JP7758918B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
特許文献1には、スリットが形成されている金属板と、金属板に接触して支持され、スリットを塞ぐ誘電体板と、金属板に対向するように処理室の外部に設けられ、高周波磁場を生じさせるアンテナと、を備えるプラズマ処理装置が開示されている。特許文献1に開示のプラズマ処理装置は、アンテナから生じた高周波磁場を処理室に効率良く供給することができる。 Patent Document 1 discloses a plasma processing apparatus that includes a metal plate with a slit formed therein, a dielectric plate that is supported in contact with the metal plate and blocks the slit, and an antenna that is located outside the processing chamber facing the metal plate and generates a high-frequency magnetic field. The plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1 can efficiently supply the high-frequency magnetic field generated by the antenna to the processing chamber.
特許文献1に開示のプラズマ処理装置では、処理室の外部に直線状をなす複数のアンテナが並んで配置されている。アンテナに近いほどプラズマが強くなるため、上記プラズマ処理装置では、処理室に配置された被処理物にプラズマ処理を均一に行うことができないという問題がある。 The plasma processing apparatus disclosed in Patent Document 1 has multiple antennas arranged in a straight line outside the processing chamber. Because the plasma becomes stronger the closer to the antenna, this plasma processing apparatus has the problem of being unable to uniformly perform plasma processing on the workpiece placed in the processing chamber.
本発明の一態様は、被処理物にプラズマ処理を均一に行うことを目的とする。 One aspect of the present invention aims to perform uniform plasma processing on a workpiece.
上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係るプラズマ処理装置は、被処理物を内部に収容する真空容器と、前記真空容器の外部に設けられ、高周波磁場を生じさせるアンテナと、前記真空容器の内部でプラズマを発生させるために、前記高周波磁場を前記真空容器の内部に導入させる、前記真空容器の壁面に設けられた磁場導入窓と、前記アンテナが前記高周波磁場を生じさせている状態で、前記アンテナを前記磁場導入窓に沿って平行移動させる機構部と、を備える。 In order to solve the above problems, a plasma processing apparatus according to one aspect of the present invention comprises a vacuum vessel that houses an object to be processed therein, an antenna that is provided outside the vacuum vessel and generates a high-frequency magnetic field, a magnetic field introduction window provided in a wall surface of the vacuum vessel that introduces the high-frequency magnetic field into the vacuum vessel to generate plasma inside the vacuum vessel, and a mechanism that translates the antenna along the magnetic field introduction window while the antenna is generating the high-frequency magnetic field.
本発明の一態様によれば、被処理物にプラズマ処理を均一に行うことができる。 According to one aspect of the present invention, plasma processing can be performed uniformly on the workpiece.
〔実施形態1〕
<プラズマ処理装置1の構成>
図1は、本発明の実施形態1に係るプラズマ処理装置1の断面構成を示す断面図である。図1において、アンテナ6が移動する方向をX軸方向、真空容器2から磁場導入窓3に向かう方向をZ軸方向、X軸方向及びZ軸方向の両方の方向に直交する方向をY軸方向とする。X軸方向、Y軸方向及びZ軸方向は互いに直交する方向である。図1の符号101及び102は、機構部7によってアンテナ6がX軸方向に移動する様子を示している。なお、図1においてアンテナ6及び機構部7については、断面図ではなくY軸方向から見た図となっている。
[Embodiment 1]
<Configuration of Plasma Processing Apparatus 1>
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, the direction in which the antenna 6 moves is the X-axis direction, the direction from the vacuum vessel 2 toward the magnetic field introduction window 3 is the Z-axis direction, and the direction perpendicular to both the X-axis direction and the Z-axis direction is the Y-axis direction. The X-axis direction, the Y-axis direction, and the Z-axis direction are perpendicular to each other. Reference numerals 101 and 102 in FIG. 1 indicate how the antenna 6 is moved in the X-axis direction by the mechanism unit 7. Note that in FIG. 1, the antenna 6 and the mechanism unit 7 are not shown in a cross-sectional view but are shown as seen from the Y-axis direction.
図1に示すように、プラズマ処理装置1は、誘導結合型のプラズマP1を用いて基板等の被処理物W1にプラズマ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もしくは有機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、または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、被処理物W1は、各種用途に用いられる半導体基板であり得る。さらに被処理物W1は、例えば工具等のように、基板状の形態には限られない。被処理物W1に施す処理は、例えば、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法あるいはスパッタ法による膜形成、プラズマによるエッチング、アッシング、被覆膜除去等である。 As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 1 performs plasma processing on a substrate or other workpiece W1 using an inductively coupled plasma P1. Here, the substrate may be, for example, a substrate for a flat panel display (FPD) such as a liquid crystal display or an organic electroluminescence (EL) display, or a flexible substrate for a flexible display. The workpiece W1 may also be a semiconductor substrate used for various applications. Furthermore, the workpiece W1 is not limited to a substrate-like form, such as a tool. Processing performed on the workpiece W1 includes, for example, film formation using plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) or sputtering, plasma etching, ashing, and coating film removal.
プラズマ処理装置1は、真空容器2と、磁場導入窓3と、アンテナ6と、機構部7と、高周波電源8と、保持部9と、を備える。高周波電源8については図2に示す。真空容器2の内部には、真空排気され、かつ、ガスが導入される処理室21が形成される。処理室21内には保持部9が収容され、保持部9は被処理物W1を保持するステージである。真空容器2は例えば金属製の容器である。真空容器2の壁面22には、厚さ方向に貫通する開口部23が形成されている。真空容器2は電気的に接地されている。 The plasma processing apparatus 1 comprises a vacuum vessel 2, a magnetic field introduction window 3, an antenna 6, a mechanism 7, a high-frequency power supply 8, and a holder 9. The high-frequency power supply 8 is shown in Figure 2. A processing chamber 21 is formed inside the vacuum vessel 2, which is evacuated and into which gas is introduced. The processing chamber 21 contains a holder 9, which is a stage that holds the workpiece W1. The vacuum vessel 2 is, for example, a metal vessel. An opening 23 that penetrates the wall surface 22 of the vacuum vessel 2 in the thickness direction is formed. The vacuum vessel 2 is electrically grounded.
処理室21に導入されるガスは、処理室21に収容される被処理物W1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法によって被処理物W1に膜形成を行う場合には、ガスは、原料ガスまたはそれをH2等の希釈ガス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、それぞれ被処理物W1上に形成することができる。 The gas introduced into the processing chamber 21 may be selected according to the processing to be performed on the workpiece W1 accommodated in the processing chamber 21. For example, when a film is formed on the workpiece W1 by plasma CVD, the gas is a source gas or a gas obtained by diluting the source gas with a diluent gas such as H. More specifically, when the source gas is SiH , a Si film can be formed on the workpiece W1 ; when the source gas is SiH + NH, a SiN film can be formed; when the source gas is SiH + O , a SiO film can be formed; and when the source gas is SiF + N , a SiN:F film (fluorinated silicon nitride film) can be formed.
磁場導入窓3は、金属板4及び誘電体板5を有する。磁場導入窓3は、処理室21でプラズマP1を発生させるために、アンテナ6から生じた高周波磁場を処理室21に導入させる。Z軸方向に向かって、金属板4及び誘電体板5が順に配置される。 The magnetic field introduction window 3 has a metal plate 4 and a dielectric plate 5. The magnetic field introduction window 3 introduces a high-frequency magnetic field generated by the antenna 6 into the processing chamber 21 in order to generate plasma P1 in the processing chamber 21. The metal plate 4 and the dielectric plate 5 are arranged in order in the Z-axis direction.
図2は、図1に示すプラズマ処理装置1の、説明上必要な部材のみを示した斜視図である。なお、図2では、真空容器2、誘電体板5及び筐体B1等の図示を省略している。図2の符号201及び202は、機構部7によってアンテナ6がX軸方向に移動する様子を示している。 Figure 2 is a perspective view of the plasma processing apparatus 1 shown in Figure 1, showing only the components necessary for explanation. Note that the vacuum vessel 2, dielectric plate 5, and housing B1 are not shown in Figure 2. Reference numerals 201 and 202 in Figure 2 indicate the movement of the antenna 6 in the X-axis direction by the mechanism 7.
金属板4は、開口部23を塞ぐように真空容器2の壁面22に設けられる。金属板4には、金属板4をZ軸方向に貫通する複数のスリット41が形成される。複数のスリット41のそれぞれはX軸方向(第1方向)に延伸し、かつ、複数のスリット41はY軸方向(第2方向)に沿って並ぶように配置されている。金属板4は、被処理物W1の表面と実質的に平行になるように配置されている。 The metal plate 4 is provided on the wall surface 22 of the vacuum vessel 2 so as to cover the opening 23. The metal plate 4 has multiple slits 41 formed therein, penetrating the metal plate 4 in the Z-axis direction. Each of the multiple slits 41 extends in the X-axis direction (first direction), and the multiple slits 41 are arranged so as to be aligned along the Y-axis direction (second direction). The metal plate 4 is arranged so as to be substantially parallel to the surface of the workpiece W1.
誘電体板5は、真空容器2の外部側から金属板4に接して設けられるとともに、金属板4に重なる。また、誘電体板5は、複数のスリット41を真空容器2の外部側から塞ぐように、金属板4のアンテナ6側の表面に設けられる。誘電体板5は、真空容器2の内部と外部とを隔離する。これにより、誘電体板5によって、処理室21の真空状態を維持することができる。より具体的には、開口部23を塞ぐ金属板4と、複数のスリット41を塞ぐ誘電体板5と、によって、処理室21の真空状態が維持される。 The dielectric plate 5 is provided in contact with the metal plate 4 from the outside of the vacuum vessel 2 and overlaps the metal plate 4. The dielectric plate 5 is also provided on the surface of the metal plate 4 on the antenna 6 side so as to block the multiple slits 41 from the outside of the vacuum vessel 2. The dielectric plate 5 separates the inside and outside of the vacuum vessel 2. This allows the dielectric plate 5 to maintain a vacuum state in the processing chamber 21. More specifically, the vacuum state in the processing chamber 21 is maintained by the metal plate 4 blocking the opening 23 and the dielectric plate 5 blocking the multiple slits 41.
誘電体板5の全体は、誘電体物質で構成されており、誘電体板5は、平板状を成すものである。誘電体板5を構成する材料は、アルミナ、炭化ケイ素もしくは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、ポリイミド、または、テフロン(登録商標)等のフッ素樹脂のような樹脂材料であってもよい。誘電体板5を構成する材料にテフロンが含まれる場合、誘電体板5は、部分的に透過性の領域を有するものであり、テフロンシートにガラスシートを接着した構造であってもよい。 The entire dielectric plate 5 is made of a dielectric material and has a flat plate shape. The material that makes up the dielectric plate 5 may be ceramics such as alumina, silicon carbide, or silicon nitride, inorganic materials such as quartz glass or alkali-free glass, polyimide, or a resin material such as fluororesin such as Teflon (registered trademark). If the material that makes up the dielectric plate 5 includes Teflon, the dielectric plate 5 has partially transparent regions and may have a structure in which a glass sheet is bonded to a Teflon sheet.
アンテナ6は、直線状を成し、真空容器2の外部に設けられており、磁場導入窓3と対向し、かつ、Y軸方向に延伸するように、機構部7によって支持されている。アンテナ6が真空容器2の外部に設けられていることにより、アンテナ6が真空容器2の内部に設けられている場合に比べて、アンテナ6から被処理物W1への輻射熱の影響を小さくすることができる。これにより、フィルム材料からなる被処理物W1に対してもプラズマ処理を行うことができる。アンテナ6は、処理室21に収容される被処理物W1の表面と実質的に平行になるように配置されている。 The antenna 6 is linear and located outside the vacuum vessel 2, facing the magnetic field introduction window 3 and supported by the mechanism 7 so as to extend in the Y-axis direction. Because the antenna 6 is located outside the vacuum vessel 2, the effect of radiant heat from the antenna 6 on the workpiece W1 can be reduced compared to when the antenna 6 is located inside the vacuum vessel 2. This allows plasma processing to be performed on workpieces W1 made of film material. The antenna 6 is positioned so as to be substantially parallel to the surface of the workpiece W1 contained in the processing chamber 21.
アンテナ6は、機構部7を介して高周波電源8から高周波電力が印加されると、高周波磁場を生じさせる。これにより、処理室21に囲まれる空間に誘導電界が発生し、その空間に誘導結合型のプラズマP1が生成される。アンテナ6から生じた高周波磁場は、誘電体板5及び複数のスリット41を透過して処理室21に供給される。 When high-frequency power is applied from the high-frequency power supply 8 via the mechanism 7, the antenna 6 generates a high-frequency magnetic field. This generates an inductive electric field in the space surrounded by the processing chamber 21, and an inductively coupled plasma P1 is generated in that space. The high-frequency magnetic field generated by the antenna 6 passes through the dielectric plate 5 and multiple slits 41 and is supplied to the processing chamber 21.
<機構部7の構成>
機構部7は、アンテナ6が高周波磁場を生じさせている状態で、アンテナ6を磁場導入窓3に沿ってX軸方向に平行移動させる。このとき、機構部7は、平面F1に沿ってアンテナ6を平行移動させる。平面F1は、XY平面に平行であるとともに、被処理物W1の表面に平行である。
<Configuration of mechanism unit 7>
While the antenna 6 is generating a high-frequency magnetic field, the mechanism 7 translates the antenna 6 in the X-axis direction along the magnetic field introduction window 3. At this time, the mechanism 7 translates the antenna 6 along a plane F1. The plane F1 is parallel to the XY plane and also parallel to the surface of the workpiece W1.
アンテナ6が、複数のスリット41が延伸する方向であるX軸方向に平行移動することにより、アンテナ6から生じた高周波磁場をスリット41から被処理物W1に継続して供給することができるため、被処理物W1に効率的にプラズマ処理を行うことができる。また、表面積が大きい被処理物W1にプラズマ処理を行うことができる。 By moving the antenna 6 parallel to the X-axis, which is the direction in which the multiple slits 41 extend, the high-frequency magnetic field generated by the antenna 6 can be continuously supplied to the workpiece W1 through the slits 41, allowing efficient plasma treatment of the workpiece W1. Furthermore, plasma treatment can be performed on workpieces W1 with large surface areas.
図2に示すように、機構部7は、アームA1~A6と、連結部C1~C4と、を有する。高周波電源8からアンテナ6に高周波電力が供給されるとき、高周波電源8から、アームA5、連結部C2、アームA2、連結部C1、アームA1、アンテナ6、アームA3、連結部C3、アームA4、連結部C4及びアームA6の順に電流が流れる。アームA1~A6はそれぞれ導電性を有する部材である。 As shown in FIG. 2, the mechanism 7 has arms A1 to A6 and connecting portions C1 to C4. When high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 8 to the antenna 6, current flows from the high-frequency power supply 8 through arm A5, connecting portion C2, arm A2, connecting portion C1, arm A1, antenna 6, arm A3, connecting portion C3, arm A4, connecting portion C4, and arm A6 in this order. Each of arms A1 to A6 is a conductive member.
アームA1~A6は、アンテナ6を支持しつつアンテナ6に高周波電力を供給するためのものである。アームA1は、直線部A11及び回転軸A12を有する。直線部A11の一端は、アンテナ6の給電側端部61と接続されており、直線部A11の他端は、回転軸A12と屈曲するように接続されている。 Arms A1 to A6 support antenna 6 and supply high-frequency power to it. Arm A1 has a straight section A11 and a rotation axis A12. One end of straight section A11 is connected to the power supply end 61 of antenna 6, and the other end of straight section A11 is connected so as to bend with respect to rotation axis A12.
連結部C1は、アームA1,A2間を回動可能に連結する。連結部C1は、第1部材としての第1円板C11と、第2部材としての第2円板C12と、を有する。第1円板C11は回転軸A12と固定されている。つまり、第1円板C11は、連結部C1に接続されたアームA1の一方のアーム端に固定されている。第2円板C12はアームA2の回転軸A22と固定されている。つまり、第2円板C12は、連結部C1に接続されたアームA2の他方のアーム端に固定されている。 The connecting portion C1 rotatably connects the arms A1 and A2. The connecting portion C1 has a first disk C11 as a first member and a second disk C12 as a second member. The first disk C11 is fixed to the rotation axis A12. In other words, the first disk C11 is fixed to one arm end of the arm A1 connected to the connecting portion C1. The second disk C12 is fixed to the rotation axis A22 of the arm A2. In other words, the second disk C12 is fixed to the other arm end of the arm A2 connected to the connecting portion C1.
アームA2は、直線部A21と、回転軸A22,A23と、を有する。直線部A21の一端は、回転軸A22と屈曲するように接続されており、直線部A21の他端は、回転軸A23と屈曲するように接続されている。 Arm A2 has a straight portion A21 and rotation axes A22 and A23. One end of straight portion A21 is connected to rotation axis A22 so as to bend, and the other end of straight portion A21 is connected to rotation axis A23 so as to bend.
連結部C2は、アームA2,A5間を回動可能に連結する。連結部C2は、第1部材としての第1円板C21と、第2部材としての第2円板C22と、を有する。第1円板C21は回転軸A23と固定されている。つまり、第1円板C21は、連結部C2に接続されたアームA2の一方のアーム端に固定されている。第2円板C22は、回転軸であるアームA5と固定されている。つまり、第2円板C22は、連結部C2に接続されたアームA5の他方のアーム端に固定されている。アームA5の一方のアーム端は、高周波電源8に電気的に接続されている。 Connecting portion C2 rotatably connects arms A2 and A5. Connecting portion C2 has a first disk C21 as a first member and a second disk C22 as a second member. The first disk C21 is fixed to the rotation axis A23. In other words, the first disk C21 is fixed to one arm end of arm A2 connected to connecting portion C2. The second disk C22 is fixed to arm A5, which is the rotation axis. In other words, the second disk C22 is fixed to the other arm end of arm A5 connected to connecting portion C2. One arm end of arm A5 is electrically connected to high-frequency power source 8.
アームA3の一端は、アンテナ6の接地側端部62と接続されている。アームA3、連結部C3、アームA4及び連結部C4の構成はそれぞれ、アームA1、連結部C1、アームA2及び連結部C2の構成と同じである。アームA6の一方のアーム端は電気的に接地される、つまり、グランドに接続され、アームA6の他方のアーム端は連結部C4に接続される。 One end of arm A3 is connected to the grounded end 62 of antenna 6. The configurations of arm A3, connecting portion C3, arm A4, and connecting portion C4 are the same as the configurations of arm A1, connecting portion C1, arm A2, and connecting portion C2, respectively. One arm end of arm A6 is electrically grounded, i.e., connected to ground, and the other arm end of arm A6 is connected to connecting portion C4.
<連結部C1の構成>
図3は、図2に示すプラズマ処理装置1が備える機構部7の連結部C1の断面構成を示す断面図である。連結部C1において、第1円板C11と第2円板C12とが相対的に回転可能であるとともに、第1円板C11と第2円板C12とがコンデンサを構成することが好ましい。これにより、当該コンデンサによりアンテナ6によるリアクタンスを低減させることに加えて、第1円板C11と第2円板C12とが相対的に回転することにより、磁場導入窓3に沿ってアンテナ6を平行移動させる構成を実現できる。具体的に以下に説明する。
<Configuration of connecting portion C1>
3 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of the connecting portion C1 of the mechanism portion 7 included in the plasma processing apparatus 1 shown in FIG. In the connecting portion C1, the first disk C11 and the second disk C12 are preferably rotatable relative to each other, and the first disk C11 and the second disk C12 preferably form a capacitor. This configuration not only reduces the reactance of the antenna 6 using the capacitor, but also allows the antenna 6 to translate parallel to the magnetic field introduction window 3 by rotating the first disk C11 and the second disk C12 relative to each other. This will be described in detail below.
図3に示すように、連結部C1は、樹脂からなる筐体B1を有する。筐体B1は、第1円板C11と第2円板C12とが平行平板コンデンサを構成するように、第1円板C11と第2円板C12とを、ギャップG1を介して平行に保持し、かつ、互いに回転可能に支持する。これにより、第1円板C11及び第2円板C12を連結部C1で互いに回転可能にし、かつ、平行平板コンデンサを構成することができる。筐体B1の内部には、凹部71,72が互いに間隔を開けて平行に形成されている。凹部71,72はそれぞれ、筐体B1の内部に環状に形成されている。凹部71に第1円板C11が入り込み、凹部72に第2円板C12が入り込む。 As shown in Figure 3, the connecting portion C1 has a housing B1 made of resin. The housing B1 holds the first disk C11 and the second disk C12 in parallel via a gap G1 and supports them rotatably relative to each other so that the first disk C11 and the second disk C12 form a parallel plate capacitor. This allows the first disk C11 and the second disk C12 to rotate relative to each other at the connecting portion C1 and form a parallel plate capacitor. Inside the housing B1, recesses 71 and 72 are formed parallel to each other and spaced apart. The recesses 71 and 72 are each formed in an annular shape inside the housing B1. The first disk C11 fits into recess 71, and the second disk C12 fits into recess 72.
筐体B1の両側には、開口部73,74が形成されており、開口部73に回転軸A12が入り込み、開口部74に回転軸A22が入り込む。開口部73と回転軸A12との間にはシール部材75が設けられており、開口部74と回転軸A22との間にはシール部材76が設けられている。シール部材75,76は、筐体B1の内部に充填された冷却液が筐体B1の外部に漏れることを防ぐためのものであり、例えばOリングである。 Openings 73 and 74 are formed on both sides of the housing B1, with the rotating shaft A12 entering through opening 73 and the rotating shaft A22 entering through opening 74. A seal member 75 is provided between opening 73 and the rotating shaft A12, and a seal member 76 is provided between opening 74 and the rotating shaft A22. The seal members 75 and 76 are, for example, O-rings, and are used to prevent the coolant filled inside the housing B1 from leaking outside the housing B1.
アンテナ6、アームA1~A6及び連結部C1~C4には、冷却液を流通させる流路FL1が形成されている。連結部C1においては、回転軸A12,A22の内部に流路FL1が形成されている。これにより、アンテナ6、アームA1~A6及び連結部C1~C4の発熱を抑制することができるため、アンテナ6、アームA1~A6及び連結部C1~C4から被処理物W1へ熱の影響が及ぶことを低減することができる。 A flow path FL1 for circulating coolant is formed in the antenna 6, arms A1-A6, and connecting portions C1-C4. In connecting portion C1, flow path FL1 is formed inside the rotation axes A12 and A22. This suppresses heat generation in the antenna 6, arms A1-A6, and connecting portions C1-C4, thereby reducing the thermal impact from the antenna 6, arms A1-A6, and connecting portions C1-C4 on the workpiece W1.
アンテナ6、アームA1~A6は、内部に冷却液を流通させる流路FL1が形成される中空構造のパイプである。回転軸A12,A22の内部に形成された流路FL1に冷却液が流通することにより、筐体B1の内部に冷却液が充填される。流路FL1に流通する冷却液としては、電気絶縁の観点から、高抵抗の水が好ましく、例えば純水またはそれに近い水が好ましい。また、当該冷却液としては、例えばフッ素系不活性液体などの水以外の液冷媒を用いてもよい。 The antenna 6 and arms A1-A6 are hollow pipes with a flow path FL1 formed inside them for the flow of coolant. Coolant flows through the flow path FL1 formed inside the rotating shafts A12 and A22, filling the interior of the housing B1 with coolant. From the perspective of electrical insulation, high-resistance water is preferred as the coolant flowing through flow path FL1, and pure water or water close to it is preferable. Alternatively, a liquid refrigerant other than water, such as a fluorine-based inert liquid, may be used as the coolant.
機構部7には、連結部C1の第1円板C11と第2円板C12とを相対的に回転させるモータM1,M2が設けられている。具体的には、モータM1は、回転軸A12に設けられており、モータM2は、回転軸A22に設けられている。モータM1,M2は、プラズマ処理装置1が備える制御部10に電気的に接続されている。 The mechanism unit 7 is provided with motors M1 and M2 that rotate the first and second disks C11 and C12 of the connecting unit C1 relative to one another. Specifically, motor M1 is provided on rotation shaft A12, and motor M2 is provided on rotation shaft A22. Motors M1 and M2 are electrically connected to the control unit 10 provided in the plasma processing apparatus 1.
モータM1が回転することにより、回転軸A12が回転し、回転軸A12に接続された直線部A11は、Y軸方向と平行で回転軸A12に沿った軸周りに回転する。モータM2が回転することにより、回転軸A22が回転し、回転軸A22に接続された直線部A21は、Y軸方向と平行で回転軸A22に沿った軸周りに回転する。 When motor M1 rotates, rotation axis A12 rotates, and linear portion A11 connected to rotation axis A12 rotates around an axis parallel to the Y-axis direction and along rotation axis A12. When motor M2 rotates, rotation axis A22 rotates, and linear portion A21 connected to rotation axis A22 rotates around an axis parallel to the Y-axis direction and along rotation axis A22.
制御部10は、モータM1,M2の回転角度によってアンテナ6の平行移動を制御する。制御部10は、アンテナ6が図1に示す平面F1に沿って平行移動するように、モータM1,M2に制御信号を送信する。連結部C1の第1円板C11と第2円板C12とをモータM1,M2により相対的に回転させることにより、制御部10によってモータM1,M2の回転動作によるアンテナ6の位置決めを容易に行うことができる。連結部C2~C4の断面構成は、図3に示す連結部C1の断面構成と同じである。モータM2は、回転軸A22ではなく回転軸A23に設けられていてもよい。 The control unit 10 controls the translation of the antenna 6 based on the rotation angle of the motors M1 and M2. The control unit 10 sends control signals to the motors M1 and M2 so that the antenna 6 translates along the plane F1 shown in FIG. 1. By rotating the first and second disks C11 and C12 of the connecting portion C1 relatively using the motors M1 and M2, the control unit 10 can easily position the antenna 6 through the rotation of the motors M1 and M2. The cross-sectional configuration of the connecting portions C2 to C4 is the same as the cross-sectional configuration of the connecting portion C1 shown in FIG. 3. The motor M2 may be provided on the rotation axis A23 instead of the rotation axis A22.
以上により、プラズマ処理装置1では、高周波磁場を生じさせるアンテナ6が、真空容器2の壁面22に設けられた磁場導入窓3に対して平行移動するため、被処理物W1にプラズマ処理を均一に行うことができる。また、機構部7が真空容器2の外部でアンテナ6を平行移動させるため、処理室21内に移動機構を設ける場合におけるパーティクルの発生を抑制することができる。 As described above, in the plasma processing apparatus 1, the antenna 6 that generates the high-frequency magnetic field moves parallel to the magnetic field introduction window 3 provided on the wall surface 22 of the vacuum vessel 2, allowing for uniform plasma processing of the workpiece W1. Furthermore, because the mechanism unit 7 translates the antenna 6 outside the vacuum vessel 2, the generation of particles that would occur if a movement mechanism were provided inside the processing chamber 21 can be suppressed.
〔実施形態2〕
本発明の実施形態2について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図4は、本発明の実施形態2に係るプラズマ処理装置1Aの断面構成を示す断面図である。
[Embodiment 2]
A second embodiment of the present invention will be described below. For ease of explanation, the same reference numerals are used to designate components having the same functions as those described in the first embodiment, and the description thereof will not be repeated. Figure 4 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of a plasma processing apparatus 1A according to the second embodiment of the present invention.
図4に示すように、プラズマ処理装置1Aは、実施形態1のプラズマ処理装置1とは、検出部11を備える点が異なる。検出部11は、アンテナ6により生じたプラズマP1の発光を検出する。具体的には、検出部11は例えば分光器であり、特定波長の発光強度を検出する。検出部11は、処理室21内に複数設けられ、被処理物W1と金属板4との間に配置されている。複数の検出部11は、X軸方向に並び、被処理物W1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 FIG. 4, the plasma processing apparatus 1A differs from the plasma processing apparatus 1 of embodiment 1 in that it includes a detection unit 11. The detection unit 11 detects the light emitted from the plasma P1 generated by the antenna 6. Specifically, the detection unit 11 is, for example, a spectroscope, and detects the light emission intensity of a specific wavelength. Multiple detection units 11 are provided in the processing chamber 21 and are arranged between the workpiece W1 and the metal plate 4. The multiple detection units 11 are aligned in the X-axis direction and are arranged so as to be substantially parallel to the surface of the workpiece W1.
制御部10は、複数の検出部11にも接続されており、複数の検出部11によって検出されたプラズマP1の発光に基づき、機構部7によるアンテナ6の平行移動を制御する。具体的には、制御部10は、複数の検出部11によって検出された、特定波長におけるプラズマP1の発光強度に基づき、機構部7によるアンテナ6の移動速度を制御する。これにより、プラズマP1の発光を検出しながらアンテナ6の位置調整が可能であるため、プラズマP1の処理の調整を容易に行うことができる。 The control unit 10 is also connected to multiple detection units 11, and controls the parallel movement of the antenna 6 by the mechanism unit 7 based on the light emission of the plasma P1 detected by the multiple detection units 11. Specifically, the control unit 10 controls the movement speed of the antenna 6 by the mechanism unit 7 based on the light emission intensity of the plasma P1 at a specific wavelength detected by the multiple detection units 11. This makes it possible to adjust the position of the antenna 6 while detecting the light emission of the plasma P1, making it easy to adjust the processing of the plasma P1.
〔実施形態3〕
本発明の実施形態3について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図5は、本発明の実施形態3に係るプラズマ処理装置1Bの、説明上必要な部材のみを示した斜視図である。なお、図5では、真空容器2及び誘電体板5等の図示を省略している。図5の符号301及び302は、機構部7Aによってアンテナ6がX軸方向に移動する様子を示している。
[Embodiment 3]
A third embodiment of the present invention will be described below. For ease of explanation, components having the same functions as those described in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and their description will not be repeated. Fig. 5 is a perspective view showing only the components necessary for explanation of a plasma processing apparatus 1B according to the third embodiment of the present invention. Note that the vacuum vessel 2, the dielectric plate 5, and the like are not shown in Fig. 5. Reference numerals 301 and 302 in Fig. 5 indicate the movement of the antenna 6 in the X-axis direction by the mechanism 7A.
図5に示すように、プラズマ処理装置1Bは、実施形態1のプラズマ処理装置1とは、機構部7が機構部7Aに変更されている点が異なる。機構部7Aは、接続部81と、アーム82~85と、台車91と、レール93,94と、を有する。接続部81は、配線W2を介して高周波電源8と電気的に接続されるとともに、アーム82,84と電気的に接続される。アーム82~85はそれぞれ導電性を有する部材である。 As shown in FIG. 5, plasma processing apparatus 1B differs from plasma processing apparatus 1 of embodiment 1 in that mechanism unit 7 has been replaced with mechanism unit 7A. Mechanism unit 7A has connection unit 81, arms 82-85, a carriage 91, and rails 93 and 94. Connection unit 81 is electrically connected to high-frequency power supply 8 via wiring W2, and is also electrically connected to arms 82 and 84. Arms 82-85 are each electrically conductive members.
アーム82の一端は接続部81と電気的に接続され、アーム82の他端はアーム83の一端と屈曲するように接続されている。アーム83の他端はアンテナ6の一端と接続されている。アーム84の一端は接続部81と電気的に接続され、アーム84の他端はアーム85の一端と屈曲するように接続されている。アーム85の他端はアンテナ6の他端と接続されている。 One end of arm 82 is electrically connected to connection part 81, and the other end of arm 82 is connected to one end of arm 83 so as to bend. The other end of arm 83 is connected to one end of antenna 6. One end of arm 84 is electrically connected to connection part 81, and the other end of arm 84 is connected to one end of arm 85 so as to bend. The other end of arm 85 is connected to the other end of antenna 6.
接続部81は、台車91の上に設けられており、台車91の車輪92は、レール93,94の上を移動する。レール93,94は、被処理物W1の表面と実質的に平行になるように配置されている。レール93,94は、X軸方向に延伸する。 The connection part 81 is provided on a carriage 91, and the wheels 92 of the carriage 91 move on rails 93 and 94. The rails 93 and 94 are arranged so as to be substantially parallel to the surface of the workpiece W1. The rails 93 and 94 extend in the X-axis direction.
車輪92がレール93,94の上を移動することにより、アンテナ6は磁場導入窓3に沿って平行移動する。車輪92には図示しないモータが設けられており、当該モータは、制御部10に電気的に接続されている。制御部10は、車輪92に設けられたモータの回転角度によってアンテナ6の平行移動を制御する。 As the wheels 92 move on the rails 93 and 94, the antenna 6 moves parallel to the magnetic field introduction window 3. A motor (not shown) is provided on the wheels 92, and the motor is electrically connected to the control unit 10. The control unit 10 controls the parallel movement of the antenna 6 by the rotation angle of the motor provided on the wheels 92.
〔実施形態4〕
本発明の実施形態4について、以下に説明する。なお、説明の便宜上、実施形態1にて説明した部材と同じ機能を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図6は、本発明の実施形態3に係るプラズマ処理装置が備える機構部の連結部CN1,CN2の断面構成を示す断面図である。図6では制御部10を省略している。
[Embodiment 4]
A fourth embodiment of the present invention will be described below. For ease of explanation, components having the same functions as those described in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals, and their description will not be repeated. Fig. 6 is a cross-sectional view showing the cross-sectional configuration of connecting portions CN1 and CN2 of a mechanism included in a plasma processing apparatus according to a third embodiment of the present invention. The control unit 10 is omitted from Fig. 6.
実施形態3に係るプラズマ処理装置では、実施形態1に係るプラズマ処理装置1に比べて、図6の符号401に示すように、連結部C1が連結部CN1に変更され、回転軸A12がアーム部材AR1に変更され、筐体B1が筐体B2に変更されている。連結部CN1は、第1部材としての筐体B2と、第2部材としての第2円板C12と、を有する。筐体B2はアーム部材AR1と固定されている。つまり、筐体B2は、連結部CN1に接続されたアームの一方のアーム端に固定されている。アーム部材AR1には流路FL1が形成されていてもよい。筐体B2は導電性を有する部材である。 In the plasma processing apparatus of embodiment 3, compared to the plasma processing apparatus 1 of embodiment 1, as shown by reference numeral 401 in FIG. 6, the connecting portion C1 is changed to connecting portion CN1, the rotation axis A12 is changed to arm member AR1, and the housing B1 is changed to housing B2. The connecting portion CN1 has a housing B2 as a first member and a second circular plate C12 as a second member. The housing B2 is fixed to the arm member AR1. In other words, the housing B2 is fixed to one arm end of the arm connected to the connecting portion CN1. A flow path FL1 may be formed in the arm member AR1. The housing B2 is a conductive member.
筐体B2の片側には、開口部72Aが形成されており、開口部72Aに回転軸A22が入り込む。開口部72Aと回転軸A22との間にはシール部材73Aが設けられている。シール部材73Aは、筐体B2の内部に充填された冷却液が筐体B2の外部に漏れることを防ぐためのものであり、例えばOリングである。 An opening 72A is formed on one side of the housing B2, and the rotating shaft A22 fits into the opening 72A. A sealing member 73A is provided between the opening 72A and the rotating shaft A22. The sealing member 73A is an O-ring, for example, and is used to prevent the coolant filled inside the housing B2 from leaking out of the housing B2.
また、筐体B2と第2円板C12とが相対的に回転可能であるとともに、筐体B2と第2円板C12とがコンデンサを構成する。具体的には、筐体B2の内壁71Aと第2円板C12との間でコンデンサが構成される。 Furthermore, the housing B2 and the second disc C12 are rotatable relative to each other, and the housing B2 and the second disc C12 form a capacitor. Specifically, the capacitor is formed between the inner wall 71A of the housing B2 and the second disc C12.
回転軸A22は、開口部72Aにおいて、シール部材73Aにより回転可能に支持される。つまり、筐体B2は、第2円板C12を回転可能に支持する。これにより、筐体B2が回転せずに固定されるとともに、第2円板C12が回転可能である構成を実現できる。このため、モータM1が不要になり、回転に必要なモータの数を少なくすることができる。 The rotating shaft A22 is rotatably supported by the sealing member 73A in the opening 72A. In other words, the housing B2 rotatably supports the second disc C12. This allows the housing B2 to be fixed and not rotate, while the second disc C12 is rotatable. This eliminates the need for the motor M1, reducing the number of motors required for rotation.
<変形例>
図6の符号402は、図6の符号401に示す連結部CN1の変形例の断面構成を示す断面図である。図6の符号402に示すように、連結部CN2は、連結部CN1に比べて、筐体B2が筐体B3に変更され、回転軸A22が回転軸AR2に変更されてもよい。
<Modification>
Reference numeral 402 in Fig. 6 is a cross-sectional view showing a cross-sectional configuration of a modified example of the coupling portion CN1 shown by reference numeral 401 in Fig. 6. As shown by reference numeral 402 in Fig. 6, compared to the coupling portion CN1, the housing B2 of the coupling portion CN2 may be changed to a housing B3, and the rotation axis A22 may be changed to a rotation axis AR2.
連結部CN2は、第1部材としての筐体B3と、第2部材としての円板CA,CB,CCと、を有する。筐体B3はアーム部材AR1と固定されている。つまり、筐体B3は、連結部CN2に接続されたアームの一方のアーム端に固定されている。筐体B3は導電性を有する部材である。 Connecting part CN2 has a housing B3 as a first member and discs CA, CB, and CC as a second member. Housing B3 is fixed to arm member AR1. In other words, housing B3 is fixed to one end of the arm connected to connecting part CN2. Housing B3 is a conductive member.
筐体B3の片側には、開口部74Bが形成されており、開口部74Bに回転軸AR2が入り込む。開口部74Bと回転軸AR2との間にはシール部材75Bが設けられている。シール部材75Bは、筐体B3の内部に充填された冷却液が筐体B3の外部に漏れることを防ぐためのものであり、例えばOリングである。 An opening 74B is formed on one side of the housing B3, and the rotating shaft AR2 fits into the opening 74B. A seal member 75B is provided between the opening 74B and the rotating shaft AR2. The seal member 75B is an O-ring, for example, and is used to prevent the coolant filled inside the housing B3 from leaking out of the housing B3.
また、筐体B3と円板CA,CB,CCとが相対的に回転可能であるとともに、筐体B3と円板CA,CB,CCとがコンデンサを構成する。円板CA,CB,CCは、互いに間隔を開けて平行に回転軸AR2に設けられている。筐体B3の内部には、凸部72B,73Bが互いに間隔を開けて平行に形成されている。凸部72B,73Bはそれぞれ、筐体B3の内部に環状に形成されている。 The housing B3 and the disks CA, CB, and CC are rotatable relative to each other, and together they form a capacitor. The disks CA, CB, and CC are mounted on the rotation axis AR2, spaced apart and parallel to each other. Inside the housing B3, convex portions 72B and 73B are formed parallel and spaced apart from each other. The convex portions 72B and 73B are each formed in an annular shape inside the housing B3.
円板CAは、筐体B3の内壁71Bと凸部72Bとの間に配置され、円板CBは、凸部72Bと凸部73Bとの間に配置され、円板CCは、凸部73Bの近傍に配置される。これにより、円板CAと凸部72Bとの間にコンデンサが構成され、円板CBと凸部72B,73Bとの間にコンデンサが構成され、円板CCと凸部73Bとの間にコンデンサが構成される。回転軸AR2は、開口部74Bにおいて、シール部材75Bにより回転可能に支持される。つまり、筐体B3は、円板CA,CB,CCを回転可能に支持する。 Disc CA is positioned between inner wall 71B and convex portion 72B of housing B3, disc CB is positioned between convex portions 72B and 73B, and disc CC is positioned near convex portion 73B. This forms a capacitor between disc CA and convex portion 72B, a capacitor between disc CB and convex portions 72B and 73B, and a capacitor between disc CC and convex portion 73B. Rotation axis AR2 is rotatably supported by sealing member 75B at opening 74B. In other words, housing B3 rotatably supports discs CA, CB, and CC.
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope of the claims. Embodiments obtained by appropriately combining the technical means disclosed in different embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
1、1A、1B プラズマ処理装置
2 真空容器
3 磁場導入窓
4 金属板
5 誘電体板
6 アンテナ
7、7A 機構部
10 制御部
11 検出部
22 壁面
41 スリット
82~85、A1~A6 アーム
B1 筐体
B2、B3 筐体(第1部材)
C1~C4、CN1、CN2 連結部
C11、C21 第1円板(第1部材)
C12、C22 第2円板(第2部材、円板)
CA、CB、CC 円板
FL1 流路
G1 ギャップ
M1、M2 モータ
P1 プラズマ
W1 被処理物
REFERENCE SIGNS LIST 1, 1A, 1B Plasma processing apparatus 2 Vacuum vessel 3 Magnetic field introduction window 4 Metal plate 5 Dielectric plate 6 Antenna 7, 7A Mechanical section 10 Control section 11 Detection section 22 Wall surface 41 Slits 82 to 85, A1 to A6 Arm B1 Housing B2, B3 Housing (first member)
C1 to C4, CN1, CN2: Connection parts C11, C21: First circular plate (first member)
C12, C22 Second disc (second member, disc)
CA, CB, CC Disk FL1 Flow path G1 Gap M1, M2 Motor P1 Plasma W1 Workpiece
Claims (8)
前記真空容器の外部に設けられ、高周波磁場を生じさせるアンテナと、
前記真空容器の内部でプラズマを発生させるために、前記高周波磁場を前記真空容器の内部に導入させる、前記真空容器の壁面に設けられた磁場導入窓と、
前記アンテナが前記高周波磁場を生じさせている状態で、前記アンテナを前記磁場導入窓に沿って平行移動させる機構部と、を備え、
前記機構部は、
前記アンテナを支持しつつ前記アンテナに高周波電力を供給するための複数のアームと、
前記アーム間を回動可能に連結する連結部と、を有し、
前記連結部は、
前記連結部に接続された一方のアーム端に固定された第1部材と、
前記連結部に接続された他方のアーム端に固定された第2部材と、を有し、
前記第1部材と前記第2部材とが相対的に回転可能であるとともに、前記第1部材と前記第2部材とがコンデンサを構成することを特徴とするプラズマ処理装置。 a vacuum vessel for accommodating an object to be treated therein;
an antenna provided outside the vacuum vessel and generating a high-frequency magnetic field;
a magnetic field introduction window provided on a wall surface of the vacuum vessel, which introduces the high-frequency magnetic field into the vacuum vessel in order to generate plasma inside the vacuum vessel;
a mechanism for translating the antenna along the magnetic field introduction window while the antenna generates the high-frequency magnetic field ,
The mechanism unit includes:
a plurality of arms for supporting the antenna and supplying high frequency power to the antenna;
a connecting portion that rotatably connects the arms,
The connecting portion is
a first member fixed to one arm end connected to the connecting portion;
a second member fixed to the other arm end connected to the connecting portion,
10. A plasma processing apparatus, wherein the first member and the second member are rotatable relative to each other, and the first member and the second member form a capacitor .
前記モータの回転角度によって前記アンテナの平行移動を制御する制御部をさらに備えることを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。 the mechanism unit is provided with a motor that rotates the first member and the second member of the connecting unit relative to each other,
2. The plasma processing apparatus according to claim 1 , further comprising a control unit that controls the parallel movement of the antenna according to a rotation angle of the motor.
前記真空容器の外部に設けられ、高周波磁場を生じさせるアンテナと、
前記真空容器の内部でプラズマを発生させるために、前記高周波磁場を前記真空容器の内部に導入させる、前記真空容器の壁面に設けられた磁場導入窓と、
前記アンテナが前記高周波磁場を生じさせている状態で、前記アンテナを前記磁場導入窓に沿って平行移動させる機構部と、
前記アンテナから生じたプラズマの発光を検出する検出部と、
前記検出部によって検出されたプラズマの発光に基づき、前記機構部による前記アンテナの平行移動を制御する制御部と、を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。 a vacuum vessel for accommodating an object to be treated therein;
an antenna provided outside the vacuum vessel and generating a high-frequency magnetic field;
a magnetic field introduction window provided on a wall surface of the vacuum vessel, which introduces the high-frequency magnetic field into the vacuum vessel in order to generate plasma inside the vacuum vessel;
a mechanism for translating the antenna along the magnetic field introduction window while the antenna generates the high frequency magnetic field;
a detection unit that detects the light emitted from the plasma generated by the antenna;
a control unit that controls the translation of the antenna by the mechanism unit based on the plasma light emission detected by the detection unit.
前記複数のスリットのそれぞれは第1方向に延伸し、かつ、前記複数のスリットは前記第1方向と直交する第2方向に沿って並ぶように配置されており、
前記アンテナは、前記第2方向に延伸するように配置された直線状のアンテナであり、
前記機構部は、前記アンテナを前記第1方向に平行移動させることを特徴とする請求項7に記載のプラズマ処理装置。 the magnetic field introduction window further includes a metal plate provided in contact with the dielectric plate and having a plurality of slits formed therein;
Each of the plurality of slits extends in a first direction, and the plurality of slits are arranged to be aligned along a second direction perpendicular to the first direction,
the antenna is a linear antenna arranged to extend in the second direction,
8. The plasma processing apparatus according to claim 7 , wherein the mechanism section translates the antenna in the first direction.
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