JP7303980B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマを用いて被処理物を処理するプラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus for processing an object using plasma.
アンテナに高周波電流を流し、それによって生じる誘導電界によって誘導結合型のプラズマ(略称ICP)を発生させ、この誘導結合型のプラズマを用いて基板等の被処理物に処理を施すプラズマ処理装置が従来から提案されている。このようなプラズマ処理装置として、特許文献1には、アンテナを真空容器の外部に配置し、真空容器の側壁の開口を塞ぐように設けた誘電体窓を通じてアンテナから生じた高周波磁場を真空容器内に透過させることで、処理室内にプラズマを発生させるものが開示されている。
2. Description of the Related Art A conventional plasma processing apparatus applies a high-frequency current to an antenna, generates an inductively coupled plasma (abbreviated as ICP) by an induced electric field, and uses this inductively coupled plasma to process an object to be processed such as a substrate. proposed by. As such a plasma processing apparatus, in
しかしながら上記したプラズマ処理装置では、誘電体窓を真空容器の側壁の一部として用いるため、誘電体窓は真空容器内を真空排気した際に容器の内外の差圧に耐えられるよう十分な強度を有する必要がある。特に誘電体窓を構成する誘電体材料は靭性が低いセラミックスやガラスであるので、前記した差圧に耐えられる十分な強度を備えるためには誘電体窓の厚みを十分に大きくする必要がある。それ故アンテナから真空容器内の処理室までの距離が遠くなってしまうことで処理室における誘導電界の強度が弱くなり、プラズマ生成の効率が低下するという問題がある。 However, since the dielectric window is used as part of the side wall of the vacuum vessel in the plasma processing apparatus described above, the dielectric window has sufficient strength to withstand the differential pressure between the inside and outside of the vessel when the inside of the vacuum vessel is evacuated. must have. In particular, since the dielectric material constituting the dielectric window is ceramics or glass having low toughness, the thickness of the dielectric window must be sufficiently large in order to have sufficient strength to withstand the differential pressure. As a result, the distance from the antenna to the processing chamber in the vacuum vessel becomes long, and the strength of the induced electric field in the processing chamber is weakened, resulting in a problem of reduced plasma generation efficiency.
本発明はこのような問題に鑑みてなされたものであり、処理室の外部にアンテナを配置するものにおいて、真空処理時における誘電体窓の破損を抑制し、且つアンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給することができるプラズマ処理装置を提供することを主たる課題とするものである。 The present invention has been made in view of such problems. A main object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of efficiently supplying plasma to a chamber.
すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、処理室に配置された被処理物をプラズマを用いて真空処理するものであって、前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナと、を備え、前記誘電体板が、(i)無機材料から成る無機層と有機材料から成る有機層とが積層したものである、又は(ii)無機繊維に有機材料を含浸させた繊維強化材料を含むことを特徴とする。 That is, a plasma processing apparatus according to the present invention uses plasma to vacuum-process an object to be processed placed in a processing chamber. a metal plate provided so as to block and having a slit penetrating therethrough in a thickness direction; a dielectric plate supported in contact with the metal plate and blocking the slit from the outside of the processing chamber; an antenna provided outside the processing chamber so as to face the plate and connected to a high frequency power supply to generate a high frequency magnetic field, wherein the dielectric plate comprises (i) an inorganic layer made of an inorganic material and an organic material; or (ii) a fiber reinforced material in which inorganic fibers are impregnated with an organic material.
すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、金属板に形成されたスリットと、その上に配置された誘電体板とによって、アンテナから発生する高周波磁場を処理室側に透過させる磁場透過窓を形成している。このような構成であれば、磁場透過窓を形成する部材の一部をセラミックス等の誘電体材料よりも靭性が大きい金属材料で構成しているので、誘電体材料だけで磁場透過窓を構成する場合に比べて磁場透過窓の厚みを小さくすることができる。また、誘電体板が金属板に接触して支持されているので、真空処理時における誘電体板の変形を軽減し、誘電体板内に発生する曲げ応力を低減できる。そのため誘電体板自体の厚みを小さくすることができる。これにより、アンテナから処理室までの距離を短くすることができ、アンテナから生じた高周波磁場を処理室内に効率よく供給することができる。
ここで、本発明に係るプラズマ処理装置は、磁場透過性に優れたガラスやセラミックス等の無機材料と、これよりも柔軟性に優れた有機材料とを組み合わせて誘電体板を構成しているので、誘電体板の厚みを小さくしながらも、真空処理時における処理室の内外の差圧による誘電体板の急激な破損を抑制することができる。
That is, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the slit formed in the metal plate and the dielectric plate placed thereon form a magnetic field transmission window through which the high-frequency magnetic field generated from the antenna is transmitted to the processing chamber side. ing. With such a configuration, since a part of the member forming the magnetic field permeable window is made of a metal material such as ceramics, which has greater toughness than the dielectric material, the magnetic field permeable window is formed only of the dielectric material. The thickness of the magnetic field permeable window can be reduced compared to the case. In addition, since the dielectric plate is supported in contact with the metal plate, deformation of the dielectric plate during vacuum processing can be reduced, and bending stress generated in the dielectric plate can be reduced. Therefore, the thickness of the dielectric plate itself can be reduced. As a result, the distance from the antenna to the processing chamber can be shortened, and the high-frequency magnetic field generated from the antenna can be efficiently supplied into the processing chamber.
Here, in the plasma processing apparatus according to the present invention, the dielectric plate is formed by combining an inorganic material such as glass or ceramics, which has excellent magnetic field permeability, and an organic material, which has superior flexibility. Therefore, it is possible to suppress rapid breakage of the dielectric plate due to the differential pressure between the inside and outside of the processing chamber during vacuum processing, while reducing the thickness of the dielectric plate.
前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、前記無機層が板状を成し、前記有機層がシート状を成すものであることが好ましい。
このようなものであれば、誘電体板の柔軟性を向上させる有機層がシート状であるので、誘電体板自体の厚みを小さくできる。なお、“シート状”とは“巻き取り可能な形状”を意味し、“板状”とは“巻き取り不可能な形状”を意味する。
When the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer, it is preferable that the inorganic layer has a plate shape and the organic layer has a sheet shape.
In this case, since the organic layer that improves the flexibility of the dielectric plate is in the form of a sheet, the thickness of the dielectric plate itself can be reduced. In addition, "sheet-like" means "a shape that can be wound up", and "plate-like" means "a shape that cannot be wound up".
前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、前記無機層と前記有機層とが、前記処理室から前記アンテナに向かってこの順に積層されていることが好ましい。
処理室を過度に真空排気した際には、有機層に比べて柔軟性が低い無機層に大きな応力が生じ、有機層よりも先に無機層が割れる等破損する恐れがある。上記のような構成であれば、無機層の上に有機層が積層されている(すなわち有機層が大気側に位置する)ので、無機層が割れる等して万一破損した場合であっても、柔軟性のある有機層により大気側からこれをシールすることができる。そのため、真空漏れによる処理室内の急激な圧力変動を防止でき、真空ポンプ等の破損を防止することができる。
また、スパッタリングガスによる有機層の腐食を防止する観点からも、無機層及び有機層がこのような順で積層されていることが好ましい。
When the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer, it is preferable that the inorganic layer and the organic layer are laminated in this order from the processing chamber toward the antenna.
When the processing chamber is excessively evacuated, the inorganic layer, which is less flexible than the organic layer, is subjected to a large stress, and the inorganic layer may be damaged, such as cracked, before the organic layer. With the above configuration, the organic layer is laminated on the inorganic layer (that is, the organic layer is located on the atmosphere side), so even if the inorganic layer is cracked or otherwise damaged, , which can be sealed from the atmospheric side by a flexible organic layer. Therefore, sudden pressure fluctuations in the processing chamber due to vacuum leakage can be prevented, and damage to the vacuum pump and the like can be prevented.
Also from the viewpoint of preventing the organic layer from being corroded by the sputtering gas, it is preferable that the inorganic layer and the organic layer are laminated in this order.
前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、前記無機層と前記有機層とが互いに接合されていることが好ましい。
このようにすれば、有機層と無機層とが積層接合されているので、真空排気を過度に行う等して無機層が割れる等破損した場合であっても、その破片が飛散することを防止できる。
When the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer, it is preferable that the inorganic layer and the organic layer are bonded to each other.
In this way, since the organic layer and the inorganic layer are laminated and bonded, even if the inorganic layer is damaged such as cracking due to excessive evacuation, the fragments are prevented from scattering. can.
前記誘電体板が無機層と有機層とが積層したものである場合、誘電損失を低減し、高周波による自己発熱を低減する観点から、前記無機材料が、無アルカリガラス、石英ガラス又はセラミックスから選択される1種であり、前記有機材料が、ポリテトラフルオロエチレン又はポリイミドから選択される1種であることが好ましい。 When the dielectric plate is a laminate of an inorganic layer and an organic layer, the inorganic material is selected from alkali-free glass, quartz glass, or ceramics from the viewpoint of reducing dielectric loss and reducing self-heating due to high frequencies. and the organic material is preferably one selected from polytetrafluoroethylene and polyimide.
前記誘電体板が繊維強化材料を含むものである場合、誘電損失を低減し、高周波による自己発熱を低減する観点から、前記無機繊維がガラス繊維であり、前記有機材料がポリイミドであることが好ましい。 When the dielectric plate contains a fiber-reinforced material, it is preferable that the inorganic fiber is glass fiber and the organic material is polyimide, from the viewpoint of reducing dielectric loss and self-heating due to high frequency.
前記誘電体板が前記繊維強化材料を含むものである場合、前記誘電体板は、前記繊維強化材料から成る繊維強化層と、無機材料から成る無機層とが積層したものであることが好ましい。この場合、繊維強化層はシート状を成し、無機層が板状を成すものであることが好ましい。 When the dielectric plate contains the fiber-reinforced material, it is preferable that the dielectric plate is a laminate of a fiber-reinforced layer made of the fiber-reinforced material and an inorganic layer made of an inorganic material. In this case, it is preferable that the fiber-reinforced layer is in the form of a sheet and the inorganic layer is in the form of a plate.
このようにした本発明によれば、処理室の外部にアンテナを配置するものにおいて、真空処理時における誘電体窓の破損を抑制し、且つアンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率よく供給することができるプラズマ処理装置を提供することができる。 According to the present invention, in a system in which an antenna is arranged outside a processing chamber, breakage of the dielectric window during vacuum processing is suppressed, and a high-frequency magnetic field generated from the antenna is efficiently supplied to the processing chamber. It is possible to provide a plasma processing apparatus capable of
以下に、本発明の一実施形態に係るプラズマ処理装置を図面に基づいて説明する。なお、以下に説明するプラズマ処理装置は本発明の技術的思想を具体化するためのものであって、特定的な記載がない限り本発明を以下のものに限定しない。また、一の実施形態において説明する内容は、他の実施形態にも適用可能である。また、各図面が示す部材の大きさや位置関係などは、説明を明確にするため誇張していることがある。 A plasma processing apparatus according to one embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The plasma processing apparatus described below is for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention is not limited to the following unless there is a specific description. Moreover, the content described in one embodiment can also be applied to other embodiments. Also, the sizes and positional relationships of members shown in each drawing may be exaggerated for clarity of explanation.
<装置構成>
本実施形態に係るプラズマ処理装置100は、誘導結合型のプラズマPを用いて基板等の被処理物Wに真空処理を施すものである。ここで基板は、例えば液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(FPD)用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板等である。また基板に施す処理は、例えば、プラズマCVD法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等である。
<Device configuration>
The
なお本実施形態のプラズマ処理装置100は、プラズマCVD法によって膜形成を行う場合はプラズマCVD装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。
The
具体的にプラズマ処理装置100は、図1に示すように、真空排気され且つガスGが導入される処理室1が内側に形成された真空容器2と、処理室1の外部に設けられたアンテナ3と、アンテナ3に高周波を印加する高周波電源4とを備えている。真空容器2にはアンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に透過させる磁場透過窓5が形成されている。高周波電源4からアンテナ3に高周波を印加すると、アンテナ3から発生した高周波磁場が磁場透過窓5を透過して処理室1内に形成されることで処理室1内の空間に誘導電界が発生し、これにより誘導結合型のプラズマPが生成される。
More specifically, the
真空容器2は、容器本体21と、磁場透過窓5を形成する窓部材22とを備えている。
The
容器本体21は例えば金属製の容器であり、その壁(内壁)によって処理室1が内側に形成されている。容器本体21の壁(ここでは上壁21a)には、厚さ方向に貫通する開口部211が形成されている。窓部材22はこの開口部211を塞ぐように容器本体21に着脱可能に取り付けられている。なお容器本体21は電気的に接地されており、窓部材22と容器本体21との間はOリング等のガスケットや接着剤により真空シールされている。
The container
真空容器2は、真空排気装置6によって処理室1が真空排気されるように構成されている。また真空容器2は、例えば流量調整器(図示省略)及び容器本体21に設けられた複数のガス導入口212を経由して、処理室1にガスGが導入されるように構成されている。ガスGは、基板Wに施す処理内容に応じたものにすればよい。例えば、プラズマCVD法によって基板に膜形成を行う場合には、ガスGは、原料ガス又はそれを希釈ガス(例えばH2)で希釈したガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがSiH4の場合はSi膜を、SiH4+NH3の場合はSiN膜を、SiH4+O2の場合はSiO2膜を、SiF4+N2の場合はSiN:F膜(フッ素化シリコン窒化膜)を、それぞれ基板上に形成することができる。
The
また、真空容器2内には、基板Wを保持する基板ホルダ7が設けられている。この例のように、基板ホルダ7にバイアス電源8からバイアス電圧を印加するようにしてもよい。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のバイアス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマP中の正イオンが基板Wに入射する時のエネルギーを制御して、基板Wの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ7内に、基板Wを加熱するヒータ71を設けておいてもよい。
A
図1及び図2に示すように、アンテナ3は複数本設けられており、各アンテナ3は磁場透過窓5に対向するように処理室1の外部に配置されている。ここで、各アンテナ3と磁場透過窓5との間の距離が2mm程度とされている。各アンテナ3は、処理室1に設けられる基板Wの表面と実質的に平行になるように配置されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, a plurality of
各アンテナ3は同一構成のものであり、外観視して長さが数十cm以上の直線状(具体的には円柱状)をなすものである。アンテナ3の一端部である給電端部3aは、整合回路41を介して高周波電源4が接続されており、他端部である終端部3bは直接接地されている。なお、終端部3bは、コンデンサ又はコイル等を介して接地されてもよい。
Each of the
ここで各アンテナ3は、内部に冷却液CLが流通可能な流路が形成されている中空構造のものである。具体的に各アンテナ3は、図2に示すように、少なくとも2つの導体要素31と、互いに隣り合う導体要素31と電気的に直列接続された定量素子であるコンデンサ32とを備えている。ここでは各アンテナ3は、3つの導体要素31と2つのコンデンサ32とを備えている。各導体要素31は、内部に冷却液が流れる直線状の流路が形成された直管状(具体的には円管状)をなす同一形状のものである。各導体要素31の材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金又はステンレス等の金属であるが、これに限られるものではなく適宜変更してもよい。
Here, each
各アンテナ3をこのように構成することによって、アンテナ3の合成リアクタンスは、簡単に言えば、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを引いた形になるので、アンテナ3のインピーダンスを低減させることができる。その結果、アンテナ3を長くする場合でもそのインピーダンスの増大を抑えることができ、アンテナ3に高周波電流IRが流れやすくなり、処理室1内に誘導結合型のプラズマPを効率良く発生させることができる。
By configuring each
高周波電源4は、整合回路41を介してアンテナ3に高周波電流IRを流すことができる。高周波の周波数は例えば一般的な13.56MHzであるが、これに限られるものではなく適宜変更してもよい。
A high-
しかして本実施形態のプラズマ処理装置100では、図3及び図4に示すように、窓部材22が、処理室1側からアンテナ3側に向かって順に設けられた金属板221と誘電体板222とを備える。金属板221は、その厚さ方向に貫通するスリット221sが形成されており、容器本体21の開口部211を塞ぐように設けられている。誘電体板222は、金属板221に接触して支持され、スリット221sを処理室1の外部側(すなわちアンテナ3側)から塞ぐように、金属板221のアンテナ3側の表面に設けられている。本実施形態のプラズマ処理装置100では、金属板221のスリット221sとこれを塞ぐ誘電体板222によって磁場透過窓5が形成されている。すなわち、アンテナ3から生じる高周波磁場は、誘電体板222とスリット221sを透過して処理室1に供給される。なお、開口211を塞ぐ金属板221と、金属板221のスリット221sを塞ぐ誘電体板222によって、処理室1内における真空が保持される。以下の説明において、金属板221の厚さ方向を単に「厚さ方向」という。
Thus, in the
金属板221は、アンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に透過させるとともに、処理室1外から処理室1内への電界の入り込みを防ぐものである。具体的には、金属材料を圧延加工(例えば冷間圧延や熱間圧延)して平板状に形成したものである。ここでは金属板221の厚みを約5mmとしているが、これに限らず仕様に応じて適宜変更してよい。金属板221の板厚は、真空処理時において処理室1の内外圧の差圧に耐えられる厚さであればよく、1mm以上が好ましい。
The
図3及び図5に示すように、金属板221は、平面視して容器本体21の開口211の全体を覆うことができる形状(ここでは矩形状)をなしている。金属板221の外周縁により囲まれた面積は、容器本体21の開口211の面積よりも大きい。そして金属板221は、容器本体21の開口211のアンテナ3側の周縁部を取り囲むようにして、容器本体21に接触して支持されるように設けられている。金属板221は処理室1に配置される基板Wの表面と実質的に平行になるように配置されている。金属板221と容器本体21とは、その間にシール構造(図示しない)を介在させていることにより真空シールされている。ここではシール構造は、金属板221と容器本体21との間に設けられた、例えばOリングやガスケット等のシール部材や接着剤により実現される。これらのシール部材は開口211の外周縁を取り囲むように設けられる。
As shown in FIGS. 3 and 5, the
本実施形態では金属板221は容器本体21と電気的に接触しており、容器本体21を介して接地されている。これに限らず金属板221は直接接地されていてもよい。
In this embodiment, the
金属板221を構成する材料は、例えばCu、Al、Zn、Ni、Sn、Si、Ti、Fe、Cr、Nb、C、Mo、W又はCoを含む群から選択される1種の金属又はそれらの合金(例えばステンレス合金、アルミニウム合金等)等であってよい。また原料、資材、製造設備等の状況によって混入する微量の元素(不可避的不純物)を含んでいてもよい。耐食性や耐熱性を向上させる観点から、金属板221の処理室1側の表面に対してコーティング処理が行われていてもよい。
The material forming the
図5に示すように、スリット221sは、厚さ方向から視てアンテナ3と直交する方向に長手方向をとる矩形状を成すものであり、アンテナ3と処理室1との間に位置するようにアンテナ3の直下に形成されている。スリット221sは各アンテナ3に対応する位置に形成されている。具体的には1つのアンテナ3に対応する位置に、複数個のスリット221sが形成されている。より具体的にいうと、アンテナ3が有する各導体要素31に対応する位置に1つ又は複数個のスリット221sが形成されている。本実施形態では、各導体要素31に対応する位置に6つのスリット221sが形成されている。スリット221sの数はこれに限らず仕様に応じて適宜変更されてもよい。各スリット221sはここでは同一形状を成しているが、異なる形状であってもよい。各スリット221sは互いに平行に配置されてもよく、非平行であってもよい。
As shown in FIG. 5, the
誘電体板222は、アンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に透過させるとともに、スリット221sを塞いで処理室1内の真空を保持するものである。具体的にこの誘電体板222は、それ全体が誘電体物質で構成された平板状をなすものである。ここでは誘電体板222の板厚を金属板221の板厚よりも小さくしているが、これに限定されない。アンテナ3と処理室1との間の距離を短くする観点から薄い方が好ましい。誘電体板222の板厚は、処理室1を真空排気した状態において、スリット221sから受ける処理室1の内外の差圧に耐え得る強度を備えればよく、スリット221sの数や長さや誘電体板222の材質等の仕様に応じて適宜設定されてよい。
The
誘電体板222は、金属板221に形成された複数のスリット221sを覆って塞ぐように、金属板221のアンテナ3側の表面に設けられている。具体的には、誘電体板222は、複数のスリット221sの周囲を取り囲んで密着するように、金属板221のアンテナ3側の表面に接触している。誘電体板222と金属板221は、その間にシール構造(図示しない)を介在させていることにより真空シールされている。ここではシール構造は、誘電体板222と金属板221の間に設けられた、例えばOリングやガスケット等のシール部材や接着剤により実現される。これらのシール部材は、複数のスリット221sの全てを一挙に取り囲みように設けられてもよいし、複数のスリット221sを個別に取り囲むように設けられてもよい。また、誘電体板222が樹脂材料等の高弾性を有する材料から成る場合には、シール構造は誘電体板222の弾性力により実現されてもよい。
The
ここで本実施形態の誘電体板222は、図4(図3のA部の拡大図)に示すように、無機材料から成る無機層222aと有機材料から成る有機層222bとが積層した積層構造を成すように構成されている。なお本明細書で言う「無機材料から成る」とは、無機材料を主成分(50%超)として含有することを意味し、無機材料以外の材料を含むことを除外するものではない。「有機材料から成る」についても同様の意味である。
Here, the
無機層222aは板状を成すものであり、その板厚は、処理室1を真空排気した状態において、スリット221sから受ける処理室1の内外の差圧に耐え得る強度を備えていることが好ましいく、例えば約0.7mm~約14.5mm程度が好ましいがこれに限らない。処理室1に効率よく高周波磁場を供給する観点から、その厚みは薄いほど好ましい。無機層222aを構成する無機材料は、高周波磁場を透過することができ、かつ有機層222bよりも優れた耐圧性を発揮できる材料が好ましい。無機材料は、具体的には、無アルカリガラス、石英ガラス又はセラミックスから選択される少なくとも1種であることが好ましい。
The
有機層222bはシート状を成すものであり、その厚みは薄いほど好ましい。具体的には有機層222bの厚みは、約0.5mm~約2.0mm程度が好ましい。有機層222bを構成する有機材料は、高周波磁場を透過でき、かつ無機層222aよりも優れた柔軟性を発揮できる材料が好ましい。有機材料は、具体的には、ポリテトラフルオロエチレン(テフロン)又はポリイミドから選択される少なくとも1種であることが好ましい。
The
誘電体板222は、このような無機層222aと有機層222bとが、処理室1からアンテナ3に向かってこの順に積層されている。有機層222bは、アンテナ3側から平面視して、少なくとも各スリット221s上に位置するように無機層222a上に積層されている。ここでは有機層222bは、無機層222aの上面の全面にわたって積層されている。
In the
無機層222aと有機層222bとは、その界面において互いに接合されている。無機層222aと有機層222bとの積層接合は、任意の接合方法により行われてもよいが、高周波による自己発熱を低減する観点から、無機層222aと有機層222bとが、接着剤等の接着部材を介することなく、直接的に接合していることが好ましい。
The
窓部材22は、金属板221と誘電体板222とを保持する保持枠223を更に備えている。保持枠223は、金属板221と誘電体板222を、容器本体21の上面21bに対して押さえ付けて保持するものである。図3及び図5に示すように、保持枠223は平板状をなすものであり、処理室1に設けられる基板Wの表面と実質的に平行になるように誘電体板222上に配置されている。具体的には保持枠223はその下面が、誘電体板222及び金属板221の上面に接触するように配置されている。保持枠223は、ネジ機構等の固定部材(図示しない)により容器本体21の上面21bに脱着可能に取り付けられている。
The
保持枠223を構成する材料は、例えば、Cu、Al、Zn、Ni、Sn、Si、Ti、Fe、Cr、Nb、C、Mo、W又はCoを含む群から選択される1種の金属又はそれらの合金等であってよい。また、内部を流れる誘導電流を小さくする観点から、保持枠223は誘電体により構成されていることが好ましい。このような誘電体材料として、例えばアルミナ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等のセラミックス、石英ガラス、無アルカリガラス等の無機材料、フッ素樹脂(例えばテフロン)等の樹脂材料等を挙げることができる。また、保持枠223を固定するためのボルト等の固定部材も、保持枠223と同様にセラミック等の誘電体材料から構成されていることが好ましい。
The material forming the holding
保持枠223には厚さ方向に貫通する長孔状の開口223оが複数形成されており、当該開口223оから誘電体板222が露出している。図5に示すように、開口223оは各アンテナ3(具体的には各導体要素31)に対応する位置に形成されている。より具体的には、開口223оは、厚さ方向から視て各アンテナ3とこれに対応する位置にある磁場透過窓5とを取り囲むように形成されている。ここでは、3本のアンテナ3(すなわち9本の導体要素31)に対応するように、9個の開口223оが形成されている。
A plurality of elongated openings 223' are formed through the holding
<本実施形態の効果>
このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置100によれば、磁場透過窓5を形成する窓部材22の一部をセラミックス等の誘電体材料よりも靭性が大きい金属材料で構成しているので、誘電体材料だけで磁場透過窓5を構成する場合に比べて磁場透過窓5の厚みを小さくすることができる。これにより、アンテナ3から処理室1までの距離を短くすることができ、アンテナ3から生じた高周波磁場を処理室1内に効率よく供給することができる。
<Effects of this embodiment>
According to the
また、磁場透過性に優れた無機材料から成る無機層222aと、これよりも柔軟性に優れた有機材料から成る有機層222bとを積層して誘電体板222を構成しているので、誘電体板222自体の厚みを小さくしながらも、真空処理時における処理室1の内外の差圧による誘電体板222の急激な破損を防止できる。ここで、板状の無機層222aとシート上の有機層222bとを処理室1側からアンテナ3側に向かって順に積層しているので、無機層222aが割れる等して破損した場合であっても、有機層222bにより当該破損個所を塞いでシールすることができる。これにより、無機層222aが万一割れた場合であっても、真空漏れによる処理室内1の急激な圧力変動を防止して真空ポンプ等の破損を防止することができ、その被害を小さくすることができる。
In addition, since the
さらに、容器本体21の開口211を塞ぐように金属板221を設けるので、プラズマ生成空間たる処理室1を取り囲む部材を全て電気的に接地することができる。これにより、アンテナ3の電圧によるプラズマへの影響を低減することができ、電子温度の低減及びイオンエネルギーの低減を可能にすることができる。
Furthermore, since the
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other Modified Embodiments>
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments.
前記実施形態では、無機層222aと有機層222bとが、処理室1からアンテナ3に向かってこの順に積層されていたがこれに限らない。他の実施形態では、図6に示すように、処理室1からアンテナ3に向かって有機層222bと無機層222aとが順に積層されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
また前記実施形態では、誘電体板222は1つの無機層222aと1つの有機層222bが積層された2層構造であったがこれに限らず、3層以上が積層された構造であってもよい。例えば図7に示すように、2つの有機層222bの間に1つの無機層222aが配置されるように構成されていてもよい。
In the above-described embodiment, the
他の実施形態の無機層222aは、その内部に金属性のワイヤー等の線状の補強部材を備えていてもよい。このようにすれば、真空排気を過度に行う等して無機層が割れる等破損した場合であっても、その破片が飛散することをより効果的に防止できる。この場合、補強部材は、アンテナ3側から平面視して、アンテナ3と交差するように設けられることが好ましく、例えばアンテナ3と成す角度が約30°以上、約90°以下であることが好ましい。このようにすれば、補強部材においてアンテナ3に沿った方向に流れる逆電流を低減し、発熱や及び高周波磁場の透過性の低下等を低減できる。
In another embodiment, the
前記実施形態では、誘電体板222は、無機層222aと有機層222bとが積層した積層構造を成すものであったが、これに限らない。他の実施形態の誘電体板222は、図8に示すように、無機繊維に有機材料を含浸させた繊維強化材料から成る繊維強化層により構成された単層構造のものであってもよい。この場合、誘電体板222は、ガラス繊維にポリイミドを含浸させた繊維強化型材料により構成されていることが好ましい。
In the above-described embodiment, the
また誘電体板222は、前記した繊維強化型複合材料により構成された繊維強化層と、無機材料(無アルカリガラス、石英ガラス、セラミックス等)から成る無機層とが積層した多層構造であってもよい。この場合、繊維強化層がシート状を成し、無機層が板状を成しており、無機層と繊維強化層とが処理室1からアンテナ3に向かってこの順に積層されていることが好ましい。
The
前記実施形態では窓部材22は容器本体21の上面21bに取り付けられていたが、これに限らない。他の実施形態では、容器本体21の上面に設けられたフランジ等に取り付けられもよい。
Although the
前記実施形態では、保持枠223の開口223оは各導体要素31に対応する位置に複数形成されていたが、これに限定されない。他の実施形態では、厚さ方向から視て、全ての導体要素31を取り囲むように1つの開口が形成されていてもよい。
In the above-described embodiment, a plurality of openings 223' of the holding
前記実施形態のプラズマ処理装置100は、アンテナ3を複数本備えていたが、これに限らずアンテナ3を1本のみ備えていてもよい。
Although the
前記実施形態のプラズマ処理装置100は、アンテナ3は、複数の導体要素31と、互いに隣り合う導体要素31と電気的に直列接続された定量素子であるコンデンサ32とを備えるものであったがこれに限らない。他の実施形態では、アンテナ3は1つの導体要素31のみを備え、コンデンサ32を備えていなくてもよい。
In the
前記実施形態ではアンテナ3は直線状の導体であったが、これに限らず、スパイラル型の導体やドーム状コイルであってもよい。
Although the
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
100 ・・・プラズマ処理装置
1 ・・・処理室
21 ・・・容器本体
211 ・・・開口
221 ・・・金属板
221s・・・スリット
222 ・・・誘電体板
222a・・・無機層
222b・・・有機層
3 ・・・アンテナ
4 ・・・高周波電源
5 ・・・磁場透過窓
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記処理室を形成する壁に開口を有する容器本体と、
前記開口を塞ぐように設けられ、厚さ方向に貫通するスリットが形成されている金属板と、
前記金属板に接触して支持され、前記スリットを前記処理室の外部側から塞ぐ誘電体板と、
前記金属板に対向するように前記処理室の外部に設けられ、高周波電源に接続されて高周波磁場を生じさせるアンテナと、
を備え、
前記誘電体板が、
(i)無機材料から成る無機層と有機材料から成る有機層とが積層したものである、又は
(ii)無機繊維に有機材料を含浸させた繊維強化材料を含む、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus that vacuum-processes an object to be processed placed in a processing chamber using plasma,
a container body having an opening in a wall forming the processing chamber;
a metal plate provided to block the opening and having a slit penetrating in the thickness direction;
a dielectric plate supported in contact with the metal plate and blocking the slit from the outside of the processing chamber;
an antenna provided outside the processing chamber so as to face the metal plate and connected to a high frequency power supply to generate a high frequency magnetic field;
with
The dielectric plate
(i) A plasma treatment apparatus comprising a laminate of an inorganic layer made of an inorganic material and an organic layer made of an organic material, or (ii) including a fiber-reinforced material in which inorganic fibers are impregnated with an organic material.
前記無機層が板状を成すものであり、
前記有機層がシート状を成すものである請求項1に記載のプラズマ処理装置。 (i) the dielectric plate is a laminate of the inorganic layer and the organic layer;
The inorganic layer has a plate shape,
2. A plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said organic layer is in the form of a sheet.
前記無機層と前記有機層とが、前記処理室から前記アンテナに向かってこの順に積層されている請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。 (i) the dielectric plate is a laminate of the inorganic layer and the organic layer;
3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said inorganic layer and said organic layer are laminated in this order from said processing chamber toward said antenna.
前記無機層と前記有機層とが互いに接合されている請求項1~3のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。 (i) the dielectric plate is a laminate of the inorganic layer and the organic layer;
4. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said inorganic layer and said organic layer are bonded to each other.
前記無機材料が、無アルカリガラス、石英ガラス又はセラミックスから選択される1種であり、
前記有機材料が、ポリテトラフルオロエチレン又はポリイミドから選択される1種である請求項1~4のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。 (i) the dielectric plate is a laminate of the inorganic layer and the organic layer;
the inorganic material is one selected from alkali-free glass, quartz glass, and ceramics;
5. The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein said organic material is one selected from polytetrafluoroethylene and polyimide.
前記無機繊維がガラス繊維であり、前記有機材料がポリイミドである請求項1に記載のプラズマ処理装置。 wherein the dielectric plate (ii) comprises the fiber reinforced material;
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein said inorganic fiber is glass fiber and said organic material is polyimide.
前記繊維強化材料から成る繊維強化層と、無機材料から成る無機層とが積層したものである請求項1又は6に記載のプラズマ処理装置。 (ii) the dielectric plate includes the fiber reinforced material;
7. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the fiber reinforced layer made of the fiber reinforced material and the inorganic layer made of the inorganic material are laminated.
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