JP2012209354A - 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】この誘導結合型プラズマ処理装置においては、誘導結合プラズマを生成するために誘電体窓52の上に設けられるRFアンテナ54が径方向で内側コイル58、中間コイル60および外側コイル62に分割されている。高周波給電部66の高周波伝送路上に設けられる第1ノードNAと第2ノードNBとの間で、中間コイル60および外側コイル62には可変の中間コンデンサ86および外側コンデンサ88がそれぞれ電気的に直列接続され、内側コイル58にはリアクタンス素子が一切接続されない。
【選択図】 図2
Description
[装置全体の構成および作用]
[RFアンテナの基本的な構成及び作用]
[RFアンテナに付加されるコンデンサの機能]
[RFアンテナに関する他の実施例または変形例]
ここで、Ci(min)は、調整可能範囲の中で内側合成インピーダンスZiを最小にするときの内側コンデンサ104の静電容量C104の値である。Ci(max)は、調整可能範囲の中で内側合成インピーダンスZiを最大にするときの内側コンデンサ104の静電容量の値である。なお、Ci(min),Ci(max)は、必ずしもC104の可変範囲の最小値および最大値に一致するものではない。内側合成インピーダンスZiが最小になるのは、内側コイル58と内側コンデンサ104が直列共振を起こすときであり、Ci(min)はそのときの内側コンデンサ104の静電容量C104の値である。また、内側合成インピーダンスZiが最大になるのは、その直列共振点から内側コンデンサ104の静電容量C104を可変範囲の上限あるいは下限まで離していったときのどちらか一方であり、Ci(max)はそのときの内側コンデンサ104の静電容量C104の値である。
この式(6)から分かるように、長方形コイルのインダクタンスLはおおよそ2つの辺a,bの長さに比例する。よって、円形コイルの場合と同様に、内側コイル58にはコンデンサを設けなくても、中間コンデンサ86および外側コンデンサ88によってプラズマ密度分布を簡便かつ任意に制御することができる。
ni:nm:no≒(ki/ri):(km/ri):(ko/ri) ・・・(3)
12 サセプタ
26 排気装置
52 誘電体窓
54 RFアンテナ
58 内側コイル
60 中間コイル
62 外側コイル
66 高周波給電部
70 アースライン
72 プラズマ生成用の高周波電源
74 整合器
80 処理ガス供給源
84 主制御部
86 中間コンデンサ
88 外側コンデンサ
90 容量可変部
Claims (27)
- 誘電体の窓を有する処理容器と、
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、
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
を具備し、
前記RFアンテナが、径方向に間隔を開けて相対的に内側、中間および外側にそれぞれ配置され、前記高周波給電部の高周波伝送路に設けられた第1および第2のノードの間で電気的に並列に接続される内側コイル、中間コイルおよび外側コイルを有し、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に、前記中間コイルと電気的に直列に接続される可変の中間コンデンサと、前記外側コイルと電気的に直列に接続される可変の外側コンデンサとが設けられ、
前記内側コイルは、前記第1のノードと前記第2のノードとの間にリアクタンス素子を介さずに接続されている、
プラズマ処理装置。 - 前記内側コイルおよび前記外側コイルの巻数をそれぞれNi,No、前記内側コイルのインピーダンスをZi、前記外側コンデンサの静電容量を可変することによって得られる前記外側コイルおよび前記外側コンデンサの合成インピーダンスの最大値および最小値をそれぞれZo(max)、Zo(min)とすると、次の不等式が成立する、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記内側コイルおよび前記外側コイルはそれぞれ円環状コイルであって、それらの半径をri,ro、両コイルのコイル導線の太さの半径をa、真空中の透磁率をμo、前記外側コイルおよび前記外側コンデンサの合成インピーダンスが最大値Zo(max)および最小値Zo(min)になるときの前記外側コンデンサの静電容量をそれぞれCo(max)、Co(min)とすると、次の不等式が成立する、請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記内側コイル、前記中間コイルおよび前記外側コイルには、周回方向で同じ向きの電流がそれぞれ流れる、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記中間コイルには、前記内側コイルを流れる電流と周回方向で逆向きの電流が流れる、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記中間コンデンサは、前記中間コイルと直列共振を起こすときの値よりも小さな値の静電容量を有する、請求項5に記載のプラズマ処理装置。
- 前記外側コイルには、前記内側コイルを流れる電流と周回方向で同じ向きの電流が流れる、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記外側コンデンサは、前記外側コイルと直列共振を起こすときの値よりも大きな値の静電容量を有する、請求項7に記載のプラズマ処理装置。
- 前記外側コイルには、前記内側コイルを流れる電流と周回方向で逆向きの電流が流れる、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記外側コンデンサは、前記外側コイルと直列共振を起こすときの値よりも小さな値の静電容量を有する、請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 誘電体の窓を有する処理容器と、
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、
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
を具備し、
前記RFアンテナが、径方向に間隔を開けて相対的に内側、中間および外側にそれぞれ配置され、前記高周波給電部の高周波伝送路に設けられた第1および第2のノードの間で電気的に並列に接続される内側コイル、中間コイルおよび外側コイルを有し、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に、前記内側コイルと電気的に接続される固定もしくは半固定の内側コンデンサと、前記中間コイルと電気的に直列に接続される可変の中間コンデンサと、前記外側コイルと電気的に直列に接続される可変の外側コンデンサとが設けられている、
プラズマ処理装置。 - 前記内側コイルおよび前記外側コイルの巻数をそれぞれNi,No、前記内側コイルのインピーダンスをZi、前記外側コンデンサの静電容量を可変することによって得られる前記外側コイルおよび前記外側コンデンサの合成インピーダンスの最大値および最小値をそれぞれZo(max)、Zo(min)とすると、次の不等式が成立する、請求項11に記載のプラズマ処理装置。
- 前記内側コイルおよび前記外側コイルはそれぞれ円環状コイルであって、それらの半径をri,ro、両コイルのコイル導線の太さの半径をa、真空中の透磁率をμo、前記外側コイルおよび前記外側コンデンサの合成インピーダンスが最大値Zo(max)および最小値Zo(min)になるときの前記外側コンデンサの静電容量をそれぞれCo(max)、Co(min)とすると、次の不等式が成立する、請求項12に記載のプラズマ処理装置。
- 誘電体の窓を有する処理容器と、
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、
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
を具備し、
前記RFアンテナが、径方向に間隔を開けて相対的に内側、中間および外側にそれぞれ配置され、前記高周波給電部の高周波伝送路に設けられた第1および第2のノードの間で電気的に並列に接続される内側コイル、中間コイルおよび外側コイルを有し、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に、前記内側コイルと電気的に接続される固定もしくは半固定の内側インダクタと、前記中間コイルと電気的に直列に接続される可変の中間コンデンサと、前記外側コイルと電気的に直列に接続される可変の外側コンデンサとが設けられている、
プラズマ処理装置。 - 誘電体の窓を有する処理容器と、
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、
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
を具備し、
前記RFアンテナが、径方向に間隔を開けて相対的に内側、中間および外側にそれぞれ配置され、前記高周波給電部の高周波伝送路に設けられた第1および第2のノードの間で電気的に並列に接続される内側コイル、中間コイルおよび外側コイルを有し、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に、前記内側コイルと電気的に接続される可変の内側コンデンサと、前記中間コイルと電気的に直列に接続される可変の中間コンデンサと、前記外側コイルと電気的に直列に接続される固定もしくは半固定の外側コンデンサとが設けられている、
プラズマ処理装置。 - 前記内側コイルおよび前記外側コイルの巻数をそれぞれNi,No、前記外側コイルのインピーダンスをZo、前記内側コンデンサの静電容量を可変することによって得られる前記内側コイルおよび前記内側コンデンサの合成インピーダンスの最大値および最小値をそれぞれZi(max)、Zi(min)とすると、次の不等式が成立する、請求項15に記載のプラズマ処理装置。
- 前記内側コイルおよび前記外側コイルはそれぞれ円環状コイルであって、それらの半径をri,ro、両コイルのコイル導線の太さの半径をa、真空中の透磁率をμo、前記内側コイルおよび前記内側コンデンサの合成インピーダンスが最大値Zi(max)および最小値Zi(min)になるときの前記内側コンデンサの静電容量をそれぞれCi(max)、Ci(min)とすると、次の不等式が成立する、請求項16に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2のノードと接地電位の部材との間で接続されている出口側共通コンデンサを有する、請求項1〜17のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 誘電体の窓を有する処理容器と、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、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を有するプラズマ処理装置において前記基板に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
前記RFアンテナを、径方向に間隔を開けて相対的に内側、中間および外側にそれぞれ配置され、前記高周波給電部の高周波伝送路に設けられた第1および第2のノードの間で電気的に並列に接続される内側コイル、中間コイルおよび外側コイルに分割し、
前記第1のノードと前記第2のノードとの間に、前記内側コンデンサに接続されるリアクタンス素子を設けずに、前記中間コイルと電気的に直列に接続される可変の中間コンデンサと前記外側コイルと電気的に直列に接続される可変の外側コンデンサとを設け、
前記中間コンデンサおよび前記外側コンデンサの静電容量を選定または可変制御して、前記基板上のプラズマ密度分布を制御する、
プラズマ処理方法。 - 前記中間コンデンサおよび前記外側コンデンサの静電容量の少なくとも一方を直列共振を起こすときの値に近づけることで、前記内側コイルに流れる電流を減少させる、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記中間コンデンサおよび前記外側コンデンサの静電容量の少なくとも一方を直列共振を起こすときの値から離すことで、前記内側コイルに流れる電流を増大させる、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記被処理基板上のプラズマ密度が径方向で均一になるように、前記中間コンデンサおよび前記外側コンデンサの静電容量を調整する、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記中間コイルおよび前記外側コイルのそれぞれのターン数とコイル電流の電流量との積の値を前記内側コイルのターン数とコイル電流の電流量との積の値に揃えることにより、前記被処理基板上のプラズマ密度を径方向で均一になるように調整する、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記中間コンデンサの静電容量を前記中間コイルと直列共振を起こすときの値よりも小さい範囲で可変制御して、前記中間コイルには前記内側コイルを流れる電流と周回方向で逆向きの電流を流す、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記中間コンデンサの静電容量を前記中間コイルと直列共振を起こすときの値よりも大きい範囲で可変制御して、前記中間コイルには前記内側コイルを流れる電流と周回方向で同じ向きの電流を流す、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記外側コンデンサの静電容量を前記外側コイルと直列共振を起こすときの値よりも小さい範囲で可変制御して、前記外側コイルには前記内側コイルを流れる電流と周回方向で逆向きの電流を流す、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
- 前記外側コンデンサの静電容量を前記外側コイルと直列共振を起こすときの値よりも大きい範囲で可変制御して、前記外側コイルには前記内側コイルを流れる電流と周回方向で同じ向きの電流を流す、請求項19に記載のプラズマ処理方法。
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