CN112470552A - 等离子体处理装置 - Google Patents

等离子体处理装置 Download PDF

Info

Publication number
CN112470552A
CN112470552A CN201980048782.7A CN201980048782A CN112470552A CN 112470552 A CN112470552 A CN 112470552A CN 201980048782 A CN201980048782 A CN 201980048782A CN 112470552 A CN112470552 A CN 112470552A
Authority
CN
China
Prior art keywords
antenna
plasma
processing apparatus
plasma processing
impedance
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201980048782.7A
Other languages
English (en)
Inventor
金子拓史
野口武史
佐藤龙也
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Waai New High Tech Co ltd
Original Assignee
Waai New High Tech Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Waai New High Tech Co ltd filed Critical Waai New High Tech Co ltd
Publication of CN112470552A publication Critical patent/CN112470552A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/02—Details
    • H01J37/18—Vacuum locks ; Means for obtaining or maintaining the desired pressure within the vessel
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32568—Relative arrangement or disposition of electrodes; moving means
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges
    • C23C16/505—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges using radio frequency discharges
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/321—Radio frequency generated discharge the radio frequency energy being inductively coupled to the plasma
    • H01J37/3211—Antennas, e.g. particular shapes of coils
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32009—Arrangements for generation of plasma specially adapted for examination or treatment of objects, e.g. plasma sources
    • H01J37/32082—Radio frequency generated discharge
    • H01J37/32174—Circuits specially adapted for controlling the RF discharge
    • H01J37/32183—Matching circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
    • H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
    • H03H7/38—Impedance-matching networks
    • H03H7/40—Automatic matching of load impedance to source impedance
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
    • H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
    • H05H1/24—Generating plasma
    • H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Abstract

本发明的等离子体处理装置具有：真空容器，可控制内部压力；气体供应单元；电极，设于真空容器内且于上表面载置基板；以及天线，与电极对向配置并用于形成感应耦合；形成感应耦合的天线的一端经由匹配电路连接至高频电源，天线的另一端作为开放端，天线的长度未达RF频率的波长(λ)的1/2λ，在天线的RF供电侧，连接有并联于天线的阻抗调整电路，可将阻抗调整电路所为的合成阻抗的电抗分量，相对于供应至天线的RF频率，进行自电容性负载至感应性负载的调整。

Description

等离子体处理装置
技术领域
本发明涉及一种等离子体处理装置。
本申请依据2018年7月26日于日本提出申请的日本专利特愿2018-140650号主张优先权，并将其内容援用至本说明书。
背景技术
近年，在液晶显示装置(LCD：Liquid Crystal Display)及有机EL显示器(OLED：Organic Light Emitting Display)等平板显示器(FPD：Flat Panel Display)的制造中，在对玻璃基板等基板实施规定的等离子体处理时，伴随基板尺寸的大型化，对可处理大面积基板的等离子体处理装置的需求提高。另外，对于基板，在进行等离子体蚀刻或等离子体制膜等处理的情况下，现有的电容耦合性等离子体处理装置所生成的等离子体密度低，且由于伴随之的蚀刻速度或制膜速度低下，从而有处理时间变长、生产性恶化及因装置台数增加所产生的制造产线的成本增加等问题。
针对这样的问题，虽使用可生成高密度等离子体的感应耦合性等离子体(Inductively Coupled Plasma：ICP)的等离子体处理装置为有效，但伴随进行处理的基板面积的大型化，在感应耦合型等离子体处理装置中还有如以下对于装置的要求课题。
(1)高密度等离子体生成机构，其可生成更高密度的等离子体。
(2)高密度等离子体生成机构，其可生成大面积且均一的等离子体。
(3)高密度等离子体生成机构，其可生成大面积且可自由调整等离子体的面内分布。
(4)高密度等离子体处理装置，即使高频电力(RF功率)转为高功率，仍可将用于生成ICP的线圈天线的RF电位抑制为低，并可抑制天线下方的电介质窗由来自等离子体的离子攻击而导致的刮擦，且可降低电介质窗由离子攻击而产生的异物(颗粒)的产生量。
(5)高密度等离子体处理装置，其对于各种等离子体处理的应用可稳定地放电，且对于各种等离子体处理条件，可简单地调整等离子体的强弱、密度分布。
对于此种针对等离子体处理装置的要求课题，现有的等离子体处理装置，难以克服所有的课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第4080793号公报
专利文献2：日本专利第5399151号公报
专利文献3：日本专利特开2013-105664号公报
发明内容
发明要解决的课题
对于前述针对等离子体处理装置的要求，在专利文献1中，使用集合体天线，前述集合体天线具备并联配置复数个线圈而成的平面上的线圈天线、与分别串联连接于前述线圈天线的1个以上的电容器。
然而，在此等离子体处理装置中，伴随基板尺寸的大型化，在施加更大容量的高频电力(RF功率)的情况下，无法充分降低线圈天线的供电部的电位，从而无法充分抑制前述(4)所记载的天线下方的电介质窗由来自等离子体的离子攻击而导致的刮擦、及异物产生。
另外，在要求(1)所记载的更高密度的等离子体时，在此天线构造中，对等离子体密度的高密度化具有极限。
专利文献2所记载的技术中，记载一种等离子体处理装置，前述等离子体处理装置具备：天线电路与并联电路，前述天线电路在处理室内形成感应耦合，前述并联电路并联连接于前述天线电路，使天线电路的阻抗与前述并联电路的阻抗为反相位，且可实施等离子体的分布调整。
然而，在专利文献2所记载的技术中，未记载对于前述等离子体处理装置的要求课题(4)所记载的针对天线供电部的电位上升的效果。另外，天线电路与前述并联电路在接近并联谐振的状态的情况下，推测天线供电部的RF电位将上升，从而有由天线电位上升而导致对电介质窗的来自等离子体的离子攻击增加、以及由离子攻击所产生的异物(颗粒)增加之虞。
另外，无法成为前述要求课题(3)所记载的可自由调整大面积的等离子体面内分布的构造。
另外，在天线端经由电容器连接到GND、或直接连接到GND的情况下，当增长天线的长度时，会增加天线的电感(L分量)。因此，有必要使天线供电部的RF电位上升、及与天线电路并联的电路的电抗分量(C分量)增加(在电容器的情况下，则是使容量降低)。在此情况下，由于天线电路与并联电路的阻抗调整范围变窄，因而推测难以自由调整大面积的等离子体分布。
在专利文献3中，记载一种天线电路，前述天线电路具有与复数个分割天线分别并联设置的并联谐振电容器电路，且使负载为并联谐振状态。根据专利文献3，此种电路可减少在匹配(matching)电路中流动的电流值，在抑制匹配电路发热的同时，提高感应耦合等离子体处理装置的功率效率。
然而，即使在专利文献3所记载的技术中，仍未记载对于前述等离子体处理装置的要求课题(4)所记载的针对天线供电部的电位上升的效果。另外，天线电路与前述并联电路在接近并联谐振的状态的情况下，推测天线供电部的RF电位将上升，从而有由天线电位上升而导致对电介质窗的来自等离子体的离子攻击增加、及由离子攻击所产生的异物(颗粒)增加之虞。
本发明为鉴于前述情事而完成，目的为提供一种等离子体处理装置，前述等离子体处理装置的天线供电部的电位低，并可抑制异物产生，而且，可实现高密度等离子体，等离子体处理的面内分布的控制性优异，可进行大面积的等离子体处理。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的，本发明采用以下构造。
「1」本发明的等离子体处理装置，其特征在于，具有：真空容器，前述真空容器可控制内部的压力；气体供应单元，前述气体供应单元向前述真空容器内供应气体；下部电极，前述下部电极设于前述真空容器内，并于上表面载置基板；以及天线，前述天线与前述下部电极对向配置并用于形成感应耦合；其中，形成前述感应耦合的前述天线的一端经由匹配电路连接至提供高频电力的高频电源，另一端作为开放端；前述天线的长度未达RF频率的波长(λ)的1/2λ，在前述天线的高频电力供电侧，连接有并联于前述天线的阻抗调整电路；可将前述阻抗调整电路所为的合成阻抗的电抗分量，相对于供应至前述天线的RF频率，进行自电容性负载至感应性负载的调整。
在等离子体处理装置中，通过将与下部电极感应耦合的天线的一端经由匹配电路连接至高频电源、另一端作为开放端，相较于天线的另一端经由电容器而接地的现有构造，可降低在天线供电部的RF电位至例如约1/3以下等。因此，可降低自天线所放射的震荡电场，从而抑制由来自等离子体的离子攻击而导致的电介质窗的刮擦，并抑制起因于离子攻击的异物(颗粒)产生。
在等离子体处理装置中，通过具备可使合成阻抗的电抗分量自电容性负载调整至感应性负载的阻抗调整单元，可调整在天线中流动的RF电流的量。由此，可调整等离子体的密度、强弱。通过并联于天线的阻抗调整电路，可生成更高密度的等离子体，并可生成大面积且均一的等离子体。
「2」在本发明中，优选地，前述阻抗调整单元为可变电容器，根据使用的应用，以最佳化前述可变电容器的容量，通过将前述阻抗调整电路的合成阻抗，相对于供应至前述天线的RF频率进行调整，以自由进行等离子体分布的调整与等离子体密度的调整。
通过利用可变电容器，能够根据使用的应用，对于各种等离子体处理条件容易地进行等离子体分布、等离子体密度的调整。
「3」在本发明中，优选地，形成前述感应耦合的天线为螺旋形状的线圈天线，其圈数(匝数)具有至少2匝以上的圈数。
螺旋形状的线圈天线，相较于通常的梳形形状、梯型形状、曲柄型形状的天线，天线与等离子体的耦合变强，可生成更高密度的等离子体。
另外，从下述自天线所放射的磁场强度H的式(1)可知，线圈天线的圈数与磁场强度H具比例关系，匝数越多，自线圈天线所放射的磁场强度越强，而可生成更高密度的等离子体。
[式1]
Figure BDA0002909097420000061
在式(1)中，分别以I表示在线圈天线中流动的电流(瞬时值)、以a表示线圈天线的半径、以x表示自中心的距离、以n表示线圈天线的圈数(匝数)。
「4」在本发明中，优选地，前述天线的开放端侧的部分，由防止因为电位的上升而导致的气体放电(电弧放电)的绝缘体所被覆，或经由绝缘体而由附近的构造物所支撑。
当天线的一端作为开放端时，在根据RF电位的上升而供应高RF电力时，有产生气体放电(电弧放电)之虞。若由绝缘体覆盖天线的开放端，或经由绝缘体而支撑，则可防止气体放电(电弧放电)发生。
「5」本发明的等离子体处理装置，其特征在于，具有：真空容器，前述真空容器可控制内部的压力；气体供应单元，前述气体供应单元向前述真空容器内供应气体；下部电极，前述下部电极设于前述真空容器内，并于上表面载置基板；以及天线，前述天线与前述下部电极对向配置并用于形成感应耦合；其中，前述天线为集合体天线，前述集合体天线由一端经由匹配电路连接至供应高频电力的高频电源、另一端作为开放端的复数个天线元件集合而成，前述天线的长度未达RF频率的波长(λ)的1/2λ，自前述匹配电路至前述复数个天线之间，具有用于分配供应RF电力的RF电力分配路径，在前述RF电力分配路径与各个天线的高频电力供电侧之间，并联于前述天线的阻抗调整电路，并联连接于至少1个以上的天线，前述天线或天线群与前述阻抗调整电路所为的合成阻抗的电抗分量，相对于供应至前述天线或前述天线群的RF频率，可进行由前述阻抗调整单元所为的自电容性负载至感应性负载的调整。
在等离子体处理装置中，通过将与下部电极感应耦合的天线或是天线群的一端经由匹配电路连接至高频电源、另一端作为开放端，相较于天线的另一端经由电容器而接地的现有构造，能够降低在天线供电部的RF电位至例如约1/3以下等。因此，能够抑制由来自等离子体的离子攻击而导致的电介质窗的刮擦，并抑制起因于离子攻击的异物(颗粒)产生。
在等离子体处理装置中，通过具备可使合成阻抗的电抗分量自电容性负载调整至感应性负载的阻抗调整单元，可调整在天线中流动的RF电流的量。由此，可调整等离子体的密度、强弱。能够提供一种高密度等离子体生成机构，前述高密度等离子体生成机构通过形成集合复数个天线元件的集合体天线，而可生成大面积且均一的等离子体。
通过并联于天线的阻抗调整电路，可生成更高密度的等离子体，并可生成大面积且均一的等离子体。
另外，能够提供一种等离子体处理装置，前述等离子体处理装置通过构成由复数个天线群构成的天线，以自由地对等离子体的面内分布进行调整。
「6」在本发明中，优选地，前述阻抗调整单元为可变电容器，根据使用的应用，以最佳化前述可变电容器的容量，通过将前述阻抗调整电路的合成阻抗，相对于供应至前述天线的RF频率进行调整，以自由进行等离子体分布的调整与等离子体密度的调整。
通过利用可变电容器，能够根据使用的应用，对于各种等离子体处理条件容易地进行等离子体分布、等离子体密度的调整。
「7」在本发明中，优选地，形成前述感应耦合的天线为螺旋形状的线圈天线，其圈数(匝数)具有至少2匝以上的圈数。
螺旋形状的线圈天线，相较于通常的梳形形状、梯型形状、曲柄型形状的天线，天线与等离子体的耦合变强，可生成更高密度的等离子体。
另外，如先前所示自天线所放射的磁场强度H的式(1)可知，线圈天线的圈数与磁场强度H具比例关系，匝数越多，则自线圈天线所放射的磁场强度越强，而可生成更高密度的等离子体。
「8」优选地，前述天线的开放端侧的部分，由防止因为电位的上升而导致的气体放电(电弧放电)的绝缘体所被覆，或经由绝缘体而由附近的构造物所支撑。
当天线的一端作为开放端时，在根据RF电位的上升而供应高RF电力时，有产生气体放电(电弧放电)之虞。若由绝缘体覆盖天线的开放端，或经由绝缘体而支撑，则可防止气体放电(电弧放电)发生。
「9」在本发明中，优选地，自前述天线群的各个天线的RF供电部至开放端部为止的路径的中途，具备可计测在各个天线中流动的RF电流的电流计，根据在前述天线中流动的电流值，以自由调整前述阻抗调整电路的阻抗，且通过调整在前述天线中流动的电流值，可控制等离子体密度的面内分布。
由于能够依据天线的电流值，调整并联连接于天线的阻抗调整电路的阻抗，因此可确保等离子体分布调整的再现性，并可缩短调整时间。另外，在天线群的任一天线及阻抗调整电路的任一控制机构产生不良状况的情况下，通过瞬间检测出不良状况、并中断基板的等离子体处理、且发出警报，而可防止基板的处理不良于未然。
「10」在本发明中，优选地，前述阻抗调整电路的调整，可在用于进行等离子体处理的处理配方(recipe)的各处理步骤中设定，可通过阻抗调整值的参数设定而设定，前述阻抗调整值的参数设定已事先设定有任意的阻抗调整电路的值。
能够提供一种等离子体处理装置，前述等离子体处理装置在进行等离子体处理的情况下，通过使用阻抗调整值的参数设定，前述阻抗调整值的参数设定已事先设定有任意的阻抗调整电路的值，可选择在各处理步骤中最适合的等离子体分布及等离子体强度。由此，对于各种等离子体处理的应用，可简单地调整等离子体的强弱、密度分布。
「11」在本发明中，优选地，前述匹配电路由逆L型匹配电路或T型匹配电路所构成，前述逆L型匹配电路或T型匹配电路，相对于前述合成阻抗的电抗分量所使用的RF频率，可对应于自电容性负载至感应性负载的变化。
通过逆L型匹配电路或T型匹配电路，可覆盖自电容性负载的阻抗至感应性负载的阻抗的匹配范围，而能够适用于本形态的等离子体处理装置。
发明的效果
本发明的等离子体处理装置，相较于现有的感应耦合型等离子体处理装置，可生成更高密度的等离子体，另外，即使是大面积，仍可自由调整等离子体的面内分布，另外，即使高频电力转为高功率，仍可将线圈天线的RF电位抑制为低，并可抑制天线下方的电介质窗由来自等离子体的离子攻击而导致的刮擦，且可抑制异物(颗粒)产生。
此外，本发明并不限于等离子体蚀刻装置、或灰化装置，能够广泛适用于CVD(chemical vapor deposition，化学气相沉积)制膜装置等其他等离子体处理装置。
附图说明
图1为表示现有的感应耦合型等离子体处理装置的剖面图。
图2为表示本发明第1实施形态的等离子体处理装置的剖面图。
图3为表示设于本发明第1实施形态的等离子体处理装置的终端开放端天线的例示的示意图。
图4为表示与设于本发明第1实施形态的等离子体处理装置的终端开放端天线并联的阻抗调整用电路(可变电容器)的配置例的示意图。
图5为表示在使用现有的感应耦合型天线时的线圈天线的电位分布的示意图。
图6为表示在使用本发明的第1实施形态的终端开放端天线元件、与并联的阻抗调整电路(可变电容器)时，线圈天线的电位分布的示意图。
图7为表示在别的形态中，终端开放端线圈天线进一步串联地追加电容器时，线圈天线的电位分布的示意图。
图8为表示适用于两种情况下的等离子体处理装置的剖面图，一情况为使用与前述相同的终端部开放端线圈天线，另一情况为在现有的天线构造中，测定设置于陶瓷电介质窗下方的SiO2氧化膜的评价用芯片的刮擦量比较结果。
图9为表示线圈天线另一端部(开放端)防止气体放电(电弧放电)的构造，(A)为表示第1例的斜视图，(B)为表示第2例的斜视图。
图10为表示在本发明实施例1的等离子体处理装置中，负载侧合成阻抗对于RF频率的变化的示意图。
图11为表示设于本发明第2实施形态的等离子体处理装置的终端开放端天线群(4个)、及并联于各个天线的阻抗调整单元(可变电容器)的配置例的示意图。
图12为表示在设置设于本发明第2实施形态的等离子体处理装置的终端开放端天线群(4个)、及对2个天线并联1个阻抗调整单元(可变电容器)时的配置例的示意图。
图13为表示在设置设于本发明第2实施形态的等离子体处理装置的终端开放端天线群(16个)、及并联于各个天线的阻抗调整单元(可变电容器)时的配置例的示意图。
图14为表示在设置设于本发明第2实施形态的等离子体处理装置的终端开放端天线群(16个)、及对2个天线并联1个阻抗调整单元(可变电容器)时的配置例的示意图。
图15为在设置本发明第2实施形态的终端开放端天线群、及并联于各个天线的阻抗调整单元(可变电容器)，实施阻抗调整的状态下，简略地表示等离子体密度分布调整的等离子体处理装置的剖面图。
图16为表示在终端部为开放端的天线中，在调整与天线并联连接的阻抗调整电路时，氧等离子体的发光分光强度(OES)的比较结果的直条图。
图17为表示在实施例2的天线构造的情况下的氧等离子体密度、及在现有的天线构造的情况下的氧等离子体密度，在10mTorr的情况下的比较结果的折线图。
图18为表示在实施例2的天线构造的情况下的氧等离子体密度、及在现有的天线构造的情况下的氧等离子体密度，在20mTorr的情况下的比较结果的折线图。
图19为表示在实施例2的天线构造的情况下的氧等离子体密度、及在现有的天线构造的情况下的氧等离子体密度，在30mTorr的情况下的比较结果的折线图。
图20为表示本发明实施形态中使用的匹配(matching)电路内，T型匹配电路的电路图的1例的示意图。
图21为表示本发明实施形态中使用的匹配(matching)电路内，逆L型匹配电路的电路图的1例的示意图。
符号说明
A：基本型的等离子体处理装置
B：实施形态的等离子体处理装置
11：真空容器
12：电介质窗
13：排气泵(真空泵)
14：下部电极(第2电极)
15：天线(第1电极)
16：RF屏障
17：RF电力分配路径
18：天线供电侧的阻抗调整电路
19：下部电极绝缘部
21：处理气体导入口
22：第1匹配箱(匹配电路)
23：第1高频(RF)电源
24：第2匹配箱(匹配电路)
25：第2高频(RF)电源
26：He气体导入部
27：闸阀
31：线圈天线
32：天线RF输入部
33：天线终端部(开放端)
34：天线终端侧的可变电容器
35：天线输入侧的可变电容器
36a～36p：集合体天线的各线圈天线
37a～37p：集合体天线的各输入侧可变电容器
38：电容器
39：线圈天线段
40：天线开放端部的绝缘体
41：支撑构件(绝缘体)
42：天线附近的构造物
S：基板(被处理物)
VC-1、VC-2：可变电容器
具体实施方式
[第1实施形态]
对于本发明的等离子体处理装置的各实施形态，基于图式以进行说明。
图1为表示基本构造的感应耦合型等离子体处理装置A的剖面图，图2为表示本发明的第1实施形态的感应耦合型等离子体处理装置B的剖面图。
等离子体处理装置A、B，为在液晶显示器(LCD)、及有机EL显示器(OLED)等的平板显示器的制造过程中，通过等离子体进行干蚀刻等处理的等离子体处理装置。
等离子体处理装置A、B，由真空容器11、电介质窗12、排气泵13、第2电极(下部电极)14、第1电极(感应耦合天线)15、高频屏障16所构成。真空容器11为金属制且可控制其内部压力。电介质窗12设于真空容器11的上表面，并可让电磁波穿透。排气泵13可将真空容器11内排气而维持为所期望的真空度，例如0.1Pa至100Pa左右的压力。下部电极14设于真空容器11内，由在上表面(一主面)载置有用于进行等离子体处理的基板(被处理物)S的铝等导电性材料所构成。感应耦合天线15由配置为对应于下部电极14、且在电介质窗12上方的用于形成感应耦合的天线所构成。高频屏障16覆盖天线的周边，并由铝等的金属制的导电性材料所构成。
电介质窗12可使由感应耦合天线15所放射的电磁波穿透，并在真空容器11内放射电磁波，以使高密度等离子体在真空容器内形成，且由石英或陶瓷等的电介质所构成。
在真空容器11中，设置有用于向此真空容器11内导入处理气体的处理气体导入口21，在此处理气体导入口21中，连接有适于对被处理基板实施等离子体处理时的各种气体的供应单元(未图示)。自此处理器体导入口21向真空容器11内导入各种处理气体，通过用于将真空容器11内调整为所期望的压力的自动压力调整阀(未图示)，能够调整为对各处理条件最适合的压力。
由于真空容器11的底部经由排气管20与排气泵13连接，因此能够对真空容器11内进行排气，以将等离子体处理中的真空容器11的压力调整、维持于设定的所期望的压力。在真空容器11的侧壁设有闸阀27，从而能够搬入基板S。
另外，在第2电极(下部电极)14，自偏压(bias)用的第2高频(RF)电源25经由第2匹配箱(偏压用匹配器)24供应有1MHz至100MHz左右的高频电力。在下部电极14周边，设置有用于维持下部电极14与真空容器11之间的绝缘的绝缘构件19。
感应耦合天线15在真空容器11内放射高频电磁波，并在所期望的处理气体与所期望的处理压力下，使等离子体激发、解离、电离而产生高密度等离子体。
如图3所示，感应耦合天线15例如由铜板等导电性材料所形成的平面状线圈天线31所构成。感应耦合天线15的基本构造中，如图1所示，线圈天线的一端连接至第1匹配箱(ICP用匹配器)22。另一方面，线圈天线的另一端(天线终端侧)，直接或经由如图1所示的可变电容器34等连接至GND电位。对于第1匹配箱22，自第1高频(RF)电源23供应1MHz至40MHz左右的高频(RF)电力，经由第1匹配箱22，向感应耦合天线15供应RF电力。
在下部电极14的内部，内藏有用于向被处理物的基板S的背面供应冷却用的热传递气体(He等)的He气体通道。下部电极14通过自He气体导入部26导入He等热传递气体，能够抑制等离子体处理中的基板S的温度上升。在下部电极14与基板S之间，具有用于供基板吸附的DC电压用电极(未图示)，通过施加DC电压，能够吸附基板S并提高基板的冷却效率。
在液晶显示器(LCD)、及有机EL显示器(OLED)等显示装置的制造过程中，通过进行以下处理，使用等离子体处理装置A、B，以进行等离子体处理。首先，开启闸阀27，接着，被处理物的基板S通过基板搬运机器人自未图示的真空搬运室搬入真空容器11。
接着，通过基板接受、交付机构(未图示)将基板S运送到下部电极14表面的基板载置台上。将闸阀27关闭，并自处理气体导入口21导入处理气体。接着，在通过排气泵13进行排气的同时，使真空容器11内调整、维持在所期望的压力，例如为0.1Pa至100Pa左右。接着，由第1高频电源23对天线15施加高频。此时，自感应耦合天线(第1电极)15，穿透电介质窗12在真空容器11内放射电磁波，以在真空容器11内产生等离子体。等离子体处理用气体在等离子体中解离，成为化学活性自由基、及电离的离子，而对被处理对象的基板S施行等离子体处理。
在基本构造的感应耦合型等离子体处理装置A(图1)中，感应耦合天线15使线圈天线31与天线终端侧的可变电容器34串联连接。再者，在基本构造的感应耦合型等离子体处理装置A(图1)中，感应耦合天线15经由天线终端侧可变电容器34连接至GND。
在等离子体处理时的线圈天线31的RF供电部侧的RF电位(V0-P’)以下方的式(2)所表示。在式(2)中的I’表示通过第1高频电源23对线圈天线31供电高频电力时在线圈天线31流动的电流。在式(2)中的ω表示所供应的高频电力的角频率(angular frequency)。在式(2)中的L1表示线圈天线31的自感(self-inductance)。在式(2)中的C1表示与线圈天线31串联连接的电容器34的静电容量。
[式2]
VO-P’＝{ω·L1-1÷(ω·C1)}×I’…式(2)
在等离子体处理的情况下的线圈天线31及与线圈天线31串联连接的电容器34中，线圈天线31的RF电位分布的图像表示于图5。
在线圈天线31的另一端部，串联连接有电容器34，其后，连接至接地电位。因此，线圈天线31的RF供电部的RF电位(V0-P’)可降低至对应于电容器容量的电位。
然而，若线圈天线31变大、线圈天线31的长度变长，则依照比例，线圈天线31的自感L亦增大。因此，根据串联的电容器的容量所为的线圈天线31的RF电位(V0-P’)的降低亦具有极限，从而有线圈天线31的RF电位上升的问题。
(关于线圈天线终端部开放端的效果的说明)
本发明第1实施形态的等离子体处理装置B表示于图2。在图2中，线圈天线31的一端(天线RF输入部32)经由第1匹配箱22内部的匹配电路连接至第1高频电源23，另一端连接至开放端33。另外，线圈天线31的一端侧与高频电力供应侧并联地连接有阻抗调整电路18。
在线圈天线31的终端部作为开放端33的情况下，在开放端部分，线圈天线31的RF电位成为如腹部般的状态。因此，开放端部分的RF电位V上升，在线圈天线供电部的RF电位V0-P‘’，相较于如现有的经由与线圈天线31串联的电容器34连接至接地电位的情况，可降低至约1/3以下。根据后述的实验结果等得以判明此情况。
在此情况下的线圈天线31与天线终端部开放端33中，线圈天线31的RF电位分布的图像表示于图6。
另外，实际上在对线圈天线31供应RF电力而生成等离子体时，实施例1的处理装置的RF电位V0-P‘’、与基本型处理装置的RF电位V0-P’的实际测定值表示于以下的表1。实施例1的处理装置的RF电位V0-P‘’为本发明第1实施形态的等离子体装置B(实施例1)的线圈天线供电部的RF电位V0-P‘’。基本型处理装置的RF电位V0-P’为基本构造的等离子体装置A(基本型)的RF电位V0-P’。
[表1]
Figure BDA0002909097420000201
基本型处理装置、及实施例1的处理装置的线圈天线供电部电位(VP-P)
表1的结果显示，本发明实施例1的等离子体处理装置中的线圈天线31供电部的RF电位(VP-P＝V0-P‘’×2)，与现有的处理装置中的线圈天线31供电部的RF电位(VP-P＝V0-P’×2)相比，大幅降低至约30％以下的值。
表1的结果显示本发明实施例的装置，可达成如先前所述对于大型等离子体处理装置的要求课题的(4)所记载的将线圈天线31的RF电位抑制为低。另外，表1的结果可知，本发明实施例的装置，可抑制线圈天线下方的电介质窗12由来自等离子体的离子攻击而导致的刮擦，且可降低电介质窗12由离子攻击而产生的异物(颗粒)的量。
实际上，为了实施比较天线下方的电介质窗的由来自等离子体的离子攻击而导致的刮擦量，因而贴附评价用玻璃芯片，以进行由来自等离子体的离子攻击而导致的SiO2膜刮擦量的评价。评价用玻璃芯片为在表面附有氧化硅(SiO2)薄膜的玻璃基板。评价时，评价用玻璃芯片贴附于真空容器11内部的电介质窗12曝露于等离子体的真空容器侧(在电介质窗12的下侧)。
关于详细的情形表示于图8与以下的表2。
Figure BDA0002909097420000211
图8与图2表示的结果显示，在本发明实施例中，相较于基本型的感应耦合等离子体处理装置，电介质窗下方的评价用SiO2的刮擦量(蚀刻速率)降低至13.5％。另外，图8与表2表示的结果亦显示，看不出被处理对象的玻璃基板的SiO2薄膜的刮擦量(蚀刻速率)的变化。
此结果显示，等离子体处理装置B在维持等离子体处理所为的被处理对象的玻璃基板的薄膜蚀刻处理性能的同时，还能够大幅降低成为异物(颗粒)产生原因的电介质窗(陶瓷等)的刮擦量。
此外，在实施本实施例期间，在线圈天线31的线圈终端部(开放端)33，在根据RF电位上升而供应高RF电力时，有时会发生气体放电(电弧放电)。如图9所示，为了防止此气体放电(电弧放电)，用陶瓷或绝缘树脂等绝缘体40被覆线圈天线段39的终端部(开放端)的构造(参照图9(A))为有效。另外，为了防止此气体放电(电弧放电)，采用图9(B)所示的构造亦为有效。具体而言，图9(B)所示的构造为将线圈天线段39的终端部(开放端)经由以陶瓷或树脂等绝缘材料所形成的支撑构件(绝缘体)41用线圈天线附近的构造物42支撑的构造。
此外，作为被覆此种线圈天线段39的绝缘材料、或用于支撑的绝缘材料，优选为相对介电常数(εr)低、介电损耗正切(Tanδ)低的材料。例如，作为树脂材料，优选为PTFE(商品名:Teflon(注册商标)，εr＝2.2，Tanδ＝0.0002)、或聚醚酰亚胺(商品名：Ultem等，εr＝3.15，Tanδ＝0.0013)、聚酰亚胺(商品名：Kapton等，εr＝3.7，Tanδ＝0.0013)，作为陶瓷材料，优选为滑石(εr＝5.2至6.2，Tanδ＝7至13e-4)、氧化铝陶瓷(εr＝9至10，Tanδ＝4e-4)等。
接着，显示调查结果，前述调查结果为在本第1实施形态中，在线圈天线的RF供电侧，连接并联于线圈天线的阻抗调整电路时，天线与阻抗调整电路的合成阻抗的调查结果。
调查结果的一例表示于以下的表3。表3的测定结果为改变可变电容器35的容量时，线圈天线与阻抗调整电路的合成阻抗的测定结果。如图4所示，在测定中的可变电容器35，作为与线圈天线31并联的阻抗调整电路，连接至终端部为开放端的线圈天线31的RF供电侧(天线RF输入部32)。
[表3]
Figure BDA0002909097420000231
改變1个线圈天线与并联连接於线圈天线输入侧的可变电容器的容量时的，在13.56MHz情况下的，合成阻抗的值
记载于表3的合成阻抗测定结果显示如下，
在(1)50pF的情况下，合成阻抗的电抗为感应性负载，
在(2)80pF至(4)150pF的情况下，合成阻抗的电抗分量为电容性负载，
在(5)250pF至(6)400pF的情况下，合成阻抗的电抗分量为感应性负载。
亦即，可知可变电容器35能够大幅改变串联电抗。
如此，在线圈天线31的RF供电侧(天线RF输入部32)连接有并联于线圈天线31的阻抗调整电路18(可变电容器35)的情况下，可将合成阻抗自感应性负载调整至电容性负载。因此，在此情况下，可变电容器35可调整在线圈天线31中流动的RF电流的量。
这是因为通过将自匹配器22观察到的天线负载的阻抗作为自并联谐振点接近于串联谐振点的阻抗，能够最大化在线圈天线31中流动的电流，并能够最大限度地提高等离子体密度。此外，并联谐振点为自线圈天线31向并联的可变电容器35的循环电流为最大的阻抗。此外，串联谐振点为流入负载的电流为最大的阻抗。针对将自匹配器22观察到的天线负载的阻抗作为自并联谐振点接近于串联谐振点的阻抗，具体而言，通过调整并联组装于线圈天线31输入侧的可变电容器35的容量所实现。
此外，为了获得上述效果，期望线圈天线31的长度为未达RF频率的波长λ的1/2，更期望为未达波长λ的1/4。若线圈天线31的长度超过上述范围时，则会发生如以下的问题。
1)在线圈天线31的两端(天线RF输入部32与另一端的开放端33)之间施加的RF电压上升，在接近于开放端33的天线部容易产生气体放电(电弧放电)的问题。
2)分布于天线上的RF电压及RF电流变得接近于驻波分布，在天线上电压最大、最小的部分会使电介质窗由来自等离子体的离子攻击而导致的刮擦量差距变大。另外，在RF电流最大、最小部分的下方所生成的等离子体强度的差距变大。
3)若不将与线圈天线31并联的阻抗调整单元的可变电容器35的容量设为非常低的值(例如：50pF)，则无法使合成阻抗从并联谐振点调整至接近于串联谐振点的阻抗。特别是在低容量的电容器的情况下，由于对天线自身的寄生电容(杂散电容)的影响变大，因而难以控制。
为了防止如上述的问题，作为线圈天线31的长度，期望为未达RF频率的波长λ的1/2，更期望为1/4以下。
此外，此情况下的线圈天线31的长度是指，自天线的RF供电部(天线RF输入部32)，至天线开放端33为止的总延长长度(线圈在1次元延伸时的长度)。
另外，由于自天线所放射的磁场强度与线圈圈数n成比例，因此线圈的长度越短则圈数n越少。因此，在线圈天线31的长度过短的情况下，根据后述的式中由线圈天线31所放射的磁场强度的式(1)，由线圈天线31所放射的磁场强度变弱。其结果，降低等离子体密度。另外，为了生成大面积的等离子体，需要一定尺寸(长边与短边的长度)的线圈天线31，因此需要一定以上的天线长度。
在线圈天线31中流动的RF电流与由线圈天线31所放射的电磁波的强度，由于依照下述的式(1)具有比例关系，因此若流动的电流变得越多，则自线圈天线31所放射的RF电磁波变得越强。其结果，经由电介质窗12于线圈天线31下方所生成的等离子体的密度变高，相反地，若RF电流变少，则线圈天线31下方所生成的等离子体密度变弱。
自线圈天线所放射的电场强度H由以下的式(1)所表示。
[式1]
Figure BDA0002909097420000251
在式(1)中，I为在线圈天线中流动的电流(瞬时值)，自线圈天线所放射的磁场强度与在线圈天线中流动的电流I具有比例关系。此外，在式(1)中，分别以a表示线圈天线的半径、以x表示自线圈天线中心的距离、以n表示线圈天线的圈数(匝数)。
基于此结果，以下显示为了对应于大面积基板的等离子体处理装置，而增加线圈天线的并联数目，并扩大等离子体生成区域的情况的实施例。
[第2实施形态]
图11的平面图为并联配置4个以图4所代表的连接有第1实施形态的线圈天线31及与线圈天线31并联的阻抗调整单元18(例如：可变电容器35)时的平面图。在图11中以线圈天线36、可变电容器37表示。
在图11中，线圈天线36(a)、36(b)、36(c)、36(d)分别配置为前后左右相邻的线圈天线相互反向卷绕。
以下，说明由配置为前后左右相邻的线圈天线相互反向卷绕而产生的效果。
在配置复数个线圈天线36时，若仅仅配置于同一平面内，由复数个线圈天线36(a)至36(d)产生的感应电磁场则会相互产生干涉，所生成的等离子体变得不稳定。另外，在配置于平面内的线圈天线36的卷绕方式为同向卷绕的情况下，当自1个高频电源23向复数个线圈天线36供电时，在相邻的线圈天线36中流动的电流的流向呈反向。因此，由线圈天线36所放射的感应磁场朝电流反向之处在相互减弱方向作用，而在此处有等离子体变弱的倾向。
然而，通过线圈天线36的卷绕方式为在前后左右反向卷绕，在相邻的线圈天线36中流动的电流流向呈同向，由线圈天线36所放射的感应磁场在电流同向之处朝相互增强的方向作用。其结果，能够生成大面积且均一的等离子体。因此，通过将前后左右相邻的线圈天线配置为相互反向卷绕，可对应对于大面积等离子体处理装置的要求课题(2)。
另外，图12为，对4个并联配置的线圈天线36(a)至36(d)，将2个阻抗调整单元(例如：可变电容器37)，以对2个线圈天线36的RF输入部并联连接1个阻抗调整单元时的平面图。如此，根据需要，能够调整并联连接于线圈天线36的阻抗调整单元(可变电容器37)的数量。
图13为，连接有线圈天线36、天线元件、并联连接的阻抗调整单元(例如：可变电容器37)，在16个并联配置时的平面图。
高频电力自连接于第1高频电源23的第1匹配箱(未图示)，经由RF电力分配路径17，供应至复数个的各个线圈天线36(a)至36(p)。
在天线供电部中，并联连接有复数个阻抗调整单元(例如：可变电容器37(a)至37(p))。
通过调整此阻抗调整单元的阻抗，在大面积基板的等离子体处理装置中，可自由调整等离子体的面内分布。因此，可对应对于大面积等离子体处理装置的要求课题(3)。
图14为，对4个并联配置的线圈天线36(a)至36(d)，将2个阻抗调整单元(例如：可变电容器37)，以对2个线圈天线36的RF输入部并联连接1个阻抗调整单元时的平面图。如图14所示，亦可减少可变电容器37的设置个数。
图15为表示第2实施形态的感应耦合型等离子体处理装置C主要部分的剖面图。在图15中，在终端部为开放端33的线圈天线36(36(a)至36(d))的RF输入侧，作为并联连接于线圈天线36的阻抗调整单元，使用可变电容器37(37(a)至37(h))。以下，使用图15说明等离子体分布的调整方法。
根据表3表示的合成阻抗的测定结果，在天线元件输入侧的可变电容器37的容量自低容量提高容量至高容量的情况下，合成阻抗的串联电抗分量变低。因此，在提高可变电容器37的容量的情况下，由于在线圈天线36中流动的电流比在其他线圈天线中流动的电流更大，因此线圈天线36下方所生成的等离子体密度变高。换言之，在大面积的等离子体中，可自由调整等离子体的分布。
在第2实施形态的等离子体处理装置C(在图16中表示为B型)中，当改变并联连接于各线圈天线36(a)至36(p)的可变电容器37(a)至37(p)的各容量时的等离子体发光分光(OES)的发光强度的比较数据表示于图16。更具体而言，图16表示在氧等离子体中的氧离子(O2+)与氧自由基(O*)的各波长中，等离子体发光分光(OES)的发光强度的比较数据。
图16显示在可变电容器37(a)至37(p)的各容量(皆设为同一容量)为80pF时，在氧自由基O*的波长(844.8nm)中的发光强度最强。推测这是由于在此条件时自线圈天线所生成的感应电磁场变为最强，等离子体持续进行解离，氧等离子体中的氧自由基O*的数量密度增加。
第2实施形态的感应耦合等离子体处理装置C与基本型的感应耦合等离子体处理装置A的氧等离子体密度的测定结果表示于图17至图19。在氧等离子体的测定中使用朗缪尔探针(Langmuir probe)，在相同等离子体生成条件(气体流量、压力、高频电力等条件)下，实施所生成的等离子体密度的比较。
其结果，第2实施形态的等离子体处理装置C的等离子体密度，相对于基本型的感应耦合型等离子体处理装置A的等离子体密度，观测到40％以上的上升。特别是，确认到，在处理压力较高的条件(20至30mTorr：参照图18、图19)中，在本实施形态中的等离子体密度上升最大90％的等离子体密度。
此代表，第2实施型态的等离子体处理装置C为可生成更高密度等离子体的高密度等离子体生成机构。因此，可对应对于大面积等离子体处理装置的要求课题(1)。
等离子体处理装置，可设定在用于进行等离子体处理的处理配方的各处理步骤中的各种值。等离子体处理装置，在并联于线圈天线36的阻抗调整电路的调整中，亦可使用已事先设定有任意的阻抗调整电路的值(例如：可变电容器的容量的值等)的阻抗调整值的参数设定。在此情况下，等离子体处理装置作为可选择在各处理步骤中最适合的等离子体分布及等离子体强度的处理装置而操作。
由此，对于各种的等离子体处理装置的应用，可简单地调整等离子体强度、密度分布。因此，可对应对于大面积等离子体处理装置的要求课题(5)。
在等离子体处理装置中，在自线圈天线群的各个线圈天线的RF供电部至终端开放端为止的路径的中途，能够设置可计测在各个线圈天线中流动的RF电流的电流计。由此，由于可根据线圈天线的电流值调整并联连接于线圈天线的阻抗调整电路的阻抗，因此可确保等离子体分布调整的再现性，并可缩短调整时间。
另外，在线圈天线群的任一线圈天线及阻抗调整电路的任一控制机构发生不良状况的情况下，通过瞬间检测出不良状况、并中断基板S的等离子体处理、且发出警报，而可防止基板S的处理不良于未然。
在等离子体处理装置中，亦可设有匹配电路，前述匹配电路通过本实施例中的与线圈天线36并联连接的阻抗调整单元，而可对应于合成阻抗的电抗分量自电容性负载变化至感应性负载。
图20显示，在使用T型匹配电路作为设于第1匹配箱22的匹配电路时的匹配电路网、与使用13.56MHz的RF高频的情况下的匹配范围的一例。
在T型匹配电路中，从图20表示的史密斯圆图(Smith chart)可知，可覆盖自电容性负载的阻抗至感应性负载的阻抗的匹配范围。在本实施例中，T型匹配电路可对应对于根据并联连接的阻抗调整单元18而改变的合成阻抗的变化。在T型匹配电路中，在主电路设有并联线圈。
图20表示的例示中，于串联连接的可变电容器VC-1、VC-2之间并联连接电感电路Lp从而构成匹配电路。
图21显示，在使用逆L型匹配电路(在主电路具有串联线圈的电路)作为设于第1匹配箱22的匹配电路时的匹配电路网、与使用13.56MHz的RF高频的情况下的匹配范围的例示。
从图21显示的史密斯圆图可知，在逆L型匹配电路的情况下，亦可覆盖匹配范围为自电容性负载的阻抗至感应性负载的负载的的匹配范围。在本实施例中的逆L型匹配电路，能够提供亦可对应对于合成阻抗的变化的等离子体处理装置。
在图21显示的例中，对于串联连接的可变电容器VC-2与电感电路Ls并联连接有可变电容器VC-1从而构成匹配电路。

Claims (11)

1.一种等离子体处理装置，其特征在于，具有：
真空容器，前述真空容器可控制内部的压力；
气体供应单元，前述气体供应单元向前述真空容器内供应气体；
下部电极，前述下部电极设于前述真空容器内，并于上表面载置基板；以及
天线，前述天线与前述下部电极对向配置并用于形成感应耦合；其中，
形成前述感应耦合的前述天线的一端经由匹配电路连接至提供高频电力的高频电源，另一端作为开放端；
前述天线的长度未达RF频率的波长(λ)的1/2λ，在前述天线的高频电力供电侧，连接有并联于前述天线的阻抗调整电路；
可将前述阻抗调整电路所为的合成阻抗的电抗分量，相对于供应至前述天线的RF频率，进行自电容性负载至感应性负载的调整。
2.如权利要求1所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
前述阻抗调整单元为可变电容器，根据使用的应用，以最佳化前述可变电容器的容量，通过将前述阻抗调整电路的合成阻抗，相对于供应至前述天线的RF频率进行调整，以自由进行等离子体分布的调整与等离子体密度的调整。
3.如权利要求1或2所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
形成前述感应耦合的天线为螺旋形状的线圈天线，其圈数(匝数)具有至少2匝以上的圈数。
4.如权利要求1至3的任一项所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
前述天线的开放端侧的部分，由防止因为电位的上升而导致的气体放电(电弧放电)的绝缘体所被覆，或经由绝缘体而由附近的构造物所支撑。
5.一种等离子体处理装置，其特征在于，具有：
真空容器，前述真空容器可控制内部的压力；
气体供应单元，前述气体供应单元向前述真空容器内供应气体；
下部电极，前述下部电极设于前述真空容器内，并于上表面载置基板；以及
天线，前述天线与前述下部电极对向配置并用于形成感应耦合；其中，
前述天线为集合体天线，前述集合体天线由一端经由匹配电路连接至供应高频电力的高频电源、另一端作为开放端的复数个天线元件集合而成，
前述天线的长度未达RF频率的波长(λ)的1/2λ，
自前述匹配电路至前述复数个天线之间，具有用于分配供应RF电力的RF电力分配路径，在前述RF电力分配路径与各个天线的RF供电侧之间，并联于前述天线的阻抗调整电路并联连接于至少1个以上的天线，前述天线或天线群与前述阻抗调整电路所为的合成阻抗的电抗分量，相对于供应至前述天线或前述天线群的RF频率，可进行由前述阻抗调整单元所为的自电容性负载至感应性负载的调整。
6.如权利要求5所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
前述阻抗调整单元为可变电容器，根据使用的应用，以最佳化前述可变电容器的容量，通过将前述阻抗调整电路的合成阻抗，相对于供应至前述天线的RF频率进行调整，以自由进行等离子体分布的调整与等离子体密度的调整。
7.如权利要求5或6所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
形成前述感应耦合的天线为螺旋形状的线圈天线，其圈数(匝数)具有至少2匝以上的圈数。
8.如权利要求5至7的任一项所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
前述天线的开放端侧的部分，由防止因为电位的上升而导致的气体放电(电弧放电)的绝缘体所被覆，或经由绝缘体而由附近的构造物所支撑。
9.如权利要求5至8的任一项所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
自前述天线群的各个天线的RF供电部至开放端部为止的路径的中途，具备可计测在各个天线中流动的RF电流的电流计，根据在前述天线中流动的电流值，以自由调整前述阻抗调整电路的阻抗，且通过调整在前述天线中流动的电流值，可控制等离子体密度的面内分布。
10.如权利要求1至9的任一项所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
前述阻抗调整电路的调整，可在用于进行等离子体处理的处理配方的各处理步骤中设定，可通过阻抗调整值的参数设定而设定，前述阻抗调整值的参数设定已事先设定有任意的阻抗调整电路的值。
11.如权利要求1至8的任一项所记载的等离子体处理装置，其特征在于，
前述匹配电路由逆L型匹配电路或T型匹配电路所构成，前述逆L型匹配电路或T型匹配电路，相对于前述合成阻抗的电抗分量所使用的RF频率，可对应于自电容性负载至感应性负载的变化。
CN201980048782.7A 2018-07-26 2019-07-17 等离子体处理装置 Pending CN112470552A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018-140650 2018-07-26
JP2018140650A JP7139181B2 (ja) 2018-07-26 2018-07-26 プラズマ処理装置
PCT/JP2019/028086 WO2020022141A1 (ja) 2018-07-26 2019-07-17 プラズマ処理装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN112470552A true CN112470552A (zh) 2021-03-09

Family

ID=69181733

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201980048782.7A Pending CN112470552A (zh) 2018-07-26 2019-07-17 等离子体处理装置

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11515119B2 (zh)
JP (1) JP7139181B2 (zh)
KR (1) KR20210030371A (zh)
CN (1) CN112470552A (zh)
TW (1) TWI803670B (zh)
WO (1) WO2020022141A1 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114360990A (zh) * 2021-11-30 2022-04-15 核工业西南物理研究院 一种多栅极射频感应耦合离子源
US20230360886A1 (en) * 2022-05-05 2023-11-09 Applied Materials, Inc. Control and prediction of multiple plasma coupling surfaces and corresponding power transfer

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1185030A (zh) * 1996-11-27 1998-06-17 株式会社日立制作所 等离子体处理设备
JPH10270192A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
JP2001291704A (ja) * 1993-08-19 2001-10-19 Tokyo Electron Ltd 処理装置、プラズマ処理装置及びこれらのクリーニング方法
JP2004031566A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Yac Co Ltd プラズマ処理装置
CN101730375A (zh) * 2008-10-27 2010-06-09 东京毅力科创株式会社 感应耦合等离子体处理装置和等离子体处理方法
US20160126063A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4889144B2 (ja) * 2000-10-31 2012-03-07 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 成膜方法
JP5584412B2 (ja) * 2008-12-26 2014-09-03 株式会社メイコー プラズマ処理装置
JP5227245B2 (ja) * 2009-04-28 2013-07-03 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
US8348414B2 (en) 2009-07-30 2013-01-08 Roland Dg Corporation Ink jet recording apparatus equipped with cutting head and ultraviolet light irradiation device
JP5592098B2 (ja) 2009-10-27 2014-09-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5451324B2 (ja) * 2009-11-10 2014-03-26 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2011124293A (ja) * 2009-12-09 2011-06-23 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2012023637A (ja) 2010-07-15 2012-02-02 Audio Technica Corp ノイズキャンセルヘッドホン
JP5212447B2 (ja) 2010-10-28 2013-06-19 凸版印刷株式会社 カラーフィルタ基板およびこれを用いたフリンジフィールド・スイッチング方式液晶表示装置
JP5711953B2 (ja) * 2010-12-13 2015-05-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP5781349B2 (ja) * 2011-03-30 2015-09-24 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5856791B2 (ja) * 2011-10-05 2016-02-10 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2013105664A (ja) 2011-11-15 2013-05-30 Tokyo Electron Ltd 高周波アンテナ回路及び誘導結合プラズマ処理装置
JP5808012B2 (ja) * 2011-12-27 2015-11-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2013191593A (ja) 2012-03-12 2013-09-26 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理装置
US8917934B2 (en) 2012-06-14 2014-12-23 International Business Machines Corporation Multi-cue object detection and analysis
JP6539986B2 (ja) * 2014-11-05 2019-07-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP6623511B2 (ja) * 2014-11-05 2019-12-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP6715129B2 (ja) * 2016-08-31 2020-07-01 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001291704A (ja) * 1993-08-19 2001-10-19 Tokyo Electron Ltd 処理装置、プラズマ処理装置及びこれらのクリーニング方法
CN1185030A (zh) * 1996-11-27 1998-06-17 株式会社日立制作所 等离子体处理设备
JPH10270192A (ja) * 1997-03-27 1998-10-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd プラズマ処理方法及び装置
JP2004031566A (ja) * 2002-06-25 2004-01-29 Yac Co Ltd プラズマ処理装置
CN101730375A (zh) * 2008-10-27 2010-06-09 东京毅力科创株式会社 感应耦合等离子体处理装置和等离子体处理方法
US20160126063A1 (en) * 2014-11-05 2016-05-05 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus

Also Published As

Publication number Publication date
JP7139181B2 (ja) 2022-09-20
US20210296083A1 (en) 2021-09-23
US11515119B2 (en) 2022-11-29
WO2020022141A1 (ja) 2020-01-30
KR20210030371A (ko) 2021-03-17
TW202014058A (zh) 2020-04-01
JP2020017445A (ja) 2020-01-30
TWI803670B (zh) 2023-06-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5231308B2 (ja) プラズマ処理装置
CN104994676B (zh) 等离子体处理装置
KR100623829B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
JP5566498B2 (ja) 誘導結合プラズマ処理装置、プラズマ処理方法及び記憶媒体
US8080126B2 (en) Plasma processing apparatus
KR101974691B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
US20070144672A1 (en) Plasma producing method and apparatus as well as plasma processing apparatus
KR101998520B1 (ko) 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 발생 유닛
KR20090118839A (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치
KR102309968B1 (ko) 유도 결합 플라스마 처리 장치
EP2538432A2 (en) Plasma processing apparatus
TWI634585B (zh) 電漿處理裝置及電漿分布調整方法
KR20120025430A (ko) 안테나 유닛 및 유도 결합 플라즈마 처리 장치
CN112470552A (zh) 等离子体处理装置
JP4080793B2 (ja) プラズマ処理装置
JP5419055B1 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
JP4452061B2 (ja) プラズマ発生装置用アンテナの整合方法及びプラズマ発生装置
KR101167952B1 (ko) 대면적의 플라즈마를 발생시키는 플라즈마 반응기
TW202004831A (zh) 電漿處理裝置
KR20160106226A (ko) 유도 결합 플라즈마 처리 장치의 안테나
JP2004356511A (ja) プラズマ処理装置
JP4074168B2 (ja) プラズマ処理装置
CN112425269A (zh) 等离子体处理装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20210309