JP5757710B2 - プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 - Google Patents
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Description
フローティングコイル内で流れる電流の電流値および位相(向き)は、フローティングコイルのループ内に発生する誘導起電力とループ内のインピーダンスとに依存する。このプラズマ処理装置では、フローティングコイルを径方向において内側コイルと外側コイルとの中間に配置し、内側コイルおよび外側コイルをそれぞれ流れる電流と周回方向で同じ向きの電流がフローティングコイル内で流れるように、コンデンサの静電容量を選定または可変制御する。これによって、基板保持部上の基板の近傍でプラズマ密度分布を任意かつ精細に制御することが可能であり、プラズマプロセスの均一性の向上も容易に達成できる。
本発明の第3の観点におけるプラズマ処理装置は、誘電体窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した一定周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置されるフローティングコイルと、前記フローティングコイルのループ内に設けられるコンデンサとを有し、前記フローティングコイルは、両端が切れ目を挟んで開放した単巻または複巻のコイル導体を有し、前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記コイル導体の切れ目に設けられ、前記コイル導体の切れ目がコイル周回方向に等間隔で複数設けられ、前記複数の切れ目の中の少なくとも1つはダミーであり、前記ダミーの切れ目には導体が設けられる。
本発明の第4の観点におけるプラズマ処理装置は、誘電体窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した一定周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置されるフローティングコイルと、前記フローティングコイルのループ内に設けられるコンデンサとを有し、前記フローティングコイルは、両端が切れ目を挟んで開放した単巻または複巻のコイル導体を有し、前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記コイル導体の切れ目に設けられ、前記コイル導体の前記切れ目を介して互いに対向する一対の解放端部が前記コンデンサの電極を構成する。
[実施形態1]
VIND=−dΦ/dt=−iωMIRF ・・・・(1)
IIND=VIND/Z70=−iMωIRF/{R70+i(L70ω−1/C74ω)} ・・・(2)
IIND≒−MωIRF/(L70ω−1/C74ω) ・・・・(3)
IIND≒−iMωIRF/R70 ・・・・(4)
Mω >R70 または 2πfM >R70 ・・・・(5)
[実施形態2]
[RFアンテナ/フローティングコイルのレイアウト変形例]
[RFアンテナ/フローティングコイルの配置構造に関する他の実施例]
[フローティングコイル内に固定コンデンサを設ける実施例]
[フローティングコイルの構造に関する実施例1]
[フローティングコイルの構造に関する実施例2]
[可変コンデンサの静電容量の制御に関する実施例]
[フローティングコイルのレイアウト構造に関する他の実施例]
[他の実施形態または変形例]
12 サセプタ
26 排気装置
52 誘電体窓
54 RFアンテナ
54i 内側コイル
54o 外側コイル
55 アース線
56 (プラズマ生成用)高周波電源
66 処理ガス供給源
70 フローティングコイル
72 容量可変機構
74 可変コンデンサ
75 主制御部
94 可変コンデンサ
96 容量制御部
Claims (15)
- 天井に誘電体窓を有する処理容器と、
前記誘電体窓の上で互いに径方向に間隔を開けて内側および外側に配置され、高周波給電部に対して電気的に並列に接続される内側コイルおよび外側コイルを有するRFアンテナと、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した一定周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナの前記内側コイルおよび前記外側コイルの少なくとも一方と電磁誘導により結合可能な位置で前記誘電体窓の上に配置されるフローティングコイルと、
前記フローティングコイルのループ内に設けられるコンデンサと
を有し、
前記フローティングコイルが、径方向において前記内側コイルと前記外側コイルとの間に配置される、
プラズマ処理装置。 - 前記フローティングコイルが、前記内側コイルおよび前記外側コイルから等距離の位置に配置される、請求項1に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイル内には、前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流と周回方向で同じ向きの電流が流れる、請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイル内には、前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流よりも小さな電流が流れる、請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイル内で流れる電流は、前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流の1/10以下の電流値を有する、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記フローティングコイル内で直列共振を起こす静電容量よりも小さな値の静電容量を有する、請求項3〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイルは、負値のリアクタンスを有する、請求項3〜6のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイル内のコンデンサは可変コンデンサであり、その静電容量の可変範囲には前記フローティングコイル内で直列共振を起こす静電容量よりも小さい値が含まれる、請求項3〜5のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記フローティングコイル内で流れる電流を、前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流と周回方向で同じ向きであって、前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流の1/10以下から2倍以上まで連続的またはステップ的に可変できる可変の静電容量を有する、請求項8に記載のプラズマ処理装置。
- 誘電体窓を有する処理容器と、
前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した一定周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置されるフローティングコイルと、
前記フローティングコイルのループ内に設けられるコンデンサと
を有し、
前記フローティングコイルは、両端が切れ目を挟んで開放した単巻または複巻のコイル導体を有し、
前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記コイル導体の切れ目に設けられ、
前記コイル導体の切れ目が、コイル周回方向またはコイル径方向に対して所望の角度で斜めに形成されている、
プラズマ処理装置。 - 誘電体窓を有する処理容器と、
前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した一定周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置されるフローティングコイルと、
前記フローティングコイルのループ内に設けられるコンデンサと
を有し、
前記フローティングコイルは、両端が切れ目を挟んで開放した単巻または複巻のコイル導体を有し、
前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記コイル導体の切れ目に設けられ、
前記コイル導体の切れ目がコイル周回方向に等間隔で複数設けられ、前記複数の切れ目の中の少なくとも1つはダミーであり、前記ダミーの切れ目には導体が設けられる、
プラズマ処理装置。 - 誘電体窓を有する処理容器と、
前記誘電体窓の外に配置されるコイル状のRFアンテナと、
前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、
前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した一定周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部と、
電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナと電磁誘導により結合可能な位置で前記処理容器の外に配置されるフローティングコイルと、
前記フローティングコイルのループ内に設けられるコンデンサと
を有し、
前記フローティングコイルは、両端が切れ目を挟んで開放した単巻または複巻のコイル導体を有し、
前記フローティングコイル内のコンデンサは、前記コイル導体の切れ目に設けられ、
前記コイル導体の前記切れ目を介して互いに対向する一対の解放端部が前記コンデンサの電極を構成する、
プラズマ処理装置。 - 前記コイル導体の切れ目に誘電体が設けられる、請求項12記載のプラズマ処理装置。
- 天井に誘電体窓を有する処理容器と、前記誘電体窓の上で互いに径方向に間隔を開けて内側および外側に配置され、高周波給電部に対して電気的に並列に接続される内側コイルおよび外側コイルを含むRFアンテナと、前記処理容器内で基板を保持する基板保持部と、前記基板に所望のプラズマ処理を施すために、前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理容器内で誘導結合により処理ガスのプラズマを生成するために、処理ガスの高周波放電に適した周波数の高周波電力を前記RFアンテナに供給する高周波給電部とを有するプラズマ処理装置において前記基板に所望のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法であって、
電気的にフローティング状態に置かれ、前記RFアンテナの前記内側コイルおよび前記外側コイルの少なくとも一方と電磁誘導により結合可能で、ループ内に固定または可変のコンデンサを設けたフローティングコイルを前記誘電体窓の上で径方向において前記内側コイルと前記外側コイルとの中間に配置し、
前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流と周回方向で同じ向きの電流が前記フローティングコイル内で流れるように、前記コンデンサの静電容量を選定または可変制御して、前記基板上のプラズマ密度分布を制御する、
プラズマ処理方法。 - 前記内側コイルおよび前記外側コイルをそれぞれ流れる電流よりも小さな電流が前記フローティングコイル内で流れるように、前記コンデンサの静電容量を選定または可変制御する、請求項14に記載のプラズマ処理方法。
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