KR20230147693A - plasma processing device - Google Patents

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KR20230147693A
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다이스케 마츠오
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닛신덴키 가부시키 가이샤
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Abstract

직선상의 안테나부를 이용하면서 용량 결합 플라즈마의 생성을 저감한다. 진공 용기의 내부에 형성된 직선상의 안테나부(3)는 고주파 전류가 흐르는 안테나 도체(31)와, 안테나 도체(31)의 적어도 일부의 주위에 형성된 패러데이 실드(33)를 구비한다.The generation of capacitively coupled plasma is reduced while using a straight antenna part. The linear antenna portion 3 formed inside the vacuum container includes an antenna conductor 31 through which high-frequency current flows, and a Faraday shield 33 formed around at least a portion of the antenna conductor 31.

Description

플라즈마 처리 장치plasma processing device

본 발명은 플라즈마를 사용해서 피처리물을 처리하는 플라즈마 처리 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a plasma processing device that processes an object to be processed using plasma.

안테나에 고주파 전류를 흘림으로써 플라즈마를 생성시키고, 상기 플라즈마를 사용해서 기판 등의 피처리물에 처리를 실시하는 플라즈마 처리 장치가 알려져 있다. 예를 들면, 특허문헌 1에 기재된 스퍼터링 장치는 플라즈마를 사용해서 타겟을 스퍼터링해서 기판에 성막하는 것이다. 상기 스퍼터링 장치에서는 진공 배기되고 또한 가스가 도입되는 진공 용기 내에서 상기 기판 및 상기 타겟이 유지되고, 상기 기판의 표면을 따라 배열된 복수의 직선상의 안테나에 의해 상기 플라즈마가 생성된다.A plasma processing device is known that generates plasma by passing a high-frequency current through an antenna, and uses the plasma to process an object such as a substrate. For example, the sputtering device described in Patent Document 1 sputters a target using plasma to form a film on a substrate. In the sputtering apparatus, the substrate and the target are held in a vacuum container into which a vacuum is evacuated and gas is introduced, and the plasma is generated by a plurality of linear antennas arranged along the surface of the substrate.

일본 특허공개 2018-154875호 공보Japanese Patent Publication No. 2018-154875

직선상 안테나를 이용할 경우, 유도 결합 플라즈마(ICP(Inductively Coupled Plasma))와 용량 결합 플라즈마(CCP(Capacitively Coupled Plasma))가 생성된다. 상기 용량 결합 플라즈마가 생성될 경우, 플라즈마 전위에 의해 이온이 가속되므로, 고에너지의 입자가 상기 피처리물의 표면에 도달할 가능성이 있다.When a straight antenna is used, inductively coupled plasma (ICP) and capacitively coupled plasma (CCP) are generated. When the capacitively coupled plasma is generated, ions are accelerated by the plasma potential, so there is a possibility that high-energy particles reach the surface of the object to be treated.

본 발명의 일양태는 직선상의 안테나부를 이용하면서, 용량 결합 플라즈마의 생성을 저감할 수 있는 플라즈마 처리 장치 등을 실현하는 것을 목적으로 한다.One aspect of the present invention aims to realize a plasma processing device, etc. that can reduce the generation of capacitively coupled plasma while using a linear antenna portion.

상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일양태에 의한 플라즈마 처리 장치는 피처리물을 내부에 수용하는 진공 용기와, 상기 진공 용기의 내부에 형성되고, 상기 진공 용기의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 직선상의 안테나부를 구비하고, 상기 안테나부는 고주파 전류가 흐르는 안테나 도체와, 상기 안테나 도체의 적어도 일부의 주위에 형성된 패러데이 실드를 구비한다.In order to solve the above problem, a plasma processing device according to one aspect of the present invention includes a vacuum vessel for accommodating a processing object therein, formed inside the vacuum vessel, and configured to generate plasma inside the vacuum vessel. It has a straight antenna part, and the antenna part has an antenna conductor through which high-frequency current flows, and a Faraday shield formed around at least a part of the antenna conductor.

본 발명의 일양태에 의하면, 직선상의 안테나부를 이용하면서 용량 결합 플라즈마의 생성을 저감할 수 있다.According to one aspect of the present invention, the generation of capacitively coupled plasma can be reduced while using a straight antenna portion.

도 1은 본 발명의 일실시형태에 의한 플라즈마 처리 장치의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다.
도 2는 상기 플라즈마 처리 장치에 있어서의 안테나부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 3은 도 2의 A-A선에 있어서의 화살표로부터 본 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시형태에 의한 플라즈마 처리 장치에 있어서의 안테나부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시형태에 의한 플라즈마 처리 장치에 있어서의 안테나부의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of a plasma processing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the antenna unit in the plasma processing apparatus.
FIG. 3 is a cross-sectional view seen from the arrow along line AA in FIG. 2.
Figure 4 is a perspective view schematically showing the configuration of an antenna unit in a plasma processing device according to another embodiment of the present invention.
Figure 5 is a perspective view schematically showing the configuration of an antenna unit in a plasma processing device according to another embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 설명의 편의상, 각 실시형태에 나타낸 부재와 동일한 기능을 갖는 부재에 대해서는 동일한 부호를 부기하고, 적당히 그 설명을 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, for convenience of explanation, members having the same function as those shown in each embodiment are given the same reference numerals, and their descriptions are omitted as appropriate.

[실시형태 1][Embodiment 1]

본 발명의 일실시형태에 대해서 도 1~도 3을 참조해서 설명한다.One embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 3.

(플라즈마 처리 장치의 구성)(Configuration of plasma processing device)

도 1은 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)의 구성을 모식적으로 나타내는 단면도이다. 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마(P)를 사용해서 기판(S)에 플라즈마 처리를 실시하는 장치이다. 여기에서, 플라즈마 처리 장치(1)에 의한 기판(S)에 실시하는 처리의 예로서는, 플라즈마 CVD(Chemical Vapor Deposition)법 또는 플라즈마 스퍼터링법에 의한 막 형성, 에칭, 애싱 등을 들 수 있다. 또한, 플라즈마 처리 장치(1)는 플라즈마 CVD법에 의해 막 형성을 행하는 경우에는 플라즈마 CVD 장치, 에칭을 행하는 경우에는 플라즈마 에칭 장치, 애싱를 행하는 경우에는 플라즈마 애싱 장치, 플라즈마 스퍼터링법에 의해 막 형성을 행하는 경우에는 플라즈마 스퍼터링 장치라고도 불린다.1 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the plasma processing device 1 in this embodiment. The plasma processing device 1 is a device that performs plasma processing on a substrate S using plasma P. Here, examples of processing performed on the substrate S by the plasma processing apparatus 1 include film formation by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method or a plasma sputtering method, etching, ashing, etc. In addition, the plasma processing device 1 includes a plasma CVD device when forming a film by the plasma CVD method, a plasma etching device when performing etching, a plasma ashing device when performing ashing, and a plasma sputtering method. When performed, it is also called a plasma sputtering device.

도 1에 나타내는 바와 같이, 플라즈마 처리 장치(1)는 진공 용기(2), 안테나부(3), 및 고주파 전원(4)을 구비하고 있다.As shown in FIG. 1 , the plasma processing device 1 includes a vacuum container 2, an antenna unit 3, and a high-frequency power source 4.

진공 용기(2)는, 예를 들면 금속제의 용기이며, 전기적으로 접지되어 있다. 진공 용기(2) 내에는 피처리물인 기판(S)이 수용되어 있다. 진공 용기(2)의 내부는 진공 배기 장치(6)에 의해 진공 배기되고, 기판(S)에 실시하는 처리 내용에 따른 가스(G)가 가스 도입구(21)를 통해 도입된다. 가스(G)는 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서 일반적으로 사용되는 종류의 가스이면 좋고, 구체적인 성분은 특별히 한정되지 않는다.The vacuum container 2 is, for example, a metal container and is electrically grounded. A substrate S, which is an object to be processed, is accommodated in the vacuum container 2. The inside of the vacuum container 2 is evacuated by the vacuum exhaust device 6, and the gas G according to the processing to be performed on the substrate S is introduced through the gas inlet 21. The gas G may be any type of gas generally used in the plasma processing apparatus 1, and the specific components are not particularly limited.

진공 용기(2)의 내부에는 기판(S)을 유지하는 기판 홀더(8)가 설치되어 있다. 기판 홀더(8)에는 기판(S)을 가열하는 히터가 설치되어 있어도 좋고, 바이어스 전압이 인가되도록 되어 있어도 좋다. 플라즈마 처리 장치(1)가 플라즈마 스퍼터링 장치일 경우, 진공 용기(2) 내에는 타겟이 더 배치된다.A substrate holder 8 holding the substrate S is installed inside the vacuum container 2. A heater for heating the substrate S may be installed in the substrate holder 8, and a bias voltage may be applied thereto. When the plasma processing device 1 is a plasma sputtering device, a target is further disposed within the vacuum container 2.

안테나부(3)는 플라즈마 생성용의 안테나 도체(31)와, 상기 안테나 도체(31)를 덮는 안테나 커버(32)(제 1 절연물)를 구비하고 있다. 안테나부(3)는 직선상이며, 진공 용기(2) 내에 있어서 기판(S)에 대향하도록 형성되어 있다. 구체적으로는, 안테나부(3)는 진공 용기(2) 내에 있어서의 기판(S)의 상방에 기판(S)의 표면을 따르도록(예를 들면, 기판(S)의 표면과 실질적으로 평행하게) 배치되어 있다. 진공 용기(2) 내에 배치하는 안테나부(3)는 1개이어도 좋고, 복수이어도 좋다.The antenna unit 3 is provided with an antenna conductor 31 for plasma generation and an antenna cover 32 (first insulator) that covers the antenna conductor 31. The antenna portion 3 is linear and is formed to face the substrate S in the vacuum container 2. Specifically, the antenna portion 3 is positioned above the substrate S in the vacuum container 2 along the surface of the substrate S (for example, substantially parallel to the surface of the substrate S). ) is placed. The number of antenna units 3 disposed in the vacuum container 2 may be one or multiple.

안테나 도체(31)는, 예를 들면 구리, 알루미늄, 이들의 합금, 스테인리스 등에 의해 형성되어 있다. 안테나 도체(31)는 직선상이다. 또한, 안테나 도체(31)는 통상이어도 좋다. 이 경우, 안테나 도체(31) 내의 중공부에 냉각수 등의 냉매를 흘림으로써 안테나 도체(31)를 냉각할 수 있다. 또한, 안테나 도체(31)는 상기 형상에 한정되지 않고, 예를 들면 중공부를 갖지 않는 중실의 형상이어도 좋다.The antenna conductor 31 is made of, for example, copper, aluminum, alloys thereof, stainless steel, etc. The antenna conductor 31 is straight. Additionally, the antenna conductor 31 may be regular. In this case, the antenna conductor 31 can be cooled by flowing a coolant such as cooling water into the hollow portion within the antenna conductor 31. Additionally, the antenna conductor 31 is not limited to the above shape, and may have a solid shape without a hollow portion, for example.

안테나 도체(31)의 일방의 단부(31a)는 진공 용기(2)의 일방의 측벽(2a)에 형성된 벽면 개구부(22)를 관통하고 있으며, 안테나 도체(31)의 타방의 단부(31b)는 진공 용기(2)의 측벽(2a)에 대향하는 타방의 측벽(2b)에 형성된 벽면 개구부(22)를 관통하고 있다. 각 벽면 개구부(22)에는 절연물(예를 들면, 절연 플랜지) (23)이 설치되어 있으며, 안테나 도체(31)의 단부(31a, 31b)는 각각 O링 등을 사용해서 절연물(23)을 기밀하게 관통하고 있으며, 절연물(23)을 통해 진공 용기(2)에 의해 지지되어 있다. 이것에 의해, 안테나 도체(31)는 진공 용기(2)로부터 전기적으로 절연된 상태로 지지되어 있다. 또한, 절연물(23)의 재질은, 예를 들면 알루미나 등의 세라믹스, 석영 등이지만 이들에 한정되지 않는다.One end 31a of the antenna conductor 31 penetrates the wall opening 22 formed in one side wall 2a of the vacuum container 2, and the other end 31b of the antenna conductor 31 is It penetrates the wall opening 22 formed in the other side wall 2b of the vacuum container 2 opposite to the side wall 2a. An insulating material (e.g., an insulating flange) 23 is installed in each wall opening 22, and the ends 31a and 31b of the antenna conductor 31 each use an O-ring or the like to seal the insulating material 23. It penetrates well and is supported by the vacuum vessel (2) through the insulating material (23). Thereby, the antenna conductor 31 is supported in a state electrically insulated from the vacuum container 2. Additionally, the material of the insulator 23 is, for example, ceramics such as alumina, quartz, etc., but is not limited to these.

안테나 커버(32)는 안테나 도체(31)를 보호하는 절연물이다. 본 실시형태의 안테나 커버(32)는 안테나 도체(31)를 덮는 직선상의 관체이며, 안테나 도체(31)와 동축 상에 설치되어 있다. 안테나 커버(32)의 양단부는 절연물(23) 또는 안테나 도체(31)에 의해 지지된다. 안테나 커버(32)의 재질은, 예를 들면 석영, 알루미나, 질화실리콘, 탄화실리콘, 실리콘 등의 절연물이지만 이들에 한정되지 않는다. 또한, 안테나 커버(32)는 안테나 도체(31)의 표면에 형성되어 피복된 절연물이어도 좋다.The antenna cover 32 is an insulating material that protects the antenna conductor 31. The antenna cover 32 of this embodiment is a straight tube that covers the antenna conductor 31, and is installed coaxially with the antenna conductor 31. Both ends of the antenna cover 32 are supported by an insulating material 23 or an antenna conductor 31. The material of the antenna cover 32 is, for example, an insulating material such as quartz, alumina, silicon nitride, silicon carbide, or silicon, but is not limited to these. Additionally, the antenna cover 32 may be an insulating material formed and covered on the surface of the antenna conductor 31.

고주파 전원(4)은 안테나 도체(31)에 고주파 전력을 공급하기 위한 것이다. 고주파 전원(4)이 안테나 도체(31)에 인가하는 고주파 전압의 주파수는, 예를 들면 일반적인 13.56㎒이지만 이것에 한정되는 것은 아니다.The high-frequency power source 4 is for supplying high-frequency power to the antenna conductor 31. The frequency of the high-frequency voltage applied by the high-frequency power source 4 to the antenna conductor 31 is, for example, a general 13.56 MHz, but is not limited to this.

고주파 전원(4)은 임피던스 가변기(41)를 통해 안테나 도체(31)의 일방의 단부(31a)에 접속되어 있다. 안테나 도체(31)의 타방의 단부(31b)는 전기적으로 접지되어 있지만, 다른 임피던스 가변기(41)를 통해 다른 안테나 도체(31)에 접속되어 있어도 좋다.The high-frequency power source 4 is connected to one end 31a of the antenna conductor 31 through an impedance variable 41. The other end 31b of the antenna conductor 31 is electrically grounded, but may be connected to the other antenna conductor 31 through another impedance variable 41.

상기 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 고주파 전원(4)으로부터 임피던스 가변기(41)를 통해 안테나 도체(31)에 고주파 전력이 공급됨으로써 안테나 도체(31)에 고주파 전류가 흐른다. 이것에 의해, 진공 용기(2) 내에 플라즈마(P)가 생성된다. 생성된 플라즈마(P)는 기판(S) 또는 타겟의 근방까지 확산되고, 상기 플라즈마(P)에 의해 상술한 처리가 실시된다.In the plasma processing device 1 configured as described above, high frequency power is supplied from the high frequency power source 4 to the antenna conductor 31 through the impedance variable 41, thereby causing a high frequency current to flow through the antenna conductor 31. As a result, plasma P is generated within the vacuum container 2. The generated plasma P spreads to the vicinity of the substrate S or the target, and the above-described processing is performed by the plasma P.

(패러데이 실드의 구성)(Configuration of Faraday shield)

도 2는 안테나부(3)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이다. 도 2의 상단은 안테나부(3)를 상방으로부터 본 도면이며, 도 2의 하단은 안테나부(3)를 측방으로부터 본 도면이다. 도 3은 도 2의 A-A선에 있어서의 화살표로부터 본 단면도이다. 또한, 도 2에서는 임피던스 가변기(41)를 생략하고 있다.Figure 2 is a perspective view schematically showing the configuration of the antenna unit 3. The top of FIG. 2 is a view of the antenna unit 3 viewed from above, and the bottom of FIG. 2 is a view of the antenna unit 3 viewed from the side. FIG. 3 is a cross-sectional view seen from the arrow along line A-A in FIG. 2. Additionally, in Figure 2, the impedance variable 41 is omitted.

도 2 및 도 3에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 안테나부(3)는 패러데이 실드(33)(이하, 「실드(33)」라고 약칭한다)를 더 구비하고 있다. 실드(33)는 안테나 커버(32)의 외면에 형성되어 있으며, 전기적으로 접지되어 있다. 또한, 실드(33)는 대지에 직접 접지되어도 좋고, 고주파 전원(4)의 GND(ground)에 접속되어도 좋다.As shown in Figs. 2 and 3, the antenna unit 3 of the present embodiment further includes a Faraday shield 33 (hereinafter abbreviated as “shield 33”). The shield 33 is formed on the outer surface of the antenna cover 32 and is electrically grounded. Additionally, the shield 33 may be grounded directly to the ground or connected to GND (ground) of the high-frequency power supply 4.

실드(33)는 재질이 구리, 스테인리스, 알루미늄 등의 도전성의 금속이며, 증착, 도금, 박판의 부착 등에 의해 형성된다. 또한, 실드(33)의 막 두께는 전류가 흐르는 정도의 막 두께이면 좋고, 10㎚~5㎜인 것이 바람직하다.The shield 33 is made of a conductive metal such as copper, stainless steel, or aluminum, and is formed by vapor deposition, plating, or attachment of a thin plate. Additionally, the film thickness of the shield 33 may be sufficient to allow current to flow, and is preferably 10 nm to 5 mm.

실드(33)는 복수의 링부(331)와 복수의 접속부(332)를 구비하고 있다. 복수의 링부(331)는 안테나 도체(31)의 축에 대해 수직인 평면 상에 배치되고, 또한 서로 이간되어 배치되어 있다. 복수의 접속부(332)는 이웃하는 링부(331)를 접속하는 것이다. 도 2 및 도 3의 예에서는, 복수의 접속부(332)는 안테나 커버(32)의 상부 및 하부에 번갈아 배치되어 있다. 즉, 복수의 링부(331) 각각은 양측으로부터 2개의 접속부(332)가 접속되어 있으며, 이 2개의 접속부(332)의 접속 위치는 링부(331)의 중심에 대해 서로 대칭으로 되어 있다. 이웃하는 링부(331)와, 상기 이웃하는 링부(331)를 접속하는 접속부(332)에 의해 슬릿부(333)가 형성된다.The shield 33 includes a plurality of ring portions 331 and a plurality of connection portions 332. The plurality of ring portions 331 are arranged on a plane perpendicular to the axis of the antenna conductor 31 and are spaced apart from each other. The plurality of connection parts 332 connect neighboring ring parts 331. In the examples of FIGS. 2 and 3 , a plurality of connection portions 332 are alternately disposed on the upper and lower portions of the antenna cover 32 . That is, each of the plurality of ring parts 331 is connected to two connection parts 332 from both sides, and the connection positions of these two connection parts 332 are symmetrical to each other with respect to the center of the ring part 331. A slit portion 333 is formed by adjacent ring portions 331 and a connection portion 332 connecting the adjacent ring portions 331.

상기 구성의 안테나부(3)에 있어서, 안테나 도체(31)에 고주파 전류가 흐르면 안테나 도체(31)의 주위에 고주파 전장 및 고주파 자장이 발생한다. 이때, 실드(33)의 내부에서는 상기 고주파 전장에 의해 하전 입자의 이동이 야기되고, 이것에 의해 상기 고주파 전장이 실드(33)에 의해 저감된다. 그 결과, 용량 결합 플라즈마의 생성을 저감할 수 있다.In the antenna unit 3 configured as above, when a high-frequency current flows through the antenna conductor 31, a high-frequency electric field and a high-frequency magnetic field are generated around the antenna conductor 31. At this time, the movement of charged particles is caused by the high-frequency electric field inside the shield 33, and as a result, the high-frequency electric field is reduced by the shield 33. As a result, the generation of capacitively coupled plasma can be reduced.

한편, 안테나 도체(31)에 고주파 전류가 흐르면, 실드(33)에서는 안테나 도체(31)와 평행한 방향으로 유도 기전력이 발생한다. 상기 유도 기전력에 의해 접속부(332)에서는 유도 전류가 발생하지만, 슬릿부(333)에서는 유도 전류가 발생하지 않는다. 따라서, 본 실시형태의 실드(33)는 안테나 도체(31)의 전체 주위를 덮는 실드에 비해 상기 유도 전류가 작아진다. 그 결과, 상기 고주파 자장은 실드(33)에 의한 저감이 적어져 유도 결합 플라즈마(P)의 발생을 유지할 수 있다.Meanwhile, when a high-frequency current flows through the antenna conductor 31, an induced electromotive force is generated in the shield 33 in a direction parallel to the antenna conductor 31. An induced current is generated in the connection part 332 due to the induced electromotive force, but no induced current is generated in the slit part 333. Accordingly, the induced current of the shield 33 of this embodiment becomes smaller than that of a shield covering the entire circumference of the antenna conductor 31. As a result, the high-frequency magnetic field is reduced by the shield 33, thereby maintaining the generation of inductively coupled plasma (P).

또한, 본 실시형태에서는 링부(331)에 있어서의 2개의 상기 접속 위치가 상이하다. 이것에 의해, 링부(331)에 있어서 상기 접속 위치끼리의 사이의 부분이 유도 전류의 경로가 된다. 상기 경로는 안테나 도체(31)의 전류 경로에 대해 직교하기 때문에, 상기 경로의 전기 저항이 실효적으로 커진다. 따라서, 상기 유도 전류가 작아지므로 상기 고주파 자장은 실드(33)에 의한 저감이 더 적어지고, 그 결과 유도 결합 플라즈마(P)의 발생을 확실하게 유지할 수 있다. 또한, 실드(33)에 있어서의 오믹 가열을 저감할 수 있다.Additionally, in this embodiment, the two connection positions in the ring portion 331 are different. As a result, the portion of the ring portion 331 between the connection positions becomes a path for induced current. Since the path is perpendicular to the current path of the antenna conductor 31, the electrical resistance of the path effectively increases. Accordingly, since the induced current is reduced, the high-frequency magnetic field is less reduced by the shield 33, and as a result, the generation of the inductively coupled plasma P can be reliably maintained. Additionally, ohmic heating in the shield 33 can be reduced.

또한, 본 실시형태에서는 링부(331)에 있어서의 2개의 상기 접속 위치가 링부(331)의 중심에 대해 서로 대칭으로 되어 있다. 이것에 의해 상기 전기 저항이 실효적으로 최대가 된다. 따라서, 상기 유도 전류가 최소가 되므로 상기 고주파 자장은 실드(33)에 의한 저감이 최소가 되고, 그 결과 유도 결합 플라즈마(P)의 발생을 더 확실하게 유지할 수 있다. 또한, 실드(33)에 있어서의 오믹 가열을 더 저감할 수 있다.Additionally, in this embodiment, the two connection positions in the ring portion 331 are symmetrical to each other with respect to the center of the ring portion 331. This effectively maximizes the electrical resistance. Accordingly, since the induced current is minimized, the high-frequency magnetic field is reduced by the shield 33 to a minimum, and as a result, the generation of the inductively coupled plasma P can be maintained more reliably. Additionally, ohmic heating in the shield 33 can be further reduced.

(부기 사항)(additional information)

또한, 본 실시형태에서는, 복수의 접속부(332)는 안테나 커버(32)의 상부 및 하부에 배치되어 있지만, 안테나 커버(32)의 양측부에 배치되어도 좋다. 또한, 링부(331)에 있어서의 2개의 상기 접속 위치는 상이하면 좋고, 링부(331)의 중심에 대해 비대칭이어도 좋다.Additionally, in this embodiment, the plurality of connection portions 332 are disposed on the upper and lower portions of the antenna cover 32, but may be disposed on both sides of the antenna cover 32. Additionally, the two connection positions in the ring portion 331 may be different or may be asymmetrical with respect to the center of the ring portion 331.

또한, 실드(33)는 안테나 커버(32)의 내부에 배치되어도 좋다. 즉, 실드(33)는 안테나 도체(31)의 주위이며, 안테나 도체(31)와 도통하지 않는 임의의 위치에 배치할 수 있다.Additionally, the shield 33 may be placed inside the antenna cover 32. That is, the shield 33 is around the antenna conductor 31 and can be placed in any position that does not conduct electricity to the antenna conductor 31.

[실시형태 2][Embodiment 2]

본 발명의 다른 실시형태에 대해서 도 4를 참조해서 설명한다. 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1)는 도 1~도 3에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)에 비해 안테나부(3)의 구성이 상이하고, 그 외의 구성은 마찬가지이다.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 4. The plasma processing device 1 of this embodiment has a different configuration of the antenna unit 3 compared to the plasma processing device 1 shown in FIGS. 1 to 3, and the other configurations are the same.

도 4는 안테나부(3)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 안테나부(3)를 상방으로부터 본 도면이다. 본 실시형태의 안테나부(3)는 도 2 및 도 3에 나타내는 안테나부(3)에 비해 실드 커버(34)(제 2 절연물)를 더 구비하는 점이 상이하고, 그 외의 구성은 마찬가지이다.Figure 4 is a perspective view schematically showing the configuration of the antenna unit 3, and is a view of the antenna unit 3 viewed from above. The antenna unit 3 of the present embodiment differs from the antenna unit 3 shown in FIGS. 2 and 3 in that it further includes a shield cover 34 (second insulator), and other configurations are the same.

실드 커버(34)는 실드(33)를 보호하는 절연물이다. 본 실시형태의 실드 커버(34)는 실드(33)를 덮는 직선상의 관체이며, 안테나 도체(31)와 동축 상에 형성되어 있다. 실드 커버(34)의 양단부는 절연물(23) 또는 안테나 커버(32)에 의해 지지된다. 실드 커버(34)의 재질은 안테나 커버(32)로서 사용 가능한 재질과 마찬가지이다. 또한, 실드 커버(34)는 안테나 커버(32) 및 실드(33)의 표면에 형성되어 피복된 절연물이어도 좋다.The shield cover 34 is an insulating material that protects the shield 33. The shield cover 34 of this embodiment is a straight tubular body that covers the shield 33, and is formed coaxially with the antenna conductor 31. Both ends of the shield cover 34 are supported by the insulating material 23 or the antenna cover 32. The material of the shield cover 34 is the same as the material that can be used as the antenna cover 32. Additionally, the shield cover 34 may be an insulating material formed and covered on the surfaces of the antenna cover 32 and the shield 33.

상기 구성에 의하면, 실드 커버(34)에 의해 실드(33)가 덮여 있다. 이것에 의해, 실드(33)의 슬릿부(333)에 금속 입자가 부착되어 금속막이 형성되고, 이웃하는 링부(331)가 접속부(332) 이외에서 도통하는 것을 방지할 수 있다.According to the above configuration, the shield 33 is covered by the shield cover 34. As a result, metal particles adhere to the slit portion 333 of the shield 33 to form a metal film, and it is possible to prevent the adjacent ring portion 331 from conducting beyond the connection portion 332.

(부기 사항)(additional information)

또한, 본 실시형태에서는, 실드(33)는 안테나 커버(32)의 외면에 형성되어 있지만, 실드 커버(34)의 내면에 형성되어도 좋고, 실드 커버(34)의 내부에 형성되어도 좋다.Additionally, in this embodiment, the shield 33 is formed on the outer surface of the antenna cover 32, but may be formed on the inner surface of the shield cover 34 or may be formed on the inside of the shield cover 34.

[실시형태 3][Embodiment 3]

본 발명의 또 다른 실시형태에 대해서 도 5를 참조해서 설명한다. 본 실시형태의 플라즈마 처리 장치(1)는 도 1~도 4에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)에 비해 안테나부(3)의 구성이 상이하고, 그 외의 구성은 마찬가지이다.Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 5. The plasma processing device 1 of this embodiment has a different configuration of the antenna unit 3 compared to the plasma processing device 1 shown in FIGS. 1 to 4, and the other configurations are the same.

도 5는 안테나부(3)의 구성을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 안테나부(3)를 상방으로부터 본 도면이다. 본 실시형태의 안테나부(3)는, 도 4에 나타내는 안테나부(3)에 비해 안테나부(3)의 중앙부에 의해 실드(33) 및 실드 커버(34)가 생략되어 있는 점이 상이하고, 그 외의 구성은 마찬가지이다. 즉, 본 실시형태에서는, 실드(33) 및 실드 커버(34)는 안테나부(3)의 양단부에 형성되어 있다. 이와 같이, 실드(33) 및 실드 커버(34)는 안테나 도체(31)의 일부의 주위에 형성되어도 좋다.Figure 5 is a perspective view schematically showing the configuration of the antenna unit 3, and is a view of the antenna unit 3 viewed from above. The antenna unit 3 of the present embodiment is different from the antenna unit 3 shown in FIG. 4 in that the shield 33 and the shield cover 34 are omitted in the central part of the antenna unit 3, and The rest of the configuration is the same. That is, in this embodiment, the shield 33 and the shield cover 34 are formed at both ends of the antenna unit 3. In this way, the shield 33 and the shield cover 34 may be formed around a portion of the antenna conductor 31.

그런데, 진공 용기(2)는 접지되어 있으며, 안테나 도체(31)에는 고주파 전압이 인가된다. 이 점에서 안테나 도체(31)와 진공 용기(2)의 거리가 가까운 영역이 그 외의 영역에 비해 전장의 강도가 커지는 경향이 있다.However, the vacuum container 2 is grounded, and a high-frequency voltage is applied to the antenna conductor 31. In this regard, the intensity of the electric field tends to be greater in areas where the distance between the antenna conductor 31 and the vacuum container 2 is shorter than in other areas.

이것에 대해, 본 실시형태에 의하면 안테나 도체(31)와 진공 용기(2)의 거리가 가까운 안테나부(3)의 양단부에 실드(33)가 형성되어 있다. 이것에 의해, 안테나 도체(31)와 진공 용기(2)의 거리가 가까운 영역에 있어서의 전장의 강도를 저감할 수 있다. 그 결과, 용량 결합 플라즈마의 생성을 효과적으로 저감할 수 있고, 유도 결합 플라즈마(P)의 분포를 개선할 수 있다.In contrast, according to this embodiment, shields 33 are formed on both ends of the antenna portion 3 where the distance between the antenna conductor 31 and the vacuum container 2 is short. As a result, the intensity of the electric field in the area where the distance between the antenna conductor 31 and the vacuum container 2 is short can be reduced. As a result, the generation of capacitively coupled plasma can be effectively reduced and the distribution of the inductively coupled plasma (P) can be improved.

[실시예][Example]

도 1~도 3에 나타내는 플라즈마 처리 장치(1)에 대해서, 실드(33)의 치수를 여러 가지로 변경한 실시예에 대해서 설명한다. 여기에서, 실드(33)의 슬릿 피치는 도 2에서 SP로 나타내어지는 길이이며, 실드(33)의 슬릿폭은 도 2에서 SW로 나타내어지는 길이이다. 또한, 본 실시예의 실드(33)는 재질이 SUS316이며, 두께가 10㎛이며, 슬릿폭(SW)이 0.5㎜ 미만이었다.Regarding the plasma processing device 1 shown in FIGS. 1 to 3, an embodiment in which the dimensions of the shield 33 are changed in various ways will be described. Here, the slit pitch of the shield 33 is the length indicated by SP in FIG. 2, and the slit width of the shield 33 is the length indicated by SW in FIG. 2. In addition, the shield 33 of this example was made of SUS316, had a thickness of 10 μm, and a slit width (SW) of less than 0.5 mm.

그 결과, 링부(331)의 폭(SP-SW)이 15㎜ 이하일 경우, 자장 강도의 저감량이 적어 바람직한 것이 판명되었다. 또한, 링부(331)의 폭이 5㎜ 이하일 경우, 자장 강도의 저감량이 더 적어, 더 바람직한 것이 판명되었다. 또한, 링부(331)의 폭의 하한값은 제조 능력, 허용되는 전기 저항값 등, 여러 가지의 조건에 의해 결정된다.As a result, it was found that when the width (SP-SW) of the ring portion 331 is 15 mm or less, the reduction in magnetic field strength is small and is preferable. Additionally, it was found that when the width of the ring portion 331 is 5 mm or less, the amount of reduction in magnetic field strength is smaller, which is more preferable. Additionally, the lower limit of the width of the ring portion 331 is determined by various conditions, such as manufacturing capability and allowable electrical resistance value.

[정리][organize]

본 발명의 양태 1에 의한 플라즈마 처리 장치는 피처리물을 내부에 수용하는 진공 용기와, 상기 진공 용기의 내부에 형성되고, 상기 진공 용기의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 직선상의 안테나부를 구비하고, 상기 안테나부는 고주파 전류가 흐르는 안테나 도체와, 상기 안테나 도체의 적어도 일부의 주위에 형성된 패러데이 실드를 구비하는 구성이다.The plasma processing apparatus according to aspect 1 of the present invention includes a vacuum container for accommodating an object to be processed therein, and a linear antenna portion formed inside the vacuum container for generating plasma inside the vacuum container, The antenna unit is configured to include an antenna conductor through which high-frequency current flows, and a Faraday shield formed around at least a portion of the antenna conductor.

상기 구성에 의하면, 안테나 도체에 의해 발생한 전장은 패러데이 실드에 의해 차폐되므로, 외부로의 전파를 저감할 수 있다. 이것에 의해 용량 결합 플라즈마의 생성을 저감할 수 있다.According to the above configuration, the electric field generated by the antenna conductor is shielded by the Faraday shield, thereby reducing radio waves to the outside. This can reduce the generation of capacitively coupled plasma.

본 발명의 양태 2에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 1에 있어서, 상기 패러데이 실드는 상기 안테나 도체와 상기 진공 용기의 거리가 가까운 위치에 형성되어 있어도 좋다. 이 경우, 상기 안테나 도체와 상기 진공 용기의 거리가 가까운 영역에 있어서의 전장의 강도를 저감할 수 있다. 그 결과, 용량 결합 플라즈마의 발생을 효과적으로 저감할 수 있다.In the plasma processing apparatus according to aspect 2 of the present invention, in aspect 1, the Faraday shield may be formed at a position where the distance between the antenna conductor and the vacuum container is short. In this case, the intensity of the electric field in an area where the distance between the antenna conductor and the vacuum container is short can be reduced. As a result, the generation of capacitively coupled plasma can be effectively reduced.

본 발명의 양태 3에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 1·2에 있어서, 상기 패러데이 실드는 상기 안테나 도체의 주위에 형성되고, 서로 이간되어 있는 복수의 링부와, 이웃하는 링부끼리를 접속하는 접속부를 구비해도 좋다.The plasma processing device according to aspect 3 of the present invention is according to aspects 1 and 2, wherein the Faraday shield is formed around the antenna conductor and includes a plurality of ring parts spaced apart from each other and a connection part for connecting adjacent ring parts. You may have it.

이 경우, 이웃하는 2개 링부와, 상기 2개의 링부를 접속하는 접속부에 의해 슬릿부가 형성된다. 이때, 상기 안테나 도체에 고주파 전류가 흐르면 상기 접속부에서는 유도 전류가 발생하지만, 상기 슬릿부에서는 유도 전류가 발생하지 않는다. 따라서, 상기 패러데이 실드는 안테나 도체의 전체 주위를 덮는 실드에 비해 상기 유도 전류가 작아지고, 그 결과 상기 안테나 도체에 의해 발생하는 고주파 자장은 상기 패러데이 실드에 의한 저감이 적어져 유도 결합 플라즈마의 발생을 유지할 수 있다.In this case, a slit portion is formed by two adjacent ring portions and a connection portion connecting the two ring portions. At this time, when a high-frequency current flows through the antenna conductor, an induced current is generated in the connection part, but no induced current is generated in the slit part. Accordingly, the induced current of the Faraday shield is smaller than that of a shield covering the entire circumference of the antenna conductor, and as a result, the high-frequency magnetic field generated by the antenna conductor is reduced by the Faraday shield, thereby preventing the generation of inductively coupled plasma. It can be maintained.

본 발명의 양태 4에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 3에 있어서, 어느 링부의 양측으로부터 각각 접속하는 2개의 접속부는, 상기 어느 링부와의 접속 위치가 상이한 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 어느 링부에 있어서 상기 접속 위치끼리의 사이의 부분이 상기 유도 전류의 경로가 된다. 상기 경로는 상기 안테나 도체의 전류 경로에 대해서 직교하기 때문에 상기 경로의 전기 저항이 실효적으로 커진다. 따라서, 상기 안테나 도체에 있어서의 고주파 전류에 의해 발생하는 유도 전류가 작아지고, 그 결과 상기 고주파 전류에 의해 발생하는 고주파 자장은 상기 패러데이 실드에 의한 저감이 더 적어진다.In the plasma processing apparatus according to aspect 4 of the present invention, in aspect 3, it is preferable that the two connecting parts respectively connected from both sides of a certain ring part have different connection positions with the certain ring part. In this case, the portion between the connection positions in any of the ring portions serves as a path for the induced current. Since the path is perpendicular to the current path of the antenna conductor, the electrical resistance of the path effectively increases. Accordingly, the induced current generated by the high-frequency current in the antenna conductor is reduced, and as a result, the high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current is reduced by the Faraday shield.

본 발명의 양태 5에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 4에 있어서, 상기 2개의 접속부의 접속 위치는 상기 링부의 중심에 대해 서로 대칭인 것이 더 바람직하다. 이 경우, 상기 전기 저항이 실효적으로 최대가 된다. 따라서, 상기 안테나 도체에 있어서의 고주파 전류에 의해 발생하는 유도 전류가 최소가 되고, 그 결과 상기 고주파 전류에 의해 발생하는 고주파 자장은 상기 패러데이 실드에 의한 저감이 최소가 된다.In the plasma processing apparatus according to aspect 5 of the present invention, in aspect 4, it is more preferable that the connection positions of the two connecting parts are symmetrical to each other with respect to the center of the ring part. In this case, the electrical resistance is effectively maximized. Accordingly, the induced current generated by the high-frequency current in the antenna conductor is minimized, and as a result, the high-frequency magnetic field generated by the high-frequency current is reduced by the Faraday shield to a minimum.

본 발명의 양태 6에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 3~5에 있어서, 상기 링부의 폭은 15㎜ 이하인 것이 바람직하다. 이 경우, 고주파 자장의 저하를 억제할 수 있다. 또한, 상기 링부의 폭의 하한값은 제조 능력, 허용되는 전기 저항값 등, 여러 가지의 조건에 의해 결정된다.In the plasma processing apparatus according to aspect 6 of the present invention, in aspects 3 to 5, the width of the ring portion is preferably 15 mm or less. In this case, the decline in the high-frequency magnetic field can be suppressed. Additionally, the lower limit of the width of the ring portion is determined by various conditions, such as manufacturing ability and allowable electrical resistance value.

본 발명의 양태 7에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 1~6에 있어서, 상기 안테나부는 상기 안테나 도체와 상기 패러데이 실드 사이에 형성된 제 1 절연물을 더 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 상기 안테나 도체와 상기 패러데이 실드의 도통을 방지할 수 있다.In the plasma processing apparatus according to aspect 7 of the present invention, in aspects 1 to 6, preferably, the antenna unit further includes a first insulator formed between the antenna conductor and the Faraday shield. In this case, conduction between the antenna conductor and the Faraday shield can be prevented.

본 발명의 양태 8에 의한 플라즈마 처리 장치는 상기 양태 1~7에 있어서, 상기 안테나부는 상기 패러데이 실드의 주위를 덮는 제 2 절연물을 더 구비해도 좋다. 이 경우, 상기 패러데이 실드에 금속 입자가 부착되어 금속막이 형성되고, 상기 패러데이 실드를 흐르는 전류의 경로가 짧아지는 것을 방지할 수 있다.In the plasma processing device according to aspect 8 of the present invention, in aspects 1 to 7, the antenna unit may further include a second insulating material covering the periphery of the Faraday shield. In this case, metal particles are attached to the Faraday shield to form a metal film, and the path of the current flowing through the Faraday shield can be prevented from being shortened.

본 발명은 상술한 각 실시형태에 한정되는 것은 아니고, 청구항에 나타낸 범위에서 여러 가지의 변경이 가능하며, 상이한 실시형태에 각각 개시된 기술적 수단을 적당히 조합해서 얻어지는 실시형태에 대해서도 본 발명의 기술적 범위에 포함된다.The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various changes are possible within the scope set forth in the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in the different embodiments are also within the technical scope of the present invention. Included.

1: 플라즈마 처리 장치 2: 진공 용기
2a, 2b: 측벽 3: 안테나부
4: 고주파 전원 6: 진공 배기 장치
8: 기판 홀더 21: 가스 도입구
22: 벽면 개구부 23: 절연물
31: 안테나 도체 31a, 31b: 단부
32: 안테나 커버(제 1 절연물) 33: 패러데이 실드
34: 실드 커버(제 2 절연물) 41: 임피던스 가변기
331: 링부 332: 접속부
333: 슬릿부1: Plasma processing device 2: Vacuum vessel
2a, 2b: side wall 3: antenna part
4: High frequency power source 6: Vacuum exhaust device
8: substrate holder 21: gas inlet
22: wall opening 23: insulator
31: antenna conductors 31a, 31b: ends
32: Antenna cover (first insulator) 33: Faraday shield
34: Shield cover (second insulator) 41: Impedance variable
331: ring part 332: connection part
333: Slit portion

Claims (8)

피처리물을 내부에 수용하는 진공 용기와,
상기 진공 용기의 내부에 형성되고, 상기 진공 용기의 내부에 플라즈마를 발생시키기 위한 직선상의 안테나부를 구비하고,
상기 안테나부는,
고주파 전류가 흐르는 안테나 도체와,
상기 안테나 도체의 적어도 일부의 주위에 형성된 패러데이 실드를 구비하는 플라즈마 처리 장치.A vacuum container containing an object to be treated therein,
It is formed inside the vacuum container and has a straight antenna part for generating plasma inside the vacuum container,
The antenna unit,
An antenna conductor through which high-frequency current flows,
A plasma processing device comprising a Faraday shield formed around at least a portion of the antenna conductor. 제 1 항에 있어서,
상기 패러데이 실드는 상기 안테나 도체와 상기 진공 용기의 거리가 가까운 위치에 형성되어 있는 플라즈마 처리 장치.According to claim 1,
The Faraday shield is formed at a position where the antenna conductor and the vacuum container are close to each other. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 패러데이 실드는,
상기 안테나 도체의 주위에 형성되고, 서로 이간되어 있는 복수의 링부와,
이웃하는 링부끼리를 접속하는 접속부를 구비하는 플라즈마 처리 장치.The method of claim 1 or 2,
The Faraday shield,
a plurality of ring portions formed around the antenna conductor and spaced apart from each other;
A plasma processing device including a connection portion for connecting adjacent ring portions. 제 3 항에 있어서,
어느 링부의 양측으로부터 각각 접속하는 2개의 접속부는 상기 어느 링부와의 접속 위치가 상이한 플라즈마 처리 장치.According to claim 3,
A plasma processing device in which two connection parts respectively connected from both sides of a ring part have different connection positions with the ring part. 제 4 항에 있어서,
상기 2개의 접속부의 접속 위치는 상기 링부의 중심에 대해 서로 대칭인 플라즈마 처리 장치.According to claim 4,
A plasma processing device wherein the connection positions of the two connection parts are symmetrical to each other with respect to the center of the ring part. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 링부의 폭은 15㎜ 이하인 플라즈마 처리 장치.According to any one of claims 3 to 5,
A plasma processing device wherein the ring portion has a width of 15 mm or less. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나부는 상기 안테나 도체와 상기 패러데이 실드 사이에 설치된 제 1 절연물을 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 6,
The antenna unit further includes a first insulator installed between the antenna conductor and the Faraday shield. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 안테나부는 상기 패러데이 실드의 주위를 덮는 제 2 절연물을 더 구비하는 플라즈마 처리 장치.The method according to any one of claims 1 to 7,
The antenna unit further includes a second insulator covering a periphery of the Faraday shield.
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