KR20080029844A - Microwave plasma processing apparatus, integral slot forming member, method of manufacturing and using a microwave plasma processing apparatus - Google Patents

Microwave plasma processing apparatus, integral slot forming member, method of manufacturing and using a microwave plasma processing apparatus Download PDF

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Abstract

A microwave plasma processing apparatus, an integral slot forming member, a method for manufacturing and using the microwave plasma processing apparatus are provided to properly arrange a sealing member closing an interior of a processing chamber from the atmosphere. A processing chamber processes an object to be processed by plasma generated by raising gas to plasma by the microwave. The slot antenna includes an integral slot forming member(37) integrally formed by inserting a slot charged with a dielectric member into a frame body. The integral slot forming member is mounted at a recessed portion formed at a cover(20) of the processing chamber. A sealing member is mounted between the frame body and the cover. The frame body is made of conductive material such as a nonmagnetic metal. A plurality of slot forming members are mounted at the recessed portion of the cover.

Description

마이크로파 플라즈마 처리 장치, 일체형 슬롯 형성 부재, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법 및 사용 방법{MICROWAVE PLASMA PROCESSING APPARATUS, INTEGRAL SLOT FORMING MEMBER, METHOD OF MANUFACTURING AND USING A MICROWAVE PLASMA PROCESSING APPARATUS}Microwave Plasma Processing Apparatus, Integrated Slot Forming Member, Microwave Plasma Processing Apparatus Manufacturing Method and Instructions for Use

본 발명은 마이크로파의 동력에 의해 가스를 플라즈마화하여 피처리체를 플라즈마 처리하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치, 그 제조 방법 및 사용 방법, 일체형 슬롯 형성 부재에 관한 것이다. 보다 상세하게는 마이크로파를 전파시키는 슬롯 안테나의 구조에 관한 것이다. BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a microwave plasma processing apparatus, a method for manufacturing and using the same, and an integrated slot forming member for plasma-forming a gas under the power of microwaves. More particularly, the present invention relates to a structure of a slot antenna for propagating microwaves.

종래부터, 처리실 내에 공급된 가스를 플라즈마화시켜, 기판 등의 피처리체를 플라즈마 처리하는 여러 플라즈마 처리 장치가 개발되어 왔다. 이 중, 마이크로파 플라즈마 처리 장치는 마이크로파의 동력에 의해 가스를 전리 및 해리시킴으로써 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마를 이용하여 기판에 CVD(화학적 증기 증착) 처리나 애싱 처리 등의 플라즈마 처리를 실시한다(예를 들어, 특허문헌 1 참조). Background Art Conventionally, various plasma processing apparatuses have been developed for converting a gas supplied into a processing chamber into a plasma to plasma-process a target object such as a substrate. Among these, the microwave plasma processing apparatus generates plasma by ionizing and dissociating gas by the power of microwaves, and performs plasma processing such as CVD (chemical vapor deposition) processing or ashing processing on the substrate using the generated plasma ( For example, refer patent document 1).

프로세스 처리중, 처리실 내에서 양호한 플라즈마를 안정적으로 생성하기 위 해서는 처리실의 내부를 진공 상태로 유지할 필요가 있다. 이로부터, 종래의 마이크로파 플라즈마 처리 장치는 처리실의 천장부를 유전체 창으로 막는 동시에, 천장부와 유전체 창의 간극을 O링으로 밀봉함으로써, 처리실 내부를 대기로부터 차단하여, 처리실 내부의 기밀을 유지하고 있다. During the process, it is necessary to keep the inside of the process chamber in a vacuum state in order to stably generate good plasma in the process chamber. As a result, the conventional microwave plasma processing apparatus closes the ceiling of the processing chamber with a dielectric window and seals the gap between the ceiling and the dielectric window with an O-ring to block the inside of the processing chamber from the atmosphere and maintain airtightness inside the processing chamber.

[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 1994-111995 호 공보[Patent Document 1] Japanese Unexamined Patent Publication No. 1994-111995

그러나 O링은 천장부와 유전체 창의 간극에 마련되어 있기 때문에, 처리실 내부의 영향을 받기 쉽다. 예를 들면, O링은 천장부와 유전체 창의 간극으로부터 유입된 플라즈마나, 유전체 창을 투과한 마이크로파의 전계 에너지에 의해 O링 근방에서 이상 방전이 생겨 O링이 소손될 경우가 있다. However, since the O-ring is provided in the gap between the ceiling and the dielectric window, it is likely to be affected by the interior of the processing chamber. For example, the O-ring may be damaged due to abnormal discharge in the vicinity of the O-ring due to the electric field energy of the plasma introduced from the gap between the ceiling and the dielectric window or the microwaves transmitted through the dielectric window.

또한, O링은 엘라스토머 등의 고무적 성질을 갖는 고분자 재료로 구성되어 있고, 그 내부에서는 분자가 서로 얽혀 간극이 발생되어 있다. 이 때문에, O링이 열화하면, O링 내부의 간극을 통해 대기가 유입되는 경우가 있다. 이렇게 하여 유입된 대기중의 산소(O2) 가스나 질소(N2) 가스는 예를 들어, 실란(SiH4) 가스나 수소(H2) 가스 등의 처리 가스와 반응하여 SiO2나 SiN이나 H2O로 되고, 피처리체 위에 형성된 박막으로의 혼입 등으로 막의 열화를 발생시킨다. In addition, the O-ring is made of a polymer material having rubbery properties such as an elastomer, and molecules are intertwined with each other to generate a gap. For this reason, when O ring deteriorates, air may flow in through the clearance gap inside O ring. The oxygen (O 2 ) gas or nitrogen (N 2 ) gas in the air introduced in this way is reacted with a processing gas such as silane (SiH 4 ) gas or hydrogen (H 2 ) gas to react with SiO 2 or SiN. and in H 2 O, to generate the film degradation by incorporating such a thin film formed on the object to be processed.

또한, O링은 플라즈마 생성시의 방열이나, 서셉터를 소정의 온도로 유지하기 위해 마련된 히터(11b)로부터의 방열에 의한 영향을 받아 열화되는 경우가 있다. 또한, 플라즈마 처리시에 사용되는 처리 가스로부터 생성되는 반응 생성물의 성질이나 처리실 내를 세척할 때에 사용되는 세척 가스의 성질에 의해, O링이 부식되는 경우도 있다. 이 때문에, O링은 내열성, 내식성이 강한 불소계의 O링을 사용할 필요가 있지만, 불소계의 O링은 매우 고가이다. In addition, the O-ring may deteriorate under the influence of heat radiation during plasma generation or heat radiation from the heater 11b provided to maintain the susceptor at a predetermined temperature. In addition, the O-ring may be corroded depending on the nature of the reaction product generated from the process gas used in the plasma treatment and the nature of the cleaning gas used to wash the interior of the treatment chamber. For this reason, the O ring needs to use a fluorine-based O ring having high heat resistance and corrosion resistance, but the fluorine-based O ring is very expensive.

또한, 상기 방열의 영향을 받은 O링은 피처리체의 반송시, 급격하게 냉각된 다. 이렇게 하여, 피처리체를 한장 한장 처리할 때마다 가열→냉각→가열→냉각이 반복되면, O링이 열화하고, 탄성체로서의 특성이 떨어지며, 특히, 냉각시의 소성 변형이 커져 기밀성을 유지할 수 없게 된다. In addition, the O-ring affected by the heat dissipation is rapidly cooled during the conveyance of the object to be processed. In this way, if heating → cooling → heating → cooling is repeated every time the object to be treated is processed one by one, the O-ring deteriorates and the elasticity is deteriorated, and in particular, plastic deformation during cooling becomes large and airtightness cannot be maintained. .

이와 같은 이유로, 종래 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 가동에 따른 O링의 열화를 고려하여, O링을 정기적으로 교환할 필요가 있었다. For this reason, the O-rings need to be replaced regularly in consideration of the deterioration of the O-rings caused by the operation of the conventional microwave plasma processing apparatus.

상기 문제를 해소하기 위해서, 본 발명에서는 처리실 내부와 대기의 연통을 차단하는 밀봉 부재의 배치의 적정화를 도모한 마이크로파 플라즈마 처리 장치, 그 제조 방법 및 사용 방법, 일체형 슬롯 형성 부재가 제공된다. In order to solve the above problems, the present invention provides a microwave plasma processing apparatus, a manufacturing method and a use method thereof, and an integrated slot forming member, which aim at optimizing the arrangement of a sealing member to block communication between the inside of the processing chamber and the atmosphere.

즉, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 관점에 의하면, 마이크로파를 슬롯을 통과하여 전파시키는 슬롯 안테나와, 상기 슬롯 안테나를 전파한 마이크로파에 의해 소정의 가스를 플라즈마화해서 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실을 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치가 제공된다. 이 슬롯 안테나는 상기 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에, 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체형 슬롯 형성 부재를 구비하여, 그 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯으로부터 마이크로파를 통과시킨다. That is, in order to solve the above problem, according to an aspect of the present invention, a target gas is plasma-processed by a slot antenna that propagates microwaves through a slot and microwaves that propagate the slot antenna to plasma-process the target object. A microwave plasma processing apparatus having a processing chamber is provided. The slot antenna has an integral slot forming member integrally formed in a frame body for inserting the slot into which a slot filled with a dielectric member is inserted to pass microwaves from the slot of the integrated slot forming member.

이에 의하면, 슬롯 안테나의 슬롯 부분은, 일체형 슬롯 형성 부재로 구성된다. 그리고 그 일체형 슬롯 형성 부재는 유전 부재가 충전된 슬롯을 프레임체에 끼워 넣은 상태로 일체적으로 밀착하여 형성되어 있다. 이에 의해, 슬롯과 프레임체 사이에 대기가 유입되는 것을 회피할 수 있다[도 7의 일체형 슬롯 형성 부 재(37) 참조]. According to this, the slot part of a slot antenna is comprised by an integrated slot formation member. The unitary slot forming member is formed by being integrally in close contact with the slot filled with the dielectric member in the frame body. Thereby, the inflow of air | atmosphere between a slot and a frame body can be avoided (refer to the integrated slot formation part 37 of FIG. 7).

상기 일체형 슬롯 형성 부재는 상기 처리실의 덮개에 마련된 오목부에 장착되고, 상기 프레임체와 상기 덮개 사이에, 밀봉 부재를 마련해도 좋다. The integrated slot forming member may be attached to a recess provided in a cover of the processing chamber, and a sealing member may be provided between the frame and the cover.

이에 의하면, 밀봉 부재에 의해 처리실의 덮개와 일체형 슬롯 형성 부재의 프레임체 사이를 밀봉함으로써[예를 들면, 도 7의 O링(50) 참조], 처리실 내부를 대기로부터 차단하고, 이로써 처리실 내의 기밀을 유지할 수 있다. 또한, O링(50)은 덮개 내부에 격납되기 때문에, 플라즈마 발생 시의 방열이나, 서셉터(11)를 소정의 온도로 유지하기 위해 마련된 히터(11b)로부터의 방열에 의해 영향을 받기 어렵다. According to this, the sealing member is sealed between the lid of the processing chamber and the frame of the integrated slot forming member (for example, see O-ring 50 in FIG. 7), thereby shielding the inside of the processing chamber from the atmosphere and thereby airtight in the processing chamber. Can be maintained. In addition, since the O-ring 50 is stored inside the lid, it is difficult to be affected by heat radiation at the time of plasma generation or heat radiation from the heater 11b provided to maintain the susceptor 11 at a predetermined temperature.

또한, 프레임체 및 덮개는 비자성 금속체인 도전성 재료로 형성되어 있어도 좋으며, 이 경우, 프레임체 및 덮개는 열전도성이 좋기 때문에, 열을 외부로 방출하는 것이 가능하다. 이 결과, 프레임체 및 덮개에 인접한 O링이 고온이 되는 것을 막을 수 있고, 이로써 O링의 열화를 막을 수 있다. 또한, 이 경우에는 밀봉 부재로서, 고무제의 O링 뿐만 아니라, 에지가 가스킷에 파고드는 것에 의해, 진공 밀봉하는 동제의 ICF 플랜지를 사용할 수도 있다. ICF 플랜지로 진공 밀봉하면, 처리실내의 진공도가 오르는 열화하지 않는 등의 이점이 있다. In addition, the frame and the cover may be formed of a conductive material which is a nonmagnetic metal body. In this case, since the frame and the cover have good thermal conductivity, heat can be released to the outside. As a result, it is possible to prevent the O-rings adjacent to the frame and the lid from becoming hot, thereby preventing deterioration of the O-rings. In this case, as the sealing member, not only the rubber O-ring but also the ICF flange made of copper to be vacuum-sealed by the edges penetrating into the gasket can be used. Vacuum sealing with an ICF flange has the advantage of not deteriorating the degree of vacuum in the processing chamber.

또한, 이에 의하면, 처리실내에 공급된 처리 가스는 밀봉 부재 근방까지 유입될 수 없다. 이에 의해, 밀봉 부재 근방에서 대기 중의 가스와 반응성 가스가 반응해서 반응 생성물이 생성되는 것을 회피할 수 있다. 이 결과, 생성된 반응 생성물이 파티클이 되어서 박막에 혼입되고, 막의 열화를 발생시키는 것을 억제할 수 있다. Moreover, according to this, the process gas supplied in the process chamber cannot flow in the vicinity of the sealing member. As a result, it is possible to avoid the reaction of the gas in the atmosphere with the reactive gas in the vicinity of the sealing member to produce a reaction product. As a result, it is possible to suppress the resulting reaction product from forming particles and incorporating into the thin film and causing deterioration of the film.

또한, 밀봉 부재를 처리실 근방에 마련하면, 플라즈마 처리시에 사용되는 처리 가스로부터 생성되는 반응 생성물의 성질이나 처리실내를 세척할 때에 사용되는 세척 가스의 성질에 의해, 밀봉 부재가 부식될 경우가 있다. 따라서, 이 경우에는 밀봉 부재로서는 내열성, 내식성이 강한 불소계의 O링을 사용할 필요가 있지만, 불소계의 O링은 매우 고가이다. Further, when the sealing member is provided near the processing chamber, the sealing member may be corroded due to the nature of the reaction product generated from the processing gas used in the plasma treatment or the cleaning gas used to wash the interior of the processing chamber. . Therefore, in this case, although it is necessary to use a fluorine-type O ring with strong heat resistance and corrosion resistance as a sealing member, the fluorine-type O ring is very expensive.

그러나, 이와 같은 구성에 의하면, 밀봉 부재는 덮개의 내부에 격납되어 있으므로, 밀봉 부재로서, 반드시 내열성, 내식성이 강한 불소계의 밀봉 부재를 사용할 필요 없이, 예를 들어, 불소계가 아닌 O링 등의 보다 저렴한 밀봉 부재를 사용할 수 있다. 이 결과, 장치의 제조 비용 및 유지 보수 비용을 내릴 수 있다. However, according to such a structure, since the sealing member is stored in the inside of the lid, it is not necessary to use a fluorine-based sealing member having strong heat resistance and corrosion resistance as the sealing member, for example, rather than an O-ring or the like that is not fluorine-based. Inexpensive sealing members can be used. As a result, the manufacturing cost and maintenance cost of a device can be lowered.

또한, O링이 덮개의 내부에 격납되어 있기 때문에, 플라즈마는 0링 근방에까지 유입되지 않는다. 이에 더해, 프레임체 및 덮개는 비자성 금속체이므로 마이크로파를 투과시키지 않는다. 이 결과, 마이크로파는 프레임체와 덮개 사이에 마련된 O링까지 투과하지 않기 때문에, 플라즈마나 마이크로파의 전계 에너지에 의해, O링의 근방에서 이상 방전이 생겨 O링이 소손되는 것을 방지할 수 있다. 이상에 의해, 일체형 슬롯 형성 부재 근방에 마련된 0링의 열화를 막고, 0링의 정기적인 교환을 불필요하게 할 수 있다. In addition, since the O-ring is stored inside the lid, the plasma does not flow into the vicinity of the 0-ring. In addition, since the frame and the cover are nonmagnetic metal bodies, they do not transmit microwaves. As a result, the microwaves do not penetrate to the O-ring provided between the frame and the cover, so that abnormal discharge occurs in the vicinity of the O-ring due to the electric field energy of the plasma or the microwave, and the O-ring can be prevented from being burned out. By the above, deterioration of the 0 ring provided in the vicinity of the integrated slot forming member can be prevented, and periodical replacement of the 0 ring can be made unnecessary.

상기 덮개에 마련된 오목부에는 상기 일체형 슬롯 형성 부재가 복수 장착되고, 상기 복수의 일체형 슬롯 형성 부재의 간격은, 어느 것이나 관내 파장(λg)의 1/2이여도 좋다. 또한, 상기 덮개의 오목부에는 마이크로파를 전파시키는 도파관 이 장착되어 있어도 좋다. Two or more said integral slot formation members may be attached to the recessed part provided in the said cover, and the space | interval of these integrated slot formation members may be 1/2 of the internal wavelength (lambda) g in all. In addition, a waveguide for propagating microwaves may be attached to the concave portion of the lid.

이에 의하면, 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯은 관내 파장(λg)의 1/2의 간격으로 마련된다. 이에 의해, 마이크로파의 정재파의 마루를 각 슬롯 중앙에 위치시킬 수 있다. 이 결과, 도파관으로부터 각 슬롯을 통과하여 처리실에 공급되는 마이크로파의 전계 에너지를 그 위치에 있어서의 최대 에너지로 할 수 있다. 이에 의해, 각 슬롯 위치에서 최대치를 가지는 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 밀도가 높은 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다. According to this, the slots of the integrated slot forming member are provided at intervals of 1/2 of the tube wavelength? G. Thereby, the floor of the standing wave of a microwave can be located in the center of each slot. As a result, the electric field energy of the microwave which passes through each slot from a waveguide and is supplied to a process chamber can be made into the maximum energy in the position. Thereby, the plasma of high density can be produced uniformly by the electric field energy of the microwave which has the maximum value in each slot position.

상기 일체형 슬롯 형성 부재는 프레임체에 슬롯을 끼워 넣은 상태로, 예를 들어, 열간 등방 가압법(HIP; Hot Isostatic Pressing) 등의 외부 가열 방식에 의해 일체적으로 접합되어 있어도 좋고, 상기 프레임체에 상기 슬롯을 끼워 넣은 상태로, 밀리파 가열 등의 유전 가열 방식에 의해 일체적으로 접합되어도 좋다. The integrated slot forming member may be integrally joined by an external heating method such as, for example, hot isostatic pressing (HIP) in a state in which a slot is inserted into the frame body. In the state which inserted the said slot, you may join together integrally by dielectric heating systems, such as millimeter wave heating.

상기 외부 가열 방식에 의하면, 프레임체에 슬롯을 끼워 넣고, 프레임체와 슬롯 사이에 고온의 접착제를 충전시킨 후, 접착제를 가압 침투시킴으로써, 프레임체와 슬롯을 일체적으로 형성한다. According to the external heating method, a slot is inserted into the frame, a high temperature adhesive is filled between the frame and the slot, and then the adhesive is pressurized to form the frame and the slot integrally.

또한, 유전 가열 방식(자발열 방식)에 의하면, 프레임체에 슬롯을 끼워 넣은 상태로, 예를 들면, 밀리파 가열 장치에 의해, 주파수 28GHz(파장 약 l2mm)의 밀리파를 조사하고, 밀리파가 물체를 투과함으로써, 물체 내의 쌍극자를 진동시켜, 그 마찰열을 이용하여 프레임체와 그 내부에 끼워 넣어진 유전 부재의 슬롯의 표층을 가열 밀착시키고, 이로써 프레임체와 슬롯을 일체적으로 형성한다. In addition, according to the dielectric heating method (self-heating method), the millimeter wave of the frequency of 28 GHz (wavelength of about l2 mm) is irradiated with a millimeter wave heating device in a state where the slot is inserted into the frame body. By passing through the object, the dipole in the object is vibrated, and the frictional heat is used to heat-close the surface layer of the frame body and the slot of the dielectric member sandwiched therein, thereby integrally forming the frame body and the slot.

이렇게 하여 제조된 일체형 슬롯 형성 부재에 의하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 슬롯 부분에 있어서, 슬롯과 프레임체와의 접합면의 기밀성을 유지할 수 있고, 슬롯 부분에 대기가 유입되는 것을 회피할 수 있다. According to the integrated slot forming member manufactured in this way, in the slot portion of the microwave plasma processing apparatus, the airtightness of the joining surface between the slot and the frame body can be maintained, and air can be prevented from flowing into the slot portion.

또한, 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯에 충전되는 유전 부재로서는 예를 들면, 산화 알루미늄, 석영, 사파이어, 루비 등을 사용할 수 있다. 또한, 일체형 슬롯 형성 부재의 프레임체로서는 알루미늄, 동, 은, 금 등을 사용할 수 있다. As the dielectric member filled in the slot of the integrated slot forming member, for example, aluminum oxide, quartz, sapphire, ruby or the like can be used. Moreover, aluminum, copper, silver, gold, etc. can be used as a frame body of an integrated slot formation member.

상기 일체형 슬롯 형성 부재는 마이크로파를 상기 슬롯에 통과시키고, 상기 처리실에 직접 입사시키도록 해도 좋다. 이에 의하면, 일체형 슬롯 형성 부재에 의해 처리실 내부를 대기로부터 차단하면서, 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯으로부터 마이크로파를 처리실 내에 직접 입사시키는 것이 가능하다. 이에 의해, 처리실의 천장부에 유전체 창을 마련하지 않아도, 처리실의 내부와 대기의 연통을 차단하면서, 마이크로파를 처리실 내에 공급할 수 있다. The integrated slot forming member may allow microwaves to pass through the slot and directly enter the processing chamber. According to this, it is possible to inject a microwave directly into the processing chamber from the slot of the integrated slot forming member while blocking the inside of the processing chamber from the atmosphere by the integrated slot forming member. Thereby, microwaves can be supplied into the processing chamber while blocking the communication between the inside of the processing chamber and the atmosphere without providing the dielectric window in the ceiling of the processing chamber.

한편, 상기 일체형 슬롯 형성 부재에 인접해서 유전체 창을 마련하고, 이 유전체 창에 슬롯을 통과한 마이크로파를 투과하고, 상기 처리실에 입사되도록 해도 좋다. 이에 의하면, 슬롯을 통과한 마이크로파는 유전체 창을 등방향으로 투과하고, 처리실의 천장면 전체로부터 균일하게 처리실 내에 입사된다. 이에 의해, 천장면에서 균일하게 입사된 마이크로파의 전계 에너지에 의해 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다. On the other hand, a dielectric window may be provided adjacent to the integrated slot forming member, and the microwave may pass through the slot through the dielectric window and enter the processing chamber. According to this, the microwave passing through the slot passes through the dielectric window in an equal direction and is incident uniformly into the processing chamber from the entire ceiling surface of the processing chamber. Thereby, uniform plasma can be produced | generated by the electric field energy of the microwave uniformly incident on the ceiling surface.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 슬롯 안테나에 사용하기 위해서, 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에, 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체 형 슬롯 형성 부재가 제공된다. Moreover, in order to solve the said subject, according to the other viewpoint of this invention, in order to use it for the slot antenna of a microwave plasma processing apparatus, it is integrated in the frame body in which the slot was filled with the slot filled with the dielectric member. An integrally formed slot forming member is provided.

이에 의하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 구성하는 슬롯 안테나의 슬롯 부분에 일체형 슬롯 형성 부재를 사용할 수 있다. 이에 의해, 슬롯과 프레임체 사이에 대기가 유입되는 것을 회피할 수 있다. 또한, 마이크로파의 통행로인 슬롯 부분이 파손되었을 경우라도, 일체형 슬롯 형성 부재만을 교환할 수 있으므로, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다. According to this, the integrated slot forming member can be used for the slot part of the slot antenna which comprises a microwave plasma processing apparatus. Thereby, the inflow of the atmosphere between the slot and the frame body can be avoided. In addition, even when the slot portion, which is the passage passage of the microwave, is broken, only the integrated slot forming member can be replaced, so that the maintenance of the microwave plasma processing apparatus 100 can be facilitated.

일체형 슬롯 형성 부재의 외주면에는 단차가 마련되어 있어도 좋다. 이에 의하면, 외주면의 단차 부분에 밀봉 부재를 마련하고, 이로써 처리실의 덮개와 프레임체 사이를 밀봉함으로써, 밀봉 부재를 덮개 본체의 내부에 격납할 수 있다. 이에 의해, 처리 용기의 내부를 대기로부터 차단하는 동시에, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다. A step may be provided on the outer peripheral surface of the integrated slot forming member. According to this, the sealing member can be stored in the inside of the lid main body by providing a sealing member in the stepped portion of the outer circumferential surface, thereby sealing between the lid of the processing chamber and the frame body. Thereby, while the inside of a process container is interrupted | blocked from air | atmosphere, the following effects can be acquired.

즉, 밀봉 부재는 덮개 본체의 내부에 격납되어 있기 때문에, 처리실 내의 영향을 받기 어렵다. 예를 들어, 처리실 내에 공급되는 처리 가스의 대부분은 밀봉 부재 근방까지 유입되지 않는다. 또한, 처리실 내가 고온이 되어도, 밀봉 부재는 그 영향을 받기 어렵다. 이에 의해, 밀봉 부재로서 여러 가지 부재를 채용할 수 있다. That is, since the sealing member is stored in the inside of the lid main body, it is difficult to be influenced in the processing chamber. For example, most of the processing gas supplied into the processing chamber does not flow near the sealing member. Moreover, even if the inside of a process chamber becomes high temperature, the sealing member is hard to be affected. Thereby, various members can be employ | adopted as a sealing member.

또한, 플라즈마는 밀봉 부재의 간극에 유입되지 않는다. 게다가, 프레임체 및 덮개가, 비자성 금속체인 도전성 재료로 형성되어 있을 경우, 프레임체 및 덮개는 마이크로파를 투과하지 않는다. 이에 의해, 플라즈마나 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 밀봉 부재 근방에서 이상 방전이 생겨 밀봉 부재가 소손되는 것을 회 피할 수 있다. 이 결과, 슬롯 근방에 마련된 밀봉 부재의 열화를 막을 수 있다. In addition, the plasma does not flow into the gap of the sealing member. In addition, when the frame and the lid are formed of a conductive material which is a nonmagnetic metal body, the frame and the lid do not transmit microwaves. As a result, abnormal discharge occurs in the vicinity of the sealing member due to the electric field energy of the plasma or the microwave, and the sealing member can be avoided from being burned out. As a result, the deterioration of the sealing member provided near the slot can be prevented.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해서, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 마이크로파를 슬롯에 통과시켜서 전파시키는 슬롯 안테나와, 상기 슬롯 안테나를 전파한 마이크로파에 의해 소정의 가스를 플라즈마화하여 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실을 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법이 제공된다. Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, the target object is plasma-processed by plasma-forming a target gas by the slot antenna which propagates a microwave through a slot, and the microwave which propagated the slot antenna. There is provided a method for producing a microwave plasma processing apparatus having a processing chamber.

이 제조 방법에서는 상기 덮개에 마련된 오목부에, 상기 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체형 슬롯 형성 부재를 장착하고, 상기 프레임체와 상기 덮개 사이에 밀봉 부재를 마련하고, 상기 프레임체와 상기 덮개 사이의 간극을 밀봉 부재에 의해 밀봉 한다. 또한, 상기 덮개의 오목부에 마이크로파를 전파시키는 도파관을 장착한다. 상기 덮개에 마련된 오목부에는 복수의 일체형 슬롯 형성 부재를 그 간격이 마이크로파의 관내 파장(λg)의 1/2에 되도록 장착해도 좋다. In this manufacturing method, an integral slot forming member integrally formed in a state in which a slot filled with a dielectric member is inserted into a frame body for fitting the slot is mounted in a recess provided in the lid, and the frame body and the lid A sealing member is provided between them, and the clearance gap between the said frame body and the said cover is sealed by a sealing member. In addition, a wave guide for propagating microwaves is attached to the recess of the cover. In the recess provided in the lid, a plurality of integrated slot-forming members may be mounted so that the interval is 1/2 of the microwave wavelength λg of the microwave.

이에 의하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 슬롯 부분에 일체형 슬롯 형성 부재 및 밀봉 부재를 배치하고, 이에 의해, 밀봉 부재를 덮개 내부에 격납하면서, 처리실내와 대기의 연통을 차단할 수 있다. According to this arrangement, the integrated slot forming member and the sealing member are disposed in the slot portion of the microwave plasma processing apparatus, whereby the communication between the processing chamber and the atmosphere can be interrupted while the sealing member is stored inside the lid.

또한, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 처리실과 마이크로파를 전파시키는 슬롯 안테나를 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 사용하는 방법에 있어서, 상기 슬롯 안테나에 마련되고, 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯에 마이크로파를 통과시키고, 상기 슬롯을 통과한 마이크로 파를 처리실에 입사시키고, 상기 처리실에 입사된 마이크로파에 의해 가스를 플라즈마화 함으로써, 피처리체를 플라즈마 처리하는 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 사용 방법이 제공된다. Moreover, in order to solve the said subject, according to another viewpoint of this invention, in the method of using the microwave plasma processing apparatus provided with the processing chamber and the slot antenna which propagates a microwave, it is provided in the said slot antenna and a slot is inserted. Microwaves are passed through the slots of the integral slot-forming members integrally formed with the slots filled with the dielectric members in the frame bodies, and the microwaves passing through the slots are incident into the processing chamber, and the microwaves are incident into the processing chamber. There is provided a method of using a microwave plasma processing apparatus for plasma-processing a target object by converting a gas into a plasma.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 밀봉 부재의 배치의 적정화를 도모한 마이크로파 플라즈마 처리 장치, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법 및 사용 방법, 일체형 슬롯 형성 부재를 제공할 수 있다. As described above, according to the present invention, it is possible to provide a microwave plasma processing apparatus, a method for manufacturing and using a microwave plasma processing apparatus, and an integrated slot forming member, which are designed to optimize the arrangement of the sealing member.

(제 1 실시 형태)(1st embodiment)

이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 대해서, 본 장치를 세로 방향(y축에 수직한 방향)으로 절단한 단면도인 도 1, 및 처리실의 천장면을 도시한 도 2를 참조하면서 설명한다. 또한, 이하의 설명에서는 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 사용한 게이트 산화막 형성 프로세스를 예로 들어 설명한다. The cross-sectional view which cut | disconnected this apparatus in the longitudinal direction (direction perpendicular | vertical to ay axis) about the microwave plasma processing apparatus which concerns on 1st embodiment of this invention, referring an accompanying drawing below, and the ceiling surface of a processing chamber. This will be described with reference to FIG. 2. In the following description, the gate oxide film forming process using the microwave plasma processing apparatus according to the present embodiment will be described as an example.

또한, 이하의 설명 및 첨부 도면에 있어서, 동일한 구성 및 기능을 갖는 구성 요소에 대해서는 동일부호를 붙여 중복 설명을 생략한다. 또한, 본 명세서중 1mTorr는 (10-3×101325/760)Pa, 1sccm은 (10-6/60)m3/sec으로 한다. In addition, in the following description and an accompanying drawing, the same code | symbol is attached | subjected about the component which has the same structure and function, and the overlapping description is abbreviate | omitted. In addition, the present disclosure is to be of 1mTorr (10 -3 × 101325/760) Pa, 1sccm is (10 -6 / 60) m 3 / sec.

(마이크로파 플라즈마 처리 장치의 구성)(Configuration of Microwave Plasma Processing Apparatus)

마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 처리 용기(10)와 덮개(20)를 구비하 고 있다. 처리 용기(10)는 그 상부가 개구된 바닥을 구비한 입방체 형상을 갖고 있다. 처리 용기(10)와 덮개(20)는 덮개 본체(21)의 하면 외주부와 처리 용기(10)의 상면 외주부의 사이에 배치된 O링(32)에 의해 밀폐되고, 이에 의해, 플라즈마 처리를 실시하는 처리실(U)이 형성되어 있다. 처리 용기(10) 및 덮개(20)는 예를 들어, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 전기적으로 접지되어 있다. The microwave plasma processing apparatus 100 includes a processing container 10 and a cover 20. The processing container 10 has a cube shape having a bottom with an open top. The processing container 10 and the lid 20 are sealed by an O-ring 32 disposed between the outer periphery of the lower surface of the lid body 21 and the upper periphery of the upper surface of the processing container 10, thereby performing a plasma treatment. The processing chamber U is formed. The processing container 10 and the lid 20 are made of metal such as aluminum, for example, and are electrically grounded.

처리 용기(10)에는 그 내부에서 유리 기판(이하 기판이라 함; G)을 탑재하기 위한 서셉터(11)(탑재대)가 마련되어 있다. 서셉터(11)는 예를 들면, 질화 알루미늄으로 이루어지고, 그 내부에는 급전부(11a) 및 히터(11b)가 마련되어 있다. 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 supply portion 11a and a heater 11b are provided therein.

급전부(11a)에는 정합기(12a)(예를 들면, 콘덴서)를 거쳐서 고주파 전원(12b)이 접속되어 있다. 또한, 급전부(11a)에는 코일(13a)을 거쳐서 고압 직류 전원(13b)이 접속되어 있다. 정합기(12a), 고주파 전원(12b), 코일(13a) 및 고압 직류 전원(13b)은 처리 용기(10)의 외부에 마련되어 있다. 또한, 고주파 전원(12b) 및 고압 직류 전원(13b)은 접지되어 있다. The high frequency power supply 12b is connected to the power feeding portion 11a via a matching unit 12a (for example, a capacitor). Moreover, the high voltage | voltage DC power supply 13b is connected to the power supply part 11a via the coil 13a. The matching unit 12a, the high frequency power supply 12b, the coil 13a, and the high voltage direct current power supply 13b are provided outside the processing container 10. In addition, the high frequency power supply 12b and the high voltage direct current power supply 13b are grounded.

급전부(11a)는 고주파 전원(12b)으로부터 출력된 고주파 전력에 의해 처리 용기(10)의 내부에 소정의 바이어스 전압을 인가하도록 되어 있다. 또한, 급전부(11a)는 고압 직류 전원(13b)으로부터 출력된 직류 전압에 의해 기판(G)을 정전흡착하도록 되어 있다. The power feeding portion 11a is configured to apply a predetermined bias voltage to the inside of the processing container 10 by the high frequency power output from the high frequency power supply 12b. In addition, the power supply portion 11a is configured to electrostatically absorb the substrate G by the DC voltage output from the high-voltage DC power supply 13b.

히터(11b)에는 처리 용기(10)의 외부에 마련된 교류 전원(14)이 접속되어 있어서, 교류 전원(14)으로부터 출력된 교류 전압에 의해 기판(G)을 소정의 온도로 유지하도록 되어 있다. An AC power supply 14 provided outside the processing container 10 is connected to the heater 11b, so that the substrate G is maintained at a predetermined temperature by an AC voltage output from the AC power supply 14.

처리 용기(10)의 바닥면은 통형상으로 개구되고, 그 외부 주연에는 벨로즈(15)의 일단이 장착되어 있다. 또한, 벨로즈(15)의 타단은 승강 플레이트(16)에 고착되어 있다. 이렇게 하여, 처리 용기(10) 바닥면의 개구 부분은 벨로즈(15) 및 승강 플레이트(16)에 의해 밀폐되어 있다. The bottom surface of the processing container 10 is opened in a cylindrical shape, and one end of the bellows 15 is attached to the outer peripheral edge thereof. In addition, the other end of the bellows 15 is fixed to the lifting plate 16. In this way, the opening part of the bottom surface of the processing container 10 is sealed by the bellows 15 and the lifting plate 16.

서셉터(11)는 승강 플레이트(16) 위에 배치된 하우징(17)에 지지되어 있어, 승강 플레이트(16) 및 하우징(17)과 일체가 되어 승강하고, 이로써 서셉터(11)를 처리 프로세스에 따른 높이로 조정하도록 되어 있다. 또한, 서셉터(11)의 주위에는 처리실(U)의 가스의 흐름을 바람직한 상태로 제어하기 위한 배플판(18)이 마련되어 있다. The susceptor 11 is supported by a housing 17 disposed on the elevating plate 16, and is integrated with the elevating plate 16 and the housing 17 to elevate and thereby bring the susceptor 11 into the processing process. According to the height. In addition, a baffle plate 18 is provided around the susceptor 11 to control the flow of gas in the processing chamber U in a preferable state.

처리 용기(10)의 바닥부에는 처리 용기(10)의 외부에 마련된 진공 펌프(기압 양수기)(도시하지 않음)가 구비되어 있다. 진공 펌프(기압 양수기)는 가스 배출관(19)을 거쳐서 처리 용기(10)내의 가스를 배출함으로써, 처리실(U)을 원하는 진공도까지 압력을 내린다. The bottom part of the processing container 10 is provided with a vacuum pump (atmospheric water pump) (not shown) provided outside the processing container 10. The vacuum pump (atmospheric pressure pump) discharges the gas in the processing container 10 via the gas discharge pipe 19 to lower the processing chamber U to a desired degree of vacuum.

덮개(20)에는 덮개 본체(21), 6개의 도파관(33), 슬롯 안테나(30) 및 유전체창[복수 매의 유전체 부품(31)으로 구성]이 마련되어 있다. The lid 20 is provided with a lid body 21, six waveguides 33, a slot antenna 30, and a dielectric window (composed of a plurality of dielectric components 31).

6개의 도파관(33)은 그 단면 형상이 사각형이며, 덮개 본체(21)의 내부에 평행하게 나란히 마련되어 있다. 각 도파관(33)의 내부는 불소 수지[예를 들어, 테프론(등록 상표)], 알루미나(Al2O3), 석영 등의 유전 부재(34)로 충전되어 있으며, 그 유전 부재(34)에 의해, λg1=λc/(ε1)1/2의 식에 따라 각 도파관(33)의 관내 파 장(λg1)이 제어된다. 여기서, λc는 자유 공간의 파장, ε1은 유전 부재(34)의 유전율이다. The six waveguides 33 are rectangular in cross-sectional shape, and are arranged side by side in parallel to the inside of 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 the dielectric member 34 In this way, the intra-wavelength wavelength λg 1 of each waveguide 33 is controlled in accordance with the expression λg 1 = λc / (ε 1 ) 1/2 . Is the wavelength of free space, and ε 1 is the permittivity of the dielectric member 34.

덮개 본체(21)의 외부에 있어서, 각 가동부(35)의 상면에는 승강 기구(36)가 각각 마련되어 있다. 승강 기구(36)는 유전 부재(34)의 상면까지를 한도로 하여, 가동부(35)를 승강 이동시키도록 되어 있다. 이에 의해, 도파관(33)은 그 높이를 임의로 바꿀 수 있다. Outside of the lid main body 21, the lifting mechanism 36 is provided on the upper surface of each movable part 35, respectively. The lifting mechanism 36 lifts and moves the movable part 35 to the upper surface of the dielectric member 34 as a limit. Thereby, the waveguide 33 can change the height arbitrarily.

도 1의 유전체 창 근방을 확대한 단면도인 도 3을 참조하면, 각 도파관(33) 하부의 슬롯 안테나(30)는 덮개 본체(21)의 하방에서 덮개 본체(21)에 마련된 안테나로서 기능한다. 슬롯 안테나(30)에는 각 도파관(33)[예를 들면, 도파관(33a1, 33a2)]의 하면에서 각 도파관(33)과 접촉한 일체형 슬롯 형성 부재(37)가 마련되어 있다. 일체형 슬롯 형성 부재(37)는 프레임체(37a)와 유전 부재(37c)가 충전된 슬롯(37b)으로 형성되어 있다. 이렇게 하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 도파관(33) 마다 13개, 전부 78개(=13×6)의 일체형 슬롯 형성 부재(37)가 각각 직렬로 나란히 마련되어 있다.Referring to FIG. 3, which is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the dielectric window of FIG. 1, the slot antenna 30 under each waveguide 33 functions as an antenna provided in the cover body 21 under the cover body 21. The slot antenna 30 is provided with an integrated slot-forming member 37 in contact with the waveguides 33 on the lower surface of each waveguide 33 (for example, the waveguides 33a1 and 33a2). The integrated slot forming member 37 is formed of a slot 37b filled with the frame 37a and the dielectric member 37c. In this way, as shown in FIG. 2, thirteen and a total of 78 (= 13 × 6) integral slot forming members 37 are provided in series for each of the waveguides 33 in parallel.

유전체 창은 39장의 유전체 부품(31)으로 구성되고, 각 유전체 부품(31)은 타일 형상으로 형성되어 있다. 13장의 유전체 부품(31)은, 1개의 마이크로파 발생기(40)에 대하여 Y 분기관(41)을 거쳐서 접속된 2개의 도파관(33)에 걸쳐 3열에 마련되어 있다.The dielectric window is composed of 39 dielectric components 31, and each dielectric component 31 is formed in a tile shape. The thirteen dielectric components 31 are provided in three rows over two waveguides 33 connected to one microwave generator 40 via the Y branch pipe 41.

각 유전체 부품(31)은 서로 인접하는 2개의 도파관(33)[즉, Y 분기관(41)을 거쳐 동일한 마이크로파 발생기(40)에 접속된 2개의 도파관(33)]의 하면에 마련된 26개(=13개×2열)의 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 슬롯 중, y좌표가 동일하게 되는 2개의 슬롯에 걸쳐 각각 부착되어 있다. 이상의 구성에 의해, 슬롯 안테나(30)의 하면에는 전부 39장(=13장×3열)의 유전체 부품(31)을 부착할 수 있다.Each of the dielectric parts 31 is provided on the bottom surface of two waveguides 33 (that is, two waveguides 33 connected to the same microwave generator 40 via the Y branch pipe 41) adjacent to each other. = 13 x 2 rows) of slots of the integrated slot-forming member 37, each of which is attached over two slots having the same y coordinate. According to the above structure, 39 pieces (= 13 pieces x 3 rows) of dielectric components 31 can be attached to the lower surface of the slot antenna 30 all.

각 유전체 부품(31)은 석영 유리, AlN, A12O3, 사파이어, SiN, 세라믹스 등의 유전 재료를 이용하여 형성되어 있다. 각 유전체 부품(31)에는 도 1 및 도 3에 도시한 것 같이 기판(G)과 대향하는 면에 요철이 형성되어 있다. 이렇게, 각 유전체 부품(31)에 오목부 또는 볼록부의 적어도 어느 하나를 마련하는 것에 의해, 표면파가, 각 유전체 부품(31)의 표면을 전파할 때의 전계 에너지의 손실이 증가하고, 이로써 표면파의 전파를 억제할 수 있다. 이 결과, 정재파의 발생을 억제하고, 균일한 플라즈마를 생성할 수 있다.Each dielectric part 31 is formed using a dielectric material such as quartz glass, AlN, A1 2 O 3 , sapphire, SiN, ceramics, or the like. Unevenness is formed in each of the dielectric parts 31 on the surface facing the substrate G as shown in FIGS. 1 and 3. Thus, by providing at least one of the concave portion or the convex portion in each dielectric part 31, the loss of the electric field energy when the surface wave propagates through the surface of each dielectric part 31 increases, whereby The propagation can be suppressed. As a result, generation of standing waves can be suppressed and a uniform plasma can be produced.

또한, 각 도파관(33)의 하면에 형성되는 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 개수는 임의적이므로, 예를 들면, 각 도파관(33)의 하면에 각각 12개씩의 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 마련하고, 슬롯 안테나(30)의 하면에 전부 36장(=12장×3열)의 유전체 부품(31)을 배치시켜도 좋다. 또한, 각 유전체 부품(31)의 상면에 마련하는 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 개수도 2개로 한정되지 않고, 1개, 또는 3개 이상이여도 좋다.In addition, since the number of integrated slot forming members 37 formed on the lower surface of each waveguide 33 is arbitrary, for example, 12 integrated slot forming members 37 are provided on the lower surface of each waveguide 33, respectively. 36 pieces (= 12 pieces x 3 rows) of dielectric parts 31 may be arranged on the lower surface of the slot antenna 30 in total. The number of integrated slot forming members 37 provided on the upper surface of each dielectric component 31 is not limited to two, but may be one, or three or more.

슬롯 안테나(30)의 하면에는 도 2에 도시한 것 같이, 39장의 유전체 부품(31)을, 13장×3열로 배열시킨 상태로 지지하기 위한 대들보(26)가 격자 형상으 로 형성되어 있다. 대들보(26)는 알루미늄 등의 비자성 금속체인 도전성 재료로 형성되어 있다.As shown in Fig. 2, the girders 26 are formed in a lattice shape on the lower surface of the slot antenna 30 to support 39 dielectric components 31 in a state of being arranged in 13 x 3 rows. The girders 26 are made of a conductive material which is a nonmagnetic metal body such as aluminum.

대들보(26)의 하면에는 그 일부에 복수의 지지체(27)가 마련되어 있다. 각 가스 파이프(28)의 양단은, 지지체(27)에 의해 지지되어 있어서, 전부 42개(=14×3)의 가스 파이프(28)가, 천장면 하방에서 천장면 전체에 매달아져 있다. 가스 파이프(28)는 알루미나 등의 유전체로 형성된다.The lower surface of the girder 26 is provided with the some support body 27 in part. Both ends of each gas pipe 28 are supported by the support body 27, and all 42 gas pipes 28 (= 14 * 3) are suspended from the ceiling surface to the whole ceiling surface. The gas pipe 28 is formed of a dielectric such as alumina.

가스 공급원(43)은 복수의 밸브(43a1, 43a3, 43b1, 43b3, 43b5, 43b7), 복수의 질량 유량 제어기(43a2, 43b2, 43b6), 산소 가스 공급원(43a4), 실란 가스 공급원(43b4) 및 아르곤 가스 공급원(43b8)으로 구성되어 있다.The gas source 43 includes a plurality of valves 43a1, 43a3, 43b1, 43b3, 43b5, 43b7, a plurality of mass flow controllers 43a2, 43b2, 43b6, an oxygen gas source 43a4, a silane gas source 43b4, and It consists of the argon gas supply source 43b8.

가스 공급원(43)은, 각 밸브의 개폐 및 각 질량 유량 제어기의 개방도를 각각 제어함으로써, 원하는 농도의 산소 가스, 실란 가스 및 아르곤 가스를 처리 용기(10) 내에 각각 공급하게 되어 있다.The gas supply source 43 controls the opening and closing of each valve and the opening degree of each mass flow controller, respectively, and supplies oxygen gas, silane gas, and argon gas of desired density | concentration into the processing container 10, respectively.

대들보(26)에는 그 내부에 가스 도입관(29)이 관통하고 있다. 가스 도입관(29a, 29c)에는 제 1 유로(42a)를 거쳐서 산소 가스 공급원(43a4)이 접속되어 있다. 또한, 가스 도입관(29b, 29d)에는 제 2 유로(42b)를 거쳐서 실란 가스 공급원(43b4) 및 아르곤 가스 공급원(43b8)이 접속되어 있다.A gas introduction pipe 29 penetrates the girder 26 therein. The oxygen gas supply source 43a4 is connected to the gas introduction pipes 29a and 29c via the first flow passage 42a. In addition, the silane gas supply source 43b4 and the argon gas supply source 43b8 are connected to the gas introduction pipes 29b and 29d via the second flow path 42b.

냉각수 배관(44)에는 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 외부에 배치된 냉각수 공급원(45)이 접속되어 있어서, 냉각수 공급원(45)으로부터 공급된 냉각수가 냉각수 배관(44) 내를 순환해서 냉각수 공급원(45)으로 되돌아옴으로써, 덮개 본체(21)는 원하는 온도로 유지되도록 되어 있다.The cooling water supply source 45 disposed outside the microwave plasma processing apparatus 100 is connected to the cooling water supply line 44, so that the cooling water supplied from the cooling water supply source 45 circulates in the cooling water supply line 44 to supply the cooling water supply source ( By returning to 45), the lid main body 21 is maintained at a desired temperature.

이상으로 설명한 구성에 의해, 도 2에 도시한 3개의 마이크로파 발생기(40)로부터 출력된, 예를 들면, 2.45GHz×3의 마이크로파는 각 Y 분기관(41)을 경유해서 각 도파관(33)을 전파하고, 각 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 지나, 각 유전체 부품(31)을 투과해서 처리실(U)내에 입사되게 되어 있다.With the above-described configuration, for example, the 2.45 GHz × 3 microwaves output from the three microwave generators 40 shown in FIG. 2 pass through each waveguide 33 via the respective Y branch pipes 41. It propagates, passes through each integrated slot forming member 37, passes through each dielectric component 31, and enters into the processing chamber U.

(플라즈마 생성)(Plasma generation)

도 1에 도시되고, 또한 도 3에 일부 확대하여 도시되는 바와 같이, 산소 가스는 예를 들면, 가스 도입관(29a, 29c)을 통해, 도 3에 도시한 가스 분사 구멍(A)으로부터 각 유전체 부품(31)과 각 가스 파이프(28) 사이의 공간에 분사된다. 분사된 산소 가스는 예를 들면, 도파관(33a1) 및 도파관(33a2) 등의 도파관(33)을 전파하고, 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 슬롯(37b)으로부터 누출되고, 유전체 부품(31a)을 투과한 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 전리 및 분해하고, 이에 의해 산소 가스가 플라즈마화된다.As shown in FIG. 1 and partially enlarged in FIG. 3, the oxygen gas is discharged from the gas injection holes A shown in FIG. 3 through the gas introduction pipes 29a and 29c, for example. It is injected into the space between the component 31 and each gas pipe 28. The injected oxygen gas propagates, for example, waveguides 33, such as waveguide 33a1 and waveguide 33a2, leaks from slot 37b of integrated slot-forming member 37, and leaks dielectric component 31a. Ionization and decomposition by the electric field energy of the microwave which permeate | transmits, and oxygen gas becomes plasma by this.

한편, 실란 가스 및 아르곤 가스의 혼합 가스는 산소 가스가 플라즈마 착화후, 예를 들면, 가스 도입관(29b, 29d)을 통해, 또한, 도 3에 도시된 바와 같이, 지지체(27b)의 내부를 관통한 가스관을 거쳐서, 가스관에 연결된 각 가스 파이프(28)의 가스 분사 구멍(B)으로부터 서셉터(11) 상의 기판(G)측으로 분사된다. 이에 의해, 실란 가스 및 아르곤 가스의 혼합 가스는 산소 가스의 플라즈마화에 어느정도의 에너지를 소비하여 약화된 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 양질의 막을 형성하기 위한 프리커서(precursor; 전구체)인 SiH3 라디컬까지 분해한다(즉, SiH2 라디컬까지는 분해되지 않음). 이렇게 하여 생성된 플라즈마에 의해, 기판(G) 위에 양질인 게이트 산화막이 형성된다.On the other hand, the mixed gas of the silane gas and the argon gas is the oxygen gas after the plasma ignition, for example, through the gas introduction pipes (29b, 29d), as shown in Figure 3, as shown in Figure 3, Via the penetrating gas pipe | tube, it injects to the board | substrate G side on the susceptor 11 from the gas injection hole B of each gas pipe 28 connected to the gas pipe | tube. As a result, the mixed gas of silane gas and argon gas consumes a certain amount of energy to plasma the oxygen gas, and is a precursor of SiH 3 , which is a precursor for forming a high quality film by electric field energy of microwaves weakened. Decompose to the curl (ie not to the SiH 2 radicals). By the plasma generated in this way, a high-quality gate oxide film is formed on the substrate G.

(일체형 슬롯 형성 부재의 내부 구성 및 제조 방법)(Internal Configuration and Manufacturing Method of Integrated Slot Forming Member)

다음으로, 상술한 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 내부 구성 및 제조 방법에 대해서, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.Next, the internal structure and manufacturing method of the above-mentioned integral slot formation member 37 are demonstrated with reference to FIG. 4 and FIG.

도 4에 도시된 바와 같이, 일체형 슬롯 형성 부재(37)는 프레임체(37a)와 슬롯(37b)으로 형성되어 있다. 프레임체(37a)는 알루미늄 등의 비자성 금속체인 도전성 재료로 형성되어 있다. 프레임체(37a)는 직방체의 두부(T)와 두부(T)보다 종횡의 폭이 작은 직방체의 수부(B)로 구성된 역 볼록 형상을 갖고 있으며, 이에 의해, 프레임체(37a)의 외주면에는 단차가 마련되어 있다. 프레임체(37a)의 중앙에는 사각형의 공동이 마련되어 있으며, 두부(T)의 공동은 세로 16mm, 가로 30mm이며, 두부(T)의 높이는 20mm이다.As shown in FIG. 4, the integral slot forming member 37 is formed of the frame body 37a and the slot 37b. The frame 37a is formed of a conductive material which is a nonmagnetic metal body such as aluminum. The frame 37a has an inverted convex shape composed of the head T of the rectangular parallelepiped and the male portion B of the rectangular parallelepiped having a smaller longitudinal width than the head T, whereby the step is formed on the outer circumferential surface of the frame 37a. Is provided. A rectangular cavity is provided in the center of the frame 37a, the cavity of the head T is 16 mm long and 30 mm wide, and the height of the head T is 20 mm.

프레임체(37a)의 공동에는 유전 부재(37c)가 충전된 직방체의 슬롯(37b)이 끼워 넣어져 있다. 유전 부재(37c)는 알루미나(Al2O3)에 의해 형성되어 있으며, λg2=λc/(ε2)1/2의 식에 따라서 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 관내 파장(λg2)이 제어된다. 여기에서, λc은 자유 공간의 파장, ε2는 유전 부재(37c)의 유전율이다. 유전 부재(37c)는 알루미나로 한정되지 않고, 예를 들면, 불소 수지나 석영 등이여도 좋다.A slot 37b of a rectangular parallelepiped filled with the dielectric member 37c is fitted into the cavity of the frame 37a. The dielectric member 37c is formed of alumina (Al 2 O 3 ), and the in-wavelength wavelength (λg 2 ) of the integrated slot forming member 37 is changed according to the formula of λg 2 = λc / (ε 2 ) 1/2 . Controlled. Is the wavelength of free space, and ε 2 is the permittivity of the dielectric member 37c. The dielectric member 37c is not limited to alumina, but may be, for example, a fluororesin or quartz.

프레임체(37a)와 슬롯(37b)은 접착제(37d)에 의해 밀착시켜서 일체적으로 형성되어 있다. 이하에, 도 5를 참조하면서, 프레임체(37a)와 슬롯(37b)이 일체적으로 형성되는 제조 공정에 대해서 상세하게 설명한다. 또한, 이하에서는 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 제조 공정의 일예로서는 열간 등방 가압법(HIP; Hot Isostatic Pressing)을 사용한다. 열간 등방 가압법(HIP)은 외부 가열 방식의 일예이다.The frame 37a and the slot 37b are integrally formed by being in close contact with the adhesive 37d. 5, the manufacturing process by which the frame 37a and the slot 37b are integrally formed is demonstrated in detail. In addition, below, as an example of the manufacturing process of the integral slot formation member 37, hot isostatic pressing (HIP; Hot Isostatic Pressing) is used. Hot isostatic pressing (HIP) is an example of an external heating method.

(일체형 슬롯 형성 부재의 제조 공정)(Manufacturing process of integrated slot forming member)

(1) 우선, 슬롯 프레임이 되는 프레임체(37a)를 알루미늄으로 성형한다. 프레임체(37a)의 중앙에는 사각형의 공동(37a1)을 비워 둔다.(1) First, the frame body 37a which becomes a slot frame is shape | molded by aluminum. In the center of the frame 37a, the rectangular cavity 37a1 is left empty.

(2) 다음으로, 슬롯(37b)을 알루미나로 형성하고, 형성된 슬롯(37b)을 프레임체(37a) 중앙의 공동(37a1)에 삽입한다.(2) Next, the slot 37b is formed of alumina, and the formed slot 37b is inserted into the cavity 37a1 at the center of the frame 37a.

(3) 용해로에서 용해된 고온의 슬러리[접착제(37d)]를 슬롯(37b)이 삽입된 공동(37a1)의 간극에 충전한다.(3) The hot slurry (adhesive 37d) dissolved in the melting furnace is filled in the gap between the cavity 37a1 into which the slot 37b is inserted.

(4) 충전후, 프레스기(60)로 고압력을 가함에 의해, 접착제(37d)를 슬롯(37b) 및 프레임체(37a) 내로 침투시키면서 접합한다.(4) After the filling, high pressure is applied to the press 60 to bond the adhesive 37d while penetrating into the slot 37b and the frame 37a.

(5) 이에 의해, 일체형 슬롯 형성 부재(37)가 완성된다.(5) Thereby, the integrated slot forming member 37 is completed.

본 실시 형태의 경우, 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 구성하는 프레임체(37a)는 알루미늄으로 형성되어 있으며, 알루미늄의 선팽창계수(α1)는 7.7×10-5이다. 한편, 슬롯(37b) 부분의 유전 부재(37c)는 알루미나로 형성되어 있으며, 알루미나의 선팽창계수(α2)는 23.2×10-6이다. 따라서, 알루미나의 선팽창계수(α2)에 대 한 알루미늄의 선팽창계수(α1)는 α1/α2=3.32(=7.7×10-5/23.2×10-6)이 된다. 즉, 온도 변화에 따라 프레임체(37a)가 변화(팽창 또는 압축)하는 비율은, 슬롯(37b)이 변화되는 비율의 약 3배 정도로 작다. 또한, 도 4에 도시한 것 같이, 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 사이즈 자체도 작다. 이상으로부터, 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 구성하는 프레임체(37a)와 슬롯(37b)으로는 열팽창에 대한 변화에 그다지 큰 차는 없으며, 플라즈마 처리시에 있어서도, 프레임체(37a)와 슬롯(37b) 사이는 강고하게 밀착한 상태를 유지할 수 있다.In the present embodiment, the frame body 37a constituting the integrated slot forming member 37 is made of aluminum, and the linear expansion coefficient α1 of aluminum is 7.7 × 10 −5 . On the other hand, the dielectric member 37c in the slot 37b portion is made of alumina, and the coefficient of linear expansion α2 of the alumina is 23.2 × 10 −6 . Therefore, the linear expansion coefficient α1 of aluminum relative to the linear expansion coefficient α2 of alumina is α1 / α2 = 3.32 (= 7.7 × 10 −5 /23.2×10 −6 . That is, the rate at which the frame 37a changes (expands or compresses) in accordance with the temperature change is as small as about three times the rate at which the slot 37b changes. Moreover, as shown in FIG. 4, the size itself of the integrated slot forming member 37 is also small. As mentioned above, the frame 37a and the slot 37b constituting the integrated slot forming member 37 do not have a large difference in the change in thermal expansion, and the frame 37a and the slot 37b also in plasma processing. ) Can remain firmly in contact with each other.

(일체형 슬롯 형성 부재의 장착)(Mounting of the integrated slot forming member)

다음으로, 이렇게 하여 완성된 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에 장착하는 공정에 대해서, 도 6을 참조하면서 설명한다.Next, the process of attaching the integrated slot forming member 37 thus completed to the microwave plasma processing apparatus 100 will be described with reference to FIG. 6.

덮개 본체(21)에는 도파관(33)의 크기에 대응한 오목부(21a)가 6개 등간격으로 마련되어 있다. 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이, 각 오목부(21a)에는 그 바닥부에서 프레임체(37a)의 수부(B)의 크기에 대응한 주사위 형상의 개구(21b)가 관내 파장(λg)의 1/2의 간격으로 13개 마련되어 있다.The lid main body 21 is provided with six recesses 21a corresponding to the size of the waveguide 33 at equal intervals. As shown in Fig. 6A, each recess 21a has a dice-shaped opening 21b corresponding to the size of the male portion B of the frame 37a at the bottom thereof. 13 pieces are provided at intervals of 1/2.

우선, 이렇게 형성된 오목부(21a)의 개구(21b)에, 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 끼워 넣는다. 이렇게 하여, 도 6의 (b)에 도시한 것 같이, 일체형 슬롯 형성 부재(37)는 그 수부(B)가 개구(21b)에 끼워 넣어지고, 그 두부(T)가 오목부(21a)의 저면에 노출한 상태에서, 관내 파장(λg)의 1/2의 간격으로 각 오목부(21a)에 13개씩, 합계 78개(=13×6)장착된다.First, the integrated slot forming member 37 is inserted into the opening 21b of the recess 21a thus formed. In this way, as shown in Fig. 6B, the integral slot forming member 37 has the male portion B inserted into the opening 21b, and the head portion T of the concave portion 21a. In the state exposed to the bottom face, a total of 78 (= 13 × 6) pieces were attached to each of the concave portions 21a at intervals of 1/2 of the tube wavelength lambda g.

다음으로, 6개의 도파관(33)을, 6개의 오목부(21a)에 각각 끼워 넣는다. 각 도파관(33)에는 그 바닥부에서 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 프레임체(37a)의 두부(T)에 대응한 크기의 개구(33a)가, 관내 파장(λg)의 1/2의 간격으로 13개 마련되어 있다. 이 개구(33a)에는 프레임체(37a)의 두부(T)가 삽입된다. 이렇게 하여, 도 6의 (c)에 도시한 것 같이, 프레임체(37a)의 두부(T)가 도파관(33)의 개구(33a)에 끼워 넣어져, 프레임체(37a)의 수부(B)의 저면이, 덮개 본체(21)의 바닥부에 노출된 상태에서 일체형 슬롯 형성 부재(37) 및 도파관(33)이 덮개 본체(21)에 장착된다.Next, the six waveguides 33 are fitted into the six recesses 21a, respectively. Each waveguide 33 has an opening 33a having a size corresponding to the head T of the frame body 37a of the integrated slot-forming member 37 at the bottom thereof, and having an interval of 1/2 of the wavelength λg in the tube. 13 pieces are provided. The head T of the frame body 37a is inserted into the opening 33a. In this way, as shown in FIG.6 (c), the head part T of the frame body 37a is inserted in the opening 33a of the waveguide 33, and the male part B of the frame body 37a is inserted. The integrated slot forming member 37 and the waveguide 33 are attached to the lid main body 21 in a state where the bottom surface thereof is exposed to the bottom of the lid main body 21.

(O링의 위치)(Position of the O-ring)

또한, 도시되지는 않지만, 이 공정중에, 도 3 및 도 3을 확대한 도 7에 도시한 O링(50)이, 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 프레임체(37a)의 단차 부분에 마련된다. 이에 의해, 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 프레임체(37a)와 덮개 본체(21) 사이의 간극은 O링(50)에 의해 밀봉된다.In addition, although not shown, during this process, the O-ring 50 shown in FIG. 7 in which FIG. 3 and FIG. 3 are enlarged is provided in the step portion of the frame body 37a of the integrated slot forming member 37. . As a result, the gap between the frame body 37a of the integrated slot forming member 37 and the lid body 21 is sealed by the O-ring 50.

도 11에 도시된 것 같이, 도파관(33)의 하부의 슬롯 안테나(30)에 마련된 슬롯(개구)(137)이, 일체형 슬롯 형성 부재(37)로 형성되지 않은 경우, 도 12에 도시한 것 같이, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 슬롯(137)의 외주를 거쳐서 대기가 들어간다.As shown in FIG. 11, when the slot (opening) 137 provided in the slot antenna 30 of the lower part of the waveguide 33 is not formed with the integral slot formation member 37, it is shown in FIG. Likewise, the atmosphere enters through the outer circumference of the slot 137 of the microwave plasma processing apparatus 100.

이 경우, 대기와 처리실의 연통을 차단해서 처리실 내를 기밀하게 유지하기 위해서, 예를 들면, 유전체 부품(31)과 대들보(26) 사이에 O링(150)을 배치한다. 이 경우, 처리실 내에 공급되는 실란 가스 및 수소 가스는 처리실(U)로부터 유전체 부품(31) 옆의 간극을 거쳐서 O링(150)까지 들어간다. O링(150)은 엘라스토머 등의 고무적 성질을 가지는 고분자 재료로 구성되어 있으며, 그 내부에서는 분자가 서로 얽혀 간극이 형성되어 있다. 이 때문에, O링(150)이 열화하면, O링(150)의 내부의 간극을 통해 대기가 유입되는 경우가 있다.In this case, for example, the O-ring 150 is disposed between the dielectric component 31 and the girders 26 in order to block the communication between the atmosphere and the processing chamber and to keep the inside of the processing chamber airtight. In this case, the silane gas and the hydrogen gas supplied into the processing chamber enter the O-ring 150 from the processing chamber U via the gap next to the dielectric component 31. The O-ring 150 is made of a polymer material having rubbery properties such as an elastomer, and molecules therein are intertwined with each other to form a gap. For this reason, when the O-ring 150 deteriorates, air may flow in through the clearance gap inside the O-ring 150.

이렇게 하여 유입된 대기중의 산소 가스나 질소 가스는 실란 가스나 수소 가스와 반응해서 SiO2이나 SiN이나 H2O가 되고, 예를 들면, 기판(G) 위에 형성된 박막에 혼입해서 막의 열화를 발생하게 한다.The oxygen gas or nitrogen gas in the air thus introduced reacts with the silane gas or the hydrogen gas to become SiO 2 , SiN or H 2 O. For example, the gas is mixed into a thin film formed on the substrate G to cause deterioration of the film. Let's do it.

또한, O링(150)은 플라즈마 생성시의 방열이나, 서셉터(11)를 소정의 온도로 유지하기 위해 마련된 히터(11b)로부터의 방열에 의한 영향을 받아서 열화하는 경우가 있다. 또한, 플라즈마 처리시에 사용되는 처리 가스로부터 생성되는 반응 생성물의 성질이나 처리실 내를 세척할 때에 사용되는 세척 가스의 성질에 의해, O링(150)이 부식되는 경우가 있다. 이 때문에, 유전체 부품(31) 근방에 위치하는 O링(150)은 내열성, 내식성이 강한 불소계의 0링을 사용할 필요가 있지만, 불소계의 0링은 매우 고가이다.In addition, the O-ring 150 may deteriorate under the influence of heat radiation during plasma generation or heat radiation from the heater 11b provided to maintain the susceptor 11 at a predetermined temperature. In addition, the O-ring 150 may corrode due to the nature of the reaction product generated from the process gas used in the plasma treatment and the nature of the cleaning gas used to wash the interior of the process chamber. For this reason, the O-ring 150 located near the dielectric component 31 needs to use a fluorine-based zero ring having high heat resistance and corrosion resistance, but the fluorine-based zero ring is very expensive.

또한, 이렇게 하여, O링(150)이 플라즈마 처리시에 생기는 방열의 영향을 받은 후, 기판(G)의 반송시에 급격하게 냉각되고, 기판(G)을 한장 한장 처리할 때마다 가열→냉각→가열→냉각이 반복되면, O링(150)이 열화하여, 탄성체로서의 특성이 떨어지고, 특히, 냉각시의 소성 변형이 커져서 처리실 내의 기밀성을 유지할 수 없게 된다.In this manner, after the O-ring 150 is affected by the heat radiation generated during the plasma treatment, the O-ring 150 is rapidly cooled at the time of conveyance of the substrate G, and heating → cooling is performed every time the substrate G is processed one by one. When → heating → cooling is repeated, the O-ring 150 deteriorates, and the characteristics as an elastic body deteriorate, and especially the plastic deformation at the time of cooling becomes large, and airtightness in a process chamber cannot be maintained.

게다가, O링(150)이 이렇게 처리실 근방에 위치하면, O링(150)의 간극에 들어간 플라즈마나 유전체 부품(31)을 투과한 마이크로파의 전계 에너지에 의해, O링(150) 근방에서 이상 방전이 생겨 0링(150)이 소손되는 경우가 있다. 이상의 이유로부터, 처리실 근방에 O링(150)을 마련하면, O링(150)이 단기간에 열화하기 때문에, O링(150)을 정기적으로 교환할 필요가 있다.In addition, when the O-ring 150 is located in the vicinity of the processing chamber in this way, abnormal discharge is caused in the vicinity of the O-ring 150 by the electric field energy of the plasma that has passed through the gap between the O-ring 150 or the dielectric component 31. This occurs and the 0 ring 150 may be burned out. For the above reason, when the O-ring 150 is provided in the vicinity of the processing chamber, the O-ring 150 deteriorates in a short period of time, and thus the O-ring 150 needs to be replaced regularly.

한편, 상술한 바와 같이 제조된 일체형 슬롯 형성 부재(37)에 의하면, 도 7에 도시된 바와 같이, 프레임체(37a)와 슬롯(37b) 사이는 치밀하게 접합되어 있다. 이에 의해, 도파관(33) 하부의 슬롯 부분의 기밀성을 유지하는 것에 의해, 슬롯 외주부분부터 처리실 내에 유입되려고 하는 대기를 슬롯(37b)의 외주에서 차단할 수 있다.On the other hand, according to the integrated slot forming member 37 manufactured as described above, as illustrated in FIG. 7, the frame 37a and the slot 37b are tightly joined. Thereby, by maintaining the airtightness of the slot part below the waveguide 33, the atmosphere which tries to flow in into a process chamber from a slot outer peripheral part can be interrupted at the outer peripheral part of the slot 37b.

또한, 프레임체(37a) 및 덮개 본체(21)는 금속으로 형성되어 있기 때문에, 프레임체(37a) 외주 부분으로부터의 대기의 유입을 차단하기 위한 밀봉 부재로서는 내열성, 내식성이 강한 고가의 불소계의 0링을 사용할 필요는 없이, 일반적인 고무제의 O링을 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 에지가 가스킷에 먹어 유입되는 것에 의해, 진공 밀봉하는 동제의 ICF 플랜지를 사용할 수도 있다. ICF 플랜지에서 진공 밀봉하면, 처리실 내의 진공도가 오르는, 열화하지 않는 등의 이점이 있다.In addition, since the frame body 37a and the cover body 21 are made of metal, as a sealing member for blocking the inflow of air from the outer peripheral portion of the frame body 37a, an expensive fluorine-based zero having high heat resistance and corrosion resistance is required. It is not necessary to use a ring, but a general rubber O-ring can be used, and a copper ICF flange for vacuum sealing can be used by the edge being fed into the gasket. Vacuum sealing in the ICF flange has the advantage of increasing the degree of vacuum in the processing chamber and not deteriorating.

또한, O링(50)을 유전체 부품(31)의 근방이 아니라, 덮개 본체(21)와 프레임체(37a) 사이를 마련하는 것에 의해, 처리실(U)내와 대기와의 연통을 차단할 뿐만 아니라, 다음과 같은 작용, 효과를 얻을 수 있다.In addition, by providing the O-ring 50 between the lid body 21 and the frame body 37a, not in the vicinity of the dielectric component 31, not only the communication between the processing chamber U and the atmosphere is interrupted, The following actions and effects can be obtained.

즉, 이에 의하면, O링(50)은 유전체 부품(31)에 인접되지 않고, 덮개 본 체(21)의 내부에 격납되어 있다. 따라서, 실란 가스나 수소 가스는 O링(50)까지 들어갈 수 없다. 이에 의해, O링(50) 근방에서 대기중의 가스와 반응성 가스가 반응해서 반응 생성물이 생성되는 것을 회피할 수 있다. 이 결과, 반응 생성물이 박막에 혼입해서 막의 열화를 생기게 하는 것을 방지할 수 있다.That is, according to this, the O-ring 50 is not adjacent to the dielectric component 31 but is stored inside the lid body 21. Therefore, silane gas or hydrogen gas cannot enter the O-ring 50. As a result, it is possible to avoid the reaction of the gas in the atmosphere with the reactive gas in the vicinity of the O-ring 50 to produce a reaction product. As a result, it is possible to prevent the reaction product from entering the thin film and causing the film to deteriorate.

또한, O링(50)은 덮개 내부에 격납되어 있기 때문에, 플라즈마 생성시의 방열이나, 서셉터(11)를 소정의 온도로 유지하기 위해 마련된 히터(11b)로부터의 방열에 의한 영향을 받기 어렵다. 또한, 프레임체(37a) 및 덮개 본체(21)는 어느 것이나 알루미늄으로 형성되어 있어서 열전도성이 좋기 때문에, 열을 외부로 방출할 수 있다. 이 결과, 프레임체(37a) 및 덮개 본체(21)에 인접한 O링(50)이 고온이 되는 것을 막을 수 있고, 이에 의해, O링(50)의 열화를 막을 수 있다.In addition, since the O-ring 50 is stored inside the lid, it is difficult to be affected by heat radiation during plasma generation or heat radiation from the heater 11b provided to maintain the susceptor 11 at a predetermined temperature. . In addition, since the frame 37a and the lid body 21 are both made of aluminum and have good thermal conductivity, heat can be released to the outside. As a result, the O-ring 50 adjacent to the frame 37a and the lid main body 21 can be prevented from becoming hot, whereby the deterioration of the O-ring 50 can be prevented.

이에 더해, O링(50)이 덮개 본체(21)의 내부에 격납되어 있기 때문에, 플라즈마는 O링(50) 근방에까지 유입되지 않는다. 또한, 프레임체(37a) 및 덮개 본체(21)는 금속으로 형성되어 있기 때문에, 마이크로파를 투과하지 않는다. In addition, since the O-ring 50 is stored inside the lid body 21, the plasma does not flow into the vicinity of the O-ring 50. In addition, since the frame 37a and the lid main body 21 are made of metal, they do not transmit microwaves.

이 결과, 마이크로파는 프레임체(37a)와 덮개 본체(21) 사이에 마련된 O링(50)까지 투과하지 않는다. 이에 의해, 플라즈마나 마이크로파의 전계 에너지에 의해, O링(50)의 근방에서 이상 방전이 생겨 O링(50)이 소손되는 것을 방지할 수 있다. 이 결과, 일체형 슬롯 형성 부재(37) 근방에 마련된 O링(50)의 열화를 막고, O링(50)의 정기적인 교환을 불필요하게 할 수 있다.As a result, the microwaves do not penetrate to the O-ring 50 provided between the frame 37a and the lid main body 21. Thereby, abnormal discharge occurs in the vicinity of the O ring 50 by the electric field energy of plasma or microwaves, and it is possible to prevent the O ring 50 from being burned out. As a result, deterioration of the O-ring 50 provided in the vicinity of the integrated slot forming member 37 can be prevented, and periodical replacement of the O-ring 50 can be made unnecessary.

또한, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)를 구성하는 슬롯 안테나의 슬롯 부분을 일체형 슬롯 형성 부재(37)로 형성함으로써, 슬롯 부분이 파손됐을 경우라 도, 슬롯 부분만을 교환할 수 있고, 도파관(33) 전체를 교환할 필요가 없다. 이에 의해, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 유지 보수를 용이하게 할 수 있다.In addition, by forming the slot portion of the slot antenna constituting the microwave plasma processing apparatus 100 with the integrated slot forming member 37, even when the slot portion is damaged, only the slot portion can be replaced, and the waveguide 33 There is no need to exchange the whole. Thereby, maintenance of a microwave plasma processing apparatus can be made easy.

이상, 본 실시 형태에 의하면, 일체형 슬롯 형성 부재(37)를 이용하여 O링(50)의 위치의 적정화를 도모하는 것에 의해, O링(50)의 열화를 방지할 수 있다.As described above, according to the present embodiment, deterioration of the O-ring 50 can be prevented by properizing the position of the O-ring 50 using the integrated slot forming member 37.

(제 2 실시 형태)(2nd embodiment)

다음으로, 제 2 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에 대해서 설명한다. 제 2 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)는 일체형 슬롯 형성 부재(38)의 프레임체 외주면에 단차가 없는 점에서, 일체형 슬롯 형성 부재(37)의 프레임체 외주면에 단차가 있는 제 1 실시 형태와 구조상 상이하다. 따라서, 이 상이점을 중심으로 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리장치(100)에 대해서, 도 8 내지 도 10을 참조하면서 설명한다.Next, the microwave plasma processing apparatus 100 according to the second embodiment will be described. In the microwave plasma processing apparatus 100 according to the second embodiment, there is no step in the frame outer circumferential surface of the integrated slot forming member 38, and therefore, the first embodiment has a step in the frame outer circumferential surface of the integrated slot forming member 37. It is different in form and structure. Therefore, the microwave plasma processing apparatus 100 concerning this embodiment centers on this difference, and demonstrates it, referring FIGS.

도 8은 제 2 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)를 종방향(y축에 수직한 방향)으로 절단한 단면도의 일부 확대 도면이다. 도 9는 본 실시 형태에 따른 일체형 슬롯 형성 부재(38)의 내부 구성을 도시하고, 도 10은 본 실시 형태에 따른 일체형 슬롯 형성 부재(38)를 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에 사용한 경우의 O링(50) 근방의 상태를 도시한다.8 is a partially enlarged view of a cross-sectional view of the microwave plasma processing apparatus 100 according to the second embodiment, cut along the longitudinal direction (direction perpendicular to the y axis). FIG. 9 shows the internal structure of the integrated slot forming member 38 according to the present embodiment, and FIG. 10 shows the case where the integrated slot forming member 38 according to the present embodiment is used for the microwave plasma processing apparatus 100. The state near ring 50 is shown.

도 8에 도시한 것 같이, 본 실시 형태에 있어서도, 일체형 슬롯 형성 부재(38)는 도파관(33)의 하부에서 도파관(33)에 접촉해서 마련된다. 그러나, 본 실시 형태에 있어서는 일체형 슬롯 형성 부재(38)는 슬롯(38b)의 하부에서 슬롯(38c)과 연결되어 있다.As shown in FIG. 8, also in this embodiment, the integrated slot formation member 38 is provided in contact with the waveguide 33 in the lower part of the waveguide 33. As shown in FIG. However, in this embodiment, the integrated slot forming member 38 is connected to the slot 38c at the bottom of the slot 38b.

도 9에 도시한 것 같이, 본 실시 형태에 따른 일체형 슬롯 형성 부재(38)는 직방체로 중앙에 사각형의 공동이 마련되어 있는 프레임체(38a) 및 슬롯(38b)으로 형성되어 있다. 슬롯의 사이즈는 세로 16mm, 가로 30mm, 높이 20mm이다. 슬롯(38b)은 알루미나[유전 부재(38c)의 일예]로 형성되어 있다.As shown in FIG. 9, the integrated slot formation member 38 which concerns on this embodiment is formed from the frame body 38a and the slot 38b in which the rectangular cavity was provided in the center by the rectangular parallelepiped. The slot measures 16mm long, 30mm wide and 20mm high. The slot 38b is formed of alumina (an example of the dielectric member 38c).

이러한 형상의 일체형 슬롯 형성 부재(38)에 의해서도, 제 1 실시 형태와 같이, 프레임체(38a)와 슬롯(38b)은 접착제(38d)를 이용하여 일체 소성되는 것에 의해, 치밀하게 접합되어 있다. 이에 의해, 도파관(33) 하부의 슬롯 부분의 기밀성을 유지하고, 도 10에 도시한 것 같이, 슬롯 외주 부분부터 처리실 내에 대기가 유입되는 것을 회피할 수 있다.Also with the integrated slot forming member 38 of such a shape, like the first embodiment, the frame 38a and the slot 38b are tightly joined by integrally firing using the adhesive 38d. Thereby, the airtightness of the slot part below the waveguide 33 is maintained, and it can avoid that air enters a process chamber from a slot outer peripheral part as shown in FIG.

또한, O링(50)을 덮개 본체(21)와 프레임체(38a) 사이에 마련하는 것에 의해, 처리실(U)의 내부와 대기와의 연통을 차단할 뿐만 아니라, 제 1 실시 형태와 같은 작용, 효과에 의해, 0링(50)의 열화를 막을 수 있다. 이 결과, O링(50)의 정기적인 교환을 불필요하게 할 수 있다.In addition, by providing the O-ring 50 between the lid main body 21 and the frame body 38a, not only the communication between the interior of the processing chamber U and the atmosphere but also the same operation as in the first embodiment, By the effect, deterioration of the 0 ring 50 can be prevented. As a result, periodic replacement of the O-ring 50 can be made unnecessary.

이상, 상기 각 실시 형태에 의하면, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)를 이용하여, 처리실(U)의 내부와 대기와의 연통을 차단하는 O링의 배치의 적정화를 도모할 수 있다.As mentioned above, according to each said embodiment, the arrangement | positioning of the O-ring which interrupts communication between the inside of the process chamber U and the atmosphere can be aimed at using the integrated slot formation members 37 and 38. FIG.

또한, 상술한 바와 같이, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)의 간격은 관내 파장(λg)의 1/2이다. 이는 마이크로파의 정재파의 마루를 각 슬롯(37b)의 중앙에 위치시키고, 이에 의해, 도파관(33)으로부터 각 슬롯(37b)을 지나는 마이크로파의 전계 에너지를, 그 위치에 있어서의 최대 에너지로 하기 때문이다. 이에 의해, 각 슬롯 위치에서 최대치를 갖는 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 밀도가 높은 플라즈마를 균일하게 생성할 수 있다.In addition, as mentioned above, the space | interval of the integral slot formation members 37 and 38 is 1/2 of the tube wavelength (lambda) g. This is because the floor of the standing wave of the microwave is positioned at the center of each slot 37b, whereby the electric field energy of the microwave passing from the waveguide 33 to each slot 37b is the maximum energy at the position. . Thereby, the plasma of high density can be produced uniformly by the electric field energy of the microwave which has the maximum value in each slot position.

또한, 상기 각 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서는 슬롯(37b, 38b)을 통과한 마이크로파는 유전체 부품(31)을 등방향으로 투과하고, 처리실(U)의 천장면 전체로부터 균일하게 처리실(U) 내로 입사된다. 이에 의해, 균일하게 입사된 마이크로파의 전계 에너지에 의해 균일한 플라즈마를 생성하고, 생성된 플라즈마에 의해 양질의 박막을 형성할 수 있다.In addition, in the microwave plasma processing apparatus 100 according to each of the above embodiments, the microwaves passing through the slots 37b and 38b pass through the dielectric component 31 in an equal direction and are uniform from the entire ceiling surface of the processing chamber U. It enters into the processing chamber U. As a result, a uniform plasma can be generated by the electric field energy of microwaves incident uniformly, and a thin film of good quality can be formed by the generated plasma.

그러나, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)에 의해 처리실(U)내를 대기로부터 차단하면서, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)의 슬롯(37b, 38b)으로부터 마이크로파를 처리실(U)내에 직접 입사시키도록 해도 좋다. 이에 의해, 처리실(U)의 천장부에 유전체 부품(31)을 마련하지 않아도, 처리실 내와 대기와의 연통을 차단할 수 있고, 제조 비용을 저감할 수 있다.However, microwaves are directly incident into the processing chamber U from the slots 37b and 38b of the integrated slot forming members 37 and 38 while blocking the inside of the processing chamber U from the atmosphere by the integrated slot forming members 37 and 38. You may be allowed to. Thereby, even if the dielectric component 31 is not provided in the ceiling part of the process chamber U, the communication between the process chamber and the atmosphere can be interrupted, and manufacturing cost can be reduced.

또한, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)의 슬롯(37b, 38b)은 산화 알루미늄, 석영, 사파이어, 루비 등으로 형성되어 있어도 좋다. 또한, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)의 프레임체(37a, 38a)는 알루미늄, 동, 은, 금 등으로 형성되어 있어도 좋다.In addition, the slots 37b and 38b of the integrated slot forming members 37 and 38 may be formed of aluminum oxide, quartz, sapphire, ruby or the like. The frame bodies 37a and 38a of the integrated slot forming members 37 and 38 may be made of aluminum, copper, silver, gold or the like.

또한, 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)의 제조 방법으로서는 상술한 외부 가열 방식에 한정되지 않고, 예를 들면, 유전 가열 방식(자발열 방식)을 이용하여도 좋다. 유전 가열 방식의 일예로서는 밀리파 가열을 들 수 있다. 이에 의하면, 프레임체(37a, 38a)에 슬롯(37b, 38b)을 끼워 넣은 상태로, 밀리파 가열 장치에 의 해, 예를 들어, 주파수 28GHz(파장 약 12mm)의 밀리파를 조사하고, 밀리파가 물체를 투과함으로써, 물체 내의 쌍극자를 진동시켜, 그 마찰열을 이용해서 프레임체(37a, 38a)와 그 내부에 끼워 넣어진 유전 부재의 슬롯(37b, 38b)의 표층을 가열 밀착시키고, 이로써 프레임체(37a, 38a)와 슬롯(37b, 38b)을 일체적으로 형성한다.In addition, as a manufacturing method of the integral slot formation members 37 and 38, it is not limited to the external heating system mentioned above, For example, you may use a dielectric heating system (self-heating system). One example of the dielectric heating method is millimeter wave heating. According to this, a millimeter wave heating apparatus irradiates a millimeter wave of frequency 28 GHz (wavelength about 12 mm), for example, by the millimeter heating apparatus in the state which inserted the slots 37b and 38b into the frame bodies 37a and 38a. As the waves penetrate the object, the dipoles in the object are vibrated to heat-close the surface layers of the frame bodies 37a and 38a and the slots 37b and 38b of the dielectric members sandwiched therein using the frictional heat. The frame bodies 37a and 38a and the slots 37b and 38b are integrally formed.

이렇게 하여 제조된 일체형 슬롯 형성 부재(37, 38)에 의하면, 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)의 슬롯 외주 부분의 기밀성을 유지할 수 있고, 슬롯 외주부분에 대기가 유입되는 것을 회피할 수 있다.According to the integrated slot forming members 37 and 38 manufactured in this way, the airtightness of the slot outer peripheral part of the microwave plasma processing apparatus 100 can be maintained, and it can avoid that an air flows into a slot outer peripheral part.

(가스 종)(Gas species)

또한, 일반적으로는 상단의 가스 분사 구멍(A)으로부터 분사되는 가스(제 1 가스)는 하단의[즉, 가스 분사 구멍(A)보다 아래쪽에 위치함] 가스 분사 구멍(B)으로부터 분사되는 가스(제 2 가스)보다도 결합 에너지가 큰 가스인 것이 바람직하다.In general, the gas (first gas) injected from the gas injection hole A at the upper end is the gas injected from the gas injection hole B at the lower end (that is, located below the gas injection hole A). It is preferable that it is gas with a larger bond energy than (2nd gas).

이에 의하면, 상술한 바와 같이, 우선 결합 에너지가 큰 제 1 가스가, 비교적 강한 마이크로파의 전계 에너지에 의해 플라즈마화된다. 다음으로, 공급된 가스가 플라즈마 착화한 후, 제 1 가스보다 결합 에너지가 작은 제 2 가스가, 가스 분사 구멍(A)의 위치 및 대들보(26)가 돌출한 위치보다 아래쪽에 설치된 가스 분사 구멍(B)으로부터 분사된다. 이에 의해, 제 2 가스는 제 1 가스를 플라즈마화하기 위해, 동력을 소비하여 약하게 된 마이크로파의 전계 에너지에 의해, 양질의 막을 형성하기 위한 프리커서(전구체)까지 분해한다. 이 결과, 양질인 게이트 산화막을 형성할 수 있다.According to this, first, as mentioned above, the 1st gas with a large coupling energy is plasma-ized by the electric field energy of a comparatively strong microwave. Next, after the supplied gas has plasma ignited, the gas injection hole (2) having a lower binding energy than the first gas is provided below the position of the gas injection hole A and the position where the girder 26 protrudes. Sprayed from B). As a result, the second gas decomposes to a precursor (precursor) for forming a high quality film by electric field energy of microwaves, which consumes power and is weakened to convert the first gas into plasma. As a result, a high quality gate oxide film can be formed.

이 원칙에 근거하면, O와 O의 분자결합 에너지는 5.2(eV), Si와 H의 분자결합 에너지는 3.2(eV), Ar의 이온화 에너지는 15.759(eV)인 것으부터, 본래적으로는 결합 에너지가 큰 아르곤 가스를 상단으로부터 분사시키고, 결합 에너지가 작은 실란 가스 및 산소 가스의 혼합 가스를 하단으로부터 분사시키는 편이 낫다.Based on this principle, since the molecular binding energy of O and O is 5.2 (eV), the molecular binding energy of Si and H is 3.2 (eV), and the ionization energy of Ar is 15.759 (eV), It is better to inject a large amount of argon gas from the upper end and to inject a mixed gas of silane gas and oxygen gas having a lower binding energy from the lower end.

그러나, 실란 가스와 산소 가스를 혼합하면, 혼합 가스가 과잉 반응해 버리기 때문에, 이들 가스를 혼합해서 공급할 수 없다. 이러한 특수한 이유에 의해, 본 실시 형태와 같은 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서는, 산소 가스를 상단으로부터 분사시키고, 실란 가스를 하단으로부터 분사시킨다.However, when the silane gas and the oxygen gas are mixed, the mixed gas is excessively reacted, so these gases cannot be mixed and supplied. For this particular reason, in the microwave plasma processing apparatus 100 as in the present embodiment, oxygen gas is injected from the upper end, and silane gas is injected from the lower end.

또한, 본 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치(100)에서는 하단으로부터 분사되는 실란 가스의 양이 적기 때문에(구체적으로는 산소 가스 833sccm에 대해 실란 가스 100sccm), 실란 가스 100sccm를 아르곤 가스 1500sccm와 혼합시켜 가스의 유량을 많게 하고 나서, 그 혼합 가스를 하단으로부터 분사시킨다. 이렇게, 아르곤 가스를 주체로 하여, 혼합 가스를 하단으로부터 분사하는 것에 의해, 아르곤 가스가 주체가 되어서 해리가 생기고, 보다 균일한 플라즈마가 생성된다.In addition, in the microwave plasma processing apparatus 100 according to the present embodiment, since the amount of silane gas injected from the lower end is small (specifically, silane gas 100 sccm for oxygen gas 833 sccm), the silane gas 100 sccm is mixed with argon gas 1500 sccm. After increasing the flow rate of the gas, the mixed gas is injected from the lower end. Thus, argon gas is mainly used, and the mixed gas is injected from the lower end, and argon gas is mainly used to dissociate to generate a more uniform plasma.

또한, 유리 기판의 사이즈는 720mm×720mm 이상이면 좋고, 예를 들면, G3 기판 사이즈로 720mm×720mm(챔버 내의 직경: 400mm×500mm), G4.5 기판 사이즈로 730mm×920mm(챔버 내의 직경: 1000mm×1190mm), G5 기판 사이즈로 1100mm×1300mm(챔버 내의 직경: 1470mm×1590mm)이다. 상기 크기의 처리실 내에 1∼8W/cm2의 동력의 마이크로파가 공급된다.In addition, the size of a glass substrate should just be 720 mm x 720 mm or more, For example, it is 720 mm x 720 mm (diameter in a chamber: 400 mm x 500 mm) by G3 board | substrate size, and 730 mm x 920 mm (diameter in chamber: 1000 mm by G4.5 board | substrate size). 1190mm) and 1100mm * 1300mm (diameter in chamber: 1470mm * 1590mm) by G5 board | substrate size. Microwaves with a power of 1 to 8 W / cm 2 are supplied into the processing chamber of the above size.

상기 실시 형태에 있어서, 각 부의 동작은 서로 관련되어 있으며, 상호의 관련을 고려하면서, 일련의 동작으로서 바꿔 놓을 수 있다. 그리고, 이렇게 바꿔 놓는 것에 의해, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 발명의 실시 형태를, 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 사용 방법의 실시 형태로 할 수 있다.In the above embodiment, the operations of the respective parts are related to each other, and can be changed as a series of operations while taking into account the mutual relations. By changing in this way, embodiment of the invention of a microwave plasma processing apparatus can be made into embodiment of the usage method of a microwave plasma processing apparatus.

이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시 형태에 대해서 설명하였지만, 본 발명은 이와 같은 예에 한정되지 않는 것은 말할 필요도 없다. 당업자라면, 특허청구의 범위에 기재된 범위 내에 있어서, 각종의 변경예 또는 수정예를 도출해 낼 수 있음은 명확하고, 이에 관해서도 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것이라고 양해된다.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 such an example. Those skilled in the art will clearly understand that various modifications or modifications can be made within the scope described in the claims, and it is naturally understood that this belongs to the technical scope of the present invention.

예를 들면, 본 발명에 따른 플라즈마 처리 장치에 마련된 유전체 창은 타일 형상의 복수의 유전체[즉, 유전체 부품(31)]를 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치이여도 좋고, 타일 형상으로 분단되어 있지 않은 대면적의 유전체를 갖는 마이크로파 플라즈마 처리 장치이여도 좋다.For example, the dielectric window provided in the plasma processing apparatus according to the present invention may be a microwave plasma processing apparatus having a plurality of tile-like dielectrics (i.e., dielectric components 31), and a large area not divided into tile shapes. A microwave plasma processing apparatus having a dielectric may be used.

또한, 상기 실시 형태에서는 대형 디스플레이 장치 제조에 있어서 대형의 유리 기판을 처리하기 위한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 대해서 설명했지만, 본 발명은 반도체 장치 제조용 마이크로파 플라즈마 처리 장치에도 적용할 수 있다.In addition, although the said embodiment demonstrated the microwave plasma processing apparatus for processing a large glass substrate in large display apparatus manufacture, this invention is applicable also to the microwave plasma processing apparatus for semiconductor device manufacture.

또한, 본 발명에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치에서는 성막 처리에 한정되지 않고, 확산 처리, 에칭 처리, 애싱 처리 등의 모든 플라즈마 처리를 실행할 수 있다.In addition, in the microwave plasma processing apparatus according to the present invention, not only the film forming process but all plasma processing such as diffusion process, etching process and ashing process can be performed.

도 1은 본 발명의 일 실시 형태에 따른 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 종 단면도,1 is a longitudinal cross-sectional view of a microwave plasma processing apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 동 실시 형태에 따른 처리 용기의 천장면을 도시한 도면,2 is a view showing a ceiling surface of a processing container according to the embodiment;

도 3은 동 실시 형태에 따른 유전체 창 근방을 확대한 단면도,3 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of a dielectric window according to the embodiment;

도 4는 동 실시 형태에 따른 일체형 슬롯 형성 부재의 구성을 도시한 도면,4 is a view showing a configuration of an integrated slot forming member according to the embodiment;

도 5는 HIP를 사용한 일체형 슬롯 형성 부재의 제조 방법을 도시한 도면,5 is a view showing a method of manufacturing an integrated slot forming member using HIP;

도 6은 동 실시 형태에 따른 일체형 슬롯 형성 부재를 덮개 본체 내부에 끼워 넣는 방법을 도시한 도면,FIG. 6 is a view showing a method of fitting the integrated slot forming member according to the embodiment into the lid body; FIG.

도 7은 동 실시 형태에 따른 O링 근방의 환경을 도시한 도면,7 is a view showing an environment near an O-ring according to the embodiment;

도 8은 제 2 실시 형태에 따른 유전체 창 근방을 확대한 단면도,8 is an enlarged cross-sectional view of a vicinity of a dielectric window according to a second embodiment;

도 9는 동 실시 형태에 따른 일체형 슬롯 형성 부재의 구성을 도시한 도면,9 is a view showing the configuration of an integrated slot-forming member according to the embodiment;

도 10은 동 실시 형태에 따른 O링 근방의 환경을 도시한 도면,10 is a diagram showing an environment near an O-ring according to the embodiment;

도 11은 유전체 창 근방에 O링을 배치했을 경우의 유전체 창 근방을 확대한 단면도,11 is an enlarged cross-sectional view of the vicinity of the dielectric window when the O-ring is disposed near the dielectric window;

도 12는 유전체 창 근방에 O링을 배치했을 경우의 O링에의 영향을 설명하기 위한 도면.FIG. 12 is a diagram for explaining the effect on the O-ring when the O-ring is disposed near the dielectric window. FIG.

※도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명※※ Explanation of code for main part of drawing ※

11: 서셉터 20: 덮개11: susceptor 20: cover

21: 덮개 본체 26: 대들보21: cover body 26: girders

28: 가스 파이프 29: 가스 도입관28: gas pipe 29: gas introduction pipe

31: 유전체 부품 32, 50, 150: O링31: Dielectric component 32, 50, 150: O-ring

33: 도파관 34, 37c, 38c: 유전 부재33: Waveguides 34, 37c, 38c: Genetic absence

37, 38: 일체형 슬롯 형성 부재 37a, 38a: 프레임체37, 38: integrated slot forming members 37a, 38a: frame body

37b, 38b, 38e, 137: 슬롯 40: 마이크로파 발생기37b, 38b, 38e, 137: slot 40: microwave generator

43: 가스 공급원 100: 마이크로파 플라즈마 처리 장치43: gas source 100: microwave plasma processing apparatus

U: 처리실U: treatment chamber

Claims (16)

마이크로파를 슬롯에 통과시켜 전파시키는 슬롯 안테나와, 상기 슬롯 안테나를 전파한 마이크로파에 의해 소정의 가스를 플라즈마화하여 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실을 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치에 있어서,A microwave plasma processing apparatus comprising: a slot antenna for allowing microwaves to pass through a slot and a processing chamber for converting a predetermined gas into plasma by microwaves propagating the slot antenna; 상기 슬롯 안테나는,The slot antenna, 상기 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에, 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체형 슬롯 형성 부재를 갖고, 상기 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯으로부터 마이크로파를 통과시키는The frame body for fitting the slot has an integral slot forming member integrally formed with a slot filled with a dielectric member to pass the microwaves from the slot of the integrated slot forming member. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 일체형 슬롯 형성 부재는 상기 처리실의 덮개에 마련된 오목부에 장착되고, 상기 프레임체와 상기 덮개 사이에는 밀봉 부재가 마련되어 있는The integrated slot forming member is mounted to a recess provided in a lid of the processing chamber, and a sealing member is provided between the frame and the lid. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 프레임체는 비자성 금속체인 도전성 재료로 형성되어 있는The frame body is formed of a conductive material which is a nonmagnetic metal body. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 덮개는 비자성 금속체인 도전성 재료로 형성되어 있는The cover is formed of a conductive material which is a nonmagnetic metal body. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 덮개에 마련된 오목부에는 상기 일체형 슬롯 형성 부재가 복수 장착되고, 상기 복수의 일체형 슬롯 형성 부재의 간격은 모두 관내 파장(λg)의 1/2인A plurality of the integrated slot forming members are mounted in the recess provided in the cover, and the intervals between the plurality of integrated slot forming members are all 1/2 of the wavelength? G in the tube. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, wherein 상기 덮개의 오목부에는 마이크로파를 전파시키는 도파관이 더 장착되어 있는The recess of the cover is further equipped with a waveguide for propagating microwaves 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 일체형 슬롯 형성 부재는, 상기 프레임체에 상기 슬롯을 끼워 넣은 상태로, 외부 가열 방식에 의해 일체적으로 접합되어 있는The integrated slot forming member is integrally joined by an external heating method in a state where the slot is inserted into the frame. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 일체형 슬롯 형성 부재는, 상기 프레임체에 상기 슬롯을 끼워 넣은 상태로, 유전 가열 방식에 의해 일체적으로 접합되어 있는The integrated slot forming member is integrally joined by a dielectric heating method in a state where the slot is inserted into the frame. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 일체형 슬롯 형성 부재는, 마이크로파를 상기 슬롯에 통과시켜 상기 처리실에 직접 입사시키는The integrated slot forming member allows microwaves to pass through the slots to directly enter the processing chamber. 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,The method according to claim 1 or 2, 상기 일체형 슬롯 형성 부재에 인접해서 마련되고, 상기 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯으로 통과된 마이크로파를 투과하여, 상기 처리실에 입사시키는 유전체 창을 더 구비하는A dielectric window provided adjacent to the integrated slot forming member and transmitting the microwaves passed through the slot of the integrated slot forming member to enter the processing chamber; 마이크로파 플라즈마 처리 장치. Microwave Plasma Processing Apparatus. 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 슬롯 안테나에 사용하기 위해, 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에, 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된For use in a slot antenna of a microwave plasma processing apparatus, a frame body for inserting a slot is formed integrally with a slot filled with a dielectric member inserted therein. 일체형 슬롯 형성 부재. Integral slot forming member. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 일체형 슬롯 형성 부재의 외주면에는 단차가 마련되어 있는A step is provided on the outer circumferential surface of the integrated slot forming member. 일체형 슬롯 형성 부재. Integral slot forming member. 마이크로파를 슬롯에 통과시켜서 전파시키는 슬롯 안테나와, 상기 슬롯 안테나를 전파한 마이크로파에 의해 소정의 가스를 플라즈마화하여 피처리체를 플라즈마 처리하는 처리실을 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법에 있어서,In the manufacturing method of the microwave plasma processing apparatus provided with the slot antenna which propagates a microwave through a slot, and the processing chamber which plasma-processes the to-be-processed object by plasma-forming predetermined gas by the microwave which propagated the said slot antenna, 상기 처리실의 덮개에 마련된 오목부에, 상기 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체형 슬롯 형성 부재를 장착하고, 상기 프레임체와 상기 덮개 사이에 밀봉 부재를 마련하는In the recess provided in the cover of the processing chamber, an integral slot forming member integrally formed in a state in which a slot filled with a dielectric member is inserted is inserted into a frame for fitting the slot, and between the frame and the lid. To provide a sealing member 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법.The manufacturing method of a microwave plasma processing apparatus. 제 13 항에 있어서,The method of claim 13, 상기 덮개에 마련된 오목부에 상기 일체형 슬롯 형성 부재를 관내 파장(λg)의 1/2의 간격으로 복수 장착하는Mounting a plurality of the integrated slot-forming member at the recesses provided in the cover at intervals of 1/2 of the wavelength? G in the tube 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법. The manufacturing method of a microwave plasma processing apparatus. 제 14 항에 있어서,The method of claim 14, 상기 덮개의 오목부에, 마이크로파를 전파시키는 도파관을 더 장착하는Further mounting a waveguide for propagating microwaves in the recess of the cover 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 제조 방법. The manufacturing method of a microwave plasma processing apparatus. 처리실과 마이크로파를 전파시키는 슬롯 안테나를 구비한 마이크로파 플라즈마 처리 장치를 사용하는 방법에 있어서,A method of using a microwave plasma processing apparatus having a processing chamber and a slot antenna for propagating microwaves, the method comprising: 상기 슬롯 안테나에 마련되고, 슬롯을 끼워 넣기 위한 프레임체에 유전 부재가 충전된 슬롯을 끼워 넣은 상태로 일체적으로 형성된 일체형 슬롯 형성 부재의 슬롯에 마이크로파를 통과시키고,A microwave provided in the slot antenna and allowing microwaves to pass through the slot of the integrated slot forming member integrally formed with the slot filled with the dielectric member in the frame body for inserting the slot, 상기 슬롯에 통과된 마이크로파를 처리실에 입사시키고,The microwaves passed through the slots are incident to the processing chamber, 상기 처리실에 입사된 마이크로파에 의해 가스를 플라즈마화 함으로써, 피처리체를 플라즈마 처리하는Plasma processing the target object by plasmalizing the gas by microwaves incident on the processing chamber 마이크로파 플라즈마 처리 장치의 사용 방법. Method of using a microwave plasma processing apparatus.
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