KR20210129179A - plasma processing device - Google Patents
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Abstract
처리실에 배치된 피처리물을 플라즈마를 이용하여 진공 처리하는 플라즈마 처리 장치로서, 상기 처리실을 형성하는 벽에 개구를 갖는 용기 본체와, 상기 개구를 막도록 설치되고 두께 방향으로 관통하는 슬릿이 형성되어 있는 금속판과, 상기 금속판의 슬릿을 상기 처리실의 외부측으로부터 막는 유전체판과, 상기 금속판에 대향하도록 상기 처리실의 외부에 설치되고 고주파 전원에 접속되어서 고주파 자장을 발생시키는 안테나를 구비하는 플라즈마 처리 장치이다.A plasma processing apparatus for vacuum processing an object disposed in a processing chamber using plasma, comprising: a container body having an opening in a wall forming the processing chamber; and a slit installed to block the opening and penetrating in the thickness direction; A plasma processing apparatus comprising: a metal plate having a metal plate; a dielectric plate blocking the slit of the metal plate from the outside of the processing chamber; .
Description
본 발명은 플라즈마를 이용하여 피처리물을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing an object using plasma.
안테나에 고주파 전류를 흘리고 그것에 의해서 발생하는 유도 전계에 의해 유도 결합형의 플라즈마(약칭, ICP)를 발생시키고, 이 유도 결합형의 플라즈마를 이용하여 기판 등의 피처리물에 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 종래부터 제안되어 있다. 이러한 플라즈마 처리 장치로서, 특허문헌 1에는 안테나를 진공 용기의 외부에 배치하고, 진공 용기의 측벽의 개구를 막도록 설치한 유전체 창을 통해서 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 진공 용기 내에 투과시킴으로써 처리실내에 플라즈마를 발생시키는 것이 개시되어 있다.Plasma processing in which a high-frequency current is passed through an antenna, an inductively coupled plasma (abbreviated, ICP) is generated by an induced electric field generated thereby, and the inductively coupled plasma is used to treat a target object such as a substrate A device has been conventionally proposed. As such a plasma processing apparatus, in
그러나, 상기한 플라즈마 처리 장치에서는, 유전체 창을 진공 용기의 측벽의 일부로서 사용하기 때문에, 유전체 창은 진공 용기 내를 진공 배기했을 때에 용기의 내외의 차압을 견디도록 충분한 강도를 가질 필요가 있다. 특히, 유전체 창을 구성하는 유전체 재료는 인성이 낮은 세라믹스나 유리이므로, 상기한 차압에 견디는 충분한 강도를 구비하기 위해서는 유전체 창의 두께를 충분하게 크게 할 필요가 있다. 그 때문에 안테나로부터 진공 용기 내의 처리실까지의 거리가 멀어져 버림으로써 처리실에 있어서의 유도 전계의 강도가 약해지고, 플라즈마 생성의 효율이 저하한다고 하는 문제가 있다.However, in the plasma processing apparatus described above, since the dielectric window is used as a part of the sidewall of the vacuum vessel, the dielectric window needs to have sufficient strength to withstand the pressure difference between the inside and outside of the vessel when the inside of the vacuum vessel is evacuated. In particular, since the dielectric material constituting the dielectric window is ceramics or glass with low toughness, it is necessary to increase the thickness of the dielectric window sufficiently to provide sufficient strength to withstand the above-described differential pressure. Therefore, as the distance from the antenna to the processing chamber in the vacuum container increases, the intensity of the induced electric field in the processing chamber decreases, and there is a problem that the efficiency of plasma generation decreases.
본 발명은 이러한 문제를 고려하여 이루어진 것이고, 처리실의 외부에 안테나를 배치하는 것에 있어서, 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 처리실에 효율적으로 공급할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공하는 것을 주된 과제로 하는 것이다.The present invention has been made in view of such a problem, and its main object is to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying a high-frequency magnetic field generated from the antenna to the processing chamber when the antenna is disposed outside the processing chamber.
즉, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 처리실에 배치된 피처리물을 플라즈마를 이용하여 진공 처리하는 것으로서, 상기 처리실을 형성하는 벽에 개구를 갖는 용기 본체와, 상기 개구를 막도록 설치되고 두께 방향으로 관통하는 슬릿이 형성되어 있는 금속판과, 상기 금속판의 슬릿을 상기 처리실의 외부측으로부터 막는 유전체판과, 상기 금속판에 대향하도록 상기 처리실의 외부에 설치되고 고주파 전원에 접속되어서 고주파 자장을 발생시키는 안테나를 구비하는 것을 특징으로 한다.That is, the plasma processing apparatus according to the present invention vacuum-processes a target object disposed in a processing chamber using plasma, and includes a container body having an opening in a wall forming the processing chamber, and installed so as to block the opening and have a thickness A metal plate having a slit penetrating in the direction, a dielectric plate blocking the slit of the metal plate from the outside of the processing chamber, and installed outside the processing chamber to face the metal plate and connected to a high-frequency power supply to generate a high-frequency magnetic field It is characterized in that it is provided with an antenna.
즉, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치는, 금속판에 형성된 슬릿과, 그 상에 배치된 유전체판에 의하여, 안테나로부터 발생하는 고주파 자장을 처리실측에 투과시키는 자장 투과 창을 형성하고 있다. 이러한 구성이면, 자장 투과 창을 형성하는 부재의 일부를 세라믹스 등의 유전체 재료보다 인성이 큰 금속 재료로 구성하고 있으므로, 유전체 재료만으로 자장 투과 창을 구성하는 경우에 비해서 자장 투과 창의 두께를 작게 할 수 있다. 이것에 의해, 안테나로부터 처리실까지의 거리를 짧게 할 수 있어 안테나로부터 발생한 고주파 자장을 처리실 내에 효율적으로 공급할 수 있다.That is, in the plasma processing apparatus according to the present invention, a magnetic field transmission window for transmitting a high-frequency magnetic field generated from an antenna to the processing chamber side is formed by a slit formed in a metal plate and a dielectric plate disposed thereon. With such a configuration, since a part of the member forming the magnetic field transmission window is made of a metal material having greater toughness than a dielectric material such as ceramics, the thickness of the magnetic field transmission window can be reduced compared to the case of configuring the magnetic field transmission window only with a dielectric material. have. Thereby, the distance from the antenna to the processing chamber can be shortened, and the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied into the processing chamber.
또한, 용기 본체의 개구를 막도록 금속판을 설치하므로, 플라즈마 생성 공간인 처리실을 둘러싸는 부재를 모두 전기적으로 접지할 수 있다. 이것에 의해, 안테나의 전압에 의한 플라즈마에의 영향을 저감할 수 있고, 전자 온도의 저감 및 이온 에너지의 저감을 가능하게 할 수 있다.In addition, since the metal plate is provided to block the opening of the container body, all members surrounding the processing chamber serving as the plasma generating space can be electrically grounded. Thereby, the influence on the plasma by the voltage of the antenna can be reduced, and it is possible to reduce the electron temperature and reduce the ion energy.
상기 두께 방향으로부터 볼 때, 상기 슬릿이 상기 안테나와 상기 처리실 사이에 위치하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 것이면, 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 처리실 내에 보다 효율적으로 공급할 수 있다.It is preferable that the slit is formed so as to be positioned between the antenna and the processing chamber when viewed from the thickness direction. In this case, the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be more efficiently supplied into the processing chamber.
상기 안테나가 직선 형상을 이루는 것이고, 복수의 상기 슬릿이 서로 평행하게 형성되어 있는 것이 바람직하다. 이러한 것이면, 고주파 자장을 처리실 내에 보다 균일하게 공급할 수 있으므로, 처리실에 생성되는 플라즈마 밀도를 보다 균일하게 할 수 있다.It is preferable that the antenna forms a linear shape, and a plurality of the slits are formed parallel to each other. In this case, since the high-frequency magnetic field can be more uniformly supplied into the processing chamber, the plasma density generated in the processing chamber can be made more uniform.
상기 금속판의 내부에는 냉각용 유체가 유통 가능한 유로가 형성되어 있는 것이 바람직하다.It is preferable that a flow path through which the cooling fluid can flow is formed inside the metal plate.
이러한 것이면, 금속판에 흐르는 유도 전류에 의해 생기는 저항열을 냉각용유체에 열전달시켜서 방출할 수 있다. 이것에 의해 사용 중에 있어서의 금속판의 온도 상승을 억제할 수 있고, 피처리물에 대한 금속판으로부터의 복사열에 의한 온도 상승을 억제해서 피처리물에 대하여 플라즈마 처리를 보다 안정하게 행할 수 있다.In this case, the resistance heat generated by the induced current flowing through the metal plate can be transferred to the cooling fluid and released. Thereby, the temperature rise of the metal plate in use can be suppressed, the temperature rise by the radiant heat from the metal plate with respect to a to-be-processed object can be suppressed, and plasma processing can be performed more stably with respect to a to-be-processed object.
상기 금속판의 형태로서, 상기 유로가 적어도 서로 인접한 슬릿의 사이를 통과하도록 형성되어 있는 것을 들 수 있다.As a form of the said metal plate, the thing formed so that the said flow path may pass at least between mutually adjacent slits is mentioned.
두께 방향으로부터 볼 때, 안테나와 처리실의 사이에 슬릿이 형성되어 있는 경우, 금속판 중 인접한 슬릿 사이(특히, 안테나의 직하)에 있어서 비교적 큰 유도전류가 흐르고, 상기 부분에 있어서 발생하는 열량이 가장 커진다. 그 때문에 서로 인접한 슬릿 사이를 통과하도록 유로를 형성함으로써, 금속판을 효율적으로 냉각하고, 온도 상승을 효율적으로 억제할 수 있다.When viewed from the thickness direction, when a slit is formed between the antenna and the processing chamber, a relatively large induced current flows between adjacent slits in the metal plate (especially directly under the antenna), and the amount of heat generated in this portion is greatest. . Therefore, by forming a flow path so that it may pass between mutually adjacent slits, a metal plate can be cooled efficiently and a temperature rise can be suppressed efficiently.
상기 플라즈마 처리 장치는, 상기 개구를 막도록 상기 용기 본체에 부착되고, 상기 안테나로부터 발생한 고주파 자장을 상기 처리실 내에 투과시키는 자장 투과 창을 형성하는 창 부재를 구비하고, 상기 창 부재가 상기 금속판과, 상기 유전체판과, 상기 금속판 및 상기 유전체판을 유지하는 유지 프레임을 갖는 것이 바람직하다.The plasma processing apparatus includes a window member attached to the container body to close the opening and forming a magnetic field transmission window through which a high-frequency magnetic field generated from the antenna is transmitted into the processing chamber, the window member comprising: the metal plate; It is preferable to have the said dielectric plate, and the holding frame which holds the said metal plate and the said dielectric plate.
이러한 것이면, 자장 투과 창을 형성하는 창 부재와 용기 본체가 다른 부재이므로, 가스에 의한 부식이나 열에 의한 열화 등에 의해 금속판이 소모되거나 오염된 경우라도 창 부재마다 분리하여 금속판의 교환 및 청소를 용이하게 행할 수 있다.In this case, since the window member forming the magnetic field transmission window and the container body are different members, even if the metal plate is consumed or contaminated due to corrosion by gas or deterioration by heat, it is separated for each window member to facilitate exchange and cleaning of the metal plate. can be done
두께 방향으로부터 볼 때, 슬릿과 안테나가 이루는 각도가 작아지면(즉, 평행에 가까워지면), 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 상쇄하도록 금속판에 흐르는 유도 전류가 커지고, 처리실에 공급되는 고주파 자장의 강도가 저하할 우려가 있다.When viewed from the thickness direction, as the angle between the slit and the antenna becomes smaller (that is, closer to parallel), the induced current flowing through the metal plate increases to cancel the high-frequency magnetic field generated from the antenna, and the intensity of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber increases. There is a risk of deterioration.
그 때문에 상기 두께 방향으로부터 볼 때, 상기 슬릿과 상기 안테나가 이루는 각도가 30°이상, 90°이하인 것이 바람직하다. 이렇게 하면, 두께 방향으로부터 볼 때, 안테나와 교차하도록 슬릿이 형성되므로, 안테나의 축방향을 따라 금속판에 흐르는 유도 전류는 슬릿에 의해 촌단되게 된다. 이것에 의해, 금속판에 흐르는 유도 전류를 작게 할 수 있고, 처리실에 공급되는 고주파 자장의 강도를 향상할 수 있다. 상기 슬릿과 상기 안테나가 이루는 각도는 클수록(즉, 수직에 가까울수록) 바람직하다. 상기 각도는 45°이상, 90°이하인 것이 보다 바람직하고, 약 90°인 것이 보다 한층 바람직하다.Therefore, when viewed from the thickness direction, the angle between the slit and the antenna is preferably 30° or more and 90° or less. In this way, when viewed from the thickness direction, the slit is formed so as to intersect the antenna, so that the induced current flowing through the metal plate along the axial direction of the antenna is interrupted by the slit. Thereby, the induced current flowing through the metal plate can be reduced, and the intensity of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber can be improved. It is preferable that the angle between the slit and the antenna is larger (ie, closer to vertical). The angle is more preferably 45° or more and 90° or less, and still more preferably about 90°.
슬릿의 폭치수가 금속판의 판두께에 대하여 지나치게 크면, 안테나와 금속판사이에 발생하는 전계가 슬릿을 통해서 처리실 내로 들어가기 쉬워져, 생성되는 플라즈마에 영향을 끼칠 우려가 있다.When the width of the slit is too large with respect to the thickness of the metal plate, the electric field generated between the antenna and the metal plate easily enters the processing chamber through the slit, which may affect the generated plasma.
그 때문에, 상기 슬릿의 폭치수는, 상기 금속판의 판두께 이하인 것이 바람직하고, 1/2 이하인 것이 보다 바람직하다. 이것에 의해 처리실 내로의 전계의 혼입을 억제하고, 생성되는 플라즈마에의 영향을 저감할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 말하는 「슬릿의 폭치수」란 두께 방향으로부터 볼 때, 안테나와 중복하는 개소에 있어서의 안테나에 따른 방향의 슬릿의 길이를 의미한다.Therefore, it is preferable that it is below the plate thickness of the said metal plate, and, as for the width dimension of the said slit, it is more preferable that it is 1/2 or less. Thereby, mixing of the electric field into the processing chamber can be suppressed, and the influence on the generated plasma can be reduced. In addition, the "width dimension of a slit" as used in this specification means the length of the slit in the direction along the antenna in the location overlapping with an antenna, when viewed from the thickness direction.
서로 인접한 슬릿 사이에 있어서의 상기 금속판의 폭치수가 15mm 이하인 것이 바람직하고, 5mm 이하인 것이 보다 바람직하다.It is preferable that the width dimension of the said metal plate between mutually adjacent slits is 15 mm or less, and it is more preferable that it is 5 mm or less.
이렇게 하면, 금속판에 흐르는 유도 전류를 보다 작게 할 수 있고, 처리실에 공급되는 고주파 자장의 강도를 보다 향상할 수 있다.In this way, the induced current flowing through the metal plate can be made smaller, and the intensity of the high-frequency magnetic field supplied to the processing chamber can be further improved.
이렇게 한 본 발명에 의하면, 처리실의 외부에 안테나를 배치하는 것에 있어서, 안테나로부터 발생한 고주파 자장을 처리실에 효율적으로 공급할 수 있는 플라즈마 처리 장치를 제공할 수 있다.According to the present invention as described above, it is possible to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying a high-frequency magnetic field generated from the antenna to the processing chamber when the antenna is disposed outside the processing chamber.
도 1은 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 안테나의 길이 방향에 직교하는 단면도이다.
도 2는 동 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 안테나의 길이 방향에 따른 단면도이다.
도 3은 동 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 창 부재의 구성을 모식적으로 나타내는 안테나의 길이 방향에 따른 단면도이다.
도 4는 동 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 창 부재의 구성을 모식적으로 나타내는 안테나측으로부터 본 평면도이다.
도 5는 동 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 안테나와 슬릿의 관계를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 6은 동 실시형태의 금속판을 냉각하는 냉각 기구의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 7은 다른 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 전체 구성을 모식적으로 나타내는 안테나의 길이 방향에 따른 단면도이다.
도 8은 다른 실시형태의 플라즈마 처리 장치의 안테나와 슬릿의 관계를 모식적으로 나타내는 평면도이다.
도 9는 다른 실시형태의 금속판의 구성을 모식적으로 나타내는 평면도(a) 및 정면도(b)이다.
도 10은 슬릿간 길이에 의한 고주파 자장의 강도로의 영향을 설명하는 그래프이다.
도 11은 슬릿 각도에 의한 고주파 자장의 강도에의 영향을 설명하는 그래프이다.
도 12는 슬릿 폭에 의한 고주파 자장의 강도에의 영향을 설명하는 그래프이다.
도 13은 금속판의 두께에 의한 고주파 자장의 강도에의 영향을 설명하는 그래프이다.1 is a cross-sectional view orthogonal to the longitudinal direction of an antenna schematically showing the overall configuration of a plasma processing apparatus of the present embodiment.
Fig. 2 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of the antenna schematically showing the overall configuration of the plasma processing apparatus of the embodiment.
3 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of the antenna schematically showing the configuration of a window member of the plasma processing apparatus of the embodiment.
4 is a plan view from the antenna side schematically showing the configuration of a window member of the plasma processing apparatus of the embodiment.
5 is a plan view schematically illustrating the relationship between the antenna and the slit of the plasma processing apparatus of the embodiment.
It is a top view which shows typically the structure of the cooling mechanism which cools the metal plate of the same embodiment.
7 is a cross-sectional view taken along the longitudinal direction of an antenna schematically showing the overall configuration of a plasma processing apparatus according to another embodiment.
8 is a plan view schematically illustrating the relationship between an antenna and a slit of a plasma processing apparatus according to another embodiment.
9 : is a top view (a) and front view (b) which show typically the structure of the metal plate of another embodiment.
10 is a graph for explaining the influence of the length between slits on the intensity of the high-frequency magnetic field.
It is a graph explaining the influence of the intensity|strength of a high frequency magnetic field by a slit angle.
12 is a graph for explaining the influence of the slit width on the intensity of the high-frequency magnetic field.
It is a graph explaining the influence on the intensity|strength of a high frequency magnetic field by the thickness of a metal plate.
이하에, 본 발명의 일실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치를 도면에 의거하여 설명한다. 또한, 이하에 설명하는 플라즈마 처리 장치는 본 발명의 기술적 사상을 구체화하기 위한 것으로서, 특정적인 기재가 없는 한 본 발명을 이하의 것에 한정하지 않는다. 또한 하나의 실시형태에 있어서 설명하는 내용은 다른 실시형태에도 적용 가능하다. 또한, 각 도면이 나타내는 부재의 크기나 위치 관계 등은 설명을 명확하게 하기 위해서 과장하고 있는 경우가 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, the plasma processing apparatus described below is for realizing the technical idea of this invention, and unless otherwise stated, this invention is not limited to the following. In addition, the content described in one embodiment is applicable also to another embodiment. In addition, the size, positional relationship, etc. of the member shown by each figure may be exaggerated in order to make description clear.
<장치 구성><Device configuration>
본 실시형태에 따른 플라즈마 처리 장치(100)는 유도 결합형의 플라즈마 P를 이용하여 기판 등의 피처리물 W에 진공 처리를 실시하는 것이다. 여기서 기판은 예를 들면, 액정 디스플레이나 유기 EL 디스플레이 등의 플랫 패널 디스플레이(FPD)용의 기판, 플렉시블 디스플레이용의 플렉시블 기판 등이다. 또한, 기판에 실시하는 처리는 예를 들면 플라즈마 CVD법에 의한 막형성, 에칭, 애싱, 스퍼터링 등이다.The
또한, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)는 플라즈마 CVD법에 의해 막형성을 행하는 경우에는 플라즈마 CVD 장치, 에칭을 행하는 경우에는 플라즈마 에칭 장치, 애싱을 행하는 경우에는 플라즈마 애싱 장치, 스퍼터링을 행하는 경우에는 플라즈마 스퍼터링 장치라고도 불린다.In addition, the
구체적으로 플라즈마 처리 장치(100)는 도 1에 나타내는 바와 같이, 진공 배기되고 또한 가스 G가 유입되는 처리실(1)이 내측에 형성된 진공 용기(2)와, 처리실(1)의 외부에 설치된 안테나(3)와, 안테나(3)에 고주파를 인가하는 고주파 전원(4)을 구비하고 있다. 진공 용기(2)에는 안테나(3)로부터 발생한 고주파 자장을 처리실(1) 내에 투과시키는 자장 투과 창(5)이 형성되어 있다. 고주파 전원(4)으로부터 안테나(3)에 고주파를 인가하면, 안테나(3)로부터 발생한 고주파 자장이 자장 투과 창(5)을 투과해서 처리실(1) 내에 형성됨으로써 처리실(1) 내의 공간에 유도 전계가 발생하고, 이것에 의해 유도 결합형의 플라즈마 P가 생성된다.Specifically, as shown in FIG. 1 , the
진공 용기(2)는 용기 본체(21)와, 자장 투과 창(5)을 형성하는 창 부재(22)과를 구비하고 있다.The
용기 본체(21)는, 예를 들면 금속제의 용기이고, 그 벽(내벽)에 의해 처리실(1)이 내측에 형성되어 있다. 용기 본체(21)의 벽(여기서는 상벽 21a)에는, 두께 방향으로 관통하는 개구부(211)가 형성되어 있다. 창 부재(22)는 이 개구부(211)룰 폐쇄하도록 용기 본체(21)에 착탈 가능하게 부착되어 있다. 또한, 용기 본체(21)는 전기적으로 접지되어 있고, 창 부재(22)와 용기 본체(21)의 사이는 O링 등의 개스킷이나 접착제에 의해 진공 시일되어 있다.The
진공 용기(2)는 진공 배기 장치(6)에 의해 처리실(1)이 진공 배기되도록 구성되어 있다. 또한, 진공 용기(2)는 예를 들면, 유량 조정기(도시 생략) 및 용기 본체(21)에 형성된 복수의 가스 도입구(212)를 경유하고, 처리실(1)에 가스 G가 도입되도록 구성되어 있다. 가스 G는 기판 W에 실시하는 처리 내용에 따른 것으로 하면된다. 예를 들면, 플라즈마 CVD법에 의해 기판에 막형성을 행하는 경우에는, 가스 G는 원료 가스 또는 그것을 희석 가스(예를 들면 H2)로 희석한 가스이다. 보다 구체예를 들면, 원료 가스가 SiH4의 경우에는 Si막을, SiH4+NH3의 경우에는 SiN막을, SiH4+O2의 경우에는 SiO2막을, SiF4+N2의 경우에는 SiN:F막(불소화 실리콘 질화막)을, 각각 기판 상에 형성할 수 있다.The
또한, 진공 용기(2) 내에는, 기판 W를 유지하는 기판 홀더(7)가 설치되어 있다. 이 예와 같이, 기판 홀더(7)에 바이어스 전원(8)로부터 바이어스 전압을 인가하도록 해도 된다. 바이어스 전압은 예를 들면, 부의 직류 전압, 부의 바이어스 전압 등이지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 이러한 바이어스 전압에 의해, 예를 들면, 플라즈마 P 중의 정 이온이 기판 W에 입사할 때의 에너지를 제어하고, 기판 W의 표면에 형성되는 막의 결정화도의 제어 등을 행할 수 있다. 기판 홀더(7) 내에, 기판 W를 가열하는 히터(71)를 설치하고 있어도 된다.Moreover, in the
도 1 및 도 2에 나타내는 바와 같이, 안테나(3)는 복수개 설치되어 있고, 각안테나(3)는 자장 투과 창(5)에 대향하도록 처리실(1)의 외부에 배치되어 있다. 여기서, 각 안테나(3)와 자장 투과 창(5) 간의 거리가 2mm 정도로 되어 있다. 각 안테나(3)는 처리실(1)에 설치되는 기판 W의 표면과 실질적으로 평행하게 되도록 배치되어 있다.1 and 2 , a plurality of
각 안테나(3)는 동일 구성의 것이고, 길이가 수십 cm 이상의 직선 형상을 이루는 것이다. 안테나(3)의 일단부인 급전 단부(3a)는, 정합 회로(41)를 통해서 고주파 전원(4)이 접속되어 있고, 타단부인 종단부(3b)는 직접 접지되어 있다. 또한, 종단부(3b)는 콘덴서 또는 코일 등을 통해서 접지되어도 된다.Each
여기서, 각 안테나(3)는 내부에 냉각액 CL이 유통 가능한 유로가 형성되어 있는 중공 구조의 것이다. 구체적으로 각 안테나(3)는 도 2에 나타내는 바와 같이, 적어도 2개의 도체 요소(31)와, 서로 인접한 도체 요소(31)와 전기적으로 직렬 접속된 정량 소자인 콘덴서(32)를 구비하고 있다. 여기에서는 각 안테나(3)는 3개의 도체 요소(31)와 2개의 콘덴서(32)를 구비하고 있다. 각 도체 요소(31)는 내부에 냉각액이 흐르는 직선 형상의 유로가 형성된 직관 형상을 이루는 것이고, 그 재질은 예를 들면, 구리, 알루미늄, 이들의 합금 또는 스테인레스 등의 금속이지만, 이것에 한정되는 것은 아니고 적당하게 변경해도 된다.Here, each
각 안테나(3)를 이렇게 구성함으로써, 안테나(3)의 합성 리액턴스는, 간단하게 말하면, 유도성 리액턴스로부터 용량성 리액턴스를 뺀 형이 되므로 안테나(3)의 임피던스를 저감시킬 수 있다. 그 결과, 안테나(3)를 길게 하는 경우라도 그 임피던스의 증대를 억제할 수 있고, 안테나(3)에 고주파 전류 IR이 흐르기 쉬워져, 처리실(1) 내에 유도 결합형의 플라즈마 P를 효율적으로 발생시킬 수 있다.By configuring each
고주파 전원(4)은 정합 회로(41)를 통해서 안테나(3)에 고주파 전류 IR을 흘릴 수 있다. 고주파의 주파수는 예를 들면, 일반적인 13.56MHz이지만, 이것에 한정되는 것은 아니고 적당하게 변경해도 된다.The high
그리고, 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 도 3에 나타내는 바와 같이, 창 부재(22)가 처리실(1)측으로부터 안테나(3)측으로 순차적으로 설치된 금속판(221)과 유전체판(222)을 구비한다. 금속판(221)은 그 두께 방향에 관통하는 슬릿(221s)이 형성되어 있고, 용기 본체(21)의 개구부(211)를 막도록 설치되어 있다. 유전체판(222)은 금속판(221)의 슬릿(221s)을 처리실(1)의 외부측(즉 안테나(3)측)으로부터 막도록 금속판(221)의 안테나(3)측의 표면에 설치되어 있다. 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 금속판(221)의 슬릿(221s)과 이것을 막는 유전체판(222)에 의해 자장 투과 창(5)이 형성되어 있다. 즉, 안테나(3)로부터 발생한 고주파 자장은 유전체판(222)과 슬릿(221s)을 투과해서 처리실(1)에 공급된다. 또한, 개구(211)를 막는 금속판(221)과, 금속판(221)의 슬릿(221s)을 막는 유전체판(222)에 의해, 처리실(1) 내에 있어서의 진공이 유지된다. 이하의 설명에 있어서, 금속판(221)의 두께 방향을 단지 「두께 방향」이라고 한다.Then, in the
금속판(221)은 안테나(3)로부터 발생한 고주파 자장을 처리실(1) 내에 투과시킴과 아울러, 처리실(1) 밖으로부터 처리실(1) 내로의 전계의 혼입을 막는 것이다. 구체적으로는, 금속 재료를 압연 가공(예를 들면, 냉간 압연이나 열간 압연)하여 평판 형상으로 형성한 것이다. 여기서는 금속판(221)의 두께를 약 5mm로 하고 있지만, 이것에 한정되지 않고 사양에 따라 적당하게 변경해도 된다. 금속판(221)의 판두께는, 진공 처리 시에 있어서 처리실(1)의 내외압의 차압에 견디는 두께이면 되고, 1mm 이상이 바람직하다.The
도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 금속판(221)은 평면으로 볼 때 용기 본체(21)의 개구(211)의 전체를 덮을 수 있는 형상(여기서는 사각 형상)을 이루고 있다. 금속판(221)의 외주 가장자리에 의해 둘러싸여진 면적은 용기 본체(21)의 개구(211)의 면적보다 크다. 그리고, 금속판(221)은 용기 본체(21)의 개구(211)의 안테나(3)측의 둘레 가장자리부를 둘러싸도록 해서 용기 본체(21)에 접촉해서 설치되어 있다. 금속판(221)은 처리실(1)에 배치되는 기판 W의 표면과 실질적으로 평행하게 되도록 배치되어 있다. 금속판(221)과 용기 본체(21)는, 그 사이에 시일 구조(도시하지 않음)를 개재시킴으로써 진공 시일되어 있다. 여기에서는 시일 구조는, 금속판(221)과 용기 본체(21)의 사이에 설치된, 예를 들면 O링이나 개스킷 등의 시일 부재나 접착제에 의해 실현된다. 이들의 시일 부재는 개구(211)의 외주 가장자리를 둘러싸도록 설치되어 있다.3 and 4, the
본 실시형태에서는 금속판(221)은 용기 본체(21)와 전기적으로 접촉하고 있고, 용기 본체(21)를 통해서 접지되어 있다. 이것에 한정하지 않고 금속판(221)은 직접 접지되어 있어도 된다.In this embodiment, the
금속판(221)을 구성하는 재료는, 예를 들면 Cu, Al, Zn, Ni, Sn, Si, Ti, Fe, Cr, Nb, C, Mo, W 또는 Co를 포함하는 군에서 선택되는 1종의 금속 또는 그들의 합금(예를 들면, 스테인레스 합금, 알루미늄 합금 등) 등이어도 된다. 또한 원료, 자재, 제조 설비 등의 상황에 의해 혼입하는 미량의 원소(불가피적 불순물)를 함유하고 있어도 된다. 내식성이나 내열성을 향상시키는 관점으로부터, 금속판(221)의 처리실(1)측의 표면에 대하여 코팅 처리가 행해지고 있어도 된다.The material constituting the
도 4에 나타내는 바와 같이, 슬릿(221s)은 두께 방향으로부터 볼 때, 안테나(3)와 직교하는 방향으로 길이 방향을 취하는 직사각형 형상을 이루는 것이고, 안테나(3)와 처리실(1) 사이에 위치하도록 안테나(3)의 직하에 형성되어 있다. 슬릿(221s)은 각 안테나(3)에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 구체적으로는 1개의 안테나(3)에 대응하는 위치에, 복수개의 슬릿(221s)이 형성되어 있다. 보다 구체적으로 말하면, 안테나(3)가 갖는 각 도체 요소(31)에 대응하는 위치에 1개 또는 복수개의 슬릿(221s)이 형성되어 있다. 본 실시형태에서는 각 도체 요소(31)에 대응하는 위치에 6개의 슬릿(221s)이 형성되어 있다. 슬릿(221s)의 수는 이것에 한정하지 않고 사양에 따라 적당하게 변경되어도 된다. 각 슬릿(221s)은 여기에서는 동일 형상을 이루고 있지만, 다른 형상이어도 된다.As shown in FIG. 4 , the
슬릿(221s)은 각 안테나(3)(구체적으로는 각 도체 요소(31))에 대응하는 위치에 있어서 서로 평행하게 형성되어 있다. 구체적으로는 도 5에 나타내는 바와 같이, 각 슬릿(221s)은 두께 방향으로부터 볼 때, 그 길이 방향과 안테나(3)가 이루는 각도 θs가 대략 동일해지도록 형성되어 있다. 여기서는, 슬릿(221s)과 안테나(3)가 이루는 상기 각도 θs를 약 90°로 하고 있다.The
각 슬릿(221s)은 그 폭치수 dw가 대략 동일해지도록 형성되어 있다. 슬릿(221s)의 폭치수 dw는, 금속판(221)의 판두께 이하인 것이 바람직하고, 약 1/2 이하인 것이 보다 바람직하고, 약 1/3 이하인 것이 더욱 바람직하다.Each slit (221s) is formed so that its width w approximately equal to d. The width w of the slit d (221s) is not more than the plate thickness of the
또한, 슬릿(221s)은 안테나(3)를 따라 소정의 피치 길치 dp로 등간격으로 형성되어 있다. 여기서 말하는 「피치 길이」란 도 5에 나타내는 바와 같이, 안테나(3)를 따른 방향에 있어서의 서로 인접한 슬릿(221s)의 각각의 중심 위치 간의 거리이다.Further, the slit (221s) are formed at equal intervals along the
또한, 슬릿(221s)은 서로 인접한 슬릿(221s) 사이에 있어서의 금속판(221)의 폭치수가 같아지도록 형성되어 있다. 여기서 말하는 「서로 인접한 슬릿 사이에 있어서의 금속판의 폭치수」(이하에 있어서 단지 「슬릿 사이 길이」라고도 한다)란 슬릿(221s)의 피치 길이 dp로부터, 슬릿(221s)의 폭치수 dw를 뺀 길이이다. 슬릿 사이 길이 ds는, 15mm 이하인 것이 바람직하고, 5mm 이하인 것이 보다 바람직하다.Further, the
본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)는 금속판(221)을 냉각하는 냉각 기구(9)를 구비하고 있다. 구체적으로 이 냉각 기구(9)는 도 6에 나타내는 바와 같이, 금속판(221)의 내부에 형성된 냉각용 유체가 유통 가능한 유로(91)와, 냉각용 유체를 유로(91)에 공급하는 냉각 유체 공급 기구(도면에는 나타내지 않는다)를 구비하고 있다. 유로(91)의 양단은 금속판(221)의 표면에 개구하고 있고, 냉각용 유체는 일방의 개구(91a)로부터 유로(91)로 공급되고, 타방의 개구(91b)로부터 배출된다.The
유로(91)는 일방의 개구(91a)로부터 타방의 개구(91b)까지 일방향으로 유체가 흐르도록 형성되어 있다. 여기에서는 유로(91)는 안테나(3)(구체적으로는 도체요소(31))마다에 대응해서 설치되어 있다. 유로(91)는 슬릿(221s)의 폭 방향에 평행하게 형성된 제 1 유로 부분(91x)과, 슬릿(221s)의 길이 방향에 평행하게 형성된 제 2 유로 부분(91y)을 구비하고 있고, 이들을 조합시켜서 복수의 슬릿(221s) 사이를 사행하도록 형성되어 있다. 유로(91)는 적어도 서로 인접한 슬릿(221s) 사이를 통과하도록 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 제 2 유로 부분(91y)이 서로 인접한 슬릿(221s) 사이의 중앙부를 통과하도록 형성되어 있다. 또한, 유로(91)에 공급되는 냉각용 유체는 액체 또는 기체 중 어느 하나이어도 된다.The
유전체판(222)은 안테나(3)로부터 발생한 고주파 자장을 처리실(1) 내에 투과킴과 아울러, 슬릿(221s)을 막아서 처리실(1) 내의 진공을 유지하는 것이다. 구체적으로 이 유전체판(222)은 그 전체가 유전체 물질로 구성된 평판 형상을 이루는 것이다. 여기서는 유전체판(222)의 판두께를 금속판(221)의 판두께보다도 작게 하고 있지만, 이것에 한정되지 않는다. 안테나(3)와 처리실(1) 사이의 거리를 짧게 하는 관점으로부터 얇은 쪽이 바람직하다. 유전체판(222)의 판두께는, 처리실(1)을 진공 배기한 상태에 있어서, 슬릿(221s)으로부터 받는 처리실(1) 내외의 차압에 견딜 수 있는 강도를 구비하면 되고, 슬릿(221s)의 수나 길이 등의 사양에 따라 적당하게 설정되어도 된다.The
유전체판(222)을 구성하는 재료는, 알루미나, 탄화 규소, 질화 규소 등의 세라믹스, 석영 유리, 무알칼리 유리 등의 무기 재료, 불소 수지(예를 들면, 테플론)등의 수지 재료 등의 기지의 재료이면 된다. 또한, 유전 손해를 저감하는 관점으로부터, 유전체를 구성하는 재료는 유전 탄젠트가 0.01 이하의 것이 바람직하고, 0.005 이하의 것이 보다 바람직하다.Materials constituting the
유전체판(222)은 금속판(221)에 형성된 복수의 슬릿(221s)을 덮어서 막도록 금속판(221)의 안테나(3)측의 표면에 설치되어 있다. 유전체판(222)과 금속판(221)은 그 사이에 시일 구조(도면에는 나타내지 않는다)를 개재시킴으로써 진공 시일되어 있다. 여기서는 시일 구조는, 유전체판(222)과 금속판(221) 사이에 설치된, 예를 들면 O링이나 개스킷 등의 시일 부재나 접착제에 의해 실현된다. 이들의 시일 부재는, 복수의 슬릿(221s)의 모두를 둘러싸도록 설치되어 있어도 되고, 복수의 슬릿(221s)의 일부를 둘러싸도록 설치되어 있어도 된다. 또한, 유전체판(222)이 수지재료 등의 고탄성을 갖는 재료로 이루어지는 경우에는 시일 구조는 유전체판(222)의 탄성력에 의해 실현되어도 된다.The
창 부재(22)는 금속판(221)과 유전체판(222)을 유지하는 유지 프레임(223)을 더 구비하고 있다. 유지 프레임(223)은 금속판(221)과 유전체판(222)을, 용기 본체(21)의 상면(21b)에 대하여 압박시켜 유지하는 것이다. 도 3 및 도 4에 나타내는 바와 같이, 유지 프레임(223)은 평판 형상을 이루는 것이고, 처리실(1)에 설치되는 기판 W의 표면과 실질적으로 평행하게 되도록 유전체판(222) 상에 배치되어 있다. 구체적으로는 유지 프레임(223)은 그 하면이, 유전체판(222) 및 금속판(221)의 상면에 접촉하도록 배치되어 있다. 유지 프레임(223)은 나사 기구 등의 고정 부재(도면에는 나타내지 않는다)에 의해 용기 본체(21)의 상면(21b)에 탈착 가능하게 부착되어 있다.The
유지 프레임(223)을 구성하는 재료는, 예를 들면 Cu, Al, Zn, Ni, Sn, Si, Ti, Fe, Cr, Nb, C, Mo, W 또는 Co를 포함하는 군에서 선택되는 1종의 금속 또는 그들의 합금 등이면 된다.The material constituting the holding
유지 프레임(223)에는 두께 방향으로 관통하는 긴 구멍 형상의 개구(223o)가 복수 형성되어 있고, 상기 개구(223o)로부터 유전체판(222)이 노출하고 있다. 도 4에 나타내는 바와 같이, 개구(223o)는 각 안테나(3)(구체적으로는 각 도체 요소(31))에 대응하는 위치에 형성되어 있다. 보다 구체적으로는, 개구(223o)는 두께 방향으로부터 볼 때, 각 안테나(3)와 이것에 대응하는 위치에 있는 자장 투과 창(5)을 둘러싸도록 형성되어 있다. 여기에서는, 3개의 안테나(3)(즉, 9개의 도체 요소(31))에 대응하도록 9개의 개구(223o)가 형성되어 있다.A plurality of openings 223o in the shape of a long hole penetrating in the thickness direction are formed in the holding
본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)는 유지 프레임(223)을 냉각하는 유지 프레임 냉각 기구(도면에는 나타내지 않는다)를 구비하고 있어도 된다. 유지 프레임 냉각 기구는, 예를 들면 수냉이나 공냉의 수단에 의해 유지 프레임(223)을 냉각하는 것이어도 된다. 수냉의 경우에는, 유지 프레임(223)을, 그 내부에 냉각 액이 유통 가능한 유로를 갖는 중공 구조의 것으로 함으로써 냉각하도록 구성해도 된. 또한 공냉의 경우에는, 팬 등에 의한 송풍에 의해 유지 프레임(223)을 냉각하도록 구성해도 된다.The
<본 실시형태의 효과><Effect of this embodiment>
이렇게 구성된 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에 의하면, 자장 투과 창(5)을 형성하는 창 부재(22)의 일부를 세라믹스 등의 유전체 재료보다 인성이 큰 금속 재료에서 구성하고 있으므로, 유전체 재료만으로 자장 투과 창(5)을 구성하는 경우에 비해서 자장 투과 창(5)의 두께를 작게 할 수 있다. 이것에 의해 안테나(3)로부터 처리실(1)까지의 거리를 짧게 할 수 있어 안테나(3)로부터 발생된 고주파자장을 처리실(1) 내로 효율적으로 공급할 수 있다.According to the
또한, 용기 본체(21)의 개구(211)를 막도록 금속판(221)을 설치하므로, 플라즈마 생성 공간인 처리실(1)을 둘러싸는 부재를 모두 전기적으로 접지할 수 있다. 이것에 의해 안테나(3)의 전압에 의한 플라즈마에의 영향을 저감할 수 있고, 전자 온도의 저감 및 이온 에너지의 저감을 가능하게 할 수 있다.In addition, since the
<그 밖의 변형 실시형태><Other modified embodiments>
또한, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것은 아니다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment.
상기 실시형태에서는 금속판(221)은 평판 형상이었지만 이것에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시형태에서는 도 7에 나타내는 바와 같이, 유전체판(222)이 놓아지는 면이 용기 본체(21)의 상벽(21a)보다 기판 W측에 위치하도록 구성되어도 e된다. 이러한 구성이면, 안테나(3)를 처리실(1)에 의해 가까이 할 수 있으므로, 처리실(1)에 형성되는 플라즈마 밀도를 보다 향상할 수 있다.Although the
상기 실시형태에 있어서 슬릿(221s)과 안테나(3)가 이루는 각도 θs는 약 90°이었지만 이것에 한정되지 않는다. 다른 실시형태에서는, 상기 각도 θs는 약 30°이상, 약 90°이하의 임의의 각도 θs이어도 된다. 상기 각도 θs는, 약 60°이상, 약 90°이하인 것이 보다 바람직하고, 약 90°인 것이 가장 바람직하다.In the above embodiment, the angle θ s between the
또한 다른 실시형태에서는 도 8에 나타내는 바와 같이, 안테나(3)와의 이루는 각도 θs가 약 30°이상, 약 90°이하인 슬릿(221s)에 더해서, 안테나(3)와의 이루는 각도가 약 0°이상, 약 30°미만인 슬릿(221t)이 금속판(221)에 더 형성되어 있어도 된다. 이 경우, 슬릿(221t)은 안테나(3)와의 이루는 각도가 0°인 것이 바람직하다. 또한, 이 슬릿(221t)은 안테나(3)의 직하에 위치하도록 형성되어 있는 것이 바람직하다.In another embodiment, as shown in Fig. 8, in addition to the slits 221s having an angle θ s formed with the
상기 실시형태에서는 슬릿(221s)은 서로 평행하게 되도록 형성되어 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 안테나(3)가 이루는 각도가 서로 다르도록 슬릿(221s)이 형성되어도 된다. 또한, 슬릿(221s)은 일정한 피치 길이 dp로 형성되어 있지 않아도 된다. 예를 들면, 안테나(3)(구체적으로는 도체 요소(31))의 길이 방향에 있어서의 중앙 위치 근방에서는, 피치 길이 dp을 크게 하고, 안테나(3)의 길이 방향에 있어서의 단부에 가까워질수록 피치 길이 dp를 작게 해도 된다.Although the
상기 실시형태에서는 인접한 슬릿(221s) 사이에는 제 2 유로 부분(91y)이 1개만 형성되어 있었지만, 이것에 한정하지 않고 복수개가 형성되어 있어도 된다. 또한, 유로(91)는 일방의 개구(91a)로부터 타방의 개구(91b)까지 분기하는 경우없이 형성되어 있는 것에 한하지 않고 도중에 분기되도록 형성되어도 된다. 또한, 개구(91a 및 91b)는 유로(91)의 양단에 설치될 필요는 없고, 유로(91)의 도중에 설치되어 있어도 된다.In the above embodiment, only one second
상기 실시형태의 플라즈마 처리 장치는, 1매의 금속판(221)을 구비하는 것이었지만 이것에 한정되지 않는다. 다른 실시형태에서는 두께 방향으로 겹친 복수매의 금속판(221)을 구비해도 된다. 이 경우, 각 금속판(221)은 구성 재료가 서로 달라도 되고, 같은 구성 재료이어도 된다.Although the plasma processing apparatus of the said embodiment was provided with the
상기 실시형태에서는 창 부재(22)는 용기 본체(21)의 상면(21b)에 부착되어 있었지만, 이것에 제한되지 않는다. 다른 실시형태에서는 용기 본체(21)의 상면에 설치된 플랜지 등에 부착되어도 좋다.Although the
상기 실시형태에서는 유지 프레임(223)의 개구(223o)는 각 도체 요소(31)에 대응하는 위치에 복수 형성되어 있었지만, 이것에 한정되지 않는다. 다른 실시형태에서는 두께 방향으로부터 볼 때, 모든 도체 요소(31)를 둘러싸도록 1개의 개구가 형성되어 있어도 된다.In the above embodiment, a plurality of openings 223o of the holding
상기 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)는 안테나(3)를 복수개 구비하고 있었지만, 이에 한정하지 않고 안테나(3)를 1개만 구비하고 있어도 된다.Although the
상기 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)은 안테나(3)는 복수의 도체 요소(31)와, 서로 인접한 도체 요소(31)와 전기적으로 직렬 접속된 정량 소자인 콘덴서(32)를 구비하는 것이었지만 이것에 한정되지 않는다. 다른 실시형태에서는 안테나(3)는 1개의 도체 요소(31)만을 구비하고, 콘덴서(32)를 구비하고 있지 않아도 된다.In the
다른 실시형태의 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 도 9에 나타내는 바와 같이 금속판(221)의 측면(2211)에 개구가 형성되어 있고, 이 개구를 막도록 측판(92)이 끼워 넣어져 있어도 된다. 그리고 유로(91)(여기서는 제 1 유로 부분(91x))의 내측벽의 일부가, 측판의 측면(921)에 의해 형성되어 있어도 된다. 이러한 유로(91)는 예를 들면, 금속판(221)의 측면(2211)으로부터 슬릿의 길이 방향을 따라 절삭함으로써 제 2 유로 부분(91y)을 형성하고, 슬릿의 길이 방향에 직교하는 방향을 따라 절삭함으로써 제 1 유로 부분(91x)을 형성하고, 상기 절삭 가공에 의해 측면(2211)에 형성된 개구를 막도록 측판(92)을 설치함으로써 형성할 수 있다. 당연히 다른 방법에 의해 유로(91)를 형성해도 된다.In the
상기 실시형태에서는 안테나(3)는 직선 형상의 도체이었지만, 이에 한정하지 않고, 스파이럴형의 도체나 돔형상 코일이어도 된다.Although the
기타, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러가지의 변형이 가능한 것은 말할 필요도 없다.In addition, this invention is not limited to the said embodiment, It cannot be overemphasized that various deformation|transformation is possible in the range which does not deviate from the meaning.
<고주파 자장 강도의 평가><Evaluation of high frequency magnetic field strength>
상기한 플라즈마 처리 장치(100)에 있어서의 금속판(221)의 사양(슬릿간 길이 ds, 슬릿의 각도 θs, 슬릿폭 dw, 판두께 등)의 차이에 의한 고주파 자장으로의 영향을 실험에 의해 평가했다. 또한, 본 발명은 이하의 실험예에 의해 제한을 받는 것은 아니고, 상기 및 후기의 취지에 적합할 수 있는 범위에서 변경을 더해서 실시하는 것도 가능하고, 그들은 모두 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The effect of the high frequency magnetic field due to the difference in the specifications of the
(1) 슬릿간 길이 ds에 의한 영향(1) Effect of slit length d s
슬릿간 길이 ds에 의한 고주파 자장에의 영향을 평가했다. 구체적으로는, 스테인레스 합금(SUS316)으로 이루어지는 두께 10㎛의 금속판을 6개 준비했다. 각 금속판에는, 0.5mm의 폭치수의 슬릿을, 슬릿간 길이 ds가 각각 다르도록 해서 (각각 0mm, 5mm, 15mm, 45mm, 70mm, 140mm)를 형성했다. 또한, 각 금속판에 형성한 슬릿은 모두, 후에 셋트하는 안테나와의 이루는 각도 θs가 90°가 되도록 했다. 그리고 각 금속판에 대하여 일방의 면측에 설치한 안테나로부터 고주파 자장을 공급하고, 반대의 면측(처리실측)에 투과한 고주파 자장의 평행 자장 강도를 1턴의 픽업 코일 을 이용하여 측정했다. 여기서, 안테나에는 150W의 고주파 전력(주파수:13.56MHz)을 공급해서 고주파 자장을 발생시켰다. 그리고, 슬릿간 길이가 0mm인 금속판에 있어서의 평행 자장 강도에 대한, 각 금속판에 있어서의 평행 자장 강도의 비(자장 강도비)를 산출했다. 그 결과를 도 10에 나타낸다.The influence on the high frequency magnetic field by the length d s between slits was evaluated. Specifically, six metal plates with a thickness of 10 µm made of stainless alloy (SUS316) were prepared. In each metal plate, a slit having a width of 0.5 mm was formed so that the length d s between the slits was different (0 mm, 5 mm, 15 mm, 45 mm, 70 mm, 140 mm, respectively). In addition, all of the slits formed in each metal plate were made so that the angle (theta)s formed with the antenna to be set later became 90 degrees. Then, a high-frequency magnetic field was supplied to each metal plate from an antenna provided on one surface side, and the parallel magnetic field strength of the high-frequency magnetic field transmitted to the opposite surface side (processing chamber side) was measured using a pick-up coil of one turn. Here, 150W of high-frequency power (frequency: 13.56 MHz) was supplied to the antenna to generate a high-frequency magnetic field. And the ratio (magnetic field intensity ratio) of the parallel magnetic field intensity in each metal plate with respect to the parallel magnetic field intensity in the metal plate whose length between slits is 0 mm was computed. The results are shown in FIG. 10 .
도 10에 나타내는 결과로부터, 슬릿 간 길이가 짧을수록 안테나로부터 발생한 고주파 자장을 처리실측에 효율적으로 공급할 수 있는 것을 확인했다. 특히 슬릿간 길이를 약 15mm 이하로 함으로써 평행 자장 강도가 보다 강해지고, 약 5mm 이하로 함으로써 더욱 강해지는 것을 확인했다.From the results shown in Fig. 10, it was confirmed that the shorter the length between the slits, the more efficiently the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be supplied to the processing chamber side. In particular, it was confirmed that the parallel magnetic field strength became stronger by setting the length between the slits to be about 15 mm or less, and it was further strengthened by setting the length between the slits to be about 5 mm or less.
(2) 슬릿의 각도 θs에 의한 영향(2) Effect of slit angle θ s
슬릿의 각도 θs에 의한 고주파 자장으로의 영향을 평가했다. 구체적으로는, 스테인레스 합금(SUS316)으로 이루어지는 두께 10㎛의 금속판을 4개 준비했다. 각 금속판에는, 일정한 폭치수(0.5mm)의 슬릿을, 일정한 피치 길이(5mm)로 평행하게 형성했다. 여기서, 각 금속판에 형성한 슬릿은 후에 셋트하는 안테나와의 이루는 각도 θs(슬릿의 각도 θs)가 각각 다르도록 했다(각각 90°, 60°, 45°, 30°). 그리고, 상기 (1)과 같은 순서로, 각 금속판의 처리실측에 있어서의 평행 자장 강도를 측정했다. 그리고, 슬릿의 각도 θs가 90°(즉, 안테나에 대하여 슬릿이 직교한다)인 금속판에 있어서의 평행 자장 강도에 대한, 각 금속판에 있어서의 평행 자장 강도의 비(자장 강도비)를 산출했다. 그 결과를 도 11에 나타낸다.The influence on the high frequency magnetic field by the angle θ s of the slit was evaluated. Specifically, four metal plates with a thickness of 10 µm made of stainless alloy (SUS316) were prepared. In each metal plate, slits with a constant width dimension (0.5 mm) were formed in parallel with a constant pitch length (5 mm). Here, a slit formed in each metal plate has an angle to the antenna and to set θ s (the angle θ s of the slit) is different after each (90 °, 60 °, 45 °, 30 ° , respectively). And the parallel magnetic field intensity|strength in the processing chamber side of each metal plate was measured in the same procedure as said (1). Then, the ratio (magnetic field strength ratio) of the parallel magnetic field intensity in each metal plate to the parallel magnetic field intensity in the metal plate in which the slit angle θ s is 90° (that is, the slit is orthogonal to the antenna) was calculated. . The results are shown in FIG. 11 .
도 11에 나타내는 결과로부터, 30°∼90°의 어느 쪽의 슬릿 각도 θs에 있어서도, 안테나로부터 발생한 고주파 자장을 처리실측에 효율적으로 공급할 수 있는 것이 확인되었다. 그리고 슬릿의 각도 θs가 클수록, 즉 안테나에 대하여 직각에 가까울수록 고주파 자장을 보다 효율적으로 공급할 수 있는 것을 확인했다. 특히, 슬릿의 각도 θs를 약 45°이상으로 함으로써 평행 자장 강도가 보다 강해지고, 약 60°이상으로 함으로써 더욱 강해지는 것을 확인했다.From the results shown in Fig. 11, it was confirmed that the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber side at any slit angle θ s of 30° to 90°. And it was confirmed that the higher the angle θ s of the slit, that is, the closer it is to a right angle with respect to the antenna, the more efficiently the high-frequency magnetic field can be supplied. In particular, it was confirmed that the parallel magnetic field strength became stronger by setting the angle θ s of the slit to be about 45° or more, and it was further strengthened by setting it to about 60° or more.
(3) 슬릿 폭 dw에 의한 영향(3) Effect of slit width d w
슬릿 폭 dw에 의한 고주파 자장에의 영향을 평가했다. 구체적으로는, 두께 1mm의 금속판(Cu)을 3개 준비했다. 각 금속판에는, 각각 다른 폭치수(1mm, 3mm, 5mm)의 슬릿을, 소정의 슬릿간 길이(5mm)로 형성했다. 즉, 각 금속판에 있어서의 슬릿의 피치 길이를 각각 6mm, 8mm, 10mm로 했다. 또한, 각 금속판에 형성한 슬릿은, 모두 후에 셋트하는 안테나와의 이루는 각도 θs가 90°가 되도록 했다. 그리고, 상기 (1)과 같은 순서로 각 금속판의 처리실측에 있어서의 평행 자장 강도를 측정했다. 또한, 슬릿 피치가 0mm의 금속판(즉, 슬릿이 연속하도록 형성되어서 완전하게 개구하고 있다)을 준비하고, 같은 순서로 평행 자장 강도를 측정했다. 슬릿 피치가 0mm인 금속판에 있어서의 평행 자장 강도에 대한, 각 금속판에 있어서의 평행 자장 강도의 비(자장 강도비)를 산출했다. 그 결과를 도 12에 나타낸다.By the slit width d w to evaluate the influence of the high frequency magnetic field. Specifically, three metal plates (Cu) having a thickness of 1 mm were prepared. In each metal plate, slits of different width dimensions (1 mm, 3 mm, 5 mm) were formed with a predetermined length between the slits (5 mm). That is, the pitch lengths of the slits in each metal plate were set to 6 mm, 8 mm, and 10 mm, respectively. In addition, the slits formed in each metal plate were such that the angle θ s formed with the antenna to be set later was 90°. And the parallel magnetic field intensity|strength in the processing chamber side of each metal plate was measured in the same procedure as said (1). Further, a metal plate having a slit pitch of 0 mm (that is, the slits are formed so as to be continuous and are completely open) was prepared, and the parallel magnetic field strength was measured in the same procedure. The ratio (magnetic field intensity ratio) of the parallel magnetic field intensity|strength in each metal plate with respect to the parallel magnetic field intensity|strength in the metal plate whose slit pitch is 0 mm was computed. The results are shown in FIG. 12 .
도 12에 나타내는 결과로부터, 1mm∼5mm의 어느 쪽의 슬릿 폭이어도 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 처리실측에 효율적으로 공급할 수 있는 것을 확인했다. 그리고 슬릿폭이 클수록 고주파 자장을 보다 효율적으로 공급할 수 있는 것을 확인했다.From the results shown in Fig. 12, it was confirmed that the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber side with any slit width of 1 mm to 5 mm. And it was confirmed that the higher the slit width, the more efficiently the high-frequency magnetic field can be supplied.
(4) 금속판의 두께에 의한 영향(4) Influence by the thickness of the metal plate
금속판의 두께에 의한 고주파 자장에의 영향을 평가했다. 구체적으로는, 두께 1mm의 금속판(Cu)과 두께 3mm의 금속판(Cu)을 준비했다. 각 금속판에, 폭치수 3mm의 슬릿을, 피치 길이 8mm로 형성했다. 또한, 각 금속판에 형성한 슬릿은 모두 후에 셋트하는 안테나와의 이루는 각도 θs가 90°가 되도록 했다. 그리고 상기 (1)과 같은 순서로, 각 금속판의 처리실측에 있어서의 평행 자장 강도를 측정했다. 여기서는, 안테나에 공급하는 고주파 전력을 100W∼300W까지 50W씩 변화시켜서 평행 자장 강도를 측정했다. 그리고, 공급하는 고주파 전력의 크기마다, 두께 1mm인 금속판에 있어서의 평행 자장 강도에 대한 두께 3mm의 금속판에 있어서의 평행 자장강도의 비(자장 강도비)를 산출했다. 그 결과를 도 13에 나타낸다.The influence on the high frequency magnetic field by the thickness of a metal plate was evaluated. Specifically, a metal plate (Cu) having a thickness of 1 mm and a metal plate (Cu) having a thickness of 3 mm were prepared. In each metal plate, a slit having a width of 3 mm was formed at a pitch of 8 mm. In addition, all slits formed in each metal plate were made so that the angle (theta)s formed with the antenna to be set later became 90 degrees. And the parallel magnetic field intensity|strength in the processing chamber side of each metal plate was measured in the same procedure as said (1). Here, the parallel magnetic field strength was measured by varying the high-frequency power supplied to the antenna by 50 W from 100 W to 300 W. Then, the ratio (magnetic field strength ratio) of the parallel magnetic field intensity in the 3 mm thick metal plate to the parallel magnetic field intensity in the 1 mm thick metal plate was calculated for each magnitude of the supplied high-frequency power. The results are shown in FIG. 13 .
도 13에 나타내는 결과로부터, 안테나에 공급하는 고주파 전력의 크기에 의하지 않고, 두께 1mm의 금속판에 있어서의 평행 자장 강도가, 두께 3mm의 금속판에 있어서의 평행 자장 강도보다 커졌다. 이것에 의해 금속판의 판두께가 작은 쪽이 안테나로부터 발생한 고주파 자장을 처리실측에 효율적으로 공급할 수 있는 것이 확인되었다.From the results shown in Fig. 13, regardless of the magnitude of the high-frequency power supplied to the antenna, the parallel magnetic field strength in the 1 mm-thick metal plate was greater than the parallel magnetic field strength in the 3-mm-thick metal plate. As a result, it was confirmed that the smaller the thickness of the metal plate, the more efficient the high-frequency magnetic field generated from the antenna could be supplied to the processing chamber side.
산업상의 이용 가능성Industrial Applicability
본 발명에 의하면, 처리실의 외부에 안테나를 배치하는 플라즈마 처리 장치에 있어서, 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 처리실에 효율적으로 공급할 수 있다.According to the present invention, in the plasma processing apparatus in which the antenna is disposed outside the processing chamber, the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied to the processing chamber.
100 … 플라즈마 처리 장치
1 … 처리실
21 … 용기 본체
211 … 개구
221 … 금속판
221s … 슬릿
222 … 유전체판
3 … 안테나
4 … 고주파 전원
5 … 자장 투과 창100 … plasma processing device
One … processing room
21 … container body
211 … opening
221 … plate
221s … slit
222 … dielectric plate
3 … antenna
4 … high frequency power
5 … magnetic field transmission window
Claims (12)
상기 처리실을 형성하는 벽에 개구를 갖는 용기 본체와,
상기 개구를 막도록 설치되고 두께 방향으로 관통하는 슬릿이 형성되어 있는 금속판과,
상기 금속판의 슬릿을 상기 처리실의 외부측으로부터 막는 유전체판과,
상기 금속판에 대향하도록 상기 처리실의 외부에 설치되고 고주파 전원에 접속되어서 고주파 자장을 발생시키는 안테나를 구비하는 플라즈마 처리 장치.A plasma processing apparatus for vacuum processing an object disposed in a processing chamber using plasma, the plasma processing apparatus comprising:
a container body having an opening in a wall forming the processing chamber;
a metal plate installed to close the opening and having a slit penetrating in the thickness direction;
a dielectric plate blocking the slit of the metal plate from the outside of the processing chamber;
and an antenna installed outside the processing chamber to face the metal plate and connected to a high-frequency power source to generate a high-frequency magnetic field.
상기 두께 방향으로부터 볼 때, 상기 슬릿이 상기 안테나와 상기 처리실 사이에 위치하도록 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1,
The plasma processing apparatus is formed so that the slit is positioned between the antenna and the processing chamber when viewed from the thickness direction.
상기 안테나가 직선 형상을 이루는 것이고,
복수의 상기 슬릿이 서로 평행하게 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.3. The method according to claim 1 or 2,
The antenna is in a straight shape,
A plasma processing apparatus in which a plurality of the slits are formed parallel to each other.
상기 금속판의 내부에는 냉각용 유체가 유통 가능한 유로가 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.4. The method according to any one of claims 1 to 3,
A plasma processing apparatus in which a flow path through which a cooling fluid can flow is formed inside the metal plate.
상기 유로가 적어도 서로 인접한 슬릿 사이를 통과하도록 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.5. The method of claim 4 citing claim 3,
The plasma processing apparatus is formed such that the flow path passes at least between adjacent slits.
상기 개구를 막도록 상기 용기 본체에 부착되고, 상기 안테나로부터 발생된 고주파 자장을 상기 처리실 내에 투과시키는 자장 투과 창을 형성하는 창 부재를 구비하고,
상기 창 부재가 상기 금속판과, 상기 유전체판과, 상기 금속판 및 상기 유전체판을 유지하는 유지 프레임을 갖는 플라즈마 처리 장치.6. The method according to any one of claims 1 to 5,
a window member attached to the container body to block the opening and forming a magnetic field transmission window through which the high-frequency magnetic field generated from the antenna is transmitted into the processing chamber;
A plasma processing apparatus in which the window member includes the metal plate, the dielectric plate, and a holding frame for holding the metal plate and the dielectric plate.
상기 두께 방향으로부터 볼 때, 상기 슬릿과 상기 안테나가 이루는 각도가 30°이상, 90°이하인 플라즈마 처리 장치.7. The method according to any one of claims 1 to 6,
An angle formed between the slit and the antenna when viewed from the thickness direction is 30° or more and 90° or less.
상기 슬릿과 상기 안테나가 이루는 각도가 45°이상, 90°이하인 플라즈마 처리 장치.8. The method of claim 7,
An angle between the slit and the antenna is 45° or more and 90° or less.
상기 슬릿의 폭치수가 상기 금속판의 판두께 이하인 플라즈마 처리 장치.9. The method according to any one of claims 1 to 8,
A plasma processing apparatus in which a width of the slit is equal to or less than a thickness of the metal plate.
상기 슬릿의 폭치수가 상기 금속판의 판두께의 1/2배 이하인 플라즈마 처리 장치.10. The method of claim 9,
A plasma processing apparatus in which a width of the slit is 1/2 or less of a thickness of the metal plate.
서로 인접하는 슬릿 사이에 있어서의 상기 금속판의 폭치수가 15mm 이하인 플라즈마 처리 장치.11. The method according to any one of claims 4 to 10, which refers to claim 3 or claim 3,
The plasma processing apparatus of which the width dimension of the said metal plate between mutually adjacent slits is 15 mm or less.
서로 인접한 슬릿 사이에 있어서의 상기 금속판의 폭치수가 5mm 이하인 플라즈마 처리 장치.12. The method of claim 11,
A plasma processing apparatus in which the width of the metal plate between adjacent slits is 5 mm or less.
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