JP2007266005A - Spiral resonant device for plasma generation - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体基板などにエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理を施すプラズマ処理装置に適用されるプラズマ生成用の螺旋共振装置であって、処理条件の変更に対応して簡単に共振特性を適合させ得るプラズマ生成用の螺旋共振装置に関するものである。 The present invention is a spiral resonator for plasma generation applied to a plasma processing apparatus that performs processing such as etching, ashing, and CVD on a semiconductor substrate and the like, and easily adapts resonance characteristics in response to changes in processing conditions. The present invention relates to a spiral resonator for plasma generation that can be performed.
プラズマ処理装置は、例えば、半導体基板に対するドライエッチング、イオンエッチング、アッシング、プラズマ蒸着などの種々の乾式処理に使用される。この種の処理の中、例えば、ＣＶＤ処理においては、ラジカルによる反応を促進し、イオンダメージを極力低減することが要求される。すなわち、過剰なイオンは、基板における層間での材料の混合、酸化物の破壊、汚染物質の侵入、形質変化などを惹起する。また、高精度に選択比を規定するエッチング処理などにおいては、低選択性をもたらすイオン衝撃を避けるのが好ましい。 The plasma processing apparatus is used for various dry processes such as dry etching, ion etching, ashing, and plasma deposition on a semiconductor substrate. Among these types of processing, for example, in CVD processing, it is required to promote reaction by radicals and to reduce ion damage as much as possible. That is, excessive ions cause mixing of materials between layers in the substrate, destruction of oxides, invasion of contaminants, phenotypic changes, and the like. Moreover, it is preferable to avoid ion bombardment that brings about low selectivity in an etching process or the like that prescribes the selection ratio with high accuracy.
本発明者等は、電位の低いプラズマを得ることを主眼に鋭意検討した結果、特に全波長モードで共振するコイル（螺旋共振コイル）によって定在波を誘導し、減圧容器内に誘導電界を発生させることにより、位相電圧と逆位相電圧を互いに相殺し、位相電圧の切り替わり点、すなわち、電位が略ゼロのノードにおいて、誘導性結合によって極めて電位の低いプラズマを励起し得る螺旋共振装置に関する技術を見出し、先に、「誘導結合によるプラズマ放電処理方法」として特許出願済みである。 As a result of diligent studies focusing on obtaining a low-potential plasma, the present inventors induced a standing wave by a coil that resonates in all-wavelength mode (helical resonance coil), and generated an induced electric field in the decompression vessel. Therefore, the technology related to the helical resonance device that can cancel the phase voltage and the antiphase voltage from each other and excite a plasma having a very low potential by inductive coupling at the phase voltage switching point, that is, a node where the potential is substantially zero. The patent application has already been filed as “Plasma Discharge Treatment Method by Inductive Coupling”.
ところで、上記の様な螺旋共振装置においては、一種類の処理のみに適用する場合は予め共振特性（共振周波数およびインピーダンス）を一定に設定しておけばよいが、実際、幾つかの処理に適用せんとした場合、プラズマ自体の抵抗成分、ならびに、共振コイルの電圧部とプラズマとの間の容量結合がプラズマの種類（処理条件）によって異なるため、処理条件の変更により共振器の共振特性にずれが生じ、プラズマ電位が高くなると言う問題がある。特に、プラズマの容量結合や誘導結合によるプラズマ発生回路の負荷インピーダンスの電源側インピーダンスに対する不整合は実効負荷電力の低下を惹起する。 By the way, in the helical resonance apparatus as described above, when applied to only one type of processing, the resonance characteristics (resonance frequency and impedance) may be set to be constant in advance. In this case, the resistance component of the plasma itself and the capacitive coupling between the voltage part of the resonant coil and the plasma differ depending on the type of plasma (processing conditions). This causes a problem that the plasma potential is increased. In particular, mismatching of the load impedance of the plasma generation circuit with respect to the power supply side impedance due to plasma capacitive coupling or inductive coupling causes a reduction in effective load power.
もっとも、従来の同軸給電型や対向電極型のプラズマ装置では、容器側のプラズマ発生回路におけるインピーダンスの変動を調整し、電力の転送効率を高めるためのＬＣネットワーク回路（マッチング回路）が設けられている。しかしながら、マッチング回路は、それ自体がプラズマ発生回路の一部として機能するために電力を消費し、また、可変コンデンサの応答速度が遅く且つプラズマ状態も常に変動するため、インピーダンス整合回路によっては完全な整合が得られていないのが実情である。 However, the conventional coaxial power supply type or counter electrode type plasma apparatus is provided with an LC network circuit (matching circuit) for adjusting impedance fluctuations in the plasma generation circuit on the container side and increasing the power transfer efficiency. . However, since the matching circuit itself consumes power because it functions as a part of the plasma generation circuit, and the response speed of the variable capacitor is slow and the plasma state always fluctuates. The reality is that consistency is not achieved.
本発明は、上記の螺旋共振装置における効用を一層高めるべくなされたものであり、その目的は、半導体基板などにエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処理を施すプラズマ処理装置に適用されるプラズマ生成用の螺旋共振装置であって、処理条件の変更に対応して簡単に共振特性を適合させ得る様に改良されたプラズマ生成用の螺旋共振装置を提供することにある。 The present invention has been made in order to further enhance the utility of the above-described helical resonance apparatus, and its purpose is to generate plasma applied to a plasma processing apparatus that performs processes such as etching, ashing, and CVD on a semiconductor substrate and the like. An object of the present invention is to provide a spiral resonator for plasma generation which is improved so that the resonance characteristics can be easily adapted in response to changes in processing conditions.
上記の課題を解決するため、本発明に係るプラズマ生成用の螺旋共振装置は、減圧可能に構成され且つプラズマ用ガスが供給される容器と、当該容器の外周に巻回された共振コイルと、当該共振コイルの外周に配置され且つ電気的に接地された外側シールドとから成る共振器、ならびに、前記共振コイルに所定周波数の高周波電力を供給する高周波電源を備え、かつ、前記共振コイルの電気的長さが前記所定周波数における１波長の整数倍または半波長もしくは１／４波長に相当する長さに設定されたプラズマ生成用の螺旋共振装置において、前記共振コイルは、前記共振器の負荷インピーダンスが前記高周波電源側のインピーダンスに整合する様に、処理条件に応じて接地位置を選択可能に構成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a spiral resonator for plasma generation according to the present invention includes a container configured to be depressurized and supplied with a plasma gas, a resonance coil wound around the outer periphery of the container, A resonator comprising an outer shield disposed on the outer periphery of the resonance coil and electrically grounded; and a high-frequency power source for supplying high-frequency power of a predetermined frequency to the resonance coil; and In the spiral resonator for plasma generation, the length of which is set to an integral multiple of one wavelength at the predetermined frequency or a length corresponding to a half wavelength or a quarter wavelength, the resonant coil has a load impedance of the resonator. The grounding position can be selected according to the processing conditions so as to match the impedance on the high-frequency power source side.
すなわち、共振コイルにおいて接地位置を選択可能に構成された構造は、処理条件に応じて共振器の負荷インピーダンスを高周波電源側のインピーダンスに直ちに整合させることが出来るため、共振器において最適な共振特性が得られ、しかも、高周波電力を最大限に供給できる。 In other words, the structure in which the grounding position can be selected in the resonance coil can immediately match the load impedance of the resonator with the impedance on the high frequency power supply side according to the processing conditions. In addition, high frequency power can be supplied to the maximum.
また、上記プラズマ生成用の螺旋共振装置においては、より簡便に共振コイルの接地位置を選択するため、共振コイルと外側シールドの間に介装された真空リレーにより、前記共振コイルの接地位置を切替可能に構成されているのが好ましい。 In the above-described plasma generating helical resonance apparatus, the grounding position of the resonance coil is switched by a vacuum relay interposed between the resonance coil and the outer shield in order to more easily select the grounding position of the resonance coil. It is preferable that it is configured.
更に、上記の各プラズマ生成用の螺旋共振装置においては、電力の転送効率を一層高めるため、高周波電源には、その出力側に設置された反射波パワーメータによって検出される反射波電力が最小となる様に発振周波数を調整する周波数整合器が付設されていてもよい。 Further, in each of the above-described spiral resonators for generating plasma, the reflected wave power detected by the reflected wave power meter installed on the output side of the high frequency power supply is minimized in order to further increase the power transfer efficiency. A frequency matching unit for adjusting the oscillation frequency may be attached as described above.
また、上記の各プラズマ生成用の螺旋共振装置においては、電力の転送効率を一層高めるため、高周波電源には、その出力側に設置された位相検出器によって検出される電圧と電流の位相差が０°となる様に発振周波数を調整する周波数整合器が付設されていてもよい。 Further, in each of the above-described spiral resonators for generating plasma, in order to further increase the power transfer efficiency, the high-frequency power source has a phase difference between the voltage and current detected by the phase detector installed on the output side thereof. A frequency matching unit that adjusts the oscillation frequency so as to be 0 ° may be provided.
本発明に係るプラズマ生成用の螺旋共振装置によれば、予め設定された幾つかの処理条件に対応して複数設けられた共振コイルの接地位置を選択でき、処理条件の変更に応じて共振器側の負荷インピーダンスを直ちに整合させることが出来るため、処理条件を変更する都度に初期調整を行う必要がなく、プロセスを変更した場合に迅速に対応することが出来、そして、共振器において最適な共振特性が得られ、高周波電力を最大限に供給できる。 According to the spiral resonator for plasma generation according to the present invention, the grounding positions of a plurality of resonance coils provided corresponding to several preset processing conditions can be selected, and the resonator can be changed according to changes in the processing conditions. The load impedance on the side can be matched immediately, so there is no need to make initial adjustments every time the processing conditions are changed, and it is possible to respond quickly when the process is changed, and optimal resonance in the resonator Characteristics can be obtained and high-frequency power can be supplied to the maximum.
また、反射波電力が最小となる様に発振周波数を調整する周波数整合器が高周波電源に付設されたプラズマ生成用の螺旋共振装置、ならびに、電圧と電流の位相差が０°となる様に発振周波数を調整する周波数整合器が高周波電源に付設されたプラズマ生成用の螺旋共振装置によれば、周波数整合器が螺旋共振装置の作動時における共振状態の僅かなずれに対応し、正確に共振する周波数の高周波電力を高周波電源に出力させるため、電力の転送効率を一層最大限に高めることが出来る。従って、一層正確な定在波を形成でき、電位の極めて低い安定したプラズマを維持できる。 In addition, a frequency generator that adjusts the oscillation frequency so that the reflected wave power is minimized, a spiral resonator for plasma generation with a high-frequency power supply, and oscillation so that the phase difference between voltage and current is 0 ° According to the plasma generating helical resonance device in which the frequency matching device for adjusting the frequency is attached to the high frequency power supply, the frequency matching device can resonate accurately in response to a slight shift in the resonance state when the helical resonance device is operated. Since the high frequency power of the frequency is output to the high frequency power source, the power transfer efficiency can be further maximized. Therefore, a more accurate standing wave can be formed, and a stable plasma with a very low potential can be maintained.
本発明に係るプラズマ生成用の螺旋共振装置の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、プラズマ処理装置に適用したプラズマ生成用の螺旋共振装置の概要を示す縦断面図である。図２は、共振コイルにおける接地位置の選択手段の一例を示すブロック図である。図３〜図５は、共振コイルの接地位置と共振器の電気的特性の関係を示す波形図である。図６及び図７は、各々、高周波電源に設けられた周波数整合器の構成例を示す回路ブロック図である。以下、実施形態の説明においては、プラズマ生成用の螺旋共振装置を「螺旋共振装置」と略記する。また、被処理物としての半導体基板または半導体素子を「基板」と略記する。 An embodiment of a spiral resonator for plasma generation according to the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing an outline of a spiral resonator for plasma generation applied to a plasma processing apparatus. FIG. 2 is a block diagram illustrating an example of a ground position selection unit in the resonance coil. 3 to 5 are waveform diagrams showing the relationship between the grounding position of the resonance coil and the electrical characteristics of the resonator. 6 and 7 are circuit block diagrams each showing a configuration example of a frequency matching unit provided in a high-frequency power source. Hereinafter, in the description of the embodiments, the spiral resonator for plasma generation is abbreviated as “spiral resonator”. Further, a semiconductor substrate or a semiconductor element as an object to be processed is abbreviated as “substrate”.
本発明の螺旋共振装置は、主にプラズマ処理装置に適用される装置であり、図１に示す様に、減圧可能に構成され且つプラズマ用ガスが供給される容器（１１）と、当該容器の外周に巻回された共振コイル（１２）と、当該共振コイルの外周に配置され且つ電気的に接地された外側シールド（１３）とから成る共振器（１）、ならびに、共振コイル（１２）に所定周波数の高周波電力を供給する高周波電源（２）を備えている。 The helical resonance apparatus of the present invention is an apparatus mainly applied to a plasma processing apparatus. As shown in FIG. 1, a container (11) configured to be depressurized and supplied with plasma gas, and the container A resonator (1) comprising a resonance coil (12) wound around the outer periphery and an outer shield (13) disposed on the outer periphery of the resonance coil and electrically grounded, and the resonance coil (12). A high frequency power supply (2) for supplying high frequency power of a predetermined frequency is provided.
容器（１１）は、通常、高純度の石英硝子やセラミックスにて円筒状に形成された所謂チャンバーである。容器（１１）は、プラズマ処理装置に適用する場合、通常、軸線が垂直になる様に配置され、後述のプラズマ処理装置のトッププレート（４２）及び基板処理室（５）によって上下端を気密に封止される。容器（１１）の下方（プラズマ装置の基板処理室）には、真空ポンプに接続され且つ容器（１１）内部を真空引きするための排気管（４１）が設けられ、容器（１１）の上部（トッププレート（４２））には、材料ガス供給設備から伸長され且つ所要のプラズマ用ガスを供給するためのガス供給管（４３）が付設される。 The container (11) is usually a so-called chamber formed in a cylindrical shape with high-purity quartz glass or ceramics. When applied to a plasma processing apparatus, the container (11) is usually arranged so that its axis is vertical, and the upper and lower ends are hermetically sealed by a top plate (42) and a substrate processing chamber (5) of the plasma processing apparatus described later. Sealed. Below the container (11) (substrate processing chamber of the plasma apparatus), an exhaust pipe (41) connected to a vacuum pump and for evacuating the inside of the container (11) is provided, and an upper part of the container (11) ( The top plate (42)) is provided with a gas supply pipe (43) that extends from the material gas supply facility and supplies a required plasma gas.
共振コイル（１２）は、所定の波長の定在波を形成するため、一定波長モードで共振する様に巻径、巻回ピッチ、巻数が設定される。すなわち、共振コイル（１２）の電気的長さは、高周波電源（２）から供給される電力の所定周波数における１波長の整数倍（１倍，２倍，…）又は半波長もしくは１／４波長に相当する長さに設定される。 Since the resonant coil (12) forms a standing wave having a predetermined wavelength, the winding diameter, the winding pitch, and the number of turns are set so as to resonate in a constant wavelength mode. That is, the electrical length of the resonance coil (12) is an integral multiple (1 times, 2 times,...), Half wavelength or 1/4 wavelength of one wavelength at a predetermined frequency of power supplied from the high frequency power source (2). Is set to a length corresponding to.
具体的には、共振コイル（１２）は、印加する電力や発生させる磁界強度または適用する装置の外形などを勘案し、例えば、８００ｋＨｚ〜５０ＭＨｚ、０．５〜５ＫＷの高周波電力によって０．０１〜１０ガウス程度の磁場を発生し得る様に、５０〜３００mm2 の有効断面積であって且つ２００〜５００mmのコイル直径に構成され、容器（１）の外周側に２〜６０回程度巻回される。共振コイル（１２）を構成する素材としては、銅パイプ、銅の薄板、アルミニウムパイプ、アルミニウム薄板、ポリマーベルトに銅またはアルミニウムを蒸着した素材などが使用される。共振コイル（１２）は、絶縁性材料にて平板状に形成され且つ後述するプラズマ処理装置のベースプレート（４）の上端面に鉛直に立設された複数のサポートによって支持される。 Specifically, the resonance coil (12) takes into consideration the applied power, the generated magnetic field strength, the outer shape of the applied device, and the like, for example, 0.01 kHz to 800 kHz to 50 MHz and high frequency power of 0.5 to 5 kW. In order to generate a magnetic field of about 10 gauss, it has an effective sectional area of 50 to 300 mm 2 and a coil diameter of 200 to 500 mm, and is wound about 2 to 60 times on the outer peripheral side of the container (1). The As a material constituting the resonance coil (12), a copper pipe, a copper thin plate, an aluminum pipe, an aluminum thin plate, a material obtained by evaporating copper or aluminum on a polymer belt, or the like is used. The resonance coil (12) is formed of an insulating material in a flat plate shape and is supported by a plurality of supports vertically provided on an upper end surface of a base plate (4) of a plasma processing apparatus described later.
また、共振コイル（１２）の両端は固定グランドとして電気的に接地されるが、通常、その一端は、最初の装置組立の際に当該共振コイルの電気的長さを微調整するため、可動タップ（１５）を介して接地される。図１中の符号（１４）は他方の固定グランドを示す。更に、位相及び逆位相電流が共振コイル（１２）の電気的中点に関して対称に流れる様に、共振コイル（１２）の一端（若しくは他端または両端）には、コイル及びシールドから成る波形調整回路が挿入されてもよい。斯かる波形調整回路は、共振コイル（１２）の端部を電気的に非接続状態とするか又は電気的に等価の状態に設定することにより開路に構成される。また、共振コイル（１２）の端部は、チョーク直列抵抗によって非接地とし、固定基準電位に直流接続されてもよい。 Further, both ends of the resonance coil (12) are electrically grounded as fixed grounds. Usually, one end of the resonance coil (12) is a movable tap for fine adjustment of the electrical length of the resonance coil during the initial device assembly. Grounded via (15). Reference numeral (14) in FIG. 1 indicates the other fixed ground. Further, a waveform adjustment circuit comprising a coil and a shield is provided at one end (or the other end or both ends) of the resonance coil (12) so that the phase and antiphase currents flow symmetrically with respect to the electrical midpoint of the resonance coil (12). May be inserted. Such a waveform adjusting circuit is configured as an open circuit by setting the end of the resonance coil (12) to an electrically disconnected state or an electrically equivalent state. Further, the end of the resonance coil (12) may be ungrounded by a choke series resistor and may be DC-connected to a fixed reference potential.
外側シールド（１３）は、共振コイル（１２）の外側の電界を遮蔽すると共に、共振回路を構成するのに必要な容量成分を共振コイル（１２）との間に形成するために設けられる。外側シールド（１３）は、一般的には、アルミニウム合金、銅または銅合金などの導電性材料を使用して円筒状に構成される。外側シールド（１３）は、共振コイル（１２）の外周から５〜１５０ｍｍ程度隔てて配置される。そして、通常、外側シールド（１３）は、共振コイル（１２）の両端と電位が等しくなる様に接地されるが、共振コイル（１２）の共振数を正確に設定するため、外側シールド（１３）の一端または両端は、タップ位置を調整可能になされたり、あるいは、共振コイル（１２）と外側シールド（１３）の間には、トリミングキャパシタンスが挿入されてもよい。 The outer shield (13) is provided to shield an electric field outside the resonance coil (12) and to form a capacitance component necessary for forming a resonance circuit with the resonance coil (12). The outer shield (13) is generally configured in a cylindrical shape using a conductive material such as aluminum alloy, copper or copper alloy. The outer shield (13) is disposed about 5 to 150 mm away from the outer periphery of the resonance coil (12). In general, the outer shield (13) is grounded so that the potential is equal to both ends of the resonance coil (12). However, in order to accurately set the resonance number of the resonance coil (12), the outer shield (13). One or both ends of the tap may be adjustable in tap position, or a trimming capacitance may be inserted between the resonant coil (12) and the outer shield (13).
高周波電源（２）としては、共振器（１）に必要な電圧および周波数の電力を供給し得る電源である限り、Ｒｆジェネレータ等の各種の電源を使用し得る。例えば、上記の共振器（１）を備えたプラズマ処理装置に対しては、周波数８０ｋＨｚ〜８００ＭＨｚで０．５〜５ＫＷ程度の電力を供給可能な高周波発生器が使用される。 As the high-frequency power source (2), various power sources such as an Rf generator can be used as long as the power source can supply power of a voltage and frequency necessary for the resonator (1). For example, a high frequency generator capable of supplying power of about 0.5 to 5 kW at a frequency of 80 kHz to 800 MHz is used for the plasma processing apparatus including the resonator (1).
具体的には、上記の電源としては、コムデル社（Comdel Inc）製の商品名「ＣＸ−３０００」として知られる固定周波数型の高周波電源（周波数：２７．１２ＭＨｚ、出力：３ＫＷ）が挙げられる。また、ＩＦＩ社製の商品名「ＴＣＣＸ３５００」として知られる高出力の高帯域増幅をヒューレットパッカード社製の商品名「ＨＰ１１６Ａ」として知られる０〜５０ＭＨｚのパルス発生器と共に使用することにより、８００ｋＨｚ〜５０ＭＨｚの周波数域で２ｋＷの出力が可能な可変周波数電源を構成できる。 Specifically, examples of the power source include a fixed frequency type high frequency power source (frequency: 27.12 MHz, output: 3 kW) known as a trade name “CX-3000” manufactured by Comdel Inc. By using a high-power, high-bandwidth amplification known as the product name “TCCX3500” manufactured by IFI together with a pulse generator of 0-50 MHz known as the product name “HP116A” manufactured by Hewlett-Packard Company, 800 kHz to 50 MHz. A variable frequency power source capable of 2 kW output in the frequency range of can be configured.
高周波電源（２）は、通常、少なくとも出力を規定するためのプリアンプを含む制御回路と、所定出力に増幅するための増幅器とを備えている。すなわち、高周波電源（２）において、制御回路は、操作パネルを通じて予め設定された出力条件に基づいて増幅器の出力を制御し、増幅器は、共振装置（１）の共振コイル（１２）に伝送線路（２５）を介して一定の高周波電力を出力する。なお、伝送線路（２５）は、最初の装置組立の際に給電位置を微調整するため、共振コイル（１２）の接地された両端の間の所定位置に可動タップ（２８）を介して接続されてもよい。 The high-frequency power source (2) usually includes a control circuit including at least a preamplifier for defining an output, and an amplifier for amplifying to a predetermined output. That is, in the high frequency power source (2), the control circuit controls the output of the amplifier based on the output condition set in advance through the operation panel, and the amplifier transmits the transmission line (12) to the resonance coil (12) of the resonance device (1). 25) to output a constant high frequency power. The transmission line (25) is connected to a predetermined position between both grounded ends of the resonance coil (12) via a movable tap (28) in order to finely adjust the feeding position at the time of initial device assembly. May be.
ところで、共振コイル（１２）によって構成される共振器（１）のプラズマ発生回路は、ＲＬＣの並列共振回路であり、高周波電源（２）の波長と共振コイル（１２）の電気的長さを同じにした場合、共振器（１）の共振条件は、共振器（１）の容量成分や誘導成分によって作り出されるリアクタンス成分が相殺され、純抵抗になることである。しかしながら、共振器（１）においては、共振コイル（１２）の電圧部と発生するプラズマとの間の容量結合あるいは容器（１１）とプラズマとの間の誘導結合が処理条件（プラズマの種類）によって相違するため、処理条件を変更する都度、共振器（１）における実際のインピーダンスが僅かながら変動する。 By the way, the plasma generation circuit of the resonator (1) constituted by the resonance coil (12) is an RLC parallel resonance circuit, and the wavelength of the high-frequency power source (2) and the electrical length of the resonance coil (12) are the same. In this case, the resonance condition of the resonator (1) is that the reactance component created by the capacitive component and the inductive component of the resonator (1) is canceled out and becomes a pure resistance. However, in the resonator (1), capacitive coupling between the voltage part of the resonance coil (12) and the generated plasma or inductive coupling between the container (11) and the plasma depends on processing conditions (plasma type). Because of the difference, each time the processing conditions are changed, the actual impedance in the resonator (1) slightly varies.
そこで、本発明においては、処理条件の変更に迅速に対応するため、共振コイル（１２）は、共振器（１）の負荷インピーダンスが高周波電源（２）側のインピーダンスに整合する様に、処理条件に応じて接地位置を選択可能に構成されている。すなわち、本発明の螺旋共振装置においては、図２に示す様に、予め設定された幾つかのプロセス条件に対応させて共振コイル（１２）の接地端子が固定グランドを含めて複数設けられており、稼働に際してプロセス条件に応じて共振コイル（１２）の接地端子を選択する様になされている。斯かる構成により、本発明の螺旋共振装置においては、プロセス条件の変更に拘わらず、共振器（１）側の負荷インピーダンスを最適に保持することが出来る。 Therefore, in the present invention, in order to quickly respond to the change in the processing conditions, the resonance coil (12) is configured so that the load impedance of the resonator (1) matches the impedance on the high frequency power source (2) side. The grounding position can be selected according to the situation. That is, in the helical resonance apparatus of the present invention, as shown in FIG. 2, a plurality of ground terminals of the resonance coil (12) including a fixed ground are provided corresponding to some preset process conditions. In operation, the ground terminal of the resonance coil (12) is selected according to the process conditions. With such a configuration, in the helical resonance apparatus of the present invention, the load impedance on the resonator (1) side can be optimally maintained regardless of changes in process conditions.
具体的には、図２に示す様に、共振コイル（１２）の接地位置は、共振コイル（１２）と外側シールド（１３）の間に介装された真空リレー（１６）により切替可能になされている。真空リレー（１６）は、周知の通り、ソレノイド及び接点を真空容器に収容した継電器であり、外部の制御回路の一般リレーの作動により開閉する様に回路構成されている。斯かる真空リレー（１６）は、共振コイル（１２）と外側シールド（１３）の間の例えば２箇所に挿入される。挿入位置は、予定されたプロセス条件に応じて、各々、共振器（１）のインピーダンスが例えば５０オームとなる位置とされる。これにより、固定グランド（１４）を含め、共振コイル（１２）の接地位置を処理条件の変更に合わせて例えば３つの中から選択できる。 Specifically, as shown in FIG. 2, the grounding position of the resonance coil (12) can be switched by a vacuum relay (16) interposed between the resonance coil (12) and the outer shield (13). ing. As is well known, the vacuum relay (16) is a relay in which a solenoid and contacts are accommodated in a vacuum vessel, and is configured to open and close by the operation of a general relay of an external control circuit. Such a vacuum relay (16) is inserted in, for example, two places between the resonance coil (12) and the outer shield (13). The insertion positions are positions where the impedance of the resonator (1) is 50 ohms, for example, according to the scheduled process conditions. Thereby, the grounding position of the resonance coil (12) including the fixed ground (14) can be selected from, for example, three according to the change of the processing conditions.
本発明の螺旋共振装置は、基板などにエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の乾式処理を施す高周波無電極放電型のプラズマ処理装置に適用される。プラズマ処理装置は、図１に示す様に、架台として構成された水平なベースプレート（４）上に上記の螺旋共振装置の共振器（１）を配置して構成される。そして、共振器（１）の下方には、基板（Ｗ）を収容するために例えば短軸の略有底円筒状に形成された基板処理室（５）がベースプレート（４）の開口部を介して容器（１１）と連続的する状態で設けられる。 The helical resonance apparatus of the present invention is applied to a high-frequency electrodeless discharge type plasma processing apparatus that performs dry processing such as etching, ashing, and CVD on a substrate or the like. As shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus is configured by disposing the resonator (1) of the above-described helical resonator on a horizontal base plate (4) configured as a gantry. Under the resonator (1), a substrate processing chamber (5) formed, for example, in a substantially bottomed cylindrical shape with a short axis is provided through the opening of the base plate (4) to accommodate the substrate (W). And in a state continuous with the container (11).
基板処理室（５）には、基板（Ｗ）を水平に保持する短軸円柱状のサセプタ（６）が設けられる。サセプタ（６）には、一般に使用される静電チャックが備えられていてもよい。また、サセプタ（６）は、基板搬送機構（図示省略）によって基板（Ｗ）を装填・排出するため、昇降可能に構成されていてもよい。なお、基板（Ｗ）の装填および排出は、基板処理室（５）の周面に設けられたゲートバルブ（図示省略）を介して行われる様になされている。 The substrate processing chamber (5) is provided with a short-axis cylindrical susceptor (6) that holds the substrate (W) horizontally. The susceptor (6) may be provided with a commonly used electrostatic chuck. Further, the susceptor (6) may be configured to be movable up and down in order to load and unload the substrate (W) by a substrate transport mechanism (not shown). The substrate (W) is loaded and discharged through a gate valve (not shown) provided on the peripheral surface of the substrate processing chamber (5).
螺旋共振装置の容器（１１）の内部および基板処理室（５）は、当該基板処理室の底部に取り付けられた上記の排気管（４１）を通じて所定の真空度に減圧可能に構成される。また、容器（１１）の内部および基板処理室（５）は、容器（１１）上端のトッププレート（４２）に設けられた上記のガス供給管（４３）を通じてプラズマ生成用の材料ガスが供給される様になされている。 The inside of the container (11) of the spiral resonance apparatus and the substrate processing chamber (5) are configured to be depressurized to a predetermined degree of vacuum through the exhaust pipe (41) attached to the bottom of the substrate processing chamber. In addition, the material gas for plasma generation is supplied to the inside of the container (11) and the substrate processing chamber (5) through the gas supply pipe (43) provided on the top plate (42) at the upper end of the container (11). It is made like that.
上記の様なプラズマ処理装置においては、先ず、被処理物としての基板（Ｗ）が基板処理室（５）に装填されてサセプタ（６）上に保持される。次いで、真空ポンプの駆動により、排気管（４１）を通じて減圧され、容器（１１）及び基板処理室（５）の内部が例えば１０〜２０００ミリトールまで減圧される。そして、容器（１１）内の真空度を維持しつつ、ガス供給管（４３）を通じてプラズマ用ガスが供給される。 In the plasma processing apparatus as described above, first, a substrate (W) as an object to be processed is loaded into the substrate processing chamber (5) and held on the susceptor (6). Next, the vacuum pump is driven to reduce the pressure through the exhaust pipe (41), and the inside of the container (11) and the substrate processing chamber (5) is reduced to, for example, 10 to 2000 mTorr. And the gas for plasma is supplied through a gas supply pipe | tube (43), maintaining the degree of vacuum in a container (11).
プラズマ用ガスとしては、従来の処理装置と同様に、処理に応じて各種の材料ガスが使用される。例えば、アッシング処理の場合は、酸素、水素、アルゴン、水などが使用され、また、エッチング処理の場合は、フッ素、臭素、塩素などが使用される。そして、高周波電源（２）から共振器（１）の共振コイル（１２）に例えば２７．１２ＭＨｚ、２ＫＷの高周波電力が供給される。その結果、共振コイル（１２）が１波長のときには周囲に誘導電界が発生し、共振コイル（１２）の電気的中点に相当する例えば容器（１１）の中間高さの位置にドーナツ状の誘導プラズマが励起される。 As the plasma gas, various material gases are used according to the process, as in the case of a conventional processing apparatus. For example, oxygen, hydrogen, argon, water, or the like is used in the ashing process, and fluorine, bromine, chlorine, or the like is used in the etching process. Then, high frequency power of 27.12 MHz, 2 KW, for example, is supplied from the high frequency power source (2) to the resonance coil (12) of the resonator (1). As a result, when the resonance coil (12) has a single wavelength, an induced electric field is generated around it, and a donut-shaped induction is generated at a middle height of the container (11) corresponding to the electrical midpoint of the resonance coil (12). Plasma is excited.
上記の様なプラズマ処理装置においては、プロセスの変更に伴い、供給するプラズマ用ガスの種類と流量、共振器（１）の容器（１１）の真空度、印加する高周波電力が変更される。その結果、プラズマ発生時の共振器（１）における負荷インピーダンスが異なってくる。因に、図３は、固定グランドを使用した状態で負荷インピーダンスが５０オームに調整された共振器（１）の電気的特性を示しており、図４は、処理条件が変更されて負荷インピーダンスが６０オームに変化した共振器（１）の電気的特性を示している。 In the plasma processing apparatus as described above, the type and flow rate of the plasma gas to be supplied, the degree of vacuum of the container (11) of the resonator (1), and the high-frequency power to be applied are changed as the process is changed. As a result, the load impedance in the resonator (1) when plasma is generated differs. Incidentally, FIG. 3 shows the electrical characteristics of the resonator (1) in which the load impedance is adjusted to 50 ohms using a fixed ground, and FIG. The electrical characteristics of the resonator (1) changed to 60 ohms are shown.
これに対し、本発明の螺旋共振装置は、処理条件（プロセス条件）に応じて共振コイル（１２）の接地位置を選択することが出来るため、迅速に対応することが出来る。すなわち、螺旋共振装置においては、処理条件を変更する都度、共振器（１）におけるインピーダンスが変動するが、本発明においては、予め設定された幾つかのプロセス条件に対応して複数設けられた共振コイル（１２）の接地端子を真空リレー（１６）の切替操作によって選択できるため、プロセス条件の変更に応じて、プラズマ発生時の共振器（１）側の負荷インピーダンスを例えば５０オームに直ちに再設定できる。 On the other hand, since the helical resonance apparatus of the present invention can select the grounding position of the resonance coil (12) according to the processing conditions (process conditions), it can respond quickly. That is, in the helical resonance apparatus, the impedance in the resonator (1) fluctuates each time the processing conditions are changed. In the present invention, a plurality of resonances are provided corresponding to several preset process conditions. Since the ground terminal of the coil (12) can be selected by the switching operation of the vacuum relay (16), the load impedance on the resonator (1) side at the time of plasma generation is immediately reset to, for example, 50 ohms according to the change of process conditions. it can.
換言すれば、本発明の螺旋共振装置において、共振コイル（１２）において接地位置を選択可能に構成された構造は、処理条件に応じて共振器（１）の負荷インピーダンスを高周波電源（２）側のインピーダンスに直ちに整合させることが出来る。従って、処理条件を変更する都度に初期調整を行う必要がなく、共振器（１）において最適な共振特性が得られ、高周波電力を最大限に供給できる。因に、図５は、処理条件の変更に応じて真空リレーをオンにすることにより、負荷インピーダンスが５０オームに再設定されした共振器（１）の電気的特性を示している。 In other words, in the helical resonance apparatus of the present invention, the structure in which the grounding position can be selected in the resonance coil (12) is configured so that the load impedance of the resonator (1) is set on the high frequency power source (2) side according to the processing conditions. Can be immediately matched to the impedance. Therefore, it is not necessary to perform initial adjustment every time the processing conditions are changed, and the optimum resonance characteristics can be obtained in the resonator (1), so that high-frequency power can be supplied to the maximum. Incidentally, FIG. 5 shows the electrical characteristics of the resonator (1) in which the load impedance is reset to 50 ohms by turning on the vacuum relay according to the change of the processing conditions.
ところで、螺旋共振装置における共振コイル（１２）の電気的な長さは、例えば２７．１２ＭＨｚの場合、全波長モードで約１１ｍであるのに対し、共振器（１）の負荷インピーダンスの調整は、共振コイル（１２）の給電位置と一方の接地位置との間の約２０ｃｍの長さの間に１ｃｍ程度の間隔で予め設定されたグランド用端子（固定グランド（１４）、真空リレー（１６，１６））の選択によって行われる。従って、斯かる負荷インピーダンスの調整においては、電気的特性の共振周波数には殆ど影響を与えることなく、インピーダンスだけを整合させることが出来る。 By the way, the electrical length of the resonance coil (12) in the helical resonance device is about 11 m in all wavelength modes in the case of 27.12 MHz, for example, whereas the adjustment of the load impedance of the resonator (1) is A ground terminal (fixed ground (14), vacuum relays (16, 16) set in advance at an interval of about 1 cm between the power feeding position of the resonance coil (12) and one of the ground positions is about 20 cm long. )) Is selected. Therefore, in adjusting the load impedance, it is possible to match only the impedance without substantially affecting the resonance frequency of the electrical characteristics.
しかしながら、上記の様に共振コイル（１２）の接地位置を切り替えた場合には、極めて僅かではあるが、結果的に共振コイル（１２）の電気的長さが変わり、共振周波数も変化することになる。また、プラズマを発生させた場合の共振コイル（１２）の電圧部とプラズマとの間の上記の容量結合、容器（１１）とプラズマの間の上記の誘導結合の変動などにより、共振周波数が僅かながら変動する。実際には、共振器（１）の無負荷状態における共振点よりも僅かに高い周波数で共振する。その結果、固定された共振周波数では反射波電力が発生し、高周波電力の転送効率も僅かではあるが低下する。 However, when the grounding position of the resonance coil (12) is switched as described above, the electrical length of the resonance coil (12) changes as a result, and the resonance frequency also changes. Become. In addition, the resonance frequency is slightly increased due to the above-described capacitive coupling between the voltage portion of the resonance coil (12) and the plasma when the plasma is generated and the above-described inductive coupling variation between the container (11) and the plasma. While fluctuating. In practice, resonance occurs at a frequency slightly higher than the resonance point of the resonator (1) in the unloaded state. As a result, reflected wave power is generated at a fixed resonance frequency, and the transfer efficiency of high-frequency power is slightly reduced.
そこで、上記の様な共振周波数の僅かな変動による高周波電力の転送効率の低下を補完するため、本発明に係る螺旋共振装置の好ましい態様においては、図６に示す様に、高周波電源（２）には、その出力側に設置された反射波パワーメータ（２６）によって検出される反射波電力が最小となる様に発振周波数を調整する周波数整合器（３）が付設される。 Therefore, in order to compensate for the decrease in the transfer efficiency of the high-frequency power due to the slight fluctuation of the resonance frequency as described above, in the preferred embodiment of the helical resonance device according to the present invention, as shown in FIG. Is provided with a frequency matching unit (3) for adjusting the oscillation frequency so that the reflected wave power detected by the reflected wave power meter (26) installed on the output side is minimized.
周波数整合器（３）は、図６（ａ）に示す様に、制御用アナログ信号を周波数信号にデジタル変換するＡ／Ｄコンバータ（３１）、変換された周波数信号の値と予め設定記憶された発振周波数の値に基づいて発振周波数を演算する演算処理回路（３２）、演算処理して得られた周波数の値を電圧信号にアナログ変換するＤ／Ａコンバータ（３３）、および、Ｄ／Ａコンバータ（３３）からの印加電圧に応じて発振する電圧制御発振器（３４）によって構成される。 As shown in FIG. 6A, the frequency matching unit (3) is an A / D converter (31) for digitally converting a control analog signal into a frequency signal, and the value of the converted frequency signal is preset and stored. An arithmetic processing circuit (32) for calculating the oscillation frequency based on the value of the oscillation frequency, a D / A converter (33) for converting the frequency value obtained by the arithmetic processing into a voltage signal, and a D / A converter The voltage controlled oscillator (34) that oscillates in accordance with the applied voltage from (33).
また、周波数整合器（３）は、Ｄ／Ａコンバータ（３３）及び電圧制御発振器（３４）に代え、図６（ｂ）に示す様に、演算処理して得られた周波数の値をデジタル出力するデジタルＩ／Ｏ（３５）、および、デジタルＩ／Ｏ（３５）からの信号に応じてデジタル信号を合成し、斯かる合成信号に基づいて周波数信号を発生させる直接デジタル合成方式の周波数発生器（３６）によって構成されていてもよい。 Further, the frequency matching unit (3) digitally outputs the frequency value obtained by the arithmetic processing as shown in FIG. 6 (b) instead of the D / A converter (33) and the voltage controlled oscillator (34). Digital I / O (35) and a frequency generator of a direct digital synthesis system that synthesizes a digital signal according to a signal from the digital I / O (35) and generates a frequency signal based on the synthesized signal (36) may be comprised.
すなわち、図６中、分図（ａ）は、アナログ方式の電圧制御発振器が使用された周波数整合器（３）の態様を示し、分図（ｂ）は、デジタル方式の周波数発生器が使用された周波数整合器（３）の態様を示す。以下、図７中における分図の（ａ）及び（ｂ）の区分も図６と同様の態様区分を示す。 That is, in FIG. 6, a partial diagram (a) shows an aspect of a frequency matching unit (3) in which an analog voltage-controlled oscillator is used, and a partial diagram (b) uses a digital frequency generator. The aspect of the frequency matcher (3) is shown. Hereinafter, the sections (a) and (b) in the partial diagram in FIG.
周波数整合器（３）は、高周波電源（２）の出力側に設置された反射波パワーメータ（２６）によって検出される反射波電力が最小となる様に、高周波電源（２）の発振周波数を調整する機能を備えていることにより、実効負荷電力の低下を確実に補完できる。 The frequency matching unit (3) adjusts the oscillation frequency of the high frequency power source (2) so that the reflected wave power detected by the reflected wave power meter (26) installed on the output side of the high frequency power source (2) is minimized. By providing a function to adjust, it is possible to reliably compensate for a decrease in effective load power.
具体的には、増幅器（２４）の出力側には、高周波電源（２）の一部としての反射波パワーメータ（２６）が設けられ、伝送線路（２５）における反射波電力を検出し、その電圧信号を周波数整合器（３）のＡ／Ｄコンバータ（３１）にフィードバックする様になされている。そして、反射波電力が最小となる様に高周波電源（２）の周波数を増加または減少させる様になされている。これにより、螺旋共振装置（１）で生じた周波数の僅かな不整合を高周波電源（２）側で補完できる。 Specifically, a reflected wave power meter (26) as a part of the high frequency power source (2) is provided on the output side of the amplifier (24), and the reflected wave power in the transmission line (25) is detected, The voltage signal is fed back to the A / D converter (31) of the frequency matching unit (3). The frequency of the high-frequency power source (2) is increased or decreased so that the reflected wave power is minimized. Thereby, the slight mismatch of the frequency which arose in the spiral resonance apparatus (1) can be supplemented on the high frequency power supply (2) side.
螺旋共振装置においては、上記の様に、高周波電源（２）から高周波電力を供給されることによりプラズマを生成する。その際、反射波パワーメータ（２６）は、反射波電力を検出し、周波数整合器（３）のＡ／Ｄコンバータ（３１）にフィードバックする。演算処理回路（３２）は、反射波電力に相当する共振周波数のずれ分を演算し、伝送線路（２５）における反射波電力がゼロに近づく様に、補正された周波数信号を出力する。 In the spiral resonance apparatus, as described above, plasma is generated by supplying high-frequency power from the high-frequency power source (2). At that time, the reflected wave power meter (26) detects the reflected wave power and feeds it back to the A / D converter (31) of the frequency matcher (3). The arithmetic processing circuit (32) calculates the deviation of the resonance frequency corresponding to the reflected wave power, and outputs a corrected frequency signal so that the reflected wave power in the transmission line (25) approaches zero.
そして、図６（ａ）の態様において、演算処理回路（３２）は、Ｄ／Ａコンバータ（３３）を介して電圧制御発振器（３４）に電圧出力し、電圧制御発振器（３４）は、螺旋共振装置に適した共振周波数の周波数信号を増幅器（２４）に与える。一方、図６（ｂ）の態様において、演算処理回路（３２）は、デジタルＩ／Ｏ（３５）を介して周波数発生器（３６）にデジタル出力し、周波数発生器（３６）は、上記と同様の補正された周波数信号を増幅器（２４）に与える。 6 (a), the arithmetic processing circuit (32) outputs a voltage to the voltage controlled oscillator (34) via the D / A converter (33), and the voltage controlled oscillator (34) A frequency signal of a resonance frequency suitable for the device is applied to the amplifier (24). On the other hand, in the embodiment of FIG. 6B, the arithmetic processing circuit (32) digitally outputs to the frequency generator (36) via the digital I / O (35), and the frequency generator (36) A similar corrected frequency signal is provided to the amplifier (24).
すなわち、周波数整合器（３）は、螺旋共振装置（１）の作動時における共振状態のずれ、換言すれば、共振周波数の僅かな変動に対応し、信号処理によって迅速に応答して正確に共振する周波数の高周波電力を高周波電源（２）に出力させるため、電力の転送効率を一層最大限に高めることが出来る。また、周波数整合器（３）は、機械的な駆動部分がなく且つ伝送線路（２５）の途中に介在しないため、整合器自体による電力損失がない。従って、本発明の螺旋共振装置においては、実際の共振周波数の電力が供給されるため、一層正確な定在波を形成でき、電位の極めて低い安定したプラズマを維持できる。 That is, the frequency matching unit (3) responds to the deviation of the resonance state during the operation of the helical resonance device (1), in other words, a slight fluctuation of the resonance frequency, and responds quickly and accurately by signal processing. Since the high-frequency power having the frequency to be output is output to the high-frequency power source (2), the power transfer efficiency can be further maximized. Moreover, since the frequency matching unit (3) has no mechanical drive part and is not interposed in the middle of the transmission line (25), there is no power loss due to the matching unit itself. Therefore, in the helical resonance apparatus of the present invention, since the power of the actual resonance frequency is supplied, a more accurate standing wave can be formed and a stable plasma with a very low potential can be maintained.
また、周波数整合器（３）は、高周波電源（２）から出力される電圧と電流の位相差によって発振周波数を調整する様に構成されていてもよい。すなわち、図７に示す様に、周波数整合器（３）は、共振器（１）との間に設置された伝送線路（５）上の位相検出器（７）によって検出される電圧と電流の位相差が０°となる様に、高周波電源（２）の発振周波数を調整する機能を備えている。 The frequency matching unit (3) may be configured to adjust the oscillation frequency based on the phase difference between the voltage and current output from the high frequency power source (2). That is, as shown in FIG. 7, the frequency matching unit (3) has a voltage and current detected by the phase detector (7) on the transmission line (5) installed between the frequency matching unit (3) and the resonator (1). A function of adjusting the oscillation frequency of the high-frequency power source (2) is provided so that the phase difference becomes 0 °.
具体的には、高周波電源（２）の出力側には、位相検出器（２７）が介装され、伝送線路（２５）における電圧と電流の位相差を検出し、その電圧信号を周波数整合器（３）のＡ／Ｄコンバータ（３１）にフィードバックする様になされている。そして、電圧と電流の位相差が０°となる様に発振周波数を増加または減少させる様になされている。これにより、周波数整合器（３）は、共振器（１）における共振周波数の僅かな変動を高周波電源（２）側で補完することが出来る。 Specifically, a phase detector (27) is interposed on the output side of the high frequency power source (2), detects a phase difference between the voltage and current in the transmission line (25), and the voltage signal is used as a frequency matching unit. Feedback is made to the A / D converter (31) of (3). The oscillation frequency is increased or decreased so that the phase difference between the voltage and current becomes 0 °. Thereby, the frequency matching unit (3) can compensate for slight fluctuations in the resonance frequency in the resonator (1) on the high frequency power source (2) side.
すなわち、上記の螺旋共振装置において、高周波電力によってプラズマを励起させた場合、位相検出器（２７）は、進行波電力の電圧と電流の位相差を検出し、周波数整合器（３）のＡ／Ｄコンバータ（３１）にフィードバックする。演算処理回路（３２）は、位相ずれに相当する共振周波数のずれ分を演算し、伝送線路（２５）における進行波電力の位相差が０°となる様に、前記の所定周波数を増減させる。 That is, in the above spiral resonator, when the plasma is excited by the high frequency power, the phase detector (27) detects the phase difference between the voltage and current of the traveling wave power, and the A / of the frequency matching unit (3). Feedback is provided to the D converter (31). The arithmetic processing circuit (32) calculates the deviation of the resonance frequency corresponding to the phase deviation, and increases or decreases the predetermined frequency so that the phase difference of the traveling wave power in the transmission line (25) becomes 0 °.
そして、図６の回路と同様に、図７（ａ）の態様において、演算処理回路（３２）は、Ｄ／Ａコンバータ（３３）を介して電圧制御発振器（３４）に電圧出力し、補正された周波数信号を増幅器（２４）に与える。同様に、図７（ｂ）の態様において、演算処理回路（３２）は、デジタルＩ／Ｏ（３５）を介して周波数発生器（３６）にデジタル出力し、補正された周波数信号を増幅器（２４）に与える。 As in the circuit of FIG. 6, in the embodiment of FIG. 7A, the arithmetic processing circuit (32) outputs a voltage to the voltage controlled oscillator (34) via the D / A converter (33) and is corrected. The obtained frequency signal is supplied to the amplifier (24). Similarly, in the embodiment of FIG. 7 (b), the arithmetic processing circuit (32) digitally outputs to the frequency generator (36) via the digital I / O (35), and the corrected frequency signal is supplied to the amplifier (24). ).
換言すれば、図７に示す周波数整合器（３）は、図６の周波数整合器と同様に、電力損失がなく、かつ、信号処理によって迅速に応答し、正確に共振する周波数の高周波を高周波電源（２）に出力させるため、共振器（１）に対する電力の転送効率を最大限に高めることが出来る。その結果、本発明の螺旋共振装置においては、一層正確な定在波を形成でき、電位の極めて低い安定したプラズマを形成できる。 In other words, the frequency matching unit (3) shown in FIG. 7 does not have power loss and responds quickly by signal processing and accurately resonates at a high frequency, like the frequency matching unit of FIG. Since power is output to the power source (2), the power transfer efficiency to the resonator (1) can be maximized. As a result, in the helical resonance apparatus of the present invention, a more accurate standing wave can be formed, and a stable plasma with a very low potential can be formed.
本発明の螺旋共振装置は、電位の極めて低いプラズマを発生させることが出来るため、従って、また、発生したプラズマを容易に制御できるため、アッシングを含むドライエッチング、イオンエッチング、遠隔プラズマ蒸着、イオンプラズマ化学蒸着等のプラズマ化学蒸着などの広範囲の処理技術に利用可能である。そして、半導体素子、平坦パネルデイスプレイ、微細加工物などのデバイスの他、ダイヤモンド、プラスチック等の素材も処理することが出来る。 Since the spiral resonator of the present invention can generate a plasma having a very low potential, and thus can easily control the generated plasma, dry etching including ashing, ion etching, remote plasma deposition, ion plasma It can be used for a wide range of processing techniques such as plasma chemical vapor deposition such as chemical vapor deposition. In addition to devices such as semiconductor elements, flat panel displays, and finely processed products, materials such as diamond and plastic can be processed.
１：共振器
１１：容器
１２：共振コイル
１３：外側シールド
１４：固定グランド
１５：可動タップ（固定グランド）
４１：排気管
４３：ガス供給管
２ ：高周波電源
２４：増幅器
２６：反射波パワーメータ
２７：位相検出器
３ ：周波数整合器
５ ：基板処理室
６ ：サセプタ
Ｗ ：基板
1: Resonator
11: Container
12: Resonant coil
13: Outer shield
14: Fixed ground
15: Movable tap (fixed ground)
41: exhaust pipe
43: Gas supply pipe
2: High frequency power supply
24: Amplifier
26: Reflected wave power meter
27: Phase detector
3: Frequency matcher
5: Substrate processing chamber
6: Susceptor
W: Substrate
Claims (3)
予め設定された幾つかのプロセス条件に対応して前記共振コイルの接地端子が固定グランドを含めて複数設けられ、前記共振器の負荷インピーダンスが前記高周波電源側のインピーダンスに整合する様に、稼働に際して前記プロセス条件に応じて前記共振コイルの前記接地端子を選択することを特徴とするプラズマ生成用の螺旋共振装置。
Resonance comprising a container configured to be depressurized and supplied with plasma gas, a resonance coil wound around the outer periphery of the container, and an outer shield disposed on the outer periphery of the resonance coil and electrically grounded And a high frequency power source for supplying high frequency power of a predetermined frequency to the resonance coil, and the electrical length of the resonance coil is an integral multiple of one wavelength or a half wavelength or a quarter wavelength at the predetermined frequency. In the spiral resonator for plasma generation set to the corresponding length,
Corresponding to some preset process conditions, a plurality of ground terminals of the resonance coil including a fixed ground are provided, and the load impedance of the resonator is matched with the impedance on the high frequency power source side during operation. A spiral resonance apparatus for plasma generation, wherein the ground terminal of the resonance coil is selected according to the process condition.
By selecting a plurality of the ground terminals of the resonance coil corresponding to some of the preset process conditions by switching operation of a vacuum relay interposed between the resonance coil and the outer shield The spiral resonance apparatus for generating plasma according to claim 1, wherein the load impedance on the resonator side at the time of plasma generation can be immediately reset according to the change of the process condition.
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| JP2007162234A Withdrawn JP2007266005A (en) | 2007-06-20 | 2007-06-20 | Spiral resonant device for plasma generation |
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2013182966A (en) * | 2012-03-01 | 2013-09-12 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
| JP2021093562A (en) * | 2019-12-06 | 2021-06-17 | 学校法人 龍谷大学 | Impedance matching circuit, and microwave amplifier circuit and microwave heating device using the same |
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2007
- 2007-06-20 JP JP2007162234A patent/JP2007266005A/en not_active Withdrawn
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| JP7485329B2 (en) | 2019-12-06 | 2024-05-16 | 学校法人 龍谷大学 | Circuit having microwave amplifier circuit and impedance matching circuit, and microwave heating device using the same |
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