JP7426709B2

JP7426709B2 - plasma source

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Publication number: JP7426709B2
Application number: JP2020073434A
Authority: JP
Inventors: 明憲江部
Original assignee: EMD Corp
Current assignee: EMD Corp
Priority date: 2019-10-23
Filing date: 2020-04-16
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2040-04-16
Also published as: KR20210048411A; JP2021068694A; TW202118356A

Description

本発明は、誘導結合型のプラズマ源に関する。 The present invention relates to an inductively coupled plasma source.

誘導結合型のプラズマ源では、プラズマを生成する空間にガスを導入したうえで、該空間の近傍又は該空間内に配置されたアンテナに高周波電流を流し該空間に高周波電磁界を生成することにより、ガスの分子を陽イオンと電子に電離させてプラズマを生成する。その際、アンテナに高周波電流が流れることでジュール熱が生じるため、アンテナを冷却する必要がある。特許文献１には、アンテナとして導電体製の管を用い、この管内に液体又は気体の冷媒を流すことにより、アンテナを冷却することが記載されている。アンテナは、フィードスルーを介して金属（例えばステンレス鋼）製の蓋に取り付けられ、真空容器の壁に設けられた開口を塞ぐように蓋を壁に固定することにより、真空容器に取り付けられている。 In an inductively coupled plasma source, gas is introduced into a space where plasma is generated, and then a high-frequency current is passed through an antenna placed near or within the space to generate a high-frequency electromagnetic field in the space. , generates plasma by ionizing gas molecules into positive ions and electrons. At this time, the high-frequency current flowing through the antenna generates Joule heat, so it is necessary to cool the antenna. Patent Document 1 describes that a tube made of a conductor is used as the antenna, and the antenna is cooled by flowing a liquid or gaseous coolant into the tube. The antenna is attached to the vacuum vessel by attaching it to a metal (e.g. stainless steel) lid via a feedthrough and fixing the lid to the wall so as to cover an opening provided in the wall of the vacuum vessel. .

特開2010-212105号公報Japanese Patent Application Publication No. 2010-212105

特許文献１に記載のプラズマ源では、アンテナである導電体製の管の両端に、高周波電流を導入するための電極を接続すると共に、管内に液体又は気体の冷媒を導入するための（アンテナとは）別の管を接続しなければならず、構造が複雑になる。また、冷媒の温度を管理するための装置や、冷媒を循環させて使用する場合には循環装置が必要になる等、装置に要するコストが発生する。 In the plasma source described in Patent Document 1, electrodes for introducing a high-frequency current are connected to both ends of a conductive tube serving as an antenna, and electrodes for introducing a liquid or gaseous refrigerant into the tube are connected to both ends of the tube made of a conductive material. ) requires connecting another pipe, which complicates the structure. Further, the cost required for the device is incurred, such as a device for controlling the temperature of the refrigerant and a circulation device when the refrigerant is used in circulation.

本発明が解決しようとする課題は、構造が簡素であって、装置に要するコストを抑えることができるアンテナの冷却機構を有する誘導結合型のプラズマ源を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide an inductively coupled plasma source that has a simple structure and has an antenna cooling mechanism that can reduce the cost of the device.

上記課題を解決するために成された本発明に係るプラズマ源は、真空容器内にプラズマを生成する装置であって、
a) 前記真空容器の壁に設けられる枠と、
b) 前記枠内に固定された面状のアンテナと
を備えることを特徴とする。 A plasma source according to the present invention, which has been made to solve the above problems, is a device that generates plasma in a vacuum container, and includes:
a) a frame provided on the wall of the vacuum container;
b) A planar antenna fixed within the frame.

本発明に係るプラズマ源では、面状のアンテナで発生する熱を、該アンテナが固定された枠を介して、熱浴である真空容器に伝導させることにより、アンテナを冷却する。この面状のアンテナは、周囲を枠に囲まれていることから、アンテナで発生した熱はその周囲から枠に流出し、更に枠から真空容器に流出するため、効率よく冷却される。そのため、液体又は気体の冷媒を用いる必要がなく、構造を簡素化することができると共に、冷媒の温度管理装置や循環装置が不要になるため、装置に要するコストを抑えることができる。 In the plasma source according to the present invention, the antenna is cooled by transmitting heat generated by the planar antenna to a vacuum vessel, which is a heat bath, through a frame to which the antenna is fixed. Since this planar antenna is surrounded by a frame, the heat generated in the antenna flows from the surrounding area to the frame, and then from the frame to the vacuum container, so that it is efficiently cooled. Therefore, there is no need to use a liquid or gaseous refrigerant, which simplifies the structure, and also eliminates the need for a refrigerant temperature control device or circulation device, thereby reducing the cost required for the device.

通常のプラズマ処理装置であれば、真空容器は大きな質量を有する金属体で構成されているため、アンテナで発生する熱をこのような大きな金属体（熱浴）で吸収することは十分に可能である。これにより、アンテナに電流を供給する電源側への熱の伝導も軽減することができる。 In normal plasma processing equipment, the vacuum vessel is made up of a metal body with a large mass, so it is fully possible to absorb the heat generated by the antenna with such a large metal body (heat bath). be. This can also reduce heat conduction to the power supply side that supplies current to the antenna.

前記枠の材料には、熱伝導率が高いという点で、金属を用いることが好ましい。あるいは、金属以外の熱伝導率が高い材料、例えば窒化アルミニウム（AlN）を用いてもよい。 It is preferable to use metal as the material for the frame since it has high thermal conductivity. Alternatively, a material other than metal with high thermal conductivity, such as aluminum nitride (AlN), may be used.

本発明に係るプラズマ源において、前記枠及び前記アンテナは、前記真空容器が有する開口を塞ぐ蓋に設けられている、という構成を取ることができる。あるいは、前記枠及び前記アンテナが該開口の蓋として用いられてもよい。これにより、面状のアンテナは真空容器の開口に配置されることから、アンテナで発生する熱を、枠を通して真空容器に伝導させるだけでなく、アンテナの面から真空容器の外に放出することもできる。そのため、アンテナをより効率よく冷却することができる。 In the plasma source according to the present invention, the frame and the antenna may be provided on a lid that closes an opening of the vacuum container. Alternatively, the frame and the antenna may be used as a cover for the opening. As a result, since the planar antenna is placed at the opening of the vacuum container, the heat generated by the antenna is not only conducted to the vacuum container through the frame, but also released from the surface of the antenna to the outside of the vacuum container. can. Therefore, the antenna can be cooled more efficiently.

本発明に係るプラズマ源において、前記枠及び前記アンテナが前記蓋に設けられている場合にはさらに、前記アンテナの、前記真空容器の内部側に配置される、誘電体製の板材である誘電体窓を備えることが望ましい。これにより、真空容器内のプラズマからアンテナを保護することができる。ここで誘電体窓はプラズマから熱を受けるが、本発明ではこの熱もアンテナ及び枠を通して真空容器に逃がすことができる。誘電体窓の厚さは、できるだけ強度を弱めずに高周波電磁界を真空容器内に生成するために薄い方が望ましく、例えば5mm以下とする。 In the plasma source according to the present invention, when the frame and the antenna are provided on the lid, a dielectric plate , which is a dielectric plate material, is disposed on the inside of the vacuum container of the antenna. It is desirable to have a window. Thereby, the antenna can be protected from the plasma inside the vacuum container. Here, the dielectric window receives heat from the plasma, but in the present invention, this heat can also be released to the vacuum vessel through the antenna and frame. The thickness of the dielectric window is desirably thin, for example, 5 mm or less, in order to generate a high frequency electromagnetic field within the vacuum container without weakening the strength as much as possible.

本発明に係るプラズマ源において、前記アンテナの、前記真空容器の内部側に誘電体窓が配置されている場合にはさらに、前記開口の周囲の前記壁と前記誘電体窓の間に配置される真空シールを備えることが望ましい。これにより、誘電体窓と真空シールによって開口が気密に閉鎖される。 In the plasma source according to the present invention, when a dielectric window is disposed inside the vacuum container of the antenna , a dielectric window is further disposed between the wall around the opening and the dielectric window. Preferably, a vacuum seal is provided. Thereby, the opening is hermetically closed by the dielectric window and the vacuum seal.

また、本発明に係るプラズマ源において、前記アンテナの、前記真空容器の内部側に誘電体窓が配置されている場合にはさらに、前記アンテナと前記誘電体窓の間に誘電体製の接着剤が充填されていることが望ましい。これにより、誘電体窓が直接アンテナに接触している場合よりも密着性が良く、誘電体窓と接着剤、及び接着剤とアンテナが接触するため、誘電体窓がプラズマから受けた熱を、接着剤を介してアンテナに効率よく伝導させることができる（アンテナに伝導した熱は、前述のように枠を介して真空容器に流れる）。そのような接着剤として、シリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、テフロン（登録商標）系樹脂等の樹脂製の接着剤や、フリットガラス等のガラス製の接着剤を好適に用いることができるが、ここに例示したものには限られない。 Further, in the plasma source according to the present invention, when a dielectric window is arranged inside the vacuum container of the antenna , a dielectric adhesive is further provided between the antenna and the dielectric window. It is desirable that it be filled with As a result, the adhesion is better than when the dielectric window is in direct contact with the antenna, and since the dielectric window and the adhesive and the adhesive and the antenna are in contact, the dielectric window absorbs the heat received from the plasma. It can be efficiently conducted to the antenna via the adhesive (the heat conducted to the antenna flows to the vacuum container via the frame as described above). As such an adhesive, resin adhesives such as silicone resins, epoxy resins, and Teflon (registered trademark) resins, and glass adhesives such as frit glass can be suitably used. The examples are not limited to those shown in .

前記枠及び前記アンテナが前記蓋に設けられている場合にはさらに、絶縁体製の板材であって前記枠と接触する絶縁体板を備えることが望ましい。これにより、真空容器内と大気との間の圧力差を絶縁体板で受けることができると共に、アンテナと枠を電気的に絶縁することができる。アンテナの熱は絶縁体板を介して枠に流れることから、絶縁体板の材料には、AlN等の熱伝導率が高い材料から成るものを用いることが望ましい。 When the frame and the antenna are provided on the lid, it is desirable to further include an insulator plate made of an insulator and in contact with the frame. Thereby, the pressure difference between the inside of the vacuum container and the atmosphere can be received by the insulator plate, and the antenna and the frame can be electrically insulated. Since the heat of the antenna flows to the frame via the insulator plate, it is desirable to use a material with high thermal conductivity such as AlN as the material of the insulator plate.

前記絶縁体板を備える場合にはさらに、前記アンテナと前記絶縁体板の間に誘電体製の接着剤が充填されていることが望ましい。これにより、前述のアンテナと誘電体窓の間に接着剤が充填されている場合と同様に、アンテナで発生した熱を、接着剤を介して絶縁体板に効率よく伝導させることができる。ここで用いる接着材にもシリコーン系樹脂、エポキシ系樹脂、テフロン系樹脂等の樹脂製の接着剤や、フリットガラス等のガラス製の接着剤を好適に用いることができるが、ここに例示したものには限られない。 When the insulator plate is provided, it is further desirable that a dielectric adhesive is filled between the antenna and the insulator plate. Thereby, as in the case where the adhesive is filled between the antenna and the dielectric window described above, the heat generated by the antenna can be efficiently conducted to the insulator plate via the adhesive. As the adhesive used here, adhesives made of resin such as silicone resin, epoxy resin, Teflon resin, etc., and adhesives made of glass such as frit glass can be suitably used. Not limited to.

面状のアンテナでは高周波電流が表皮効果によって表面付近のみを流れるため、面状のアンテナを厚くすることは材料の無駄となる。そのため、前記アンテナの厚さは、機械的強度を維持できる範囲内で薄い方が望ましく、例えば1～1000μmとすればよい。なお、面状のアンテナは平面状の（曲がっていない）ものには限られず、曲面状であってもよい。また、面状のアンテナは可撓性を有するものであってもよい。 In a planar antenna, high-frequency current flows only near the surface due to the skin effect, so making the planar antenna thick is a waste of material. Therefore, the thickness of the antenna is preferably as thin as possible within a range that can maintain mechanical strength, and may be, for example, 1 to 1000 μm. Note that the planar antenna is not limited to a planar (not curved) antenna, but may be curved. Further, the planar antenna may be flexible.

本発明により、誘導結合型のプラズマ源におけるアンテナの冷却機構の構造を簡素化し、装置に要するコストを抑えることができる。 According to the present invention, the structure of the antenna cooling mechanism in an inductively coupled plasma source can be simplified and the cost required for the device can be reduced.

本発明に係るプラズマ源の第１実施形態を含むプラズマ処理装置の概略構成図(a)、並びに該プラズマ源及びその周辺の部分拡大図(b)。1 is a schematic configuration diagram (a) of a plasma processing apparatus including a first embodiment of a plasma source according to the present invention, and a partially enlarged diagram (b) of the plasma source and its surroundings. 第１実施形態のプラズマ源における熱の流れを矢印で示す図。FIG. 3 is a diagram showing the flow of heat in the plasma source of the first embodiment using arrows. 第１実施形態のプラズマ源におけるアンテナ中の電流の流れを矢印で示す図。FIG. 3 is a diagram showing the flow of current in the antenna in the plasma source of the first embodiment using arrows. 第１実施形態のプラズマ源と、従来の導電体製の管から成るアンテナを用いたプラズマ源により生成したプラズマの電子密度を示すグラフ。2 is a graph showing the electron density of plasma generated by the plasma source of the first embodiment and the plasma source using a conventional antenna made of a conductive tube. 本発明に係るプラズマ源の第２実施形態を示す概略構成図。FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing a second embodiment of a plasma source according to the present invention. 第２実施形態のプラズマ源における熱の流れを矢印で示す図。FIG. 7 is a diagram showing the flow of heat in the plasma source of the second embodiment using arrows. 第２実施形態のプラズマ源におけるプラズマ生成中のアンテナ(a)、第１絶縁材(b)、第２絶縁材(c)、及び誘電体窓(d)の温度変化を測定した結果を示すグラフ。Graph showing the results of measuring temperature changes of the antenna (a), first insulating material (b), second insulating material (c), and dielectric window (d) during plasma generation in the plasma source of the second embodiment .

図１～図７を用いて、本発明に係るプラズマ源の実施形態を説明する。 Embodiments of the plasma source according to the present invention will be described using FIGS. 1 to 7.

(1) 第１実施形態のプラズマ源の構成
図１は、第１実施形態のプラズマ源１０、及び該プラズマ源１０を有するプラズマ処理装置１の構成の概略を示す図である。このプラズマ処理装置１はプラズマＣＶＤ法による成膜装置であって、プラズマ源１０の他に、真空容器２１、真空ポンプ２２、ガス供給部２３、基体保持部２４、基体搬入出口２５、高周波電源２６、及びインピーダンス整合器２７を有する。 (1) Configuration of plasma source according to the first embodiment FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of a plasma source 10 according to the first embodiment and a plasma processing apparatus 1 having the plasma source 10. This plasma processing apparatus 1 is a film forming apparatus using a plasma CVD method, and includes, in addition to a plasma source 10, a vacuum container 21, a vacuum pump 22, a gas supply section 23, a substrate holding section 24, a substrate loading/unloading port 25, and a high frequency power source 26. , and an impedance matching device 27.

まず、プラズマ源１０以外のプラズマ処理装置１の構成要素を説明する。真空容器２１は金属（例えばステンレス鋼）製の壁２１１を有し、壁２１１の内側に形成されている真空容器２１の内部空間２１２にプラズマが生成される。真空ポンプ２２は、内部空間２１２を真空引きするポンプである。ガス供給部２３はガスボンベ（図示省略）及びガス導入管で構成されており、アルゴンガスや水素ガス等のプラズマ生成ガス、及び成膜原料のガスを内部空間２１２に供給するものである。なお、スパッタ法による成膜やプラズマを用いた基体Ｓの洗浄等、成膜原料のガスを用いることなく基体Ｓに対する処理を行う場合には、ガス供給部２３からはプラズマ生成ガスのみを内部空間２１２に供給する。基体保持部２４は、基体Ｓを保持するものである。基体搬入出口２５は壁２１１に設けられており、成膜前に真空容器２１の外から基体保持部２４に基体Ｓを搬入する際、及び成膜後に基体保持部２４から真空容器２１の外に基体Ｓを搬出する際に、基体Ｓを通過させる搬入出口である。基体Ｓを搬入出するとき以外は、基体搬入出口２５は蓋２５１で密閉されている。高周波電源２６は次に述べるアンテナ１１に高周波電流を供給する電源である。インピーダンス整合器２７は、高周波電源２６からの高周波電流が効率よくアンテナ１１に導入されるようにインピーダンスを調整するものである。 First, the constituent elements of the plasma processing apparatus 1 other than the plasma source 10 will be explained. The vacuum vessel 21 has a wall 211 made of metal (for example, stainless steel), and plasma is generated in an internal space 212 of the vacuum vessel 21 formed inside the wall 211. The vacuum pump 22 is a pump that evacuates the internal space 212. The gas supply unit 23 is composed of a gas cylinder (not shown) and a gas introduction pipe, and supplies a plasma generating gas such as argon gas or hydrogen gas, and a film forming raw material gas to the internal space 212. Note that when performing processing on the substrate S without using a film forming raw material gas, such as film formation by sputtering or cleaning of the substrate S using plasma, only the plasma generation gas is supplied from the gas supply unit 23 to the internal space. 212. The base body holding section 24 holds the base body S. The substrate loading/unloading port 25 is provided in the wall 211, and is used when loading the substrate S from outside the vacuum container 21 to the substrate holding section 24 before film formation, and when transporting the substrate S from the substrate holding section 24 to the outside of the vacuum container 21 after film formation. This is a carry-in/out port through which the base body S passes when the base body S is carried out. The base body loading/unloading port 25 is sealed with a lid 251 except when the base body S is being loaded or unloaded. The high frequency power source 26 is a power source that supplies a high frequency current to the antenna 11, which will be described below. The impedance matching device 27 adjusts impedance so that the high frequency current from the high frequency power source 26 is efficiently introduced into the antenna 11.

プラズマ源１０は、本実施形態では1台のプラズマ処理装置１に2個設けられている。但し、プラズマ源１０の個数はこれには限定されず、1個のみであってもよいし、3個以上であってもよい。各プラズマ源１０は、アンテナ１１と、アンテナ固定枠（前記の枠）１２と、板状の絶縁材１３と、板状の誘電体窓１４と、2本の高周波電流供給バー１５と、気密保持部１６とを有する。 In this embodiment, two plasma sources 10 are provided in one plasma processing apparatus 1. However, the number of plasma sources 10 is not limited to this, and may be only one, or three or more. Each plasma source 10 includes an antenna 11, an antenna fixing frame (the above-mentioned frame) 12, a plate-shaped insulating material 13, a plate-shaped dielectric window 14, two high-frequency current supply bars 15, and airtight maintenance. 16.

本実施形態では、アンテナ１１には金属製の板から成る面状アンテナを用いる。アンテナ１１の材料には、本実施形態では銅を用いるが、銅以外の導電体であってもよい。アンテナ１１の一方の表面には2本の高周波電流供給バー１５がそれぞれ接触している。これら2本の高周波電流供給バー１５は、互いに略平行に向いており、給電端子１５１及び給電線１５２により高周波電源２６及びインピーダンス整合器２７に接続されている。各高周波電流供給バー１５の長さは30mm、2本の高周波電流供給バー１５の間隔は150mmである。 In this embodiment, the antenna 11 is a planar antenna made of a metal plate. Although copper is used as the material for the antenna 11 in this embodiment, it may be made of a conductor other than copper. Two high frequency current supply bars 15 are in contact with one surface of the antenna 11, respectively. These two high-frequency current supply bars 15 are oriented substantially parallel to each other and are connected to a high-frequency power source 26 and an impedance matching device 27 via a power supply terminal 151 and a power supply line 152. The length of each high frequency current supply bar 15 is 30 mm, and the interval between two high frequency current supply bars 15 is 150 mm.

アンテナ１１の前記一方の表面には、高周波電流供給バー１５が接触している部分を除いて、絶縁材１３が接触している。絶縁材１３のアンテナ１１と接触する面には、高周波電流供給バー１５を収容する切り欠きが設けられている。アンテナ１１の他方の表面には、誘電体窓１４が接触している。従って、アンテナ１１は絶縁材１３と誘電体窓１４によって挟まれた状態となっている。言い換えれば、絶縁材１３、アンテナ１１、誘電体窓１４の順に積層された積層体１１０が形成されている。積層体１１０は、誘電体窓１４の側を、真空容器２１の壁（上壁）２１１に設けられた開口２１３に向けて配置されている。 An insulating material 13 is in contact with the one surface of the antenna 11 except for a portion where the high frequency current supply bar 15 is in contact. A notch for accommodating the high frequency current supply bar 15 is provided on the surface of the insulating material 13 that comes into contact with the antenna 11 . A dielectric window 14 is in contact with the other surface of the antenna 11 . Therefore, the antenna 11 is sandwiched between the insulating material 13 and the dielectric window 14. In other words, a laminate 110 is formed in which the insulating material 13, the antenna 11, and the dielectric window 14 are laminated in this order. The laminate 110 is arranged with the dielectric window 14 side facing an opening 213 provided in a wall (upper wall) 211 of the vacuum container 21 .

絶縁材１３の材料には、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、窒化珪素、窒化アルミニウム等を用いることができる。これらの材料の中では、熱伝導率が比較的高いという点で、窒化アルミニウムを好適に用いることができる。誘電体窓１４にも絶縁材１３と同様の材料を用いることができる。 As the material of the insulating material 13, aluminum oxide, zirconium oxide, silicon nitride, aluminum nitride, etc. can be used. Among these materials, aluminum nitride can be preferably used because it has a relatively high thermal conductivity. The same material as the insulating material 13 can be used for the dielectric window 14 as well.

アンテナ固定枠１２は、積層体１１０の側面を囲む枠本体部１２１と、該枠本体部１２１から積層体１１０の絶縁材１３側の表面にせり出して該表面の一部を覆うせり出し部１２２とを有する。積層体１１０の絶縁材１３側を上側とすると、アンテナ固定枠１２は積層体１１０に垂直な断面において逆Ｌ字形の形状を呈している。枠本体部１２１には上面から下面に貫く孔が設けられており、この孔に挿通されたボルト１２３によって、アンテナ固定枠１２は、開口２１３の周囲にある真空容器２１の壁（上壁）２１１に固定されている。壁（上壁）２１１の上面の枠本体部１２１よりも内側には気密保持部１６が配置されており、積層体１１０はせり出し部１２２と気密保持部１６に上下を挟まれた状態で固定されている。気密保持部１６は、枠状の部材の上面及び下面のそれぞれにシール材（Ｏリング）１６１が設けられたものである。上面のシール材１６１は誘電体窓１４に押さえつけられ、下面のシール材１６１は壁（上壁）２１１に押さえつけられる。このような構成により、プラズマ源１０は、開口２１３を気密に閉鎖する蓋として機能している。 The antenna fixing frame 12 includes a frame main body 121 that surrounds the side surface of the laminate 110, and a protruding part 122 that protrudes from the frame main body 121 to the surface of the laminate 110 on the insulating material 13 side and covers a part of the surface. have When the insulating material 13 side of the stacked body 110 is set as the upper side, the antenna fixing frame 12 has an inverted L-shape in a cross section perpendicular to the stacked body 110. The frame main body 121 is provided with a hole penetrating from the upper surface to the lower surface, and the bolt 123 inserted into the hole allows the antenna fixing frame 12 to be attached to the wall (upper wall) 211 of the vacuum container 21 around the opening 213. is fixed. An airtight retaining portion 16 is arranged on the upper surface of the wall (upper wall) 211 inside the frame body portion 121, and the laminate 110 is fixed between the protruding portion 122 and the airtight retaining portion 16 at the top and bottom. ing. The airtight holding part 16 is a frame-shaped member with a sealing material (O-ring) 161 provided on each of the upper and lower surfaces. The sealing material 161 on the upper surface is pressed against the dielectric window 14, and the sealing material 161 on the lower surface is pressed against the wall (upper wall) 211. With this configuration, the plasma source 10 functions as a lid that hermetically closes the opening 213.

真空容器２１の内部空間２１２に生成される高周波電磁界を大きくするために、積層体１１０内の誘電体窓１４は薄い方が望ましい。また、アンテナ１１では高周波電流が表皮効果によって表面付近のみを流れるため、アンテナ１１を厚くすることは材料の無駄となる。一方、積層体１１０は、誘電体窓１４側が真空である真空容器２１の内部空間２１２と接し、絶縁材１３側が大気と接しており、真空と大気圧との圧力差による力を受けるため、この圧力差に耐えることができる機械的強度を有する必要がある。そのため、絶縁材１３は厚い方が望ましい。但し、絶縁材１３を厚くし過ぎると、アンテナ１１の熱を逃がす効率が低下してしまう。また、必要となる機械的強度は、真空容器２１の開口２１３の大きさにも依存する。以上の点を勘案して、アンテナ１１、絶縁材１３及び誘電体窓１４の厚さを定める。本実施形態では、開口２１３が長辺210mm、短辺160mmの長方形であって、アンテナ１１の厚さは0.6mm、絶縁材１３の厚さは20mm、誘電体窓１４の厚さは3mmとした。もちろん、これらの厚さは適宜変更することが可能である。例えば、アンテナ１１の厚さは1～1000μmの範囲内、絶縁材１３の厚さは3～20mmの範囲内、誘電体窓１４の厚さは5mm以下の範囲内とすることができ、さらには各部材の厚さはここで挙げた範囲の外であってもよい。 In order to increase the high frequency electromagnetic field generated in the internal space 212 of the vacuum container 21, it is desirable that the dielectric window 14 in the stacked body 110 be thin. Further, in the antenna 11, high-frequency current flows only near the surface due to the skin effect, so making the antenna 11 thick is a waste of material. On the other hand, in the laminate 110, the dielectric window 14 side is in contact with the internal space 212 of the vacuum container 21, which is a vacuum, and the insulating material 13 side is in contact with the atmosphere. It must have mechanical strength that can withstand pressure differences. Therefore, it is desirable that the insulating material 13 be thicker. However, if the insulating material 13 is made too thick, the efficiency of radiating heat from the antenna 11 will decrease. Further, the required mechanical strength also depends on the size of the opening 213 of the vacuum container 21. Taking the above points into consideration, the thicknesses of the antenna 11, the insulating material 13, and the dielectric window 14 are determined. In this embodiment, the opening 213 is rectangular with a long side of 210 mm and a short side of 160 mm, the thickness of the antenna 11 is 0.6 mm, the thickness of the insulating material 13 is 20 mm, and the thickness of the dielectric window 14 is 3 mm. . Of course, these thicknesses can be changed as appropriate. For example, the thickness of the antenna 11 can be within the range of 1 to 1000 μm, the thickness of the insulating material 13 can be within the range of 3 to 20 mm, the thickness of the dielectric window 14 can be within the range of 5 mm or less, and The thickness of each member may be outside the ranges listed herein.

なお、本実施形態のプラズマ源１０には、冷媒を流すことによってアンテナ１１を冷却する冷却機構は設けられていない。 Note that the plasma source 10 of this embodiment is not provided with a cooling mechanism that cools the antenna 11 by flowing a coolant.

(2) 第１実施形態のプラズマ源の動作
第１実施形態のプラズマ源１０の動作を、該プラズマ源１０を有するプラズマ処理装置１の動作と共に説明する。 (2) Operation of the plasma source of the first embodiment The operation of the plasma source 10 of the first embodiment will be described together with the operation of the plasma processing apparatus 1 having the plasma source 10.

まず、基体搬入出口２５の蓋２５１を開放し、基体Ｓを真空容器２１の内部空間２１２に搬入する。そのうえで、基体Ｓを、基体保持部２４の上に載置することにより該基体保持部２４に保持させる。その後、基体搬入出口２５の蓋２５１を閉鎖し、真空ポンプ２２により真空容器２１の内部空間２１２を真空にする。さらに、ガス供給部２３より、プラズマ生成ガス及び成膜原料ガスを内部空間２１２に供給する。そして、高周波電源２６からアンテナ１１に高周波電流を導入する。これにより、内部空間２１２に高周波電磁界が生成され、プラズマ生成ガスの分子が電離することによりプラズマが生成される。このプラズマにより、成膜原料ガスの分子が分解されて基体Ｓ上に堆積し、成膜がなされる。 First, the lid 251 of the substrate loading/unloading port 25 is opened, and the substrate S is loaded into the internal space 212 of the vacuum container 21 . After that, the base body S is placed on the base body holder 24 to be held by the base body holder 24 . Thereafter, the lid 251 of the substrate loading/unloading port 25 is closed, and the internal space 212 of the vacuum container 21 is evacuated by the vacuum pump 22. Further, the gas supply unit 23 supplies plasma generation gas and film-forming raw material gas to the internal space 212 . Then, a high frequency current is introduced from the high frequency power supply 26 to the antenna 11. As a result, a high-frequency electromagnetic field is generated in the internal space 212, and plasma is generated by ionizing the molecules of the plasma-generating gas. This plasma decomposes the molecules of the film-forming raw material gas and deposits them on the substrate S, thereby forming a film.

このように成膜を行う間、高周波電流が流れることによってアンテナ１１から熱が発生する。こうして発生した熱は、図２に矢印で示すように、絶縁材１３及びアンテナ固定枠１２を通って、真空容器２１の壁２１１に流入する。ここでアンテナ１１の周囲がアンテナ固定枠１２で囲まれているため、アンテナ１１で発生した熱をその周囲からアンテナ固定枠１２に効率よく流出させることができる。また、真空容器２１の壁２１１は十分に大きい熱容量を有するうえに、大気と接しており放熱も生じるため、熱を十分に逃がしてアンテナ１１を冷却することができる。この冷却の際に冷媒を流すことによってアンテナ１１を冷却する冷却機構を用いる必要がないため、本実施形態のプラズマ源１０は装置のイニシャルコスト及びランニングコストを抑えることができる。 During film formation in this manner, heat is generated from the antenna 11 due to the flow of high frequency current. The heat thus generated flows into the wall 211 of the vacuum container 21 through the insulating material 13 and the antenna fixing frame 12, as shown by arrows in FIG. Here, since the antenna 11 is surrounded by the antenna fixing frame 12, the heat generated by the antenna 11 can be efficiently drained from the surrounding area to the antenna fixing frame 12. In addition, the wall 211 of the vacuum container 21 has a sufficiently large heat capacity and is in contact with the atmosphere, so that heat is radiated, so that the antenna 11 can be cooled by sufficiently radiating heat. Since there is no need to use a cooling mechanism that cools the antenna 11 by flowing a coolant during this cooling, the plasma source 10 of this embodiment can reduce the initial cost and running cost of the device.

また、本実施形態では面状のアンテナ１１を用いており、該アンテナ１１の表面に接触し互いに略平行である2本の高周波電流供給バー１５の間に高周波電流を供給するため、高周波電流は図３に矢印で示すように面状アンテナの面に拡がって流れる。そのため、本実施形態のアンテナ１１には線状のアンテナよりも大きい電流を流すことができる。また、面状のアンテナ１１の表面から絶縁材１３を介して大気へも熱が放出されるため、放熱の効率をより高くすることができる。 Further, in this embodiment, a planar antenna 11 is used, and since the high frequency current is supplied between the two high frequency current supply bars 15 that are in contact with the surface of the antenna 11 and are approximately parallel to each other, the high frequency current is As shown by arrows in FIG. 3, the flow spreads over the surface of the planar antenna. Therefore, a larger current can flow through the antenna 11 of this embodiment than in a linear antenna. Further, since heat is also released from the surface of the planar antenna 11 to the atmosphere via the insulating material 13, the efficiency of heat radiation can be further increased.

以下に、第１実施形態のプラズマ源を用いて生成したプラズマの電子密度を測定する実験を行った結果を示す。比較例として、従来の導電体製の管から成る管状アンテナの管内に冷媒を流しながら生成したプラズマの電子密度を測定した結果を併せて示す。管状アンテナは2箇所の位置で90°ずつ折り曲げることで略Ｕ字状の形状としたものであって、それら2箇所の位置の間隔は100mmである。この実験では、第１実施形態のプラズマ源及び管状アンテナはそれぞれ1個ずつ用い、プラズマ生成ガスとしてアルゴンガスを圧力1.0Pa、流量10sccmとなるように導入した。そのうえで、アンテナに高周波電力を50～400Wの範囲内で投入し、アンテナから115mm離れた位置でラングミュアプローブによりプラズマの電子密度を測定した。 Below, the results of an experiment to measure the electron density of plasma generated using the plasma source of the first embodiment will be shown. As a comparative example, we will also show the results of measuring the electron density of plasma generated while flowing a coolant through the tube of a conventional tubular antenna made of a conductive tube. The tubular antenna is bent at 90 degrees at two positions to form a substantially U-shape, and the interval between these two positions is 100 mm. In this experiment, one plasma source and one tubular antenna of the first embodiment were used, and argon gas was introduced as a plasma generating gas at a pressure of 1.0 Pa and a flow rate of 10 sccm. Then, high-frequency power was applied to the antenna in the range of 50 to 400 W, and the electron density of the plasma was measured using a Langmuir probe at a distance of 115 mm from the antenna.

実験結果を図４に示す。第１実施形態、比較例共に、高周波電力の大きさに比例して電子密度が高くなっている。これは第１実施形態、比較例共に、高周波電力を増加させてもアンテナの冷却が問題なく行われていることを意味している。従って、第１実施形態の構成によれば、冷媒を用いた冷却機構を設けることなく、そのような冷却機構を設けた比較例と同様にアンテナを冷却することができ、より低コストなプラズマ源が得られる、といえる。また、電子密度は、比較例よりも第１実施形態の方が高い。これは、比較例よりも第１実施形態の方がアンテナのインダクタンスが小さく、それにより高周波電流が大きくなることによると考えられる。 The experimental results are shown in Figure 4. In both the first embodiment and the comparative example, the electron density increases in proportion to the magnitude of high frequency power. This means that in both the first embodiment and the comparative example, the antenna can be cooled without problems even when the high frequency power is increased. Therefore, according to the configuration of the first embodiment, the antenna can be cooled without providing a cooling mechanism using a refrigerant, similar to the comparative example in which such a cooling mechanism is provided, and a lower cost plasma source can be obtained. can be said to be obtained. Further, the electron density is higher in the first embodiment than in the comparative example. This is considered to be because the inductance of the antenna in the first embodiment is smaller than that in the comparative example, and the high-frequency current is therefore larger.

(3) 第２実施形態のプラズマ源の構成
図５に、第２実施形態のプラズマ源１０Ａの概略構成を示す。このプラズマ源１０Ａは、第１実施形態のプラズマ源１０と同様に、プラズマ処理装置１の真空容器２１に設けられた開口２１３を塞ぐように、該真空容器２１の壁２１１に取り付けられる。図５では、プラズマ源１０Ａ以外のプラズマ処理装置の構成要素は、真空容器２１の壁２１１の一部及び開口２１３のみを示し、それら以外の図示を省略する。 (3) Configuration of plasma source according to second embodiment FIG. 5 shows a schematic configuration of a plasma source 10A according to the second embodiment. Like the plasma source 10 of the first embodiment, this plasma source 10A is attached to the wall 211 of the vacuum container 21 of the plasma processing apparatus 1 so as to close the opening 213 provided in the vacuum container 21. In FIG. 5, only a part of the wall 211 and the opening 213 of the vacuum container 21 are shown as components of the plasma processing apparatus other than the plasma source 10A, and illustration of the other components is omitted.

プラズマ源１０Ａは、アンテナ１１Ａと、アンテナ固定枠１２と、第１絶縁材１３１Ａと、第２絶縁材１３２Ａと、誘電体窓１４と、2個の高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２と、気密保持部１６とを有する。アンテナ固定枠１２、誘電体窓１４及び気密保持部１６の構成は、第１実施形態が有するものと同様である。 The plasma source 10A includes an antenna 11A, an antenna fixing frame 12, a first insulating material 131A, a second insulating material 132A, a dielectric window 14, two high frequency current supply blocks 1511 and 1512, and an airtight maintenance section. 16. The configurations of the antenna fixing frame 12, the dielectric window 14, and the airtight retaining section 16 are similar to those of the first embodiment.

第１絶縁材１３１Ａは誘電体窓１４の上に載置され、絶縁体製の板材の中央を刳り抜いた枠状の形状を有しており、その枠内にアンテナ１１Ａ及び第２絶縁材１３２Ａが配置されている。 The first insulating material 131A is placed on the dielectric window 14 and has a frame-like shape formed by hollowing out the center of an insulating plate, and the antenna 11A and the second insulating material 132A are placed within the frame. is located.

アンテナ１１Ａは可撓性を有する厚さ500μmの金属製のシートから成る面状アンテナである。このようなシートとして、銅やアルミニウム等から成る金属箔を好適に用いることができる。 The antenna 11A is a planar antenna made of a flexible metal sheet with a thickness of 500 μm. As such a sheet, a metal foil made of copper, aluminum, or the like can be suitably used.

第２絶縁材１３２Ａは略直方体の絶縁体から成る。第２絶縁材１３２Ａの底面１３２３、4つの側面のうち互いに対向する2つの側面１３２２、１３２４、及びそれら2つの側面１３２２、１３２４にそれぞれ接する上面の一部の領域１３２１、１３２５には、アンテナ１１Ａが接触している。言い換えれば、アンテナ１１Ａは、一方の側面１３２２に接する上面の一部領域１３２１から、該側面１３２２、底面１３２３、他方の側面１３２４、該他方の側面１３２４に接する上面の一部の領域１３２５に巻き付けるように設けられている。この状態で、第２絶縁材１３２Ａの底面１３２３を下側にして、上記のように第１絶縁材１３１Ａの枠内にアンテナ１１Ａ及び第２絶縁材１３２Ａが配置されている。従って、アンテナ１１Ａのうち、第２絶縁材１３２Ａの底面１３２３に巻き付けられた部分は誘電体窓１４に面し、第２絶縁材１３２Ａの側面１３２２、１３２４に巻き付けられた部分は第１絶縁材１３１Ａ及びその外側のアンテナ固定枠１２に面している。 The second insulating material 132A is made of a substantially rectangular parallelepiped insulator. The antenna 11A is located on the bottom surface 1323 of the second insulating material 132A, on two of the four side surfaces 1322 and 1324 that are opposite to each other, and on some regions 1321 and 1325 of the top surface that are in contact with these two side surfaces 1322 and 1324, respectively. are in contact. In other words, the antenna 11A is wound from a partial region 1321 of the top surface in contact with one side surface 1322 to a partial region 1325 of the top surface in contact with the side surface 1322, the bottom surface 1323, the other side surface 1324, and the other side surface 1324. It is set in. In this state, the antenna 11A and the second insulating material 132A are arranged within the frame of the first insulating material 131A as described above, with the bottom surface 1323 of the second insulating material 132A facing downward. Therefore, of the antenna 11A, the portion wrapped around the bottom surface 1323 of the second insulating material 132A faces the dielectric window 14, and the portion wrapped around the side surfaces 1322, 1324 of the second insulating material 132A faces the first insulating material 131A. and faces the antenna fixing frame 12 on the outside thereof.

第１絶縁材１３１Ａとアンテナ１１Ａの間、及びアンテナ１１Ａとその下側に配置されている誘電体窓１４には隙間が設けられており、この隙間には誘電体であって樹脂であるシリコーングリースから成る接着剤１３４が充填されている。この接着剤１３４により、第１絶縁材１３１Ａとアンテナ１１Ａ、及びアンテナ１１Ａと誘電体窓１４は、それらが直接接触している場合よりも、熱接触が良好になる。 A gap is provided between the first insulating material 131A and the antenna 11A, and between the antenna 11A and the dielectric window 14 disposed below it, and this gap is filled with silicone grease, which is a dielectric resin. It is filled with an adhesive 134 consisting of. This adhesive 134 provides better thermal contact between the first insulating material 131A and the antenna 11A, and between the antenna 11A and the dielectric window 14 than when they are in direct contact.

第１絶縁材１３１Ａにはボルト１５４により、2個の高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２が固定されている。従って、第１絶縁材１３１Ａと第２絶縁材１３２Ａは、高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２を介して接続されていることとなる。 Two high frequency current supply blocks 1511 and 1512 are fixed to the first insulating material 131A with bolts 154. Therefore, the first insulating material 131A and the second insulating material 132A are connected via the high frequency current supply blocks 1511 and 1512.

第１絶縁材１３１Ａの側方はアンテナ固定枠１２の枠本体部１２１に囲まれており、第１絶縁材１３１Ａの上面の一部にはアンテナ固定枠１２のせり出し部１２２が接触している。第１絶縁材１３１Ａ、誘電体窓１４、及び気密保持部１６は、それら3つの構成要素が重なった状態で上下をせり出し部１２２と真空容器２１の壁２１１の上面に挟まれており、枠本体部１２１がボルト１２３で壁２１１に固定されることによりそれら3つの構成要素も固定されている。誘電体窓１４と気密保持部１６の間、及び気密保持部１６と真空容器２１の壁２１１の上面の間はそれぞれ、シール材（Ｏリング）１６１が設けられている。 The first insulating material 131A is laterally surrounded by the frame main body portion 121 of the antenna fixing frame 12, and the protruding portion 122 of the antenna fixing frame 12 is in contact with a part of the upper surface of the first insulating material 131A. The first insulating material 131A, the dielectric window 14, and the airtight retaining part 16 are sandwiched at the top and bottom by the protruding part 122 and the upper surface of the wall 211 of the vacuum container 21, with these three components overlapping, and the frame body These three components are also fixed by fixing the section 121 to the wall 211 with bolts 123. A sealing material (O-ring) 161 is provided between the dielectric window 14 and the airtight part 16 and between the airtight part 16 and the upper surface of the wall 211 of the vacuum container 21, respectively.

2個の高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２はいずれも金属製のブロックであって、一方は高周波電源２６の一方の電極に、他方は高周波電源２６の他方の電極に、それぞれ接続されている（図５では高周波電源２６は図示省略）。一方の高周波電流供給ブロック１５１１は、第２絶縁材１３２Ａの上面の前記領域１３２１においてアンテナ１１Ａを第２絶縁材１３２Ａに押さえつけることによって固定しており、他方の高周波電流供給ブロック１５１２は、前記領域１３２５においてアンテナ１１Ａを第２絶縁材１３２Ａに押さえつけることによって固定している。高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２は、これらアンテナ１１Ａが存在する領域以外では第２絶縁材１３２Ａの上面に接触しており、ボルト１５３によって第２絶縁材１３２Ａに固定されている。 The two high-frequency current supply blocks 1511 and 1512 are both metal blocks, and one is connected to one electrode of the high-frequency power source 26, and the other is connected to the other electrode of the high-frequency power source 26 (Fig. 5, the high frequency power source 26 is not shown). One high frequency current supply block 1511 is fixed by pressing the antenna 11A to the second insulating material 132A in the region 1321 on the upper surface of the second insulating material 132A, and the other high frequency current supply block 1512 is fixed in the region 1321 on the upper surface of the second insulating material 132A. The antenna 11A is fixed by being pressed against the second insulating material 132A. The high-frequency current supply blocks 1511 and 1512 are in contact with the upper surface of the second insulating material 132A in areas other than those where the antenna 11A is present, and are fixed to the second insulating material 132A with bolts 153.

(4) 第２実施形態のプラズマ源の動作
第２実施形態のプラズマ源１０Ａが設けられたプラズマ処理装置は、第１実施形態のプラズマ処理装置１と同様の方法で、基体Ｓを基体保持部２４に保持させ、真空容器２１の内部空間２１２を真空にした後にガス供給部２３よりプラズマ生成ガス及び成膜原料ガスを真空容器２１の内部空間２１２に供給し、高周波電源２６からアンテナ１１Ａに高周波電流を導入する。これにより、真空容器２１の内部空間２１２に高周波電磁界を生成し、この高周波電磁界によってプラズマ生成ガスの分子を電離させることによりプラズマを生成する。そして、このプラズマにより分解された成膜原料ガスの分子が基体Ｓ上に堆積することにより、成膜がなされる。真空容器２１の内部空間２１２への高周波電磁界の生成には、主に、アンテナ１１Ａのうち該内部空間２１２に面している、第２絶縁材１３２Ａの底面１３２３に巻き付けられた部分が寄与する。そのため、当該部分を面状アンテナと解することができる。 (4) Operation of the plasma source of the second embodiment The plasma processing apparatus equipped with the plasma source 10A of the second embodiment holds the substrate S in the substrate holding part in the same manner as the plasma processing apparatus 1 of the first embodiment. 24 and after evacuating the internal space 212 of the vacuum container 21, the gas supply unit 23 supplies plasma generation gas and film-forming raw material gas to the internal space 212 of the vacuum container 21, and the high frequency power source 26 supplies high frequency to the antenna 11A. Introduce electric current. Thereby, a high frequency electromagnetic field is generated in the internal space 212 of the vacuum container 21, and plasma is generated by ionizing the molecules of the plasma generating gas by this high frequency electromagnetic field. Then, molecules of the film-forming raw material gas decomposed by this plasma are deposited on the substrate S, thereby forming a film. The part of the antenna 11A that is wrapped around the bottom surface 1323 of the second insulating material 132A that faces the internal space 212 mainly contributes to the generation of the high-frequency electromagnetic field in the internal space 212 of the vacuum container 21. . Therefore, this portion can be interpreted as a planar antenna.

成膜を行う間、高周波電流が流れることによってアンテナ１１Ａから発生する熱は、図６に矢印で示すように、一部は第２絶縁材１３２Ａ及び高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２を通って第１絶縁材１３１Ａに流入し、別の一部は（第２絶縁材１３２Ａを介することなく）高周波電流供給ブロック１５１１、１５１２を通って第１絶縁材１３１Ａに流入し、さらに別の一部は接着剤１３４を通って第１絶縁材１３１Ａに流入する。このように複数のルートで第１絶縁材１３１Ａに流入した熱は、アンテナ固定枠１２を通って、真空容器２１の壁２１１に流入する。前述のように真空容器２１の壁２１１は十分に大きい熱容量を有するうえに、大気と接しており放熱も生じるため、熱をアンテナ１１Ａから十分に逃がし、アンテナ１１Ａを冷却することができる。ここでアンテナ１１Ａの周囲がアンテナ固定枠１２で囲まれているため、アンテナ１１Ａで発生した熱をアンテナ固定枠１２に効率よく流出させることができる。また、本実施形態では、アンテナ１１Ａのうち第２絶縁材１３２Ａの側面１３２２、１３２４に巻き付けられた部分がアンテナ固定枠１２に面しているため、アンテナ１１Ａの熱をアンテナ固定枠１２に流出させる効率をより高くすることができる。さらに、アンテナ１１Ａの熱は、第２絶縁材１３２Ａを通して大気に放出することもできる。 During film formation, heat generated from the antenna 11A due to the flow of high-frequency current passes through the second insulating material 132A and the high-frequency current supply blocks 1511 and 1512, as shown by the arrow in FIG. Another part flows into the first insulating material 131A through the high-frequency current supply blocks 1511 and 1512 (without passing through the second insulating material 132A), and another part flows into the first insulating material 131A, and another part flows into the first insulating material 131A (without passing through the second insulating material 132A). 134 and flows into the first insulating material 131A. The heat that has flowed into the first insulating material 131A through a plurality of routes in this way flows into the wall 211 of the vacuum container 21 through the antenna fixing frame 12. As described above, the wall 211 of the vacuum container 21 has a sufficiently large heat capacity, and is also in contact with the atmosphere and radiates heat, so that heat can be sufficiently released from the antenna 11A and the antenna 11A can be cooled. Here, since the antenna 11A is surrounded by the antenna fixing frame 12, the heat generated by the antenna 11A can be efficiently drained to the antenna fixing frame 12. Furthermore, in the present embodiment, the portion of the antenna 11A that is wrapped around the side surfaces 1322 and 1324 of the second insulating material 132A faces the antenna fixing frame 12, so that the heat of the antenna 11A flows out to the antenna fixing frame 12. Efficiency can be increased. Furthermore, the heat of the antenna 11A can also be released to the atmosphere through the second insulating material 132A.

第２実施形態のプラズマ源１０Ａは、第１実施形態と同様に、冷媒を流すことによってアンテナ１１Ａを冷却する冷却機構を用いる必要がない。そのため、装置のイニシャルコスト及びランニングコストを抑えることができる。 Similarly to the first embodiment, the plasma source 10A of the second embodiment does not need to use a cooling mechanism that cools the antenna 11A by flowing a coolant. Therefore, the initial cost and running cost of the device can be reduced.

以下に、第２実施形態のプラズマ源におけるアンテナ等の冷却効率を確認するために、アンテナ１１Ａ、第１絶縁材１３１Ａ、第２絶縁材１３２Ａ、及び誘電体窓１４の各部にそれぞれ温度センサを貼付し、プラズマ生成中の各部の温度変化を測定した実験の結果を説明する。併せて、アンテナ１１Ａと第１絶縁材１３１Ａの間、及びアンテナ１１Ａと誘電体窓１４の間隙に接着剤１３４を充填していない（間隙のままの）例についても実験を行った。ここで当該間隙の大きさは2mm、接着剤１３４はシリコーングリース、プラズマ生成ガスであるアルゴンガスの圧力は1.0Pa、同アルゴンガスの流量は10sccm、アンテナ１１Ａに投入する高周波電力は500Wとした。各部位の温度は、プラズマの点灯開始直後（0分）、並びに5, 10, 15及び30分後に測定した。 Below, in order to confirm the cooling efficiency of the antenna, etc. in the plasma source of the second embodiment, temperature sensors are attached to each part of the antenna 11A, the first insulating material 131A, the second insulating material 132A, and the dielectric window 14. We will then explain the results of an experiment in which temperature changes at various parts during plasma generation were measured. In addition, experiments were also conducted on examples in which the gap between the antenna 11A and the first insulating material 131A and the gap between the antenna 11A and the dielectric window 14 were not filled with the adhesive 134 (the gap remained as it was). Here, the size of the gap was 2 mm, the adhesive 134 was silicone grease, the pressure of argon gas, which is a plasma generating gas, was 1.0 Pa, the flow rate of the argon gas was 10 sccm, and the high frequency power input to the antenna 11A was 500 W. The temperature of each site was measured immediately after the plasma was turned on (0 minutes) and after 5, 10, 15, and 30 minutes.

測定結果を図７に示す。間隙に接着剤１３４を充填した場合と充填していない場合を対比すると、第１絶縁材１３１Ａ及び第２絶縁材１３２Ａに関しては両者の間に明確な温度の差異は見られないのに対して、アンテナ１１Ａ及び誘電体窓１４に関しては接着剤１３４を充填した場合の方が顕著に温度抑制の効果を奏することがわかる。 The measurement results are shown in FIG. Comparing the case where the gap is filled with adhesive 134 and the case where it is not filled, there is no clear temperature difference between the first insulating material 131A and the second insulating material 132A, whereas, Regarding the antenna 11A and the dielectric window 14, it can be seen that the effect of temperature suppression is more pronounced when the adhesive 134 is filled.

本発明に係るプラズマ源は上記の実施形態には限定されず、本発明の主旨の範囲内で変形することが可能である。 The plasma source according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be modified within the scope of the gist of the present invention.

１…プラズマ処理装置
１０、１０Ａ…プラズマ源
１１、１１Ａ…アンテナ
１１０…積層体
１２…アンテナ固定枠
１２１…枠本体部
１２２…せり出し部
１２３…アンテナ固定枠を真空容器の壁に固定するボルト
１３…絶縁材
１３１Ａ…第１絶縁材
１３２Ａ…第２絶縁材
１３２１、１３２５…第２絶縁材の上面の一部領域
１３２２、１３２４…第２絶縁材の側面
１３２３…第２絶縁材の底面
１３４…接着剤
１４…誘電体窓
１５…高周波電流供給バー
１５１…給電端子
１５１１、１５１２…高周波電流供給ブロック
１５２…給電線
１５３…高周波電流供給ブロックを第２絶縁材に固定するボルト
１５４…高周波電流供給ブロックを第１絶縁材に固定するボルト
１６…気密保持部
１６１…シール材
２１…真空容器
２１１…真空容器の壁
２１２…真空容器の内部空間
２１３…真空容器の開口
２２…真空ポンプ
２３…ガス供給部
２４…基体保持部
２５…基体搬入出口
２５１…基体搬入出口の蓋
２６…高周波電源
２７…インピーダンス整合器
Ｓ…基体 1... Plasma processing apparatus 10, 10A... Plasma sources 11, 11A... Antenna 110... Laminated body 12... Antenna fixing frame 121... Frame main body part 122... Extruding part 123... Bolts 13 for fixing the antenna fixing frame to the wall of the vacuum container... Insulating material 131A...First insulating material 132A...Second insulating material 1321, 1325...Partial area of the top surface of second insulating material 1322, 1324...Side surface 1323 of second insulating material...Bottom surface 134 of second insulating material...Adhesive 14... Dielectric window 15... High frequency current supply bar 151... Power supply terminals 1511, 1512... High frequency current supply block 152... Power supply line 153... Bolt 154 for fixing the high frequency current supply block to the second insulating material... 1 Bolts to be fixed to the insulating material 16...Hermetic holding part 161...Sealing material 21...Vacuum container 211...Wall of vacuum container 212...Inner space of vacuum container 213...Opening of vacuum container 22...Vacuum pump 23...Gas supply part 24... Substrate holder 25...Substrate loading/unloading port 251...Substrate loading/unloading port cover 26...High frequency power source 27...Impedance matching device S...Substrate

Claims

真空容器内にプラズマを生成する装置であって、
a) 前記真空容器が有する開口を塞ぐ蓋に設けられ、前記真空容器の壁に固定される枠と、
b) 前記蓋に設けられ、前記枠内に固定された面状のアンテナと、
c) 前記アンテナの、前記真空容器の外部側に配置される、絶縁体製の板材であって前記枠と接触する絶縁体板と、
d) 前記アンテナと前記絶縁体板の間に充填されている誘電体製の接着剤と
を備えるプラズマ源。 A device that generates plasma in a vacuum container,
a) a frame provided on a lid that closes an opening of the vacuum container and fixed to a wall of the vacuum container;
b) a planar antenna provided on the lid and fixed within the frame ;
c) an insulating plate of the antenna, which is a plate made of an insulating material and is placed on the outside of the vacuum container, and is in contact with the frame;
d) a dielectric adhesive filled between the antenna and the insulator plate;
A plasma source comprising:

前記枠の材料が金属である、請求項１に記載のプラズマ源。 The plasma source according to claim 1, wherein the material of the frame is metal.

さらに、前記アンテナの、前記真空容器の内部側に配置される、誘電体製の板材である誘電体窓を備える、請求項１又は２に記載のプラズマ源。 3. The plasma source according to claim 1 , further comprising a dielectric window, which is a dielectric plate, and which is disposed inside the vacuum container of the antenna.

さらに、前記開口の周囲の前記壁と前記誘電体窓の間に配置される真空シールを備える、請求項３に記載のプラズマ源。 4. The plasma source of claim 3 , further comprising a vacuum seal disposed between the wall around the aperture and the dielectric window.

前記アンテナと前記誘電体窓の間に誘電体製の接着剤が充填されている、請求項３又は４に記載のプラズマ源。 5. The plasma source according to claim 3 , wherein a dielectric adhesive is filled between the antenna and the dielectric window.

前記誘電体窓の厚さが5mm以下である、請求項３～５のいずれか１項に記載のプラズマ源。 The plasma source according to any one of claims 3 to 5 , wherein the dielectric window has a thickness of 5 mm or less.

前記アンテナの厚さが1～1000μmである、請求項１～６のいずれか１項に記載のプラズマ源。 The plasma source according to any one of claims 1 to 6 , wherein the antenna has a thickness of 1 to 1000 μm.