JP2015088469A - Plasma processing device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、プラズマを用いて基板に、例えばプラズマCVD法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリングによる膜形成等の処理を施すプラズマ処理装置に関し、より具体的には、アンテナに高周波電流を流すことによって発生する誘導電界によってプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置に関する。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that uses a plasma to perform processing such as film formation by plasma CVD, etching, ashing, film formation by sputtering, and the like, and more specifically, a high-frequency current flows through an antenna. The present invention relates to an inductively coupled plasma processing apparatus that generates plasma by an induction electric field generated by the above-described method and processes a substrate using the plasma.
この種のプラズマ処理装置であって、そのアンテナが、往復導体を構成する2枚の電極導体の内側の辺に複数の開口部を設けた構造の高周波電極を有している装置の一例が、特許文献1に記載されている。
An example of a plasma processing apparatus of this type, in which the antenna has a high-frequency electrode having a structure in which a plurality of openings are provided on the inner sides of two electrode conductors constituting a reciprocating conductor, It is described in
この従来のプラズマ処理装置を、図1、図2を参照して要約して説明する。なお、図1では、図示を簡略化するために、誘電体板の図示は省略している。高周波電極および基板の板厚の図示も省略している。それらは図2を参照するものとする。 This conventional plasma processing apparatus will be described in summary with reference to FIGS. In FIG. 1, the dielectric plate is not shown for the sake of simplicity. The illustration of the plate thickness of the high frequency electrode and the substrate is also omitted. They shall refer to FIG.
アンテナ68を構成する高周波電極70は、2枚の矩形板状の電極導体71、72を基板2の表面に沿う同一の平面上に位置するように互いに隙間74をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体71、72の長手方向Xの一方端同士を導体(図に表れていない)で接続した往復導体構造をしていて、当該2枚の電極導体71、72に高周波電流IR が互いに逆向きに流されるものである(高周波だから、この高周波電流IR の向きは時間によって反転する。以下同様)。高周波電流IR の周波数は、例えば13.56MHzである。
The high-
かつ、2枚の電極導体71、72の隙間74側の辺に隙間74を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部77を形成し、この開口部77を複数、高周波電極70の長手方向Xに分散させて配置している。
Further, notches facing each other across the
高周波電極70の下側近傍には、高周波電極70の表面がプラズマ82中の荷電粒子(主としてイオン)によってスパッタされることを防止する等のために、誘電体板80が配置されている。
A
上記高周波電流IR によって、高周波電極70の周囲に高周波磁界が発生し、それによって高周波電流IR と逆方向に誘導電界が発生する。この誘導電界によって、真空容器(図示省略)内において、電子が加速されてアンテナ68の近傍(より具体的には誘電体板80の下側近傍)でガスを電離させて誘電体板80の下側近傍にプラズマ82が発生する。高周波電極70の主面に対向した位置に基板2が配置されており、上記プラズマ82は基板2の近傍まで拡散し、このプラズマ82によって基板2に前述した膜形成等の処理を施すことができる。
The high-frequency current I R generates a high-frequency magnetic field around the high-
このプラズマ処理装置が奏する効果として、特許文献1には次の効果が記載されている。
As an effect exhibited by this plasma processing apparatus,
アンテナ68(より具体的にはその高周波電極70)は、大局的に見ると往復導体構造をしていてその2枚の電極導体71、72に高周波電流IR が互いに逆向きに流されるので、往復導体71、72間に存在する相互インダクタンスのぶん、アンテナ68の実効インダクタンスが小さくなる。従って、単なる平板状のアンテナに比べて、アンテナ68の長手方向Xの両端部間に発生する電位差を小さく抑えることができ、それによってプラズマ電位を低く抑えると共にアンテナ68の長手方向Xにおけるプラズマ密度分布の均一性を高めることができる。
Since the antenna 68 (more specifically, the high-frequency electrode 70) has a reciprocal conductor structure when viewed globally, the high-frequency currents I R flow through the two
また、高周波電極70を流れる高周波電流IR について詳細に見ると、高周波電流IR は、表皮効果によって、主に2枚の電極導体71、72の端部を流れる傾向がある。その内でも、2枚の電極導体71、72の隙間74側の辺に着目すると、ここでは互いに近接している辺に高周波電流IR が逆向きに流れるので、隙間74と反対側の辺に比べて、インダクタンス(ひいてはインピーダンス)がより小さくなる。従って、隙間74側の辺およびそこに形成されている開口部77に沿って高周波電流IR がより多く流れることになる。その結果、各開口部77は、アンテナ68の長手方向Xに分散配置されたコイルと同様に機能するので、簡単な構造で、複数のコイルを直列接続したのと同様の構造を形成することができる。従って簡単な構造で、各開口部77付近に強い磁場を発生させて、プラズマ生成効率を高めることができる。
When the high-frequency current I R flowing through the high-
ところで、図1、図2に示した従来のプラズマ処理装置によって基板2上に膜を形成してその膜厚分布を詳しく測定したところ、アンテナ68の長手方向Xにおける膜厚分布に、開口部77の配置に対応した脈動があり、この点になお課題のあることが分った。
By the way, when a film is formed on the
上記膜厚分布を測定した結果の一例を図3に示す。この図3は、原料ガスとして四フッ化シリコンガス(SiF4 )および窒素ガス(N2 )の混合ガスを用いて、基板2上にフッ素化シリコン窒化膜(SiN:F)を形成して、図1の開口部列の中心軸上における各開口部77の中心および隣り合う開口部77間の中心のそれぞれ真下に位置する基板2上の各点(その幾つかを点a〜fで示す)の膜厚を測定したものである。このとき、開口部77のピッチを48mm、各開口部77の直径を40mm、アンテナ68と基板2間の距離L1 を95mmとした。
An example of the result of measuring the film thickness distribution is shown in FIG. In FIG. 3, a fluorinated silicon nitride film (SiN: F) is formed on the
この図3から分るように、各開口部77の中心の真下(点b、d、f等)では膜厚が小さく、隣り合う開口部77間の中心の真下(点a、c、e等)では膜厚が大きく、アンテナ68の長手方向Xにおける膜厚分布が、開口部77の配置に対応して脈動している。なお、図3中のXが負の値の測定位置については、上記説明から類推できよう。
As can be seen from FIG. 3, the film thickness is small just below the center of each opening 77 (points b, d, f, etc.), and just below the center between adjacent openings 77 (points a, c, e, etc.). ), The film thickness is large, and the film thickness distribution in the longitudinal direction X of the
上記高周波電流IR やプラズマ82の振る舞いは、その近くに存在する様々な物体の影響を受けやすいので、理論的に明確に解明することは容易ではないけれども、図3に示すように膜厚が脈動するのは次のような作用によるものと考えられる。
Since the behavior of the high-frequency current I R and the
(1)前述したように高周波電流IR は、表皮効果および低インピーダンス化によって高周波電極70の隙間74側の辺および各開口部77の周縁部に多く流れるので、そこを流れる高周波電流IR によるプラズマ生成作用が強い。特に各開口部77の両端部(アンテナ長手方向Xに直交する方向の両端部。即ちこの例の場合はY方向の両端部)79では近くに逆向き電流が流れていないのでプラズマ生成作用が強く、当該両端部79の下側部分84(図2参照)に濃いプラズマが生成されるのに対して、各開口部77の中心には高周波電流IR は流れないので、当該中心の下側部分85に生成されるプラズマは淡く、従ってこれが、当該中心に対応する基板上の点b、d、f等における膜厚を小さくする一因となる。一方、隣り合う開口部77間の下側部分には、上記両端部79の下側部分84よりも淡いけれども開口部77の中心の下側部分85よりも濃いプラズマが生成される。従ってこれが、隣り合う開口部77間の中心に対応する基板上の点、a、c、e等における膜厚を大きくする一因となる。このようにして、アンテナ68の長手方向Xにおけるプラズマ密度に、開口部77の配置に対応した濃淡が生じ、それが基板2上の膜厚分布に脈動を生じさせる原因となる。
(1) the high-frequency current I R As described above, since the flows more to the periphery of the
(2)しかも、アンテナ68を構成する高周波電極70の主面と基板2とが平行平板電極のように対向しているので、高周波電極70に高周波電流IR を流すことによって高周波電極70の電位が上昇すると、高周波電極70と基板2との間にほぼ一様な(擬一様な)電界が生じる。即ち、図2に示す例のように、高周波電極70の主面と基板2との間にほぼ平坦な等電位面86が生じる。このような平坦な等電位面86の場合、アンテナ68(より具体的にはその誘電体板80)の下側近傍で生成されたプラズマ82が基板2側へ拡散するとき、プラズマ82は横方向へは拡散しにくいので、上記(1)で生じたプラズマ密度の濃淡が基板2上にそのまま転写されやすい。これも基板2上の膜厚分布に脈動を生じさせる原因となる。
(2) Moreover, since the main surface and the
なお、アンテナ68と基板2との間の距離L1 を大きくすると、基板2に達するまでにプラズマ82の横方向への拡散が大きくなるので、基板2付近では上記プラズマ密度の濃淡を緩和して基板処理の均一性を高めることができると考えられるけれども、そのようにすると、アンテナ68と基板2間の距離が大きくなってプラズマ処理装置が大型化するという別の課題が生じる。
If the distance L 1 between the
これに対して、上記のような従来の装置の課題を解決することのできるプラズマ処理装置が、本願と同一の出願人によって別に出願されている(特願2013−173160)。 In contrast, a plasma processing apparatus capable of solving the problems of the conventional apparatus as described above has been filed separately by the same applicant as the present application (Japanese Patent Application No. 2013-173160).
この別出願に係るプラズマ処理装置の一例を、図4、図5を参照して要約して説明する。なお、図4では、図示を簡略化するために、誘電体ケースの図示は省略している。高周波電極および基板の板厚の図示も省略している。それらは図5を参照するものとする。 An example of the plasma processing apparatus according to this separate application will be described in summary with reference to FIGS. In FIG. 4, the dielectric case is not shown for the sake of simplicity. The illustration of the plate thickness of the high frequency electrode and the substrate is also omitted. They shall refer to FIG.
この例では、アンテナ28を二つ有している。各アンテナ28は、高周波電極30を誘電体ケース40内に収納した構造をしている。高周波電極30は高周波電流IR を流すことによって発熱するので、高周波電極30の一方の主面に、当該高周波電極30を冷却する冷却パイプ42が取り付けられている。誘電体ケース40によって、その内部の高周波電極30等の表面がプラズマ50中の荷電粒子(主としてイオン)によってスパッタされるのを防止することができる。
In this example, two
各アンテナ28を構成する高周波電極30は、共にX方向に長い矩形板状をしている2枚の電極導体31、32を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間34をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体31、32の長手方向Xの一方端同士を導体(図に表れていない)で接続した往復導体構造をしていて、当該2枚の電極導体31、32に高周波電流IR が互いに逆向きに流される。
The high-
かつ、各高周波電極30を構成する2枚の電極導体31、32の隙間34側の辺に隙間34を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部37を形成し、この開口部37を複数、高周波電極30の長手方向Xに分散させて配置している。
In addition, each of the two
そして、上記アンテナ28を、真空容器(図示省略)内に、各アンテナ28を構成する高周波電極30の主面(即ち、板状物の大きい方の面)と基板2の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置している。
The
各アンテナ28を構成する高周波電極30に上記のように高周波電流IR を流すことによって、各高周波電極30の周囲に高周波磁界が発生し、それによって高周波電流IR と逆方向に誘導電界が発生する。この誘導電界によって、真空容器内において、電子が加速されてアンテナ28の近傍のガスを電離させて誘電体ケース40の外側近傍にプラズマ50が発生する。このプラズマ50は基板2の近傍まで拡散し、このプラズマ50によって基板2に前述した膜形成等の処理を施すことができる。
By flowing a high frequency current I R in the high-
この別出願に係るプラズマ処理装置も、各アンテナ28を構成する高周波電極30は、大局的に見ると往復導体構造をしており、かつ各高周波電極30に複数の開口部37を長手方向Xに分散させて配置した構造をしているので、前述した従来のプラズマ処理装置が奏する前記効果と同様の効果を奏することができる。
Also in the plasma processing apparatus according to this another application, the high-
更に、この別出願に係るプラズマ処理装置によれば、前述した従来の装置と違って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、アンテナ28を構成する高周波電極30の開口部37の配置に対応したプラズマの濃淡を基板2付近において緩和して、アンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができる。このことを、膜厚測定結果を参照しながらより詳しく説明する。
Furthermore, according to the plasma processing apparatus according to this another application, unlike the above-described conventional apparatus, the opening of the high-
上記プラズマ処理装置によって基板2上に膜を形成して、その膜厚分布を詳しく測定した結果の一例を図6に示す。この図6は、原料ガスとして四フッ化シリコンガス(SiF4 )および窒素ガス(N2 )の混合ガスを用いて、基板2上にフッ素化シリコン窒化膜(SiN:F)を形成して、図4に示す縦配置の二つのアンテナ28間の中央の軸29上における複数の点(その幾つかを点A〜Fで示す)の膜厚を測定したものである。各アンテナ28を構成する高周波電極30の開口部37の中心および隣り合う開口部37間の中心のそれぞれ真下に位置する基板2上の各点(その幾つかを点a〜fで示す)のY方向の中間点が、上記中央の軸29上の各点A〜F等である。なお、図6中の点FよりもXの値が大きい測定位置およびXが負の値の測定位置については、上記説明から類推できよう。
FIG. 6 shows an example of a result obtained by forming a film on the
このとき、開口部37のピッチを35mm、各開口部37の直径を30mm、二つのアンテナ28間の間隔を125mm、各アンテナ28と基板2間の距離L2 を100mmとした。
At this time, the pitch of the
この図6から分るように、アンテナ28の長手方向Xにおける膜厚に、前述した従来の装置の場合に見られたような脈動(図3参照)は生じておらず、均一性の良い膜厚分布が得られている。このような良好な結果が得られるのは、次のような作用によるものと考えられる。
As can be seen from FIG. 6, the film thickness in the longitudinal direction X of the
(1)この装置ではアンテナ28をその高周波電極30の主面と基板2の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、従来の装置の場合と同様の理由によって、誘電体ケース40の外側近傍であって、高周波電極30の各開口部37の両端部(アンテナ長手方向Xに直交する方向の両端部、即ちこの装置の場合はアンテナ28を縦向きに配置しているからZ方向の両端部)39の側方部分64に濃いプラズマが生じ、各開口部37の中心の側方部分65に淡いプラズマが生じても、この装置では従来の装置の場合と違って、当該プラズマの濃淡は基板表面に対して上下方向に位置することになる。従って、プラズマ50が基板2側に拡散する途中で、上記プラズマの濃淡は互いに混ざり合ってある程度平均化されるので、基板2付近において上記プラズマ50の濃淡は緩和されやすい。
(1) In this apparatus, the
(2)しかも、アンテナ28をその高周波電極30の主面と基板2の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、高周波電極30に高周波電流IR を流すことによって高周波電極30の電位が上昇すると、高周波電極30と基板2との間に生じる等電位面66は、図5に示す例のように、基板2の近く以外では高周波電極30の下方を谷とする曲面状になる。従って、誘電体ケース40の外側近傍で生成されたプラズマ50が基板2側へ拡散するとき、プラズマ50は横方向へも拡散しやすくなり、この観点からも高周波電極30の開口部37の配置に対応したプラズマの濃淡を基板2付近において緩和しやすくなる。
(2) Moreover, since the
上記(1)および(2)の作用によって、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、アンテナ28を構成する高周波電極30の開口部37の配置に対応したプラズマの濃淡を基板2付近において緩和して、アンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができる。例えば、基板2上に膜を形成する場合、アンテナ28の長手方向Xにおける膜厚分布の均一性を高めることができる。
By the actions (1) and (2) above, even if the distance between the
更に、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。また、真空容器の真空排気に要する時間を短縮することができる。アンテナ28を縦配置にしてアンテナ28が真空容器内へ突き出すぶんを考慮しても、真空容器ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
Furthermore, since it is not necessary to darely increase the distance between the
上記別出願に係るプラズマ処理装置においては、図5に示した例のように、アンテナ28を構成する高周波電極30の一方の主面に冷却パイプ42を取り付けていて、高周波電極30の左右(即ち、長手方向Xに直交するY方向における両側。以下同様)の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面(即ち側面の外面)との間の距離L3 、L4 が互いに異なるため(図示例ではL3 >L4 )、詳しく見ると、アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度がアンテナ28の左右で互いに異なる、という点になお改善の余地のあることが分った。これは、上記距離(L3 、L4 )が小さい方が、高周波電極30のより近くにおいてより強い磁場を利用してより濃いプラズマ50を生成することができるからである。即ち、図5に示す例のアンテナ28の場合は、アンテナ28の右側で発生させるプラズマ50の方が左側で発生させるプラズマ50よりも濃くなる。
In the plasma processing apparatus according to the another application, a cooling
このようにアンテナ28の左右でプラズマ密度に差があると、当該左右方向(即ちY方向)における基板処理の均一性を低下させる原因となる。
If there is a difference in plasma density between the left and right sides of the
この場合も、アンテナ28と基板2との間の距離L2 を大きくすると、基板2に達するまでにプラズマ50のY方向への拡散が大きくなるので、基板2付近では上記プラズマ密度の濃淡を緩和して基板処理の均一性を高めることができると考えられるけれども、そのようにすると、前記と同様に、アンテナ28と基板2間の距離が大きくなってプラズマ処理装置が大型化するという別の課題が生じる。
Also in this case, if the distance L 2 between the
そこでこの発明は、上記のような点を更に改善して、上記のようなアンテナを用いて発生させるプラズマの密度をアンテナの左右において均一化することを一つの目的としている。 Accordingly, an object of the present invention is to further improve the above points and to make the density of plasma generated using the above antenna uniform on the left and right sides of the antenna.
また、上記のようなアンテナ28であって平面形状が実質的にまっすぐなアンテナ28を複数、基板2の表面に沿って並列に配置している場合、詳しく見ると、例えば各アンテナ28を構成する高周波電極30の温度上昇の違いによるインピーダンスの違い、各アンテナ28への高周波電力供給回路におけるインピーダンスの違い等が生じると、それによって、各アンテナ28が発生させる磁界の強さの均一性が低下して、複数のアンテナ28の並列方向におけるプラズマの均一性が低下する可能性が生じる、という点になお改善の余地がある。そこでこのような点を更に改善することをこの発明の他の目的としている。
Further, when a plurality of
この発明に係るプラズマ処理装置の一つは、アンテナに高周波電流を流すことによって真空容器内に誘導電界を発生させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置であって、前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、前記高周波電極は、共に矩形板状をしている二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、更に前記アンテナは、前記高周波電極を2枚有していて当該2枚の高周波電極の間に、両高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプを挟んだものを前記誘電体ケース内に収納した構造をしており、かつ前記各高周波電極の外側の主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を、前記2枚の高周波電極について互いに実質的に等しくしている、ことを特徴としている。 One of the plasma processing apparatuses according to the present invention is an inductively coupled plasma in which an induction electric field is generated in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and a substrate is processed using the plasma. In the processing apparatus, the antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case, and the high-frequency electrode includes two electrode conductors each having a rectangular plate shape as a rectangular plate as a whole. A reciprocating conductor structure in which the two ends of the electrode conductors are arranged parallel to each other with a gap therebetween, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor. Currents are flowed in opposite directions, and further provided with notches facing each other across the gap on the gap-side sides of the two electrode conductors. A mouth portion is formed, and a plurality of openings are dispersed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode, and the antenna is disposed in the vacuum vessel, and the main body of the high-frequency electrode constituting the antenna is formed. And the antenna has two high-frequency electrodes, and both high-frequency electrodes are disposed between the two high-frequency electrodes. And having a structure in which a cooling pipe through which a cooling medium flows is sandwiched in the dielectric case, and opposed to the main surface on the outer side of each high-frequency electrode The distance between the outer surface of the dielectric case is made substantially equal to each other for the two high-frequency electrodes.
前記アンテナは、前記高周波電極を2枚有していて各高周波電極の一方の主面に、当該高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプをそれぞれ取り付け、かつ当該2枚の高周波電極を、その冷却パイプが内側に位置する向きで前記誘電体ケース内に収納した構造をしており、かつ前記各高周波電極の外側の主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を、前記2枚の高周波電極について互いに実質的に等しくしている、という構造を採用しても良い。 The antenna has two high-frequency electrodes, and a cooling pipe that cools the high-frequency electrode and into which a cooling medium flows is attached to one main surface of each high-frequency electrode. A plurality of high-frequency electrodes are housed in the dielectric case in a direction in which the cooling pipe is located inside, and the main surface on the outer side of each high-frequency electrode and the dielectric case opposite to the main surface You may employ | adopt the structure that the distance between an outer surface is mutually made substantially equal about the said 2 high frequency electrode.
前記アンテナは、前記高周波電極の両主面に、当該高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプを取り付けた構造をしており、かつ前記高周波電極の両主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしている、という構造を採用しても良い。 The antenna has a structure in which cooling pipes for cooling the high-frequency electrode and through which a cooling medium flows are attached to both main surfaces of the high-frequency electrode, and both the main surfaces of the high-frequency electrode and A structure may be employed in which the distances between the outer surfaces of the dielectric cases facing each other are substantially equal to each other.
前記アンテナは、それを構成する高周波電極の内部に、当該高周波電極を冷却する冷却媒体が流される冷媒通路を有しており、かつ当該高周波電極の両主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしている、という構造を採用しても良い。 The antenna has a refrigerant passage through which a cooling medium for cooling the high-frequency electrode flows inside the high-frequency electrode constituting the antenna, and both the main surfaces of the high-frequency electrode and the dielectric case facing it A structure may be adopted in which the distances between the outer surfaces are substantially equal to each other.
前記アンテナを構成する高周波電極は、それぞれが断面U字状に屈曲した二つの電極導体を有していて、前記アンテナは、当該屈曲した各電極導体の間に冷却パイプをそれぞれ挟んだものを誘電体ケース内に収納した構造をしており、かつ高周波電極の外側の二つの主面と、それに対向する誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしている、という構造を採用しても良い。 The high-frequency electrode constituting the antenna has two electrode conductors each bent in a U-shaped cross section, and the antenna is a dielectric having a cooling pipe sandwiched between the bent electrode conductors. The structure is housed in a body case, and the distance between the two main surfaces outside the high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case opposite to the main surface is substantially equal to each other. It may be adopted.
この発明に係るプラズマ処理装置の他の一つは、アンテナに高周波電流を流すことによって真空容器内に誘導電界を発生させてプラズマを生成し、当該プラズマを用いて基板に処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置であって、前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、前記高周波電極は、二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、かつ前記アンテナは平面形状が実質的にまっすぐであり、当該アンテナを複数、前記基板の表面に沿って並列に配置しており、更に、前記各アンテナに高周波電力をそれぞれ供給する複数の高周波電源と、前記各アンテナに対してそれぞれ実質的に同じ場所に設けられていて、前記各アンテナが発生させる磁界の強さをそれぞれ検出する複数の磁気センサーと、前記複数の磁気センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、前記各高周波電源から出力する高周波電力を制御する制御装置とを備えている、ことを特徴としている。 Another one of the plasma processing apparatuses according to the present invention is an inductively coupled type in which an induction electric field is generated in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and plasma is generated and the substrate is processed using the plasma. The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case, and the high-frequency electrode is configured so that two electrode conductors form a rectangular plate shape as a whole. It has a reciprocating conductor structure in which a gap is placed close to each other and arranged in parallel, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor, and the high-frequency currents are opposite to each other in the two electrode conductors Further, notches facing each other across the gap are provided on the gap-side sides of the two electrode conductors, and an opening is formed by the facing notches. A plurality of openings are arranged in a distributed manner in the longitudinal direction of the high-frequency electrode, and the antenna is placed in the vacuum vessel, the main surface of the high-frequency electrode constituting the antenna, and the surface of the substrate Are arranged in a direction substantially perpendicular to each other, and the antenna has a substantially straight planar shape, a plurality of the antennas are arranged in parallel along the surface of the substrate, and A plurality of high-frequency power supplies that supply high-frequency power to the antennas, and a plurality of high-frequency power supplies that are provided at substantially the same location for the antennas and that detect the strength of the magnetic field generated by the antennas. In response to outputs from the magnetic sensor and the plurality of magnetic sensors, the high-frequency power output from the high-frequency power sources so that the outputs are substantially equal to each other. And a control device for controlling the force, is characterized in that.
前記複数の磁気センサーの代わりに、各アンテナが発生させる電界の強さをそれぞれ検出する複数の電界センサーを設けても良い。 Instead of the plurality of magnetic sensors, a plurality of electric field sensors for detecting the strength of the electric field generated by each antenna may be provided.
各アンテナに高周波電力をそれぞれ供給する複数の高周波電源を設ける代わりに、各アンテナに高周波電力を供給するための高周波電源と、当該高周波電源から出力される高周波電力を各アンテナに分配するものであって、外部からの制御信号に応答して、各アンテナに分配する高周波電力の大きさが可変である分配回路とを設けても良い。 Instead of providing a plurality of high-frequency power supplies for supplying high-frequency power to each antenna, a high-frequency power supply for supplying high-frequency power to each antenna and the high-frequency power output from the high-frequency power supply are distributed to each antenna. In addition, a distribution circuit in which the magnitude of the high-frequency power distributed to each antenna is variable in response to an external control signal may be provided.
請求項1に記載の発明によれば、(a)アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、高周波電極の各開口部の中心と両端部とに対応する部分にプラズマの濃淡が生じても、当該プラズマの濃淡は基板表面に対して上下方向に位置することになり、プラズマが基板側へ拡散する途中で互いに混ざり合って濃淡が緩和されやすい。しかも、高周波電極と基板間の等電位面は、基板近く以外では高周波電極の下方を谷とする曲面状になるので、プラズマが基板側へ拡散するときに横方向へも拡散しやすくなり、この観点からも高周波電極の開口部の配置に対応したプラズマの濃淡を基板付近において緩和しやすくなる。 According to the first aspect of the present invention, (a) the antenna is disposed in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate are substantially perpendicular to each other. Even if the density of the plasma occurs in the part corresponding to the center and both ends, the density of the plasma is positioned in the vertical direction with respect to the substrate surface, and the plasma is mixed with each other in the middle of the diffusion to the substrate side. Light and shade are easy to relax. In addition, the equipotential surface between the high-frequency electrode and the substrate has a curved surface with a valley below the high-frequency electrode except near the substrate, so that when the plasma diffuses to the substrate side, it tends to diffuse in the lateral direction. From the viewpoint, it becomes easy to relax the density of the plasma corresponding to the arrangement of the openings of the high-frequency electrode in the vicinity of the substrate.
(b)その結果、アンテナと基板間の距離を敢えて大きくしなくても、アンテナを構成する高周波電極の開口部の配置に対応したプラズマの濃淡を基板付近において緩和して、アンテナの長手方向における基板処理の均一性を高めることができる。更に、アンテナと基板間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。 (B) As a result, even if the distance between the antenna and the substrate is not intentionally increased, the density of the plasma corresponding to the arrangement of the openings of the high-frequency electrodes constituting the antenna is relaxed in the vicinity of the substrate, so that The uniformity of substrate processing can be improved. Further, since it is not necessary to increase the distance between the antenna and the substrate, it is possible to prevent the vacuum vessel and thus the plasma processing apparatus from being enlarged.
(c)更に、アンテナは、高周波電極を2枚有していて当該2枚の高周波電極の間に冷却パイプを挟んだものを誘電体ケース内に収納した構造をしており、かつ各高周波電極の外側の主面と、それに対向する誘電体ケースの外面との間の距離を、前記2枚の高周波電極について互いに実質的に等しくしているので、当該アンテナを用いて発生させるプラズマの密度をアンテナの左右において均一化することができる。 (C) Furthermore, the antenna has a structure in which two high-frequency electrodes are provided and a cooling pipe is sandwiched between the two high-frequency electrodes and is housed in a dielectric case. Since the distance between the outer main surface of each of the two and the outer surface of the dielectric case opposite to each other is substantially equal to each other for the two high-frequency electrodes, the density of the plasma generated using the antenna is reduced. Uniformity can be achieved on the left and right sides of the antenna.
(d)その結果、アンテナの左右方向においても基板処理の均一性を高めることができる。更に、アンテナと基板間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。 (D) As a result, the uniformity of the substrate processing can be improved also in the left-right direction of the antenna. Further, since it is not necessary to increase the distance between the antenna and the substrate, it is possible to prevent the vacuum vessel and thus the plasma processing apparatus from being enlarged.
(e)つまり、この発明によれば、上述したようにアンテナの長手方向における基板処理の均一性を高めることができると共に、アンテナの左右方向においても基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナと基板間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。 (E) That is, according to the present invention, as described above, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction of the antenna can be improved, and the uniformity of the substrate processing can also be improved in the left-right direction of the antenna. Together, both effects can improve the uniformity of processing in two dimensions within the substrate surface without having to increase the distance between the antenna and the substrate.
請求項2に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。
According to the invention described in
更に、アンテナは、高周波電極を2枚有していて各高周波電極の一方の主面に冷却パイプをそれぞれ取り付け、かつ当該2枚の高周波電極を、その冷却パイプが内側に位置する向きで前記誘電体ケース内に収納した構造をしており、かつ各高周波電極の外側の主面と、それに対向する誘電体ケースの外面との間の距離を、前記2枚の高周波電極について互いに実質的に等しくしているので、当該アンテナを用いて発生させるプラズマの密度をアンテナの左右において均一化することができる。 Further, the antenna has two high-frequency electrodes, a cooling pipe is attached to one main surface of each high-frequency electrode, and the two high-frequency electrodes are arranged in the direction in which the cooling pipe is positioned inside the dielectric. The distance between the outer main surface of each high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case opposite to each other is substantially equal for the two high-frequency electrodes. Therefore, the density of plasma generated using the antenna can be made uniform on the left and right sides of the antenna.
その結果、請求項1に記載の発明の上記(d)、(e)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
As a result, the same effects as the effects (d) and (e) of the invention described in
請求項3に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。
According to the invention described in
更に、アンテナは、高周波電極の両主面に冷却パイプを取り付けた構造をしており、かつ当該高周波電極の両主面と、それに対向する誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしているので、当該アンテナを用いて発生させるプラズマの密度をアンテナの左右において均一化することができる。 Furthermore, the antenna has a structure in which cooling pipes are attached to both main surfaces of the high-frequency electrode, and the distance between both main surfaces of the high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case opposite to the main surface is substantially equal to each other. Therefore, the density of plasma generated using the antenna can be made uniform on the left and right sides of the antenna.
その結果、請求項1に記載の発明の上記(d)、(e)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
As a result, the same effects as the effects (d) and (e) of the invention described in
請求項4に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。
According to the invention described in
更に、アンテナは、それを構成する高周波電極の内部に冷媒通路を有しており、かつ当該高周波電極の両主面と、それに対向する誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしているので、当該アンテナを用いて発生させるプラズマの密度をアンテナの左右において均一化することができる。 Further, the antenna has a refrigerant passage inside the high-frequency electrode constituting the antenna, and the distance between both main surfaces of the high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case facing it is substantially equal to each other. Since they are equal, the density of plasma generated using the antenna can be made uniform on the left and right of the antenna.
その結果、請求項1に記載の発明の上記(d)、(e)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
As a result, the same effects as the effects (d) and (e) of the invention described in
請求項5に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。 According to the invention described in claim 5, since the antenna is disposed in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate are substantially perpendicular to each other, The same effects as shown in a) and (b) are obtained.
更に、アンテナを構成する高周波電極は、それぞれが断面U字状に屈曲した二つの電極導体を有していて、アンテナは、当該屈曲した各電極導体の間に冷却パイプをそれぞれ挟んだものを誘電体ケース内に収納した構造をしており、かつ高周波電極の外側の二つの主面と、それに対向する誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしているので、当該アンテナを用いて発生させるプラズマの密度をアンテナの左右において均一化することができる。その結果、請求項1に記載の発明の上記(d)、(e)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
Furthermore, the high-frequency electrode constituting the antenna has two electrode conductors each bent in a U-shaped cross section, and the antenna is a dielectric having a cooling pipe sandwiched between the bent electrode conductors. The antenna has a structure housed in a body case, and the distance between the two main surfaces outside the high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case facing each other is substantially equal to each other. The density of the plasma generated using can be made uniform on the left and right sides of the antenna. As a result, the same effects as the effects (d) and (e) of the invention described in
(f)更に、二つの電極導体を上記のように屈曲した構造にしているので、角張った部分が少なくなり、高周波電力投入時の高周波電極周りにおける電界集中を緩和することができる。その結果、異常放電発生を抑制することができる。 (F) Further, since the two electrode conductors are bent as described above, the angular portion is reduced, and the electric field concentration around the high-frequency electrode can be reduced when the high-frequency power is turned on. As a result, the occurrence of abnormal discharge can be suppressed.
請求項6に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。
According to the invention described in
更に、平面形状が実質的にまっすぐなアンテナを複数、基板の表面に沿って互いに並列に配置しているので、より大面積のプラズマを生成して、より大面積の基板に処理を施すことができる。 Furthermore, since a plurality of antennas having a substantially straight planar shape are arranged in parallel with each other along the surface of the substrate, a plasma with a larger area can be generated and a substrate with a larger area can be processed. it can.
更に、複数の磁気センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源から出力する高周波電力を制御することができ、それによって各アンテナが発生させる磁界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナの並列方向におけるプラズマの均一性を向上させることができる。 Further, in response to outputs from a plurality of magnetic sensors, the high-frequency power output from each high-frequency power source can be controlled so that the outputs are substantially equal to each other, thereby the magnetic field generated by each antenna. Therefore, the uniformity of plasma in the parallel direction of a plurality of antennas can be improved.
(g)その結果、この発明によれば、上述したようにアンテナの長手方向における基板処理の均一性を高めることができると共に、複数のアンテナの並列方向においてもプラズマの均一性を向上させて基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナと基板間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。 (G) As a result, according to the present invention, as described above, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction of the antenna can be improved, and the uniformity of the plasma can also be improved in the parallel direction of the plurality of antennas. Since the uniformity of processing can be improved, both effects can be combined, and the uniformity of processing in two dimensions within the substrate surface can be improved without intentionally increasing the distance between the antenna and the substrate.
請求項7に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。
According to the invention described in
更に、平面形状が実質的にまっすぐなアンテナを複数、基板の表面に沿って互いに並列に配置しているので、より大面積のプラズマを生成して、より大面積の基板に処理を施すことができる。 Furthermore, since a plurality of antennas having a substantially straight planar shape are arranged in parallel with each other along the surface of the substrate, a plasma with a larger area can be generated and a substrate with a larger area can be processed. it can.
更に、複数の電界センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源から出力する高周波電力を制御することができ、それによって各アンテナが発生させる電界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナの並列方向におけるプラズマの均一性を向上させることができる。 Further, in response to outputs from a plurality of electric field sensors, the high frequency power output from each high frequency power supply can be controlled so that the outputs are substantially equal to each other, whereby the electric fields generated by the antennas are controlled. Therefore, the uniformity of plasma in the parallel direction of a plurality of antennas can be improved.
その結果、請求項6に記載の発明の上記(g)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
As a result, the same effect as the effect (g) of the invention described in
請求項8に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。
According to the invention described in
更に、平面形状が実質的にまっすぐなアンテナを複数、基板の表面に沿って互いに並列に配置しているので、より大面積のプラズマを生成して、より大面積の基板に処理を施すことができる。 Furthermore, since a plurality of antennas having a substantially straight planar shape are arranged in parallel with each other along the surface of the substrate, a plasma with a larger area can be generated and a substrate with a larger area can be processed. it can.
更に、複数の磁気センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、分配回路によって各アンテナに分配する高周波電力の大きさを制御することができ、それによって各アンテナが発生させる磁界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナの並列方向におけるプラズマの均一性を向上させることができる。 Further, in response to the outputs from the plurality of magnetic sensors, the magnitude of the high-frequency power distributed to each antenna can be controlled by the distribution circuit so that the outputs are substantially equal to each other. Since the strength of the magnetic field generated by the antenna can be made uniform, the uniformity of plasma in the parallel direction of the plurality of antennas can be improved.
その結果、請求項6に記載の発明の上記(g)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
As a result, the same effect as the effect (g) of the invention described in
請求項9に記載の発明によれば、アンテナをその高周波電極の主面と基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、請求項1に記載の発明の上記(a)、(b)に示す効果と同様の効果を奏する。 According to the ninth aspect of the present invention, the antenna is disposed in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate are substantially perpendicular to each other. The same effects as shown in a) and (b) are obtained.
更に、平面形状が実質的にまっすぐなアンテナを複数、基板の表面に沿って互いに並列に配置しているので、より大面積のプラズマを生成して、より大面積の基板に処理を施すことができる。 Furthermore, since a plurality of antennas having a substantially straight planar shape are arranged in parallel with each other along the surface of the substrate, a plasma with a larger area can be generated and a substrate with a larger area can be processed. it can.
更に、複数の電界センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、分配回路によって各アンテナに分配する高周波電力の大きさを制御することができ、それによって各アンテナが発生させる電界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナの並列方向におけるプラズマの均一性を向上させることができる。 Further, in response to outputs from the plurality of electric field sensors, the distribution circuit can control the magnitude of the high frequency power distributed to each antenna so that the outputs are substantially equal to each other. Since the strength of the electric field generated by the antenna can be made uniform, the uniformity of plasma in the parallel direction of the plurality of antennas can be improved.
その結果、請求項6に記載の発明の上記(g)に示す効果と同様の効果を奏することができる。
As a result, the same effect as the effect (g) of the invention described in
この発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態を図7〜図10を参照して説明する。なお、以下においては、説明を分りやすくする等のために、図4〜図6に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付している。 One embodiment of the plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. In the following description, the same reference numerals are assigned to the same or corresponding parts as those in the examples shown in FIGS.
アンテナ28等の向きを表すために、一点で互いに直交するX方向、Y方向およびZ方向を各図中に記載している。Z方向は基板2の表面に立てた垂線3に平行な方向であり、Y方向は当該垂線3に直交する方向であり、これらは表現を簡略化して、それぞれ、上下方向Z、左右方向Yと呼ぶ場合がある。X方向は、垂線3に直交する方向であり、かつアンテナ28の長手方向である。例えば、X方向およびY方向は水平方向であり、Z方向は垂直方向であるが、これに限られるものではない。
In order to indicate the orientation of the
この装置は、アンテナ28に高周波電源60から高周波電流IR を流すことによって真空容器4内に誘導電界を発生させて当該誘導電界によってプラズマ50を生成し、このプラズマ50を用いて基板2に処理を施す誘導結合型のプラズマ処理装置である。
This apparatus, by generating an induced electric field into the
この実施形態では、アンテナ28は、その平面形状がX方向において実質的にまっすぐなものである。この出願において、「実質的にまっすぐ」というのは、文字どおりまっすぐな状態だけでなく、まっすぐに近い状態(ほぼまっすぐな状態)をも含む意味である。
In this embodiment, the
真空容器4内には、基板2を保持するホルダ10が設けられている。
A
基板2は、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等の表示装置用の基板、フレキシブルディスプレイ用のフレキシブル基板、太陽電池等の半導体デバイス用の基板等であるが、これに限られるものではない。
The
基板2の平面形状は、例えば円形、四角形等であり、特定の形状に限定されない。
The planar shape of the
基板2に施す処理は、例えば、プラズマCVD法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリングによる膜形成等である。
The treatment applied to the
このプラズマ処理装置は、プラズマCVD法によって膜形成を行う場合はプラズマCVD装置、エッチングを行う場合はプラズマエッチング装置、アッシングを行う場合はプラズマアッシング装置、スパッタリングを行う場合はプラズマスパッタリング装置とも呼ばれる。 This plasma processing apparatus is also called a plasma CVD apparatus when a film is formed by plasma CVD, a plasma etching apparatus when etching is performed, a plasma ashing apparatus when ashing is performed, and a plasma sputtering apparatus when sputtering is performed.
このプラズマ処理装置は、例えば金属製の真空容器4を備えており、その内部は真空排気口8を通して真空排気される。
The plasma processing apparatus includes, for example, a
真空容器4内には、ガス導入管22を通してガス24が導入される。ガス導入管22は、この例では、各アンテナ28の長手方向Xに複数本ずつ配置されている。
A
ガス24は、基板2に施す処理内容に応じたものにすれば良い。例えば、プラズマCVD法によって基板2に膜形成を行う場合は、ガス24は原料ガスである。より具体例を挙げると、原料ガスがSiH4 の場合はSi 膜を、SiH4 +O2 の場合はSiO2 膜を、SiH4 +NH3 の場合はSiN:H膜(水素化シリコン窒化膜)を、原料ガスがSiF4 +N2 の場合はSiN:F膜(フッ素化シリコン窒化膜)を、それぞれ基板2の表面に形成することができる。
The
この実施形態では、アンテナ28を二つ有している。但し、アンテナ28の数は、一つ以上で任意である。各アンテナ28は、高周波電極30を誘電体ケース(即ち、誘電体製のケース)40内に収納した構造をしている。誘電体ケース40によって、その内部の高周波電極30等の表面がプラズマ50中の荷電粒子(主としてイオン)によってスパッタされるのを防止することができる。
In this embodiment, two
誘電体ケース40は、例えば、石英、アルミナ、シリコンカーバイド等のセラミックス、あるいはシリコン板等で形成されている。
The
そして、上記アンテナ28を、真空容器4内に、各アンテナ28を構成する高周波電極30の主面(即ち、板状物の大きい方の面)と基板2の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置している。この出願において、「実質的に垂直」というのは、文字どおり垂直な状態だけでなく、垂直に近い状態(ほぼ垂直な状態)をも含む意味である。
Then, the
真空容器4の天井面6に、アンテナ28の長さに対応した開口部7がこの例では二つ設けられており、各開口部7の下部にアンテナ28がそれぞれ設けられている。各アンテナ28の誘電体ケース40は、この例では、天井面6の内面に固定されている。
In this example, two
各開口部7は、蓋板44によって蓋をされており、各蓋板44と天井面6との間には真空シール用のパッキン52が設けられている。後述するフィードスルー46、47が各蓋板44を貫通しており、その貫通部には真空シール用のパッキン53が設けられている。各蓋板44は、例えば石英、アルミナ等の誘電体製でも良いし、フィードスルー46、47の貫通部の電気絶縁を確保すれば金属製でも良い。金属製にすれば、各アンテナ28からの高周波が開口部7を通して外へ漏れるのを防止することが容易になる。
Each
この例では、各アンテナ28の誘電体ケース40と天井面6との間に真空シール用のパッキンは設けていない。従って、各誘電体ケース40の内側も、外側と同様に、真空容器4内の雰囲気になる。そのようにしても、各誘電体ケース40内でプラズマは発生しない。各誘電体ケース40内の空間が小さくて、プラズマが発生するほどの電子走行距離が取れない等の理由による。つまりプラズマ50は、各誘電体ケース40の外側で発生する(例えば図7参照)。但し、誘電体ケース40と真空容器4(より具体的にはその天井面6)との間に真空シール用のパッキンを設けて、誘電体ケース40内を大気側にしても良い。その場合は、上記パッキン53は不要である。後述する他の例においても同様である。
In this example, no vacuum seal packing is provided between the
各アンテナ28を構成する各高周波電極30は、共にX方向に長い矩形板状をしている2枚の電極導体31、32を両者で全体として矩形板状を成すように(より具体的には、上記2枚の電極導体31、32を、基板2の表面に垂直な同一の平面上、即ちこの例ではXZ平面に平行な同一平面上に位置するように)、互いに隙間34をあけて近接させて平行に配置した構成をしている。かつ、両電極導体31、32の長手方向Xの一方端同士を導体33で接続している。これによって、各高周波電極30は往復導体構造をしている。導体33は、この例では両電極導体31、32と一体のものであるが、別体のものでも良い。また、後述する冷却パイプ42が導体33を兼ねていても良い。後述する他の例のアンテナ28においても同様である。
Each high-
各電極導体31、32および導体33の材質は、例えば、銅(より具体的には無酸素銅)、アルミニウム等であるが、これに限られるものではない。
The material of each of the
各高周波電極30を構成する2枚の電極導体31、32の隙間34側の辺(換言すれば内側の辺)31a、32a(図9参照)に、隙間34を挟んで対向する切り欠き35、36をそれぞれ設けて、当該対向する切り欠き35、36によって開口部37を形成し、この開口部37を複数、アンテナ28の長手方向Xに分散させて配置している。開口部37の数は図示例のものに限られない。後述する他の例のアンテナ28についても同様である。
各切り欠き35、36は、隙間34を中心にして対称形のものにするのが好ましい。各開口部37の形状は、図示例のように円形でも良いし、方形等でも良い。
Each
更にこの実施形態では、各アンテナ28は、互いに同じ構造の上記高周波電極30を2枚ずつ有していて、当該2枚の高周波電極30の間に、両高周波電極30を冷却するものであって中に冷却媒体(例えば冷却水)が流される冷却パイプ42を挟んだものを誘電体ケース40内に収納した構造をしている。2枚の高周波電極30は、互いに実質的に平行に配置されている。
Further, in this embodiment, each
2枚の(換言すれば左右の)高周波電極30の各開口部37は、互いに対向する位置に設けるのが好ましく、この例ではそのようにしている。後述する他の例においても同様である。
The
冷却パイプ42は、2枚の高周波電極30の各開口部37を避けて両高周波電極30の長手方向Xに沿って伸びている部分を有している(図8参照)。冷却パイプ42は、2枚の高周波電極30に(見方を変えれば、冷却パイプ42の両側に2枚の高周波電極30が)、例えばロー付け等の接合手段によって取り付けられている。冷却パイプ42は例えば金属製のパイプである。後述する他の例においても同様である。なお、図8は図7中の矢印H−H方向に見て示す図であるから、図8に示すアンテナ28は、紙面の上側から重ねられている他の1枚の高周波電極30を取り除いて示したものである。
The cooling
更に、図10を参照して、各アンテナ28において、2枚の高周波電極30の各々の外側の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面(即ち、側面の外面。以下同様)との間の距離L5 、L6 を、2枚の高周波電極30について互いに実質的に等しくしている(即ちL5 =L6 またはL5 ≒L6 )。
Further, referring to FIG. 10, in each
複数のアンテナ28には、例えば、図8、図9に示す例のように、共通の高周波電源60から共通の整合回路62を経由して高周波電力が並列に供給される。但し、整合回路62は各アンテナ28ごとに個別に設けても良いし、高周波電源60も各アンテナ28ごとに個別に設けても良い。後述する他の例についても同様である。
For example, high frequency power is supplied in parallel to the plurality of
高周波電源60から出力する高周波電力の周波数は、例えば、一般的な13.56MHzであるが、これに限られるものではない。
The frequency of the high-frequency power output from the high-
各アンテナ28を構成する2枚の高周波電極30には、フィードスルー46、47を通して、高周波電源60から高周波電力が並列に供給される。即ち、フィードスルー46、47は、この例では、2枚の高周波電極30に共通のものである。
High frequency power is supplied in parallel from a high
更に、各高周波電極30を構成する2枚の電極導体31、32には、上記フィードスルー46、47を通して、高周波電源60から高周波電力が供給され、それによって当該2枚の電極導体31、32には、互いに逆向きの高周波電流(往復電流)IR が流される(前述したように、高周波だからこの高周波電流IR の向きは時間によって反転する。)。詳述すると、往復導体構造をしている一方側の電極導体31の、上記導体33とは反対側の端部を高周波電力の給電点(即ち、高周波電源60に接続する側の点。以下同様)48とし、他方側の電極導体32の、上記導体33とは反対側の端部を接地点(即ち、グラウンドに接続する側の点。以下同様)49としている。
Further, the two
上記冷却パイプ42には、上記フィードスルー46、47を通して冷却媒体が流される。即ち、上記フィードスルー46、47は、高周波電力の供給と冷却媒体の供給とに共用している。
A cooling medium flows through the
各アンテナ28を構成する各高周波電極30に上記のようにして高周波電流IR を流すことによって、各高周波電極30の周囲に高周波磁界が発生し、それによって高周波電流IR と逆方向に誘導電界が発生する。この誘導電界によって、真空容器4内において、電子が加速されてアンテナ28の近傍のガス24を電離させて誘電体ケース40の外側近傍にプラズマ50が発生する。このプラズマ50は基板2の近傍まで拡散し、このプラズマ50によって基板2に前述した膜形成等の処理を施すことができる。
By flowing the high-frequency current I R to each high-
この実施形態のプラズマ処理装置も、各アンテナ28を構成する各高周波電極30は、大局的に見ると往復導体構造をしており、かつ各高周波電極30に複数の開口部37を長手方向Xに分散させて配置した構造をしているので、先に図1〜図3を参照して説明した従来のプラズマ処理装置が奏する前記効果と同様の効果を奏することができる。
Also in the plasma processing apparatus of this embodiment, each high-
即ち、アンテナ28(より具体的にはその高周波電極30)は、大局的に見ると往復導体構造をしていてその2枚の電極導体31、32に高周波電流IR が互いに逆向きに流されるので、往復導体31、32間に存在する相互インダクタンスのぶん、アンテナ28の実効インダクタンスが小さくなる。
That is, the antenna 28 (more specifically its high-frequency electrode 30) is flowed into the high-frequency current I R is opposite to each other on the two
これを詳述すると、互いに接近している平行な往復導体の総合インピーダンスZT は、差動接続として電気理論の書籍等にも記載されているように、次式で表される。ここでは説明を簡略化するために、各導体の抵抗を共にR、自己インダクタンスを共にLとし、両導体間の相互インダクタンスをMとしている。 More specifically, the total impedance Z T of parallel reciprocating conductors that are close to each other is expressed by the following equation as described in electrical theory books as differential connections. Here, in order to simplify the description, the resistance of each conductor is R, the self-inductance is L, and the mutual inductance between the two conductors is M.
[数1]
ZT =2R+j2(L−M)
[Equation 1]
Z T = 2R + j2 (LM)
上記総合インピーダンスZT の内のインダクタンスLT は次式で表される。このインダクタンスLT のように、自己インダクタンスと相互インダクタンスとを合成したものを、この明細書では実効インダクタンスと呼ぶことにする。 Inductance L T of the total impedance Z T is expressed by the following equation. As in the inductance L T, a material obtained by combining the self and mutual inductances, in this specification will be referred to as effective inductance.
[数2]
LT =2(L−M)
[Equation 2]
L T = 2 (LM)
上記式からも分るように、往復導体の実効インダクタンスLT は、相互インダクタンスMのぶん小さくなり、ひいては総合インピーダンスZT も小さくなる。この原理が往復導体構造をしている上記アンテナ28にも適用される。
As can be seen from the above equation, the effective inductance L T of the reciprocating conductor is smaller sentence of the mutual inductance M, and thus also decreases total impedance Z T. This principle is also applied to the
上記原理によってアンテナ28の実効インダクタンスが小さくなる結果、単なる平板状のアンテナに比べて、アンテナ28の長手方向Xの両端部間に発生する電位差を小さく抑えることができ、それによってプラズマ電位を低く抑えると共にアンテナ28の長手方向Xにおけるプラズマ密度分布の均一性を高めることができる。
As a result of the effective inductance of the
プラズマ電位を低く抑えることができる結果、プラズマ50から基板2に入射する荷電粒子のエネルギーを小さく抑えることができるので、それによって例えば、基板2上に形成する膜に与えるダメージを小さく抑えて、膜質向上を図ることができる。また、アンテナ28を長くする場合でも、上記理由によって、アンテナ28の電位を低く抑えてプラズマ電位を低く抑えることができるので、アンテナ28を長くして基板2の大型化に対応することが容易になる。
As a result of suppressing the plasma potential to a low level, the energy of charged particles incident on the
アンテナ28の長手方向Xにおけるプラズマ密度分布の均一性を高めることができる結果、アンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができる。例えば、アンテナ28の長手方向Xにおける膜厚分布の均一性を高めることができる。
As a result of improving the uniformity of the plasma density distribution in the longitudinal direction X of the
また、各高周波電極30を流れる高周波電流IR について詳細に見ると、図9に示す例のように、高周波電流IR は、表皮効果によって、主に2枚の電極導体31、32の端部を流れる傾向がある。その内でも、2枚の電極導体31、32の隙間34側の辺31a、32aに着目すると、ここでは互いに近接している辺に高周波電流IR が逆向きに流れるので、隙間34と反対側の辺31b、32bに比べて、インダクタンス(ひいてはインピーダンス)がより小さくなる。従って、隙間34側の辺およびそこに形成されている開口部37に沿って高周波電流IR がより多く流れることになる。その結果、各開口部37は、アンテナ28の長手方向Xに分散配置されたコイルと同様に機能するので、簡単な構造で、複数のコイルを直列接続したのと同様の構造を形成することができる。従って簡単な構造で、各開口部37付近に強い磁場を発生させて、プラズマ生成効率を高めることができる。
When the high-frequency current I R flowing through each high-
なお、高周波電極30に冷却パイプ42をロー付け等によって取り付けていても、上記のように隙間34側の辺のインダクタンス(ひいてはインピーダンス)が小さくて高周波電流IR は隙間34側の辺およびそこに形成されている開口部37に沿って多く流れるので、各開口部37付近に強い磁場を発生させることの妨げにはならない。
Even if the cooling
更に、この実施形態に係るプラズマ処理装置によれば、アンテナ28を真空容器4内に、その高周波電極30の主面と基板2との表面が互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、先に図4〜図6を参照して説明した別出願に係るプラズマ処理装置の場合と同様の理由によって、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、アンテナ28を構成する高周波電極30の開口部37の配置に対応したプラズマの濃淡を基板2付近において緩和して、アンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができる。この作用効果の詳細は、別出願についての前記説明を参照するものとするが、要約すると次のとおりである。
Furthermore, according to the plasma processing apparatus according to this embodiment, the
即ち、アンテナ28をその高周波電極30の主面と基板2の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、高周波電極30の各開口部37の中心と両端部とに対応する部分にプラズマの濃淡が生じても、当該プラズマの濃淡は基板表面に対して上下方向に位置することになり、プラズマ50が基板2側へ拡散する途中で互いに混ざり合って濃淡が緩和されやすい。しかも、高周波電極30と基板2間の等電位面は、基板近く以外では高周波電極30の下方を谷とする曲面状になるので、プラズマ50が基板側へ拡散するときに横方向へも拡散しやすくなり、この観点からも高周波電極30の開口部37の配置に対応したプラズマの濃淡を基板2付近において緩和しやすくなる。
That is, since the
その結果、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、アンテナ28を構成する高周波電極30の開口部37の配置に対応したプラズマの濃淡を基板2付近において緩和して、アンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができる。更に、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器4ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
As a result, even if the distance between the
更に、主に図10を参照して、アンテナ28は、上記高周波電極30を2枚有していて当該2枚の高周波電極30の間に冷却パイプ42を挟んだものを誘電体ケース40内に収納した構造をしており、かつ各高周波電極30の外側の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L5 、L6 を、前記2枚の高周波電極30について互いに実質的に等しくしているので、当該アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度をアンテナ28の左右において均一化することができる。これは、上記距離L5 、L6 が互いに実質的に等しいので、2枚の高周波電極30が発生させる磁場の強さも、誘電体ケース40の左右の側面近傍において互いに実質的に等しくなり、それによって、誘電体ケース40の左右の側面近傍において発生するプラズマ50の密度も互いに実質的に等しくなるからである。
Further, mainly referring to FIG. 10, the
その結果、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができる。更に、プラズマ拡散によるプラズマ濃淡の緩和作用を高めるためにアンテナ28と基板2(図7参照。以下同様)間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器4ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
As a result, the uniformity of the substrate processing can be improved also in the left-right direction Y of the
つまり、この実施形態によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
That is, according to this embodiment, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction X of the
次に、アンテナ28の他の例を、図10に示した例と同一または相当する部分には同一符号を付して、以下においては図10に示した例との相違点を主に説明する。
Next, in another example of the
図11に示す例のアンテナ28は、上記構造の高周波電極30を2枚有していて、各高周波電極30の一方の主面に、上記構造の冷却パイプ42をそれぞれ取り付け、かつ当該2枚の高周波電極30を、その冷却パイプ42が内側に位置する向きで前記誘電体ケース40内に収納した構造をしている。2枚の高周波電極30は、互いに実質的に平行に配置されている。各冷却パイプ42は、それを取り付けた高周波電極30の各開口部37を避けて高周波電極30の長手方向Xに沿って伸びている部分を有している(図8参照)。
The
更に、各高周波電極30の外側の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L7 、L8 を、前記2枚の高周波電極30について互いに実質的に等しくしている(即ちL7 =L8 またはL7 ≒L8 )。
Furthermore, the distances L 7 and L 8 between the outer main surface of each high-
このアンテナ28を構成する2枚の高周波電極30には、例えば前述したフィードスルー46、47を2組用いてそれらを通して、前述した高周波電源60から高周波電力が並列に供給される。各高周波電極30を構成する2枚の電極導体31、32への高周波電力供給については、前述した例の場合と同様である。二つの冷却パイプ42には、上記2組のフィードスルー46、47を用いて冷却媒体が供給される。
The two high-
この例の場合も、上記のように各高周波電極30の外側の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L7 、L8 を互いに実質的に等しくしているので、前述した例の場合と同様に、アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度をアンテナ28の左右において均一化することができる。
Also in this example, as described above, the distances L 7 and L 8 between the outer main surface of each high-
その結果、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができる。更に、プラズマ拡散によるプラズマ濃淡の緩和作用を高めるためにアンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器4ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
As a result, the uniformity of the substrate processing can be improved also in the left-right direction Y of the
つまり、このアンテナ28を用いた実施形態によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
That is, according to the embodiment using the
図12に示す例のアンテナ28は、上記構造の高周波電極30の両主面に、上記構造の冷却パイプ42を取り付けた構造をしている。両主面の冷却パイプ42は、高周波電極30の各開口部37を避けて高周波電極30の長手方向Xに沿って伸びている部分をそれぞれ有している(図8参照)。両主面の冷却パイプ42の直径は、互いに実質的に等しくするのが好ましく、そのようにすれば誘電体ケース40内における構造物の左右の対称性がより良くなる。
The
更に、高周波電極30の両主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L9 、L10を互いに実質的に等しくしている(即ちL9 =L10またはL9 ≒L10)。
Further, the distances L 9 and L 10 between both main surfaces of the high-
前述した高周波電源60からの高周波電力は、例えば、前述したフィードスルー46、47を2組用いて高周波電極30の両主面に並列に供給する。但し、高周波電極30は、通常は厚さが薄いので、その片方の主面だけに高周波電力を供給しても良い。高周波電極30を構成する2枚の電極導体31、32への高周波電力供給については、前述した例の場合と同様である。二つの冷却パイプ42には、上記2組のフィードスルー46、47を用いて冷却媒体が供給される。
The high-frequency power from the above-described high-
この例の場合も、上記のように高周波電極30の外側の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L9 、L10を互いに実質的に等しくしているので、前述した例の場合と同様に、アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度をアンテナ28の左右において均一化することができる。
Also in this example, as described above, the distances L 9 and L 10 between the outer main surface of the high-
また、高周波電極30の両主面の冷却パイプ42にも高周波電流の一部が流れて、それが高周波磁界の発生ひいてはプラズマ50の生成に寄与する場合があるけれども、高周波電極30の左右の主面の冷却パイプ42とそれに対向する誘電体ケース40との間の距離も互いに実質的に等しくなるので、このことも、アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度をアンテナ28の左右において均一化することに寄与する。
In addition, a part of the high-frequency current flows through the cooling
その結果、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができる。更に、プラズマ拡散によるプラズマ濃淡の緩和作用を高めるためにアンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器4ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
As a result, the uniformity of the substrate processing can be improved also in the left-right direction Y of the
つまり、このアンテナ28を用いた実施形態によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
That is, according to the embodiment using the
図13に示す例のアンテナ28は、上記構造の高周波電極30の内部に、当該高周波電極30を冷却する冷却媒体が流される冷媒通路43を設けた構造をしている。冷媒通路43は、高周波電極30の各開口部37を避けて高周波電極30の長手方向Xに沿って伸びている部分を有している(図14参照)。
The
更に、高周波電極30の両主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L11、L12を互いに実質的に等しくしている(即ちL11=L12またはL11≒L12)。
Furthermore, the distances L 11 and L 12 between both main surfaces of the high-
このアンテナ28を構成する高周波電極30への高周波電源60からの高周波電力の供給、および、高周波電極30内の冷媒通路43への冷却媒体の供給は、前述したフィードスルー46、47を通して行われる。高周波電極30を構成する2枚の電極導体31、32への高周波電力供給については、前述した例の場合と同様である。
The supply of high-frequency power from the high-
この例の場合も、上記のように高周波電極30の外側の主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L11、L12を互いに実質的に等しくしているので、前述した例の場合と同様に、アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度をアンテナ28の左右において均一化することができる。
Also in this example, the distances L 11 and L 12 between the outer main surface of the high-
その結果、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができる。更に、プラズマ拡散によるプラズマ濃淡の緩和作用を高めるためにアンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器4ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
As a result, the uniformity of the substrate processing can be improved also in the left-right direction Y of the
つまり、このアンテナ28を用いた実施形態によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
That is, according to the embodiment using the
図15に示す例のアンテナ28は、言わば図10に示す例を変形したようなものであり、高周波電極30を構成する二つの電極導体として、それぞれが断面U字状に屈曲した上下一対の電極導体31、32を有しており、その一方の電極導体31の屈曲部31cとは反対側の二つの辺と、他方の電極導体32の屈曲部32cとは反対側の二つの辺とが隙間(例えば図8中の隙間34参照)を挟んで対向するように配置されている。屈曲部31c、32cは丸く屈曲している。このような高周波電極30の構造も、この出願では、二つの電極導体31、32を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置した構造に含まれている。
The
この高周波電極30も、両電極導体31、32の長手方向Xの一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体31、32に前記高周波電流IR が互いに逆向きに流される。また、両電極導体31、32の上記対向する各辺に上記隙間を挟んで対向する切り欠き(例えば図8中の切り欠き35、36参照)をそれぞれ設けて、当該対向する切り欠きによって開口部37を形成し、この開口部37を複数、高周波電極30の長手方向Xに分散させて配置した構造をしている。この高周波電極30の左右の各開口部37は、互いに対向する位置に設けるのが好ましく、この例ではそのようにしている。
The high-
更にこのアンテナ28は、上記断面U字状に屈曲した各電極導体31、32の間に、高周波電極30を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプ42をそれぞれ挟んだものを、誘電体ケース40内に収納した構造をしている。冷却パイプ42は、高周波電極30の各開口部37を避けて高周波電極30の長手方向Xに沿って伸びている部分を有している(図8中の冷却パイプ42参照)。冷却パイプ42は、電極導体31、32に、例えばロー付け等の接合手段によって取り付けられている。
Further, the
更に、このアンテナ28は、高周波電極30の外側の二つの主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L13、L14を、互いに実質的に等しくしている(即ちL13=L14またはL13≒L14)。
Further, in the
このアンテナ28を構成する高周波電極30には、例えば前述したフィードスルー46、47を通して、前述した高周波電源60から高周波電力が供給される。冷却パイプ42には、上記フィードスルー46、47を用いて冷却媒体が供給される。
The
この例の場合も、上記のように高周波電極30の外側の二つの主面と、それに対向する誘電体ケース40の外面との間の距離L13、L14を互いに実質的に等しくしているので、前述した例の場合と同様に、アンテナ28を用いて発生させるプラズマ50の密度をアンテナ28の左右において均一化することができる。
Also in this example, as described above, the distances L 13 and L 14 between the two main surfaces outside the high-
その結果、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができる。更に、プラズマ拡散によるプラズマ濃淡の緩和作用を高めるためにアンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくする必要がなくなるので、真空容器4ひいてはプラズマ処理装置の大型化を防止することができる。
As a result, the uniformity of the substrate processing can be improved also in the left-right direction Y of the
つまり、このアンテナ28を用いたプラズマ処理装置によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、アンテナ28の左右方向Yにおいても基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
That is, according to the plasma processing apparatus using the
更に、高周波電極30を構成する二つの電極導体31、32を上記のように屈曲した構造にしているので、少なくとも屈曲部31c、32cには角張った部分がなくなる。従って、角張った部分が少なくなり、高周波電力投入時の高周波電極30の周りにおける電界集中を緩和することができる。その結果、異常放電発生を抑制することができる。
Furthermore, since the two
なお、冷却パイプ42は、この例のように各電極導体31、32の屈曲部31c、32cの内面部に設けて、当該内面部との間で熱伝達を実現するように取り付けても良いし、そうせずに屈曲部31c、32cの内面部から離して取り付けても良い。冷却パイプ42を屈曲部31c、32cの内面部に取り付ける場合は、例えば、冷却パイプ42の外径相当の曲げ径を屈曲部31c、32cの内面に持たせておいて、当該内面部に冷却パイプ42を例えばロー付け等の接合手段で取り付ければ良い。
The cooling
冷却パイプ42を上記のように屈曲部31c、32cの内面部に取り付けると、冷却パイプ42と電極導体31、32との間の伝熱面積が大きくなるので、高周波電極30の冷却性能が向上する。
When the cooling
また、例えば図10に示した例のように2枚の平板状の高周波電極30間に冷却パイプ42を挟んで取り付ける場合に比べて、図15に示す例のように屈曲した電極導体31、32の屈曲部31c、32cの内面部に冷却パイプ42を取り付ける場合は、電極導体31、32に対する冷却パイプ42のロー付け等による接合作業時の作業性が良くなるので、作業時間、作業補助治具等の点で加工コストの低減を図ることができる。
Further, for example, compared to the case where the cooling
なお、上記各実施例中のアンテナ28は、その平面形状がまっすぐなものに限定されるものではなく、平面形状がその他の形状、例えば湾曲状、環状等をしていても良い。
The
次に、平面形状が実質的にまっすぐなアンテナ28を複数、基板2の表面に沿って並列に配置した実施形態を説明する。以下において、図7〜図9等に示した先の実施形態と同一または相当する部分には同一符号を付し、先の実施形態との相違点を主に説明する。
Next, an embodiment in which a plurality of
図16に示す実施形態のように、平面形状がX方向において実質的にまっすぐなアンテナ28をY方向に複数、基板2の表面に沿って互いに並列に(より具体的には、互いに平行に並べて)配置しても良い。そのようにすると、より大面積のプラズマを生成して、より大面積の基板2に処理を施すことができる。アンテナ28の数は、図16では図示の簡略化等のために四つを示しているが、それに限られるものではない。後述する図21の実施形態においても同様である。
As in the embodiment shown in FIG. 16, a plurality of
各アンテナ28は、図16に示す実施形態では、図5に示した別出願の場合と同様に、高周波電極30の一方の主面に冷却パイプ42を取り付けたものを誘電体ケース40(図18参照)内に収納した構造をしているが、図7〜図15を参照して説明したようなアンテナ28でも良い。各アンテナ28の高周波電極30への高周波電力の供給、および、各冷却パイプ42への冷却媒体の供給は、前述したフィードスルー46、47を通して行われる。以上のことは、後述する図21に示す実施形態においても同様である。
In the embodiment shown in FIG. 16, each
いずれにしても、この実施形態の場合も、各アンテナ28をその高周波電極30の主面と基板2の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しているので、そのような構成を採用することによる前述した効果を奏することができる。
In any case, also in this embodiment, each
更に図16に示すプラズマ処理装置は、各アンテナ28に高周波電力をそれぞれ供給する複数の高周波電源60と、各アンテナ28に対してそれぞれ実質的に同じ場所に設けられていて各アンテナ28が発生させる磁界の強さをそれぞれ検出する複数の磁気センサー90と、当該複数の磁気センサー90からの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源60から出力する高周波電力を制御する制御装置100とを備えている。
Further, the plasma processing apparatus shown in FIG. 16 is provided with a plurality of high-
各高周波電源60と各アンテナ28との間には、必要に応じて整合回路62をそれぞれ設けておけば良い。
A matching
各磁気センサー90(および後述する各電界センサー94)は、図16では簡略化して図示している。後述する図21においても同様である。この磁気センサー90のより具体的な例を図17、図18を参照して説明する。図17では、芯線92を主体に表すために、誘電体93の図示を省略し、かつ導体管91を破線で示している。これらの詳細は図18を参照するものとする。
Each magnetic sensor 90 (and each
各磁気センサー90は、概ねループ状をしている導体管91の中心軸に芯線(導線)92を通し、両者間に誘電体93を詰めて電気絶縁した構造をしている。導体管91は、閉回路を形成しないように一箇所が開いており、かつ一箇所で電気的に接地されている。芯線92も、概ねループ状をしており、その両端から出力S1 (またはS2 ,S3 ,S4 )が取り出される。導体管91は必ずしも設けなくても良いけれども、それを設けておく方が好ましく、そのようにすると、導体管91によって電界を遮蔽して芯線92が電界の影響を受けにくくなる。
Each
このような磁気センサー90を、高周波電極30の近傍に、かつ高周波電極30の主面に実質的に平行になるように(より具体的には、芯線92の円面が高周波電極30の主面に実質的に平行になるように)配置している。そのように配置すると磁気センサー90の出力が大きくなる。このような配置であれば、高周波電極30のどこに磁気センサー90を配置しても良いけれども、前述したように高周波電極30の開口部37付近における磁界が強いので、磁気センサー90は開口部37に対向する位置に配置するのが好ましく、開口部37の中心と同軸状に配置するのがより好ましい。そのようにすると磁気センサー90の出力がより大きくなる。但し、いずれにしても、各磁気センサー90は、各アンテナ28(より具体的にはその高周波電極30)に対してそれぞれ実質的に同じ場所に同じ状態で配置する。それによって、各磁気センサー90による磁界検出の条件を一定に揃えることができる。
Such a
上記各磁気センサー90は、例えば、図18に示す例のように、各誘電体ケース40の内面に取り付けておいても良い。
Each
各アンテナ28(より具体的にはその高周波電極30)に前述したようにして高周波電力を供給して高周波電流IR を流すと、各高周波電極30の周囲に高周波磁界が発生し、それが各磁気センサー90(より具体的にはその芯線92)と鎖交して、電磁誘導によって、各芯線92には鎖交磁束の時間変化に応じた高周波電圧が誘起され、それが出力S1 (またはS2 ,S3 ,S4 )として出力される。この出力S1 〜S4 は、そのまま制御装置100に供給しても良いし、途中に信号変換器98をそれぞれ設けて、制御装置100が扱いやすい信号(例えば直流電流または直流電圧)に変換して制御装置100に供給しても良い。
When high-frequency power is supplied to each antenna 28 (more specifically, the high-frequency electrode 30) and a high-frequency current I R flows as described above, a high-frequency magnetic field is generated around each high-
制御装置100は、各磁気センサー90からの出力S1 〜S4 (またはそれを変換した信号。以下同様)がそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源60から出力する高周波電力を制御する。例えば、磁気センサー90からの出力が他よりも小さいものがあれば、その磁気センサー90を設けているアンテナ28に供給する高周波電力を増やし、その磁気センサー90からの出力が他と実質的に等しくなるようにする。逆の場合も同様である。
The
上記制御によって、例えば各アンテナ28を構成する高周波電極30の温度上昇の違いによるインピーダンスの違い、各アンテナ28への高周波電力供給回路におけるインピーダンスの違い等が存在していても、各アンテナ28が発生させる磁界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナ28の並列方向Yにおけるプラズマの均一性を向上させることができる。
By the above control, for example, even if there is a difference in impedance due to a difference in temperature rise of the high-
また、上記のような制御を、プラズマ50の生成中にリアルタイムで行うことができる。
Moreover, the above control can be performed in real time during the generation of the
その結果、この実施形態のプラズマ処理装置によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、複数のアンテナ28の並列方向Yにおいてもプラズマの均一性を向上させて基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
As a result, according to the plasma processing apparatus of this embodiment, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction X of the
なお、各アンテナ28に複数個の磁気センサー90をそれぞれ設けておいて、各アンテナ28の複数個の磁気センサー90からの出力を合成したもの(例えば平均値)を制御装置100にそれぞれ与えて、当該合成値が各アンテナ28についてそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源60から出力する高周波電力を制御するようにしても良い。
Each
また、上記のように複数のアンテナ28を並列配置する場合、全てのアンテナ28を等間隔に配置しても良いし、複数のアンテナ28の並列方向Yにおける両端領域のプラズマ密度が他よりも低下する傾向のあることを考慮して、複数のアンテナ28の並列方向Yにおける両端領域の間隔を他よりも小さくしておいても良い。
When a plurality of
上記磁気センサー90の代わりに、電界センサー94を設けても良く、その場合の例を、図19、図20を参照して説明する。図19では、電極板95を主体に表すために、誘電体96の図示を省略している。これらの詳細は図20を参照するものとする。
An
各電界センサー94は、電極板95を誘電体96で覆った構造をしている。電極板95の平面形状は、図19では円形の例を示しているが、その他の形状、例えば四角形等でも良い。誘電体96は必ずしも設けなくても良いけれども、それを設けておく方が好ましく、そのようにすると、電界センサー94を高周波電極30の近くに配置しても、電極板95と高周波電極30や冷却パイプ42との間で放電が発生するのを防止することができる。
Each
このような電界センサー94を、高周波電極30の近傍に、かつ高周波電極30の主面に実質的に平行になるように(より具体的には、電極板95が高周波電極30の主面に実質的に平行になるように)配置する。そのように配置すると電界センサー94の出力が大きくなる。このような配置であれば、高周波電極30のどこに電界センサー94を配置しても良いけれども、高周波電極30の給電点48(図8、図9参照)付近の電位が最も高くなって検出が容易になるので、当該給電点48側の端部付近に配置するのが好ましい。但し、いずれにしても、各電界センサー94は、各アンテナ28(より具体的にはその高周波電極30)に対してそれぞれ実質的に同じ場所に同じ状態で配置する。それによって、各電界センサー94による電界検出の条件を一定に揃えることができる。
Such an
上記各電界センサー94は、例えば、図20に示す例のように、各誘電体ケース40の内面に取り付けておいても良い。
Each
各アンテナ28(より具体的にはその高周波電極30)に前述したようにして高周波電力を供給して高周波電流IR を流すと、各高周波電極30のインピーダンスをZとすると、高周波電極30にはV=Z・IR で表される高周波電圧Vが発生する。この高周波電圧Vの大きさは、高周波電極30の電流経路に沿って分布している。この高周波電圧Vが、各アンテナ28が発生させる電界の元になる。このような高周波電圧Vも、アンテナ30が発生させる磁界ほどではないとしても、プラズマ50の生成に寄与している。これは、容量結合と呼ばれるものである。従って、各アンテナ28が発生させる上記高周波電圧V、即ち電界の強さをそれぞれ検出してそれらが実質的に等しくなるように制御することも、複数のアンテナ28の並列方向Yにおけるプラズマの均一性を向上させることに寄与する。
If (more specifically its high-frequency electrode 30) each
各電界センサー94(より具体的にはその電極板95)には、容量結合によって、上記高周波電圧Vの大きさに応じた高周波電圧が誘起され、それが出力S1 (またはS2 ,S3 ,S4 )として出力される。この出力S1 〜S4 は、そのまま制御装置100に供給しても良いし、途中に信号変換器98をそれぞれ設けて、制御装置100が扱いやすい信号(例えば直流電圧)に変換して制御装置100に供給しても良い。
In each electric field sensor 94 (more specifically, the electrode plate 95), a high frequency voltage corresponding to the magnitude of the high frequency voltage V is induced by capacitive coupling, which is output S 1 (or S 2 , S 3). , S 4 ). The outputs S 1 to S 4 may be supplied to the
制御装置100は、各電界センサー94からの出力S1 〜S4 (またはそれを変換した信号。以下同様)がそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源60から出力する高周波電力を制御する。例えば、電界センサー94からの出力が他よりも小さいものがあれば、その電界センサー94を設けているアンテナ28に供給する高周波電力を増やし、その電界センサー94からの出力が他と実質的に等しくなるようにする。逆の場合も同様である。
The
上記制御によって、例えば各アンテナ28を構成する高周波電極30の温度上昇の違いによるインピーダンスの違い、各アンテナ28への高周波電力供給回路におけるインピーダンスの違い等が存在していても、各アンテナ28が発生させる電界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナ28の並列方向Yにおけるプラズマの均一性を向上させることができる。
By the above control, for example, even if there is a difference in impedance due to a difference in temperature rise of the high-
また、上記のような制御を、プラズマ50の生成中にリアルタイムで行うことができる。
Moreover, the above control can be performed in real time during the generation of the
その結果、この実施形態のプラズマ処理装置によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、複数のアンテナ28の並列方向Yにおいてもプラズマの均一性を向上させて基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
As a result, according to the plasma processing apparatus of this embodiment, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction X of the
なお、各アンテナ28に複数個の電界センサー94をそれぞれ設けておいて、各アンテナ28の複数個の電界センサー94からの出力を合成したもの(例えば平均値)を制御装置100にそれぞれ与えて、当該合成値が各アンテナ28についてそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源60から出力する高周波電力を制御するようにしても良い。
Each
また、各アンテナ28に、上記のような磁気センサー90と電界センサー94の両方を設けておいて、両者からの出力を合成したもの(例えば、プラズマ生成に対する磁界と電界の寄与割合で重みづけしたもの)を制御装置100にそれぞれ与えて、当該合成値が各アンテナ28についてそれぞれ実質的に等しくなるように、各高周波電源60から出力する高周波電力を制御するようにしても良い。
Each
図16に示した実施形態のようにアンテナ28ごとに高周波電源60を設ける代わりに、図21に示す実施形態のように、共通の高周波電源60と分配回路102とを設けても良い。この図21の実施形態について、以下に、図16に示した実施形態との相違点を主に説明する。磁気センサー90および電界センサー94については、上に説明したとおりであるので、重複説明を省略する。
Instead of providing a high
図21に示すプラズマ処理装置は、各アンテナ28に高周波電力を供給するための高周波電源60と、当該高周波電源60と各アンテナ28との間に設けられていて、高周波電源60から出力される高周波電力を各アンテナ28に分配するものであって外部からの制御信号に応答して各アンテナ28に分配する高周波電力の大きさが可変である分配回路102と、複数の前述したような磁気センサー90と、当該複数の磁気センサー90からの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、分配回路102によって各アンテナ28に分配する高周波電力の大きさを制御する制御装置100とを備えている。制御装置100によって、高周波電源60の出力全体をも制御するようにしても良い。
The plasma processing apparatus shown in FIG. 21 is provided between a high-
分配回路102は、例えば、高周波電源60と各アンテナ28間にそれぞれ挿入されていて、制御装置100からの制御信号に応答してインピーダンスが可変である複数の可変インピーダンスを有する構成のもの等でも良い。当該可変インピーダンスを制御することによって、各アンテナ28に分配する高周波電力の大きさを制御することができる。
For example, the
この実施形態によれば、複数の磁気センサー90からの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、分配回路102によって各アンテナ28に分配する高周波電力の大きさを制御することができ、それによって、例えば各アンテナ28を構成する高周波電極30の温度上昇の違いによるインピーダンスの違い、各アンテナ28への高周波電力供給回路におけるインピーダンスの違い等が存在していても、各アンテナ28が発生させる磁界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナ28の並列方向Yにおけるプラズマの均一性を向上させることができる。
According to this embodiment, in response to the outputs from the plurality of
その結果、この実施形態のプラズマ処理装置によれば、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、複数のアンテナ28の並列方向Yにおいてもプラズマの均一性を向上させて基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
As a result, according to the plasma processing apparatus of this embodiment, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction X of the
図16に示す実施形態の場合と同様に、磁気センサー90の代わりに電界センサー94を設けても良い。そのようにすれば、電界センサー94からの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、分配回路102によって各アンテナ28に分配する高周波電力の大きさを制御することができ、それによって、例えば各アンテナ28を構成する高周波電極30の温度上昇の違いによるインピーダンスの違い、各アンテナ28への高周波電力供給回路におけるインピーダンスの違い等が存在していても、各アンテナ28が発生させる電界の強さを均一化することができるので、複数のアンテナ28の並列方向Yにおけるプラズマの均一性を向上させることができる。
As in the case of the embodiment shown in FIG. 16, an
その結果、上述したようにアンテナ28の長手方向Xにおける基板処理の均一性を高めることができると共に、複数のアンテナ28の並列方向Yにおいてもプラズマの均一性を向上させて基板処理の均一性を高めることができるので、両効果が相俟って、アンテナ28と基板2間の距離を敢えて大きくしなくても、基板面内の2次元における処理の均一性を高めることができる。
As a result, the uniformity of the substrate processing in the longitudinal direction X of the
また、各アンテナ28に、上記のような磁気センサー90と電界センサー94の両方を設けておいて、両者からの出力を合成したもの(例えば、プラズマ生成に対する磁界と電界の寄与割合で重みづけしたもの)を制御装置100にそれぞれ与えて、当該合成値が各アンテナ28についてそれぞれ実質的に等しくなるように、分配回路102によって各アンテナ28に分配する高周波電力を制御するようにしても良い。
Each
2 基板
4 真空容器
24 ガス
28 アンテナ
30 高周波電極
31、32 電極導体
33 導体
34 隙間
37 開口部
40 誘電体ケース
42 冷却パイプ
43 冷媒通路
50 プラズマ
60 高周波電源
90 磁気センサー
94 電界センサー
100 制御装置
102 分配回路
IR 高周波電流
2
Claims (9)
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、共に矩形板状をしている二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
更に前記アンテナは、前記高周波電極を2枚有していて当該2枚の高周波電極の間に、両高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプを挟んだものを、前記誘電体ケース内に収納した構造をしており、
かつ前記各高周波電極の外側の主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を、前記2枚の高周波電極について互いに実質的に等しくしている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode is formed by arranging two electrode conductors, both of which are in a rectangular plate shape, parallel to each other with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and in the longitudinal direction of both electrode conductors. It has a reciprocating conductor structure in which one end is connected by a conductor, and the high-frequency current flows through the two electrode conductors in directions opposite to each other, and the gap between the two electrode conductors Each of the notches facing each other with a gap is provided, and an opening is formed by the facing notches, and a plurality of the openings are distributed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
Further, the antenna has two high-frequency electrodes, and between the two high-frequency electrodes, the both high-frequency electrodes are cooled and a cooling pipe through which a cooling medium flows is sandwiched. It has a structure housed in the dielectric case,
The distance between the outer main surface of each high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case opposite to the main surface is substantially equal to each other for the two high-frequency electrodes. Processing equipment.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、共に矩形板状をしている二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
更に前記アンテナは、前記高周波電極を2枚有していて各高周波電極の一方の主面に、当該高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプをそれぞれ取り付け、かつ当該2枚の高周波電極を、その冷却パイプが内側に位置する向きで前記誘電体ケース内に収納した構造をしており、
かつ前記各高周波電極の外側の主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を、前記2枚の高周波電極について互いに実質的に等しくしている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode is formed by arranging two electrode conductors, both of which are in a rectangular plate shape, parallel to each other with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and in the longitudinal direction of both electrode conductors. It has a reciprocating conductor structure in which one end is connected by a conductor, and the high-frequency current flows through the two electrode conductors in directions opposite to each other, and the gap between the two electrode conductors Each of the notches facing each other with a gap is provided, and an opening is formed by the facing notches, and a plurality of the openings are distributed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
Further, the antenna has two high-frequency electrodes, and is attached to one main surface of each high-frequency electrode with a cooling pipe for cooling the high-frequency electrode through which a cooling medium flows, and It has a structure in which two high-frequency electrodes are housed in the dielectric case in a direction in which the cooling pipe is located inside,
The distance between the outer main surface of each high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case opposite to the main surface is substantially equal to each other for the two high-frequency electrodes. Processing equipment.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、共に矩形板状をしている二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
更に前記アンテナは、前記高周波電極の両主面に、当該高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプを取り付けた構造をしており、
かつ前記高周波電極の両主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode is formed by arranging two electrode conductors, both of which are in a rectangular plate shape, parallel to each other with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and in the longitudinal direction of both electrode conductors. It has a reciprocating conductor structure in which one end is connected by a conductor, and the high-frequency current flows through the two electrode conductors in directions opposite to each other, and the gap between the two electrode conductors Each of the notches facing each other with a gap is provided, and an opening is formed by the facing notches, and a plurality of the openings are distributed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
Further, the antenna has a structure in which cooling pipes for cooling the high-frequency electrode and through which a cooling medium flows are attached to both main surfaces of the high-frequency electrode.
And the distance between both the main surfaces of the said high frequency electrode and the outer surface of the said dielectric case facing it is mutually made substantially equal, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、共に矩形板状をしている二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
更に前記高周波電極は、その内部に、当該高周波電極を冷却する冷却媒体が流される冷媒通路を有しており、
かつ前記高周波電極の両主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を互いに実質的に等しくしている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode is formed by arranging two electrode conductors, both of which are in a rectangular plate shape, parallel to each other with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and in the longitudinal direction of both electrode conductors. It has a reciprocating conductor structure in which one end is connected by a conductor, and the high-frequency current flows through the two electrode conductors in directions opposite to each other, and the gap between the two electrode conductors Each of the notches facing each other with a gap is provided, and an opening is formed by the facing notches, and a plurality of the openings are distributed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
Furthermore, the high-frequency electrode has a refrigerant passage through which a cooling medium for cooling the high-frequency electrode flows.
And the distance between both the main surfaces of the said high frequency electrode and the outer surface of the said dielectric case facing it is mutually made substantially equal, The plasma processing apparatus characterized by the above-mentioned.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
更に前記高周波電極を構成する前記二つの電極導体は、それぞれが断面U字状に屈曲した一対の電極導体であって、その一方の電極導体の屈曲部とは反対側の二つの辺と、他方の電極導体の屈曲部とは反対側の二つの辺とが、前記隙間を挟んで対向するように配置されており、かつ当該各辺に前記切り欠きを設けて前記開口部を形成しており、
前記アンテナは、前記屈曲した各電極導体の間に、前記高周波電極を冷却するものであって中に冷却媒体が流される冷却パイプをそれぞれ挟んだものを、前記誘電体ケース内に収納した構造をしており、
かつ前記高周波電極の外側の二つの主面と、それに対向する前記誘電体ケースの外面との間の距離を、互いに実質的に等しくしている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode has two electrode conductors arranged in parallel with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor. A reciprocating conductor structure is provided, in which the high-frequency current flows through the two electrode conductors in opposite directions, and further, a notch facing the gap side of the two electrode conductors across the gap. Each of which is provided with an opening formed by the opposed notch, and a plurality of the openings are disposed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
Further, the two electrode conductors constituting the high-frequency electrode are a pair of electrode conductors each bent in a U-shaped cross section, the two sides opposite to the bent portion of one of the electrode conductors, and the other The two sides opposite to the bent portion of the electrode conductor are arranged so as to face each other with the gap therebetween, and the opening is formed by providing the notch on each side. ,
The antenna has a structure in which a cooling pipe that cools the high-frequency electrode and in which a cooling medium flows is sandwiched between the bent electrode conductors and stored in the dielectric case. And
The plasma processing apparatus is characterized in that the distance between the two main surfaces outside the high-frequency electrode and the outer surface of the dielectric case facing each other is substantially equal to each other.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
かつ前記アンテナは平面形状が実質的にまっすぐであり、当該アンテナを複数、前記基板の表面に沿って並列に配置しており、
更に、前記各アンテナに高周波電力をそれぞれ供給する複数の高周波電源と、
前記各アンテナに対してそれぞれ実質的に同じ場所に設けられていて、前記各アンテナが発生させる磁界の強さをそれぞれ検出する複数の磁気センサーと、
前記複数の磁気センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、前記各高周波電源から出力する高周波電力を制御する制御装置とを備えている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode has two electrode conductors arranged in parallel with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor. The reciprocating conductor structure has a structure in which the high-frequency current flows through the two electrode conductors in opposite directions, and further, a notch facing the gap side of the two electrode conductors across the gap. Each of which is provided with an opening formed by the opposed notch, and a plurality of the openings are disposed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
And the antenna has a substantially straight planar shape, a plurality of the antennas are arranged in parallel along the surface of the substrate,
A plurality of high frequency power supplies for supplying high frequency power to the antennas;
A plurality of magnetic sensors that are provided at substantially the same location for each of the antennas and detect the strength of the magnetic field generated by each of the antennas;
And a control device that controls high-frequency power output from each of the high-frequency power sources so that the outputs are substantially equal to each other in response to outputs from the plurality of magnetic sensors. Plasma processing equipment.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
かつ前記アンテナは平面形状が実質的にまっすぐであり、当該アンテナを複数、前記基板の表面に沿って並列に配置しており、
更に、前記各アンテナに高周波電力をそれぞれ供給する複数の高周波電源と、
前記各アンテナに対してそれぞれ実質的に同じ場所に設けられていて、前記各アンテナが発生させる電界の強さをそれぞれ検出する複数の電界センサーと、
前記複数の電界センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、前記各高周波電源から出力する高周波電力を制御する制御装置とを備えている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode has two electrode conductors arranged in parallel with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor. A reciprocating conductor structure is provided, in which the high-frequency current flows through the two electrode conductors in opposite directions, and further, a notch facing the gap side of the two electrode conductors across the gap. Each of which is provided with an opening formed by the opposed notch, and a plurality of the openings are disposed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
And the antenna has a substantially straight planar shape, a plurality of the antennas are arranged in parallel along the surface of the substrate,
A plurality of high frequency power supplies for supplying high frequency power to the antennas;
A plurality of electric field sensors that are provided at substantially the same location for each of the antennas and detect the strength of the electric field generated by each of the antennas;
And a control device that controls high-frequency power output from each of the high-frequency power sources so that the outputs are substantially equal to each other in response to outputs from the plurality of electric field sensors, Plasma processing equipment.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
かつ前記アンテナは平面形状が実質的にまっすぐであり、当該アンテナを複数、前記基板の表面に沿って並列に配置しており、
更に、前記各アンテナに高周波電力を供給するための高周波電源と、
前記高周波電源と前記各アンテナとの間に設けられていて、前記高周波電源から出力される高周波電力を前記各アンテナに分配するものであって、外部からの制御信号に応答して、前記各アンテナに分配する高周波電力の大きさが可変である分配回路と、
前記各アンテナに対してそれぞれ実質的に同じ場所に設けられていて、前記各アンテナが発生させる磁界の強さをそれぞれ検出する複数の磁気センサーと、
前記複数の磁気センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、前記分配回路によって前記各アンテナに分配する高周波電力の大きさを制御する制御装置とを備えている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode has two electrode conductors arranged in parallel with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor. A reciprocating conductor structure is provided, in which the high-frequency current flows through the two electrode conductors in opposite directions, and further, a notch facing the gap side of the two electrode conductors across the gap. Each of which is provided with an opening formed by the opposed notch, and a plurality of the openings are disposed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
And the antenna has a substantially straight planar shape, a plurality of the antennas are arranged in parallel along the surface of the substrate,
Furthermore, a high frequency power source for supplying high frequency power to each antenna,
Provided between the high-frequency power source and the antennas, and distributes the high-frequency power output from the high-frequency power source to the antennas. The antennas respond to an external control signal. A distribution circuit in which the magnitude of the high-frequency power distributed to is variable,
A plurality of magnetic sensors that are provided at substantially the same location for each of the antennas and detect the strength of the magnetic field generated by each of the antennas;
A control device for controlling the magnitude of the high-frequency power distributed to the antennas by the distribution circuit so that the outputs are substantially equal to each other in response to outputs from the plurality of magnetic sensors. A plasma processing apparatus.
前記アンテナは、高周波電極を誘電体ケース内に収納した構造をしており、
前記高周波電極は、二つの電極導体を両者で全体として矩形板状を成すように互いに隙間をあけて近接させて平行に配置し、かつ両電極導体の長手方向の一方端同士を導体で接続した往復導体構造をしていて、当該二つの電極導体に前記高周波電流が互いに逆向きに流されるものであり、更に前記二つの電極導体の前記隙間側の辺に前記隙間を挟んで対向する切り欠きをそれぞれ設けて当該対向する切り欠きによって開口部を形成し、この開口部を複数、当該高周波電極の長手方向に分散させて配置した構造をしており、
かつ前記アンテナを前記真空容器内に、前記アンテナを構成する前記高周波電極の主面と前記基板の表面とが互いに実質的に垂直になる向きで配置しており、
かつ前記アンテナは平面形状が実質的にまっすぐであり、当該アンテナを複数、前記基板の表面に沿って並列に配置しており、
更に、前記各アンテナに高周波電力を供給するための高周波電源と、
前記高周波電源と前記各アンテナとの間に設けられていて、前記高周波電源から出力される高周波電力を前記各アンテナに分配するものであって、外部からの制御信号に応答して、前記各アンテナに分配する高周波電力の大きさが可変である分配回路と、
前記各アンテナに対してそれぞれ実質的に同じ場所に設けられていて、前記各アンテナが発生させる電界の強さをそれぞれ検出する複数の電界センサーと、
前記複数の電界センサーからの出力に応答して、当該各出力がそれぞれ実質的に等しくなるように、前記分配回路によって前記各アンテナに分配する高周波電力の大きさを制御する制御装置とを備えている、ことを特徴とするプラズマ処理装置。 An inductively coupled plasma processing apparatus that generates a plasma by generating an induction electric field in a vacuum vessel by flowing a high-frequency current through an antenna, and processes the substrate using the plasma,
The antenna has a structure in which a high-frequency electrode is housed in a dielectric case,
The high-frequency electrode has two electrode conductors arranged in parallel with a gap therebetween so as to form a rectangular plate shape as a whole, and one end in the longitudinal direction of both electrode conductors is connected by a conductor. A reciprocating conductor structure is provided, in which the high-frequency current flows through the two electrode conductors in opposite directions, and further, a notch facing the gap side of the two electrode conductors across the gap. Each of which is provided with an opening formed by the opposed notch, and a plurality of the openings are disposed in the longitudinal direction of the high-frequency electrode.
And the antenna is disposed in the vacuum vessel in a direction in which the main surface of the high-frequency electrode and the surface of the substrate constituting the antenna are substantially perpendicular to each other,
And the antenna has a substantially straight planar shape, a plurality of the antennas are arranged in parallel along the surface of the substrate,
Furthermore, a high frequency power source for supplying high frequency power to each antenna,
Provided between the high-frequency power source and the antennas, and distributes the high-frequency power output from the high-frequency power source to the antennas. The antennas respond to an external control signal. A distribution circuit in which the magnitude of the high-frequency power distributed to is variable,
A plurality of electric field sensors that are provided at substantially the same location for each of the antennas and detect the strength of the electric field generated by each of the antennas;
A controller for controlling the magnitude of the high-frequency power distributed to each antenna by the distribution circuit so that the outputs are substantially equal to each other in response to outputs from the plurality of electric field sensors. A plasma processing apparatus.
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