JP2005340760A - Plasma treatment device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To enable high uniformity plasma generation by suppressing plasma generation between a cathode electrode and a wall of a treatment vessel. <P>SOLUTION: In a parallel flat plate type plasma processing apparatus equipped with the cathode electrode (for example, an upper electrode) and an anode (for example, a lower electrode), an impedance adjusting section including a capacitance component is prepared between the lower electrode and the treatment vessel, and an impedance value of a route from the upper electrode to which a high-frequency power supply is connected to an earth cabinet of a matching circuit through a plasma, the lower electrode, and the wall of the treatment vessel is made to be smaller than that from the upper electrode to the above-mentioned earth cabinet of the matching circuit through the plasma, and the wall of the treatment vessel. Desirably, the impedance adjusting section is set so that a current value flowing on the above-mentioned route may be 10% or less from a maximum value. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対してエッチング等の処理を施すプラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus that converts a processing gas into plasma using high-frequency power and performs processing such as etching on a substrate using the plasma.

半導体デバイスや液晶表示装置などのフラットパネルの製造工程においては、半導体ウエハやガラス基板といった被処理基板にエッチング処理や成膜処理等のプロセス処理を施すために、プラズマエッチング装置やプラズマCVD成膜装置等のプラズマ処理装置が用いられる。   In the manufacturing process of a flat panel such as a semiconductor device or a liquid crystal display device, a plasma etching apparatus or a plasma CVD film forming apparatus is used to perform a process such as an etching process or a film forming process on a substrate to be processed such as a semiconductor wafer or a glass substrate. Or the like is used.

図17は、従来から用いられている平行平板型のプラズマ処理装置を示す図である。このプラズマ処理装置においては、例えばアルミニウムなどからなる処理容器11内に、ガス供給部をなすガスシャワーヘッドを兼用した上部電極12が設けられると共に、この上部電極12に対向するように基板10の載置台を兼用する下部電極13が対向して設けられている。上部電極12は絶縁材14により処理容器11に対して十分に電気的に浮いている状態にあり、整合回路(マッチング回路)15を介して高周波電源17に接続されてカソード電極として構成されている。   FIG. 17 is a view showing a conventional parallel plate type plasma processing apparatus. In this plasma processing apparatus, an upper electrode 12 that also serves as a gas shower head serving as a gas supply unit is provided in a processing vessel 11 made of, for example, aluminum, and the substrate 10 is mounted so as to face the upper electrode 12. A lower electrode 13 that also serves as a mounting table is provided to face each other. The upper electrode 12 is in a state of being sufficiently electrically floated with respect to the processing container 11 by the insulating material 14, and is connected to a high frequency power source 17 through a matching circuit (matching circuit) 15 and configured as a cathode electrode. .

下部電極13は、導電路18を介して処理容器11に接続されアノード電極として構成されている。この導電路18は、この例ではシャフト18a、支持板18b及びベローズ体18cからなる。そして処理容器11の上部側は、接地された筐体であるマッチングボックス16を介して高周波電源17に接続されており、より具体的には高周波電源17とマッチングボックス16とを繋ぐ同軸ケーブルの外部層に接続されることにより接地されている。   The lower electrode 13 is connected to the processing container 11 through a conductive path 18 and is configured as an anode electrode. In this example, the conductive path 18 includes a shaft 18a, a support plate 18b, and a bellows body 18c. The upper side of the processing container 11 is connected to a high-frequency power source 17 via a matching box 16 that is a grounded housing. More specifically, the outside of the coaxial cable that connects the high-frequency power source 17 and the matching box 16 is connected. Grounded by connecting to the layer.

図17のプラズマ処理装置における高周波電流の導電路の等価回路は図18のように表される。処理容器11内にプラズマが発生しているときには上部電極12及び下部電極13間は、容量結合されるので、高周波電源17からの高周波電流の経路は、整合回路15→上部電極12→プラズマ→下部電極13→導電路18→処理容器11の壁部→マッチングボックス16→アースとなる。   An equivalent circuit of a high-frequency current conducting path in the plasma processing apparatus of FIG. 17 is expressed as shown in FIG. Since the upper electrode 12 and the lower electrode 13 are capacitively coupled when plasma is generated in the processing chamber 11, the path of the high-frequency current from the high-frequency power source 17 is the matching circuit 15 → the upper electrode 12 → the plasma → the lower part. The electrode 13 → the conductive path 18 → the wall of the processing vessel 11 → the matching box 16 → the ground.

ところで処理対象である基板の中で液晶ディスプレイなどのフラットパネル用のガラス基板は益々大型化する傾向にあり、今後は例えば畳1枚分の大きなものも取り扱うことになるが、これに伴い処理容器11が大型化してくると、処理容器11のインダクタンス成分が大きくなり、このため上部電極12及び下部電極13の間の結合が弱くなり、上部電極12と処理容器11の壁部との間にプラズマが発生する(図18にて容量結合として記載してある)おそれが出てくる。このようなプラズマが発生すると処理容器11内のプラズマは周辺に偏ったものとなり、この結果基板10に対して面内均一性の高い処理を行うことができなくなることや、また処理容器11の内壁や内部部品が損傷し、あるいは消耗が進みやすくなるという不具合がある。   By the way, among substrates to be processed, glass substrates for flat panels such as liquid crystal displays tend to increase in size, and in the future, for example, large tatami mats will be handled. As the size of the substrate 11 increases, the inductance component of the processing vessel 11 increases, and therefore the coupling between the upper electrode 12 and the lower electrode 13 weakens, and the plasma is generated between the upper electrode 12 and the wall of the processing vessel 11. May occur (described as capacitive coupling in FIG. 18). When such plasma is generated, the plasma in the processing container 11 is biased toward the periphery, and as a result, it becomes impossible to perform processing with high in-plane uniformity on the substrate 10, and the inner wall of the processing container 11. There is a problem that the internal parts are damaged or the wear out easily proceeds.

一方特許文献1には、プラズマの拡散状態をコントロールするために下部電極とアースとの間にインピーダンス調整回路を設ける技術が記載されているが、この技術は成膜時とクリーニング時とにおいてインピーダンス調整回路の設定を変えることで、夫々のプロセスに見合った形状のプラズマを得るようにするものであり、上記の課題には着眼されておらず、またその解決策についても記載されていない。   On the other hand, Patent Document 1 describes a technique in which an impedance adjustment circuit is provided between the lower electrode and the ground in order to control the plasma diffusion state. This technique adjusts the impedance during film formation and during cleaning. By changing the setting of the circuit, plasma having a shape suitable for each process is obtained, and the above-mentioned problems are not focused on and no solution is described.

特開平11−31685号公報:段落0014JP 11-31685 A: Paragraph 0014

本発明はこのような事情の下になされたものであり、カソード電極と処理容器の壁部との間でプラズマが発生することを抑え、均一性の高いプラズマを発生させて基板に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことのできるプラズマ処理装置を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and suppresses the generation of plasma between the cathode electrode and the wall of the processing vessel, and generates a highly uniform plasma to face the substrate. An object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of performing plasma processing with high internal uniformity.

本発明は、処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が、カソード電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
The present invention provides a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma by high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma.
A cathode electrode and an anode electrode, which are insulated from the processing container and provided opposite to each other in the processing container;
A high frequency power source having one end connected to the cathode electrode via a matching circuit;
The one end side is connected to the anode electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes an impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on an electrode located on the lower side of the cathode electrode and the anode electrode,
The impedance adjustment unit has an impedance value from the cathode electrode through the plasma, the anode electrode and the processing container wall to the grounded casing of the matching circuit, and the impedance value from the cathode electrode through the plasma and the processing container wall. It is for adjusting the impedance value so that it may become smaller than the impedance value until it reaches the grounding housing of the matching circuit.

「カソード電極及びアノード電極が処理容器とは絶縁され」とは、インピーダンス調整部を除いた部位において処理容器に対して十分電気的に浮いているという意味である。   “The cathode electrode and the anode electrode are insulated from the processing container” means that the cathode electrode and the anode electrode are sufficiently electrically floated with respect to the processing container in a portion excluding the impedance adjustment unit.

また他の発明は、処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。「カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になる」とは、ほぼ最小になる場合も含み、例えば最小値の2%以内の値も含む。
Another invention is a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma by high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma.
A cathode electrode and an anode electrode, which are insulated from the processing container and provided opposite to each other in the processing container;
A high frequency power source having one end connected to the cathode electrode via a matching circuit;
The one end side is connected to the anode electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes an impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on an electrode located on the lower side of the cathode electrode and the anode electrode,
The impedance adjuster is for adjusting the impedance value so that the impedance value from the cathode electrode through the plasma, the anode electrode and the wall of the processing vessel to the grounded casing of the matching circuit is minimized. It is characterized by being. “The impedance value from the cathode electrode to the grounding casing of the matching circuit through the plasma, the anode electrode, and the wall of the processing vessel is minimized” includes the case where the impedance value is almost minimized. Including values within 2%.

更に本発明は、上部電極及び下部電極の両方に高周波電源が接続された上下2周波の構成に対しても適用できる。この場合、本発明は、処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、前記上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、上部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第2のインピーダンス調整部は、前記下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
Furthermore, the present invention can be applied to an upper and lower two-frequency configuration in which a high-frequency power source is connected to both the upper electrode and the lower electrode. In this case, the present invention is a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma by high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma.
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high-frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the upper electrode via a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
A first impedance adjustment unit including one end side connected to the lower electrode and the other end side connected to the processing container, and including a capacitance component;
A second impedance adjusting unit including one end side connected to the upper electrode and the other end side connected to the processing container and including a capacitive component;
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the first high-frequency power source from the upper electrode through the plasma, the lower electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the first matching circuit. The impedance value is adjusted to be smaller than the impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the upper electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounded casing of the first matching circuit. Is for
The second impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode to the ground casing of the second matching circuit through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container. The impedance value is adjusted to be smaller than the impedance value at the frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma and the wall of the processing container to the ground casing of the second matching circuit. It is for the purpose.

更に上下2周波の構成における他の発明は、処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
また第2のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
Furthermore, another invention in the configuration of the upper and lower two frequencies is a plasma processing apparatus for converting a processing gas into a plasma with a high frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma.
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high-frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the upper electrode via a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
A first impedance adjustment unit including one end side connected to the lower electrode and the other end side connected to the processing container, and including a capacitance component;
A second impedance adjusting unit including one end side connected to the upper electrode and the other end side connected to the processing container and including a capacitive component;
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has a minimum impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the upper electrode through the plasma, the lower electrode, and the wall of the processing container to the grounded casing of the first matching circuit. Is to adjust the impedance value so that
The second impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the second matching circuit. It is for adjusting the impedance value so as to be minimized.

更にまた本発明は、下部電極に第1及び第2の高周波電源が接続された下部2周波の構成に対しても適用できる。この場合、本発明は、処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第2のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
Furthermore, the present invention can also be applied to a lower two-frequency configuration in which the first and second high-frequency power sources are connected to the lower electrode. In this case, the present invention is a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma by high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma.
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the lower electrode through a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
The one end side is connected to the upper electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes a first impedance adjustment unit and a second impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the first high-frequency power source from the lower electrode to the ground casing of the first matching circuit through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container. In order to adjust the impedance value so as to be smaller than the impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the lower electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounded casing of the first matching circuit. And
The second impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode to the ground casing of the second matching circuit via the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container. In order to adjust the impedance value to be smaller than the impedance value at the frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounded housing of the second matching circuit. It is characterized by that.

更に下部2周波の構成における他の発明は、処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第2のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とする。
Furthermore, another invention in the configuration of the lower two frequencies is a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma by high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma.
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the lower electrode through a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
The one end side is connected to the upper electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes a first impedance adjustment unit and a second impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjuster adjusts the impedance value so that the impedance value from the lower electrode through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the first matching circuit is minimized. To adjust,
The second impedance adjustment unit adjusts the impedance value so that the impedance value from the lower electrode through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the second matching circuit is minimized. It is for adjusting.

各インピーダンス調整部は、各周波数の高周波のインピーダンス値を調整してアノード電極に流れ込む各周波数の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から10%以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることが好ましい。インピーダンス調整部の他端側を処理容器に接続する部位については、例えばアノード電極が下部電極であれば、処理容器の底部に接続すればよい。この接続部位をカソード電極にあまり近づけるとカソード電極と接続部位との間にプラズマが発生しやすくなってインピーダンス調整部を設ける意味がなくなるので、例えば処理容器におけるアノード電極と同じ高さかそれよりもアノード電極とは反対側の部位(アノード電極が下部電極であれば下方側であり、アノード電極が上部電極であれば上方側)に接続することが好ましい。   Each impedance adjustment unit adjusts the high frequency impedance value of each frequency to change the high frequency current value of each frequency flowing into the anode electrode so that a value within 10% of the maximum value can be obtained. It is preferable that a value is set. About the site | part which connects the other end side of an impedance adjustment part to a processing container, if an anode electrode is a lower electrode, for example, what is necessary is just to connect to the bottom part of a processing container. If this connection part is brought too close to the cathode electrode, plasma is likely to be generated between the cathode electrode and the connection part, and there is no point in providing an impedance adjustment unit. It is preferable to connect to a part opposite to the electrode (the lower side if the anode electrode is the lower electrode, and the upper side if the anode electrode is the upper electrode).

インピーダンス調整部は、例えば容量可変コンデンサなどを用いてインピーダンス値を可変できるように構成してもよいし、アノード電極と処理容器の例えば内面との間に設けられた容量成分をなす例えば誘電体プレートなどで構成してもよい。インピーダンス調整部がインピーダンス値を可変できる場合には、プラズマ処理の種別とインピーダンス調整部の調整値(第1及び第2のインピーダンス調整部が設けられる発明においては、第1のインピーダンス調整部の調整値及び第2のインピーダンス調整部の調整値)とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出してインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を設ける構成としてもよい。   The impedance adjustment unit may be configured such that the impedance value can be varied using, for example, a capacitance variable capacitor. For example, a dielectric plate that forms a capacitance component provided between the anode electrode and, for example, the inner surface of the processing container. It may be configured with such as. When the impedance adjustment unit can vary the impedance value, the type of plasma processing and the adjustment value of the impedance adjustment unit (in the invention in which the first and second impedance adjustment units are provided, the adjustment value of the first impedance adjustment unit) And the adjustment value of the second impedance adjustment unit) are stored, the impedance adjustment value corresponding to the selected type of plasma processing is read, and a control signal for adjusting the impedance adjustment unit is output. It is good also as a structure which provides a control part.

本発明では、インピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、アノード電極における横方向に互いに離れた部位に接続されている構成とすることが好ましい。なお上下2周波の構成に発明においては、第1のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、第2のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、上部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されている構成となる。また下部2周波の構成における発明においては、第1のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、第2のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されている構成となる。   In the present invention, it is preferable that a plurality of impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a portion of the anode electrode that is separated from each other in the lateral direction. In the invention for the configuration of the upper and lower two frequencies, a plurality of first impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a part of the lower electrode that is laterally separated from each other. A plurality of impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a portion of the upper electrode that is separated from each other in the lateral direction. In the invention of the configuration of the lower two frequencies, a plurality of first impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a part of the lower electrode that is laterally separated from each other. A plurality of impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a portion of the lower electrode that is separated from each other in the lateral direction.

このようにインピーダンス調整部を複数個設ける発明は、基板の面積が1m2 以上である例えば角形基板を処理する場合に好適であり、更に装置に使用する高周波電力の合計値が10kW以上である場合に特に好適である。 As described above, the invention in which a plurality of impedance adjusting portions are provided is suitable for processing, for example, a square substrate having a substrate area of 1 m 2 or more, and the total value of high-frequency power used in the apparatus is 10 kW or more. Is particularly suitable.

本発明によれば、カソード電極及びアノード電極間に高周波電力を印加してプラズマを発生させて基板を処理するにあたり、アノード電極(高周波電源が接続されている電極に対向する電極がアノード電極となる)と処理容器との間に容量成分を含むインピーダンス調整部を設けて、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値を、カソード電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにしているため、カソード電極と処理容器の壁部との間でプラズマが発生することを抑え、均一性の高いプラズマを発生させて基板に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる。
またインピーダンス調整部を複数個用い、各インピーダンス調整部の一端側を、アノード電極における横方向に互いに離れた部位に接続する構成とすれば、アノード電極がいわば基板の面方向に複数に分割されて各分割領域毎にインピーダンスを調整できることになるので、1個所でインピーダンス調整を行うことに比べてプラズマの分布をきめ細かく調整でき、このため均一性の高いプラズマが得られる。例えば基板の面積が1m2 以上もの大型の基板になると、プラズマを面内で均一性の高い状態とすることが困難であることから、プラズマの分布をきめ細かく調整できるようにすれば、均一性を高めることができ、また局所的な異常放電の発生も抑えることができる。そしてその高周波電力の合計値が10kW以上と大きい場合には、異常放電が起こりやすいことから、インピーダンス調整部を複数個用いる構成は極めて有効である。
According to the present invention, when processing a substrate by applying high frequency power between a cathode electrode and an anode electrode to generate a plasma, an anode electrode (an electrode facing an electrode to which a high frequency power source is connected becomes an anode electrode). ) And the processing vessel, an impedance adjustment unit including a capacitive component is provided, and the impedance value from the cathode electrode through the plasma, the anode electrode and the processing vessel wall to the grounding casing of the matching circuit is determined by the cathode. Plasma is generated between the cathode electrode and the wall of the processing vessel because the impedance value is smaller than the impedance value from the electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounding casing of the matching circuit. Therefore, it is possible to generate plasma with high uniformity and perform plasma processing with high in-plane uniformity on the substrate.
In addition, if a plurality of impedance adjustment units are used and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a part of the anode electrode that is laterally separated from each other, the anode electrode is divided into a plurality in the surface direction of the substrate. Since the impedance can be adjusted for each divided region, the plasma distribution can be finely adjusted as compared with the case where the impedance adjustment is performed at one place, and thus a highly uniform plasma can be obtained. For example, if the substrate is a large substrate with an area of 1 m 2 or more, it is difficult to make the plasma highly uniform in the plane. Therefore, if the plasma distribution can be finely adjusted, the uniformity can be improved. In addition, the occurrence of local abnormal discharge can be suppressed. When the total value of the high-frequency power is as large as 10 kW or more, abnormal discharge is likely to occur. Therefore, a configuration using a plurality of impedance adjustment units is extremely effective.

本発明のプラズマ処理装置を、液晶ディスプレイ用のガラス基板をエッチングする装置に適用した実施の形態について説明する。図1において2は例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる角筒形状の処理容器である。この処理容器2の上部には、ガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼用する上部電極3が設けられており、この上部電極3は、処理容器2の上面の開口部30の開口縁に沿って設けられた絶縁材31により処理容器2に対して十分電気的に浮いている状態となっている。また上部電極3であるガスシャワーヘッドは、ガス供給路32を介して処理ガス供給部33に接続されると共にガス供給路32から供給されたガスを多数のガス孔34から処理容器2内に供給するように構成されている。   An embodiment in which the plasma processing apparatus of the present invention is applied to an apparatus for etching a glass substrate for a liquid crystal display will be described. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a rectangular tube-shaped processing vessel made of aluminum having an anodized surface. An upper electrode 3 also serving as a gas shower head, which is a gas supply unit, is provided on the upper portion of the processing container 2, and the upper electrode 3 extends along the opening edge of the opening 30 on the upper surface of the processing container 2. The insulating material 31 provided is in a state of being sufficiently electrically floated with respect to the processing container 2. The gas shower head which is the upper electrode 3 is connected to the processing gas supply unit 33 through the gas supply path 32 and supplies the gas supplied from the gas supply path 32 into the processing container 2 through a number of gas holes 34. Is configured to do.

前記上部電極3は整合回路41及び導電路40を介して高周波電源4に接続されている。また処理容器2における前記開口部30を囲み、その中に整合回路41が包有されるようにマッチングボックス42が設けられている。このマッチングボックス42の上部は、前記導電路40と共に同軸ケーブル44を構成する外層部43として伸びており、この外層部43は接地されている。この例では、マッチングボックス42が整合回路の接地筐体に相当する。   The upper electrode 3 is connected to the high frequency power source 4 through a matching circuit 41 and a conductive path 40. Further, a matching box 42 is provided so as to surround the opening 30 in the processing container 2 and include a matching circuit 41 therein. The upper portion of the matching box 42 extends as an outer layer portion 43 that constitutes the coaxial cable 44 together with the conductive path 40, and the outer layer portion 43 is grounded. In this example, the matching box 42 corresponds to the grounding housing of the matching circuit.

処理容器2の底部には、基板10を載置する載置台を兼用した下部電極5が設けられており、この下部電極5は、絶縁材50を介して支持部51に支持されている。従って下部電極5は、処理容器2から電気的に十分浮いた状態になっている。支持部51の下面における中央部には、処理容器2の底壁に形成された開口部20を貫通して下方に伸びる保護管52が設けられている。この保護管52の下面は、当該保護管52よりも大径の導電性の支持板53により支持されかつ管内が塞がれている。この支持板53の周縁には導電性のベローズ体54の下端が固定されると共に、このベローズ体54の上端は処理容器2の前記開口部20の開口縁に固定されている。ベローズ体54は保護管52が配置されている内部空間と大気側空間とを気密に区画すると共に、図示しない昇降機構により支持板53を介して載置台5が昇降できるようになっている。   A lower electrode 5 that also serves as a mounting table on which the substrate 10 is placed is provided at the bottom of the processing container 2, and the lower electrode 5 is supported by a support 51 through an insulating material 50. Therefore, the lower electrode 5 is in a state of being sufficiently floated from the processing container 2. A protective tube 52 that extends downward through the opening 20 formed in the bottom wall of the processing vessel 2 is provided at the center of the lower surface of the support 51. The lower surface of the protective tube 52 is supported by a conductive support plate 53 having a diameter larger than that of the protective tube 52 and the inside of the tube is closed. The lower end of the conductive bellows body 54 is fixed to the periphery of the support plate 53, and the upper end of the bellows body 54 is fixed to the opening edge of the opening 20 of the processing container 2. The bellows body 54 hermetically divides the internal space where the protective tube 52 is disposed and the atmosphere side space, and the mounting table 5 can be moved up and down via a support plate 53 by a lifting mechanism (not shown).

下部電極5には、保護管51内に設けられた導電路55の一端が接続され、この導電路55にはインピーダンス調整部6が介設されている。前記導電路55の他端側は、支持板53及びベローズ体54を介して処理容器2の底部に接続されている。処理容器2における上部電極3の近傍部位例えば上面は、既述のようにマッチングボックス42を経由しかつ前記同軸ケーブル44の外層部43を介して接地されている。この例では上部電極3及び下部電極5は、夫々カソード電極及びアノード電極に相当する。   One end of a conductive path 55 provided in the protective tube 51 is connected to the lower electrode 5, and an impedance adjusting unit 6 is interposed in the conductive path 55. The other end side of the conductive path 55 is connected to the bottom of the processing container 2 via a support plate 53 and a bellows body 54. The vicinity of the upper electrode 3 in the processing container 2, for example, the upper surface is grounded via the matching box 42 and the outer layer portion 43 of the coaxial cable 44 as described above. In this example, the upper electrode 3 and the lower electrode 5 correspond to a cathode electrode and an anode electrode, respectively.

また処理容器2の側壁には排気路21が接続され、この排気路21には真空排気手段22が接続されている。更に処理容器2の側壁には、基板10の搬送口23を開閉するためのゲートバルブ24が設けられている。   An exhaust passage 21 is connected to the side wall of the processing container 2, and a vacuum exhaust means 22 is connected to the exhaust passage 21. Further, a gate valve 24 for opening and closing the transfer port 23 of the substrate 10 is provided on the side wall of the processing container 2.

上述のように構成することにより、高周波電源4→整合回路41→上部電極3→プラズマ→下部電極5→インピーダンス調整部6→処理容器2→マッチングボックス42→同軸ケーブル44の外層部43→接地の経路で高周波電流が流れることになるが、背景技術の項目において記載したように、上部電極3からプラズマを介して処理容器2の壁部に高周波電流が流れるおそれがあるため、下部電極5から処理容器2の上部に至るまでの経路(リターン経路)のインピーダンスをインピーダンス調整部6により調整するようにしている。   By configuring as described above, the high frequency power source 4 → the matching circuit 41 → the upper electrode 3 → the plasma → the lower electrode 5 → the impedance adjusting unit 6 → the processing container 2 → the matching box 42 → the outer layer part 43 of the coaxial cable 44 → the grounding A high-frequency current flows through the path. However, as described in the background art section, since a high-frequency current may flow from the upper electrode 3 to the wall of the processing vessel 2 via plasma, the processing is performed from the lower electrode 5. The impedance of the path (return path) leading to the upper part of the container 2 is adjusted by the impedance adjusting unit 6.

図2は、図1のプラズマ処理装置において高周波電流に対する等価回路である。処理容器2はインダクタンス成分とみなすことができるのでインダクタとして表示してある。C1は上部電極3及び下部電極5間のプラズマを容量成分として記載したものであり、C2は上部電極3及び処理容器2の壁部の間のプラズマを容量成分として表したものである。   FIG. 2 is an equivalent circuit for high-frequency current in the plasma processing apparatus of FIG. Since the processing container 2 can be regarded as an inductance component, it is indicated as an inductor. C1 represents the plasma between the upper electrode 3 and the lower electrode 5 as a capacitive component, and C2 represents the plasma between the upper electrode 3 and the wall of the processing vessel 2 as a capacitive component.

そしてこの実施の形態の狙いは、プラズマのキャパシタンス(C1)及び下部電極5から処理容器2の上部に至るまでの経路のインダクタンス(L)をインピーダンス調整部6の容量成分(C)により相殺させることで、前記経路のインピーダンスをj(−1/ωC1+ωL−1/ωC)として、上部電極3→プラズマ→処理容器2の壁部を含むいわば異常な経路のインピーダンスよりも小さくすることにある。このためインピーダンス調整部6は容量成分を含むものであり、その形態としては例えば図3に示すように容量可変コンデンサ61を用いる(a)、固定容量のコンデンサ62と容量可変コンデンサ61とを組み合わせる(b)、固定容量コンデンサ62を用いる(c)、容量可変コンデンサ61とインダクタ63とを組み合わせる(d)、インダクタンスを可変できるインダクタ64と固定容量コンデンサ62を用いる(e)など種々の構成を採用することができる。固定容量コンデンサ62のみを用いた場合でも容量の異なるコンデンサと交換することによりインピーダンス値を調整できる。   The aim of this embodiment is to cancel the plasma capacitance (C1) and the inductance (L) of the path from the lower electrode 5 to the upper portion of the processing vessel 2 by the capacitance component (C) of the impedance adjustment unit 6. Thus, the impedance of the path is j (−1 / ωC1 + ωL−1 / ωC), and the impedance of the path including the upper electrode 3 → plasma → the wall of the processing vessel 2 is made smaller. For this reason, the impedance adjustment unit 6 includes a capacitance component. As a form thereof, for example, as shown in FIG. 3, a variable capacitance capacitor 61 is used (a), and a fixed capacitance capacitor 62 and a variable capacitance capacitor 61 are combined ( Various configurations such as b) using a fixed capacitor 62 (c), combining a variable capacitor 61 and an inductor 63 (d), using an inductor 64 capable of varying inductance and a fixed capacitor 62 (e) are adopted. be able to. Even when only the fixed capacitor 62 is used, the impedance value can be adjusted by exchanging with a capacitor having a different capacity.

上記の正常な経路のインピーダンスを小さくするにあたっては、後述の実験例からインピーダンス調整部6のインピーダンス値を種々変えて当該経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定すること、つまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の2%以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の10%以内となるように設定することが好ましい。   In reducing the impedance of the normal path described above, the impedance value of the impedance adjustment unit 6 is variously changed from an experimental example to be described later to obtain a current value flowing through the path, and set so that it becomes the maximum value. In other words, it is ideal to set the impedance of the normal path to a minimum, but in practice it is preferably within 2% of the maximum current value, and at least within 10% of the maximum current value. It is preferable to set to.

このような実施の形態の作用効果について述べる。先ずゲートバルブ24を開いて図示しないロードロック室から図示しない搬送アームにより基板10を処理容器2内に搬入し、下部電極5内を貫通する図示しない昇降ピンとの間の協同動作により基板10が下部電極5の上に受け渡される。次いでゲートバルブ24を閉じ、処理ガス供給部33から上部電極3を通じて処理容器2内に処理ガスを供給すると共に、真空排気手段22により真空排気することにより処理容器2内を所定の圧力に維持する。そして高周波電源4から例えば10MHz〜30MHz、10kWの高周波電力を上部電極3及び下部電極5の間に印加することで処理ガスが励起されてプラズマが生成する。処理ガスとしては例えばハロゲンを含むガス例えばハロゲン化合物からなるガス、酸素ガス及びアルゴンガスなどが用いられる。   The effect of such an embodiment will be described. First, the gate valve 24 is opened, the substrate 10 is carried into the processing container 2 from a load lock chamber (not shown) by a transfer arm (not shown), and the substrate 10 is lowered by a cooperative operation with a lift pin (not shown) penetrating through the lower electrode 5. It is delivered on the electrode 5. Next, the gate valve 24 is closed, and the processing gas is supplied from the processing gas supply unit 33 to the processing container 2 through the upper electrode 3 and is evacuated by the vacuum evacuation means 22 to maintain the inside of the processing container 2 at a predetermined pressure. . Then, by applying high frequency power of 10 MHz to 30 MHz, for example, 10 kW between the upper electrode 3 and the lower electrode 5 from the high frequency power source 4, the processing gas is excited and plasma is generated. As the processing gas, for example, a gas containing halogen, for example, a gas composed of a halogen compound, oxygen gas, argon gas, or the like is used.

プラズマの発生により高周波電流が上部電極3→プラズマ→下部電極5→インピーダンス調整部6→処理容器2→マッチングボックス42→同軸ケーブル44の外層部43→接地のいわば正常な経路を流れるが、このとき当該経路のインピーダンス値がほぼ最小値となるように設定されていて、上部電極3→プラズマ→処理容器2→マッチングボックス42→同軸ケーブル44の外層部43→接地経路のインピーダンス値よりも小さくなっているため、上部電極3と処理容器2の壁部との間でプラズマが立ちにくくなっている。この結果上部電極3と下部電極5との間にプラズマが集中し、基板10上のプラズマは面内均一性の高いものとなる。基板10の表面はこのプラズマにより例えばエッチング処理が行われるが、プラズマの面内均一性が高いことから、エッチング速度の面内均一性が高く、従って面内で均一なエッチングを行うことができる。また処理容器2の内壁や内部部品の損傷あるいは消耗を抑えることができる。   Due to the generation of plasma, the high-frequency current flows through a normal path in terms of the upper electrode 3 → plasma → lower electrode 5 → impedance adjusting unit 6 → processing vessel 2 → matching box 42 → outer layer part 43 of the coaxial cable 44 → grounding. The impedance value of the path is set to be almost the minimum value, and becomes smaller than the impedance value of the upper electrode 3 → plasma → processing container 2 → matching box 42 → outer layer part 43 of the coaxial cable 44 → grounding path. Therefore, it is difficult for plasma to stand between the upper electrode 3 and the wall of the processing vessel 2. As a result, plasma concentrates between the upper electrode 3 and the lower electrode 5, and the plasma on the substrate 10 has high in-plane uniformity. The surface of the substrate 10 is etched by this plasma, for example, but since the in-plane uniformity of the plasma is high, the in-plane uniformity of the etching rate is high, so that uniform etching can be performed within the surface. Further, damage or consumption of the inner wall and internal parts of the processing container 2 can be suppressed.

更に本発明では、図4に示すように処理の種別毎にインピーダンス調整部6における適切な調整値を制御部7の記憶部に例えばテーブルとして記憶しておき、処理の種別を選択したときにその処理に対応する前記適切な調整値をデータ例えばテーブルから読み出し、インピーダンス調整部6のアクチェータ例えば容量可変コンデンサのトリム機構を駆動するモータに制御部7から制御信号を出力するようにしてもよい。この場合の具体例としては、互いに異なるエッチング処理を連続して行う場合において各エッチング処理毎に前記適切な設定値を決めておく例、あるいは連続成膜プロセスを行う場合に各成膜処理毎に前記適切な設定値を決めておく例などが挙げられる。   Furthermore, in the present invention, as shown in FIG. 4, appropriate adjustment values in the impedance adjustment unit 6 are stored in the storage unit of the control unit 7 as, for example, a table for each processing type, and when the processing type is selected, The appropriate adjustment value corresponding to the processing may be read from data such as a table, and a control signal may be output from the control unit 7 to a motor that drives an actuator of the impedance adjustment unit 6 such as a trimming mechanism of a variable capacitance capacitor. As a specific example in this case, an example in which the appropriate setting value is determined for each etching process when different etching processes are performed continuously, or for each film forming process when a continuous film forming process is performed. An example of determining the appropriate setting value is given.

更にまた本発明では、図5(a)、(b)に示すように、インピーダンス調整部6を複数例えば3個のインピーダンス調整部6A、6B、6Cを設け、これらインピーダンス調整部6A、6B、6Cの一端側を下部電極5における横方向に互いに離れた部位PA、PB,PCに夫々接続するようにすることが好ましい。概略的な説明をすると、角型の基板10を例えば図5(b)の鎖線で示すように3個に分割し、各分割領域毎に処理容器2との間のインピーダンスを適切な値に設定する。この適切な値とは、均一性の高いプラズマが得られる値であり、例えば予め試行錯誤を繰り返すことにより各処理毎に各インピーダンス調整部6A、6B、6Cの適切な値を見つけておく。   Furthermore, in the present invention, as shown in FIGS. 5A and 5B, the impedance adjusting unit 6 is provided with a plurality of, for example, three impedance adjusting units 6A, 6B, 6C, and these impedance adjusting units 6A, 6B, 6C. It is preferable to connect one end side of each of these to portions PA, PB, and PC that are separated from each other in the lateral direction in the lower electrode 5. In brief explanation, the rectangular substrate 10 is divided into three as shown by a chain line in FIG. 5B, for example, and the impedance between the processing container 2 is set to an appropriate value for each divided region. To do. This appropriate value is a value with which a highly uniform plasma is obtained. For example, by repeating trial and error in advance, appropriate values of the impedance adjusting units 6A, 6B, and 6C are found for each process.

より模式的な例を挙げると、例えばプラズマが中央で強い場合には、中央部に対応するインピーダンス調整部6Bの容量値を大きくして中央部における下部電極5及び処理容器2の間のインピーダンス値を大きくし、かつ周縁部に対応するインピーダンス調整部6A、6Bの容量値を小さくし、これによりプラズマの強い部分を中央から周縁側にシフトさせるといった調整を行う。つまりこのような実施の形態では、インピーダンス調整部6A、6B、6Cの並列接続回路のインピーダンス値を含めて既述の正常な経路のインピーダンス値が、上部電極3→プラズマ→処理容器2の壁部の異常な経路のインピーダンス値よりも小さくなるようにインピーダンス調整部6A、6B、6Cの各々のインピーダンス値を設定することが前提となるが、その条件を満足しつつ更に各インピーダンス値を調整することにより基板10の面方向におけるプラズマの強さをきめ細かく調整することができ、このためサイズの大きい基板を扱う場合には、均一性の高いプラズマを生成する上で極めて有効な技術である。本発明者は、この基板のサイズとして、例えばフラットパネル用の角型基板について、例えば基板の面積が1m2 以上もの大型の基板になると、プラズマを面内で均一性の高い状態とすることが困難であることから、プラズマの分布をきめ細かく調整できるようにすれば、均一性を高めることができ、また局所的な異常放電の発生も抑えられることを把握している。そして特にその高周波電力の合計値が10kW以上と大きい場合には、異常放電が起こりやすいことから、複数個のインピーダンス調整部を設ける構成は極めて有効である。 To give a more schematic example, for example, when the plasma is strong in the center, the impedance value between the lower electrode 5 and the processing container 2 in the center is increased by increasing the capacitance value of the impedance adjuster 6B corresponding to the center. And the capacitance values of the impedance adjusting units 6A and 6B corresponding to the peripheral part are reduced, thereby adjusting the plasma strong part to shift from the center to the peripheral side. That is, in such an embodiment, the impedance value of the normal path described above including the impedance value of the parallel connection circuit of the impedance adjustment units 6A, 6B, 6C is the upper electrode 3 → plasma → the wall of the processing vessel 2. It is assumed that the impedance values of the impedance adjusters 6A, 6B, and 6C are set so as to be smaller than the impedance value of the abnormal path, but each impedance value is further adjusted while satisfying the condition. This makes it possible to finely adjust the intensity of the plasma in the surface direction of the substrate 10, and this is a very effective technique for generating a highly uniform plasma when handling a large-sized substrate. As the size of the substrate, the present inventor, for example, in a flat substrate for a flat panel, when the substrate area becomes a large substrate having a surface area of 1 m 2 or more, the plasma may be in a highly uniform state in the plane. Since it is difficult, it is understood that if the plasma distribution can be finely adjusted, the uniformity can be improved and the occurrence of local abnormal discharge can be suppressed. In particular, when the total value of the high-frequency power is as large as 10 kW or more, abnormal discharge is likely to occur. Therefore, a configuration in which a plurality of impedance adjustment units is provided is extremely effective.

図5に示すように、インピーダンス調整部6A、6B、6Cを設けるにあたっては、前記部位PA、PB,PCに対応する位置にて夫々支持部51の下面から伸びるように保護管52A〜52Cを設けると共に、各保護管52A〜52C毎に独立した支持板53を設け、更に各支持板53と処理容器2との間に図1に既述したようにベローズ体54を設けている。   As shown in FIG. 5, when providing the impedance adjusting portions 6A, 6B, and 6C, protective tubes 52A to 52C are provided so as to extend from the lower surface of the support portion 51 at positions corresponding to the portions PA, PB, and PC, respectively. In addition, an independent support plate 53 is provided for each of the protective tubes 52A to 52C, and a bellows body 54 is provided between each support plate 53 and the processing container 2 as described above with reference to FIG.

このような下部電極5のインピーダンス調整領域を分割するにあたっては、3分割に限らず例えば縦横に2等分して全体で4分割し、各分割領域毎にインピーダンス調整部を設けるようにしてもよい。   The division of the impedance adjustment region of the lower electrode 5 is not limited to three divisions. For example, the impedance adjustment unit may be provided for each division region by dividing the impedance adjustment region into two parts in the vertical and horizontal directions and dividing the whole into four parts. .

そしてこのような実施の形態においても、図6に示すように処理の種別に応じて各インピーダンス調整部6A、6B、6Cの各調整値を制御部7内の記憶部に記憶しておき、選択された処理に応じて各インピーダンス調整部6A、6B、6Cにおけるインピーダンス値を設定することが好ましい。   Also in such an embodiment, as shown in FIG. 6, the adjustment values of the impedance adjustment units 6A, 6B, and 6C are stored in the storage unit in the control unit 7 according to the type of processing, and selected. It is preferable to set the impedance value in each of the impedance adjustment units 6A, 6B, and 6C according to the processed.

またインピーダンス調整部6は、容量可変コンデンサや固定容量コンデンサなどの容量素子を用いずに、図7(a)〜(c)に示すように容量成分を構成する誘電体プレートなどを用いてもよい。図7(a)の例は、下部電極5と処理容器2の底部との間に誘電体であるプレート8からなるインピーダンス調整部を交換自在に設けて構成したものである。この誘電体プレート8の容量値は、既述のように経路のインピーダンス値の条件を満足するように設定されている。   In addition, the impedance adjustment unit 6 may use a dielectric plate or the like that forms a capacitance component as shown in FIGS. 7A to 7C without using a capacitive element such as a variable capacitance capacitor or a fixed capacitance capacitor. . The example of FIG. 7A is configured such that an impedance adjustment unit made of a plate 8 as a dielectric is provided between the lower electrode 5 and the bottom of the processing container 2 in a replaceable manner. The capacitance value of the dielectric plate 8 is set so as to satisfy the condition of the impedance value of the path as described above.

図7(b)に示す例は、複数のインピーダンス調整部6A、6B、6Cを用いた図5の例に対応するものであり、誘電体プレートにおける容量を中央部(例えば平面で見ると角形の領域)と周縁部(平面で見ると角形リングの領域)とで異なるように構成したもの、つまり2種類の誘電体プレート8A、8Bを用いたものである。この例は、誘電体プレートの厚さを同じにしながら材質を変えて容量を変えているが、図7(c)に示すように、下部電極5の厚さを変えて例えば中央部の厚さを大きくして、当該領域の誘電体プレート8の厚さを小さくし、これにより中央部と周縁部とで容量を変えるようにしてもよい。   The example shown in FIG. 7B corresponds to the example of FIG. 5 using a plurality of impedance adjustment units 6A, 6B, and 6C, and the capacitance of the dielectric plate is square (for example, when viewed in plan). Region) and a peripheral portion (a region of a square ring when viewed in a plane), that is, two types of dielectric plates 8A and 8B are used. In this example, the capacitance is changed by changing the material while keeping the thickness of the dielectric plate the same, but the thickness of the lower electrode 5 is changed, for example, as shown in FIG. May be increased to reduce the thickness of the dielectric plate 8 in the region, whereby the capacitance may be changed between the central portion and the peripheral portion.

上述の実施の形態では、上部電極3側に高周波電源4を接続していたが、下部電極5側に高周波電源4を接続する構成であってもよい。この場合には、インピーダンス調整部6は、上部電極3と処理容器2の上部例えば上面との間に接続される。この場合において、インピーダンス調整部6は上部電極3と処理容器2の側壁部との間に設けても本発明の範囲に含まれるが、上部電極3よりも下側に設けることは好ましくない。図8にこのようなタイプの装置において、3個のインピーダンス調整部6A〜6Cを設けた例を示している。3個のインピーダンス調整部6A〜6Cの設置位置は、例えば図5に示したPA〜PCに対応した位置とすることができるが、インピーダンス調整部6の数は2個であっても、4個以上であってもよい。このようにインピーダンス調整部6は複数であることが好ましいが、1個であってもよい。   In the above-described embodiment, the high-frequency power source 4 is connected to the upper electrode 3 side. However, the high-frequency power source 4 may be connected to the lower electrode 5 side. In this case, the impedance adjusting unit 6 is connected between the upper electrode 3 and the upper portion of the processing container 2, for example, the upper surface. In this case, even if the impedance adjusting unit 6 is provided between the upper electrode 3 and the side wall of the processing vessel 2, it is included in the scope of the present invention, but it is not preferable to provide the impedance adjusting unit 6 below the upper electrode 3. FIG. 8 shows an example in which three impedance adjusting units 6A to 6C are provided in such a type of apparatus. The installation positions of the three impedance adjustment units 6A to 6C can be set to positions corresponding to, for example, PA to PC shown in FIG. 5, but the number of impedance adjustment units 6 is four even if the number is two. It may be the above. As described above, it is preferable that there are a plurality of impedance adjusting units 6, but one impedance adjusting unit 6 may be used.

更にまた本発明は、上部電極3側に高周波電源4を設けると共に、下部電極5側にも高周波電源100を設ける上下2周波タイプの装置に適用してもよい。図9は、この種の装置に適用した実施の形態を示し、図5の構成において下部側の保護管52B内に導電路101を配線し、保護管52Bの下端側にマッチングボックス102を設けると共に、このマッチングボックス102内に、前記導電路101に接続された整合回路103を設け、更に整合回路103に高周波電源100を接続している。マッチングボックス102の下部は、導電路106と共に同軸ケーブル104を構成する外層部105として伸びており、この外層部105は接地されている。   Furthermore, the present invention may be applied to an upper and lower two-frequency type apparatus in which the high frequency power source 4 is provided on the upper electrode 3 side and the high frequency power source 100 is provided on the lower electrode 5 side. FIG. 9 shows an embodiment applied to this type of apparatus. In the configuration of FIG. 5, a conductive path 101 is wired in the lower protective tube 52B, and a matching box 102 is provided on the lower end side of the protective tube 52B. In the matching box 102, a matching circuit 103 connected to the conductive path 101 is provided, and a high frequency power source 100 is further connected to the matching circuit 103. The lower portion of the matching box 102 extends as an outer layer portion 105 constituting the coaxial cable 104 together with the conductive path 106, and the outer layer portion 105 is grounded.

この例では、整合回路41及び整合回路103は夫々第1の整合回路及び第2の整合回路に相当する。高周波電源4、100は夫々第1の高周波電源及び第2の高周波電源に相当し、上側の第1の高周波電源4は、10MHz〜30MHz、例えば10kWの高周波電力を出力し、下側の第2の高周波電源100は、2MHz〜6MHz、例えば3kWの高周波電力を出力する。第1の高周波電源4からの高周波電力は、処理ガスを活性化する役割を果たし、第2の高周波電源100からの電力は、プラズマ中のイオンを基板10側に引き込む役割を果たす。なおこの例では、マッチングボックス42及び102は夫々第1の整合回路の接地筐体及び第2の整合回路の接地筐体に相当する。図9には示されていないが、上部電極3と整合回路41との間にはハイパスフィルタが、また下部電極5と整合回路103との間にはローパスフィルタが介在しており、両高周波電源4、100の間で相手方の高周波成分が入力されないようになっている。この場合下部電極5は、第1の高周波電源4から見るとアノード電極であり、上部電極3は第2の高周波電源100から見るとアノード電極である。   In this example, the matching circuit 41 and the matching circuit 103 correspond to a first matching circuit and a second matching circuit, respectively. The high frequency power sources 4 and 100 correspond to a first high frequency power source and a second high frequency power source, respectively, and the upper first high frequency power source 4 outputs high frequency power of 10 MHz to 30 MHz, for example, 10 kW, and the lower second high frequency power source. The high frequency power supply 100 outputs a high frequency power of 2 MHz to 6 MHz, for example, 3 kW. The high frequency power from the first high frequency power supply 4 plays a role of activating the processing gas, and the power from the second high frequency power supply 100 plays a role of drawing ions in the plasma toward the substrate 10 side. In this example, the matching boxes 42 and 102 correspond to the grounding housing of the first matching circuit and the grounding housing of the second matching circuit, respectively. Although not shown in FIG. 9, a high-pass filter is interposed between the upper electrode 3 and the matching circuit 41, and a low-pass filter is interposed between the lower electrode 5 and the matching circuit 103. The high frequency component of the other party is not input between 4 and 100. In this case, the lower electrode 5 is an anode electrode when viewed from the first high-frequency power source 4, and the upper electrode 3 is an anode electrode when viewed from the second high-frequency power source 100.

そして上部電極3とマッチングボックス42との間には、複数のインピーダンス調整部9A及び9Cが設けられており、これらインピーダンス調整部9A及び9Cはマッチングボックス42を介して処理容器2の上部例えば天井部に接続されている。図示の便宜上、上側のインピーダンス調整部及び下側のインピーダンス調整部は2個9A、9C(6A、6C)だけ記載してあるが、各々3個以上設けてもよいし、あるいは1個だけであってもよい。またこの例においてマッチングボックス42は、第1の高周波電源4からの高周波電流が処理容器2の上部から高周波電源4に戻るための第1の整合回路41の接地筐体に相当し、マッチングボックス102は、第2の高周波電源100からの高周波電流が処理容器2の下部から高周波電源100に戻るための第2の整合回路103の接地筐体に相当する。   A plurality of impedance adjusters 9A and 9C are provided between the upper electrode 3 and the matching box 42, and these impedance adjusters 9A and 9C are arranged above the processing vessel 2 via the matching box 42, for example, a ceiling portion. It is connected to the. For convenience of illustration, only two upper impedance adjustment units and lower impedance adjustment units 9A and 9C (6A and 6C) are shown, but three or more each may be provided, or only one. May be. Further, in this example, the matching box 42 corresponds to a grounding housing of the first matching circuit 41 for returning the high-frequency current from the first high-frequency power source 4 to the high-frequency power source 4 from the upper part of the processing container 2. Corresponds to the grounding housing of the second matching circuit 103 for returning the high-frequency current from the second high-frequency power source 100 to the high-frequency power source 100 from the lower part of the processing container 2.

下側のインピーダンス調整部6A、6Cは、第1のインピーダンス調整部に相当し、第1の高周波電源4の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。また上側のインピーダンス調整部9A、9Cは、第2のインピーダンス調整部に相当し、第2の高周波電源100の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。即ち第1の高周波電源4からの高周波電流は、高周波電源4→整合回路41→上部電極3→プラズマ→下部電極5→インピーダンス調整部6A、6C→処理容器2→マッチングボックス42→同軸ケーブル44の外層部43→接地の経路で流れ、第2の高周波電源100からの高周波電流は、高周波電源100→整合回路103→下部電極5→プラズマ→上部電極3→インピーダンス調整部9A、9C→処理容器2→マッチングボックス102→同軸ケーブル104の外層部105→接地の経路で流れる。   The lower impedance adjusters 6A and 6C correspond to the first impedance adjuster, and are provided with a filter for allowing only high frequencies corresponding to the high frequency band of the first high frequency power supply 4 to pass therethrough. The upper impedance adjusters 9 </ b> A and 9 </ b> C correspond to a second impedance adjuster, and are provided with a filter for allowing only high frequencies corresponding to the high frequency band of the second high frequency power supply 100 to pass therethrough. That is, the high-frequency current from the first high-frequency power source 4 is expressed as follows: high-frequency power source 4 → matching circuit 41 → upper electrode 3 → plasma → lower electrode 5 → impedance adjusting unit 6A, 6C → processing vessel 2 → matching box 42 → coaxial cable 44 The high frequency current from the second high frequency power supply 100 flows through the outer layer 43 → the ground path, and the high frequency current from the second high frequency power supply 100 → the matching circuit 103 → the lower electrode 5 → the plasma → the upper electrode 3 → the impedance adjusting units 9A and 9C → the processing container 2 → Matching box 102 → Outer layer part 105 of coaxial cable 104 → Flow through grounding path.

第1のインピーダンス調整部6A、6Cは、既述のように上部電極3からプラズマ、下部電極5及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス42(第1の整合回路の接地筐体)に至るまでの正常な経路における第1の高周波電源4の高周波のインピーダンス値が、上部電極3からプラズマ及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス42に至るまでのいわば異常な経路における第1の高周波電源4の高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第1の高周波電源4から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することつまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の2%以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の10%以内となるように設定することが好ましい。正常な経路の電流値は、例えばインピーダンス調整部6A、6Cに各々接続した電流計で求め、その電流値の合計値を用いることができる。   As described above, the first impedance adjusters 6A and 6C are transferred from the upper electrode 3 to the matching box 42 (the ground casing of the first matching circuit) via the plasma, the lower electrode 5 and the wall of the processing vessel 2. The high-frequency impedance value of the first high-frequency power source 4 in the normal path up to the first path in the so-called abnormal path from the upper electrode 3 through the plasma and the wall of the processing vessel 2 to the matching box 42 This is for adjusting the impedance value to be smaller than the high frequency impedance value of the high frequency power source 4. In reducing the impedance value of the normal path, the value of the current flowing through the normal path is obtained from the first high-frequency power supply 4 and is set so as to be the maximum value, that is, the impedance of the normal path is minimized. Ideally, it is set to be within the range of 2% of the maximum value of the current, but is preferably set to be within 10% of the maximum value of the current. The current value of the normal path can be obtained by, for example, an ammeter connected to each of the impedance adjustment units 6A and 6C, and the total value of the current values can be used.

第2のインピーダンス調整部9A、9Cは、下部電極5からプラズマ、上部電極3及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス102に至るまでの第2の高周波電源100における高周波のインピーダンス値が、下部電極5からプラズマ及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス102に至るまでの第2の高周波電源100における高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第2の高周波電源100から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の2%以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の10%以内となるように設定することが好ましい。   The second impedance adjusters 9A and 9C have a high-frequency impedance value in the second high-frequency power source 100 from the lower electrode 5 to the matching box 102 through the plasma, the upper electrode 3 and the wall of the processing vessel 2, This is for adjusting the impedance value to be smaller than the high-frequency impedance value in the second high-frequency power source 100 from the lower electrode 5 through the plasma and the wall of the processing vessel 2 to the matching box 102. . In order to reduce the impedance value of the normal path, it is ideal to obtain the current value flowing through the normal path from the second high-frequency power supply 100 and set it to be the maximum value. Is preferably within 2% of the maximum value of the current, and is preferably set to be at least within 10% of the maximum value of the current.

また本発明は、下部電極5側に第1の高周波電源4及び第2の高周波電源100を設ける下部2周波タイプの装置に適用してもよい。図10は、この種の装置に適用した実施の形態を示し、下部電極5の下側に絶縁層50を介して保護管45を接続し、この保護管45の下端側を処理容器2の底面に貫通させ、保護管45の下端部にマッチングボックス42を接続している。マッチングボックス42内には、2個の整合回路41、103が設けられ、これら整合回路41及び103の一端側は夫々保護管45内に配置された導電路46及び101を介して下部電極5に接続されると共に、整合回路41及び103の他端側には夫々第1の高周波電源4及び第2の高周波電源100が接続されている。44及び104は、既述した同軸ケーブルである。第1の高周波電源4及び第2の高周波電源100からの高周波電力の周波数及び電力は、図9に示した実施の形態と同様である。   Further, the present invention may be applied to a lower two-frequency type device in which the first high-frequency power source 4 and the second high-frequency power source 100 are provided on the lower electrode 5 side. FIG. 10 shows an embodiment applied to this type of apparatus, in which a protective tube 45 is connected to the lower side of the lower electrode 5 via an insulating layer 50, and the lower end side of the protective tube 45 is connected to the bottom surface of the processing vessel 2. The matching box 42 is connected to the lower end of the protective tube 45. Two matching circuits 41 and 103 are provided in the matching box 42, and one end sides of these matching circuits 41 and 103 are connected to the lower electrode 5 through conductive paths 46 and 101 arranged in the protective tube 45, respectively. The first high frequency power supply 4 and the second high frequency power supply 100 are connected to the other ends of the matching circuits 41 and 103, respectively. 44 and 104 are the coaxial cables described above. The frequency and power of the high-frequency power from the first high-frequency power source 4 and the second high-frequency power source 100 are the same as those in the embodiment shown in FIG.

上部電極3には、複数の第1のインピーダンス調整部この例では3個のインピーダンス調整部6A〜6Cと複数の第2のインピーダンス調整部この例では3個のインピーダンス調整部9A〜9Cとの一端側が接続されていると共に、これらインピーダンス調整部6A〜6C及び9A〜9Cの他端側は処理容器2の開口部30を覆う導電性カバー体56を介して処理容器2の上部例えば天井部に接続されている。第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部は、いずれも1個または2個あるいは4個以上設けてもよい。この例においても第1のインピーダンス調整部6A〜6Cは、第1の高周波電源4の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。また第2のインピーダンス調整部9A〜9Cは、第2の高周波電源100の高周波の帯域に対応する高周波のみを通過させるためのフィルタが設けられている。   The upper electrode 3 includes one end of a plurality of first impedance adjustment units, in this example, three impedance adjustment units 6A to 6C and a plurality of second impedance adjustment units, in this example, three impedance adjustment units 9A to 9C. The other ends of these impedance adjusters 6A to 6C and 9A to 9C are connected to the upper part of the processing container 2, for example, the ceiling, via the conductive cover body 56 that covers the opening 30 of the processing container 2. Has been. One, two, or four or more of the first impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit may be provided. Also in this example, the first impedance adjusters 6 </ b> A to 6 </ b> C are provided with filters for allowing only high frequencies corresponding to the high frequency band of the first high frequency power supply 4 to pass. The second impedance adjusters 9A to 9C are provided with filters for allowing only high frequencies corresponding to the high frequency band of the second high frequency power supply 100 to pass therethrough.

またこの例においてマッチングボックス42は、第1の高周波電源4からの高周波電流が処理容器3の下部から高周波電源4に戻るための第1の整合回路の接地筐体と、第2の高周波電源100からの高周波電流が処理容器3の下部から高周波電源100に戻るための第2の整合回路の接地筐体とを兼用している。   In this example, the matching box 42 includes a grounding housing of a first matching circuit for returning a high-frequency current from the first high-frequency power source 4 from the lower part of the processing container 3 to the high-frequency power source 4, and a second high-frequency power source 100. Also serves as a grounding housing of the second matching circuit for returning the high-frequency current from the bottom of the processing vessel 3 to the high-frequency power source 100.

第1の高周波電源4からの高周波電流は、高周波電源4→整合回路41→下部電極3→プラズマ→上部電極5→第1のインピーダンス調整部6A〜6C→処理容器2→マッチングボックス42の経路で流れ、第2の高周波電源100からの高周波電流は、高周波電源100→整合回路103→下部電極5→プラズマ→上部電極3→第2のインピーダンス調整部9A〜9C→処理容器2→マッチングボックス42の経路で流れる。   The high-frequency current from the first high-frequency power source 4 is a route of the high-frequency power source 4 → the matching circuit 41 → the lower electrode 3 → the plasma → the upper electrode 5 → the first impedance adjusting units 6A to 6C → the processing container 2 → the matching box 42. The high-frequency current from the second high-frequency power supply 100 flows from the high-frequency power supply 100 → the matching circuit 103 → the lower electrode 5 → the plasma → the upper electrode 3 → the second impedance adjusting units 9A to 9C → the processing container 2 → the matching box 42. It flows along the route.

第1のインピーダンス調整部6A〜6Cは、下部電極5からプラズマ、上部電極3及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス42に至るまでの正常な経路における第1の高周波電源4の高周波のインピーダンス値が、下部電極5からプラズマ及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス42に至るまでの異常な経路における第1の高周波電源4の高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第1の高周波電源4から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することつまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の2%以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の10%以内となるように設定することが好ましい。   The first impedance adjusters 6A to 6C are configured to adjust the high frequency of the first high frequency power supply 4 in a normal path from the lower electrode 5 to the matching box 42 through the plasma, the upper electrode 3 and the wall of the processing vessel 2. The impedance value so that the impedance value becomes smaller than the high frequency impedance value of the first high frequency power supply 4 in an abnormal path from the lower electrode 5 to the matching box 42 through the plasma and the wall of the processing vessel 2. It is for adjusting. In reducing the impedance value of the normal path, the value of the current flowing through the normal path is obtained from the first high-frequency power supply 4 and is set so as to be the maximum value, that is, the impedance of the normal path is minimized. Ideally, it is set to be within the range of 2% of the maximum value of the current, but is preferably set to be within 10% of the maximum value of the current.

また第2のインピーダンス調整部9A〜9Cは、下部電極5からプラズマ、上部電極3及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス42に至るまでの正常な経路における第2の高周波電源100の高周波のインピーダンス値が、下部電極5からプラズマ及び処理容器2の壁部を介してマッチングボックス42に至るまでの異常な経路における第1の高周波電源4の高周波のインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものである。上記の正常な経路のインピーダンス値を小さくするにあたっては、第2の高周波電源100から正常な経路を流れる電流値を求め、それが最大値となるように設定することつまり正常な経路のインピーダンスが最小になるように設定することが理想であるが、実際には電流の最大値の2%以内であることが好ましく、少なくとも電流の最大値の10%以内となるように設定することが好ましい。   The second impedance adjusters 9A to 9C are provided with the high frequency of the second high frequency power supply 100 in a normal path from the lower electrode 5 to the matching box 42 through the plasma, the upper electrode 3 and the wall of the processing vessel 2. The impedance value of the first high-frequency power supply 4 in an abnormal path from the lower electrode 5 through the plasma and the wall of the processing vessel 2 to the matching box 42 becomes smaller than the impedance value of the first high-frequency power supply 4. It is for adjusting the value. In reducing the impedance value of the normal path, the value of the current flowing through the normal path from the second high-frequency power supply 100 is obtained and set so as to be the maximum value, that is, the impedance of the normal path is minimized. Ideally, it is set to be within the range of 2% of the maximum value of the current, but is preferably set to be within 10% of the maximum value of the current.

なお図8〜図10の実施の形態におけるインピーダンス調整部は、既述の図7に示すように容量成分をなす誘電体により構成してもよい。更に図4に示したようにプラズマ処理の種別とインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータを作成し、プラズマ種別を選択したときに自動でインピーダンス調整部を調整するようにしてもよい。   The impedance adjusting unit in the embodiment shown in FIGS. 8 to 10 may be formed of a dielectric material that forms a capacitive component as shown in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 4, data in which the plasma processing type and the adjustment value of the impedance adjustment unit are associated with each other may be created, and the impedance adjustment unit may be automatically adjusted when the plasma type is selected.

ここでインピーダンス調整部を複数設ける場合のレイアウトの一例について図11に示しておくと、この例では角型基板10の4隅(角部)である4ポイントP1〜P4及び中心部P5の計5ポイントに対応する部位(当該5ポイントの投影領域上)にインピーダンス調整部を設けるようにしている。   FIG. 11 shows an example of a layout in the case where a plurality of impedance adjusting units are provided. In this example, a total of 5 points including four points P1 to P4 which are four corners (corner portions) of the square substrate 10 and the central portion P5. An impedance adjustment unit is provided in a portion corresponding to the point (on the 5-point projection region).

以上において、上部電極3及び下部電極5の間の距離及び(電極間ギャップ)及び処理圧力の適切な値について記載しておくと、図1、図5及び図9のように高周波電源4が上部電極3側に接続されているタイプの装置においては、電極間ギャップが50mmから300mmが好ましく、処理圧力は13Pa〜27Pa(100mTorrから200mTorr)が好ましい。また図8及び図10のように高周波電源4が下部電極5側に接続されているタイプの装置においては、電極間ギャップが200mmから700mmが好ましく、処理圧力は0.7Pa〜13Pa(5mTorrから100mTorr)が好ましい。   In the above description, the distance between the upper electrode 3 and the lower electrode 5, the (interelectrode gap), and the appropriate values of the processing pressure are described. As shown in FIG. 1, FIG. 5, and FIG. In the type of apparatus connected to the electrode 3 side, the gap between the electrodes is preferably 50 mm to 300 mm, and the processing pressure is preferably 13 Pa to 27 Pa (100 mTorr to 200 mTorr). 8 and 10, the inter-electrode gap is preferably 200 mm to 700 mm, and the processing pressure is 0.7 Pa to 13 Pa (5 mTorr to 100 mTorr). ) Is preferred.

続いて本発明の効果を確認するための実験例について述べる。
(実験1)
A.実験方法
試験装置として図5に示すような平行平板型のプラズマ処理装置であって、下部電極におけるインピーダンス調整領域を4分割した(図5では3分割である)装置を用いた、インピーダンス調整部6として図12に示すようにインダクタ63と容量可変コンデンサ61とを直列接続したものを4本(6A〜6D)並列接続した。なお図12においてC0で表されている容量成分は下部電極と処理容器との間の誘電体の容量に相当するものである。
Next, experimental examples for confirming the effects of the present invention will be described.
(Experiment 1)
A. Experimental Method Impedance adjustment unit 6 using a parallel plate type plasma processing apparatus as shown in FIG. 5 as a test apparatus, in which the impedance adjustment region in the lower electrode is divided into four (in FIG. 5, three divisions). As shown in FIG. 12, four inductors (6A to 6D) in which an inductor 63 and a variable capacitance capacitor 61 are connected in series are connected in parallel. Note that the capacitance component represented by C0 in FIG. 12 corresponds to the capacitance of the dielectric between the lower electrode and the processing container.

そして容量可変コンデンサのトリマの位置を種々変えてインピーダンス調整部のインピーダンスを種々の値に設定し、各設定値毎に処理容器で発生したプラズマの状態を目視で観察すると共に、インピーダンス調整部と処理容器との間の導電路に流れる電流(下部電極に流れる電流)を検出しかつ上部電極の電圧を測定した。プラズマの発生条件については、上部電極及び下部電極の間を60mmに設定し、プラズマ発生用ガスとしてSF6ガス、HClガス及びHeガスの混合ガスを用い、高周波電源の周波数、電力を夫々13、56MHz、7.5kwに設定し、圧力を20Pa(150mTorr)に設定した。   The impedance adjustment unit is set to various values by changing the position of the variable capacitor trimmer, and the state of the plasma generated in the processing container is visually observed for each set value. The current flowing in the conductive path between the container (current flowing in the lower electrode) was detected and the voltage of the upper electrode was measured. As for the plasma generation conditions, the distance between the upper electrode and the lower electrode is set to 60 mm, a mixed gas of SF6 gas, HCl gas and He gas is used as the plasma generating gas, and the frequency and power of the high frequency power source are 13 and 56 MHz, respectively. 7.5 kw, and the pressure was set to 20 Pa (150 mTorr).

B.実験結果
図14は、容量可変コンデンサのトリマ位置と、当該コンデンサの容量、当該コンデンサのインピーダンス、インピーダンス調整部のインピーダンス値Z(L−C)、下部電極と処理容器との間のC0も含めたトータルのインピーダンス値、下部電極に流れる電流(下部電流)の値、上部電極の電圧(上部電圧)の値、及びプラズマの目視状態と、の関係を示した説明図である。プラズマの目視状態については、発光状態の均一性が極めて高い(◎)、発光状態の均一性が概ね良好(○)、発光状態の均一性がやや悪い(△)、発光状態の均一性が悪い(×)の4通りの評価を用いた。また図13に示した下部電流の値及び上部電圧の値については、夫々図14及び図15にてグラフ化して示してある。また図12において容量値の単位はpF、コンデンサのインピーダンス及びインピーダンス値の単位はΩ、電流値及び電圧値の単位は夫々A及びVである。
B. Experimental Results FIG. 14 includes the trimmer position of the variable capacitance capacitor, the capacitance of the capacitor, the impedance of the capacitor, the impedance value Z (LC) of the impedance adjustment unit, and C0 between the lower electrode and the processing container. It is explanatory drawing which showed the relationship with the total impedance value, the value of the electric current (lower current) which flows into a lower electrode, the value of the voltage (upper voltage) of an upper electrode, and the visual state of plasma. Regarding the visual state of the plasma, the uniformity of the light emission state is very high ()), the uniformity of the light emission state is generally good (◯), the uniformity of the light emission state is slightly bad (△), and the uniformity of the light emission state is poor. Four evaluations of (x) were used. Further, the values of the lower current and the upper voltage shown in FIG. 13 are shown as graphs in FIGS. 14 and 15, respectively. In FIG. 12, the unit of capacitance value is pF, the unit of impedance and impedance value of the capacitor is Ω, and the unit of current value and voltage value is A and V, respectively.

この結果から分かるように下部電流は79Aにて最大値となっており、このときのプラズマの状態が最も良い。下部電流が78Aになるとプラズマの状態は概ね良好という結果になり、下部電流が72Aではプラズマの状態はやや悪いという結果である。また66A以下ではプラズマの状態は極めて悪い。従って下部電流がほぼ最大値になるようにインピーダンス値を調整することが好ましい。この例では、測定誤差などを考慮すると下部電流が最大値から10%以内であることが好ましく、2%以内であればより好ましいと思われる。ここで下部電流値がほぼ最大になるということは、上部電圧値がほぼ最大になることつまり下部電極と処理容器との間のインピーダンス値がほぼ最小になるということである。別の言い方をすれば、下部電流値がほぼ最大になるということは、上部電極からプラズマを介して処理容器の壁部に流れる電流がほぼ最小になっているということであり、上部電極と処理容器の壁部との間の放電が抑えられ、プラズマの均一性が向上するということである。   As can be seen from this result, the lower current has a maximum value at 79 A, and the plasma state at this time is the best. When the lower current is 78 A, the result is that the plasma state is generally good, and when the lower current is 72 A, the result is that the plasma state is somewhat poor. At 66A or less, the plasma state is extremely bad. Therefore, it is preferable to adjust the impedance value so that the lower current becomes almost the maximum value. In this example, considering the measurement error, the lower current is preferably within 10% of the maximum value, and more preferably within 2%. Here, the fact that the lower current value is substantially maximized means that the upper voltage value is substantially maximized, that is, the impedance value between the lower electrode and the processing container is substantially minimized. In other words, the fact that the lower current value is almost maximized means that the current flowing from the upper electrode through the plasma to the wall of the processing vessel is almost minimized. This means that the discharge between the container and the wall of the container is suppressed, and the uniformity of the plasma is improved.

(実験2)
A.実験方法
試験装置として図9に示すような上下に高周波電源4、100を設けた2周波タイプの平行平板型のプラズマ処理装置を用い、2000mm×2200mmの角形の基板表面に成膜されたシリコン膜に対して、エッチングを行った。処理条件は以下の通りである。
処理ガス:SF6ガス、HClガス及びHeガス
上部側の高周波電源の周波数及び電力:13.56MHz及び20kW
下部側の高周波電源の周波数:3.2MHz及び4kW
処理圧力:20Pa(150mTorr)
また上部側の高周波電源4からの高周波に対するインピーダンス調整部と下部側の高周波電源100からの高周波に対するインピーダンス調整部とを、いずれも角形基板の4隅及び中心部に対応する位置の合計4個所に設けた。各インピーダンス調整部としては図3(d)に示す容量可変コンデンサ及びインダクタを直列接続したものを用いた。そして各インピーダンス調整部に直列に挿入した電流計により、下部電極側に流れる電流値(前記電流計の電流値の合計値)が最小になる調整ポイントにおいて、基板表面において面内に設定した多数の位置におけるエッチング速度の平均値とエッチング速度の面内均一性について調べた。更に上述の処理条件と同じ条件においてインピーダンス調整部を設けない場合、下部電極側に印加する電力をゼロにした場合、下部側の高周波電源を設けない場合の夫々において、同様にしてエッチング速度の平均値とエッチング速度の面内均一性について調べた。
(Experiment 2)
A. Experimental Method A silicon film formed on the surface of a square substrate of 2000 mm × 2200 mm using a two-frequency parallel plate type plasma processing apparatus provided with high-frequency power supplies 4 and 100 as shown in FIG. Etching was performed. The processing conditions are as follows.
Process gas: SF6 gas, HCl gas and He gas upper side high frequency power supply frequency and power: 13.56 MHz and 20 kW
The frequency of the high frequency power supply on the lower side: 3.2 MHz and 4 kW
Processing pressure: 20 Pa (150 mTorr)
Further, the impedance adjustment unit for high frequency from the high frequency power supply 4 on the upper side and the impedance adjustment unit for high frequency from the high frequency power supply 100 on the lower side are all in a total of four positions corresponding to the four corners and the center of the rectangular substrate. Provided. As each impedance adjusting unit, a variable capacitance capacitor and an inductor connected in series as shown in FIG. And, by an ammeter inserted in series in each impedance adjustment section, at the adjustment point at which the current value flowing through the lower electrode side (the total value of the current values of the ammeter) is minimized, a number of in-plane settings on the substrate surface The average value of the etching rate at the position and the in-plane uniformity of the etching rate were investigated. Further, when the impedance adjusting unit is not provided under the same conditions as the above-described processing conditions, the etching rate average is similarly applied in the case where the power applied to the lower electrode side is zero and the lower side high frequency power source is not provided. The in-plane uniformity of the value and the etching rate was investigated.

B.実験結果
その結果を図16に示す。この結果から分かるように、上部電極だけに高周波電源を接続した場合に比べて下部電極にも高周波電源を接続することにより、エッチングレートが向上することが分かる。しかしながらそのように上下2周波とすることによりエッチングレートの面内均一性が悪くなるが、インピーダンス調整部により下部電極側に流れる電流値が最小になるようにインピーダンスを調整することで、エッチングレートの面内均一性も向上する。
B. Experimental results The results are shown in FIG. As can be seen from this result, it is understood that the etching rate is improved by connecting the high frequency power source to the lower electrode as compared with the case where the high frequency power source is connected only to the upper electrode. However, the in-plane uniformity of the etching rate is deteriorated by setting the upper and lower two frequencies in this way, but by adjusting the impedance so that the current value flowing to the lower electrode side is minimized by the impedance adjusting unit, In-plane uniformity is also improved.

本発明の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of the plasma processing apparatus which is embodiment of this invention. 上記の実施の形態の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of said embodiment. 上記の実施の形態に用いられるインピーダンス調整部の例を示す構成図である。It is a block diagram which shows the example of the impedance adjustment part used for said embodiment. 上記の実施の形態の一例を示す構成図である。It is a block diagram which shows an example of said embodiment. 本発明の他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of the plasma processing apparatus which is other embodiment of this invention. 図5の実施の形態の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of embodiment of FIG. 本発明の更に他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of the plasma processing apparatus which is further another embodiment of this invention. 本発明の更にまた他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of the plasma processing apparatus which is further another embodiment of this invention. 上記実施の形態以外の他のプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of other plasma processing apparatuses other than the said embodiment. 上記実施の形態以外の更に他の実施の形態であるプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of the plasma processing apparatus which is further another embodiment other than the said embodiment. インピーダンス調整部の設置位置を基板上の位置(ポイント)に対応して示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the installation position of the impedance adjustment part corresponding to the position (point) on a board | substrate. 本発明の効果を確認するための一の実験に用いたインピーダンス調整部の回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the circuit of the impedance adjustment part used for one experiment for confirming the effect of this invention. 上記一の実験結果の全体のデータを示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the whole data of said 1 experimental result. 上記一の実験結果であるインピーダンス調整部の調整位置と高周波電流との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the adjustment position of the impedance adjustment part which is said 1 experimental result, and a high frequency current. 上記一の実験結果であるインピーダンス調整部の調整位置と高周波電圧との関係を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the relationship between the adjustment position of the impedance adjustment part which is said one experiment result, and a high frequency voltage. 他の実験結果である基板上のシリコンのエッチングレートとエッチングレートの面内均一性とを示す特性図である。It is a characteristic view which shows the etching rate of the silicon | silicone on the board | substrate which is another experimental result, and the in-plane uniformity of an etching rate. 従来のプラズマ処理装置の全体構成の概略を示す縦断側面図である。It is a vertical side view which shows the outline of the whole structure of the conventional plasma processing apparatus. 従来例の等価回路を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the equivalent circuit of a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

10 基板
2 処理容器
3 上部電極
31 絶縁材
32 ガス供給路
4 高周波電源
42 マッチングボックス
44 同軸ケーブル
5 下部電極
51 導電路
53 支持板
6、6A〜6C インピーダンス調整部
7 制御部
8、8A、8B 誘電体プレート
9A、9B インピーダンス調整部
100 高周波電源
102 マッチングボックス
104 同軸ケーブル













DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Substrate 2 Processing container 3 Upper electrode 31 Insulating material 32 Gas supply path 4 High frequency power supply 42 Matching box 44 Coaxial cable 5 Lower electrode 51 Conductive path 53 Support plate 6, 6A-6C Impedance adjustment part 7 Control part 8, 8A, 8B Dielectric Body plate 9A, 9B Impedance adjustment part 100 High frequency power supply 102 Matching box 104 Coaxial cable













Claims (27)

処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が、カソード電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma,
A cathode electrode and an anode electrode, which are insulated from the processing container and provided opposite to each other in the processing container;
A high frequency power source having one end connected to the cathode electrode via a matching circuit;
The one end side is connected to the anode electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes an impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on an electrode located on the lower side of the cathode electrode and the anode electrode,
The impedance adjustment unit has an impedance value from the cathode electrode through the plasma, the anode electrode and the processing container wall to the grounded casing of the matching circuit, and the impedance value from the cathode electrode through the plasma and the processing container wall. A plasma processing apparatus for adjusting an impedance value to be smaller than an impedance value up to a grounding housing of a matching circuit.
処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられたカソード電極及びアノード電極と、
前記カソード電極に整合回路を介してその一端側が接続された高周波電源と、
その一端側が前記アノード電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含むインピーダンス調整部と、を備え、
前記カソード電極及びアノード電極のうち下方側に位置する電極上に基板が載置され、
インピーダンス調整部は、カソード電極からプラズマ、アノード電極及び処理容器の壁部を介して前記整合回路の接地筐体に至るまでのインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma,
A cathode electrode and an anode electrode, which are insulated from the processing container and provided opposite to each other in the processing container;
A high frequency power source having one end connected to the cathode electrode via a matching circuit;
The one end side is connected to the anode electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes an impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on an electrode located on the lower side of the cathode electrode and the anode electrode,
The impedance adjuster is for adjusting the impedance value so that the impedance value from the cathode electrode through the plasma, the anode electrode and the wall of the processing vessel to the grounded casing of the matching circuit is minimized. There is provided a plasma processing apparatus.
インピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整してアノード電極に流れ込む電流値を変えていったときにその最大値から10%以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。   The impedance adjustment unit is characterized in that the impedance value is set such that a value within 10% of the maximum value is obtained when the current value flowing into the anode electrode is changed by adjusting the impedance value. The plasma processing apparatus according to claim 1. インピーダンス調整部は、インピーダンス値を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the impedance adjustment unit is configured to be able to vary an impedance value. プラズマ処理の種別とインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出してインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   Data in which the type of plasma processing and the adjustment value of the impedance adjustment unit are associated with each other is stored, and the control signal for adjusting the impedance adjustment unit is output by reading the impedance adjustment value according to the selected type of plasma processing The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a control unit. インピーダンス調整部は、アノード電極と処理容器との間に設けられた容量成分をなす誘電体であることを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the impedance adjusting unit is a dielectric that forms a capacitive component provided between the anode electrode and the processing container. インピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、アノード電極における横方向に互いに離れた部位に接続されていることを特徴とする請求項1または2記載のプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a plurality of impedance adjusting units are used, and one end side of each impedance adjusting unit is connected to a portion of the anode electrode that is laterally separated from each other. 処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、前記上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、上部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第2のインピーダンス調整部は、前記下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma,
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high-frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the upper electrode via a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
A first impedance adjustment unit including one end side connected to the lower electrode and the other end side connected to the processing container, and including a capacitance component;
A second impedance adjusting unit including one end side connected to the upper electrode and the other end side connected to the processing container and including a capacitive component;
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the first high-frequency power source from the upper electrode through the plasma, the lower electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the first matching circuit. The impedance value is adjusted to be smaller than the impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the upper electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounded casing of the first matching circuit. Is for
The second impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode to the ground casing of the second matching circuit through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container. The impedance value is adjusted to be smaller than the impedance value at the frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma and the wall of the processing container to the ground casing of the second matching circuit. A plasma processing apparatus characterized in that:
処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記上部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記下部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、上部電極からプラズマ、下部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
また第2のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma,
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high-frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the upper electrode via a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
A first impedance adjustment unit including one end side connected to the lower electrode and the other end side connected to the processing container, and including a capacitance component;
A second impedance adjusting unit including one end side connected to the upper electrode and the other end side connected to the processing container and including a capacitive component;
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has a minimum impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the upper electrode through the plasma, the lower electrode, and the wall of the processing container to the grounded casing of the first matching circuit. Is to adjust the impedance value so that
The second impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the second matching circuit. A plasma processing apparatus for adjusting an impedance value so as to be minimized.
第1のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して下部電極に流れ込む第1の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から10%以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定され、
第2のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して上部電極に流れ込む第2の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から10%以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることを特徴とする請求項8または9に記載のプラズマ処理装置。
The first impedance adjustment unit adjusts the impedance value so that a value within 10% of the maximum value is obtained when the high-frequency current value of the first high-frequency power source flowing into the lower electrode is changed. Value is set,
The second impedance adjustment unit adjusts the impedance value so that when the high-frequency current value of the second high-frequency power source flowing into the upper electrode is changed, a value within 10% of the maximum value is obtained. 10. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein a value is set.
第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部は、夫々第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値及び第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項8または9記載のプラズマ処理装置。   The first impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit are configured to be able to vary the impedance value at the frequency of the first high-frequency power source and the impedance value at the frequency of the second high-frequency power source, respectively. The plasma processing apparatus according to claim 8 or 9. プラズマ処理の種別と第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出して第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項8または9記載のプラズマ処理装置。   Data in which the type of plasma processing is associated with the adjustment values of the first impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit is stored, and the impedance adjustment value corresponding to the selected type of plasma processing is read out and the first 10. The plasma processing apparatus according to claim 8, further comprising a control unit that outputs a control signal for adjusting the impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit. 第1のインピーダンス調整部は、下部電極と処理容器との間に設けられた容量成分をなす誘電体であり、第2のインピーダンス調整部は、上部電極と処理容器との間に設けられた容量成分をなす誘電体であることを特徴とする請求項8または9記載のプラズマ処理装置。   The first impedance adjustment unit is a dielectric that forms a capacitive component provided between the lower electrode and the processing container, and the second impedance adjustment unit is a capacitance provided between the upper electrode and the processing container. 10. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the plasma processing apparatus is a dielectric material. 第1のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、
第2のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、上部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されていることを特徴とする請求項8または9記載のプラズマ処理装置。
A plurality of first impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a part of the lower electrode that is separated from each other in the lateral direction,
The plasma processing according to claim 8 or 9, wherein a plurality of second impedance adjustment sections are used, and one end side of each impedance adjustment section is connected to a portion of the upper electrode that is laterally separated from each other. apparatus.
処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第2のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が、下部電極からプラズマ及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値よりも小さくなるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma,
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the lower electrode through a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
The one end side is connected to the upper electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes a first impedance adjustment unit and a second impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the first high-frequency power source from the lower electrode to the ground casing of the first matching circuit through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container. In order to adjust the impedance value so as to be smaller than the impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the lower electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounded casing of the first matching circuit. And
The second impedance adjustment unit has an impedance value at a frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode to the ground casing of the second matching circuit via the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container. In order to adjust the impedance value to be smaller than the impedance value at the frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma and the wall of the processing vessel to the grounded housing of the second matching circuit. A plasma processing apparatus characterized by the above.
処理容器内にて高周波電力により処理ガスをプラズマ化し、そのプラズマにより基板に対して処理を行うためのプラズマ処理装置において、
この処理容器内に当該処理容器とは絶縁されかつ互いに上下に対向して設けられた上部電極及び下部電極と、
前記下部電極に第1の整合回路を介してその一端側が接続された10MHz〜30MHzの第1の高周波電源と、
前記下部電極に第2の整合回路を介してその一端側が接続された2MHz〜6MHzの第2の高周波電源と、
その一端側が前記上部電極に接続されると共に、他端側が前記処理容器に接続され、容量成分を含む第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部と、を備え、
前記下部電極上に基板が載置され、
第1のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第1の整合回路の接地筐体に至るまでの第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであり、
第2のインピーダンス調整部は、下部電極からプラズマ、上部電極及び処理容器の壁部を介して前記第2の整合回路の接地筐体に至るまでの第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値が最小になるようにそのインピーダンス値を調整するためのものであることを特徴とするプラズマ処理装置。
In a plasma processing apparatus for converting a processing gas into plasma with high-frequency power in a processing container and processing the substrate with the plasma,
An upper electrode and a lower electrode which are insulated from the processing container and provided vertically opposite each other in the processing container;
A first high frequency power source of 10 MHz to 30 MHz having one end connected to the lower electrode through a first matching circuit;
A second high frequency power source of 2 MHz to 6 MHz, one end of which is connected to the lower electrode via a second matching circuit;
The one end side is connected to the upper electrode, the other end side is connected to the processing container, and includes a first impedance adjustment unit and a second impedance adjustment unit including a capacitance component,
A substrate is placed on the lower electrode;
The first impedance adjustment unit has a minimum impedance value at the frequency of the first high-frequency power source from the lower electrode through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container to the grounded casing of the first matching circuit. Is to adjust the impedance value so that
The second impedance adjustment unit has a minimum impedance value at the frequency of the second high-frequency power source from the lower electrode through the plasma, the upper electrode, and the wall of the processing container to the ground casing of the second matching circuit. A plasma processing apparatus for adjusting the impedance value so that
第1のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して上部電極に流れ込む第1の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から10%以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定され、
第2のインピーダンス調整部は、インピーダンス値を調整して上部電極に流れ込む第2の高周波電源の高周波の電流値を変えていったときにその最大値から10%以内の値が得られるようにインピーダンス値が設定されていることを特徴とする請求項15または16に記載のプラズマ処理装置。
The first impedance adjustment unit adjusts the impedance value so that when the high-frequency current value of the first high-frequency power source flowing into the upper electrode is changed, a value within 10% of the maximum value is obtained. Value is set,
The second impedance adjustment unit adjusts the impedance value so that when the high-frequency current value of the second high-frequency power source flowing into the upper electrode is changed, a value within 10% of the maximum value is obtained. The plasma processing apparatus according to claim 15 or 16, wherein a value is set.
第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部は、夫々第1の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値及び第2の高周波電源の周波数におけるインピーダンス値を可変できるように構成されていることを特徴とする請求項15または16記載のプラズマ処理装置。   The first impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit are configured to be able to vary the impedance value at the frequency of the first high-frequency power source and the impedance value at the frequency of the second high-frequency power source, respectively. The plasma processing apparatus according to claim 15 or 16. プラズマ処理の種別と第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部の調整値とを対応付けたデータが記憶され、選択されたプラズマ処理の種別に応じたインピーダンス調整値を読み出して第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部を調整するための制御信号を出力する制御部を備えたことを特徴とする請求項15または16記載のプラズマ処理装置。   Data in which the type of plasma processing is associated with the adjustment values of the first impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit is stored, and the impedance adjustment value corresponding to the selected type of plasma processing is read out and the first 17. The plasma processing apparatus according to claim 15, further comprising a control unit that outputs a control signal for adjusting the impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit. 第1のインピーダンス調整部及び第2のインピーダンス調整部は、各々上部電極と処理容器のとの間に設けられた容量成分をなす誘電体であることを特徴とする請求項15または16記載のプラズマ処理装置。   17. The plasma according to claim 15, wherein each of the first impedance adjustment unit and the second impedance adjustment unit is a dielectric that forms a capacitive component provided between the upper electrode and the processing vessel. Processing equipment. 第1のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されており、
第2のインピーダンス調整部は複数個用いられ、各インピーダンス調整部の一端側は、下部電極における横方向に互いに離れた部位に接続されていることを特徴とする請求項15または16記載のプラズマ処理装置。
A plurality of first impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a part of the lower electrode that is separated from each other in the lateral direction,
The plasma processing according to claim 15 or 16, wherein a plurality of second impedance adjustment units are used, and one end side of each impedance adjustment unit is connected to a portion of the lower electrode that is laterally separated from each other. apparatus.
基板の面積は、1m2 以上であることを特徴とする請求項1、2、8、9、15または16に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an area of the substrate is 1 m 2 or more. 使用する高周波電力の合計値が10kW以上であることを特徴とする請求項22記載のプラズマ処理装置。   23. The plasma processing apparatus according to claim 22, wherein the total value of the high-frequency power used is 10 kW or more. カソード電極及びアノード電極は夫々上部電極及び下部電極を構成し、
高周波電源の周波数は、10MHzから30MHzであり、
基板の面積は、1m2 以上であり、
上部電極及び下部電極のギャップが50mmから300mmであり、処理圧力は13Pa〜27Paであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われることを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。
The cathode electrode and the anode electrode constitute an upper electrode and a lower electrode, respectively.
The frequency of the high frequency power supply is 10 MHz to 30 MHz,
The area of the substrate is 1 m 2 or more,
The gap between the upper electrode and the lower electrode is 50 mm to 300 mm, the processing pressure is 13 Pa to 27 Pa,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an etching process is performed on the substrate with a processing gas containing halogen.
カソード電極及びアノード電極は夫々下部電極及び上部電極を構成し、
高周波電源の周波数は、10MHzから30MHzであり、
基板の面積は、1m2 以上であり、
上部電極及び下部電極のギャップが200mmから700mmであり、処理圧力は0.7Pa〜13Paであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われることを特徴とする請求項1または2に記載のプラズマ処理装置。
The cathode electrode and the anode electrode constitute a lower electrode and an upper electrode, respectively.
The frequency of the high frequency power supply is 10 MHz to 30 MHz,
The area of the substrate is 1 m 2 or more,
The gap between the upper electrode and the lower electrode is 200 mm to 700 mm, the processing pressure is 0.7 Pa to 13 Pa,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein an etching process is performed on the substrate with a processing gas containing halogen.
基板の面積は、1m2 以上であり、
第1の高周波電源が上部電極側に接続され、
上部電極及び下部電極のギャップが50mmから300mmであり、処理圧力は13Pa〜27Paであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われることを特徴とする請求項8または9に記載のプラズマ処理装置。
The area of the substrate is 1 m 2 or more,
A first high frequency power source is connected to the upper electrode side;
The gap between the upper electrode and the lower electrode is 50 mm to 300 mm, the processing pressure is 13 Pa to 27 Pa,
10. The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein an etching process is performed on the substrate with a processing gas containing halogen.
基板の面積は、1m2 以上であり、
第1の高周波電源が下部電極側に接続され、
上部電極及び下部電極のギャップが200mmから700mmであり、処理圧力は0.7Pa〜13Paであり、
ハロゲンを含む処理ガスにより基板に対してエッチング処理が行われることを特徴とする請求項15または16に記載のプラズマ処理装置。





















The area of the substrate is 1 m 2 or more,
A first high frequency power source is connected to the lower electrode side;
The gap between the upper electrode and the lower electrode is 200 mm to 700 mm, the processing pressure is 0.7 Pa to 13 Pa,
The plasma processing apparatus according to claim 15, wherein an etching process is performed on the substrate with a processing gas containing halogen.





















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