JP2008091571A - Plasma processing equipment, its using method, and process for manufacturing gas supply pipe parts - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide plasma processing equipment for improving gas flow. <P>SOLUTION: The microwave plasma processing equipment 100 has a first gas supply pipe part 28a with a nozzle A, a second gas supply pipe part 28b with a nozzle B located below, a first sidewall supporting each first gas supply pipe part 28a at the opposite ends thereof, a second sidewall supporting each second gas supply pipe part 28b at the opposite ends thereof such that the nozzle B opens toward the substrate, and first and second gas passages 42a and 42b constituting first and second buffer spaces 42a1 and 42b1 at a part thereof. Argon gas and oxygen gas are passed from a first buffer space 42a1 to each first gas supply pipe part 28a and supplied from the nozzle A to a processing chamber U. Silane gas is passed from a second buffer space 42a2 to each second gas supply pipe part 28b and supplied from the nozzle B to the processing chamber U. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、ガスをプラズマ化させて被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置、プラズマ処理装置の使用方法およびガス供給管パーツの製造方法に関する。より詳細には、プラズマ処理装置へのガスの供給に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus that converts a plasma into a gas to process an object to be processed, a method for using the plasma processing apparatus, and a method for manufacturing a gas supply pipe part. More specifically, it relates to the supply of gas to the plasma processing apparatus.

従来から、処理室内の上段および下段にそれぞれ一体的に設けられた2系統のガスシャワーヘッドから複数種類の異なるガスをそれぞれ供給するプラズマ処理装置が提案されている(たとえば、特許文献1を参照。)。   Conventionally, there has been proposed a plasma processing apparatus that supplies a plurality of different gases from two gas shower heads that are integrally provided in the upper and lower stages of the processing chamber, respectively (see, for example, Patent Document 1). ).

このうち、上段のガスシャワーヘッドは、たとえば、アルゴンガスなどのプラズマ励起ガスを処理室内に供給するために用いられる。一方、下段のガスシャワーヘッドは、たとえば、シランガスなどの処理ガスを処理室内に供給するために用いられる。このようにして異なるガスを処理室内の所望の位置にそれぞれ噴射する機構を設けることにより、プラズマが均一に生成され、被処理体上に均一かつ良質なプラズマ処理を施すことができる。   Among these, the upper gas shower head is used, for example, to supply a plasma excitation gas such as argon gas into the processing chamber. On the other hand, the lower gas shower head is used, for example, to supply a processing gas such as silane gas into the processing chamber. By providing a mechanism for injecting different gases to desired positions in the processing chamber in this way, plasma is uniformly generated, and uniform and high-quality plasma processing can be performed on the object to be processed.

特開平7−312348号公報JP 7-31348 A

しかしながら、ガスシャワーヘッドに設けられたガス穴の直径が0.1〜0.5mmであると、ガスシャワーヘッドから噴き出されるガスの流速は、音速程度となる。この結果、異なるガスをガス種の性質に合わせて処理室内の所望の位置に噴射しても、噴射された各ガスの流速が非常に早いために、処理室内にて過剰に攪拌されてしまい、良好なプラズマ処理を行うことができない。   However, when the diameter of the gas hole provided in the gas shower head is 0.1 to 0.5 mm, the flow velocity of the gas ejected from the gas shower head is about the speed of sound. As a result, even if different gases are injected to a desired position in the processing chamber in accordance with the nature of the gas species, the flow rate of each injected gas is very fast, and thus the gas is excessively stirred in the processing chamber. Good plasma treatment cannot be performed.

そこで、ガスの過剰な攪拌を抑制するために、ガス噴射孔を大きくすることも考えられる、しかし、その場合、ガス噴射孔の位置がガス供給源から遠いほどガス噴射孔から噴射されるガスの流量が少なくなり、プラズマが不均一に生成されるという問題が生じる。   Therefore, it is conceivable to enlarge the gas injection hole in order to suppress excessive stirring of the gas. However, in this case, the farther the gas injection hole is from the gas supply source, the more the gas injected from the gas injection hole. The problem is that the flow rate is reduced and plasma is generated non-uniformly.

上記問題を解消するために、本発明では、ガスの過剰な攪拌を抑制し、ガスの流れを良好にするプラズマ処理装置、プラズマ処理装置の使用方法およびガス供給管パーツの製造方法が提供される。   In order to solve the above problems, the present invention provides a plasma processing apparatus, a method for using the plasma processing apparatus, and a method for manufacturing a gas supply pipe part that suppress excessive gas stirring and improve the gas flow. .

すなわち、上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、ガスをプラズマ化させ、被処理体をプラズマ処理する処理室を備えたプラズマ処理装置であって、第1の噴射孔を複数有する複数本の第1のガス供給管パーツと、上記複数の第1の噴射孔が被処理体と対向する上記処理室の天井面に向かって開口するように、各第1のガス供給管パーツを上記各第1のガス供給管パーツの両端にてそれぞれ支持する第1の壁と、上記第1の壁の内部に設けられた第1のガス通路と、第1のガスを上記第1のガス通路から上記複数本の第1のガス供給管パーツへ通し、上記複数の第1の噴射孔から上記処理室に供給する第1のガス供給手段と、上記第1のガス供給管パーツより被処理体に近い位置に設けられ、第2の噴射孔を複数有する複数本の第2のガス供給管パーツと、上記複数の第2の噴射孔が被処理体に向かって開口するように、各第2のガス供給管パーツを上記各第2のガス供給管パーツの両端にてそれぞれ支持する第2の壁と、上記第2の壁の内部に設けられた第2のガス通路と、第2のガスを上記第2のガス通路から上記複数本の第2のガス供給管パーツへ通し、上記複数の第2の噴射孔から上記処理室に供給する第2のガス供給手段とを備えたプラズマ処理装置が供給される。   That is, in order to solve the above-described problem, according to one aspect of the present invention, a plasma processing apparatus including a processing chamber that converts a gas into plasma and plasma-processes an object to be processed. A plurality of first gas supply pipe parts and a plurality of first gas supply pipes such that the plurality of first injection holes open toward the ceiling surface of the processing chamber facing the object to be processed. A first wall for supporting the parts at both ends of each of the first gas supply pipe parts; a first gas passage provided in the first wall; and a first gas for the first gas. A first gas supply means for supplying gas from the gas passage to the plurality of first gas supply pipe parts and supplying the processing chamber from the plurality of first injection holes; and the first gas supply pipe parts. A plurality of second injection holes provided at positions close to the object to be processed The second gas supply pipe parts and the second gas supply pipe parts are arranged at both ends of the second gas supply pipe parts so that the plurality of second injection holes open toward the object to be processed. And a second gas passage provided inside the second wall, and a plurality of second gas supplies from the second gas passage. A plasma processing apparatus is provided that includes a second gas supply unit that is supplied to the processing chamber from the plurality of second injection holes through the tube parts.

これによれば、複数の第1の噴射孔が被処理体と対向する処理室の天井面に向かって開口している。よって、第1のガスは、天井面に向かって噴き出され、天井面に衝突して速度を落としながら、被処理体側に拡散していく。このようにして、第1のガスは、その速度を低下させながら、処理室内全体に万遍なく供給される。この結果、第1のガスが均一にプラズマ化され、生成されたプラズマにより、被処理体に向かって供給される第2のガスを均一にプラズマ化することができる。   According to this, the some 1st injection hole is opening toward the ceiling surface of the process chamber facing a to-be-processed object. Therefore, the first gas is jetted toward the ceiling surface, and diffuses toward the object to be processed while colliding with the ceiling surface and reducing the speed. In this way, the first gas is uniformly supplied to the entire processing chamber while reducing its speed. As a result, the first gas is uniformly converted into plasma, and the second gas supplied toward the object to be processed can be uniformly converted into plasma by the generated plasma.

また、かかる構成によれば、第1のガス供給管パーツおよび第2のガス供給管パーツは、別々に複数本設けられていて、一体的に形成されていない。これにより、ガス供給管パーツを損傷した場合にも、そのパーツのみを交換すればよいので、メンテナンスが容易な装置を利用者に提供することができる。   Moreover, according to this structure, the 1st gas supply pipe part and the 2nd gas supply pipe part are provided with two or more separately, and are not integrally formed. As a result, even if the gas supply pipe part is damaged, only the part needs to be replaced, so that an apparatus that can be easily maintained can be provided to the user.

上記第1のガス通路には、第1のバッファ空間が設けられ、上記第1のガス供給手段は、上記第1のバッファ空間を介して上記複数本の第1のガス供給管パーツの両端から上記第1のガスを供給してもよい。また、上記第2のガス通路には、第2のバッファ空間が設けられ、上記第2のガス供給手段は、上記第2のバッファ空間を介して上記複数本の第2のガス供給管パーツの両端から上記第2のガスを供給してもよい。   The first gas passage is provided with a first buffer space, and the first gas supply means is provided from both ends of the plurality of first gas supply pipe parts via the first buffer space. The first gas may be supplied. The second gas passage is provided with a second buffer space, and the second gas supply means is configured to connect the plurality of second gas supply pipe parts through the second buffer space. The second gas may be supplied from both ends.

これによれば、第1のガスは、第1のバッファ空間を通って第1のガス供給管パーツから処理室に供給される。また、第2のガスは、第2のバッファ空間を通って第2のガス供給管パーツから処理室に供給される。ここで、処理室内の圧力は数十mTorr〜数百mTorr程度、第1および第2のガス供給管パーツ内部の圧力は数Torr〜数十Torr程度、第1および第2のバッファ空間は数十〜数百Torr程度である。したがって、第1および第2のガスは、直ちに各ガス供給管パーツを通って各噴射孔から噴射されることなく、減速しながら第1および第2のバッファ空間全体に均一に広がり、一時的にバッファ空間内を滞留した後、各ガス供給管パーツ内部を通過して各噴射孔から処理室U内に導入される。   According to this, the first gas is supplied to the processing chamber from the first gas supply pipe part through the first buffer space. The second gas is supplied to the processing chamber from the second gas supply pipe part through the second buffer space. Here, the pressure in the processing chamber is about several tens mTorr to several hundreds mTorr, the pressure inside the first and second gas supply pipe parts is about several Torr to several tens Torr, and the first and second buffer spaces are several tens of Torr. About several hundred Torr. Accordingly, the first and second gases are not immediately injected from the injection holes through the gas supply pipe parts, but are uniformly spread throughout the first and second buffer spaces while being decelerated. After staying in the buffer space, the gas passes through each gas supply pipe part and is introduced into the processing chamber U from each injection hole.

これによれば、ガスは、一時的にバッファ空間内を滞留している間に、低速および均一化した状態になり、その後、処理室内全体に万遍なく供給される。この結果、第1および第2のガスが過剰に攪拌されることなく、各ガスから均一にプラズマが生成され、均一に生成されたプラズマにより、被処理体上に均一かつ良質なプラズマ処理を施すことができる。   According to this, the gas is in a low speed and uniform state while temporarily staying in the buffer space, and then is supplied uniformly throughout the processing chamber. As a result, plasma is uniformly generated from each gas without excessively stirring the first and second gases, and a uniform and high-quality plasma treatment is performed on the object to be processed by the uniformly generated plasma. be able to.

また、上記第1の壁および上記第2の壁は、金属から形成されていてもよい。これによれば、処理室内に供給されるエネルギーがマイクロ波の電界エネルギーである場合、マイクロ波は、金属を透過しない。よって、マイクロ波は、第1および第2のバッファ空間内に入り込むことができない。この結果、第1および第2のバッファ空間中でプラズマが生成されることはない。これにより、各バッファ空間内で異常放電が生じることによって、各バッファ空間近傍が焼損したり、各バッファ空間内にて各ガスが化学反応を起こすことにより各バッファ空間の内壁に反応生成物が付着することを回避することができる。   Further, the first wall and the second wall may be made of metal. According to this, when the energy supplied into the processing chamber is microwave electric field energy, the microwave does not pass through the metal. Therefore, the microwave cannot enter the first and second buffer spaces. As a result, plasma is not generated in the first and second buffer spaces. As a result, abnormal discharge occurs in each buffer space, the vicinity of each buffer space burns out, and each gas causes a chemical reaction in each buffer space, causing reaction products to adhere to the inner wall of each buffer space. Can be avoided.

上記複数本の第1のガス供給管パーツおよび上記複数本の第2のガス供給管パーツは、非金属から形成されていてもよい。   The plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts may be formed of a nonmetal.

特に、第1および第2のガス供給管パーツが誘電体から形成されている場合、各ガス供給管パーツが金属から形成されている場合に比べ、各ガス供給管パーツの表面に生じるシースの影響が少ない。このため、ガス供給管パーツの表面近傍の電磁界が乱れず、プラズマ生成の分布を歪めることがない。この結果、処理室内にてより均一なプラズマを生成することができる。また、ガスシャワーヘッドが金属から形成されていたときに生じていた問題、すなわち、ガス供給管が熱変形したり(たとえば、ガス供給管がプラズマの熱で折れたり、溶ける)、ガス供給管がプラズマ処理中に腐食するという問題を解消することができる。   In particular, when the first and second gas supply pipe parts are made of a dielectric, the influence of the sheath generated on the surface of each gas supply pipe part is greater than when each gas supply pipe part is made of metal. Less is. For this reason, the electromagnetic field near the surface of the gas supply pipe part is not disturbed, and the distribution of plasma generation is not distorted. As a result, more uniform plasma can be generated in the processing chamber. Further, the problem that occurred when the gas shower head was made of metal, that is, the gas supply pipe was thermally deformed (for example, the gas supply pipe was broken or melted by the heat of the plasma), or the gas supply pipe was The problem of corrosion during plasma processing can be solved.

上記複数の第1および上記複数の第2の噴射孔は、それぞれ等間隔に設けられていてもよい。これによれば、等間隔に配置された各噴射孔から、減速された各ガスが、等方向に均等に拡散される。これにより、均一に拡散された各ガスからより均一なプラズマを生成することができる。   The plurality of first and the plurality of second injection holes may be provided at equal intervals. According to this, each decelerated gas is uniformly diffused in equal directions from each injection hole arranged at equal intervals. Thereby, more uniform plasma can be generated from each gas diffused uniformly.

上記複数本の第1のガス供給管パーツは、互いに平行に設けられ、上記複数本の第2のガス供給管パーツは、互いに平行であって、上記複数本の第1のガス供給管パーツに垂直に設けられていてもよい。   The plurality of first gas supply pipe parts are provided in parallel to each other, and the plurality of second gas supply pipe parts are parallel to each other, and are connected to the plurality of first gas supply pipe parts. It may be provided vertically.

また、この場合、上記複数本の第1のガス供給管パーツと上記複数本の第2のガス供給管パーツとにより十字をなす部分にて反対側に向けて開口していてもよい。   In this case, the plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts may be opened toward the opposite side at a cross-shaped portion.

上記複数の第2の噴射孔は、第2の多孔質体(ポーラス材)により塞がれていてもよい。さらに、上記複数の第1の噴射孔は、第2の多孔質体により塞がれていてもよい。   The plurality of second injection holes may be blocked by a second porous body (porous material). Furthermore, the plurality of first injection holes may be closed by a second porous body.

一般的に、中空のガス管を通るガスの流速Vは、ガスの流量Qおよびガス管の断面積Aを用いて次式(1)のように表される。
V=Q/A・・・(1)
In general, the flow velocity V of the gas passing through the hollow gas pipe is expressed by the following equation (1) using the gas flow rate Q and the cross-sectional area A of the gas pipe.
V = Q / A (1)

ここで、処理容器内の圧力pが1Torr、処理容器内に噴射するガスの総流量Qが2.0×10―3/min、ガス穴の総数が22400個の場合、ガス穴1個あたりのガス流量Qは1488.1mm/secとなる。また、たとえば、噴射孔の直径が0.5mmのとき、ガス穴1個の断面積Aは、0.19635mmとなる。 Here, when the pressure p in the processing container is 1 Torr, the total flow rate Q of the gas injected into the processing container is 2.0 × 10 −3 m 3 / min, and the total number of gas holes is 22400, one gas hole The per unit gas flow rate Q is 1488.1 mm 3 / sec. For example, when the diameter of the injection hole is 0.5 mm, the cross-sectional area A of one gas hole is 0.19635 mm 2 .

処理容器内の圧力pおよび体積vが一定であると仮定した場合、直径が0.5mmのガスシャワーヘッドの噴射孔から噴射されるガスの流速Vは、式(1)を用いて次のように計算される。ただし、1atm=760Torrとする。
=1488.1×760/0.19635=5760m/s
Assuming that the pressure p and the volume v in the processing container are constant, the flow velocity V 0 of the gas injected from the injection hole of the gas shower head having a diameter of 0.5 mm is expressed by the following equation (1). Is calculated as follows. However, 1 atm = 760 Torr.
V 0 = 1488.1 × 760 / 0.19635 = 5760 m / s

一方、各第1および各第2の噴射孔が多孔質体により塞がれている場合のガスの流速について考える。処理容器内の圧力pおよび体積vが一定であると仮定した場合、多孔質体から噴射されるガスの流速Vは、式(1)を用いて次のように計算される。ただし、この場合、総断面積Aは、多孔質体の噴き出し口の断面積と気孔率との積で求められ、多孔質体の噴き出し口の直径が3mm、気孔率が50%のとき、総断面積Aは、具体的には、3.5343mmとなる。よって、ガス流速Vは、次のようにして求められる。
=1488.1×760/3.5343=320.2m/s
On the other hand, let us consider the gas flow velocity when each of the first and second injection holes is closed by a porous body. When it is assumed that the pressure p and the volume v in the processing container are constant, the flow velocity V t of the gas injected from the porous body is calculated as follows using the equation (1). However, in this case, the total cross-sectional area A is obtained by the product of the cross-sectional area of the outlet of the porous body and the porosity, and when the diameter of the outlet of the porous body is 3 mm and the porosity is 50%, Specifically, the cross-sectional area A is 3.5343 mm 2 . Therefore, the gas flow velocity V t is obtained as follows.
V t = 1488.1 × 760 / 3.5343 = 320.2 m / s

これらの計算結果によれば、直径が3mmの多孔質体の噴き出し口から噴射されるガスの流速Vは、直径が0.5mmのガス管の噴射孔から噴射されるガスの流速Vの1/20程度と非常に小さくなり、音速以下となる。この結果、音速以下のガス流速Vにて多孔質体からガスを噴き出すことができる。これにより、各ガスの攪拌を効率的に抑え、各ガスから均一なプラズマを生成することができ、被処理体に良好なプラズマ処理を施すことができる。 According to these calculation results, the flow velocity V t of the gas injected from the outlet of the porous body having a diameter of 3 mm is equal to the flow velocity V 0 of the gas injected from the injection hole of the gas pipe having the diameter of 0.5 mm. It becomes very small, about 1/20, and is below the sound speed. As a result, it is possible spewing gas from the porous body at subsonic gas flow velocity V t. Thereby, stirring of each gas can be suppressed efficiently, uniform plasma can be generated from each gas, and a good plasma treatment can be performed on the object to be processed.

上記複数本の第1のガス供給管パーツおよび上記複数本の第2のガス供給管パーツは、第1の多孔質体により形成され、上記複数の第1の噴射孔および上記複数の第2の噴射孔となる位置を除いてゾルゲル法により封止されていてもよい。   The plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts are formed of a first porous body, and the plurality of first injection holes and the plurality of second gas supply parts. It may be sealed by a sol-gel method except for the position to be the injection hole.

また、上記複数本の第1のガス供給管パーツおよび上記複数本の第2のガス供給管パーツは、第1の多孔質体と、上記第1の多孔質体に隣接して上記複数の第1の噴射孔および上記複数の第2の噴射孔となる位置に設けられる第2の多孔質体と、により形成され、上記第1の多孔質体および上記第2の多孔質体は、上記複数の第1の噴射孔および上記複数の第2の噴射孔となる位置を除いてゾルゲル法により封止されていてもよい。   The plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts include a first porous body and the plurality of second gas supply pipe parts adjacent to the first porous body. One injection hole and a second porous body provided at a position to be the plurality of second injection holes, and the first porous body and the second porous body include the plurality of the plurality of second injection holes. It may be sealed by the sol-gel method except for the positions of the first injection holes and the plurality of second injection holes.

このとき、上記第1の多孔質体の気孔率は、上記複数本の第1のガス供給管パーツおよび上記複数本の第2のガス供給管パーツの内部にてプラズマが生じないように、予め所定の値に定められていてもよい。   At this time, the porosity of the first porous body is set in advance so that plasma is not generated inside the plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts. It may be set to a predetermined value.

これによれば、第1および第2のガス供給管パーツ内は、多孔質体から形成されて、各ガス供給管パーツの内部にてプラズマが生じない。これにより、各ガス供給管パーツ内で異常放電が生じ、各各ガス供給管パーツが焼損したり、第1および第2のガス供給管パーツ内にて反応性ガスが化学反応を起こすことにより第1および第2のガス供給管パーツ内に反応生成物が付着することを回避することができる。   According to this, the first and second gas supply pipe parts are formed of the porous body, and no plasma is generated inside each gas supply pipe part. As a result, abnormal discharge occurs in each gas supply pipe part, each gas supply pipe part burns out, and the reactive gas causes a chemical reaction in the first and second gas supply pipe parts. It is possible to avoid the reaction product from adhering in the first and second gas supply pipe parts.

なお、第1の多孔質体の気孔率がとりえる所定の値とは、第1の多孔質体の平均気孔径が、第1の多孔質体を通過するガスのミーンフリーパス(平均自由工程)未満となる値である。たとえば、アルゴンガスのミーンフリーパスは、圧力が1mTorr、温度が室温のとき、75mm程度であるから、第1の多孔質体内の圧力が1Torr、温度が室温のとき、第1の多孔質体内でのアルゴンガスのミーンフリーパスは、75μm程度となる。ポーラス材の気孔率が、0.6未満であれば、第1の多孔質体内部の平均気孔径は75μm未満となるため、アルゴンガスが第1の多孔質体の内部に入っても、そのほとんどは内壁に衝突してしまう。したがって、第1の多孔質体の気孔率が、0.6未満であれば、プラズマは、第1の多孔質体内部で生成されないと考えられる。   The predetermined value that can be taken by the porosity of the first porous body means that the average pore diameter of the first porous body is a mean free path of gas passing through the first porous body (mean free step). ) Is a value less than. For example, the mean free path of argon gas is about 75 mm when the pressure is 1 mTorr and the temperature is room temperature. Therefore, when the pressure in the first porous body is 1 Torr and the temperature is room temperature, The mean free pass of argon gas is about 75 μm. If the porosity of the porous material is less than 0.6, the average pore diameter inside the first porous body is less than 75 μm, so even if argon gas enters the inside of the first porous body, Most will collide with the inner wall. Therefore, if the porosity of the first porous body is less than 0.6, it is considered that plasma is not generated inside the first porous body.

また、上記第2の多孔質体の気孔率は、上記第2の多孔質体から噴き出されるガスの流速が音速以下になるように、予め所定の値に定められていてもよい。   Further, the porosity of the second porous body may be set to a predetermined value in advance so that the flow velocity of the gas ejected from the second porous body is equal to or lower than the speed of sound.

これによれば、第1および第2の噴射孔に設けられた第2の多孔質体にガスが通されるとき、第1および第2のガスは、音速以下まで減速する。これにより、第1および第2のガスを、その流速を音速以下に減速してから処理室内に噴射させることができる。これにより、各ガスの過剰な攪拌を抑えて各ガスからより均一なプラズマを生成することができる。   According to this, when the gas is passed through the second porous body provided in the first and second injection holes, the first and second gases are decelerated to the speed of sound or less. As a result, the first and second gases can be injected into the processing chamber after the flow velocity is reduced below the sonic velocity. Thereby, it is possible to suppress the excessive stirring of each gas and generate more uniform plasma from each gas.

上記複数の第1の噴射孔のうち、隣接する噴射孔は、スリット状の開口で繋がり、上記複数の第2の噴射孔のうち、隣接する噴射孔は、スリット状の開口で繋がっていてもよい。   Of the plurality of first injection holes, adjacent injection holes are connected by slit-shaped openings, and among the plurality of second injection holes, adjacent injection holes are connected by slit-shaped openings. Good.

これによれば、第1および第2のガスは、第1および第2の噴射孔のみならず、スリット状の開口からも少しずつ漏れ出す。これにより、第1のガスが、処理室内全体に均等な間隔にて設けられた第1のガス供給管パーツ全体から処理室の天井面に向けて減速された状態で万遍なく噴き出されるとともに、第2のガスが、第1のガスが噴き出される方向と反対側(すなわち、被処理体側)に向けて減速された状態で万遍なく噴き出される。これにより、各ガスからより均一なプラズマを生成することができる。   According to this, the 1st and 2nd gas leaks little by little not only from the 1st and 2nd injection hole but from the slit-like opening. As a result, the first gas is uniformly ejected in a state of being decelerated from the entire first gas supply pipe parts provided at equal intervals throughout the processing chamber toward the ceiling surface of the processing chamber. The second gas is uniformly ejected while being decelerated toward the side opposite to the direction in which the first gas is ejected (that is, the object side). Thereby, more uniform plasma can be generated from each gas.

上記スリット状の開口は、第3の多孔質体にて塞がれていてもよい。さらに、上記第3の多孔質体の気孔率は、上記第3の多孔質体から噴き出されるガスの流速が音速以下になるように、予め所定の値に定められることができる。これによれば、第3の多孔質体を通過して処理室内に供給される各ガスを音速以下まで減速させることにより、ガスの過剰な攪拌を抑制することができる。   The slit-shaped opening may be closed with a third porous body. Furthermore, the porosity of the third porous body can be set in advance to a predetermined value so that the flow velocity of the gas ejected from the third porous body is equal to or lower than the speed of sound. According to this, excessive stirring of the gas can be suppressed by decelerating each gas supplied to the processing chamber through the third porous body to a speed of sound or less.

各多孔質体は、第1の多孔質体、第2の多孔質体および第3の多孔質体の順に気孔率が高くなっていてもよい。これにより、各ガスが輸送されている間、各ガスを輸送する部材(たとえば、ガス供給管パーツなど)の内部にて、プラズマが生成されることを防止することができるとともに、充分に減速させた状態で各ガスを処理室内に供給させることができる。   Each porous body may have a higher porosity in the order of the first porous body, the second porous body, and the third porous body. As a result, while each gas is being transported, plasma can be prevented from being generated inside a member (for example, a gas supply pipe part) that transports each gas, and the gas can be sufficiently decelerated. In this state, each gas can be supplied into the processing chamber.

上記第1のガスは、少なくとも不活性ガスを含み、上記第2のガスは、少なくとも反応性ガスを含んでいてもよい。これによれば、第1のガスは、不活性ガス、すなわち、非堆積性のガスであるため、処理室の天井面に向けて噴き出されても、反応生成物が天井面に付着することがない。これにより、天井面に堆積した反応生成物がパーティクルとなって、被処理体の表面に混入することを回避することができる。   The first gas may include at least an inert gas, and the second gas may include at least a reactive gas. According to this, since the first gas is an inert gas, that is, a non-depositing gas, the reaction product adheres to the ceiling surface even if it is ejected toward the ceiling surface of the processing chamber. There is no. Thereby, it can avoid that the reaction product deposited on the ceiling surface becomes particles and is mixed into the surface of the object to be processed.

上記第1のガスまたは上記第2のガスの少なくともいずれかは、複数のガスを混合した混合ガスであって、上記混合ガスが過剰反応する場合を除き、上記第1のガスは、上記第2のガスよりも結合エネルギーが大きいガスであってもよい。   At least one of the first gas and the second gas is a mixed gas obtained by mixing a plurality of gases, and the first gas is the second gas except when the mixed gas is excessively reacted. A gas having a larger binding energy than the other gas may be used.

これによれば、まず、結合エネルギーの大きい第1のガスが、入射直後の強いマイクロ波の電界エネルギーによってプラズマ化される。第1のガスがプラズマ着火した後、第1のガスより結合エネルギーの小さい第2のガスが、第1のガスが吹き出される位置より下方の位置に吹き出される。このとき、第1のガスおよび第2のガスは減速しながら別々の位置に吹き出されるので、各ガスが過剰に攪拌されて混ざり合うことはない。これにより、第2のガスは、第1のガスをプラズマ化するためにパワーを消費して弱められたマイクロ波の電界エネルギーによって、たとえば、良質の膜を形成するためのプリカーサー(前駆体)まで解離する(それ以上解離は進まない)。この結果、被処理体を精度よくプラズマ処理することができる。   According to this, first, the first gas having a large binding energy is turned into plasma by the strong microwave electric field energy immediately after incidence. After the first gas is ignited by plasma, the second gas having a binding energy smaller than that of the first gas is blown to a position below the position where the first gas is blown. At this time, since the first gas and the second gas are blown out to different positions while decelerating, the gases are not excessively stirred and mixed. As a result, the second gas, for example, reaches a precursor (precursor) for forming a high-quality film by the electric field energy of the microwave that is consumed and weakened to turn the first gas into plasma. Dissociate (no further dissociation). As a result, the object to be processed can be plasma-processed with high accuracy.

ただし、上記第1のガスまたは上記第2のガスの少なくともいずれかが、複数のガスを混合した混合ガスであって、その混合ガスが過剰反応する場合などの特殊な場合には、第1のガスおよび第2のガスの結合エネルギーの大小関係に関わらず、過剰反応が起きないように各ガスの噴射位置が決定される。   However, in a special case such as a case where at least one of the first gas and the second gas is a mixed gas in which a plurality of gases are mixed and the mixed gas is excessively reacted, the first gas Regardless of the magnitude relationship between the binding energy of the gas and the second gas, the injection position of each gas is determined so that excessive reaction does not occur.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、ガスをプラズマ化することによって、被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置の使用方法であって、第1のガスを複数本の第1のガス供給管パーツの両端から上記複数本の第1のガス供給管パーツに通し、その第1のガスを被処理体と対向する処理室の天井面に向かって開口する各第1のガス供給管パーツの第1の噴射孔から噴き出し、第2のガスを上記第1のガス供給管パーツより被処理体に近い位置に設けられた複数本の第2のガス供給管パーツの両端から上記複数本の第2のガス供給管パーツに通し、その第2のガスを被処理体に向かって開口する各第2のガス供給管パーツの第2の噴射孔から噴き出すプラズマ処理装置の使用方法が供給される。   In order to solve the above-described problem, according to another aspect of the present invention, there is provided a method of using a plasma processing apparatus for plasma processing a target object by converting a gas into a plasma. Each of the first gas supply pipe parts is passed from the both ends of the plurality of first gas supply pipe parts to the plurality of first gas supply pipe parts, and the first gas is opened toward the ceiling surface of the processing chamber facing the object to be processed. A plurality of second gas supply pipe parts which are ejected from the first injection holes of the first gas supply pipe parts and the second gas is provided at a position closer to the object to be processed than the first gas supply pipe parts. The plasma processing apparatus which passes from the both ends of the second gas supply pipe parts to the plurality of second gas supply pipe parts and ejects the second gas from the second injection holes of the second gas supply pipe parts which open toward the object to be processed How to use is supplied.

これによれば、各ガス供給管パーツを流れ、各噴射孔から噴き出されるガスを減速させ、処理室内にてガスの流れを良好に保ち、各ガスの過剰な攪拌を抑えることにより、各ガスから均一なプラズマを生成することができる。   According to this, each gas supply pipe part is flown, the gas ejected from each injection hole is decelerated, the gas flow is kept good in the processing chamber, and the excessive stirring of each gas is suppressed. A uniform plasma can be generated.

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、プラズマ処理装置に使用され、ガスを噴射する噴射孔を有するガス供給管パーツの製造方法であって、ガス供給管パーツを第1の多孔質体にて成形し、複数の噴射孔となる部分をマスクした後、ゾルゲル法により封止し、上記マスクをガス供給管パーツから除去するプラズマ処理装置の製造方法が供給される。   In order to solve the above problems, according to another aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing a gas supply pipe part used in a plasma processing apparatus and having an injection hole for injecting a gas, the gas supply pipe part A method for manufacturing a plasma processing apparatus is provided in which the first porous body is molded, the portions to be a plurality of injection holes are masked, sealed by a sol-gel method, and the mask is removed from the gas supply pipe parts. The

これによれば、各ガスが輸送されている間、各ガスを輸送する部材(たとえば、ガス供給管パーツなど)の内部にて、プラズマが生成されることを防止することができるとともに、充分に減速させた状態で各ガスを処理室内に供給させることができる。   According to this, while each gas is being transported, it is possible to prevent plasma from being generated inside a member (for example, a gas supply pipe part) that transports each gas, and sufficiently Each gas can be supplied into the processing chamber in a decelerated state.

以上説明したように、本発明によれば、ガスの過剰な攪拌を抑制し、ガスの流れを良好にするプラズマ処理装置、プラズマ処理装置の使用方法およびガス供給管パーツの製造方法を提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide a plasma processing apparatus, a method of using the plasma processing apparatus, and a method of manufacturing a gas supply pipe part that suppress excessive gas stirring and improve the gas flow. Can do.

発明を実施するための形態BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

(第1実施形態)
以下に添付図面を参照しながら、本発明の第1実施形態にかかるプラズマ処理装置について、本装置を縦方向(y軸に垂直な方向)に切断した断面図である図1、および、処理室の天井面を示した図2を参照しながら説明する。また、以下の説明では、本実施形態にかかるプラズマ処理装置としてマイクロ波プラズマ処理装置を用いた、ゲート酸化膜形成プロセスを例に挙げて説明する。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of the plasma processing apparatus according to the first embodiment of the present invention cut in the longitudinal direction (direction perpendicular to the y-axis) and the processing chamber with reference to the accompanying drawings. 2 will be described with reference to FIG. In the following description, a gate oxide film forming process using a microwave plasma processing apparatus as the plasma processing apparatus according to the present embodiment will be described as an example.

なお、以下の説明及び添付図面において、同一の構成及び機能を有する構成要素については、同一符号を付することにより重複説明を省略する。また、本明細書中1mTorrは(10−3×101325/760)Pa、1sccmは(10−6/60)m/secとする。 In the following description and the accompanying drawings, components having the same configuration and function are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted. In this specification, 1 mTorr is (10 −3 × 101325/760) Pa, and 1 sccm is (10 −6 / 60) m 3 / sec.

(マイクロ波プラズマ処理装置の構成)
マイクロ波プラズマ処理装置100は、処理容器10と蓋体20とを有している。処理容器10は、その上部が開口された有底立方体形状を有している。処理容器10と蓋体20とは、蓋本体21の下面外周部と処理容器10の上面外周部との間に配設されたOリング32により密閉され、これにより、プラズマ処理を施す処理室Uが形成されている。処理容器10および蓋体20は、たとえば、アルミニウム等の金属からなり、電気的に接地されている。
(Configuration of microwave plasma processing equipment)
The microwave plasma processing apparatus 100 includes a processing container 10 and a lid 20. The processing container 10 has a bottomed cubic shape whose upper part is opened. The processing container 10 and the lid 20 are hermetically sealed by an O-ring 32 disposed between the lower surface outer periphery of the lid main body 21 and the upper surface outer periphery of the processing container 10, whereby the processing chamber U in which plasma processing is performed. Is formed. The processing container 10 and the lid 20 are made of a metal such as aluminum, for example, and are electrically grounded.

処理容器10には、その内部にてガラス基板(以下「基板」という)Gを載置するためのサセプタ11(載置台)が設けられている。サセプタ11は、たとえば窒化アルミニウムからなり、その内部には、給電部11aおよびヒータ11bが設けられている。   The processing container 10 is provided with a susceptor 11 (mounting table) for mounting a glass substrate (hereinafter referred to as “substrate”) G therein. The susceptor 11 is made of, for example, aluminum nitride, and a power feeding unit 11a and a heater 11b are provided therein.

給電部11aには、整合器12a(たとえば、コンデンサ)を介して高周波電源12bが接続されている。また、給電部11aには、コイル13aを介して高圧直流電源13bが接続されている。整合器12a、高周波電源12b、コイル13aおよび高圧直流電源13bは、処理容器10の外部に設けられている。また、高周波電源12bおよび高圧直流電源13bは、接地されている。   A high frequency power source 12b is connected to the power supply unit 11a via a matching unit 12a (for example, a capacitor). In addition, a high-voltage DC power supply 13b is connected to the power supply unit 11a via a coil 13a. The matching unit 12a, the high-frequency power source 12b, the coil 13a, and the high-voltage DC power source 13b are provided outside the processing container 10. The high frequency power supply 12b and the high voltage DC power supply 13b are grounded.

給電部11aは、高周波電源12bから出力された高周波電力により処理容器10の内部に所定のバイアス電圧を印加するようになっている。また、給電部11aは、高圧直流電源13bから出力された直流電圧により基板Gを静電吸着するようになっている。   The power feeding unit 11a applies a predetermined bias voltage to the inside of the processing container 10 by the high frequency power output from the high frequency power source 12b. In addition, the power feeding unit 11a electrostatically attracts the substrate G with a DC voltage output from the high-voltage DC power supply 13b.

ヒータ11bには、処理容器10の外部に設けられた交流電源14が接続されていて、交流電源14から出力された交流電圧により基板Gを所定の温度に保持するようになっている。   An AC power supply 14 provided outside the processing container 10 is connected to the heater 11b, and the substrate G is held at a predetermined temperature by an AC voltage output from the AC power supply 14.

処理容器10の底面は筒状に開口され、その外部周縁にはベローズ15の一端が装着されている。また、ベローズ15の他端は昇降プレート16に固着されている。このようにして、処理容器10底面の開口部分は、ベローズ15および昇降プレート16により密閉されている。   The bottom surface of the processing container 10 is opened in a cylindrical shape, and one end of a bellows 15 is attached to the outer peripheral edge thereof. The other end of the bellows 15 is fixed to the elevating plate 16. In this way, the opening at the bottom of the processing container 10 is sealed by the bellows 15 and the lifting plate 16.

サセプタ11は、昇降プレート16上に配設された筒体17に支持されていて、昇降プレート16および筒体17と一体となって昇降し、これにより、サセプタ11を処理プロセスに応じた高さに調整するようになっている。また、サセプタ11の周囲には、処理室Uのガスの流れを好ましい状態に制御するためのバッフル板18が設けられている。   The susceptor 11 is supported by a cylinder 17 disposed on the elevating plate 16, and moves up and down integrally with the elevating plate 16 and the cylinder 17 so that the susceptor 11 has a height corresponding to the processing process. It is supposed to adjust to. A baffle plate 18 for controlling the gas flow in the processing chamber U to a preferable state is provided around the susceptor 11.

処理容器10の底部には、処理容器10の外部に設けられた真空ポンプ(図示せず)が備えられている。真空ポンプは、ガス排出管19を介して処理容器10内のガスを排出することにより、処理室Uを所望の真空度まで減圧する。   A vacuum pump (not shown) provided outside the processing container 10 is provided at the bottom of the processing container 10. The vacuum pump discharges the gas in the processing container 10 through the gas discharge pipe 19 to reduce the pressure in the processing chamber U to a desired degree of vacuum.

蓋体20は、蓋本体21、6本の導波管33、スロットアンテナ30、および、誘電体窓(複数枚の誘電体パーツ31から構成)を有している。   The lid 20 includes a lid body 21, six waveguides 33, a slot antenna 30, and a dielectric window (consisting of a plurality of dielectric parts 31).

6本の導波管33は、その断面形状が矩形状であり、蓋本体21の内部にて平行に並べて設けられている。各導波管33の内部は、フッ素樹脂(たとえばテフロン(登録商標))、アルミナ(Al)、石英などの誘電部材34で充填されていて、その誘電部材34により、λg=λc/(ε1/2の式に従って各導波管33の管内波長λgが制御される。ここで、λcは自由空間の波長、εは誘電部材34の誘電率である。 The six waveguides 33 have a rectangular cross-sectional shape and are arranged in parallel inside the lid body 21. The inside of each waveguide 33 is filled with a dielectric member 34 such as fluororesin (for example, Teflon (registered trademark)), alumina (Al 2 O 3 ), quartz, and the like, and λg 1 = λc by the dielectric member 34. The in-tube wavelength λg 1 of each waveguide 33 is controlled according to the equation / (ε 1 ) 1/2 . Here, λc is the wavelength of free space, and ε 1 is the dielectric constant of the dielectric member 34.

各導波管33は、上部にて開口し、その開口には、可動部35が昇降自在に挿入されている。可動部35は、アルミニウムなどの非磁性金属体である導電性材料から形成されている。   Each waveguide 33 is opened at the top, and a movable portion 35 is inserted into the opening so as to be movable up and down. The movable portion 35 is made of a conductive material that is a nonmagnetic metal body such as aluminum.

蓋本体21の外部であって、各可動部35の上面には、昇降機構36がそれぞれ設けられている。昇降機構36は、誘電部材34の上面までを限度として、可動部35を昇降移動させるようになっている。これにより、導波管33は、その高さを任意に変えることができる。   An elevating mechanism 36 is provided on the upper surface of each movable portion 35 outside the lid main body 21. The elevating mechanism 36 moves the movable portion 35 up and down up to the upper surface of the dielectric member 34. Thereby, the height of the waveguide 33 can be changed arbitrarily.

各導波管33下部のスロットアンテナ30は、蓋本体21の下方にて蓋本体21に設けられたアンテナとして機能する。スロットアンテナ30には、各導波管33の下面にてスロット37が設けられている。かかる構成により、処理室Uから天井面を見上げた図2に示したように、導波管33毎に13個、全部で78個(=13×6)のスロット37が、天井面全面にて等間隔に設けられている。   The slot antenna 30 below each waveguide 33 functions as an antenna provided on the lid body 21 below the lid body 21. The slot antenna 30 is provided with a slot 37 on the lower surface of each waveguide 33. With this configuration, as shown in FIG. 2 where the ceiling surface is looked up from the processing chamber U, 13 slots for each waveguide 33, a total of 78 (= 13 × 6) slots 37 are formed on the entire ceiling surface. It is provided at equal intervals.

誘電体窓は、39枚の誘電体パーツ31から構成され、各誘電体パーツ31はタイル状に形成されている。13枚の誘電体パーツ31は、1つのマイクロ波発生器40に対してY分岐管41を介して接続された2本の導波管33を跨ぐように3列に設けられている。   The dielectric window is composed of 39 dielectric parts 31, and each dielectric part 31 is formed in a tile shape. The 13 dielectric parts 31 are provided in three rows so as to straddle the two waveguides 33 connected to one microwave generator 40 via the Y branch pipe 41.

各誘電体パーツ31は、互いに隣接する2本の導波管33(すなわち、Y分岐管41を介して同じマイクロ波発生器40に接続された2本の導波管33)の下面に設けられた26個(=13個×2列)のスロット37のうち、y座標が同一となる2つのスロット37を跨ぐようにそれぞれ取り付けられている。以上の構成により、スロットアンテナ30の下面には、全部で39枚(=13枚×3列)の誘電体パーツ31が取り付けられる。   Each dielectric part 31 is provided on the lower surface of two adjacent waveguides 33 (that is, two waveguides 33 connected to the same microwave generator 40 via the Y branch tube 41). Of the 26 slots (= 13 × 2 rows), the slots 37 are attached so as to straddle two slots 37 having the same y coordinate. With the above configuration, a total of 39 (= 13 × 3 rows) dielectric parts 31 are attached to the lower surface of the slot antenna 30.

各誘電体パーツ31は、石英ガラス、AlN、Al、サファイア、SiN、セラミックスなどの誘電材料を用いて形成されている。図1および図1の誘電体パーツ31近傍を一部拡大した図3に示したように、各誘電体パーツ31には、基板Gと対向する面にて凹凸が形成されている。このように、各誘電体パーツ31に凹部または凸部の少なくともいずれかを設けることによって、表面波が、各誘電体パーツ31の表面を伝播する際の電界エネルギーの損失を増加させ、これにより、表面波の伝播を抑止することができる。この結果、定在波の発生を抑制して、均一なプラズマを生成することができる。誘電体パーツ31と梁26との間は、Oリング50により密閉され、これにより、プラズマ処理を施す処理室Uが気密に保持されている。 Each dielectric parts 31 are quartz glass, AlN, Al 2 O 3, sapphire, and is formed by using SiN, a dielectric material, such as ceramics. As shown in FIG. 3 in which the vicinity of the dielectric part 31 in FIGS. 1 and 1 is partially enlarged, each dielectric part 31 is formed with irregularities on the surface facing the substrate G. Thus, by providing at least one of a concave portion or a convex portion in each dielectric part 31, the surface wave increases the loss of electric field energy when propagating on the surface of each dielectric part 31, thereby Surface wave propagation can be suppressed. As a result, generation of standing waves can be suppressed and uniform plasma can be generated. A space between the dielectric part 31 and the beam 26 is sealed by an O-ring 50, and thereby a processing chamber U in which plasma processing is performed is kept airtight.

なお、各導波管33の下面に形成されるスロット37の個数は任意であり、たとえば、各導波管33の下面にそれぞれ12個ずつのスロット37を設け、スロットアンテナ30の下面に全部で36枚(=12枚×3列)の誘電体パーツ31を配設させてもよい。また、各誘電体パーツ31の上面に設けるスロット37の個数も2つに限られず、1つ、または、3つ以上であってもよい。   The number of slots 37 formed on the lower surface of each waveguide 33 is arbitrary. For example, twelve slots 37 are provided on the lower surface of each waveguide 33, and the lower surfaces of the slot antennas 30 are all provided. 36 (= 12 × 3 rows) dielectric parts 31 may be disposed. The number of slots 37 provided on the upper surface of each dielectric part 31 is not limited to two, and may be one or three or more.

スロットアンテナ30の下面には、図2に示したように、39枚の誘電体パーツ31を、13枚×3列に配列させた状態で支持するための梁26が格子状に形成されている。梁26は、アルミニウムなどの非磁性金属体である導電性材料にて形成されている。   On the lower surface of the slot antenna 30, as shown in FIG. 2, beams 26 for supporting 39 dielectric parts 31 arranged in 13 × 3 rows are formed in a lattice shape. . The beam 26 is formed of a conductive material that is a nonmagnetic metal body such as aluminum.

図1および図2に示したように、y軸方向にて対向する処理容器10の側壁10a1(第1の壁に相当)には、その内部にて第1のガス通路42aが設けられている。第1のガス通路42aは、処理容器10の両側壁10a1の内部にてその一部が直方体の形状をした第1のバッファ空間42a1を有している。   As shown in FIGS. 1 and 2, the side wall 10a1 (corresponding to the first wall) of the processing container 10 facing in the y-axis direction is provided with a first gas passage 42a therein. . The first gas passage 42 a has a first buffer space 42 a 1 partially in the shape of a rectangular parallelepiped inside the side walls 10 a 1 of the processing container 10.

両側壁10a1の第1のガス通路42aには、16本の第1のガス供給管パーツ28a(ガスパイプ)がその両端部にて連結されていて、互いに平行して等間隔に配置されている。すなわち、16本の第1のガス供給管パーツ28aの両端は、両側壁10a1の第1のバッファ空間42a1に貫入していて、これにより、各第1のガス供給管パーツ28aと第1のガス通路42aとが連通する。各第1のガス供給管パーツ28aは、非金属から形成され、たとえば、アルミナなどの誘電体から形成されている。各第1のガス供給管パーツ28aには、処理室Uの天井部に向かって開口する噴射孔A(第1の噴射孔に相当)が、等間隔に16個設けられている。   Sixteen first gas supply pipe parts 28a (gas pipes) are connected to the first gas passages 42a of the side walls 10a1 at both ends thereof, and are arranged at equal intervals in parallel with each other. That is, both ends of the 16 first gas supply pipe parts 28a penetrate into the first buffer space 42a1 of the side walls 10a1, and thereby the first gas supply pipe parts 28a and the first gas The passage 42a communicates. Each first gas supply pipe part 28a is formed of a non-metal, for example, a dielectric such as alumina. Each of the first gas supply pipe parts 28a is provided with 16 injection holes A (corresponding to the first injection holes) that open toward the ceiling of the processing chamber U at equal intervals.

x軸方向にて対向する処理容器10の側壁10b1(第2の壁に相当)には、その内部にて第2のガス通路42bが設けられている。第2のガス通路42bは、処理容器10の両側壁10b1の内部にてその一部が直方体の形状をした第2のバッファ空間42b1を有している。   A second gas passage 42b is provided inside the side wall 10b1 (corresponding to the second wall) of the processing container 10 facing in the x-axis direction. The second gas passage 42b has a second buffer space 42b1 partially in the shape of a rectangular parallelepiped inside the side walls 10b1 of the processing container 10.

両側壁10b1の第2のガス通路42bには、16本の第2のガス供給管パーツ28b(ガスパイプ)がその両端部にて連結されていて、互いに平行して等間隔に配置されている。また、16本の第2のガス供給管パーツ28bは、16本の第1のガス供給管パーツ28aより基板Gに近い位置にて互いに平行に、かつ、16本の第1のガス供給管パーツ28aに対して垂直になるように等間隔に配置されている。各第2のガス供給管パーツ28bの両端は、両側壁10b1の第2のバッファ空間42b1に貫入していて、これにより、16本の第2のガス供給管パーツ28bと第2のガス通路42bとが連通する。各第2のガス供給管パーツ28bは、非金属から形成され、たとえば、アルミナなどの誘電体から形成されている。   Sixteen second gas supply pipe parts 28b (gas pipes) are connected to the second gas passages 42b of the side walls 10b1 at both ends thereof, and are arranged at equal intervals in parallel with each other. Also, the 16 second gas supply pipe parts 28b are parallel to each other at positions closer to the substrate G than the 16 first gas supply pipe parts 28a, and the 16 first gas supply pipe parts. It arrange | positions at equal intervals so that it may become perpendicular | vertical with respect to 28a. Both ends of each second gas supply pipe part 28b penetrate into the second buffer space 42b1 of both side walls 10b1, and thereby, the 16 second gas supply pipe parts 28b and the second gas passages 42b. And communicate. Each second gas supply pipe part 28b is formed of a non-metal, for example, a dielectric such as alumina.

各第2のガス供給管パーツ28bには、サセプタ11に載置された基板Gに向かって開口する噴射孔B(第2の噴射孔に相当)が、等間隔に16個設けられている。噴射孔Aと噴射孔Bとは、第1のガス供給管パーツ28aと第2のガス供給管パーツ28bとにより十字をなす部分にて上下に向かって(反対側に向けて)それぞれ開口している。   Each second gas supply pipe part 28b is provided with 16 injection holes B (corresponding to second injection holes) that open toward the substrate G placed on the susceptor 11 at equal intervals. The injection hole A and the injection hole B are opened upward and downward (toward the opposite side) at the cross-shaped portion by the first gas supply pipe part 28a and the second gas supply pipe part 28b, respectively. Yes.

各バッファ空間42a1、42b1に貫入している各ガス供給管パーツ28と処理容器10の内壁との間は、図3のOリング51により密閉され、これにより、プラズマ処理を施す処理室Uが気密に保持されている。   The gas supply pipe parts 28 penetrating into the buffer spaces 42a1 and 42b1 and the inner wall of the processing vessel 10 are sealed by an O-ring 51 in FIG. 3, whereby the processing chamber U for performing plasma processing is hermetically sealed. Is held in.

ガス供給源43は、複数のバルブ43a1、43a3、43b1、43b3、43b5、43b7、複数のマスフローコントローラ43a2、43b2、43b6、アルゴンガス供給源43a4、酸素ガス供給源43b4およびシランガス供給源43b8から構成されている。   The gas supply source 43 includes a plurality of valves 43a1, 43a3, 43b1, 43b3, 43b5, 43b7, a plurality of mass flow controllers 43a2, 43b2, 43b6, an argon gas supply source 43a4, an oxygen gas supply source 43b4, and a silane gas supply source 43b8. ing.

アルゴンガス供給源43a4および酸素ガス供給源43b4には、第1のガス通路42aの第1のバッファ空間42a1を介して第1のガス供給管パーツ28aが接続されている。アルゴンガス供給源43a4および酸素ガス供給源43b4は、各バルブの開閉および各マスフローコントローラの開度をそれぞれ制御することにより、所望の濃度のアルゴンガスおよび酸素ガスを第1のガス供給管パーツ28aから天井面に向けて噴き出すようになっている。   The first gas supply pipe part 28a is connected to the argon gas supply source 43a4 and the oxygen gas supply source 43b4 via the first buffer space 42a1 of the first gas passage 42a. The argon gas supply source 43a4 and the oxygen gas supply source 43b4 control the opening and closing of each valve and the opening degree of each mass flow controller, respectively, to thereby supply argon gas and oxygen gas having desired concentrations from the first gas supply pipe part 28a. It is designed to spout toward the ceiling surface.

このように、アルゴンガスおよび酸素ガスを、アルゴンガス供給源43a4および酸素ガス供給源43b4から第1のガス通路42aを介して複数本の第1のガス供給管パーツ28aへ通し、複数の噴射孔Aから処理室Uに供給する機構および動作は、第1のガスを第1のガス通路から複数本の第1のガス供給管パーツへ通し、複数の第1の噴射孔から処理室に供給する第1のガス供給手段の機能により実行される。   As described above, the argon gas and the oxygen gas are passed from the argon gas supply source 43a4 and the oxygen gas supply source 43b4 to the plurality of first gas supply pipe parts 28a through the first gas passage 42a, and the plurality of injection holes. The mechanism and operation for supplying the processing chamber U from A to the processing chamber U pass the first gas from the first gas passage to the plurality of first gas supply pipe parts and supply the processing chamber from the plurality of first injection holes. It is executed by the function of the first gas supply means.

また、シランガス供給源43b8には、第2のガス通路42bの第2のバッファ空間42b1を介して第2のガス供給管パーツ28bが接続されている。シランガス供給源43b8は、各バルブの開閉および各マスフローコントローラの開度をそれぞれ制御することにより、所望の濃度のシランガスを第2のガス供給管パーツ28bから基板Gに向けて噴き出すようになっている。   Further, the second gas supply pipe part 28b is connected to the silane gas supply source 43b8 via the second buffer space 42b1 of the second gas passage 42b. The silane gas supply source 43b8 jets silane gas having a desired concentration from the second gas supply pipe part 28b toward the substrate G by controlling the opening / closing of each valve and the opening degree of each mass flow controller. .

このように、シランガスを、シランガス供給源43b8から第2のガス通路42bから複数本の第2のガス供給管パーツ28bへ通し、複数の噴射孔Bから処理室Uに供給する機構および動作は、第2のガスを第2のガス通路から複数本の第2のガス供給管パーツへ通し、複数の第2の噴射孔から処理室に供給する第2のガス供給手段の機能により実行される。   As described above, the mechanism and the operation of supplying the silane gas from the silane gas supply source 43b8 to the plurality of second gas supply pipe parts 28b from the second gas passage 42b to the processing chamber U through the plurality of injection holes B are as follows. The second gas is supplied from the second gas passage to the plurality of second gas supply pipe parts, and is executed by the function of the second gas supply means for supplying the second gas to the processing chamber from the plurality of second injection holes.

冷却水配管44には、マイクロ波プラズマ処理装置100の外部に配置された冷却水供給源45が接続されていて、冷却水供給源45から供給された冷却水が冷却水配管44内を循環して冷却水供給源45に戻ることにより、蓋本体21は、所望の温度に保たれるようになっている。   A cooling water supply source 45 disposed outside the microwave plasma processing apparatus 100 is connected to the cooling water pipe 44, and the cooling water supplied from the cooling water supply source 45 circulates in the cooling water pipe 44. By returning to the cooling water supply source 45, the lid body 21 is kept at a desired temperature.

以上に説明した構成により、図2に示した3つのマイクロ波発生器40から出力された、たとえば、2.45GHz×3のマイクロ波は、各Y分岐管41を経由して各導波管33を伝播し、各スロット37を通り、各誘電体パーツ31を透過して処理室U内に入射されるようになっている。   With the configuration described above, for example, 2.45 GHz × 3 microwaves output from the three microwave generators 40 shown in FIG. , Passes through each slot 37, passes through each dielectric part 31, and enters the processing chamber U.

(アルゴンガスおよび酸素ガスの供給)
つぎに、マイクロ波プラズマ処理装置100を用いたプラズマの生成について説明する。図3および図4に示したように、アルゴンガスおよび酸素ガスは、第1のガス通路42aの第1のバッファ空間42a1を介して16本の第1のガス供給管パーツ28aの両端から中央へ向かって供給され、第1のガス供給管パーツ28aを通る間に、等間隔に設けられた多数の噴射孔Aから、処理室Uの天井面に向かって上向きに噴き出される。
(Supply of argon gas and oxygen gas)
Next, generation of plasma using the microwave plasma processing apparatus 100 will be described. As shown in FIGS. 3 and 4, the argon gas and the oxygen gas flow from both ends of the 16 first gas supply pipe parts 28a to the center through the first buffer space 42a1 of the first gas passage 42a. Then, while passing through the first gas supply pipe part 28a, it is ejected upward from the numerous injection holes A provided at equal intervals toward the ceiling surface of the processing chamber U.

このようにして、天井面に向かって噴き出されたアルゴンガスおよび酸素ガスは、処理室Uの天井面に衝突して速度を落としながら、方向を変えて基板G側に拡散していく。このようにして、アルゴンガスおよび酸素ガスは、その速度を低下させながら、処理室内全体に万遍なく供給される。この結果、過剰に攪拌することなく、均一に拡散されたアルゴンガスおよび酸素ガスをマイクロ波の電界エネルギーにより均一にプラズマ化することができる。   In this manner, the argon gas and oxygen gas ejected toward the ceiling surface change the direction and diffuse to the substrate G side while colliding with the ceiling surface of the processing chamber U to reduce the speed. In this way, the argon gas and the oxygen gas are uniformly supplied to the entire processing chamber while reducing the speed thereof. As a result, the uniformly diffused argon gas and oxygen gas can be uniformly converted into plasma by microwave electric field energy without excessive stirring.

なお、アルゴンガスおよび酸素ガスの混合ガスが、処理室Uの天井面に向けて噴き出されても、混合ガスは、不活性ガス、非堆積性のガスであるため、化学反応により反応生成物が天井面に付着することがない。これにより、天井面に堆積した反応生成物がパーティクルとなって、基板G上に形成されたゲート酸化膜を劣化させることを回避することができる。   Even if the mixed gas of argon gas and oxygen gas is jetted toward the ceiling surface of the processing chamber U, the mixed gas is an inert gas and a non-depositing gas, and therefore a reaction product is generated by a chemical reaction. Will not adhere to the ceiling. Thereby, it can be avoided that the reaction product deposited on the ceiling surface becomes particles and deteriorates the gate oxide film formed on the substrate G.

(シランガスの供給)
このようにして、アルゴンガスおよび酸素ガスがプラズマ着火後、図3および図5に示したように、シランガスは、第2のガス通路42bの第2のバッファ空間42b1を介して、16本の第2のガス供給管パーツ28bの両端から中央へ向かって供給され、第2のガス供給管パーツ28bを通る間に、等間隔に設けられた多数の噴射孔Bから、基板Gに向かって下向きに噴き出される。
(Silane gas supply)
In this way, after the argon gas and oxygen gas are ignited by plasma, as shown in FIG. 3 and FIG. 5, the silane gas passes through the second buffer space 42b1 of the second gas passage 42b and the 16th The second gas supply pipe part 28b is supplied from both ends toward the center, and passes through the second gas supply pipe part 28b, and is directed downward toward the substrate G from a plurality of injection holes B provided at equal intervals. Erupted.

噴き出されたシランガスは、アルゴンガスおよび酸素ガスから均一に生成されたプラズマと、アルゴンガスおよび酸素ガスをプラズマ化するためにパワーを消費して弱められたマイクロ波の電界エネルギーによって、たとえば、良質の膜を形成するためのプリカーサー(前駆体)まで解離する(それ以上解離は進まない)。この結果、基板G上に均一かつ良質なゲート酸化膜を形成することができる。   The ejected silane gas, for example, has a good quality due to the plasma generated uniformly from argon gas and oxygen gas and the electric field energy of the microwave that is consumed and weakened to turn argon gas and oxygen gas into plasma. Dissociates up to a precursor (precursor) for forming the film (dissociation does not proceed any further). As a result, a uniform and high-quality gate oxide film can be formed on the substrate G.

(バッファ空間)
上述したように、第1のガス通路42aおよび第2のガス通路42bには、第1のバッファ空間42a1および第2のバッファ空間42b1がそれぞれ設けられている。これらにより、各ガスは、より低速な状態で均一に処理室内に噴き出される。そのメカニズムについて以下に説明する。
(Buffer space)
As described above, the first buffer space 42a1 and the second buffer space 42b1 are provided in the first gas passage 42a and the second gas passage 42b, respectively. As a result, each gas is uniformly ejected into the processing chamber at a lower speed. The mechanism will be described below.

図4に示したように、アルゴンガスおよび酸素ガスは、第1のガス通路42aを通過して第1のバッファ空間42a1の両端から第1のバッファ空間42a1に入り込む。また、図5に示したように、シランガスは、第2のガス通路42bを通過して第2のバッファ空間42b1の両端から第2のバッファ空間42b1に入り込む。   As shown in FIG. 4, argon gas and oxygen gas pass through the first gas passage 42a and enter the first buffer space 42a1 from both ends of the first buffer space 42a1. As shown in FIG. 5, the silane gas passes through the second gas passage 42b and enters the second buffer space 42b1 from both ends of the second buffer space 42b1.

このとき、処理室内の圧力は数十mTorr〜数百mTorr程度、第1および第2のガス供給管パーツ内部の圧力は数Torr〜数十Torr程度、第1および第2のバッファ空間は数十〜数百Torr程度である。したがって、各ガスは、減速しながら第1および第2のバッファ空間42a1,42b1の全体に均一に広がり、一時的に第1および第2のバッファ空間42a1,42b1の空間内を滞留した後、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bの内部を通過して噴射孔A、Bから処理室U内に導入される。   At this time, the pressure in the processing chamber is about several tens of mTorr to several hundreds of mTorr, the pressure inside the first and second gas supply pipe parts is about several Torr to several tens of Torr, and the first and second buffer spaces are several tens of Torr. About several hundred Torr. Accordingly, each gas spreads uniformly throughout the first and second buffer spaces 42a1 and 42b1 while decelerating, and temporarily stays in the first and second buffer spaces 42a1 and 42b1. The gas passes through the insides of the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b and is introduced into the processing chamber U from the injection holes A and B.

この結果、一時的に第1および第2のバッファ空間42a1,42b1の空間内を滞留している間に、各ガスは、減速するとともに均一化し、その後、方向の偏りもほとんどない状態で第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bを経由して処理室内全体に万遍なく供給される。この結果、各ガスが過剰に攪拌されることなく、処理室内に均一に拡散された各ガスから均一にプラズマが生成され、均一に生成されたプラズマにより、基板G上に均一かつ良質なゲート酸化膜を形成することができる。   As a result, while temporarily retaining in the first and second buffer spaces 42a1 and 42b1, the respective gases decelerate and become uniform, and then the first in a state where there is almost no deviation in direction. In addition, the gas is uniformly supplied to the entire processing chamber via the second gas supply pipe parts 28a and 28b. As a result, plasma is uniformly generated from each gas uniformly diffused in the processing chamber without excessive stirring of each gas, and uniform and high-quality gate oxidation is performed on the substrate G by the uniformly generated plasma. A film can be formed.

また、このとき、第1および第2のバッファ空間42a1,42b1が設けられている処理容器10の側壁10a1,10b1は、金属から形成されている。よって、処理室内に供給されるマイクロ波は、金属を透過しない。これにより、第1および第2のバッファ空間42a1,42b1内にマイクロ波が入り込むことがない。この結果、第1および第2のバッファ空間42a1,42b1中に滞留している各ガスが各バッファ空間42a1,42b1内でプラズマ化することがない。これにより、各バッファ空間内で異常放電が生じ、各壁面が焼損したり、各バッファ空間42a1,42b1内にて各ガスが化学反応を起こすことにより各バッファ空間42a1,42b1内に反応生成物が付着することを回避することができる。   At this time, the side walls 10a1 and 10b1 of the processing vessel 10 in which the first and second buffer spaces 42a1 and 42b1 are provided are made of metal. Therefore, the microwave supplied into the processing chamber does not penetrate the metal. Thereby, the microwave does not enter the first and second buffer spaces 42a1 and 42b1. As a result, each gas staying in the first and second buffer spaces 42a1 and 42b1 does not become plasma in each buffer space 42a1 and 42b1. Thereby, abnormal discharge occurs in each buffer space, each wall surface burns out, or each gas causes a chemical reaction in each buffer space 42a1, 42b1, thereby causing reaction products in each buffer space 42a1, 42b1. Adhesion can be avoided.

さらに、16本の第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bは、すべて非金属(本実施形態では、アルミナ)から形成されている。これにより、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bが金属から形成されていたときのように、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bの表面に生じるシースの影響が少ないため、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bの表面近傍の電磁界が乱れず、プラズマ生成の分布を歪めることがない。この結果、より均一なプラズマを生成することができる。また、ガス供給管パーツが金属から形成されていたときに生じていた問題、すなわち、ガス供給管パーツが熱変形したり(たとえば、ガス供給管パーツがプラズマの熱で折れたり、溶ける)、ガス供給管パーツがプラズマ処理中に腐食するという問題を解消することができる。   Further, the 16 first and second gas supply pipe parts 28a, 28b are all made of non-metal (in this embodiment, alumina). Thereby, there is little influence of the sheath which arises on the surface of the 1st and 2nd gas supply pipe parts 28a and 28b like when the 1st and 2nd gas supply pipe parts 28a and 28b were formed from metal. Therefore, the electromagnetic field in the vicinity of the surface of the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b is not disturbed, and the distribution of plasma generation is not distorted. As a result, more uniform plasma can be generated. Also, problems that occurred when the gas supply pipe parts were made of metal, that is, the gas supply pipe parts were thermally deformed (for example, the gas supply pipe parts were broken or melted by the heat of the plasma), gas The problem that the supply pipe parts corrode during plasma processing can be solved.

(ポーラス部材)
本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100では、さらに、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bの各噴射孔A,Bをポーラス材(多孔質体)にて塞ぐほうがよい。
(Porous member)
In the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment, it is better to block the injection holes A and B of the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b with a porous material (porous body).

図6(a)に示したように、第1のガス供給管パーツ28aの噴射孔Aをポーラス材にて塞ぎ、図6(b)に示したように、第2のガス供給管パーツ28bの噴射孔Bをポーラス材にて塞ぐ場合、バルク材28Bで構成された第1および第2のガス供給管パーツ28a,28bに設けられた直径1〜3mmの開口にポーラス材28Pを詰めて、接着剤にてポーラス材28Pをバルク材28Bに固着する。   As shown in FIG. 6 (a), the injection hole A of the first gas supply pipe part 28a is closed with a porous material, and as shown in FIG. 6 (b), the second gas supply pipe part 28b When the injection hole B is closed with a porous material, the porous material 28P is packed into an opening having a diameter of 1 to 3 mm provided in the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b made of the bulk material 28B and bonded. The porous material 28P is fixed to the bulk material 28B with an agent.

一般的に、中空のガス管を通るガスの流速Vは、ガスの流量Qおよびガス管の断面積Aを用いて次式(1)のように表される。
V=Q/A・・・(1)
In general, the flow velocity V of the gas passing through the hollow gas pipe is expressed by the following equation (1) using the gas flow rate Q and the cross-sectional area A of the gas pipe.
V = Q / A (1)

ここで、処理容器内の圧力pが1Torr、処理容器内に噴射するガスの総流量Qが2.0×10―3/min、ガス穴の総数が22400個の場合、ガス穴1個あたりのガス流量Qは1488.1mm/secとなる。また、たとえば、噴射孔の直径が0.5mmのとき、ガス穴1個の断面積Aは、0.19635mmとなる。 Here, when the pressure p in the processing container is 1 Torr, the total flow rate Q of the gas injected into the processing container is 2.0 × 10 −3 m 3 / min, and the total number of gas holes is 22400, one gas hole The per unit gas flow rate Q is 1488.1 mm 3 / sec. For example, when the diameter of the injection hole is 0.5 mm, the cross-sectional area A of one gas hole is 0.19635 mm 2 .

処理容器内の圧力pおよび体積vが一定であると仮定した場合、直径が0.5mmのガスシャワーヘッドの噴射孔から噴射されるガスの流速Vは、式(1)を用いて次のように計算される。ただし、1atm=760Torrとする。
=1488.1×760/0.19635=5760m/s
Assuming that the pressure p and the volume v in the processing container are constant, the flow velocity V 0 of the gas injected from the injection hole of the gas shower head having a diameter of 0.5 mm is expressed by the following equation (1). Is calculated as follows. However, 1 atm = 760 Torr.
V 0 = 1488.1 × 760 / 0.19635 = 5760 m / s

一方、各第1および各第2の噴射孔がポーラス材により塞がれている場合のガスの流速を計算した図7を参照すると、処理容器内の圧力pおよび体積vが一定であると仮定した場合、ポーラス材から噴射されるガスの流速Vは、式(1)を用いて次のように計算される。ただし、この場合、総断面積Aは、ポーラス材の噴き出し口の断面積と気孔率との積で求められ、ポーラス材の噴き出し口の直径が3mm、気孔率が50%のとき、総断面積Aは、噴き出し口の断面積×気孔率で表され、具体的には、3.5343mmとなる。よって、ガス流速Vは、次のようにして求められる。
=1488.1×760/3.5343=320.2m/s
On the other hand, referring to FIG. 7 in which the gas flow velocity is calculated when each of the first and second injection holes is closed by the porous material, it is assumed that the pressure p and the volume v in the processing container are constant. In this case, the flow velocity V t of the gas injected from the porous material is calculated as follows using the equation (1). However, in this case, the total cross-sectional area A is obtained by the product of the cross-sectional area of the porous material outlet and the porosity, and when the diameter of the porous material outlet is 3 mm and the porosity is 50%, the total cross-sectional area is A is expressed by the cross-sectional area of the ejection port × the porosity, and specifically, 3.5343 mm 2 . Therefore, the gas flow velocity V t is obtained as follows.
V t = 1488.1 × 760 / 3.5343 = 320.2 m / s

これらの計算結果によれば、直径が3mmのポーラス材の噴き出し口から噴射されるガスの流速Vは、直径が0.5mmのガス管の噴射孔から噴射されるガスの流速Vの1/20程度と非常に小さくなり、音速以下となる。この結果、音速以下のガス流速Vにてポーラス材から各ガスを噴き出すことができる。これにより、各ガスの攪拌を効率的に抑え、各ガスから均一なプラズマを生成することができ、基板G上により均一かつ良質なゲート酸化膜を形成することができる。 According to these calculation results, the flow velocity V t of the gas injected from the ejection port of the porous material having a diameter of 3 mm is 1 of the flow velocity V 0 of the gas injected from the injection hole of the gas pipe having the diameter of 0.5 mm. / 20 becomes very small and becomes less than the speed of sound. As a result, it is possible spewing the gases from the porous member at subsonic gas flow velocity V t. Thereby, stirring of each gas can be efficiently suppressed, uniform plasma can be generated from each gas, and a more uniform and high-quality gate oxide film can be formed on the substrate G.

なお、第1のガス供給管パーツ28aおよび第2のガス供給管パーツ28bは、別々に複数本設けられていて、一体的に形成されていない。これにより、ガス供給管パーツを損傷した場合にも、そのパーツのみを交換すればよいので、メンテナンスが容易な装置を利用者に提供することができる。   In addition, the 1st gas supply pipe part 28a and the 2nd gas supply pipe part 28b are provided with two or more separately, and are not integrally formed. As a result, even if the gas supply pipe part is damaged, only the part needs to be replaced, so that an apparatus that can be easily maintained can be provided to the user.

(第2実施形態)
つぎに、第2実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100について説明する。第2実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100は、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28b全体がポーラス材により形成されている点で、噴射孔の開口のみにポーラス材を使用した第1実施形態にかかる第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bと構成上相異する。よって、このように構成上相異する本実施形態にかかるガス供給管パーツ28の製造方法を中心に本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100について、図8を参照しながら説明する。
(Second Embodiment)
Next, a microwave plasma processing apparatus 100 according to the second embodiment will be described. The microwave plasma processing apparatus 100 according to the second embodiment uses a porous material only for the opening of the injection hole in that the entire first and second gas supply pipe parts 28a and 28b are formed of a porous material. It differs from the first and second gas supply pipe parts 28a, 28b according to the first embodiment in configuration. Therefore, the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 8 with a focus on the manufacturing method of the gas supply pipe part 28 according to the present embodiment that is different in configuration.

(ポーラス材を充填させたガス供給管パーツ28の製造方法)
(1)まず、ガス供給管パーツ28となるポーラス材28P(第1の多孔質体に相当)をシリンダ状に成型する。
(2)つぎに、噴射孔A、Bとなる位置を直径1〜3mmのマスク60にてマスキングする。
(3)耐食性の高いYゾル61をポーラス材28Pに浸漬させ,ポーラス28PをYゾル61でコーティング(すなわち,ガス供給管パーツ28を有機溶剤に分散させたゾル(コロイド溶液)で封孔)する。
(4)加熱により、コーティングしたYゾル61をゲル化させる。これにより,ポーラス材28P内のガラス部分(SiO)がF系ガスや塩素系ガスにより腐食されることを回避することができる。
(5)最後に、マスク60を除去し、ガスの噴射孔A、Bとなる位置を露出させる。これにより、ポーラス材28Pを用いたガス供給管パーツ28が完成する。
なお,(4)の封孔処理に用いる溶液は,Yゾルに限られず,周期律表第3a族に属する元素から選択されたものを用いることができる。
(Manufacturing method of gas supply pipe part 28 filled with porous material)
(1) First, a porous material 28P (corresponding to the first porous body) to be the gas supply pipe part 28 is molded into a cylinder shape.
(2) Next, the positions of the injection holes A and B are masked with a mask 60 having a diameter of 1 to 3 mm.
(3) Y 2 O 3 sol 61 having high corrosion resistance is immersed in porous material 28P, and porous 28P is coated with Y 2 O 3 sol 61 (that is, a sol (colloidal solution in which gas supply pipe part 28 is dispersed in an organic solvent) )).
(4) The coated Y 2 O 3 sol 61 is gelled by heating. Thus, it is possible to prevent the glass portion of the porous material 28P (SiO 2) is corroded by F-based gas or a chlorine-based gas.
(5) Finally, the mask 60 is removed, and the positions to be the gas injection holes A and B are exposed. Thereby, the gas supply pipe part 28 using the porous material 28P is completed.
The solution used for the sealing treatment in (4) is not limited to Y 2 O 3 sol, and a solution selected from elements belonging to Group 3a of the periodic table can be used.

ポーラス材28Pの気孔率がとりえる値は、ポーラス材28Pの平均気孔径が、ポーラス材28Pを通過するガスのミーンフリーパス(平均自由工程)未満となる値である。たとえば、アルゴンガスのミーンフリーパスは、圧力が1mTorr、温度が室温のとき、75mm程度であるから、ポーラス材28P内部の圧力が1Torr、温度が室温のとき、ポーラス材28P内でのアルゴンガスのミーンフリーパスは、75μm程度となる。よって、ポーラス材28Pの気孔率が、0.6未満であれば、ポーラス材28P内部の平均気孔径は75μm未満となるため、アルゴンガスがポーラス材28Pの内部に入っても、そのほとんどは内壁に衝突してしまう。したがって、ポーラス材28Pの気孔率が、0.6未満であれば、プラズマは、ポーラス材28P内部で生成されないと考えられる。   The value that the porosity of the porous material 28P can take is such a value that the average pore diameter of the porous material 28P is less than the mean free path (average free process) of the gas passing through the porous material 28P. For example, the mean free path of argon gas is about 75 mm when the pressure is 1 mTorr and the temperature is room temperature. Therefore, when the pressure inside the porous material 28P is 1 Torr and the temperature is room temperature, the argon gas in the porous material 28P The mean free pass is about 75 μm. Therefore, if the porosity of the porous material 28P is less than 0.6, the average pore diameter inside the porous material 28P is less than 75 μm, so even if argon gas enters the inside of the porous material 28P, most of the inner wall Will collide with. Therefore, if the porosity of the porous material 28P is less than 0.6, it is considered that plasma is not generated inside the porous material 28P.

この結果、ポーラス材28Pの気孔率がとりえる値は、ガスが音速以下(図7では、0.5以上)となり、かつ、ポーラス材28P内部でプラズマが生成されない値(図7では、0.6以下)となる。これによれば、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28b内は、ポーラス材28Pにより充填されているため、各ガス供給管パーツの内部にてプラズマが生じない。これにより、各ガス供給管パーツ内で異常放電が生じ、各ガス供給管パーツが焼損したり、各ガス供給管パーツ内にて反応性ガスが化学反応を起こすことにより各ガス供給管パーツ内に反応生成物が付着することを回避することができる。   As a result, the value of the porosity of the porous material 28P is a value where the gas is less than the speed of sound (0.5 or more in FIG. 7) and no plasma is generated inside the porous material 28P (in FIG. 6 or less). According to this, since the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b are filled with the porous material 28P, no plasma is generated inside each gas supply pipe part. As a result, abnormal discharge occurs in each gas supply pipe part, each gas supply pipe part burns out, or a reactive gas causes a chemical reaction in each gas supply pipe part. It is possible to avoid adhesion of reaction products.

以上、本実施形態によれば、各ガスの過剰な攪拌を抑えて、処理室内のガスの流れをより適正化することにより、より均一なプラズマを生成することができる。   As described above, according to this embodiment, it is possible to generate more uniform plasma by suppressing excessive stirring of each gas and optimizing the flow of gas in the processing chamber.

(第3実施形態)
つぎに、第3実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100について説明する。第3実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100は、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bが2種類のポーラス材(第1および第2のポーラス材)により形成される点で、1種類のポーラス材のみを用いた第2実施形態にかかる第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bと構成上相違する。よって、このように構成上相異する本実施形態にかかるガス供給管パーツ28の製造方法を中心に本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100について、図9を参照しながら説明する。
(Third embodiment)
Next, a microwave plasma processing apparatus 100 according to the third embodiment will be described. In the microwave plasma processing apparatus 100 according to the third embodiment, the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b are formed of two types of porous materials (first and second porous materials). It differs from the first and second gas supply pipe parts 28a, 28b according to the second embodiment using only one type of porous material in configuration. Therefore, the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. 9 with a focus on the manufacturing method of the gas supply pipe part 28 according to the present embodiment that is different in configuration.

(2種類のポーラス材を用いたガス供給管パーツ28の製造方法)
(1)まず、ガス供給管パーツ28となる第1のポーラス材28P1をシリンダ状に成型する。噴射孔A、Bとなる位置には、直径1〜3mmの凹みが設けられる。
(2)つぎに、凹みに第2のポーラス材28P2を埋め込む。第1のポーラス材28P1と第2のポーラス材28P2との間は、接着剤にて接合される。ここで、第1のポーラス材28P1の気孔率は、第2のポーラス材28P2の気孔率より大きい。
(3)第2のポーラス材28P2が設けられた位置をマスク60にてマスキングする。
(4)耐食性の高いYゾル61をポーラス材に浸漬させ,ポーラス材をYゾル61でコーティングした後、加熱により、コーティングしたYゾル61をゲル化させる。
(5)最後に、マスク60を除去し、ガスの噴射孔A、Bとなる位置を露出させる。これにより、2種類のポーラス材(第1のポーラス材28P1、第2のポーラス材28P2)を用いたガス供給管パーツ28が完成する。
(Manufacturing method of gas supply pipe part 28 using two kinds of porous materials)
(1) First, the first porous material 28P1 to be the gas supply pipe part 28 is molded into a cylinder shape. A recess having a diameter of 1 to 3 mm is provided at a position to be the injection holes A and B.
(2) Next, the second porous material 28P2 is embedded in the recess. The first porous material 28P1 and the second porous material 28P2 are joined with an adhesive. Here, the porosity of the first porous material 28P1 is larger than the porosity of the second porous material 28P2.
(3) The position where the second porous material 28P2 is provided is masked with the mask 60.
(4) corrosion resistance higher Y 2 O 3 sol 61 is immersed in the porous material, after the porous material is coated with Y 2 O 3 sol 61, by heating, the Y 2 O 3 sol 61 coated to gel.
(5) Finally, the mask 60 is removed, and the positions that become the gas injection holes A and B are exposed. Thereby, the gas supply pipe part 28 using two types of porous materials (the first porous material 28P1 and the second porous material 28P2) is completed.

このようにして製造されたガス供給管パーツ28を構成する第1のポーラス材28P1の気孔率は、第2のポーラス材28P2の気孔率より大きい。これにより、第1のポーラス材28P1は、主に、ガス供給管パーツ28内にてガスがプラズマ化しないように機能し、第2のポーラス材28P2は、ガスが処理室に噴出されるときにガスの流速を低下させるように機能する。   The porosity of the first porous material 28P1 constituting the gas supply pipe part 28 thus manufactured is larger than the porosity of the second porous material 28P2. Thereby, the first porous material 28P1 mainly functions so that the gas does not become plasma in the gas supply pipe part 28, and the second porous material 28P2 is used when the gas is ejected into the processing chamber. It functions to reduce the gas flow rate.

これにより、ガス供給管パーツ内で異常放電が生じ、ガス供給管パーツが焼損したり、各ガス供給管パーツ内にて反応性ガスが化学反応を起こすことにより各ガス供給管パーツ内に反応生成物が付着することを回避しながら、各ガスの流速を効果的に低下させて噴出させることができる。この結果、各ガスの過剰な攪拌を抑えて、処理室内のガスの流れをより適正化することにより、より均一なプラズマを生成することができる。   As a result, abnormal discharge occurs in the gas supply pipe parts, the gas supply pipe parts burn out, and the reactive gas causes a chemical reaction in each gas supply pipe part to generate a reaction in each gas supply pipe part. While avoiding the attachment of objects, the flow velocity of each gas can be effectively reduced and ejected. As a result, it is possible to generate more uniform plasma by suppressing excessive stirring of each gas and optimizing the gas flow in the processing chamber.

(第4実施形態)
つぎに、第4実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100について説明する。第4実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100は、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bが3種類のポーラス材により形成される点で、2種類のポーラス材を用いた第3実施形態にかかる第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bと構成上相違する。よって、上記構成上の相異点を中心に本実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100について、図10を参照しながら説明する。
(Fourth embodiment)
Next, a microwave plasma processing apparatus 100 according to the fourth embodiment will be described. The microwave plasma processing apparatus 100 according to the fourth embodiment is a third that uses two types of porous materials in that the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b are formed of three types of porous materials. The first and second gas supply pipe parts 28a and 28b according to the embodiment are structurally different. Therefore, the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

図10(a)は、格子状に設けられた第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bを基板側から見上げたときの各ガス供給管パーツの一部を拡大した図である。また、図10(b)は、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bを天井面側から見下ろしたときの各ガス供給管パーツの一部を拡大した図である。   FIG. 10A is an enlarged view of a part of each gas supply pipe part when the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b provided in a lattice shape are looked up from the substrate side. FIG. 10B is an enlarged view of a part of each gas supply pipe part when the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b are looked down from the ceiling surface side.

図10(a)(b)に示されたように、本実施形態にかかる第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bの内部は、第3の実施形態と同様に、主に第1のポーラス材28P1により構成されていて、噴射孔A,Bの露出部分のみに第2のポーラス材28P2が埋め込まれている。さらに、本実施形態では、隣接する噴射孔Aおよび隣接する噴射孔Bの間は、スリット状の噴射孔C(開口)によりそれぞれ繋がっている。この噴射孔Cの露出部分には、第3のポーラス材28P3が埋め込まれている。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the interiors of the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b according to the present embodiment are mainly the same as in the third embodiment. The second porous material 28P2 is embedded only in the exposed portions of the injection holes A and B. Furthermore, in this embodiment, the adjacent injection hole A and the adjacent injection hole B are connected by the slit-shaped injection hole C (opening), respectively. A third porous material 28P3 is embedded in the exposed portion of the injection hole C.

これによれば、各ガスは、噴射孔A、Bのみならず、スリット状の噴射孔Cからも少しずつ漏れ出す。これにより、アルゴンガスおよび酸素ガスが、平行に設けられた16本の第1のガス供給管パーツ28a全体から処理室Uの天井面に向けて、減速された状態で万遍なく噴き出されるとともに、シランガスが、アルゴンガスおよび酸素ガスが噴き出される方向と反対側(すなわち、基板G側)に向けて減速された状態で万遍なく噴き出される。これにより、各ガスの過剰な攪拌を抑えて、各ガスからより均一なプラズマを生成することができる。   According to this, each gas leaks not only from the injection holes A and B but also from the slit-shaped injection holes C little by little. Thereby, the argon gas and the oxygen gas are uniformly ejected in a decelerated state from the entire 16 first gas supply pipe parts 28a provided in parallel toward the ceiling surface of the processing chamber U. The silane gas is uniformly ejected while being decelerated toward the side opposite to the direction in which the argon gas and the oxygen gas are ejected (that is, the substrate G side). Thereby, excessive stirring of each gas can be suppressed and more uniform plasma can be generated from each gas.

なお、第1および第2のガス供給管パーツ28a、28bを構成する各ポーラス材は、第1のポーラス材28P1、第2のポーラス材28P2および第3のポーラス材28P3の順に気孔率が高くなっていてもよい。これにより、主に、第1のポーラス材28P1により各ガスの輸送時にプラズマが生成されることを防ぐことができるとともに、主に、第2のポーラス材28P2および第3のポーラス材28P3により各ガスを効果的に減速させてから、減速されたガスを噴射孔A,B,Cから非常に均一な状態で処理室Uの内部に供給させることができる。   The porous materials constituting the first and second gas supply pipe parts 28a and 28b have a higher porosity in the order of the first porous material 28P1, the second porous material 28P2, and the third porous material 28P3. It may be. Accordingly, it is possible to prevent the generation of plasma mainly by the first porous material 28P1 during the transportation of each gas, and it is also possible to prevent the gas from being mainly generated by the second porous material 28P2 and the third porous material 28P3. After the gas is effectively decelerated, the decelerated gas can be supplied into the processing chamber U from the injection holes A, B, and C in a very uniform state.

(ガス種)
上段のガス噴射孔Aから噴射されるガスは、少なくとも不活性ガスを含み、下段のガス噴射孔Bから噴射されるガスは、少なくとも反応性ガスを含む。また、一般的には、上段のガス噴射孔Aから噴射されるガス(第1のガス)は、下段の(すなわち、ガス噴射孔Aより下方に位置する)ガス噴射孔Bから噴射されるガス(第2のガス)よりも結合エネルギーが大きいガスであることが好ましい。
(Gas type)
The gas injected from the upper gas injection hole A includes at least an inert gas, and the gas injected from the lower gas injection hole B includes at least a reactive gas. In general, the gas (first gas) injected from the upper gas injection hole A is injected from the lower gas injection hole B (that is, located below the gas injection hole A). It is preferable that the gas has a higher binding energy than the (second gas).

これによれば、前述したように、まず、結合エネルギーの大きい第1のガスが、比較的強いマイクロ波の電界エネルギーによってプラズマ化される。つぎに、供給されたガスがプラズマ着火した後、第1のガスより結合エネルギーの小さい第2のガスが、ガス噴射孔Aの位置および梁26が突出した位置より下方に設置されたガス噴射孔Bから噴射される。これにより、第2のガスは、第1のガスをプラズマ化するためにパワーを消費して弱められたマイクロ波の電界エネルギーによって、良質の膜を形成するためのプリカーサー(前駆体)まで解離する。この結果、良質のゲート酸化膜を形成することができる。   According to this, as described above, first, the first gas having a large binding energy is turned into plasma by the relatively strong microwave electric field energy. Next, after the supplied gas is ignited by plasma, a second gas having a binding energy smaller than that of the first gas is installed below the position of the gas injection hole A and the position where the beam 26 protrudes. Injected from B. Thereby, the second gas dissociates to a precursor (precursor) for forming a high-quality film by the electric field energy of the microwave that is consumed and weakened to turn the first gas into plasma. . As a result, a good quality gate oxide film can be formed.

この原則に基づけば、OとOとの分子結合エネルギーは、5.2(eV)、SiとHとの分子結合エネルギーは、3.2(eV)、Arのイオン化エネルギーは、15.759(eV)であることから、本来的には、結合エネルギーが大きいアルゴンガスを上段から噴射させ、結合エネルギーが小さいシランガスおよび酸素ガスの混合ガスを下段から噴射させるほうがよい。   Based on this principle, the molecular bond energy between O and O is 5.2 (eV), the molecular bond energy between Si and H is 3.2 (eV), and the ionization energy of Ar is 15.759 ( Therefore, it is better to inject argon gas having a large binding energy from the upper stage and to inject a mixed gas of silane gas and oxygen gas having a lower binding energy from the lower stage.

ただし、複数のガスとを混合すると、その混合ガスが過剰反応してしまうなどの特殊な場合には、第1のガスおよび第2のガスの結合エネルギーの大小関係に関わらず、過剰反応が起きないように各ガスの噴射位置が決定される。   However, in a special case such as when a mixture of a plurality of gases results in an excessive reaction of the mixed gas, an excessive reaction occurs regardless of the magnitude relationship of the binding energy of the first gas and the second gas. The injection position of each gas is determined so as not to be present.

以上説明したように、本発明の各実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置100によれば、ガスの過剰な攪拌を抑制し、ガスの流れを良好にして均一かつ良質なプラズマ処理を基板G上に施すことができる。   As described above, according to the microwave plasma processing apparatus 100 according to each embodiment of the present invention, excessive gas agitation is suppressed, gas flow is improved, and uniform and high-quality plasma processing is performed on the substrate G. Can be applied.

なお、ガラス基板のサイズは、720mm×720mm以上であればよく、たとえば、G3基板サイズで720mm×720mm(チャンバ内の径:400mm×500mm)、G4.5基板サイズで730mm×920mm(チャンバ内の径:1000mm×1190mm)、G5基板サイズで1100mm×1300mm(チャンバ内の径:1470mm×1590mm)である。上記大きさの処理室内に1〜8W/cmのパワーのマイクロ波が供給される。 The size of the glass substrate may be 720 mm × 720 mm or more, for example, G3 substrate size is 720 mm × 720 mm (chamber diameter: 400 mm × 500 mm), and G4.5 substrate size is 730 mm × 920 mm (chamber interior). Diameter: 1000 mm × 1190 mm) and G5 substrate size is 1100 mm × 1300 mm (diameter in chamber: 1470 mm × 1590 mm). A microwave having a power of 1 to 8 W / cm 2 is supplied into the processing chamber having the above size.

上記実施形態において、各部の動作はお互いに関連しており、互いの関連を考慮しながら、一連の動作として置き換えることができる。そして、このように置き換えることにより、プラズマ処理装置の発明の実施形態を、プラズマ処理装置の使用方法の実施形態とすることができる。   In the above embodiment, the operations of the respective units are related to each other, and can be replaced as a series of operations in consideration of the relationship between each other. And by replacing in this way, embodiment of the invention of a plasma processing apparatus can be made into embodiment of the usage method of a plasma processing apparatus.

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。   As mentioned above, although preferred embodiment of this invention was described referring an accompanying drawing, it cannot be overemphasized that this invention is not limited to the example which concerns. It will be apparent to those skilled in the art that various changes and modifications can be made within the scope of the claims, and these are naturally within the technical scope of the present invention. Understood.

たとえば、本発明にかかるプラズマ処理装置は、上述したように多数の誘電体パーツを有するマイクロ波プラズマ処理装置(CMEP:Cellular Microwave Excitation Plasma)であってもよく、タイル状に分断されていない大面積の誘電体を有するマイクロ波プラズマ処理装置(SWP:Surface Wave Plasma)であってもよい。SWPは,表面波の伝播を抑制させないマイクロ波プラズマ処理装置の一例であり,CMEPは,表面波の伝播を抑制するマイクロ波プラズマ処理装置の一例である。   For example, the plasma processing apparatus according to the present invention may be a microwave plasma processing apparatus (CMEP: Cellular Microwave Excitation Plasma) having a large number of dielectric parts as described above, and has a large area that is not divided into tiles. The microwave plasma processing apparatus (SWP: Surface Wave Plasma) which has a dielectric material may be sufficient. SWP is an example of a microwave plasma processing apparatus that does not suppress the propagation of surface waves, and CMEP is an example of a microwave plasma processing apparatus that suppresses the propagation of surface waves.

また、上記実施形態では、大型ディスプレイ装置製造において大型のガラス基板を処理するためのマイクロ波プラズマ処理装置について説明したが、本発明は半導体装置製造用のマイクロ波プラズマ処理装置にも適用できる。   Moreover, although the said embodiment demonstrated the microwave plasma processing apparatus for processing a large sized glass substrate in large display apparatus manufacture, this invention is applicable also to the microwave plasma processing apparatus for semiconductor device manufacture.

さらに、本発明は、マイクロ波プラズマ処理装置のみならず、種々のプラズマ処理装置に使用することができ、そのプラズマの発生方法は、平行平板型、ICP(Inductive Coupling Plasma)型、マグネトロン型、ECR(Electron Cyclotron Resonance)型、ヘリコン波型、表面波(SWP,CMEP)型、RLSA(Radial
Line SlotAntenna)型であってもよい。
Furthermore, the present invention can be used not only in a microwave plasma processing apparatus but also in various plasma processing apparatuses. The plasma generation method is parallel plate type, ICP (Inductive Coupling Plasma) type, magnetron type, ECR. (Electron Cyclotron Resonance) type, helicon wave type, surface wave (SWP, CMEP) type, RLSA (Radial
Line SlotAntenna) type.

また、本発明にかかるプラズマ処理装置では、成膜処理に限られず、拡散処理、エッチング処理、アッシング処理などのあらゆるプラズマ処理を実行することができる。   Further, the plasma processing apparatus according to the present invention is not limited to the film forming process, and can perform all plasma processes such as a diffusion process, an etching process, and an ashing process.

本発明の各実施形態にかかるマイクロ波プラズマ処理装置の縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the microwave plasma processing apparatus concerning each embodiment of this invention. 同実施形態にかかる処理容器の天井面を示した図である。It is the figure which showed the ceiling surface of the processing container concerning the embodiment. 同実施形態にかかる誘電体窓近傍を拡大した断面図である。It is sectional drawing to which the dielectric window vicinity concerning the embodiment was expanded. アルゴンガスおよび酸素ガスの流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of argon gas and oxygen gas. シランガスの流れを示した図である。It is the figure which showed the flow of silane gas. 本発明の第1実施形態にかかるガス供給管パーツの断面を示した図である。It is the figure which showed the cross section of the gas supply pipe part concerning 1st Embodiment of this invention. ポーラス材内部でのガスの流速を計算した結果を示した図である。It is the figure which showed the result of having calculated the flow velocity of the gas inside a porous material. 第2実施形態にかかるガス供給管パーツの製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gas supply pipe parts concerning 2nd Embodiment. 第3実施形態にかかるガス供給管パーツの製造工程を示した図である。It is the figure which showed the manufacturing process of the gas supply pipe parts concerning 3rd Embodiment. 図10(a)は、第4実施形態にかかるガス供給管パーツの一部を基板側から見上げた図であり、図10(b)は、同ガス供給管パーツの一部を天井側から見下ろした図である。FIG. 10A is a view of a part of the gas supply pipe part according to the fourth embodiment as viewed from the substrate side, and FIG. 10B is a view of a part of the gas supply pipe part from the ceiling side. It is a figure.

符号の説明Explanation of symbols

10 処理容器
20 蓋体
21 蓋本体
28a 第1のガス供給管パーツ
28b 第2のガス供給管パーツ
28P ポーラス材
28P1 第1のポーラス材
28P2 第2のポーラス材
28P3 第3のポーラス材
31 誘電体パーツ
42a 第1のガス通路
42a1 第1のバッファ空間
42b 第2のガス通路
42b1 第2のバッファ空間
100 マイクロ波プラズマ処理装置
U 処理室
A,B,C 噴射孔
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Processing container 20 Lid 21 Lid main body 28a 1st gas supply pipe part 28b 2nd gas supply pipe part 28P Porous material 28P1 1st porous material 28P2 2nd porous material 28P3 3rd porous material 31 Dielectric part 42a 1st gas passage 42a1 1st buffer space 42b 2nd gas passage 42b1 2nd buffer space 100 microwave plasma processing apparatus U processing chamber A, B, C injection hole

Claims (22)

ガスをプラズマ化させ、被処理体をプラズマ処理する処理室を備えたプラズマ処理装置であって、
第1の噴射孔を複数有する複数本の第1のガス供給管パーツと、
前記複数の第1の噴射孔が被処理体と対向する前記処理室の天井面に向かって開口するように、各第1のガス供給管パーツを前記各第1のガス供給管パーツの両端にてそれぞれ支持する第1の壁と、
前記第1の壁の内部に設けられた第1のガス通路と、
第1のガスを前記第1のガス通路から前記複数本の第1のガス供給管パーツへ通し、前記複数の第1の噴射孔から前記処理室に供給する第1のガス供給手段と、
前記第1のガス供給管パーツより被処理体に近い位置に設けられ、第2の噴射孔を複数有する複数本の第2のガス供給管パーツと、
前記複数の第2の噴射孔が被処理体に向かって開口するように、各第2のガス供給管パーツを前記各第2のガス供給管パーツの両端にてそれぞれ支持する第2の壁と、
前記第2の壁の内部に設けられた第2のガス通路と、
第2のガスを前記第2のガス通路から前記複数本の第2のガス供給管パーツへ通し、前記複数の第2の噴射孔から前記処理室に供給する第2のガス供給手段とを備えたプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus having a processing chamber for converting a gas into plasma and processing an object to be processed,
A plurality of first gas supply pipe parts having a plurality of first injection holes;
The first gas supply pipe parts are arranged at both ends of the first gas supply pipe parts so that the plurality of first injection holes open toward the ceiling surface of the processing chamber facing the object to be processed. A first wall each supporting
A first gas passage provided inside the first wall;
First gas supply means for passing a first gas from the first gas passage to the plurality of first gas supply pipe parts and supplying the processing chamber from the plurality of first injection holes;
A plurality of second gas supply pipe parts provided at a position closer to the object to be processed than the first gas supply pipe parts, and having a plurality of second injection holes;
A second wall for supporting each of the second gas supply pipe parts at both ends of each of the second gas supply pipe parts such that the plurality of second injection holes open toward the object to be processed; ,
A second gas passage provided in the second wall;
A second gas supply means for passing a second gas from the second gas passage to the plurality of second gas supply pipe parts and supplying the second gas to the processing chamber from the plurality of second injection holes; Plasma processing equipment.
前記第1のガス通路には、第1のバッファ空間が設けられ、
前記第1のガス供給手段は、前記第1のバッファ空間を介して前記複数本の第1のガス供給管パーツの両端から前記第1のガスを供給し、
前記第2のガス通路には、第2のバッファ空間が設けられ、
前記第2のガス供給手段は、前記第2のバッファ空間を介して前記複数本の第2のガス供給管パーツの両端から前記第2のガスを供給する請求項1に記載されたプラズマ処理装置。
The first gas passage is provided with a first buffer space,
The first gas supply means supplies the first gas from both ends of the plurality of first gas supply pipe parts via the first buffer space,
A second buffer space is provided in the second gas passage,
2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the second gas supply unit supplies the second gas from both ends of the plurality of second gas supply pipe parts via the second buffer space. .
前記第1の壁および前記第2の壁は、金属から形成されている請求項1または請求項2のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first wall and the second wall are made of metal. 前記複数本の第1のガス供給管パーツおよび前記複数本の第2のガス供給管パーツは、非金属から形成されている請求項1〜3のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts are formed of a nonmetal. 前記複数本の第1のガス供給管パーツおよび前記複数本の第2のガス供給管パーツを形成する非金属は、誘電体である請求項4に記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 4, wherein the nonmetal forming the plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts is a dielectric. 前記複数の第1の噴射孔は、等間隔に設けられ、
前記複数の第2の噴射孔は、等間隔に設けられている請求項1〜5のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of first injection holes are provided at equal intervals,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of second injection holes are provided at equal intervals.
前記複数本の第1のガス供給管パーツは、互いに平行に設けられ、
前記複数本の第2のガス供給管パーツは、互いに平行であって、前記複数本の第1のガス供給管パーツに垂直に設けられている請求項1〜6のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of first gas supply pipe parts are provided in parallel to each other,
The plasma according to any one of claims 1 to 6, wherein the plurality of second gas supply pipe parts are provided parallel to each other and perpendicular to the plurality of first gas supply pipe parts. Processing equipment.
前記複数の第1の噴射孔および前記複数の第2の噴射孔は、
前記複数本の第1のガス供給管パーツと前記複数本の第2のガス供給管パーツとにより十字をなす部分にて反対側に向けて開口している請求項1〜7のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of first injection holes and the plurality of second injection holes are:
8. The opening according to claim 1, wherein the plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts are open toward the opposite side at a cross-shaped portion. Plasma processing apparatus.
前記複数の第2の噴射孔は、第2の多孔質体により塞がれている請求項1〜8のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plurality of second injection holes are closed by a second porous body. 前記複数の第1の噴射孔は、第2の多孔質体により塞がれている請求項9に記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 9, wherein the plurality of first injection holes are closed by a second porous body. 前記複数本の第1のガス供給管パーツおよび前記複数本の第2のガス供給管パーツは、
第1の多孔質体により形成され、前記複数の第1の噴射孔および前記複数の第2の噴射孔となる位置を除いてゾルゲル法により封止されている請求項1〜8のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts are:
It is formed by the 1st porous body, and is sealed by the sol gel method except the position used as these 1st injection holes and these 2nd injection holes. The plasma processing apparatus described.
前記複数本の第1のガス供給管パーツおよび前記複数本の第2のガス供給管パーツは、
第1の多孔質体と、前記第1の多孔質体に隣接して前記複数の第1の噴射孔および前記複数の第2の噴射孔となる位置に設けられる第2の多孔質体と、により形成され、
前記第1の多孔質体および前記第2の多孔質体は、
前記複数の第1の噴射孔および前記複数の第2の噴射孔となる位置を除いてゾルゲル法により封止されている請求項1〜8のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts are:
A first porous body, a second porous body provided in a position adjacent to the first porous body and serving as the plurality of first injection holes and the plurality of second injection holes, Formed by
The first porous body and the second porous body are:
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the plasma processing apparatus is sealed by a sol-gel method except for the positions serving as the plurality of first injection holes and the plurality of second injection holes.
前記複数の第1の噴射孔のうち、隣接する噴射孔は、スリット状の開口で繋がり、
前記複数の第2の噴射孔のうち、隣接する噴射孔は、スリット状の開口で繋がっている請求項12に記載されたプラズマ処理装置。
Among the plurality of first injection holes, adjacent injection holes are connected by a slit-shaped opening,
The plasma processing apparatus according to claim 12, wherein among the plurality of second injection holes, adjacent injection holes are connected by a slit-shaped opening.
前記スリット状の開口は、第3の多孔質体にて塞がれている請求項13に記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 13, wherein the slit-shaped opening is closed with a third porous body. 第1の多孔質体、第2の多孔質体および第3の多孔質体の順に気孔率が高い請求項14に記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 14, wherein the porosity is higher in the order of the first porous body, the second porous body, and the third porous body. 前記第1の多孔質体の気孔率は、
前記複数本の第1のガス供給管パーツおよび前記複数本の第2のガス供給管パーツの内部にてプラズマが生じないように、予め所定の値に定められている請求項11〜15のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The porosity of the first porous body is
16. The device according to claim 11, wherein a predetermined value is set in advance so that plasma is not generated in the plurality of first gas supply pipe parts and the plurality of second gas supply pipe parts. A plasma processing apparatus as described above.
前記第2の多孔質体の気孔率は、
前記第2の多孔質体から噴き出されるガスの流速が音速以下になるように、予め所定の値に定められている請求項9、10、12〜14のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The porosity of the second porous body is
The plasma processing apparatus according to any one of claims 9, 10, and 12 to 14, wherein a predetermined value is set in advance such that a flow velocity of gas ejected from the second porous body is equal to or lower than a sound velocity. .
前記第3の多孔質体の気孔率は、
前記第3の多孔質体から噴き出されるガスの流速が音速以下になるように、予め所定の値に定められている請求項14または請求項15のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
The porosity of the third porous body is
The plasma processing apparatus according to claim 14 or 15, wherein a predetermined value is set in advance so that a flow velocity of the gas ejected from the third porous body is equal to or lower than a sound velocity.
前記第1のガスは、少なくとも不活性ガスを含み、前記第2のガスは、少なくとも反応性ガスを含む請求項1〜18のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas includes at least an inert gas, and the second gas includes at least a reactive gas. 前記第1のガスまたは前記第2のガスの少なくともいずれかは、複数のガスを混合した混合ガスであって、前記混合ガスが過剰反応する場合を除き、
前記第1のガスは、前記第2のガスよりも結合エネルギーが大きいガスである請求項1〜19のいずれかに記載されたプラズマ処理装置。
At least one of the first gas and the second gas is a mixed gas in which a plurality of gases are mixed, except when the mixed gas is excessively reacted,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the first gas is a gas having a binding energy larger than that of the second gas.
ガスをプラズマ化することによって、被処理体をプラズマ処理するプラズマ処理装置の使用方法であって、
複数本の第1のガス供給管パーツの両端から前記複数本の第1のガス供給管パーツに第1のガスを通し、
前記複数本の第1のガス供給管パーツに設けられ、被処理体と対向する処理室の天井面に向かって開口する第1の噴射孔から第1のガスを噴き出させ、
前記第1のガス供給管パーツより被処理体に近い位置に設けられた複数本の第2のガス供給管パーツの両端から前記複数本の第2のガス供給管パーツに第2のガスを通し、
前記複数本の第2のガス供給管パーツに設けられ、被処理体に向かって開口する第2の噴射孔から第2のガスを噴き出させるプラズマ処理装置の使用方法。
A method of using a plasma processing apparatus for plasma processing a target object by converting a gas into plasma,
The first gas is passed through the plurality of first gas supply pipe parts from both ends of the plurality of first gas supply pipe parts,
The first gas is provided in the plurality of first gas supply pipe parts, and the first gas is ejected from a first injection hole that opens toward the ceiling surface of the processing chamber facing the object to be processed.
The second gas is passed through the plurality of second gas supply pipe parts from both ends of the plurality of second gas supply pipe parts provided at positions closer to the object to be processed than the first gas supply pipe parts. ,
A method of using a plasma processing apparatus, wherein the second gas is ejected from a second injection hole provided in the plurality of second gas supply pipe parts and opening toward the object to be processed.
プラズマ処理装置に使用され、ガスを噴射する噴射孔を有するガス供給管パーツの製造方法であって、
ガス供給管パーツを第1の多孔質体にて成形し、
複数の噴射孔となる部分をマスクした後、ゾルゲル法により封止し、
前記マスクをガス供給管パーツから除去するガス供給管パーツの製造方法。
A method for manufacturing a gas supply pipe part used in a plasma processing apparatus and having an injection hole for injecting a gas,
Molding the gas supply pipe parts with the first porous body,
After masking the part to be a plurality of injection holes, sealing by sol-gel method,
A method for manufacturing a gas supply pipe part, wherein the mask is removed from the gas supply pipe part.
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