JP2017120721A - Plasma processing device - Google Patents

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川又 由雄
Yoshio Kawamata
由雄 川又
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To rapidly start plasma discharge, and to retain stable plasma.SOLUTION: An etching device 100 comprises: a chamber 1 into which an etching gas is introduced, and a work W is loaded; a window part 5 formed on the chamber 1, and including a dielectric or semiconductor; an antenna part 6 having a plurality of partial antennas 61a, 61b and 61c disposed on the window part 5 outside the chamber 1 and capacitors 62a and 62b disposed therebetween; a power source 8 for supplying an electric power to the antenna part 6; and a booster part 65 connected to an end of the antenna part 6 on the grounding side so that it can be separated therefrom, which boosts a voltage input to the antenna part 6 from the power source 8.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus.

半導体装置、液晶ディスプレイ又は光ディスク等の製品の製造工程において、例えばウエーハやガラス基板等のワークにエッチング等のプラズマ処理を行うことがある。プラズマ処理装置は、プロセスガスを導入した容器でプラズマを生成させ、容器に搬入したワークにプラズマ処理を行う。プラズマを生成する方法の一つとして、ループアンテナに高周波電流を流して誘導電界を発生させることにより、プラズマ放電を行う方法がある。このような方法で生成されたプラズマを誘導結合プラズマという。   In a manufacturing process of a product such as a semiconductor device, a liquid crystal display, or an optical disk, a plasma process such as etching may be performed on a workpiece such as a wafer or a glass substrate. The plasma processing apparatus generates plasma in a container into which a process gas has been introduced, and performs plasma processing on the workpiece carried into the container. As one of the methods for generating plasma, there is a method for performing plasma discharge by generating an induction electric field by flowing a high-frequency current through a loop antenna. Plasma generated by such a method is called inductively coupled plasma.

プラズマを高密度にするためにアンテナに流す電力を大きくすると、アンテナの電源側と接地側の電圧差、すなわち電圧の振幅が大きくなる。容器には、誘電体又は半導体製の窓が取り付けられている。コイルアンテナはこの窓に取り付けられる。電圧の振幅が大きくなるとプラズマが窓に衝突し、窓を損傷する可能性が有る。   When the power supplied to the antenna is increased in order to increase the plasma density, the voltage difference between the power supply side and the ground side of the antenna, that is, the voltage amplitude increases. A dielectric or semiconductor window is attached to the container. A coil antenna is attached to this window. When the voltage amplitude is increased, the plasma may collide with the window and damage the window.

電圧の振幅を小さくするために、ループアンテナを複数の部分アンテナで構成し、部分アンテナの間にコンデンサを配置する技術がある。コンデンサによってインピーダンスが下がり、電圧の振幅が小さくなるため、安定したプラズマの維持が可能となる。   In order to reduce the voltage amplitude, there is a technique in which a loop antenna is constituted by a plurality of partial antennas, and a capacitor is disposed between the partial antennas. Since the impedance is lowered by the capacitor and the amplitude of the voltage is reduced, stable plasma can be maintained.

特開平10−70107号公報JP-A-10-70107 特開2002−217175号公報JP 2002-217175 A

コンデンサの導入によって電圧の振幅を小さく抑えることができる。一方、プラズマ放電を開始する際には、電圧を急激に大きく上昇させることが望ましい。電圧の振幅を小さく抑えると電圧が全体として下がるため、プラズマ放電の開始に時間がかかる可能性がある。   By introducing a capacitor, the voltage amplitude can be kept small. On the other hand, when starting the plasma discharge, it is desirable to increase the voltage rapidly and greatly. If the amplitude of the voltage is kept small, the voltage decreases as a whole, so that it may take time to start plasma discharge.

本発明は、上述のような課題を解決するために、プラズマ放電を速やかに開始し、プラズマ処理中には安定したプラズマを維持することができる、利便性の高いプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   In order to solve the above-described problems, the present invention provides a highly convenient plasma processing apparatus that can quickly start plasma discharge and maintain stable plasma during plasma processing. Objective.

上記の目的を達成するために、本発明のプラズマ処理装置は、プラズマによりワークを処理するプラズマ処理装置であって、プロセスガスが導入され、前記ワークが搬入される容器と、前記容器に形成され、誘電体又は半導体から構成される窓部と、前記窓部の前記容器外側に配置され、複数の部分アンテナと前記複数の部分アンテナ間に設けられたコンデンサとを有するアンテナ部と、前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部と、前記アンテナ部の接地側端部に切り離し可能に接続され、前記電力供給部から前記アンテナ部に入力される電圧を上昇させる昇圧部と、を備える。   In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus of the present invention is a plasma processing apparatus for processing a workpiece with plasma, wherein a process gas is introduced and a container into which the workpiece is carried is formed in the container. An antenna unit having a window portion made of a dielectric or a semiconductor, and a plurality of partial antennas and a capacitor provided between the partial antennas arranged outside the container of the window portion, and the antenna unit A power supply unit that supplies power to the antenna unit, and a step-up unit that is detachably connected to the ground-side end of the antenna unit and increases a voltage input from the power supply unit to the antenna unit.

前記昇圧部はインダクタを備えるようにしても良い。   The boosting unit may include an inductor.

前記昇圧部は抵抗を備えるようにしても良い。   The boosting unit may include a resistor.

前記アンテナ部の接地側端部に第1のスイッチを設け、前記昇圧部は前記第1のスイッチに第2のスイッチを介して並列接続されるようにしても良い。   A first switch may be provided at the ground side end of the antenna unit, and the booster unit may be connected in parallel to the first switch via a second switch.

コンデンサを備えたアンテナ部の接地側端部に、入力電圧を上昇させる昇圧部を切り離し可能に接続した。これによって、プラズマ処理を開始するときには電圧を上昇させて速やかにプラズマを放電させ、プラズマ処理中には電圧の振幅を低く抑えて安定したプラズマを維持することができ、利便性の高いプラズマ処理装置を提供することができる。   A step-up unit that raises the input voltage is detachably connected to the ground side end of the antenna unit including the capacitor. As a result, when plasma processing is started, the voltage is increased to quickly discharge the plasma, and during plasma processing, the amplitude of the voltage can be kept low and stable plasma can be maintained. Can be provided.

本発明の実施形態に係るプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. アンテナ部及び昇圧部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of an antenna part and a pressure | voltage rise part. (a)は、昇圧部をアンテナ部から切り離した状態を示す回路図であり、(b)は(a)の状態におけるアンテナ部の電圧を示すグラフである。(A) is a circuit diagram which shows the state which separated the pressure | voltage rise part from the antenna part, (b) is a graph which shows the voltage of the antenna part in the state of (a). (a)は昇圧部をアンテナ部に接続した状態を示す回路図であり、(b)は(a)の状態におけるアンテナ部の電圧を示すグラフである。(A) is a circuit diagram which shows the state which connected the pressure | voltage rise part to the antenna part, (b) is a graph which shows the voltage of the antenna part in the state of (a). 本発明のその他の実施形態に係るプラズマ処理装置の、アンテナ部及び昇圧部の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the antenna part and the pressure | voltage rise part of the plasma processing apparatus which concerns on other embodiment of this invention.

[構成]
本発明の実施形態について、図面を参照して具体的に説明する。
[Constitution]
Embodiments of the present invention will be specifically described with reference to the drawings.

プラズマ処理装置は、容器内に発生させたプラズマによって対象物であるワークにプラズマ処理を行う装置である。ワークは、例えばウエーハやガラス基板であるが、特定のものに限られない。プラズマ処理としては、スパッタリング等の成膜処理や、エッチング等の膜処理がある。プラズマ処理装置は特定のものに限られないが、ここではエッチングを行うエッチング装置の構成を説明する。   The plasma processing apparatus is an apparatus that performs plasma processing on a workpiece that is an object using plasma generated in a container. The workpiece is, for example, a wafer or a glass substrate, but is not limited to a specific one. As the plasma processing, there are film formation processing such as sputtering and film processing such as etching. Although the plasma processing apparatus is not limited to a specific one, here, a configuration of an etching apparatus that performs etching will be described.

図1に示すように、エッチング装置100は、容器としてアルミニウムやステンレス等の金属製のチャンバ1を備えている。チャンバ1は不図示のアースに接続されている。   As shown in FIG. 1, the etching apparatus 100 includes a chamber 1 made of metal such as aluminum or stainless steel as a container. The chamber 1 is connected to a ground (not shown).

チャンバ1の上部付近の側壁にはガス導入流路11が設けられている。ガス導入流路11はチャンバ1の内部にプロセスガスとして、エッチングガスを導入するための流路である。エッチングガスは、不図示のガス供給装置からガス導入流路11に供給される。エッチングガスに電圧を印加してプラズマ化させ、イオン及びラジカルを発生させる。このイオン及びラジカルがワークWに作用してエッチングが行われる。エッチングガスとしては、例えば、アルゴン等の不活性ガスを用いることができる。   A gas introduction channel 11 is provided on the side wall near the top of the chamber 1. The gas introduction channel 11 is a channel for introducing an etching gas as a process gas into the chamber 1. The etching gas is supplied to the gas introduction channel 11 from a gas supply device (not shown). A voltage is applied to the etching gas to generate plasma, and ions and radicals are generated. Etching is performed by the ions and radicals acting on the workpiece W. As the etching gas, for example, an inert gas such as argon can be used.

プラズマ放電によって発光が起きる。チャンバ1には不図示の発光センサが設けられており、発光センサで発光を検出することによって、プラズマ放電の開始を判定する。   Light emission occurs by plasma discharge. The chamber 1 is provided with a light emission sensor (not shown), and the start of plasma discharge is determined by detecting light emission with the light emission sensor.

チャンバ1の底部には、排気流路12とポンプ等の排気装置13が設けられており、チャンバ1は排気状態に保たれている。ガス導入流路11及び排気流路12には不図示の圧力計が設置されている。圧力計で検出される圧力に基づいて排気装置13を制御することによって、チャンバ1に導入したエッチングガスの圧力を所望の範囲に制御することができる。   An exhaust passage 12 and an exhaust device 13 such as a pump are provided at the bottom of the chamber 1, and the chamber 1 is kept in an exhaust state. A pressure gauge (not shown) is installed in the gas introduction channel 11 and the exhaust channel 12. By controlling the exhaust device 13 based on the pressure detected by the pressure gauge, the pressure of the etching gas introduced into the chamber 1 can be controlled within a desired range.

チャンバ1の側壁に、ワークWの搬入口14が設けられている。搬入口14は不図示の開閉装置が設けられ、ワークWの搬入及び搬出の際には搬入口14が開放される。   An inlet 14 for the workpiece W is provided on the side wall of the chamber 1. The loading / unloading port 14 is provided with an opening / closing device (not shown), and the loading / unloading port 14 is opened when the workpiece W is loaded and unloaded.

チャンバ1の底部には、ワークWを載置する柱状のステージ2が設けられている。ステージ2の上面には、下部電極21と保持装置22が配置されている。保持装置22はワークWをステージ2の上面に保持するものであり、例えば静電チャック機構とすることができる。ステージ2には、載置されたワークWの温度を調整する温度調整装置23が内蔵されている。温度調整装置23は、加熱装置又は冷却装置、あるいは両方の機能を兼ね備えたものとすることができる。   A columnar stage 2 on which the workpiece W is placed is provided at the bottom of the chamber 1. A lower electrode 21 and a holding device 22 are disposed on the upper surface of the stage 2. The holding device 22 holds the workpiece W on the upper surface of the stage 2 and can be, for example, an electrostatic chuck mechanism. The stage 2 incorporates a temperature adjustment device 23 that adjusts the temperature of the workpiece W placed thereon. The temperature adjusting device 23 can be a heating device, a cooling device, or both functions.

下部電極21はケーブルにより、チャンバ1外部に設けられた整合回路3及び電源4に接続されている。電源4から数百kHz〜数MHzの高周波電力が供給される。   The lower electrode 21 is connected to a matching circuit 3 and a power source 4 provided outside the chamber 1 by a cable. High frequency power of several hundred kHz to several MHz is supplied from the power source 4.

チャンバ1の天井部には円形の開口15が設けられている。開口15は、チャンバ1外部から取り付けられた窓部5によって塞がれている。窓部5は、石英やアルミナ等の誘電体製またはシリコン等の半導体製の円板である。   A circular opening 15 is provided in the ceiling of the chamber 1. The opening 15 is closed by a window portion 5 attached from the outside of the chamber 1. The window 5 is a disc made of a dielectric such as quartz or alumina or a semiconductor made of silicon or the like.

窓部5の、開口15に取付けられた面と反対側の面には、アンテナ部6が取り付けられている。アンテナ部6には、整合回路7と電源8が接続されている。電源8は、電力供給部として、アンテナ部6に、数百kHz〜数MHzの高周波電力を供給する。整合回路7は、上述した下部電極21に接続された整合回路3と共に、電源8と電源4とのインピーダンスの整合を取る。   The antenna portion 6 is attached to the surface of the window portion 5 opposite to the surface attached to the opening 15. A matching circuit 7 and a power source 8 are connected to the antenna unit 6. The power supply 8 supplies high frequency power of several hundred kHz to several MHz to the antenna unit 6 as a power supply unit. The matching circuit 7 matches the impedance of the power supply 8 and the power supply 4 together with the matching circuit 3 connected to the lower electrode 21 described above.

図2に、アンテナ部6の構成を回路図として示している。アンテナ部6は、全体として環状のループアンテナであり、両端が近接している。アンテナ部6の一方の端部は、整合回路7を介して電源8に接続されているが、図2では整合回路7の図示は省略している。アンテナ部6の他方の端部は、アース63に接続されている。以降、一方の端部を電源側端部といい、他方の端部を接地側端部という。   FIG. 2 shows a configuration of the antenna unit 6 as a circuit diagram. The antenna unit 6 is an annular loop antenna as a whole, and both ends are close to each other. One end of the antenna unit 6 is connected to the power source 8 via the matching circuit 7, but the matching circuit 7 is not shown in FIG. The other end of the antenna unit 6 is connected to the ground 63. Hereinafter, one end is referred to as a power supply side end, and the other end is referred to as a ground side end.

アンテナ部6は、複数の部分アンテナ61a,61b,61cと、それらの間に配置されたコンデンサ62a,62bを有する。本実施形態では、同じ大きさ及び形状の3つの部分アンテナ61a,61b,61cがある。部分アンテナ61a,61b,61cは、円弧状の金属の細板で構成されている。部分アンテナ61a及び61bの間にコンデンサ62aを配置し、部分アンテナ61b及び61cの間にコンデンサ62bを配置し、全体を電気的に接続することにより、アンテナ部6が構成される。   The antenna unit 6 includes a plurality of partial antennas 61a, 61b, and 61c, and capacitors 62a and 62b disposed between them. In the present embodiment, there are three partial antennas 61a, 61b, 61c having the same size and shape. The partial antennas 61a, 61b, 61c are formed of arcuate metal thin plates. The antenna 62 is configured by disposing the capacitor 62a between the partial antennas 61a and 61b, disposing the capacitor 62b between the partial antennas 61b and 61c, and electrically connecting the whole.

各部分アンテナ61a,61b,61cの両端には接続用端子(不図示)が設けられており、コンデンサ62a,62bはそれぞれの接続用端子に取り付けられる。なお、部分アンテナ61cの、コンデンサ62bとの接続端と反対側の端部にも、コンデンサ62cが取り付けられている。コンデンサ62cは、整合回路7及び電源8に接続されている。すなわち、アンテナ部6の全体から見て、接地側端部の方位角を0°としたとき、120°、240°及び360°の位置にそれぞれコンデンサ62a,62b,62cが配置されている。アンテナ部6に入力された電圧はコンデンサ62a,62b,62cを通ることによって降下する。このコンデンサ62a,62b,62cをアンテナ部6に均等に配置することによって、アンテナ部6の全体として電圧の振幅を低く抑える。   Connection terminals (not shown) are provided at both ends of each of the partial antennas 61a, 61b, 61c, and the capacitors 62a, 62b are attached to the connection terminals. A capacitor 62c is also attached to the end of the partial antenna 61c opposite to the connection end with the capacitor 62b. The capacitor 62 c is connected to the matching circuit 7 and the power supply 8. That is, the capacitors 62a, 62b, and 62c are disposed at positions of 120 °, 240 °, and 360 °, respectively, when the azimuth angle of the ground side end portion is 0 ° when viewed from the entire antenna unit 6. The voltage input to the antenna unit 6 drops by passing through the capacitors 62a, 62b, and 62c. By arranging the capacitors 62a, 62b, and 62c evenly on the antenna unit 6, the voltage amplitude of the antenna unit 6 as a whole is kept low.

部分アンテナの数や、部分アンテナ間に配置するコンデンサの数及び容量は、電圧の振幅をどの程度抑えるかによって適宜決定することができる。   The number of partial antennas and the number and capacity of capacitors arranged between the partial antennas can be appropriately determined depending on how much the amplitude of the voltage is suppressed.

図2では部分アンテナ61aのコンデンサ62aとの接続端と反対側の端部、すなわちアンテナ部6の接地側端部にはスイッチ64が設けられている。言い換えれば、アンテナ部6はスイッチ64を介してアース63に接続されている。スイッチ64には、昇圧部65が並列接続されている。昇圧部65は、アンテナ部6の接地側端部に切り離し可能に接続され、電源8からアンテナ部6に入力される電圧を上昇させるものである。ここで、接続とは電気的な接続を意味し、切り離しとは電気的な接続を解除することを意味する。   In FIG. 2, a switch 64 is provided at the end of the partial antenna 61 a opposite to the connection end with the capacitor 62 a, that is, the ground end of the antenna unit 6. In other words, the antenna unit 6 is connected to the ground 63 via the switch 64. A booster 65 is connected to the switch 64 in parallel. The step-up unit 65 is detachably connected to the ground side end of the antenna unit 6, and increases the voltage input from the power supply 8 to the antenna unit 6. Here, the connection means an electrical connection, and the disconnection means the release of the electrical connection.

具体的には、昇圧部65はインダクタ66で構成され、一対のスイッチ67,67を介してスイッチ64に並列接続されている。図3(a)に示すように、スイッチ64を閉じ、スイッチ67,67を開くことによって、昇圧部65はアンテナ部6の接地側端部から切り離され、アンテナ部6はアースに直列接続される。図4(a)に示すように、スイッチ64を開き、スイッチ67,67を閉じることによって、アンテナ部6の接地側端部は昇圧部65に直列接続される。すなわち、アンテナ部6は昇圧部65を介してアースに接続される。   Specifically, the step-up unit 65 includes an inductor 66 and is connected in parallel to the switch 64 via a pair of switches 67 and 67. As shown in FIG. 3A, by closing the switch 64 and opening the switches 67 and 67, the boosting unit 65 is disconnected from the ground side end of the antenna unit 6, and the antenna unit 6 is connected in series to the ground. . 4A, by opening the switch 64 and closing the switches 67 and 67, the ground side end of the antenna unit 6 is connected in series to the boosting unit 65. That is, the antenna unit 6 is connected to the ground via the booster unit 65.

エッチング装置100は、さらに制御部9を備えている。制御部9はPLCやCPUなどの演算処理装置から構成される。制御部9は、チャンバ1へのエッチングガスの導入および排気に関する制御、温度調整装置23の加熱又は冷却制御、ワークWの搬出入のタイミング制御、電源4及び電源8の出力制御、スイッチ64,スイッチ67,67の開閉制御等の制御を行う。   The etching apparatus 100 further includes a control unit 9. The control unit 9 includes an arithmetic processing device such as a PLC or a CPU. The control unit 9 controls the introduction and exhaust of the etching gas into the chamber 1, controls the heating or cooling of the temperature adjusting device 23, controls the timing of loading / unloading the work W, controls the outputs of the power supply 4 and the power supply 8, switches 64, switches Controls such as opening / closing control 67 and 67 are performed.

[動作]
本実施形態のエッチング装置100の、エッチング処理の動作と、アンテナ部6の作用について説明する。上述したように、エッチング処理の動作は、エッチング装置100の各機構を制御部9によって制御することによって行われる。
[Operation]
The operation of the etching process and the operation of the antenna unit 6 in the etching apparatus 100 of this embodiment will be described. As described above, the etching process is performed by controlling each mechanism of the etching apparatus 100 by the control unit 9.

エッチング処理を行う際は、搬入口14を開いてワークWをチャンバ1に搬入し、ステージ2に載置する。ワークWの搬入は、不図示の搬送装置で行っても良く、あるいは手動で行っても良い。載置されたワークWを、保持装置22により保持する。   When performing the etching process, the loading port 14 is opened and the workpiece W is loaded into the chamber 1 and placed on the stage 2. The work W may be carried in by a transfer device (not shown) or manually. The mounted workpiece W is held by the holding device 22.

搬入口14を閉じてチャンバ1を密閉する。必要に応じて、温度調整装置23によりワークWの加熱又は冷却を行う。温度調整装置23をワークWの搬入前に予め駆動しておき、ワークWがステージ2に載置されると同時に加熱又は冷却を開始できるようにしても良い。   The inlet 14 is closed and the chamber 1 is sealed. The work W is heated or cooled by the temperature adjusting device 23 as necessary. The temperature adjusting device 23 may be driven in advance before the work W is carried in so that heating or cooling can be started simultaneously with the work W being placed on the stage 2.

ガス導入流路11から、チャンバ1へエッチングガスを導入する。排気装置13を調整して、エッチングガスの圧力を所望の範囲に制御する。   An etching gas is introduced into the chamber 1 from the gas introduction channel 11. The exhaust device 13 is adjusted to control the pressure of the etching gas within a desired range.

電源4及び電源8からアンテナ部6及び下部電極21へ電力を供給する。アンテナ部6には高周波電流が流れ、この高周波電流がつくる磁界によって、エッチングガスをプラズマ化させる。さらに磁界の時間変化によって電界を誘導し、電界で電子を加速してプラズマを維持する。プラズマ化したエッチングガスにおいて発生したイオン又はラジカルが、下部電極21によってステージ2に誘導され、ステージ2に保持されたワークWにエッチング処理を行う。   Power is supplied from the power source 4 and the power source 8 to the antenna unit 6 and the lower electrode 21. A high-frequency current flows through the antenna unit 6, and the etching gas is turned into plasma by a magnetic field generated by the high-frequency current. Furthermore, an electric field is induced by the time change of the magnetic field, and electrons are accelerated by the electric field to maintain the plasma. Ions or radicals generated in the plasma etching gas are guided to the stage 2 by the lower electrode 21, and the workpiece W held on the stage 2 is etched.

アンテナ部6へ電力の供給を開始する際、図4(a)に示すように、アンテナ部6のスイッチ64を「開」とし、昇圧部65のスイッチ67,67を「閉」とする。アンテナ部6の接地側端部は、昇圧部65を介してアースに接続された状態となる。この状態を、プラズマ放電による発光が、発光センサによって検出されるまで継続する。発光センサによって発光が検出されると、図3(a)に示すように、アンテナ部6のスイッチ64を「閉」とし、昇圧部65のスイッチ67,67を「開」とする。これによって、アンテナ部6の接地側端部から昇圧部65が切り離され、接地側端部はアースに直接的に接続された状態となる。ワークWへのエッチング処理を行っている間は、この直接的な接続の状態を維持する。なお、スイッチ64の「閉」とスイッチ67,67の「開」の切り換えにおいて、スイッチ64及びスイッチ67,67が共に「開」となる時間が存在することによって、放電が消失してしまう可能性がある。そこで、スイッチ64及びスイッチ67,67が共に「閉」となる時間、すなわち両方の回路に電流が流れる状態が存在するように切り換えを行ない、放電が維持できるようにすると良い。ここで、例えば、10マイクロ秒未満といったわずかな時間であれば、スイッチ64及びスイッチ67,67が共に「開」となって電流が流れない状態があったとしても、放電を維持すること可能である。よって、スイッチ64及びスイッチ67,67が共に「閉」となる時間が存在するように切り換えを行なう態様には、放電を維持可能なわずかな時間だけスイッチ64及びスイッチ67,67が共に「開」となる状態を許容して切り換えを行うことも含まれるものとする。   When the supply of power to the antenna unit 6 is started, as shown in FIG. 4A, the switch 64 of the antenna unit 6 is set to “open”, and the switches 67 and 67 of the booster unit 65 are set to “closed”. The ground side end of the antenna unit 6 is connected to the ground via the boosting unit 65. This state continues until light emission by plasma discharge is detected by the light emission sensor. When light emission is detected by the light emission sensor, as shown in FIG. 3A, the switch 64 of the antenna unit 6 is set to “closed” and the switches 67 and 67 of the booster unit 65 are set to “open”. As a result, the step-up unit 65 is disconnected from the ground side end of the antenna unit 6, and the ground side end is directly connected to the ground. While the work W is being etched, this direct connection is maintained. In addition, in switching between “closed” of the switch 64 and “open” of the switches 67 and 67, there is a possibility that the discharge disappears due to the presence of time when both the switch 64 and the switches 67 and 67 are “open”. There is. Therefore, it is preferable to perform switching so that the switch 64 and the switches 67 and 67 are both “closed”, that is, a state where a current flows in both circuits, so that the discharge can be maintained. Here, for example, in a short time of less than 10 microseconds, it is possible to maintain the discharge even if the switch 64 and the switches 67 and 67 are both “open” and no current flows. is there. Therefore, in a mode in which the switch 64 and the switches 67 and 67 are switched so that there is a time when both are closed, the switch 64 and the switches 67 and 67 are both “open” for only a short time during which the discharge can be maintained. It is also included that the switching is performed while allowing the state to become.

ここで、アンテナ部6に昇圧部65を接続した場合と切り離した場合のそれぞれにおける、アンテナ部6の電圧の挙動を、図3(b)及び図4(b)のグラフに示す。グラフでは、アンテナ部6の全体から見て、接地側端部の方位角を0°とし、電源側端部を360°とする。120°、240°及び360°の位置にそれぞれコンデンサ62a,62b,62cが配置されている。   Here, the behavior of the voltage of the antenna unit 6 when the booster unit 65 is connected to and disconnected from the antenna unit 6 is shown in the graphs of FIG. 3B and FIG. 4B. In the graph, the azimuth angle of the ground-side end is 0 ° and the power-supply-side end is 360 ° when viewed from the whole antenna unit 6. Capacitors 62a, 62b and 62c are arranged at positions of 120 °, 240 ° and 360 °, respectively.

まず、図3(b)に示した、昇圧部65を切り離した場合の電圧の挙動を説明する。接地点である0°では電圧は0である。0°から電源8側に近づくと、電圧は緩やかに上昇する。この上昇は、部分アンテナ61aが含むインダクタンス成分によるものである。電圧は上昇を続けるが、120°に位置するコンデンサ62aの部分において、電圧は降下する。電圧の降下量はコンデンサ62aの容量によるが、ここでは、部分アンテナ61aのインダクタンス成分によって上昇した分だけ、電圧が降下するようにコンデンサ62aの容量が調整されている。   First, the behavior of the voltage when the booster 65 shown in FIG. 3B is disconnected will be described. At 0 °, which is the ground point, the voltage is zero. When approaching the power supply 8 side from 0 °, the voltage gradually increases. This rise is due to the inductance component included in the partial antenna 61a. Although the voltage continues to rise, the voltage drops at the portion of the capacitor 62a located at 120 °. The amount of voltage drop depends on the capacitance of the capacitor 62a. Here, the capacitance of the capacitor 62a is adjusted so that the voltage drops by the amount increased by the inductance component of the partial antenna 61a.

120°から240°、240°から360°の間でも、それぞれ部分アンテナ61b,61cが含むインダクタンス成分によって電圧は上昇するが、240°及び360°に設置されたコンデンサ62b及び62cによって電圧は降下する。もし、コンデンサ62a,62b,62cが無ければ、図3(b)において点線で示すように、部分アンテナ61a,61b,61cのインダクタンス成分によって電圧は上昇し続け、電圧の振幅が高くなる。上昇した電圧が、コンデンサ62a,62b,62cにおいて降下することによって、アンテナ部6の全体において、電圧の振幅が低く抑えられている。   Even between 120 ° and 240 ° and 240 ° and 360 °, the voltage rises due to the inductance components included in the partial antennas 61b and 61c, respectively, but the voltage drops due to capacitors 62b and 62c installed at 240 ° and 360 °. . If the capacitors 62a, 62b, and 62c are not provided, the voltage continues to rise due to the inductance components of the partial antennas 61a, 61b, and 61c as shown by the dotted line in FIG. As the increased voltage drops in the capacitors 62a, 62b, and 62c, the amplitude of the voltage is kept low in the entire antenna unit 6.

次に、図4(b)に示した、昇圧部65を接続した場合の電圧の挙動を説明する。接地点の0°に昇圧部65が接続されたことによって、アンテナ部6への入力電圧は電圧零点から急激に上昇する。0°から120°までの間に、急激な電圧の上昇が緩やかなもの変化するが、緩やかな上昇の部分は、部分アンテナ61aのインダクタンス成分によるものである。   Next, the behavior of the voltage when the booster 65 shown in FIG. 4B is connected will be described. By connecting the step-up unit 65 to 0 ° of the ground point, the input voltage to the antenna unit 6 rapidly increases from the voltage zero point. Between 0 ° and 120 °, the sudden rise in voltage changes gradually, but the moderate rise is due to the inductance component of the partial antenna 61a.

120°、240°及び360°でそれぞれコンデンサ62a,62b,62cにより電圧は降下するが、その降下量は部分アンテナ61a,61b,61cのインダクタンス成分による上昇量に相当する量である。したがって、アンテナ部6の全体に渡って、昇圧部65により上昇した電圧が維持される。   The voltage drops by the capacitors 62a, 62b, and 62c at 120 °, 240 °, and 360 °, respectively, but the amount of drop is an amount corresponding to the amount of increase due to the inductance components of the partial antennas 61a, 61b, and 61c. Therefore, the voltage raised by the booster 65 is maintained throughout the antenna unit 6.

プラズマ放電を開始する際には、アンテナ部6に入力する電圧を上昇させることが望ましいので、昇圧部65をアンテナ部6に接続する。一方、プラズマ放電による発光が検出された後、すなわちプラズマ放電が開始した後では、安定したプラズマを維持するために電圧の振幅を低く抑えることが望ましい。したがって、プラズマ放電開始後は、昇圧部65をアンテナ部6から切り離す。さらに、部分アンテナ61a,61b,61cのインダクタンス成分による電圧の上昇をコンデンサ62a,62b,62cによって降下させることで、アンテナ部6の全体の電圧の振幅を低く抑える。   When starting the plasma discharge, it is desirable to increase the voltage input to the antenna unit 6, so the booster unit 65 is connected to the antenna unit 6. On the other hand, after light emission due to plasma discharge is detected, that is, after plasma discharge has started, it is desirable to keep the voltage amplitude low in order to maintain a stable plasma. Therefore, after the plasma discharge is started, the booster 65 is separated from the antenna 6. Further, the voltage increase due to the inductance components of the partial antennas 61a, 61b, 61c is lowered by the capacitors 62a, 62b, 62c, thereby suppressing the amplitude of the entire voltage of the antenna unit 6 to be low.

[効果]
(1)本実施形態のプラズマ処理装置であるエッチング装置100は、エッチングガスが導入され、ワークWが搬入されるチャンバ1と、チャンバ1に形成され、誘電体又は半導体から構成される窓部5と、窓部5のチャンバ1の外側に配置され、複数の部分アンテナ61a,61b,61cと、それらの間に配置されたコンデンサ62a,62bを有するアンテナ部6と、アンテナ部6に電力を供給する電源8と、アンテナ部6の接地側端部に切り離し可能に接続され、電源8からアンテナ部6に入力される電圧を上昇させる昇圧部65と、を備える。
[effect]
(1) An etching apparatus 100 that is a plasma processing apparatus of this embodiment includes a chamber 1 into which an etching gas is introduced and a workpiece W is carried in, and a window portion 5 formed in the chamber 1 and made of a dielectric or semiconductor. And the antenna unit 6 having a plurality of partial antennas 61a, 61b, 61c and capacitors 62a, 62b arranged between them, and the antenna unit 6 is supplied with electric power. And a booster unit 65 that is detachably connected to the ground-side end of the antenna unit 6 and increases the voltage input from the power source 8 to the antenna unit 6.

昇圧部65を接続することで、コンデンサ62a,62bによって電圧が降下するアンテナ部6においても、プラズマ処理の開始時に電圧を急激に上昇させて速やかにプラズマを放電させることができる。プラズマ放電後は昇圧部65を切り離すことで、電圧の振幅を低く抑えて安定したプラズマを維持することができる。結果として、利便性の高いエッチング装置100を提供することができる。   By connecting the step-up unit 65, even in the antenna unit 6 where the voltage drops by the capacitors 62a and 62b, the plasma can be discharged quickly by rapidly increasing the voltage at the start of the plasma processing. After plasma discharge, by separating the booster 65, it is possible to maintain a stable plasma while keeping the voltage amplitude low. As a result, the highly convenient etching apparatus 100 can be provided.

(2)昇圧部65はインダクタ66を備えても良い。例えば、アンテナ部6のコンデンサを容量可変のものとすることで、電圧の調整を行うことができるが、容量可変のコンデンサはコストがかかる。一方、インダクタ66であるコイルは比較的廉価な部材であるため、経済性に優れたエッチング装置100を提供することができる。 (2) The booster 65 may include an inductor 66. For example, the voltage can be adjusted by making the capacitor of the antenna unit 6 variable in capacity, but the variable capacity capacitor is expensive. On the other hand, since the coil that is the inductor 66 is a relatively inexpensive member, it is possible to provide the etching apparatus 100 with excellent economy.

(3)アンテナ部6の接地側端部にはスイッチ64が設けられ、昇圧部65は、スイッチ67,67を介してスイッチ64に並列接続されるようにしても良い。二つのスイッチを切り換えることで、昇圧部65の接続及び切り離しを容易に行うことができ、利便性が高い。 (3) The switch 64 may be provided at the ground side end of the antenna unit 6, and the booster 65 may be connected in parallel to the switch 64 via the switches 67 and 67. By switching the two switches, the booster 65 can be easily connected and disconnected, which is highly convenient.

[その他の実施形態]
本発明は、上記の実施形態に限定されるものではない。例えば、上述の実施形態では、昇圧部65はインダクタ66を備えるものを説明したが、アンテナ部6に入力される電圧を上昇させることができるものであれば適宜採用することができる。例えば、図5に示すように、昇圧部65は抵抗68を備えるようにしても良い。抵抗をアンテナ部6の接地側端部に接続することによっても、アンテナ部6への入力電圧を上昇させることができる。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment. For example, in the above-described embodiment, the boosting unit 65 includes the inductor 66. However, any device that can increase the voltage input to the antenna unit 6 can be used as appropriate. For example, as shown in FIG. 5, the booster 65 may include a resistor 68. The input voltage to the antenna unit 6 can also be increased by connecting a resistor to the ground side end of the antenna unit 6.

上述の実施形態では、プラズマ処理装置の一例としてエッチング装置100を説明したが、これに限られない。エッチング以外の膜処理装置やスパッタリング等の成膜装置としても良い。また、搬送装置と複数のチャンバ1を備えたマルチチャンバ型のプラズマ処理装置としても良い。   In the above-described embodiment, the etching apparatus 100 has been described as an example of the plasma processing apparatus, but is not limited thereto. A film processing apparatus other than etching or a film forming apparatus such as sputtering may be used. Alternatively, a multi-chamber plasma processing apparatus including a transfer apparatus and a plurality of chambers 1 may be used.

1 チャンバ
2 ステージ
3 整合回路
4 電源
5 窓部
6 アンテナ部
7 整合回路
8 電源
9 制御部
11 ガス導入流路
12 排気流路
13 排気装置
14 搬入口
15 開口
21 下部電極
22 保持装置
23 温度調整装置
61a,61b,61c 部分アンテナ
62a,62b,62c コンデンサ
63 アース
64 スイッチ
65 昇圧部
66 インダクタ
67 スイッチ
68 抵抗
100 エッチング装置

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Chamber 2 Stage 3 Matching circuit 4 Power supply 5 Window part 6 Antenna part 7 Matching circuit 8 Power supply 9 Control part 11 Gas introduction flow path 12 Exhaust flow path 13 Exhaust apparatus 14 Carry-in entrance 15 Opening 21 Lower electrode 22 Holding apparatus 23 Temperature control apparatus 61a, 61b, 61c Partial antennas 62a, 62b, 62c Capacitor 63 Ground 64 Switch 65 Boosting unit 66 Inductor 67 Switch 68 Resistance 100 Etching device

Claims (4)

プラズマによりワークを処理するプラズマ処理装置であって、
プロセスガスが導入され、前記ワークが搬入される容器と、
前記容器に形成され、誘電体又は半導体から構成される窓部と、
前記窓部の前記容器外側に配置され、複数の部分アンテナと前記複数の部分アンテナ間に設けられたコンデンサを有するアンテナ部と、
前記アンテナ部に電力を供給する電力供給部と、
前記アンテナ部の接地側端部に切り離し可能に接続され、前記電力供給部から前記アンテナ部に入力される電圧を上昇させる昇圧部と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
A plasma processing apparatus for processing a workpiece with plasma,
A container into which process gas is introduced and the workpiece is carried;
A window formed in the container and made of a dielectric or semiconductor;
An antenna part disposed outside the container of the window part and having a capacitor provided between the plurality of partial antennas and the plurality of partial antennas;
A power supply unit for supplying power to the antenna unit;
A step-up unit that is detachably connected to the ground side end of the antenna unit, and that raises a voltage input from the power supply unit to the antenna unit,
A plasma processing apparatus comprising:
前記昇圧部はインダクタを備えることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the boosting unit includes an inductor. 前記昇圧部は抵抗を備えることを特徴とする請求項1記載のプラズマ処理装置。   The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the boosting unit includes a resistor. 前記アンテナ部の接地側端部に第1のスイッチが設けられ、
前記昇圧部は第2のスイッチを介して前記第1のスイッチに並列接続されることを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。

A first switch is provided at a ground-side end of the antenna unit;
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the boosting unit is connected in parallel to the first switch via a second switch.

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