JP2011198539A - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】チャンバの天井または誘電体窓の上には、チャンバ内に誘導結合のプラズマを生成するためのRFアンテナ54が設けられている。このRFアンテナ54は、誘電体窓と平行な一水平面内で同心状に配置される2組または2対のコイル54(1),54(2)を有している。高周波給電ライン62の終端部と内側および外側コイルセグメント56A,56Bの両端部との間に第1のスイッチ回路網64が設けられている。RFアース線66の始端と内側および外側コイルセグメント58A,58Bの両端部との間に第2のスイッチ回路網68が設けられている。
【選択図】図2
Description
[装置全体の構成及び作用]
[RFアンテナ及びスイッチ回路網に係る実施例1の基本的機能]
[RFアンテナ及びスイッチ回路網に係る実施例1の作用]
[RFアンテナ及びスイッチ回路網に係る実施例2]
[RFアンテナ及びスイッチ回路網に係る他の実施例]
Claims (26)
- 少なくとも一部が誘電体の窓からなる真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
並進して延びる第1および第2のコイルセグメントを有し、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために前記誘電体窓の外に設けられるRFアンテナと、
前記処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記RFアンテナ内で、前記第1および第2のコイルセグメントを並列接続する並列モードと、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになるように前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続する逓倍型直列モードと、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になるように前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続する相殺型直列モードとの間で切り換え可能なスイッチ回路網と
を有するプラズマ処理装置。 - 前記第1および第2のコイルセグメントは一定のギャップを隔てて平行に延びる、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記スイッチ回路網は、
前記高周波給電部からの高周波給電ラインに接続され、または接続可能な第1の端子を、前記第1のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第1のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第1のスイッチと、
前記第1のコイルセグメントの他方の端部を、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの一方の端部または他方の端部のいずれにも接続させない位置との間で切り換え可能な第2のスイッチと、
前記第2のコイルセグメントの一方の端部を、前記第1のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第1のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第3のスイッチと
を有する、請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置。 - 前記高周波給電部からの高周波給電ラインと前記第1の端子との間に第3のコイルセグメントが接続される、請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2のコイルセグメントの他方の端部と、電気的に接地電位に保たれる接地電位部材に接続され、または接続可能な第2の端子との間に、第4のコイルセグメントが接続される、請求項3または請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2のコイルセグメントの他方の端部と、電気的に接地電位に保たれる接地電位部材に接続され、または接続可能な第2の端子との間に、コンデンサが接続される、請求項3または請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記スイッチ回路網は、
電気的に接地電位に保たれる接地電位部材に接続され、または接続可能な第2の端子を、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第1のスイッチと、
前記第2のコイルセグメントの他方の端部を、前記第1のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第1のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第1のコイルセグメントの一方の端部または他方の端部のいずれにも接続させない位置との間で切り換え可能な第2のスイッチと、
前記第1のコイルセグメントの一方の端部を、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第3のスイッチと
を有する、請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1のコイルセグメントの他方の端部と前記第2のコイルセグメントの一方の端部との間で、前記第2および第3のスイッチを介してコンデンサが接続される、請求項3または請求項7に記載のプラズマ処理装置。
- コイル周回方向において、
前記第1のコイルセグメントの一方の端部と他方の端部が互いに近接し、
前記第2のコイルセグメントの一方の端部と他方の端部が互いに近接する、
請求項1〜8のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - コイル周回方向と直交する所定の方向において、
前記第1および第2のコイルセグメントのそれぞれの一方の端部が互いに近接し、
前記第1および第2のコイルセグメントのそれぞれの他方の端部が互いに近接する、
請求項1〜9のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1および第2のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行で同心状に配置され、外側のコイルセグメントの口径に対する内側のコイルセグメントの口径の比率が80%以上である、請求項1〜10のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1および第2のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行でスキンデップスより小さなギャップを隔てて同心状に配置される、請求項1〜10のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 少なくとも一部が誘電体の窓からなる真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
並進して延びる第1および第2のコイルセグメントと、前記第1および第2のコイルセグメントよりも大きな径で並進して延びる第3および第4のコイルセグメントとを有し、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために前記誘電体窓の外に設けられるRFアンテナと、
前記処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記RFアンテナ内で、前記第1および第2のコイルセグメントを並列接続する第1の並列モードと、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになるように前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続する第1の逓倍型直列モードと、前記第1のコイルセグントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になるように前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続する第1の相殺型直列モードとの間で切り換え可能な第1のスイッチ回路網と、
前記RFアンテナ内で、前記第3および第4のコイルセグメントを並列接続する第2の並列モードと、前記第3のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第4のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになるように前記第3および第4のコイルセグメントを直列接続する第2の逓倍型直列モードと、前記第3のコイルセグントを流れる電流の向きと前記第4のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になるように前記第3および第4のコイルセグメントを直列接続する第2の相殺型直列モードとの間で切り換え可能な第2のスイッチ回路網と
を有するプラズマ処理装置。 - コイル周回方向において、
前記第1のコイルセグメントの一方の端部と他方の端部が互いに近接し、
前記第2のコイルセグメントの一方の端部と他方の端部が互いに近接し、
前記第3のコイルセグメントの一方の端部と他方の端部が互いに近接し、
前記第4のコイルセグメントの一方の端部と他方の端部が互いに近接する、
請求項13に記載のプラズマ処理装置。 - コイル周回方向と直交する所定の方向において、
前記第1および第2のコイルセグメントのそれぞれの一方の端部が互いに近接し、
前記第1および第2のコイルセグメントのそれぞれの他方の端部が互いに近接し、
前記第3および第4のコイルセグメントのそれぞれの一方の端部が互いに近接し、
前記第3および第4のコイルセグメントのそれぞれの他方の端部が互いに近接する、
請求項13または請求項14に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1および第2のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行で同心状に配置され、外側のコイルセグメントの口径に対する内側のコイルセグメントの口径の比率が80%以上であり、
前記第3および第4のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行で同心状に配置され、外側のコイルセグメントの口径に対する内側のコイルセグメントの口径の比率が80%以上である、
請求項13〜15のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1および第2のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行でスキンデップスより小さなギャップを隔てて同心状に配置され、
前記第3および第4のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行でスキンデップスより小さなギャップを隔てて同心状に配置される、
請求項13〜15のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 少なくとも一部が誘電体の窓からなる真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で被処理基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
並進して延びる円弧状の第1および第2のコイルセグメントと、前記第1および第2のコイルセグメントとそれぞれ同一の円周に沿って並進する円弧状の第3および第4のコイルセグメントとを有し、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために前記誘電体窓の外に設けられるRFアンテナと、
前記処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
前記RFアンテナ内で、前記第1および第2のコイルセグメントを並列接続し、かつ前記第3および第4のコイルセグメントを並列接続する並列モードと、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになり、かつ前記第3のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第4のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになるように、前記第1および第3のコイルセグメントを直列接続し、かつ前記第2および第4のコイルセグメントを直列接続する逓倍型直列モードと、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になり、かつ前記第3のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第4のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になるように、前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続し、かつ前記第3および第4のコイルセグメントを直列接続する相殺型直列モードとの間で切り換え可能なスイッチ回路網と
を有するプラズマ処理装置。 - 前記スイッチ回路網は、
前記高周波給電部からの高周波給電ラインに接続され、または接続可能な第1の端子を、前記第1のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第3のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第1のスイッチと、
前記第3のコイルセグメントの一方の端部を、前記第4のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの一方の端部または前記第2のコイルセグメントの一方の端部のいずれにも接続させない位置との間で切り換え可能な第2のスイッチと、
前記第2のコイルセグメントの一方の端部を、前記第1のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第3のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第3のスイッチと、
前記第1の端子を、前記第1のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第3のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第4のスイッチと、
前記第1のコイルセグメントの他方の端部を、前記第4のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの他方の端部または前記第2のコイルセグメントの他方の端部のいずれにも接続させない位置との間で切り換え可能な第5のスイッチと、
前記第4のコイルセグメントの他方の端部を、前記第3のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第1のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第6のスイッチと
を有する、請求項18に記載のプラズマ処理装置。 - 前記スイッチ回路網は、
電気的に接地電位に保たれる接地電位部材に接続され、または接続可能な第2の端子を、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第1のスイッチと、
前記第1のコイルセグメントの一方の端部を、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの一方の端部または前記第4のコイルセグメントの一方の端部のいずれにも接続させない位置との間で切り換え可能な第2のスイッチと、
前記第3のコイルセグメントの一方の端部を、前記第2のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの一方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第2のスイッチと、
前記第2の端子を、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第3のスイッチと、
前記第3のコイルセグメントの他方の端部を、前記第4のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの他方の端部または前記第2のコイルセグメントの他方の端部のいずれにも接続させない位置との間で切り換え可能な第5のスイッチと、
前記第1のコイルセグメントの他方の端部を、前記第2のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置と、前記第4のコイルセグメントの他方の端部に接続させる位置との間で切り換え可能な第6のスイッチと
を有する、請求項18に記載のプラズマ処理装置。 - コイル周回方向において、
前記第1のコイルセグメントの一方の端部と前記第3のコイルセグメントの一方の端部とが互いに近接し、
前記第1のコイルセグメントの他方の端部と前記第3のコイルセグメントの他方の端部とが互いに近接し、
前記第2のコイルセグメントの一方の端部と前記第4のコイルセグメントの一方の端部とが互いに近接し、
前記第2のコイルセグメントの他方の端部と前記第4のコイルセグメントの他方の端部とが互いに近接する、
請求項18〜20のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - コイル周回方向と直交する所定の方向において、
前記第1および第2のコイルセグメントのそれぞれの一方の端部が互いに近接し、
前記第1および第2のコイルセグメントのそれぞれの他方の端部が互いに近接し、
前記第3および第4のコイルセグメントのそれぞれの一方の端部が互いに近接し、
前記第3および第4のコイルセグメントのそれぞれの他方の端部が互いに近接する、
請求項18〜21のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1および第2のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行で同心状に配置され、外側のコイルセグメントの半径に対する内側のコイルセグメントの半径の比率が80%以上であり、
前記第3および第4のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行で同心状に配置され、外側のコイルセグメントの半径に対する内側のコイルセグメントの半径の比率が80%以上である、
請求項18〜22のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1および第2のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行でスキンデップスより小さなギャップを隔てて同心状に配置され、
前記第3および第4のコイルセグメントは、前記誘電体窓と平行でスキンデップスより小さなギャップを隔てて同心状に配置される、
請求項18〜22のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 天井に誘電体の窓を有する真空排気可能な処理容器内で前記誘電体窓の下方に設定された所定位置に被処理基板を配置する工程と、
処理ガス供給部より前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する工程と、
前記処理容器内を所定の圧力で減圧状態に維持する工程と、
並進した延びる第1および第2のコイルセグメントを有し、前記誘電体窓の上方に配置されているRFアンテナ内で、前記第1および第2のコイルセグメントを並列接続する並列モード、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになるように前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続する逓倍型直列モード、または前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になるように前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続する相殺型直列モードのいずれかを選択する工程と、
前記RFアンテナに高周波電源より所定周波数の高周波を印加して、前記選択されたモードで接続されている前記第1および第2のコイルセグメントに高周波電流を流す工程と、
前記第1および第2のコイルセグメントで流れる前記高周波電流に応じた高周波の磁界および誘導電界によって前記処理容器内の前記誘電体窓の近くで処理ガスのプラズマを生成する工程と、
生成された前記プラズマを前記処理容器内で拡散させる工程と、
前記プラズマの下で前記基板に所望のプラズマ処理を施す工程と
を有するプラズマ処理方法。 - 天井に誘電体の窓を有する真空排気可能な処理容器内で前記誘電体窓の下方に設定された所定位置に被処理基板を配置する工程と、
処理ガス供給部より前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する工程と、
前記処理容器内を所定の圧力で減圧状態に維持する工程と、
並進して延びる円弧状の第1および第2のコイルセグメントと、前記第1および第2のコイルセグメントとそれぞれ同一の円周に沿って並進して延びる円弧状の第3および第4のコイルセグメントとを有し、前記誘電体窓の上方に配置されているRFアンテナ内で、前記第1および第2のコイルセグメントを並列接続し、かつ前記第3および第4のコイルセグメントを並列接続する並列モード、前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになり、かつ前記第3のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第4のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で同じになるように、前記第1および第3のコイルセグメントを直列接続し、かつ前記第2および第4のコイルセグメントを直列接続する逓倍型直列モード、または前記第1のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第2のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になり、かつ前記第3のコイルセグメントを流れる電流の向きと前記第4のコイルセグメントを流れる電流の向きとがコイル周回方向で逆になるように、前記第1および第2のコイルセグメントを直列接続し、かつ前記第3および第4のコイルセグメントを直列接続する相殺型直列モードのいずれかを選択する工程と、
前記RFアンテナに高周波電源より所定周波数の高周波を印加して、前記選択されたモードで接続されている前記第1、第2、第3および第4のコイルセグメントに高周波電流を流す工程と、
前記第1、第2、第3および第4のコイルセグメントで流れる前記高周波電流に応じた高周波の磁界および誘導電界によって前記処理容器内の前記誘電体窓の近くで処理ガスのプラズマを生成する工程と、
生成された前記プラズマを前記処理容器内で拡散させる工程と、
前記プラズマの下で前記基板に所望のプラズマ処理を施す工程と
を有するプラズマ処理方法。
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