processing apparatus has been described with reference to the above embodiment, the plasma processing apparatus according to the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications and improvements are possible within the scope of the present invention. The matters described in the plural embodiments may be combined to the extent that they are not inconsistent.

본 명세서에서는, 기판의 일례로서 반도체 웨이퍼 W를 들어 설명하였다. 그러나, 기판은, 이것에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display), FPD(Flat Panel Display)에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크, CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.In this specification, a semiconductor wafer W is described as an example of a substrate. However, the substrate is not limited to this, and may be various substrates used for an LCD (Liquid Crystal Display) or an FPD (Flat Panel Display), a photomask, a CD substrate, a printed substrate, or the like.

1: 챔버
1a: 유전체창부
2: 마이크로파 플라즈마원
3: 제어 장치
10: 본체부
11: 탑재대
21: 가스 도입부
22: 가스 공급원
30: 마이크로파 출력부
40: 마이크로파 전송부
43a: 주변 마이크로파 도입 기구
43b: 중앙 마이크로파 도입 기구
44: 마이크로파 전송로
50: 마이크로파 방사 부재
52: 외측 도체
53: 내측 도체
54: 슬러그
60: 가스 공급 구멍
60a: 세공
61: 공동부
61c: 단차부
62: 가스 확산실
63: 금속제의 부재
64: 공동부의 개구부
65: 공동부의 바닥부
100: 마이크로파 플라즈마 처리 장치
121, 131: 유전체 천판
122, 132: 슬롯
123, 133: 유전체층
140: 임피던스 조정 부재
U: 플라즈마 처리 공간1: chamber
1a: dielectric window
2: Microwave plasma source
3: Control device
10:
11: Mounting table
21: gas introduction part
22: gas supply source
30: Microwave output section
40: microwave transmission unit
43a: peripheral microwave introduction mechanism
43b: central microwave introduction mechanism
44: microwave transmission line
50: microwave radiating member
52: outer conductor
53: inner conductor
54: slug
60: gas supply hole
60a: Handwork
61: Cavity
61c:
62: gas diffusion chamber
63: absence of metal
64: opening of the cavity
65: bottom portion of the cavity portion
100: Microwave plasma processing apparatus
121, 131: dielectric top plate
122, 132: Slot
123, 133: dielectric layer
140: Impedance adjusting member
U: Plasma processing space

Claims (13)

처리 용기의 천정부에 배치되고, 가스로부터 플라즈마를 생성하기 위한 마이크로파를 상기 처리 용기의 내부에 도입하는 마이크로파 도입 모듈과, 상기 처리 용기의 천정부에 형성되고, 가스를 플라즈마 처리 공간에 도입하는 복수의 가스 공급 구멍을 가지는 마이크로파 플라즈마 처리 장치로서,
상기 복수의 가스 공급 구멍의 각각은,
상기 가스 공급 구멍의 세공(細孔)으로부터 확대하고, 상기 플라즈마 처리 공간에 개구되는 공동부를 갖고,
상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 직경은 3㎜ 이상이고, 또한 플라즈마 중의 마이크로파의 표면파 파장의 1/8 이하인
플라즈마 처리 장치.
A microwave introducing module which is disposed at a ceiling portion of the processing vessel and introduces a microwave for generating a plasma from the gas into the inside of the processing vessel; A microwave plasma processing apparatus having a supply hole,
Wherein each of the plurality of gas supply holes includes:
And a cavity portion that is expanded from the pores of the gas supply hole and opens into the plasma processing space,
The diameter of the cavity portion on the side of the plasma processing space is 3 mm or more, and the diameter of the cavity is 1/8 or less of the surface wave wavelength of the microwave in the plasma
Plasma processing apparatus.
제 1 항에 있어서,
상기 공동부는 원통형인
플라즈마 처리 장치.
The method according to claim 1,
The cavity may be cylindrical
Plasma processing apparatus.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공동부의 플라즈마 처리 공간측의 개구부로부터 바닥부까지의 깊이는 5㎜ 이상인
플라즈마 처리 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
The depth from the opening to the bottom of the cavity in the plasma processing space side is at least 5 mm
Plasma processing apparatus.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 처리 용기의 천정부는 절연성 재료에 의해 피복되고,
상기 공동부의 적어도 바닥부는 절연성 재료에 의해 피복되어 있지 않는
플라즈마 처리 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the ceiling portion of the processing vessel is covered with an insulating material,
Wherein at least a bottom portion of the cavity is not covered with an insulating material
Plasma processing apparatus.
제 4 항에 있어서,
상기 공동부는 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부로부터 바닥부를 향해 두께가 얇아지도록 절연성 재료에 의해 피복되어 있는
플라즈마 처리 장치.
5. The method of claim 4,
And the cavity portion is covered with an insulating material so that its thickness becomes thinner from the opening on the plasma processing space side toward the bottom portion
Plasma processing apparatus.
제 4 항에 있어서,
상기 공동부의 내부에 피복된 절연성 재료의 두께는 상기 처리 용기의 천정부에 피복된 절연성 재료의 두께의 1/100 이하인
플라즈마 처리 장치.
5. The method of claim 4,
The thickness of the insulating material coated inside the cavity portion is not more than 1/100 of the thickness of the insulating material coated on the ceiling portion of the processing vessel
Plasma processing apparatus.
제 2 항에 있어서,
상기 공동부는 1단 이상의 단차부를 갖는
플라즈마 처리 장치.
3. The method of claim 2,
Wherein the cavity has at least one step
Plasma processing apparatus.
제 7 항에 있어서,
상기 공동부의 직경은 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부로부터 바닥부를 향해 작아지는
플라즈마 처리 장치.
8. The method of claim 7,
Wherein the diameter of the cavity is smaller from the opening on the plasma processing space side toward the bottom
Plasma processing apparatus.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공동부의 상기 플라즈마 처리 공간측의 개구부에는, 금속제의 부재가 마련되어 있는
플라즈마 처리 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
And an opening in the plasma processing space side of the cavity portion is provided with a metal member
Plasma processing apparatus.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공동부는 상기 세공에 연결되는 원추형을 갖고,
상기 원추형의 양단부를 연결하는 직선과 상기 공동부의 중심선에 의해 이루는 각도 θ는 45°보다 작은
플라즈마 처리 장치.
3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cavity portion has a conical shape connected to the pores,
Wherein an angle &thetas; formed by a straight line connecting both ends of the conical shape and a center line of the cavity is less than 45 DEG
Plasma processing apparatus.
제 10 항에 있어서,
상기 공동부는 상기 개구부측에서 상기 원추형에 연결되는 원통형을 가지는
플라즈마 처리 장치.
11. The method of claim 10,
Wherein the cavity has a cylindrical shape connected to the conical shape at the opening side,
Plasma processing apparatus.
제 11 항에 있어서,
상기 원통형의 부분의 높이는 1㎜ 이상인
플라즈마 처리 장치.
12. The method of claim 11,
The height of the cylindrical portion is not less than 1 mm
Plasma processing apparatus.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 공동부는, 상기 세공에 연결되는, 원추형보다 외측으로 만곡된 대략 원추형을 갖고,
상기 대략 원추형의 양단부와 상기 공동부의 중심선에 의해 이루는 각도 θ는 45°보다 작은
플라즈마 처리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
Wherein the cavity portion has a substantially conical shape curved outwardly than a conical shape connected to the pores,
Wherein an angle &thetas; formed by both ends of the substantially conical shape and the center line of the cavity is less than 45 DEG
Plasma processing apparatus.
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