本発明は、プラズマを生成して定められた処理を行うプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that generates plasma and performs a predetermined process.
このようなプラズマ処理装置として、特許文献１には、周回せず終端し、高周波の１/４波長の長さよりも短い線状又は板状の導体からなるアンテナに、高周波電力を供給して高周波磁界を発生させ、その磁界によりプラズマを発生して、基板面に薄膜形成等の表面処理を行う誘導結合方式の装置が開示されている。この装置は、平面形状が矩形の真空容器の４辺の各々に、複数本のアンテナを設け、４辺に設けられた複数本のアンテナに高周波電力を並列に供給することにより、大面積の基板に対する処理を行う。 As such a plasma processing apparatus, Patent Document 1 discloses that a high-frequency power is supplied to an antenna made of a linear or plate-like conductor that is terminated without being circulated and is shorter than a quarter wavelength of a high frequency. An inductively coupled device is disclosed in which a magnetic field is generated, plasma is generated by the magnetic field, and surface treatment such as thin film formation is performed on a substrate surface. In this apparatus, a plurality of antennas are provided on each of the four sides of a vacuum container having a rectangular planar shape, and high frequency power is supplied in parallel to the plurality of antennas provided on the four sides. Perform processing for.
例えば、プラズマＣＶＤによる均一な膜厚の薄膜の形成、あるいはプラズマエッチング等による均一な処理を行うためには、対象物の近傍空間におけるプラズマイオン密度を均一にすることが求められる。 For example, in order to form a thin film having a uniform film thickness by plasma CVD, or to perform uniform processing by plasma etching or the like, it is required to make the plasma ion density uniform in the space near the object.
しかしながら、プラズマＣＶＤにおいては、チャンバー内の反応プロセスが、チャンバー内の圧力、プロセスガスの流量、組成、各アンテナとチャンバー内の壁面との距離などに影響を受けた複雑なプロセスとなる。このため、特許文献１のプラズマ処理装置においては、対象物の近傍空間におけるプラズマイオン密度の均一化が困難であるといった問題がある。また、プラズマ処理装置が、例えば、１つのアンテナを有する場合など、アンテナの個数が少ない場合においても、チャンバー内の壁面の影響がより大きくなることなどによって、プラズマイオン密度の均一化が困難であるといった問題がある。 However, in plasma CVD, the reaction process in the chamber is a complicated process affected by the pressure in the chamber, the flow rate of the process gas, the composition, the distance between each antenna and the wall surface in the chamber, and the like. For this reason, the plasma processing apparatus of Patent Document 1 has a problem that it is difficult to make the plasma ion density uniform in the space near the object. Further, even when the plasma processing apparatus has a small number of antennas, for example, when it has one antenna, it is difficult to make the plasma ion density uniform due to the influence of the wall surface in the chamber becoming larger. There is a problem.
本発明は、こうした問題を解決するためになされたもので、プラズマイオン密度の均一性を高めることができる技術を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and an object thereof is to provide a technique capable of improving the uniformity of plasma ion density.
上記の課題を解決するために、第１の態様に係るプラズマ処理装置は、チャンバーと、前記チャンバー内に処理対象となる対象物を保持する対象物保持部と、巻き数が一周未満である少なくとも１つの誘導結合型アンテナと、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナに高周波電力を供給する高周波電源と、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナが前記チャンバーの一壁部から前記チャンバー内に突出するように、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナのそれぞれを前記一壁部に対してそれぞれ保持する少なくとも１つのアンテナ保持部と、を備え、前記少なくとも１つのアンテナ保持部のそれぞれは、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナのうち対応する誘導結合型アンテナの両端部を結ぶ線分の向きを、当該誘導結合型アンテナの突出方向と交差する面内で、あらかじめ規定された複数個の向きのいずれかに変更して当該向きで固定可能なように、前記対応する誘導結合型アンテナをその両端部において保持し、かつ前記チャンバーへの前記アンテナ保持部の取付構造が、前記複数個の向きにそれぞれ対応した複数の取り付け方向でのみ前記アンテナ保持部を前記チャンバーに固定可能な構造として形成され、前記少なくとも１つのアンテナ保持部のそれぞれは、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナのうち対応する誘導結合型アンテナを保持可能な板状部材であり、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナと前記少なくとも１つのアンテナ保持部とのうち互いに対応する誘導結合型アンテナとアンテナ保持部とによって対応アンテナと対応保持部とを定義したとき、前記チャンバーの前記一壁部には、前記対応保持部に保持された前記対応アンテナを挿通可能であり、かつ、前記対応保持部によって閉鎖可能なように前記対応保持部に対応した形状を有するアンテナ用貫通孔が設けられており、前記アンテナ用貫通孔の周方向に沿った前記対応保持部の複数の回転角度において前記対応保持部が前記アンテナ用貫通孔を塞ぐように、前記対応保持部の周縁部を前記アンテナ用貫通孔の周辺部に着脱可能に取り付けるための第１および第２取付構造が、前記対応保持部の前記周縁部と、前記一壁部のうち前記アンテナ用貫通孔の前記周辺部にそれぞれ設けられおり、前記対応アンテナを保持している前記対応保持部が前記対応アンテナを前記チャンバー内に突出させて前記アンテナ用貫通孔を閉鎖している状態で、前記第１および第２取付構造によって、前記周縁部が前記周辺部に取り付けられている。In order to solve the above-described problem, a plasma processing apparatus according to a first aspect includes a chamber, an object holding unit that holds an object to be processed in the chamber, and a winding number of at least less than one turn. One inductively coupled antenna, a high frequency power supply for supplying high frequency power to the at least one inductively coupled antenna, and the at least one inductively coupled antenna projecting from one wall of the chamber into the chamber And at least one antenna holding part for holding each of the at least one inductively coupled antenna with respect to the one wall part, and each of the at least one antenna holding part includes the at least one inductive coupling. The direction of the line connecting both ends of the corresponding inductive coupled antenna is In a plane that intersects the protruding direction ofNa, so as to be fixed in the orientation and change in any of the predefined plurality of orientations, the inductive coupling antenna said correspondingretaining at its twoends, And the mounting structure of the antenna holding part to the chamber is formed as a structure capable of fixing the antenna holding part to the chamber only in a plurality of mounting directions respectively corresponding to the plurality of directions, and the at least one antenna Each of the holding portions is a plate-like member capable of holding a corresponding inductively coupled antenna among the at least one inductively coupled antenna, and includes at least one inductively coupled antenna and the at least one antenna holding portion. The corresponding antenna and the corresponding holding part are defined by the inductively coupled antenna and the antenna holding part corresponding to each other. The one wall portion of the chamber has a shape corresponding to the corresponding holding portion so that the corresponding antenna held by the corresponding holding portion can be inserted and can be closed by the corresponding holding portion. The corresponding through hole is provided so that the corresponding holding portion closes the antenna through hole at a plurality of rotation angles of the corresponding holding portion along the circumferential direction of the antenna through hole. The first and second mounting structures for detachably attaching the peripheral portion of the holding portion to the peripheral portion of the antenna through-hole include the peripheral portion of the corresponding holding portion and the antenna penetration of the one wall portion. The corresponding holding portions, which are respectively provided in the peripheral portions of the holes and hold the corresponding antenna, project the corresponding antenna into the chamber and close the antenna through hole. In this state, the peripheral portion is attached to the peripheral portion by the first and second attachment structures.
第２の態様に係るプラズマ処理装置は、第１の態様に係るプラズマ処理装置であって、前記少なくとも１つの誘導結合型アンテナは、複数の誘導結合型アンテナであるとともに、前記少なくとも１つのアンテナ保持部は、複数のアンテナ保持部であり、前記複数のアンテナ保持部は、前記複数の誘導結合型アンテナのそれぞれの両端部を結ぶ線分の向きをそれぞれ独立して変更可能なように前記複数の誘導結合型アンテナを保持する。 A plasma processing apparatus according to a second aspect is the plasma processing apparatus according to the first aspect, wherein the at least one inductively coupled antenna is a plurality of inductively coupled antennas and the at least one antenna holding unit Is a plurality of antenna holding portions, and the plurality of antenna holding portions are configured to be capable of independently changing directions of line segments connecting both ends of the plurality of inductively coupled antennas. Holds an inductively coupled antenna.
第３の態様に係るプラズマ処理装置は、第２の態様に係るプラズマ処理装置であって、前記複数のアンテナ保持部は、前記一壁部に沿って延在する予め定められた仮想軸に沿って前記複数の誘導結合型アンテナが一列に配列されるように、前記複数の誘導結合型アンテナを保持する。 The plasma processing apparatus which concerns on a 3rd aspect is a plasma processing apparatus which concerns on a 2nd aspect, Comprising: A plurality of said antenna holding | maintenance parts are along the predetermined virtual axis | shaft extended along the said one wall part. The plurality of inductively coupled antennas are held so that the plurality of inductively coupled antennas are arranged in a line.
第４の態様に係るプラズマ処理装置は、第３の態様に係るプラズマ処理装置であって、一列に配列された前記複数の誘導結合型アンテナを挟んで互いに対向するように、前記チャンバーの前記一壁部から立設された板状の一対のシールド部材を更に備える。 A plasma processing apparatus according to a fourth aspect is the plasma processing apparatus according to the third aspect, wherein the one of the chambers is opposed to each other across the plurality of inductively coupled antennas arranged in a row. It further includes a pair of plate-like shield members erected from the wall.
第５の態様に係るプラズマ処理装置は、第４の態様に係るプラズマ処理装置であって、前記一対のシールド部材の少なくとも一方は、前記仮想軸に沿った位置と、前記チャンバーの前記一壁部からの高さとのうち少なくとも一方を変更可能に設けられている。 The plasma processing apparatus according to the fifth aspect is the plasma processing apparatus according to the fourth aspect, wherein at least one of the pair of shield members includes a position along the virtual axis and the one wall portion of the chamber. It is provided so that at least one of the height from the height can be changed.
第６の態様に係るプラズマ処理装置は、第２から第５の何れか１つの態様に係るプラズマ処理装置であって、前記対象物保持部は、前記対象物を所定の搬送方向に前記対象物を搬送する保持搬送部となっており、前記複数の誘導結合型アンテナは、前記搬送方向と交差する方向に沿って配列されている。The plasma processing apparatus according to a sixth aspect is the plasma processing apparatus according to any one ofthe second to fifth aspects,wherein the target object holding unit moves the target object in a predetermined transport direction. The plurality of inductively coupled antennas are arranged along a direction intersecting the transport direction .
第７の態様に係るプラズマ処理装置は、第１から第６の何れかの態様に係るプラズマ処理装置であって、前記対応保持部の前記周縁部に設けられた前記第１取付構造は、前記周縁部に規定される第１同心円上に形成され、雄ねじを挿通可能な複数のネジ用貫通孔であり、前記アンテナ用貫通孔の前記周辺部に設けられた前記第２取付構造は、前記周辺部のうち前記アンテナ保持部との対向面に前記第１同心円と同じ径を有して規定される第２同心円上に形成され、前記対向面に開口するとともに、前記ネジ用貫通孔を貫通した前記雄ねじと螺合可能な雌ねじが内周面に形成された複数の止まり孔である。The plasma processing apparatus according to a seventh aspect is the plasma processing apparatus accordingto any one of the first to sixth aspects , wherein the first mounting structure provided at the peripheral edge portion of the corresponding holding portion is the A plurality of screw through-holes formed on a first concentric circle defined in a peripheral portion and capable of inserting a male screw; and the second mounting structure provided in the peripheral portion of the antenna through-hole includes the peripheral Of the first portion and a second concentric circle defined on the surface facing the antenna holding portion having the same diameter as that of the first concentric circle, opening in the facing surface and penetrating the screw through hole. A plurality of blind holes formed in the inner peripheral surface are female screws that can be screwed into the male screw.
第８の態様に係るプラズマ処理装置は、第７の態様に係るプラズマ処理装置であって、前記複数のネジ用貫通孔は、前記第１同心円上に等間隔に形成されるとともに、前記複数の止まり孔は、前記第２同心円上に等間隔に形成され、前記複数のネジ用貫通孔と前記複数の止まり孔のうち一方の個数が、他方の個数の倍数である。 The plasma processing apparatus according to an eighth aspect is the plasma processing apparatus according to the seventh aspect, wherein the plurality of screw through holes are formed at equal intervals on the first concentric circle, and The blind holes are formed at equal intervals on the second concentric circle, and one of the plurality of screw through holes and the plurality of blind holes is a multiple of the other.
第９の態様に係るプラズマ処理装置は、第８の態様に係るプラズマ処理装置であって、前記複数のネジ用貫通孔の個数と、前記複数の止まり孔の個数とは、それぞれ、４、６、８、１２、および２４から選ばれる任意の個数である。 The plasma processing apparatus according to the ninth aspect is the plasma processing apparatus according to the eighth aspect, wherein the number of the plurality of screw through holes and the number of the plurality of blind holes are 4, 6 respectively. , 8, 12, and 24.
第１０の態様に係るプラズマ処理装置は、第７から第９の何れか１つの態様に係るプラズマ処理装置であって、前記複数のネジ用貫通孔の個数は、前記複数の止まり孔の個数よりも多い。 The plasma processing apparatus according to a tenth aspect is the plasma processing apparatus according to any one of the seventh to ninth aspects, wherein the number of the plurality of screw through holes is greater than the number of the plurality of blind holes. There are also many.
第１の態様に係る発明によれば、アンテナ保持部は、対応する誘導結合型アンテナの両端部を結ぶ線分の向きを、当該誘導結合型アンテナの突出方向と交差する面内で変更可能なように、当該誘導結合型アンテナをその両端部において保持する。ところで、巻数が一周未満である誘導結合型アンテナによってプラズマ化されたプロセスガスのプラズマイオン密度は、誘導結合型アンテナの突出方向と直交する面内において誘導結合型アンテナの両端部を結ぶ線分に直交する方向における密度が、当該線分方向における密度よりも高い。従って、アンテナ保持部によって誘導結合型アンテナの向きを変更することによって、プラズマイオン密度の均一性を高めることができる。
また、板状部材であるアンテナ保持部（対応保持部）に対応した形状を有して当該アンテナ保持部により閉鎖されるようにチャンバーの一壁部にはアンテナ用貫通孔が設けられている。そして、アンテナ保持部の周縁部と、当該一壁部のうちアンテナ用貫通孔の周辺部には、アンテナ用貫通孔の周方向に沿った対応保持部の複数の回転角度においてアンテナ保持部がアンテナ用貫通孔を塞げるように、アンテナ保持部の周縁部をアンテナ用貫通孔の周辺部に着脱可能に取り付けるための第１および第２取付構造がそれぞれ設けられている。従って、対応保持部の回転角度を変更することによって、対応保持部に保持された対応アンテナの向き（両端部を結ぶ線分の向き）を容易に変更することができる。According to the first aspect of the invention, the antenna holding unit can change the direction of the line segment connecting both ends of the corresponding inductively coupled antenna within a plane that intersects the protruding direction of the inductively coupled antenna. In this way, the inductively coupled antenna is held at both ends. By the way, the plasma ion density of the process gas converted into plasma by the inductively coupled antenna having less than one turn is a line segment connecting both ends of the inductively coupled antenna in a plane perpendicular to the protruding direction of the inductively coupled antenna. The density in the orthogonal direction is higher than the density in the line segment direction. Therefore, the uniformity of the plasma ion density can be improved by changing the direction of the inductively coupled antenna by the antenna holding portion.
In addition, an antenna through-hole is provided in one wall portion of the chamber so as to have a shape corresponding to the antenna holding portion (corresponding holding portion) which is a plate-like member and is closed by the antenna holding portion. And the antenna holding part is arranged at the peripheral part of the antenna holding part and the peripheral part of the antenna through hole in the one wall part at a plurality of rotation angles of the corresponding holding part along the circumferential direction of the antenna through hole. First and second attachment structures for detachably attaching the peripheral portion of the antenna holding portion to the peripheral portion of the antenna through hole are provided so as to close the through hole for use. Therefore, by changing the rotation angle of the correspondence holding portion, the orientation of the correspondence antenna held by the correspondence holding portion (the direction of the line segment connecting both end portions) can be easily changed.
第２の態様に係る発明によれば、複数の誘導結合型アンテナのそれぞれの両端部を結ぶ線分の向きをそれぞれ独立して変更できるので広範囲でプラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 According to the second aspect of the invention, the direction of the line segment connecting both ends of each of the plurality of inductively coupled antennas can be independently changed, so that the uniformity of plasma ion density can be enhanced over a wide range.
第３の態様に係る発明によれば、複数の誘導結合型アンテナが、チャンバーの一壁部に沿って延在する仮想軸に沿って一列に配列されるので、幅の広い範囲でプラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 According to the third aspect of the invention, the plurality of inductively coupled antennas are arranged in a line along a virtual axis extending along one wall portion of the chamber. Can improve the uniformity.
第４の態様に係る発明によれば、板状の一対のシールド部材が、一列に配列された複数の誘導結合型アンテナを挟んで互いに対向するようにチャンバーの一壁部から立設されている。従って、両端の誘導結合型アンテナに起因するプラズマイオン密度をシールド部材によって高めることによって、当該プラズマイオン密度の落ち込みを抑制できる。 According to the fourth aspect of the invention, the pair of plate-like shield members are erected from the one wall portion of the chamber so as to face each other across the plurality of inductively coupled antennas arranged in a row. . Therefore, the drop of the plasma ion density can be suppressed by increasing the plasma ion density caused by the inductively coupled antennas at both ends by the shield member.
第５の態様に係る発明によれば、一対のシールド部材の少なくとも一方は、複数の誘導結合型アンテナの配列の方向を定める仮想軸方向における位置と、チャンバーの一壁部からの高さとのうち少なくとも一方を変更可能に設けられている。シールド部材を誘導結合型アンテナに近づけることによりプラズマイオン密度を高めることができる。また、シールド部材の高さを高くすることによってもプラズマイオン密度を高めることができる。従って、両端の誘導結合型アンテナに起因するプラズマイオン密度をより細かく調整することによって、当該プラズマイオン密度の落ち込みをさらに抑制できる。 According to the fifth aspect of the invention, at least one of the pair of shield members is a position in the virtual axis direction that defines the direction of the arrangement of the plurality of inductively coupled antennas, and a height from one wall portion of the chamber. At least one of them can be changed. The plasma ion density can be increased by bringing the shield member closer to the inductively coupled antenna. Further, the plasma ion density can be increased by increasing the height of the shield member. Therefore, by further finely adjusting the plasma ion density caused by the inductively coupled antennas at both ends, the drop in the plasma ion density can be further suppressed.
第７の態様に係る発明によれば、ネジ用貫通孔を貫通した雄ねじを、止まり孔の内周面に形成された雌ねじと螺合させることによって、アンテナ保持部の周縁部とアンテナ用貫通孔の周辺部とを強固に固定してチャンバー内の密閉性を高めることができる。 According to the seventh aspect of the invention, the male screw penetrating the screw through hole is screwed with the female screw formed on the inner peripheral surface of the blind hole, whereby the peripheral portion of the antenna holding portion and the antenna through hole are formed. It is possible to enhance the hermeticity in the chamber by firmly fixing the periphery of the chamber.
第８の態様に係る発明によれば、複数のネジ用貫通孔と複数の止まり孔のうち一方の個数が、他方の個数の倍数である。従って、複数のネジ用貫通孔と複数の止まり孔とのうち一方の一部と、他方の全部とを位置合わせできる対応保持部の回転角度の個数を、ネジ用貫通孔の個数と止まり孔の個数とのうち少ない方の個数よりも多くすることができる。これにより、ネジ用貫通孔と止まり孔とのうち一方の個数を削減しても、誘導結合型アンテナ（誘導結合型アンテナの両端部を結ぶ線分）を、多くの向きに設定することができる。 According to the eighth aspect of the invention, the number of one of the plurality of screw through holes and the plurality of blind holes is a multiple of the other number. Therefore, the number of rotation angles of the corresponding holding portion that can align a part of one of the plurality of screw through holes and the plurality of blind holes and the other of the other is determined by the number of screw through holes and the number of blind holes. The number can be larger than the smaller one of the numbers. Thereby, even if the number of one of the screw through hole and the blind hole is reduced, the inductively coupled antenna (the line segment connecting both ends of the inductively coupled antenna) can be set in many directions. .
第９の態様に係る発明によれば、複数のネジ用貫通孔の個数と、複数の止まり孔の個数とは、それぞれ、４、６、８、１２、および２４から選ばれる任意の個数である。ネジ用貫通孔と止まり孔の個数を増やせば、多くの雄ねじを用いてアンテナ保持部をアンテナ用貫通孔の周縁部にさらに強固に固定できるのでチャンバー内の密閉性をより高められる一方、ネジ用貫通孔と止まり孔の製造コストが増加する。従って、ネジ用貫通孔と止まり孔のそれぞれの個数をこのように決定すれば、チャンバー内の密閉性能の向上とコストの低減との両立を図ることができる。 According to the ninth aspect of the invention, the number of the plurality of screw through holes and the number of the plurality of blind holes are arbitrary numbers selected from 4, 6, 8, 12, and 24, respectively. . By increasing the number of screw through holes and blind holes, the antenna holding part can be more firmly fixed to the periphery of the antenna through hole using a large number of male screws. The manufacturing cost of the through hole and the blind hole increases. Therefore, if the number of each of the screw through hole and the blind hole is determined in this way, it is possible to achieve both improvement in the sealing performance in the chamber and reduction in cost.
第１０の態様に係る発明によれば、止まり孔に比べて製造コストが低いネジ用貫通孔の個数が、止まり孔の個数よりも多いので、装置の製造コストを低減できる。 According to the tenth aspect of the invention, the number of screw through holes, which are lower in manufacturing cost than the blind holes, is larger than the number of blind holes, so that the manufacturing cost of the device can be reduced.
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図面では同様な構成および機能を有する部分に同じ符号が付され、下記説明では重複説明が省略される。また、各図面は模式的に示されたものである。なお、一部の図面には、方向関係を明確にする目的で、Ｚ軸を鉛直方向の軸としＸＹ平面を水平面とするＸＹＺ直交座標軸が適宜付されている。また、実施形態の説明において、上下方向は、鉛直方向であり、誘導結合型アンテナ４１側が上で、基板９側が下である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, parts having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted in the following description. Each drawing is schematically shown. In some drawings, for the purpose of clarifying the directional relationship, XYZ orthogonal coordinate axes with the Z axis as the vertical axis and the XY plane as the horizontal plane are appropriately attached. In the description of the embodiment, the vertical direction is the vertical direction, the inductively coupled antenna 41 side is on the upper side, and the substrate 9 side is on the lower side.
＜実施形態について＞
＜１．プラズマ処理装置１００の全体構成＞
図１は、実施形態に係るプラズマ処理装置１００の概略構成を模式的に示すＹＺ側面図である。図２は、図１のプラズマ処理装置１００のＡ−Ａ断面から見た断面図であり、プラズマ処理装置１００の概略構成を模式的に示すＸＺ側面図である。図３は、プラズマ処理装置１００の誘導結合型アンテナ４１の配置の一例を説明するための図である。<About the embodiment>
<1. Overall Configuration of Plasma Processing Apparatus 100>
FIG. 1 is a YZ side view schematically showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus 100 according to an embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the plasma processing apparatus 100 of FIG. 1 as seen from the AA cross section, and is an XZ side view schematically showing a schematic configuration of the plasma processing apparatus 100. FIG. 3 is a diagram for explaining an example of the arrangement of the inductively coupled antenna 41 of the plasma processing apparatus 100.
プラズマ処理装置１００は、プラズマＣＶＤ（plasma-enhanced chemical vapor deposition）によって、膜付けの対象物である基板９（例えば、太陽電池用の半導体基板であり、「基材」とも称される）にＣＶＤ膜（例えば、保護膜）を形成する装置である。 The plasma processing apparatus 100 performs CVD on plasma-enhanced chemical vapor deposition (CVD) on a substrate 9 (for example, a semiconductor substrate for a solar cell, also referred to as a “base material”) that is an object to be filmed. An apparatus for forming a film (for example, a protective film).
プラズマ処理装置１００は、内部に処理空間Ｖ１を形成する処理チャンバー１と、基板９（具体的には、キャリア９０に配設された基板９）を保持して所定の搬送経路に沿って所定の搬送方向（図示＋Ｙ方向）に基板を搬送する保持搬送部２と、搬送される基板９を加熱する加熱部３と、処理空間Ｖ１にプラズマを発生させるプラズマ発生部４と、処理空間Ｖ１を規定する構造部５を備える。 The plasma processing apparatus 100 holds a processing chamber 1 in which a processing space V1 is formed and a substrate 9 (specifically, a substrate 9 disposed on a carrier 90) and performs a predetermined process along a predetermined transport path. A holding transport unit 2 that transports the substrate in the transport direction (the + Y direction in the figure), a heating unit 3 that heats the transported substrate 9, a plasma generating unit 4 that generates plasma in the processing space V1, and a processing space V1 are defined. The structure part 5 is provided.
また、プラズマ処理装置１００は、処理空間Ｖ１にガスを供給するガス供給部６１と、処理チャンバー１内からガスを排気する排気部７とを備える。また、プラズマ処理装置１００は、上記の各構成要素を制御する制御部８を備える。 In addition, the plasma processing apparatus 100 includes a gas supply unit 61 that supplies a gas to the processing space V <b> 1 and an exhaust unit 7 that exhausts the gas from the processing chamber 1. In addition, the plasma processing apparatus 100 includes a control unit 8 that controls each of the above components.
＜処理チャンバー１＞
処理チャンバー（「真空チャンバー」あるいは、単に、「チャンバー」とも称される）１は内部に処理空間Ｖ１を有する中空部材である。ここで、処理空間Ｖ１とは後述する誘導結合型アンテナ４１によってプラズマＣＶＤ処理が実行される空間であり、本実施形態では構造部５によって１つの処理空間Ｖ１が形成されている。<Processing chamber 1>
A processing chamber (also referred to as “vacuum chamber” or simply “chamber”) 1 is a hollow member having a processing space V1 therein. Here, the processing space V1 is a space where plasma CVD processing is performed by an inductively coupled antenna 41 described later. In the present embodiment, one processing space V1 is formed by the structure unit 5.
処理チャンバー１の天板１１は、その下面１１１が水平姿勢となるように配置されており、当該下面１１１から処理空間Ｖ１に向けて、誘導結合型アンテナ４１および構造部５（いずれも後述する）が突設されている。処理チャンバー１の底板付近には、加熱部３が配置されている。加熱部３の上側には、保持搬送部２による基板９の搬送経路（図示Ｙ方向に沿う経路）が規定されている。また、処理チャンバー１の±Ｙ側の側壁には、例えばゲートバルブによって開閉される搬出入口（図示省略）が設けられている。 The top plate 11 of the processing chamber 1 is arranged so that the lower surface 111 thereof is in a horizontal posture, and the inductively coupled antenna 41 and the structure unit 5 (both will be described later) from the lower surface 111 toward the processing space V1. Is protruding. A heating unit 3 is disposed near the bottom plate of the processing chamber 1. On the upper side of the heating unit 3, a transport route (a route along the Y direction in the drawing) of the substrate 9 by the holding transport unit 2 is defined. Further, on the side wall on the ± Y side of the processing chamber 1, for example, a carry-in / out port (not shown) that is opened and closed by a gate valve is provided.
天板１１には、後述するアンテナ保持部８０に保持されている誘導結合型アンテナ４１の先端４４側部分を処理空間Ｖ１側に突出できるように、誘導結合型アンテナ４１を挿通可能な径を有する複数（図示４個）のアンテナ用貫通孔１２が基板９の搬送方向に垂直な方向に沿って間隔を空けて一列に設けられている。アンテナ用貫通孔１２の大きさは、アンテナ保持部８０の大きさよりも小さい。これにより、アンテナ保持部８０は、両端部４２、４３を有している誘導結合型アンテナ４１の先端４４側部分を処理チャンバー１内に突出させた状態で、アンテナ用貫通孔１２を塞ぐことができる。 The top plate 11 has a diameter through which the inductively coupled antenna 41 can be inserted so that the tip 44 side portion of the inductively coupled antenna 41 held by the antenna holding portion 80 described later can protrude toward the processing space V1. A plurality (four in the figure) of antenna through holes 12 are provided in a row at intervals along a direction perpendicular to the transport direction of the substrate 9. The size of the antenna through hole 12 is smaller than the size of the antenna holding portion 80. Thus, the antenna holding unit 80 can block the antenna through-hole 12 in a state where the tip 44 side portion of the inductively coupled antenna 41 having both end portions 42 and 43 protrudes into the processing chamber 1. it can.
＜保持搬送部２＞
保持搬送部２は、キャリア９０を水平姿勢で保持して、処理チャンバー１に形成された搬出入口を介して搬送経路に沿って搬送する。キャリア９０の上面には、膜付けの対象物である複数の基板９（本実施形態では、Ｙ方向に沿って合計３個の基板９）が配設されている。また、搬送経路の上方でかつ搬送経路を搬送される複数の基板９と対向する位置にはプラズマＣＶＤ処理が行われる処理空間Ｖ１が形成されている。<Holding and conveying unit 2>
The holding and conveying unit 2 holds the carrier 90 in a horizontal posture, and conveys the carrier 90 along the conveyance path via the carry-in / out opening formed in the processing chamber 1. On the upper surface of the carrier 90, a plurality of substrates 9 (a total of three substrates 9 along the Y direction in this embodiment), which are objects to be filmed, are disposed. In addition, a processing space V1 in which plasma CVD processing is performed is formed above the transport path and at a position facing the plurality of substrates 9 transported along the transport path.
保持搬送部２は、具体的には、搬送経路を挟んで対向配置された一対の搬送ローラ２１と、これらを同期させて回転駆動する駆動部（図示省略）とを含んで構成される。一対の搬送ローラ２１は、搬送経路の延在方向（図示Ｙ方向）に沿って例えば複数組設けられる。この構成において、各搬送ローラ２１がキャリア９０の下面に当接しつつ回転することによって、キャリア９０が搬送経路に沿って搬送される。その結果、キャリア９０に保持されている基板９が、誘導結合型アンテナ４１を有する処理空間Ｖ１に対して相対移動される。 Specifically, the holding and conveying unit 2 includes a pair of conveying rollers 21 arranged to face each other with the conveying path interposed therebetween, and a driving unit (not shown) that rotates and synchronizes these rollers. For example, a plurality of pairs of the transport rollers 21 are provided along the extending direction (Y direction in the drawing) of the transport path. In this configuration, each carrier roller 21 rotates while contacting the lower surface of the carrier 90, whereby the carrier 90 is conveyed along the conveyance path. As a result, the substrate 9 held by the carrier 90 is moved relative to the processing space V 1 having the inductively coupled antenna 41.
保持搬送部２は、基板９の搬送経路のうち処理空間Ｖ１に対向する部分において基板９を処理空間Ｖ１に対向させる。保持搬送部２は、基板９が処理空間Ｖ１に対向する際に、当該対向方向における基板９の位置を構造部５に対して保持する。保持搬送部２に代えて、例えば、天板１１の下面１１１のうち処理空間Ｖ１に対向する部分に固定され、基板９を着脱自在に保持可能な固定機構を備えたステージ機構が採用されてもよい。また、基板９として、保持搬送部２の搬送方向に延在するフィルム状の基板が採用されてもよい。その場合には、保持搬送部２がキャリア９０を備えておらず、各搬送ローラ２１が当該基板の裏面（成膜対象の主面と反対側の主面）の両端部に直接接触して基板を搬送してもよい。 The holding conveyance unit 2 causes the substrate 9 to face the processing space V1 in a portion of the conveyance path of the substrate 9 that faces the processing space V1. The holding and conveying unit 2 holds the position of the substrate 9 in the facing direction with respect to the structural unit 5 when the substrate 9 faces the processing space V1. For example, a stage mechanism including a fixing mechanism that is fixed to a portion of the lower surface 111 of the top plate 11 that faces the processing space V1 and that can detachably hold the substrate 9 may be employed instead of the holding and conveying unit 2. Good. Further, as the substrate 9, a film-like substrate extending in the conveyance direction of the holding conveyance unit 2 may be adopted. In that case, the holding conveyance unit 2 does not include the carrier 90, and each conveyance roller 21 is in direct contact with both ends of the back surface of the substrate (the main surface opposite to the main surface to be formed). May be conveyed.
＜加熱部３＞
加熱部３は、保持搬送部２によって保持搬送される基板９を加熱する部材であり、保持搬送部２の下方（すなわち、基板９の搬送経路の下方）に配置される。加熱部３は、例えば、セラミックヒータにより構成することができる。なお、プラズマ処理装置１００には、ＣＶＤ処理後に保持搬送部２にて保持されている基板９等を冷却する機構がさらに設けられてもよい。<Heating unit 3>
The heating unit 3 is a member that heats the substrate 9 that is held and conveyed by the holding and conveying unit 2, and is disposed below the holding and conveying unit 2 (that is, below the conveyance path of the substrate 9). The heating part 3 can be comprised with a ceramic heater, for example. The plasma processing apparatus 100 may further include a mechanism for cooling the substrate 9 and the like held by the holding and conveying unit 2 after the CVD process.
＜プラズマ発生部４＞
プラズマ発生部４は、処理空間Ｖ１にプラズマを発生させる。プラズマ発生部４は、誘導結合タイプの高周波アンテナである誘導結合型アンテナ４１を複数（本実施形態では４個）備える。各誘導結合型アンテナ４１は、具体的には、金属製のパイプ状導体をＵ字形状に曲げたものを、石英などの誘電体で覆ったものである。プラズマ発生部４は、処理空間Ｖ１において原料ガスを励起して、プラズマ化する励起部である。<Plasma generator 4>
The plasma generator 4 generates plasma in the processing space V1. The plasma generation unit 4 includes a plurality (four in this embodiment) of inductively coupled antennas 41 that are inductively coupled high frequency antennas. Specifically, each inductively coupled antenna 41 is formed by bending a metal pipe-shaped conductor into a U shape with a dielectric such as quartz. The plasma generator 4 is an exciter that excites the source gas in the processing space V1 to turn it into plasma.
図３に示されるように、複数の誘導結合型アンテナ４１は、その両端部４２、４３の中心点（中点）Ｃが、予め設定された仮想軸Ｋ上に並ぶように、仮想軸Ｋに沿って、間隔を空けて（好ましくは等間隔で）配列されている。各誘導結合型アンテナ４１の保持搬送部２側の一部（Ｕ字形状の底部分である先端４４を含む部分）は、天板１１から保持搬送部２側、すなわち処理チャンバー１内に突出している。複数の誘導結合型アンテナ４１は、ＹＺ側面視において、基板９の搬送方向（Ｙ方向）と交差する方向（特に好ましくは、図示されるように、基板９の搬送方向と直交する方向（Ｘ方向））に沿って配列されることが好ましい。 As shown in FIG. 3, the plurality of inductively coupled antennas 41 are arranged on the virtual axis K so that the center points (middle points) C of both end portions 42 and 43 are aligned on the preset virtual axis K. Are arranged at intervals (preferably at equal intervals). Part of each inductively coupled antenna 41 on the holding and conveying unit 2 side (the portion including the tip 44 that is a U-shaped bottom portion) protrudes from the top plate 11 into the holding and conveying unit 2 side, that is, into the processing chamber 1. Yes. The plurality of inductively coupled antennas 41 are in a direction crossing the transport direction (Y direction) of the substrate 9 (particularly preferably, a direction orthogonal to the transport direction of the substrate 9 (X direction as shown in the figure) in the YZ side view. )).
また、図示の例では、基板９の搬送方向と直交する方向に沿って誘導結合型アンテナ４１が４個設けられているが、誘導結合型アンテナ４１の個数は必ずしも４個である必要はなく、処理チャンバー１の寸法等に応じて、適宜その個数を選択することができる。また、誘導結合型アンテナ４１は、マトリクス状、あるいは、千鳥状に配列されてもよい。また、処理チャンバー１の寸法等に応じて１つの誘導結合型アンテナ４１が設けられてもよい。すなわち、プラズマ処理装置１００は、少なくとも１つの誘導結合型アンテナを備える。 In the illustrated example, four inductively coupled antennas 41 are provided along the direction orthogonal to the transport direction of the substrate 9, but the number of inductively coupled antennas 41 is not necessarily four, The number can be appropriately selected according to the dimensions of the processing chamber 1 and the like. The inductively coupled antennas 41 may be arranged in a matrix or a staggered pattern. One inductively coupled antenna 41 may be provided according to the dimensions of the processing chamber 1 and the like. That is, the plasma processing apparatus 100 includes at least one inductively coupled antenna.
各誘導結合型アンテナ４１の一端は、マッチングボックス４３０を介して、高周波電源４４０に接続されている。また、各誘導結合型アンテナ４１の他端は接地されている。この構成において、高周波電源４４０から各誘導結合型アンテナ４１に高周波電流（具体的に、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流されると、誘導結合型アンテナ４１の周囲の電界（高周波誘導電界）により電子が加速されて、プラズマ（誘導結合プラズマ（Inductively Coupled Plasma：ＩＣＰ））が発生する。 One end of each inductively coupled antenna 41 is connected to a high frequency power supply 440 via a matching box 430. The other end of each inductively coupled antenna 41 is grounded. In this configuration, when a high frequency current (specifically, for example, a high frequency current of 13.56 MHz) is passed from the high frequency power supply 440 to each inductive coupling antenna 41, the electric field around the inductive coupling antenna 41 (high frequency induction electric field). As a result, electrons are accelerated and plasma (inductively coupled plasma (ICP)) is generated.
上述したとおり、誘導結合型アンテナ４１は、Ｕ字形状を呈している。このようなＵ字形状の誘導結合型アンテナ４１は、巻数が１回未満の誘導結合アンテナに相当し、巻数が１回以上の誘導結合アンテナよりもインダクタンスが低いため、誘導結合型アンテナ４１の両端に発生する高周波電圧が低減され、生成するプラズマへの静電結合に伴うプラズマ電位の高周波揺動が抑制される。このため、対地電位へのプラズマ電位揺動に伴う過剰な電子損失が低減され、プラズマ電位が特に低く抑えられる。なお、このような誘導結合タイプの高周波アンテナは、特許第３８３６６３６号公報、特許第３８３６８６６号公報、特許第４４５１３９２号公報、特許第４８５２１４０号公報に開示されている。 As described above, the inductively coupled antenna 41 has a U shape. Such a U-shaped inductively coupled antenna 41 corresponds to an inductively coupled antenna having less than one turn and has a lower inductance than an inductively coupled antenna having one or more turns. The high frequency voltage generated in the plasma is reduced, and the high frequency fluctuation of the plasma potential accompanying the electrostatic coupling to the generated plasma is suppressed. For this reason, excessive electron loss accompanying the plasma potential fluctuation to the ground potential is reduced, and the plasma potential can be suppressed particularly low. Such inductive coupling type high frequency antennas are disclosed in Japanese Patent No. 3836636, Japanese Patent No. 3836866, Japanese Patent No. 44451392, and Japanese Patent No. 4852140.
＜アンテナ保持部８０＞
天板１１に形成された複数（図示４個）のアンテナ用貫通孔１２は、それぞれ誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を保持する複数（図示４個）のアンテナ保持部８０によって塞がれており、処理チャンバー１内の密閉性が保たれている。<Antenna holding part 80>
A plurality (four in the figure) of antenna through holes 12 formed in the top plate 11 are closed by a plurality (four in the figure) of antenna holding parts 80 that hold both ends 42 and 43 of the inductively coupled antenna 41, respectively. Therefore, hermeticity in the processing chamber 1 is maintained.
アンテナ保持部８０は、円盤状の部材である。アンテナ保持部８０は、誘導結合型アンテナ４１が処理チャンバー１の天板１１から処理空間Ｖ１に突出するように、誘導結合型アンテナ４１のそれぞれを天板１１に対して保持する。また、複数のアンテナ保持部８０は、天板１１に沿って延在する予め定められた仮想軸Ｋに沿って複数の誘導結合型アンテナ４１が一列に配列されるように、複数の誘導結合型アンテナ４１を保持している。なお、処理チャンバー１が１つの誘導結合型アンテナ４１を備える場合には、アンテナ用貫通孔１２およびアンテナ保持部８０も、それぞれ１つ設けられる。 The antenna holding part 80 is a disk-shaped member. The antenna holding unit 80 holds each of the inductively coupled antennas 41 with respect to the top plate 11 such that the inductively coupled antenna 41 protrudes from the top plate 11 of the processing chamber 1 into the processing space V1. In addition, the plurality of antenna holding portions 80 includes a plurality of inductively coupled antennas such that the plurality of inductively coupled antennas 41 are arranged in a line along a predetermined virtual axis K extending along the top plate 11. The antenna 41 is held. When the processing chamber 1 includes one inductively coupled antenna 41, one antenna through hole 12 and one antenna holding portion 80 are also provided.
アンテナ保持部８０は、複数の誘導結合型アンテナ４１のうち対応する誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌの向きを、当該誘導結合型アンテナ４１の突出方向と交差する面内、より好ましくは、当該突出方向と直交する面内で変更可能なように、当該誘導結合型アンテナ４１をその両端部４２、４３において保持する部材である。より詳細には、複数のアンテナ保持部８０は、線分Ｌの向きをそれぞれ独立して変更可能なように複数の誘導結合型アンテナを保持している。 The antenna holding unit 80 is a surface that intersects the direction of the line segment L connecting both end portions 42 and 43 of the corresponding inductively coupled antenna 41 among the plurality of inductively coupled antennas 41 with the protruding direction of the inductively coupled antenna 41. Among them, a member that holds the inductively coupled antenna 41 at both end portions 42 and 43 so that it can be changed in a plane orthogonal to the projecting direction. More specifically, the plurality of antenna holding units 80 hold a plurality of inductively coupled antennas so that the direction of the line segment L can be independently changed.
アンテナ保持部８０が誘導結合型アンテナ４１の向きを変更することによって、当該誘導結合型アンテナ４１によって生ずるプラズマイオン密度の分布を変えることができる。これにより、処理空間Ｖ１内のプラズマイオン密度の均一性を高めることができる。アンテナ保持部８０を天板１１のうち対応するアンテナ用貫通孔１２の周辺部に取り付けるための取り付け構造については、後述する。 When the antenna holding unit 80 changes the direction of the inductively coupled antenna 41, the distribution of plasma ion density generated by the inductively coupled antenna 41 can be changed. Thereby, the uniformity of the plasma ion density in the processing space V1 can be improved. An attachment structure for attaching the antenna holding portion 80 to the peripheral portion of the corresponding antenna through hole 12 in the top plate 11 will be described later.
＜構造部５＞
構造部５は、基板９の搬送経路に対向するように、天板１１に対して固定されている。構造部５は、互いに対向する一対のサイドシールド５１と、互いに対向する一対のシールド部材５５とを備えて構成されている。一対のサイドシールド５１と、一対のシールド部材５５とは、それぞれアースされている。<Structural part 5>
The structure unit 5 is fixed to the top plate 11 so as to face the transport path of the substrate 9. The structure 5 includes a pair of side shields 51 facing each other and a pair of shield members 55 facing each other. The pair of side shields 51 and the pair of shield members 55 are each grounded.
一対のサイドシールド５１のそれぞれは、基板９の搬送経路を横切る方向（Ｘ方向）に延在する板状の部材であり、それぞれのＸ軸における両端部は、処理チャンバー１のＸ軸における両端の壁部の近傍まで延在している。一対のサイドシールド５１の主面の法線方向は、基板９の搬送方向（Ｙ方向）であり、一対のサイドシールド５１は、搬送経路に垂直な板状体である。一対のサイドシールド５１のそれぞれの先端には、フランジ部が形成されている。各フランジ部の主面の法線方向は、Ｚ方向であり、各フランジ部は、ＸＹ平面に平行な板状体である。 Each of the pair of side shields 51 is a plate-like member extending in a direction (X direction) crossing the transport path of the substrate 9, and both end portions of each X axis are the ends of the X axis of the processing chamber 1. It extends to the vicinity of the wall. The normal direction of the main surface of the pair of side shields 51 is the transport direction (Y direction) of the substrate 9, and the pair of side shields 51 are plate-like bodies perpendicular to the transport path. A flange portion is formed at the tip of each of the pair of side shields 51. The normal direction of the main surface of each flange portion is the Z direction, and each flange portion is a plate-like body parallel to the XY plane.
一対のサイドシールド５１のそれぞれの先端の高さは、誘導結合型アンテナ４１の先端（Ｕの字形状の底部）４４よりも高く、かつ、互いに略等しい高さに設定されている。一対のサイドシールド５１は、例えば、アルミニウム製である。 The height of each tip of the pair of side shields 51 is set to be higher than the tip (U-shaped bottom) 44 of the inductively coupled antenna 41 and substantially equal to each other. The pair of side shields 51 is made of aluminum, for example.
一対のシールド部材５５は、一列に配列された複数の誘導結合型アンテナ４１を挟んで互いに対向するように、処理チャンバー１の天板１１から立設された板状の部材である。 The pair of shield members 55 are plate-like members erected from the top plate 11 of the processing chamber 1 so as to face each other with the plurality of inductively coupled antennas 41 arranged in a row.
一対のシールド部材５５のそれぞれは、天板１１の下面１１１に沿ってＸ方向に移動可能に取り付けられた平板状の台座５６と、台座５６の端縁に基端を固定されて、当該端縁から下方に立設された平板状の固定板５７と、固定板５７に対して鉛直方向に沿って移動可能な平板状の可動板５８とを備えて構成されている。台座５６は、天板１１の下面１１１に沿って、複数の誘導結合型アンテナ４１の配列方向、すなわち仮想軸Ｋの方向に移動可能なように天板１１に取り付けられている。 Each of the pair of shield members 55 includes a flat base 56 that is attached so as to be movable in the X direction along the lower surface 111 of the top plate 11, and a base end fixed to the end edge of the base 56. A flat plate-like fixed plate 57 erected downward and a flat plate-like movable plate 58 movable in the vertical direction with respect to the fixed plate 57. The pedestal 56 is attached to the top plate 11 so as to be movable along the lower surface 111 of the top plate 11 in the arrangement direction of the plurality of inductively coupled antennas 41, that is, in the direction of the virtual axis K.
天板１１には、複数の誘導結合型アンテナ４１の配列方向、すなわち仮想軸Ｋの方向沿って配列する複数の止まり孔が形成されている。各止まり孔の内周面には、雄ねじと螺合する雌ねじが形成されている。また、台座５６には、当該雄ねじが貫通する貫通孔が形成されている。これにより、台座５６は、複数の誘導結合型アンテナ４１の配列方向に沿った複数の位置において、天板１１に固定される。 The top plate 11 is formed with a plurality of blind holes arranged along the arrangement direction of the plurality of inductively coupled antennas 41, that is, along the direction of the virtual axis K. On the inner peripheral surface of each blind hole, a female screw that is screwed with the male screw is formed. The pedestal 56 is formed with a through hole through which the male screw passes. Thereby, the base 56 is fixed to the top plate 11 at a plurality of positions along the arrangement direction of the plurality of inductively coupled antennas 41.
また、固定板５７には、固定板５７を貫通して鉛直方向に延在する２つの長孔が形成されている。また、可動板５８には、当該２つの長孔同士の間隔を隔てて形成された２つの貫通ネジ穴が設けられている。各貫通ネジ穴の内周面には、固定板５７の長孔を貫通した雄ねじと螺合可能な雌ねじが形成されている。当該雄ねじを用いることにより、可動板５８は、鉛直方向に沿った位置を変更できるように、固定板５７に固定される。 The fixed plate 57 is formed with two long holes that extend through the fixed plate 57 in the vertical direction. In addition, the movable plate 58 is provided with two through screw holes formed with an interval between the two long holes. On the inner peripheral surface of each through screw hole, a female screw that can be screwed with a male screw that penetrates the long hole of the fixing plate 57 is formed. By using the male screw, the movable plate 58 is fixed to the fixed plate 57 so that the position along the vertical direction can be changed.
誘導結合型アンテナ４１が突出している三次元空間におけるプラズマイオン密度は、Ｕ字形状を呈する誘導結合型アンテナ４１のうち円弧状部分の両端を結ぶ線分の中心点において最も高い。プラズマイオン密度は、当該中心点から三次元空間における各方向に遠ざかるにつれて減衰していく。誘導結合型アンテナ４１を中心に広がるプラズマイオン密度分布の中に、シールド部材５５を挿入した場合、当該プラズマイオン密度の減衰が抑制される。より具体的には、シールド部材５５を挿入した場合には、プラズマイオン密度は、シールド部材５５を挿入しない場合に比べて緩やかに落ち込み、シールド部材５５の近傍で急峻に落ち込む。シールド部材５５の壁面では、プラズマは消失する。シールド部材５５の挿入によるプラズマイオン密度の落ち込みの方向は、後述する図８を例とした場合、紙面上下方向となる。 The plasma ion density in the three-dimensional space from which the inductively coupled antenna 41 protrudes is the highest at the center point of the line segment connecting both ends of the arc-shaped portion of the inductively coupled antenna 41 having a U shape. The plasma ion density decreases as the distance from the center point increases in each direction in the three-dimensional space. When the shield member 55 is inserted in the plasma ion density distribution spreading around the inductively coupled antenna 41, the attenuation of the plasma ion density is suppressed. More specifically, when the shield member 55 is inserted, the plasma ion density falls more slowly than when the shield member 55 is not inserted, and falls sharply in the vicinity of the shield member 55. On the wall surface of the shield member 55, the plasma disappears. The direction in which the plasma ion density drops due to the insertion of the shield member 55 is the vertical direction of the paper when FIG. 8 described later is taken as an example.
従って、下面１１１からのシールド部材５５の高さを高くすると、基板９の近傍空間のプラズマイオン密度を上げることができる。また、シールド部材５５を複数の誘導結合型アンテナ４１の配列方向に沿って、複数の誘導結合型アンテナ４１の端部のアンテナに近づけることによっても、基板９の近傍空間のプラズマイオン密度を上げることができる。複数の誘導結合型アンテナ４１の配列方向に沿ってシールド部材５５の位置を変更する方が、天板１１からのシールド部材５５の高さを変更する場合よりも、当該、プラズマイオン密度の変動幅を大きくできる。このように、シールド部材５５の位置・高さの少なくとも一方を変更することによって、プラズマイオン密度の分布を調節することができる。なお、一対のシールド部材５５のうち一方に近い誘導結合型アンテナ４１に起因するプラズマイオン密度の分布を変更する必要がなければ、当該一方のシールド部材５５に代えて、天板１１に対する位置を変更できない構成を有するシールド部材が天板１１に取り付けられてもよい。また、一対のシールド部材５５を設けなくても、両端の誘導結合型アンテナ４１によるプラズマイオン密度分布が、他の誘導結合型アンテナ４１によるプラズマイオン密度分布との差が許容範囲内である場合には、一対のシールド部材５５を設ける必要は無い。 Therefore, if the height of the shield member 55 from the lower surface 111 is increased, the plasma ion density in the space near the substrate 9 can be increased. Further, the plasma ion density in the space near the substrate 9 can also be increased by bringing the shield member 55 close to the antenna at the end of the plurality of inductively coupled antennas 41 along the arrangement direction of the plurality of inductively coupled antennas 41. Can do. Changing the position of the shield member 55 along the arrangement direction of the plurality of inductively coupled antennas 41 is more effective than changing the height of the shield member 55 from the top plate 11. Can be increased. In this way, the plasma ion density distribution can be adjusted by changing at least one of the position and height of the shield member 55. If it is not necessary to change the plasma ion density distribution caused by the inductively coupled antenna 41 close to one of the pair of shield members 55, the position relative to the top plate 11 is changed instead of the one shield member 55. A shield member having a configuration that cannot be used may be attached to the top plate 11. Even if the pair of shield members 55 are not provided, the difference between the plasma ion density distribution by the inductively coupled antenna 41 at both ends and the plasma ion density distribution by the other inductively coupled antenna 41 is within an allowable range. It is not necessary to provide a pair of shield members 55.
このように、一対のサイドシールド５１と、一対のシールド部材５５と、天板１１の下面１１１とは、処理空間Ｖ１を囲む壁面をなしている。 Thus, the pair of side shields 51, the pair of shield members 55, and the lower surface 111 of the top plate 11 form a wall surface that surrounds the processing space V1.
＜ガス供給部６１＞
一対のガス供給部６１のそれぞれは、原料ガスの供給源６１１と、原料ガスを処理空間Ｖ１に供給する複数（図示４個）のノズル６１５と、供給源６１１と複数のノズル６１５とを接続する配管６１２と、配管６１２の経路途中に設けられたバルブ６１３とを備えている。複数のノズル６１５は、複数の誘導結合型アンテナ４１のそれぞれに対応してそれぞれ設けられている。<Gas supply unit 61>
Each of the pair of gas supply units 61 connects a source gas supply source 611, a plurality (four in the drawing) of nozzles 615 that supply the source gas to the processing space V1, and a supply source 611 and a plurality of nozzles 615. A pipe 612 and a valve 613 provided in the course of the pipe 612 are provided. The plurality of nozzles 615 are provided corresponding to each of the plurality of inductively coupled antennas 41.
ガス供給部６１は、原料ガスを処理空間Ｖ１に供給する。具体的には、各ノズル６１５からは、原料ガスとして、例えば、シラン（ＳｉＨ４）ガス等が供給される。原料ガスとともに、原料ガスを運ぶ不活性ガスがキャリアガスとしてガス供給部６１から供給されても良い。The gas supply unit 61 supplies the source gas to the processing space V1. Specifically, for example, silane (SiH4 ) gas or the like is supplied from each nozzle 615 as a source gas. An inert gas carrying the source gas may be supplied from the gas supply unit 61 as the carrier gas together with the source gas.
バルブ６１３は、配管６１２を流れるガスの流量を自動調整できるバルブであることが好ましく、具体的には、例えば、マスフローコントローラ等を含んで構成することが好ましい。 The valve 613 is preferably a valve that can automatically adjust the flow rate of the gas flowing through the pipe 612, and specifically includes, for example, a mass flow controller.
＜排気部７＞
排気部７は、高真空排気系であり、具体的には、例えば、真空ポンプ７１と、排気配管７２と、排気バルブ７３と備える。排気配管７２は、一端が真空ポンプ７１に接続され、他端が処理空間Ｖ１に連通接続される。また、排気バルブ７３は、排気配管７２の経路途中に設けられる。排気バルブ７３は、具体的には、例えば、ＡＰＣ（オートプレッシャーコントローラ）等を含んで構成され、排気配管７２を流れるガスの流量を自動調整できるバルブである。この構成において、真空ポンプ７１が作動された状態で、排気バルブ７３が開放されると、処理空間Ｖ１が排気される。<Exhaust part 7>
The exhaust unit 7 is a high vacuum exhaust system, and specifically includes, for example, a vacuum pump 71, an exhaust pipe 72, and an exhaust valve 73. The exhaust pipe 72 has one end connected to the vacuum pump 71 and the other end connected to the processing space V1. Further, the exhaust valve 73 is provided in the course of the exhaust pipe 72. Specifically, the exhaust valve 73 includes, for example, an APC (auto pressure controller) or the like, and is a valve that can automatically adjust the flow rate of the gas flowing through the exhaust pipe 72. In this configuration, when the exhaust valve 73 is opened while the vacuum pump 71 is operated, the processing space V1 is exhausted.
＜制御部８＞
制御部８は、プラズマ処理装置１００が備える各構成要素と電気的に接続され（図１では簡略的に図示）、これら各要素を制御する。制御部８は、具体的には、例えば、各種演算処理を行うＣＰＵ、プログラム等を記憶するＲＯＭ、演算処理の作業領域となるＲＡＭ、プログラムや各種のデータファイルなどを記憶するハードディスク、ＬＡＮ等を介したデータ通信機能を有するデータ通信部等がバスラインなどにより互いに接続された、一般的なコンピュータにより構成される。また、制御部８は、各種表示を行うディスプレイ、キーボードおよびマウスなどで構成される入力部等と接続されている。プラズマ処理装置１００においては、制御部８の制御下で、基板９に対して定められた処理が実行される。<Control unit 8>
The control unit 8 is electrically connected to each component included in the plasma processing apparatus 100 (simply shown in FIG. 1), and controls each of these components. Specifically, the control unit 8 includes, for example, a CPU that performs various arithmetic processes, a ROM that stores programs, a RAM that serves as a work area for arithmetic processes, a hard disk that stores programs and various data files, a LAN, and the like. A data communication unit having a data communication function is connected to each other by a bus line or the like, and is configured by a general computer. The control unit 8 is connected to an input unit composed of a display for performing various displays, a keyboard, a mouse, and the like. In the plasma processing apparatus 100, a predetermined process is performed on the substrate 9 under the control of the control unit 8.
＜アンテナ保持部８０の天板１１への取付構造＞
図４は、プラズマ処理装置１００のアンテナ保持部８０とその周辺部の概略構成を模式的に示す上面図である。図５は、図４のアンテナ保持部８０のＢ−Ｂ断面図である。図６は、図４のアンテナ保持部８０のＣ−Ｃ断面図である。<Attachment structure of antenna holding portion 80 to top plate 11>
FIG. 4 is a top view schematically showing a schematic configuration of the antenna holding unit 80 and its peripheral part of the plasma processing apparatus 100. FIG. 5 is a cross-sectional view taken along the line BB of the antenna holding unit 80 of FIG. 6 is a cross-sectional view taken along the line CC of the antenna holding unit 80 of FIG.
各アンテナ保持部８０は、対応する誘導結合型アンテナ４１を保持可能な、例えば、円板形状等を有する板状部材である。処理チャンバー１の天板１１には、上述したように、各アンテナ保持部８０に保持された各誘導結合型アンテナ４１を挿通可能な複数（図示４つ）のアンテナ用貫通孔１２が形成されている。各アンテナ用貫通孔１２は、対応するアンテナ保持部８０によって閉鎖可能なようにアンテナ保持部８０に対応した形状を有している。より具体的には、アンテナ用貫通孔１２は、アンテナ保持部８０よりも小サイズである。また、アンテナ保持部８０が円形（円板状）であれば、アンテナ用貫通孔１２の形状も円形であることが好ましい。アンテナ保持部８０がアンテナ用貫通孔１２を完全に塞いだ状態で、アンテナ保持部８０の周縁部と、天板１１のうちアンテナ用貫通孔１２の周辺部とが、相互に固定できる幅を有して重なり合えれば、アンテナ保持部８０とアンテナ用貫通孔１２との形状は同じでなくてもよい。具体的には、アンテナ保持部８０とアンテナ用貫通孔１２とのうち、一方の形状が、例えば、正八角形で、他方の形状が、例えば、円であってもよい。 Each antenna holding portion 80 is a plate-like member having, for example, a disk shape that can hold the corresponding inductively coupled antenna 41. As described above, the top plate 11 of the processing chamber 1 is formed with a plurality (four in the figure) of antenna through holes 12 through which the inductively coupled antennas 41 held by the antenna holding portions 80 can be inserted. Yes. Each antenna through-hole 12 has a shape corresponding to the antenna holding portion 80 so that it can be closed by the corresponding antenna holding portion 80. More specifically, the antenna through-hole 12 is smaller than the antenna holding portion 80. Further, if the antenna holding portion 80 is circular (disk shape), the shape of the antenna through hole 12 is preferably circular. With the antenna holding portion 80 completely closing the antenna through hole 12, the peripheral portion of the antenna holding portion 80 and the peripheral portion of the antenna through hole 12 in the top plate 11 have a width that can be fixed to each other. If they overlap, the shape of the antenna holding portion 80 and the antenna through-hole 12 may not be the same. Specifically, one of the antenna holding portion 80 and the antenna through hole 12 may be a regular octagon and the other may be a circle, for example.
アンテナ保持部８０の周縁部と、天板１１のうちアンテナ用貫通孔１２の周辺部には、アンテナ用貫通孔１２の周方向に沿ったアンテナ保持部８０の複数の回転角度においてアンテナ保持部８０がアンテナ用貫通孔１２を塞ぐように、アンテナ保持部８０の周縁部をアンテナ用貫通孔１２の周辺部に着脱可能に取り付けるための取付構造８３０、１３０がそれぞれ設けられている。誘導結合型アンテナ４１を保持しているアンテナ保持部８０が誘導結合型アンテナ４１を処理チャンバー１内に突出させてアンテナ用貫通孔１２を閉鎖している状態で、アンテナ保持部８０の周縁部とアンテナ用貫通孔１２の周辺部とが互いに取り付けられる。 The antenna holding portion 80 is provided at a plurality of rotation angles of the antenna holding portion 80 along the circumferential direction of the antenna through hole 12 at the peripheral portion of the antenna holding portion 80 and the peripheral portion of the antenna through hole 12 in the top plate 11. Are provided with attachment structures 830 and 130 for detachably attaching the peripheral portion of the antenna holding portion 80 to the peripheral portion of the antenna through hole 12, respectively, so as to block the antenna through hole 12. In a state where the antenna holding unit 80 holding the inductively coupled antenna 41 projects the inductively coupled antenna 41 into the processing chamber 1 and closes the antenna through-hole 12, The peripheral part of the antenna through hole 12 is attached to each other.
具体的には、アンテナ保持部８０の周縁部に設けられた取付構造８３０は、アンテナ保持部８０に保持されている誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌの中点Ｃを中心として、周縁部に規定される同心円Ｕ１上に形成された複数（図示の例では、回転角度３０°毎に設けられた１２個）のネジ用貫通孔８３である。各ネジ用貫通孔８３は、雄ねじ９９を挿通可能な大きさに形成されている。また、天板１１のうちアンテナ用貫通孔１２の周辺部の上面１１２には、アンテナ用貫通孔１２と止まり孔１３との間に、アンテナ用貫通孔１２の周囲を周回する溝部１４が形成されている。溝部１４には、ゴム製のＯリング１５が嵌め込まれている。これにより、アンテナ保持部８０による処理空間Ｖ１の密閉性を高めることができる。 Specifically, the mounting structure 830 provided at the peripheral edge of the antenna holding unit 80 is a midpoint C of a line segment L connecting both end portions 42 and 43 of the inductively coupled antenna 41 held by the antenna holding unit 80. A plurality of (12 in the example shown) 12 screw through-holes 83 formed on a concentric circle U1 defined at the peripheral edge. Each screw through-hole 83 is formed in a size that allows the male screw 99 to be inserted therethrough. Further, on the top surface 112 of the peripheral portion of the antenna through hole 12 in the top plate 11, a groove portion 14 that circulates around the antenna through hole 12 is formed between the antenna through hole 12 and the stop hole 13. ing. A rubber O-ring 15 is fitted in the groove portion 14. Thereby, the sealing property of the processing space V1 by the antenna holding part 80 can be improved.
アンテナ用貫通孔１２の周辺部に設けられた取付構造１３０は、当該周辺部のうちアンテナ保持部８０との対向面に同心円Ｕ１と同じ径を有して規定される同心円Ｕ２上に形成され、当該対向面に開口する複数（図示の例では、回転角度６０°毎に設けられた６個）の止まり孔１３である。各止まり孔１３の内周面には、ネジ用貫通孔８３を貫通した雄ねじ９９と螺合可能な雌ねじが形成されている。 The mounting structure 130 provided in the peripheral part of the antenna through-hole 12 is formed on a concentric circle U2 defined on the surface facing the antenna holding part 80 in the peripheral part and having the same diameter as the concentric circle U1, A plurality of (six in the illustrated example, provided at every rotation angle of 60 °) blind holes 13 opening in the facing surface. On the inner peripheral surface of each blind hole 13, a female screw that can be screwed with a male screw 99 penetrating the screw through hole 83 is formed.
この場合には、アンテナ保持部８０の回転角度を、３０°毎に変更できる。すなわち、アンテナ保持部８０が保持する誘導結合型アンテナ４１の向きを１２通りに設定できる。また、アンテナ保持部８０とアンテナ用貫通孔１２の周辺部とは、６本の雄ねじ９９によって固定される。なお、各ネジ用貫通孔８３の内周面に、雄ねじ９９と螺合するための雌ねじが形成されているとしても本発明の有用性を損なうものではない。 In this case, the rotation angle of the antenna holding unit 80 can be changed every 30 °. That is, the orientation of the inductively coupled antenna 41 held by the antenna holding unit 80 can be set in 12 ways. The antenna holding portion 80 and the peripheral portion of the antenna through hole 12 are fixed by six male screws 99. In addition, even if the internal thread of each screw through-hole 83 is formed with an internal thread for screwing with the external thread 99, the usefulness of the present invention is not impaired.
複数のネジ用貫通孔８３は、同心円Ｕ１上に等間隔に形成されている。また、複数の止まり孔１３は、同心円Ｕ２上に等間隔に形成されている。上述のように、図示の例では、ネジ用貫通孔８３の個数が１２個であり、止まり孔１３の個数が６個である。すなわち、ネジ用貫通孔８３の個数が止まり孔１３の個数の倍数になっている。逆に、止まり孔１３の個数が、ネジ用貫通孔８３の個数の倍数であってもよい。また、ネジ用貫通孔８３の個数と、アンテナ用貫通孔１２の個数とが同じであってもよい。 The plurality of screw through holes 83 are formed at equal intervals on the concentric circle U1. The plurality of blind holes 13 are formed at equal intervals on the concentric circle U2. As described above, in the illustrated example, the number of screw through holes 83 is 12, and the number of blind holes 13 is 6. In other words, the number of screw through holes 83 is a multiple of the number of stop holes 13. Conversely, the number of blind holes 13 may be a multiple of the number of screw through holes 83. The number of screw through holes 83 and the number of antenna through holes 12 may be the same.
ネジ用貫通孔８３の個数と、止まり孔１３の個数とは、それぞれ、４、６、８、１２、および２４から選ばれる任意の個数であることが好ましい。これにより、処理チャンバー１内の密閉性の向上と、ネジ用貫通孔８３、止まり孔１３を設けるためのコストの低減との両立を図ることができる。 The number of screw through-holes 83 and the number of blind holes 13 are preferably any numbers selected from 4, 6, 8, 12, and 24, respectively. As a result, it is possible to achieve both the improvement of the sealing property in the processing chamber 1 and the reduction of the cost for providing the screw through hole 83 and the blind hole 13.
また、ネジ用貫通孔８３の方が、止まり孔１３よりも製造コストが低いため、ネジ用貫通孔８３の個数が、止まり孔の個数１３よりも多く設定されることが好ましい。 Further, since the screw through-hole 83 is lower in manufacturing cost than the blind hole 13, it is preferable that the number of screw through-holes 83 is set to be larger than the number 13 of blind holes.
図７は、複数のアンテナ保持部８０を備える台板１２０の概略構成を模式的に示す斜視図である。処理チャンバー１が大型化すると、処理チャンバー１の重量が、例えば、数トンにも及ぶため、図７に示されるように、アンテナ保持部８０の個数と同数のアンテナ用貫通孔１２が形成された台板１２０を用いることが好ましい。台板１２０は、天板１１の一部をなしている。これにより、台板１２０ごと複数のアンテナ保持部８０を処理チャンバー１から取り外して、各誘導結合型アンテナ４１の向きを調節した後に、台板１２０を処理チャンバー１に戻すことにより、アンテナ保持部８０の角度変更作業がより容易になる。台板１２０と、天板１１のうち他の部分との取付は、アンテナ保持部８０と、アンテナ用貫通孔１２の周辺部とを固定する取付構造８３０、１３０と同様の取付構造によって行われる。 FIG. 7 is a perspective view schematically showing a schematic configuration of the base plate 120 including the plurality of antenna holding portions 80. When the size of the processing chamber 1 is increased, the weight of the processing chamber 1 reaches, for example, several tons. Therefore, as shown in FIG. 7, the same number of antenna through holes 12 as the number of antenna holding portions 80 are formed. It is preferable to use the base plate 120. The base plate 120 is a part of the top plate 11. Thus, after removing the plurality of antenna holding portions 80 together with the base plate 120 from the processing chamber 1 and adjusting the direction of each inductively coupled antenna 41, the base plate 120 is returned to the processing chamber 1, whereby the antenna holding portion 80. The angle change work becomes easier. Attachment between the base plate 120 and the other parts of the top plate 11 is performed by an attachment structure similar to the attachment structures 830 and 130 for fixing the antenna holding portion 80 and the peripheral portion of the antenna through hole 12.
図８は、１本の誘導結合型アンテナ４１によって生じたプラズマイオン密度分布の測定例を等高線図形式で示す図である。図９は、圧力に対するプラズマイオン密度分布の変動の測定例をグラフ形式で示す図である。図１０は、２本の誘導結合型アンテナ４１によって生じたプラズマイオン密度分布の測定例をグラフ形式で示す図である。図１１は、周囲にシールド板が設けられてない１本の誘導結合型アンテナ４１によって生ずるプラズマイオン密度分布を等高線図形式で模式的に示す図である。 FIG. 8 is a diagram showing a measurement example of a plasma ion density distribution generated by one inductively coupled antenna 41 in a contour map format. FIG. 9 is a graph showing a measurement example of fluctuations in plasma ion density distribution with respect to pressure in a graph format. FIG. 10 is a graph showing a measurement example of the plasma ion density distribution generated by the two inductively coupled antennas 41 in a graph format. FIG. 11 is a diagram schematically showing a plasma ion density distribution generated by one inductively coupled antenna 41 having no shield plate around it in a contour map format.
図８は、処理チャンバー１に１つの誘導結合型アンテナ４１を設置して、ラングミュアプローブ法を用いて処理空間Ｖ１内の水平面に設定した各格子点におけるプラズマイオン密度を計測した結果を示している。プラズマイオン密度は、イオン飽和電流密度（μＡ／ｃｍ2）の測定によって得られている。イオン飽和電流密度はプラズマイオン密度に相当する値である。プラズマイオン密度の分布は、Ｘ方向、Ｙ方向のそれぞれにおいて、ガウス分布となっている。図８の例では、計測領域におけるプラズマイオン密度の分布がコンター表示によって示されている。具体的には、プラズマイオン密度（μＡ／ｃｍ2）の分布は、０−０．１２、０．１２−０．１８、０．１８−０．２４、０．２４−０．３、０．３−０．３６、０．３６−０．４２、０．４２−０．４８、０．４８−０．５４、０．５４−０．６の９段階に分けられて、この並び順に徐々に濃度が高くなるように濃淡表示されている。FIG. 8 shows the result of measuring the plasma ion density at each lattice point set on the horizontal plane in the processing space V1 using the Langmuir probe method with one inductively coupled antenna 41 installed in the processing chamber 1. . The plasma ion density is obtained by measuring the ion saturation current density (μA / cm2 ). The ion saturation current density is a value corresponding to the plasma ion density. The plasma ion density distribution is a Gaussian distribution in each of the X direction and the Y direction. In the example of FIG. 8, the distribution of plasma ion density in the measurement region is shown by contour display. Specifically, the plasma ion density (μA / cm2 ) distribution is 0-0.12, 0.12-0.18, 0.18-0.24, 0.24-0.3,. It is divided into 9 stages of 3-0.36, 0.36-0.42, 0.42-0.48, 0.48-0.54, and 0.54-0.6. Light and shade are displayed so that the density is high.
図８の測定結果から、プラズマイオン密度が同じである各点を結んだ曲線により囲まれた領域は、Ｙ方向（誘導結合型アンテナ４１の両端部を結ぶ線分に直交する方向）よりもＸ方向（誘導結合型アンテナ４１の両端部を結ぶ線分の方向）に拡がっていることが判る。すなわち、領域の中心からＸ方向に沿って遠ざかる方が、Ｙ方向に沿って遠ざかるよりも、プラズマイオン密度の減衰がなだらかであることが判る。この差異は、Ｙ方向に沿って対向している一対のサイドシールド５１によって、Ｙ方向へのプラズマの広がりが抑制されていることに起因して生じている。この測定例では、Ｘ方向に沿って互いに対向する一対のシールド部材５５は、設けられていない。 From the measurement result of FIG. 8, the region surrounded by the curve connecting the points having the same plasma ion density is X direction rather than the Y direction (the direction perpendicular to the line segment connecting both ends of the inductively coupled antenna 41). It can be seen that it extends in the direction (the direction of the line segment connecting both ends of the inductively coupled antenna 41). That is, it can be seen that the plasma ion density attenuation is gentler in the direction away from the center of the region along the X direction than in the direction of Y. This difference is caused by the spread of plasma in the Y direction being suppressed by the pair of side shields 51 facing in the Y direction. In this measurement example, the pair of shield members 55 facing each other along the X direction is not provided.
これに対して、Ｘ方向、Ｙ方向の何れにも一対のシールド部材５５および一対のサイドシールド５１が設けられない場合には、図１１に示されるように、同じ強さのプラズマイオン密度である各点を結んだ曲線により囲まれた領域は、Ｘ方向の最大長さＷＸよりもＹ方向の最大長さＷＹの方が長い。すなわち、当該領域は、図８とは逆に、Ｘ方向よりもＹ方向に拡がっている。 On the other hand, when the pair of shield members 55 and the pair of side shields 51 are not provided in either the X direction or the Y direction, the plasma ion density has the same strength as shown in FIG. In the region surrounded by the curve connecting the points, the maximum length WY in the Y direction is longer than the maximum length WX in the X direction. In other words, the region extends in the Y direction rather than the X direction, contrary to FIG.
このように、誘導結合型アンテナ４１によって生じたプラズマイオン密度分布が、誘導結合型アンテナ４１の周囲の壁面の影響を受けない場合には、誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌの中心点Ｃを含み誘導結合型アンテナ４１の突出方向と直交する直交平面においては、中心点Ｃから線分Ｌの延在方向（Ｘ方向）に沿ってから遠ざかる場合にプラズマイオン密度は最も急激に減衰する。逆に、中心点Ｃから線分Ｌの延在方向と直交する方向（Ｙ方向）に沿って遠ざかる場合にプラズマイオン密度は、最も緩やかに減衰する。 As described above, when the plasma ion density distribution generated by the inductively coupled antenna 41 is not affected by the wall surface around the inductively coupled antenna 41, the line connecting the both end portions 42 and 43 of the inductively coupled antenna 41. In an orthogonal plane that includes the center point C of the segment L and is orthogonal to the projecting direction of the inductively coupled antenna 41, the plasma ion density is obtained when moving away from the center point C along the extending direction (X direction) of the line segment L. It decays most rapidly. Conversely, when moving away from the center point C along the direction (Y direction) orthogonal to the extending direction of the line segment L, the plasma ion density attenuates most slowly.
従って、予め測定したプラズマイオン密度の分布に基づいて、誘導結合型アンテナ４１の向きを、例えば、カットアンドトライで調整することで、プラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 Therefore, the uniformity of the plasma ion density can be improved by adjusting the orientation of the inductively coupled antenna 41 by, for example, cut and try based on the distribution of the plasma ion density measured in advance.
なお、図９は、チャンバー内圧力以外のプロセス条件を図８と同様に設定し、チャンバー内圧力を変動させて圧力に対するプラズマ密度分布の半値幅の変動を測定した結果である。圧力が変わった場合でも、図８と同様に、同じ強さのプラズマイオン密度となっている領域は、Ｙ方向よりもＸ方向に拡がっていることが判る。 FIG. 9 shows the results of measuring the variation in the half-value width of the plasma density distribution with respect to the pressure by setting the process conditions other than the pressure in the chamber in the same manner as in FIG. 8 and varying the pressure in the chamber. Even when the pressure changes, as in FIG. 8, it can be seen that the region having the plasma ion density of the same strength extends in the X direction rather than the Y direction.
図１０は、２つの誘導結合型アンテナ４１が点灯（高周波電力を供給）される場合の、プラズマイオン密度分布の測定結果を示している。各誘導結合型アンテナ４１にそれぞれ単独に電力供給して、単独に測定した結果は、白丸と黒丸とによってプロットされている。白い菱形でプロットされたグラフは、各誘導結合型アンテナ４１単独の測定結果を、単純に加算したものである。黒い菱形でプロットされたグラフは、実際に、２つの誘導結合型アンテナ４１に同時に電力供給を行って、測定した密度を示している。 FIG. 10 shows the measurement result of the plasma ion density distribution when the two inductively coupled antennas 41 are turned on (high-frequency power is supplied). The results obtained by independently supplying power to each inductively coupled antenna 41 and being measured independently are plotted by white circles and black circles. The graph plotted with white rhombuses is a simple addition of the measurement results of each inductively coupled antenna 41 alone. The graph plotted with the black rhombus actually shows the density measured by supplying power to the two inductively coupled antennas 41 simultaneously.
このように、複数の誘導結合型アンテナ４１を使用する場合には、チャンバー内の反応プロセスが、チャンバー内の圧力、プロセスガスの流量、組成、各アンテナとチャンバー内の壁面との距離などの影響を受けるため、プラズマイオン密度の分布は、各誘導結合型アンテナ４１の単体の密度の単純な加算値にならず、プラズマイオン密度の均一性が損なわれる場合がある。 Thus, when using a plurality of inductively coupled antennas 41, the reaction process in the chamber is affected by the pressure in the chamber, the flow rate of the process gas, the composition, the distance between each antenna and the wall surface in the chamber, and the like. Therefore, the distribution of the plasma ion density is not a simple addition value of the density of each of the inductively coupled antennas 41, and the uniformity of the plasma ion density may be impaired.
しかしながら、プラズマ処理装置１００においては、誘導結合型アンテナ４１の向きをアンテナ保持部８０を用いて変更することによって、コストを抑制しつつ、プラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 However, in the plasma processing apparatus 100, by changing the direction of the inductively coupled antenna 41 using the antenna holding unit 80, it is possible to improve the uniformity of plasma ion density while suppressing costs.
図１２は、実施形態に係るプラズマ処理装置の他の構成例としてプラズマ処理装置１００Ａの概略構成を模式的に示すＹＺ側面図である。プラズマ処理装置１００Ａとプラズマ処理装置１００と差異は、プラズマ処理装置１００が４つの誘導結合型アンテナ４１のそれぞれに対して、アンテナ保持部８０を設けて、各誘導結合型アンテナ４１の向きを調節可能としているのに対して、プラズマ処理装置１００Ａは、両端の２つの誘導結合型アンテナ４１のみに対してアンテナ保持部８０を設けていることである。例えば、複数の誘導結合型アンテナ４１が一列に配列される場合において、両端の誘導結合型アンテナ４１によるプラズマイオン密度のみに起因して、全体のプラズマイオン密度の均一性が損なわれる場合には、図１２に示されるように、均一性が損なわれる原因となる誘導結合型アンテナ４１に対してのみアンテナ保持部８０を設けてもよい。この場合には、対応するアンテナ保持部８０がそれぞれ設けられている両端の２つの誘導結合型アンテナ４１が、本発明における「少なくとも１つの誘導結合型アンテナ」に相当する。 FIG. 12 is a YZ side view schematically showing a schematic configuration of a plasma processing apparatus 100A as another configuration example of the plasma processing apparatus according to the embodiment. The difference between the plasma processing apparatus 100A and the plasma processing apparatus 100 is that the plasma processing apparatus 100 can be provided with an antenna holding portion 80 for each of the four inductively coupled antennas 41 to adjust the direction of each inductively coupled antenna 41. In contrast, the plasma processing apparatus 100A is provided with the antenna holding portions 80 only for the two inductively coupled antennas 41 at both ends. For example, in the case where a plurality of inductively coupled antennas 41 are arranged in a line, when the uniformity of the entire plasma ion density is impaired due to only the plasma ion density by the inductively coupled antennas 41 at both ends, As shown in FIG. 12, the antenna holding unit 80 may be provided only for the inductively coupled antenna 41 that causes the uniformity to be impaired. In this case, the two inductively coupled antennas 41 at both ends provided with the corresponding antenna holding portions 80 respectively correspond to “at least one inductively coupled antenna” in the present invention.
＜２．プラズマ処理装置の動作＞
続いて、プラズマ処理装置１００において実行される処理の流れについて説明する。以下に説明する処理は、制御部８の制御下で実行される。<2. Operation of plasma processing apparatus>
Next, the flow of processing executed in the plasma processing apparatus 100 will be described. The process described below is executed under the control of the control unit 8.
処理チャンバー１の搬出入口を介して、基板９が配設されたキャリア９０が処理チャンバー１の内部に搬入されると、保持搬送部２が当該キャリア９０を保持する。また、排気部７が処理チャンバー１内の気体を排気して、処理チャンバー１を真空状態とする。また、定められたタイミングで、保持搬送部２がキャリア９０の搬送を開始し（搬送ステップ）、加熱部３がキャリア９０に配設される基板９の加熱を開始する。 When the carrier 90 on which the substrate 9 is disposed is loaded into the processing chamber 1 through the loading / unloading port of the processing chamber 1, the holding and conveying unit 2 holds the carrier 90. Moreover, the exhaust part 7 exhausts the gas in the processing chamber 1, and makes the processing chamber 1 a vacuum state. Further, at a predetermined timing, the holding and conveying unit 2 starts conveying the carrier 90 (conveying step), and the heating unit 3 starts heating the substrate 9 disposed on the carrier 90.
処理チャンバー１の内部が真空状態となると、ガス供給部６１がノズル６１５より処理空間Ｖ１への原料ガスの供給を開始する。 When the inside of the processing chamber 1 is in a vacuum state, the gas supply unit 61 starts supplying the source gas from the nozzle 615 to the processing space V1.
また、これらのガス供給が開始されるのと同時に、高周波電源４４０から各誘導結合型アンテナ４１に、高周波電流（具体的には、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電流）が流される。すると、誘導結合型アンテナ４１の周囲の高周波誘導磁界により電子が加速されて、誘導結合プラズマが発生する。プラズマが発生すると、処理空間Ｖ１内の原料ガスがプラズマ化されて、原料ガスのラジカルやイオンなどの活性種が生じ、搬送される基板９上で化学気相成長が行われる。こうして主面にＣＶＤ膜が形成された基板９は、電子デバイス用の構造体として太陽電池など種々の電子デバイスに用いることができる。 At the same time as the supply of these gases is started, a high-frequency current (specifically, for example, a high-frequency current of 13.56 MHz) is caused to flow from the high-frequency power source 440 to each inductively coupled antenna 41. Then, electrons are accelerated by the high frequency induction magnetic field around the inductively coupled antenna 41, and inductively coupled plasma is generated. When plasma is generated, the source gas in the processing space V1 is turned into plasma, and active species such as radicals and ions of the source gas are generated, and chemical vapor deposition is performed on the transported substrate 9. The substrate 9 with the CVD film formed on the main surface in this way can be used for various electronic devices such as solar cells as a structure for an electronic device.
プラズマ処理装置１００の成膜処理中には、基板９の搬送処理と、プラズマの発生処理とは、並行して行われる。また、原料ガスの供給処理は、基板９の搬送処理およびプラズマ発生処理と並行して行われる。 During the film forming process of the plasma processing apparatus 100, the transfer process of the substrate 9 and the plasma generation process are performed in parallel. The source gas supply process is performed in parallel with the substrate 9 transfer process and the plasma generation process.
上記の実施の形態では、本発明に係るプラズマ処理装置を、プラズマＣＶＤ装置に適用した場合について説明しているが、本発明に係るプラズマ処理装置は、プラズマ処理を行う各種の装置に適用することができる。例えば、プラズマ雰囲気中のイオンでターゲットをスパッタリングして対象物に薄膜を形成するスパッタリング装置に適用してもよい。また、エッチングガスをプラズマ化して対象物に作用させて、対象物をエッチングするプラズマエッチング装置に適用してもよい。 In the above embodiment, the case where the plasma processing apparatus according to the present invention is applied to a plasma CVD apparatus is described. However, the plasma processing apparatus according to the present invention is applied to various apparatuses that perform plasma processing. Can do. For example, the present invention may be applied to a sputtering apparatus that forms a thin film on an object by sputtering a target with ions in a plasma atmosphere. Further, the present invention may be applied to a plasma etching apparatus that etches an object by making the etching gas into plasma and acting on the object.
以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、アンテナ保持部８０は、対応する誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌの向きを、当該誘導結合型アンテナ４１の突出方向と交差する面内で変更可能なように、当該誘導結合型アンテナ４１をその両端部４２、４３において保持する。ところで、巻数が一周未満である誘導結合型アンテナ４１によってプラズマ化されたプロセスガスのプラズマイオン密度は、誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌを含む面内において当該線分Ｌに直交する方向における密度が、当該線分Ｌ方向における密度よりも高い。従って、アンテナ保持部８０によって誘導結合型アンテナ４１の向きを変更することによって、プラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 According to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the antenna holding unit 80 sets the direction of the line segment L connecting the both end portions 42 and 43 of the corresponding inductively coupled antenna 41 to the inductive coupling. The inductively coupled antenna 41 is held at both ends 42 and 43 so that it can be changed in a plane intersecting the protruding direction of the mold antenna 41. By the way, the plasma ion density of the process gas converted into plasma by the inductively coupled antenna 41 having the number of turns of less than one turn corresponds to the line segment in the plane including the line segment L connecting both end portions 42 and 43 of the inductively coupled antenna 41. The density in the direction orthogonal to L is higher than the density in the line segment L direction. Therefore, the uniformity of the plasma ion density can be improved by changing the direction of the inductively coupled antenna 41 by the antenna holding unit 80.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、複数の誘導結合型アンテナ４１のそれぞれの両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌの向きをそれぞれ独立して変更できるので広範囲でプラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 Moreover, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the direction of the line segment L connecting the both end portions 42 and 43 of the plurality of inductively coupled antennas 41 can be independently changed. Therefore, the uniformity of plasma ion density can be enhanced over a wide range.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、複数の誘導結合型アンテナ４１が、処理チャンバー１の天板１１に沿って延在する仮想軸Ｋに沿って一列に配列されるので、幅の広い範囲でプラズマイオン密度の均一性を高めることができる。 Further, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, a plurality of inductively coupled antennas 41 are arranged in a row along the virtual axis K extending along the top plate 11 of the processing chamber 1. Therefore, the uniformity of plasma ion density can be improved in a wide range.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、板状の一対のシールド部材５５が、一列に配列された複数の誘導結合型アンテナ４１を挟んで互いに対向するように処理チャンバー１の天板１１から立設されている。従って、両端の誘導結合型アンテナ４１に起因するプラズマイオン密度をシールド部材５５によって高めることによって、当該プラズマイオン密度の落ち込みを抑制できる。 Further, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the pair of plate-like shield members 55 are opposed to each other with the plurality of inductively coupled antennas 41 arranged in a row. Is erected from the top plate 11 of the processing chamber 1. Therefore, by increasing the plasma ion density caused by the inductively coupled antennas 41 at both ends by the shield member 55, the drop in the plasma ion density can be suppressed.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、一対のシールド部材５５の少なくとも一方は、複数の誘導結合型アンテナ４１の配列の方向を定める仮想軸Ｋ方向における位置と、処理チャンバー１の天板１１からの高さとのうち少なくとも一方を変更可能に設けられている。シールド部材５５を誘導結合型アンテナ４１に近づけることによりプラズマイオン密度を高めることができる。また、シールド部材５５の高さを高くすることによってもプラズマイオン密度を高めることができる。従って、両端の誘導結合型アンテナ４１に起因するプラズマイオン密度をより細かく調整することによって、プラズマイオン密度の落ち込みをさらに抑制できる。 Further, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, at least one of the pair of shield members 55 is a position in the virtual axis K direction that determines the direction of arrangement of the plurality of inductively coupled antennas 41. And at least one of the height from the top plate 11 of the processing chamber 1 is provided to be changeable. By bringing the shield member 55 closer to the inductively coupled antenna 41, the plasma ion density can be increased. The plasma ion density can also be increased by increasing the height of the shield member 55. Therefore, by further finely adjusting the plasma ion density caused by the inductively coupled antennas 41 at both ends, it is possible to further suppress the drop in the plasma ion density.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、板状部材であるアンテナ保持部８０に対応した形状を有して当該アンテナ保持部８０により閉鎖されるように処理チャンバー１の天板１１にはアンテナ用貫通孔１２が設けられている。そして、アンテナ保持部８０の周縁部と、当該天板１１のうちアンテナ用貫通孔１２の周辺部には、アンテナ用貫通孔１２の周方向に沿ったアンテナ保持部８０の複数の回転角度においてアンテナ保持部８０がアンテナ用貫通孔１２を塞げるように、アンテナ保持部８０の周縁部をアンテナ用貫通孔１２の周辺部に着脱可能に取り付けるための取付構造８３０、１３０がそれぞれ設けられている。従って、アンテナ保持部８０の回転角度を変更することによって、アンテナ保持部８０に保持された誘導結合型アンテナ４１の向き（両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌの向き）を容易に変更することができる。 Moreover, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the processing is performed so as to have a shape corresponding to the antenna holding unit 80 that is a plate-like member and is closed by the antenna holding unit 80. An antenna through hole 12 is provided in the top plate 11 of the chamber 1. The antenna holding portion 80 and the peripheral portion of the antenna through hole 12 in the top plate 11 are arranged at a plurality of rotation angles of the antenna holding portion 80 along the circumferential direction of the antenna through hole 12. Attachment structures 830 and 130 for detachably attaching the peripheral portion of the antenna holding portion 80 to the peripheral portion of the antenna through hole 12 are provided so that the holding portion 80 closes the antenna through hole 12. Therefore, by changing the rotation angle of the antenna holding unit 80, the direction of the inductively coupled antenna 41 held by the antenna holding unit 80 (the direction of the line segment L connecting both end portions 42 and 43) can be easily changed. Can do.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、ネジ用貫通孔８３を貫通した雄ねじ９９を、止まり孔１３の内周面に形成された雌ねじと螺合させることによって、アンテナ保持部８０の周縁部とアンテナ用貫通孔１２の周辺部とを強固に固定して処理チャンバー１内の密閉性を高めることができる。 Further, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the male screw 99 that has passed through the screw through-hole 83 is screwed with the female screw formed on the inner peripheral surface of the blind hole 13. Thus, the peripheral edge of the antenna holding part 80 and the peripheral part of the antenna through-hole 12 can be firmly fixed to improve the sealing performance in the processing chamber 1.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、複数のネジ用貫通孔８３と複数の止まり孔１３のうち一方の個数が、他方の個数の倍数である。従って、複数のネジ用貫通孔８３と複数の止まり孔１３とのうち一方の一部と、他方の全部とを位置合わせできるアンテナ保持部８０の回転角度の個数を、ネジ用貫通孔８３の個数と止まり孔１３の個数とのうち少ない方の個数よりも多くすることができる。これにより、ネジ用貫通孔８３と止まり孔１３とのうち一方の個数を削減しても、誘導結合型アンテナ４１（誘導結合型アンテナ４１の両端部４２、４３を結ぶ線分Ｌ）を、多くの向きに設定することができる。 Further, according to the plasma processing apparatus of the present embodiment configured as described above, one of the plurality of screw through holes 83 and the plurality of blind holes 13 is a multiple of the other number. Therefore, the number of rotation angles of the antenna holding portion 80 that can align one part of the plurality of screw through holes 83 and the plurality of blind holes 13 with the other of the other is determined by the number of screw through holes 83. And the number of the blind holes 13 can be made larger than the smaller one. Accordingly, even if the number of one of the screw through hole 83 and the blind hole 13 is reduced, the inductively coupled antenna 41 (the line segment L connecting both end portions 42 and 43 of the inductively coupled antenna 41) is increased. The direction can be set.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、複数のネジ用貫通孔８３の個数と、複数の止まり孔１３の個数とは、それぞれ、４、６、８、１２、および２４から選ばれる任意の個数である。ネジ用貫通孔８３と止まり孔１３の個数を増やせば、多くの雄ねじ９９を用いてアンテナ保持部８０をアンテナ用貫通孔１２の周縁部にさらに強固に固定できるので処理チャンバー１内の密閉性をより高められる一方、ネジ用貫通孔８３と止まり孔１３の製造コストが増加する。従って、ネジ用貫通孔８３と止まり孔１３のそれぞれの個数をこのように決定すれば、処理チャンバー１内の密閉性能の向上とコストの低減との両立を図ることができる。 Further, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the number of the plurality of screw through holes 83 and the number of the plurality of blind holes 13 are respectively 4, 6, 8, Any number selected from 12 and 24. If the number of the screw through holes 83 and the stop holes 13 is increased, the antenna holding portion 80 can be more firmly fixed to the peripheral portion of the antenna through hole 12 by using a large number of male screws 99, so that the inside of the processing chamber 1 is sealed. On the other hand, the manufacturing cost of the screw through hole 83 and the blind hole 13 increases. Therefore, if the number of each of the screw through hole 83 and the blind hole 13 is determined in this way, it is possible to achieve both improvement in the sealing performance in the processing chamber 1 and reduction in cost.
また、以上のように構成された本実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、止まり孔１３に比べて製造コストが低いネジ用貫通孔８３の個数が、止まり孔１３の個数よりも多いので、プラズマ処理装置の製造コストを低減できる。 Further, according to the plasma processing apparatus according to the present embodiment configured as described above, the number of screw through holes 83 whose manufacturing cost is lower than that of the blind holes 13 is larger than the number of the blind holes 13. The manufacturing cost of the plasma processing apparatus can be reduced.
＜変形例について＞
本発明は詳細に示され記述されたが、上記の記述は全ての態様において例示であって限定的ではない。したがって、本発明は、その発明の範囲内において、実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。<About modification>
Although the invention has been shown and described in detail, the above description is illustrative in all aspects and not restrictive. Therefore, embodiments of the present invention can be modified or omitted as appropriate within the scope of the invention.
１００，１００Ａ プラズマ処理装置
１ 処理チャンバー
２ 保持搬送部（対象物保持部）
９ 基板
１１ 天板（一壁部）
１２ アンテナ用貫通孔
１３ 止まり孔
４ プラズマ発生部
４１ 誘導結合型アンテナ
６１ ガス供給部
８０ アンテナ保持部
８３ ネジ用貫通孔
９０ キャリア
４３０ マッチングボックス
４４０ 高周波電源
Ｃ 中心点（中点）
Ｋ 仮想軸
Ｌ 線分100, 100A Plasma processing apparatus 1 Processing chamber 2 Holding and conveying unit (object holding unit)
9 Substrate 11 Top plate (one wall)
12 antenna through hole 13 blind hole 4 plasma generating part 41 inductively coupled antenna 61 gas supply part 80 antenna holding part 83 screw through hole 90 carrier 430 matching box 440 high frequency power supply C center point (middle point)
K virtual axis L line segment
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