JP6027374B2 - プラズマ処理装置及びフィルタユニット - Google Patents
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Description
[プラズマ処理装置全体の構成]
[フィルタユニット内の回路構成]
[フィルタユニット内の物理的構造]
[フィルタユニットの作用]
L1=k×μ0×π×r2×N2/H ・・・・(1)
ただし、kは係数、μ0は真空の透磁率、rはコイルの半径、Nは巻数、Hは軸方向のコイル長さである。
L2=N2×μ×t×ln(b/a)/2π ・・・・(2)
ただし、Nは巻数、μは透磁率、tは厚さ(高さ)、aは内半径、bは外半径である。
fPH=1/2π√L1(C1K+C1F) ・・・・(3)
fPL=1/2π√L2(C2K+C2F) ・・・・(4)
[第2の実施形態]
fPM=1/2π√L3(C3K+C3F) ・・・・(5)
[第3の実施形態]
fPL=1/2π√L2(C2K+C2F+C4C) ・・・・(6)
[他の実施形態または変形例]
12 サセプタ(下部電極)
24 排気装置
28 (プラズマ生成用)高周波電源
30,136 (イオン引き込み用)高周波電源
32,132 マッチングユニット
40 発熱体
40(IN) 内側の発熱線
40(OUT) 外側の発熱線
54(IN),54(OUT) フィルタユニット
58(IN),58(OUT) ヒータ電源
100(A) 第1の給電ライン
100(B) 第2の給電ライン
102(A) 第1のフィルタ
102(B) 第2のフィルタ
104 筺体
AL1,BL1 空芯コイル
AL2,BL2 (下部)トロイダルコイル
AL3,BL3 上部トロイダルコイル
AC1,BC1 第1のコンデンサ
AC2,BC2 第2のコンデンサ
AC3,BC3 第3のコンデンサ
AC4,BC4 第4のコンデンサ
112,140 トロイダルコア
Claims (14)
- プラズマ処理が行われる処理容器内の所定の電気的部材に線路を介して電気的に接続される電力系または信号系の外部回路を有し、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる第1の周波数を有する第1の高周波のノイズおよび前記第1の周波数よりも低い第2の周波数を有する第2の高周波のノイズを前記線路上に設けたフィルタによって減衰させ、または阻止するプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記電気的部材側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
前記電気的部材側から見て前記空芯コイルの後段で、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第1のコンデンサと、
前記トロイダルコイルの前記外部回路側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第2のコンデンサと
を有し、
前記フィルタの等価回路において、
前記空芯コイルの周囲に発生する第1のコイル線間容量および前記空芯コイルと前記筺体との間に発生する第1の浮遊容量が前記空芯コイルの正味の誘導性素子としての第1のインダクタに並列に接続されるとともに、前記トロイダルコイルの周囲に発生する第2のコイル線間容量および前記トロイダルコイルと前記筺体との間に発生する第2の浮遊容量が前記トロイダルコイルの正味の誘導性素子としての第2のインダクタに並列に接続され、
前記第1のインダクタと前記第1のコイル線間容量および前記第1の浮遊容量とによって、前記第1の周波数に一致または近接する第1の並列共振周波数を有する第1の並列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量とによって、前記第2の周波数に一致または近接する第2の並列共振周波数を有する第2の並列共振回路が形成され、
前記第1のインダクタと前記第1のコンデンサと前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量と前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数と前記第1の周波数の中間に第1の直列共振周波数を有する第1の直列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数よりも低い第2の直列共振周波数を有する第2の直列共振回路が形成されている、
プラズマ処理装置。 - プラズマ処理が行われる処理容器内に被処理基板を保持する第1の電極とこれと対向する第2の電極とを配設し、第1の周波数を有する第1の高周波を出力する第1の高周波電源を前記第1の電極または前記第2の電極に電気的に接続するとともに、前記第1の高周波よりも低い第2の周波数を有する第2の高周波を出力する第2の高周波電源を前記第1の電極に電気的に接続し、前記第1の電極に設けられる発熱体とこの発熱体に電力を供給するヒータ電源とを電気的に接続する給電ライン上に前記発熱体を介して入ってくる前記第1および第2の高周波のノイズを減衰させ、または阻止するためのフィルタを設けているプラズマ処理装置であって、
前記フィルタが、
前記発熱体側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
前記電気的部材側から見て前記空芯コイルの後段で、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第1のコンデンサと、
前記トロイダルコイルの前記ヒータ電源側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第2のコンデンサと
を有し、
前記フィルタの等価回路において、
前記空芯コイルの周囲に発生する第1のコイル線間容量および前記空芯コイルと前記筺体との間に発生する第1の浮遊容量が前記空芯コイルの正味の誘導性素子としての第1のインダクタに並列に接続されるとともに、前記トロイダルコイルの周囲に発生する第2のコイル線間容量および前記トロイダルコイルと前記筺体との間に発生する第2の浮遊容量が前記トロイダルコイルの正味の誘導性素子としての第2のインダクタに並列に接続され、
前記第1のインダクタと前記第1のコイル線間容量および前記第1の浮遊容量とによって、前記第1の周波数に一致または近接する第1の並列共振周波数を有する第1の並列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量とによって、前記第2の周波数に一致または近接する第2の並列共振周波数を有する第2の並列共振回路が形成され、
前記第1のインダクタと前記第1のコンデンサと前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量と前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数と前記第1の周波数の中間に第1の直列共振周波数を有する第1の直列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数よりも低い第2の直列共振周波数を有する第2の直列共振回路が形成されている、
プラズマ処理装置。 - 前記第1の高周波は、主として前記処理容器内で処理ガスのプラズマを生成するのに寄与し、
前記第2の高周波は、主として前記プラズマから前記第1の電極に載置される前記被処理基板へのイオンの引き込みに寄与する、
請求項2に記載のプラズマ処理装置。 - 前記空芯コイルの自己共振周波数が前記第1の周波数に一致または近接するように、前記空芯コイルが構成されている、請求項1〜3のいずれか一項記載のプラズマ処理装置。
- 前記空芯コイルの自己共振周波数が前記第1の周波数に一致または近接するように、前記空芯コイルの巻数が調整されている、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
- 前記トロイダルコイルの自己共振周波数が前記第2の周波数に一致または近接するように、前記トロイダルコイルが構成されている、請求項1〜6のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記トロイダルコイルの自己共振周波数が前記第2の周波数に一致または近接するように、前記トロイダルコイルの巻数が調整されている、請求項6記載のプラズマ処理装置。
- 前記トロイダルコイルの自己共振周波数が前記第2の周波数に一致または近接するように、前記トロイダルコイルの軸方向の厚さが調整されている、請求項6または請求項7に記載のプラズマ処理装置。
- 前記筺体は接地されている、請求項1〜8のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記筺体は円筒状の側壁を有し、
前記空芯コイルと前記トロイダルコイルのトロイダルコアは互いに同軸に配置される、
請求項1〜9のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記空芯コイルは、前記第1および第2の周波数に対して集中定数素子として機能する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記空芯コイルの直径をD、長さをHとすると、H/Dは1以下である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- プラズマ処理が行われる処理容器内の電気的部材が前記処理容器の外に配置される外部回路に線路を介して電気的に接続されているプラズマ処理装置において、前記電気的部材から前記外部回路に向かって前記線路に入ってくる第1の周波数を有する第1の高周波のノイズおよび前記第1の周波数よりも低い第2の周波数を有する第2の高周波のノイズを減衰させ、または阻止するために前記線路の途中に設けられるフィルタユニットであって、
前記電気的部材側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
前記電気的部材側から見て前記空芯コイルの後段で、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第1のコンデンサと、
前記トロイダルコイルの前記外部回路側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第2のコンデンサと
を有し、
その等価回路において、
前記空芯コイルの周囲に発生する第1のコイル線間容量および前記空芯コイルと前記筺体との間に発生する第1の浮遊容量が前記空芯コイルの正味の誘導性素子としての第1のインダクタに並列に接続されるとともに、前記トロイダルコイルの周囲に発生する第2のコイル線間容量および前記トロイダルコイルと前記筺体との間に発生する第2の浮遊容量が前記トロイダルコイルの正味の誘導性素子としての第2のインダクタに並列に接続され、
前記第1のインダクタと前記第1のコイル線間容量および前記第1の浮遊容量とによって、前記第1の周波数に一致または近接する第1の並列共振周波数を有する第1の並列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量とによって、前記第2の周波数に一致または近接する第2の並列共振周波数を有する第2の並列共振回路が形成され、
前記第1のインダクタと前記第1のコンデンサと前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量と前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数と前記第1の周波数の中間に第1の直列共振周波数を有する第1の直列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数よりも低い第2の直列共振周波数を有する第2の直列共振回路が形成されている、
フィルタユニット。 - プラズマ処理が行われる処理容器内の第1の電極に設けられている発熱体が前記処理容器の外に配置されるヒータ電源に給電ラインを介して電気的に接続されているプラズマ処理装置において、前記発熱体から前記ヒータ電源に向かって前記給電ラインに入ってくる第1の周波数を有する第1の高周波のノイズおよび前記第1の周波数よりも低い第2の周波数を有する第2の高周波のノイズを減衰させ、または阻止するために前記給電ラインの途中に設けられるフィルタユニットであって、
前記発熱体側から見て初段に設けられる空芯コイルと、
前記電気的部材側から見て前記空芯コイルの後段で、前記空芯コイルと直列に接続されるトロイダルコイルと、
前記空芯コイルおよび前記トロイダルコイルを収容または包囲する導電性の筺体と、
前記空芯コイルと前記トロイダルコイルとの間の接続点と前記筺体との間に電気的に接続される第1のコンデンサと、
前記トロイダルコイルの前記ヒータ電源側の端子と前記筺体との間に電気的に接続される第2のコンデンサと
を有し、
その等価回路において、
前記空芯コイルの周囲に発生する第1のコイル線間容量および前記空芯コイルと前記筺体との間に発生する第1の浮遊容量が前記空芯コイルの正味の誘導性素子としての第1のインダクタに並列に接続されるとともに、前記トロイダルコイルの周囲に発生する第2のコイル線間容量および前記トロイダルコイルと前記筺体との間に発生する第2の浮遊容量が前記トロイダルコイルの正味の誘導性素子としての第2のインダクタに並列に接続され、
前記第1のインダクタと前記第1のコイル線間容量および前記第1の浮遊容量とによって、前記第1の周波数に一致または近接する第1の並列共振周波数を有する第1の並列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量とによって、前記第2の周波数に一致または近接する第2の並列共振周波数を有する第2の並列共振回路が形成され、
前記第1のインダクタと前記第1のコンデンサと前記第2のインダクタと前記第2のコイル線間容量および前記第2の浮遊容量と前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数と前記第1の周波数の中間に第1の直列共振周波数を有する第1の直列共振回路が形成され、
前記第2のインダクタと前記第2のコンデンサとによって、前記第2の周波数よりも低い第2の直列共振周波数を有する第2の直列共振回路が形成されている、
フィルタユニット。
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