JP7290080B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、プラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus.
従来のプラズマ処理装置としては、アンテナに高周波電流を流し、それによって生じる誘導電界によって誘導結合型のプラズマ(略称ICP)を発生させ、この誘導結合型のプラズマを用いて基板に処理を施すものがある。 In a conventional plasma processing apparatus, a high-frequency current is passed through an antenna to generate an inductively coupled plasma (abbreviated as ICP) by an induced electric field, and the substrate is processed using this inductively coupled plasma. be.
この種のプラズマ処理装置においては、大型の基板に対応する等のためにアンテナを長くすると、当該アンテナのインピーダンスが大きくなり、それによってアンテナの両端間に大きな電位差が発生する。その結果、この大きな電位差の影響を受けてプラズマの密度分布、電位分布、電子温度分布等のプラズマの均一性が悪くなり、ひいては基板処理の均一性が悪くなるという問題がある。 In this type of plasma processing apparatus, if the antenna is lengthened in order to accommodate a large substrate, etc., the impedance of the antenna increases, thereby generating a large potential difference between both ends of the antenna. As a result, the uniformity of plasma density distribution, potential distribution, electron temperature distribution, and the like deteriorates under the influence of this large potential difference, which in turn deteriorates the uniformity of substrate processing.
そこで、特許文献1では、2本のアンテナをコンデンサを介して直列接続することで、アンテナの合成リアクタンスを、簡単に言えば、誘導性リアクタンスから容量性リアクタンスを差し引いたものとしている。これにより、アンテナのリアクタンスを低減させることができ、アンテナを長くする場合でもそのインピーダンスの増大が抑制され、アンテナに高周波電流が流れやすくなり、均一性の良いプラズマを発生させることができる。 Therefore, in Patent Document 1, by connecting two antennas in series via a capacitor, the combined reactance of the antennas is simply the inductive reactance minus the capacitive reactance. As a result, the reactance of the antenna can be reduced, an increase in the impedance of the antenna can be suppressed even when the antenna is lengthened, and a high-frequency current can easily flow through the antenna, making it possible to generate plasma with good uniformity.
ところが、このようにコンデンサを用いた場合、プラズマ生成時に生じる熱により、コンデンサの誘電率が変化して静電容量が不意に変動してしまい、アンテナに流れる高周波電流を安定して制御することが難しくなる。 However, when a capacitor is used in this way, the dielectric constant of the capacitor changes due to the heat generated when the plasma is generated, causing the capacitance to fluctuate unexpectedly. it gets harder.
かかる問題を解決するためには、アンテナの内部を流れる冷却液を用いてコンデンサを冷却することにより、アンテナとコンデンサとをコンパクトに接続した状態で、静電容量の不意の変動を抑えることができ、アンテナに流れる高周波電流をより安定して制御することが可能となる。 In order to solve this problem, by cooling the capacitor using a coolant flowing inside the antenna, it is possible to suppress unexpected fluctuations in the capacitance while the antenna and the capacitor are compactly connected. , it becomes possible to more stably control the high-frequency current flowing through the antenna.
しかしながら、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用すると、アンテナのインピーダンスの調整範囲を変更するべく、コンデンサを別の静電容量のものに取り換えようとした場合、基板ホルダが加熱されている状態で、アンテナ冷却水の流れを停止すると、基板ホルダからの輻射によってアンテナが熱せられ、アンテナ内の冷却水が水蒸気化し、アンテナ内部の圧力上昇よってアンテナが破損する虞がある。このため、まずは基板ホルダが冷却されるのを待ち、その後に冷却液を停止して、コンデンサを交換することとなり、作業に多大な時間を要する。 However, if the cooling liquid of the antenna is also used to cool the capacitor, if the capacitor is replaced with a capacitor with a different capacitance in order to change the adjustment range of the impedance of the antenna, the substrate holder may When the flow of the antenna cooling water is stopped, the antenna is heated by the radiation from the substrate holder, the cooling water inside the antenna is vaporized, and the pressure inside the antenna rises, which may damage the antenna. For this reason, it is necessary to first wait for the substrate holder to cool, then stop the cooling liquid, and replace the capacitor, which takes a lot of time.
そこで本発明は、上記問題点を一挙に解決すべくなされたものであり、コンデンサを介してアンテナを直列接続することで、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用して、静電容量の不意の変動を抑え、なおかつ、簡単にアンテナのインピーダンスを変更できるようにすることをその主たる課題とするものである。 Therefore, the present invention has been made to solve the above problems at once. The main object of the present invention is to suppress unexpected fluctuations in capacitance and to easily change the impedance of the antenna.
すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、高周波電源と、前記高周波電源から高周波電流が供給される少なくも2本の直列接続されたアンテナと、これら2本のアンテナの間に介在するコンデンサとを備え、前記アンテナの内部を流れる冷却液が、前記コンデンサの冷却に兼用されている構成において、少なくとも一方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在する絶縁部材と、前記一方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に直列接続されたインピーダンス素子とをさらに備えることを特徴とするものである。 That is, a plasma processing apparatus according to the present invention comprises a high-frequency power supply, at least two series-connected antennas supplied with a high-frequency current from the high-frequency power supply, and a capacitor interposed between the two antennas. and the cooling liquid flowing inside the antenna also serves to cool the capacitor, wherein an insulating member interposed between at least one of the antenna and the capacitor; and an impedance element connected in series with.
このように構成されたプラズマ処理装置によれば、少なくとも2本のアンテナをコンデンサを介して直列接続するとともに、アンテナの内部を流れる冷却液をコンデンサの冷却に兼用しているので、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、コンデンサの静電容量の不意の変動を抑えることができる。
そのうえ、少なくとも一方のアンテナ及びコンデンサの間に絶縁部材を介在させるとともに、そのアンテナ及びコンデンサにインピーダンス素子を電気的に直列接続しているので、このインピーダンス素子を別のインピーダンスのものに取り換えることで、冷却液を停止させることなく、簡単にアンテナのインピーダンスを変更することが可能となる。
According to the plasma processing apparatus configured as described above, at least two antennas are connected in series via the capacitor, and the coolant flowing inside the antenna is also used to cool the capacitor. It is possible to suppress an unexpected change in the capacitance of the capacitor while suppressing the increase.
Moreover, since an insulating member is interposed between at least one of the antenna and the capacitor, and an impedance element is electrically connected in series with the antenna and the capacitor, by replacing this impedance element with another impedance, It is possible to easily change the impedance of the antenna without stopping the coolant.
前記コンデンサが、静電容量を可変に構成された可変コンデンサであることが好ましい。
かかる構成によれば、可変コンデンサの静電容量を変えることでアンテナのリアクタンスを調整することができる。しかも、その静電容量の可変範囲では、アンテナを所望のリアクタンスに調整できない場合などには、インピーダンス素子を取り換えることで、アンテナのリアクタンスの調整可能範囲を変更することができ、アンテナのリアクタンスをより広い範囲で調整することができる。
It is preferable that the capacitor is a variable capacitor having a variable capacitance.
With such a configuration, the reactance of the antenna can be adjusted by changing the capacitance of the variable capacitor. Moreover, if the antenna cannot be adjusted to the desired reactance within the variable range of the capacitance, the reactance of the antenna can be adjusted by replacing the impedance element, thereby increasing the reactance of the antenna. It can be adjusted in a wide range.
前記可変コンデンサが、前記冷却液の導入ポート及び導出ポートが形成された収容容器と、前記収容容器に収容された固定電極と、前記固定電極に対して移動する可動電極とを備えており、前記固定電極が、前記収容容器の前記導入ポート又は前記導出ポートに設けられたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された固定金属板とを有し、前記フランジ部材に、前記インピーダンス素子を前記可変コンデンサに結線するための結線部材が設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、フランジ部材に結線部材を設けてあるので、インピーダンス素子を可変コンデンサの構成要素に直接結線する場合に比べて、作業性が良い。
The variable capacitor comprises a container in which an inlet port and an outlet port for the cooling liquid are formed, a fixed electrode accommodated in the container, and a movable electrode that moves relative to the fixed electrode, A fixed electrode has a flange member provided at the inlet port or the outlet port of the container, and a fixed metal plate supported by the flange member, and the impedance element is attached to the flange member and the variable capacitor is provided. It is preferable that a connecting member for connecting to the is provided.
With such a configuration, since the connecting member is provided on the flange member, workability is better than in the case of directly connecting the impedance element to the constituent elements of the variable capacitor.
前記冷却液が、前記コンデンサの誘電体であることが好ましい。
これならば、冷却液とは別の誘電体を準備することなくコンデンサを構成することができ、しかも冷却液として水を用いた場合には、水の比誘電率は約80(20℃)であり樹脂製の誘電体シートよりも大きいため、高電圧に耐えうるコンデンサとすることができる。
Preferably, the coolant is the dielectric of the capacitor.
If this is the case, the capacitor can be constructed without preparing a dielectric separate from the cooling liquid, and when water is used as the cooling liquid, the dielectric constant of water is about 80 (at 20° C.). Since it is larger than the resin dielectric sheet, the capacitor can withstand high voltage.
他方の前記アンテナ及び前記コンデンサが、導電性の接続部材を介して接続されており、前記他方のアンテナにおける前記接続部材側の端部に電流検出器が設けられていることが好ましい。
このような構成であれば、アンテナやコンデンサ周りに生じるデッドスペースに電流検出器を設けることで、装置をコンパクトに保ちつつアンテナに流れる電流を検出することができる。
Preferably, the other antenna and the capacitor are connected via a conductive connection member, and a current detector is provided at the end of the other antenna on the connection member side.
With such a configuration, by providing the current detector in the dead space generated around the antenna and the capacitor, it is possible to detect the current flowing through the antenna while keeping the device compact.
他方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在する第2の絶縁部材と、前記他方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に接続された第2のインピーダンス素子とをさらに備えることが好ましい。
このような構成であれば、アンテナのリアクタンスの調整可能範囲を2つのインピーダンス素子の巻き数や長さによって変更することができるので、1つのインピーダンス素子を用いる場合に比べて、装置をコンパクトに保ちつつ、リアクタンスの調整可能範囲を広げることができる。
さらに、2つのインピーダンス素子を取り外すことにより、2本のアンテナとコンデンサとをそれぞれ電気的に独立させることができるので、それらを個別にメンテナンスすることができ、メンテナンス性が良い。
It is preferable to further include a second insulating member interposed between the other antenna and the capacitor, and a second impedance element electrically connected to the other antenna and the capacitor.
With such a configuration, the adjustable range of the reactance of the antenna can be changed by the number of turns and the length of the two impedance elements, so the device can be kept compact compared to the case where one impedance element is used. At the same time, the adjustable range of reactance can be widened.
Furthermore, by removing the two impedance elements, the two antennas and the capacitor can be made electrically independent from each other, so that they can be maintained individually, and maintainability is good.
このように構成した本発明によれば、コンデンサを介してアンテナを直列接続することで、アンテナのリアクタンスの増大を抑制しつつ、アンテナの冷却液をコンデンサの冷却に兼用して、静電容量の不意の変動を抑え、なおかつ、簡単にアンテナのインピーダンスを変更することができる。 According to the present invention configured as described above, by connecting the antenna in series through the capacitor, an increase in the reactance of the antenna is suppressed, and the cooling liquid of the antenna is also used to cool the capacitor, thereby reducing the capacitance. It is possible to suppress unexpected fluctuations and easily change the impedance of the antenna.
以下に、本発明に係るプラズマ制御システムの一実施形態について、図面を参照して説明する。 An embodiment of a plasma control system according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
<システム構成>
本実施形態のプラズマ処理装置100は、図1に示すように、誘導結合型のプラズマを用いて基板Wに処理を施すものであり、より具体的には例えばプラズマCVD法による膜形成、エッチング、アッシング、スパッタリング等の処理を施すものである。基板Wは、例えば、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(FPD)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等である。なお、このプラズマ処理装置100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。
<System configuration>
The
具体的にプラズマ処理装置100は、真空排気され且つガスGが導入される真空容器2と、真空容器2内に配置された長尺状のアンテナ3と、真空容器2内に誘導結合型のプラズマPを生成するための高周波をアンテナ3に印加する高周波電源4とを備えている。なお、アンテナ3に高周波電源4から高周波を印加することによりアンテナ3には高周波電流IRが流れて、真空容器2内に誘導電界が発生して誘導結合型のプラズマPが生成される。
Specifically, the
真空容器2は、例えば金属製の容器であり、その内部は真空排気装置5によって真空排気される。真空容器2はこの例では電気的に接地されている。
The
真空容器2内に、例えば流量調整器(図示省略)及び真空容器2の側壁に形成されたガス導入口21を経由して、ガスGが導入される。ガスGは、基板Wに施す処理内容に応じたものにすれば良い。
A gas G is introduced into the
また、真空容器2内には、基板Wを保持する基板ホルダ6が設けられている。この例のように、基板ホルダ6にバイアス電源7からバイアス電圧を印加するようにしても良い。バイアス電圧は、例えば負の直流電圧、負のパルス電圧等であるが、これに限られるものではない。このようなバイアス電圧によって、例えば、プラズマP中の正イオンが基板Wに入射する時のエネルギーを制御して、基板Wの表面に形成される膜の結晶化度の制御等を行うことができる。基板ホルダ6内に、基板Wを加熱するヒータ61を設けておいても良い。
A substrate holder 6 for holding the substrate W is provided inside the
アンテナ3は、図1及び図2に示すように、ここでは直線状のものであり、真空容器2内における基板Wの上方に、基板Wの表面に沿うように(例えば、基板Wの表面と実質的に平行に)複数配置されている。ここでは、直列接続した2本のアンテナ3を複数組並列に接続しているが、アンテナの本数等は適宜変更して構わない。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
アンテナ3の両端部付近は、真空容器2の相対向する側壁をそれぞれ貫通している。アンテナ3の両端部を真空容器2外へ貫通させる部分には、絶縁体8がそれぞれ設けられている。この各絶縁体8を、アンテナ3の両端部が貫通しており、その貫通部は例えばパッキン91によって真空シールされている。各絶縁体8と真空容器2との間も、例えばパッキン92によって真空シールされている。なお、絶縁体8の材質は、例えば、アルミナ等のセラミックス、石英、又はポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)等のエンジニアリングプラスチック等である。
The vicinity of both end portions of the
さらに、アンテナ3において、真空容器2内に位置する部分は、直管状の絶縁カバー10により覆われている。この絶縁カバー10の両端部は絶縁体8によって支持されている。なお、絶縁カバー10の材質は、例えば、石英、アルミナ、フッ素樹脂、窒化シリコン、炭化シリコン、シリコン等である。
Further, a portion of the
そして、複数のアンテナ3は、内部に冷却液CLが流通する流路3Sを有する中空構造のものである。本実施形態では、直管状をなす金属パイプである。金属パイプの材質は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等である。
The plurality of
なお、冷却液CLは、真空容器2の外部に設けられた循環流路11によりアンテナ3を流通するものであり、前記循環流路11には、冷却液CLを一定温度に調整するための熱交換器などの温調機構111と、循環流路11において冷却液CLを循環させるためのポンプなどの循環機構112とが設けられている。冷却液CLとしては、電気絶縁の観点から、高抵抗の水が好ましく、例えば純水またはそれに近い水が好ましい。その他、例えばフッ素系不活性液体などの水以外の液冷媒を用いても良い。
The cooling liquid CL circulates through the
また、複数のアンテナ3は、図2及び図3に示すように、接続導体12によって接続されて1本のアンテナ構造となるように構成されている。つまり、互いに隣接するアンテナ3における真空容器2の外部に延出した端部同士を接続導体12によって電気的に接続している。具体的には、互いに隣接するアンテナ3において一方のアンテナ3の端部と他方のアンテナ3の端部とを接続導体12により電気的に接続している。
2 and 3, the plurality of
ここで、接続導体12により接続される2つのアンテナ3の端部は同じ側壁側に位置する端部である。これにより、複数のアンテナ3は、互いに隣接するアンテナ3に互いに逆向きの高周波電流が流れるように構成される。
Here, the ends of the two
そして、接続導体12は内部に流路を有しており、その流路に冷却液CLが流れように構成されている。具体的には、接続導体12の一端部は、一方のアンテナ3の流路と連通しており、接続導体12の他端部は、他方のアンテナ3の流路と連通している。これにより、互いに隣接するアンテナ3において一方のアンテナ3を流れた冷却液CLが接続導体12の流路を介して他方のアンテナ3に流れる。これにより、共通の冷却液CLにより複数のアンテナ3を冷却することができる。また、1本の流路によって複数のアンテナ3を冷却することができるので、循環流路11の構成を簡略化することができる。
The
ここでは、図2に示すように、一対のアンテナ3のうちの一方の端部が給電端部3aとなり、当該給電端部3aには、整合回路41を介して高周波電源4が接続される。また、他方の端部である終端部3bは直接接地されている。なお、終端部3bは、コンデンサ又はコイル等を介して接地しても良い。
Here, as shown in FIG. 2, one end of the pair of
上記構成によって、高周波電源4から、整合回路41を介して、アンテナ3に高周波電流IRを流すことができる。高周波の周波数は、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。
With the above configuration, a high frequency current IR can be supplied from the high
<接続導体12の構成>
次に接続導体12について、図3~図6を参照して詳細に説明する。なお、図3及び図4などにおいて一部のシール部材などは記載を省略している。
<Configuration of
Next, the
接続導体12は、図3及び図4に示すように、アンテナ3に電気的に接続される可変コンデンサ13と、当該可変コンデンサ13と一方のアンテナ3(以下、第1アンテナ3Aともいう)の端部とを接続する第1の接続部材14と、可変コンデンサ13と他方のアンテナ3(以下、第2アンテナ3Bともいう)の端部とを接続する第2の接続部材15とを有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1の接続部材14及び第2の接続部材15は、アンテナ3A、3Bの端部を取り囲むことによって、アンテナ3A、3Bが機械的に接続されるものである。第1の接続部材14は、第1アンテナ3Aの端部に形成された開口部3Hから冷却液CLを可変コンデンサ13に導くものであり、第2の接続部材15は、可変コンデンサ13を通過した冷却液CLを第2アンテナ3Bの端部に形成された開口部3Hに導くものであり、これによりアンテナ3A、3Bの冷却液CLが可変コンデンサ13の冷却に兼用されている。
The first connecting
本実施形態の各接続部材14、15は、アンテナ3A、3Bの端部において、開口部3Hよりも真空容器2側でOリングなどのシール部材S1を介して液密に装着されるものであり、開口部3Hよりも外側は拘束しないように構成されている(図3参照)。これにより、接続部材14、15に対するアンテナ3A、3Bの若干の傾きを許容する構成としている。
The connecting
可変コンデンサ13は、第1アンテナ3Aに電気的に接続される第1の固定電極16と、第2アンテナ3Bに電気的に接続される第2の固定電極17と、第1の固定電極16との間で第1のコンデンサを形成するとともに、第2の固定電極17との間で第2のコンデンサを形成する可動電極18とを有している。
The
本実施形態の可変コンデンサ13は、可動電極18が所定の回転軸C周りに回転することによって、その静電容量を変更できるように構成されている。そして、可変コンデンサ13は、第1の固定電極16、第2の固定電極17及び可動電極18を収容する絶縁性を有する収容容器19を備えている。
The
収容容器19は、第1アンテナ3Aからの冷却液CLを導入する導入ポートP1と、冷却液CLを第2アンテナ3Bに導出する導出ポートP2とを有している。導入ポートP1は、収容容器134の一方の側壁(図3では左側壁)に形成され、導出ポートP2は収容容器19の他方の側壁(図3では右側壁)に形成されており、導入ポートP1及び導出ポートP2は互いに対向した位置に設けられている。なお、本実施形態の収容容器19は、内部に中空部を有する概略直方体形状をなすものであるが、その他の形状であってもよい。
The
第1の固定電極16及び第2の固定電極17は、可動電極18の回転軸C周りに互いに異なる位置に設けられている。本実施形態では、第1の固定電極16は、収容容器19の導入ポートP1から収容容器19の内部に挿入して設けられている。また、第2の固定電極17は、収容容器19の導出ポートP2から収容容器19の内部に挿入して設けられている。これにより、第1の固定電極16及び第2の固定電極17は、回転軸Cに関して対称となる位置に設けられている。
The first
第1の固定電極16は、互いに対向するように設けられた複数の第1の固定金属板161を有している。また、第2の固定電極17は、互いに対向するように設けられた複数の第2の固定金属板171を有している。これらの固定金属板161、171はそれぞれ、回転軸Cに沿って互いに略等間隔に設けられている。
The first
そして、複数の第1の固定金属板161は、互いに同一形状をなすものであり、第1のフランジ部材162に支持されている。第1のフランジ部材162は、収容容器19の導入ポートP1が形成された左側壁に固定される。ここで、第1のフランジ部材162には、導入ポートP1に連通する貫通孔162Hが形成されている。また、複数の第2の固定金属板171は、互いに同一形状をなすものであり、第2のフランジ部材172に支持されている。第2のフランジ部材172は、収容容器19の導出ポートP2が形成された右側壁に固定される。ここで、第2のフランジ部材172には、導出ポートP2に連通する貫通孔172Hが形成されている。これら複数の第1の固定金属板161及び複数の第2の固定金属板171は、収容容器19に固定された状態で、回転軸Cに関して対称となる位置に設けられる。
The plurality of first fixed
また、第1の固定金属板161及び第2の固定金属板171は平板状をなすものであり、図5に示すように、平面視において、回転軸Cに向かうに従って幅が縮小する形状をなしている。そして、各固定金属板161、171において、幅が縮小する端辺161a、171aは回転軸Cの径方向に沿って形成されている。なお、互いに対向する端辺161a、171aのなす角度は、90度である。また、各固定金属板161、171の回転軸C側の先端辺161b、171bは円弧状をなしている。
Further, the first fixed
可動電極18は、図3に示すように、収容容器19の側壁(図3では前側壁)に回転軸C周りに回転可能に軸支される回転軸体181と、当該回転軸体181に支持されて第1の固定電極16に対向する第1の可動金属板182と、回転軸体181に支持されて第2の固定電極17に対向する第2の可動金属板183とを有している。
As shown in FIG. 3, the
回転軸体181は、回転軸Cに沿って延びる直線状をなすものである。この回転軸体181は、その一端部が収容容器19の前側壁から外部に延出するように構成されている。そして、この収容容器19の前側壁においてOリングなどのシール部材S2により回転可能に支持される。ここでは、前側壁において2つのOリングにより2点支持されている。また、回転軸体181の他端部は、収容容器19の内面に設けられた位置決め凹部191に回転可能に接触している。
The
また、回転軸体181は、第1の可動金属板182及び第2の可動金属板183を支持する部分181xが金属製などの導電材料から形成され、収容容器19から外部に延出した部分181yが樹脂製などの絶縁材料から形成されている。
The
第1の可動金属板182は、第1の固定金属板161に対応して複数設けられている。なお、第1の可動金属板182はそれぞれ同一形状をなすものである。また、第2の可動金属板183は、第2の固定金属板171に対応して複数設けられている。なお、第2の可動金属板183はそれぞれ同一形状をなすものである。これら可動金属板182、183はそれぞれ、回転軸Cに沿って互いに略等間隔に設けられている。また、本実施形態では、各可動金属板182、183が各固定金属板161、171の間に挟まれる構成としてある。図3では、固定金属板161、171を6枚とし、可動金属板182、183を5枚としているが、これに限られない。なお、可動金属板182、183と固定金属板161、171とのギャップは例えば1mmである。
A plurality of first
第1の可動金属板182及び第2の可動金属板183は、図4に示すように、回転軸Cに関して対称となる位置に設けられるとともに、互いに同一形状をなすものである。具体的に各可動金属板182、183は、図5に示すように、平面視において、回転軸Cから径方向外側に行くに従って拡開する扇形状をなすものである。本実施形態では、中心角が90度の扇形状をなすものである。
As shown in FIG. 4, the first
このように構成された可変コンデンサ13において可動電極18を回転させることによって、図6に示すように、第1の固定金属板161及び第1の可動金属板182の対向面積(第1の対向面積A1)が変化し、第2の固定金属板171及び第2の可動金属板183の対向面積(第2の対向面積A2)が変化する。本実施形態では、第1の対向面積A1と第2の対向面積A2とは同じように変化する。また、各固定金属板161、171の回転軸C側の先端辺161b、171bが円弧状であり、可動電極18を回転させることによって、第1の対向面積A1と第2の対向面積A2とは、可動電極18の回転角度θに比例して変化する。
By rotating the
上記の構成において、収容容器19の導入ポートP1から冷却液CLが流入すると、収容容器19の内部が冷却液CLにより満たされる。このとき、第1の固定金属板161及び第1の可動金属板182の間が冷却液CLで満たされるとともに、第2の固定金属板171及び第2の可動金属板183の間が冷却液CLで満たされる。これにより、冷却液CLが第1のコンデンサの誘電体及び第2のコンデンサの誘電体となる。本実施形態では、第1のコンデンサの静電容量と第2のコンデンサの静電容量とは同じである。また、このように構成される第1のコンデンサ及び第2のコンデンサは直列に接続されており、可変コンデンサ13の静電容量は、第1のコンデンサ(又は第2のコンデンサ)の静電容量の半分となる。
In the above configuration, when the coolant CL flows from the introduction port P1 of the
然して、このプラズマ処理装置100は、図3に示すように、少なくとも一方のアンテナ3である第1アンテナ3A及び可変コンデンサ13の間に介在する絶縁部材20と、第1アンテナ3A及び可変コンデンサ13に電気的に接続されたインピーダンス素子30とを備えてなる。
As shown in FIG. 3, the
絶縁部材20は、第1アンテナ3Aと可変コンデンサ13とを電気的に切り離すものであり、ここでは第1アンテナ3Aと可変コンデンサ13とを機械的に接続する第1の接続部材14を例えば樹脂等の絶縁材料から形成してなるものである。また、この実施形態では、他方のアンテナ3である第2アンテナ3Bと可変コンデンサ13とを機械的に接続する第2の接続部材15は、例えば、銅、アルミニウム、これらの合金、ステンレス等からなる導電性のものであり、第2アンテナ3Bと可変コンデンサ13とを電気的に接続している。なお、第2アンテナ3Bにおける第2の接続部材15側には電流検出器Sが設けられている。
The insulating
インピーダンス素子30は、所定のインピーダンスを有するものであり、第1アンテナ3Aと電気的に直列接続されることで、当該第1アンテナ3Aの合成リアクタンスを増大させるものである。具体的にここでのインピーダンス素子30は、所定の巻き数や所定の長さを有するコイルである。
The
より詳細に説明すると、インピーダンス素子30は、第1アンテナ3A及び可変コンデンサ13に対して着脱可能に取り付けられており、ここでは第1アンテナ3Aに設けた導電性の第1結線部材Z1や、可変コンデンサ13に設けた導電性の第2結線部材Z2に結線されている。
More specifically, the
第1結線部材Z1は、導電性を有し、第1アンテナ3Aの外周面を取り囲むように設けられた環状のものであり、この第1結線部材Z1にインピーダンス素子30の一方側が結線されている。
The first connecting member Z1 is conductive and has a ring shape surrounding the outer peripheral surface of the first antenna 3A. One side of the
第2結線部材Z2は、導線性を有し、可変コンデンサ13の構成要素である第1のフランジ部材162に取り付けられたブロック状のものであり、この第2結線部材Z2にインピーダンス素子30の他方側が結線されている。
The second connection member Z2 is conductive and has a block shape attached to the
<本実施形態の効果>
このように構成された本実施形態のプラズマ処理装置100によれば、図8に示すように、例えばインピーダンス素子30のリアクタンスが0jΩである場合(言い換えれば、インピーダンス素子30の代わりにリアクタンスが0jΩの導線によって第1アンテナ3Aと可変コンデンサ13とを電気的に接続した場合)と、0よりも大きい所定のリアクタンスを有するインピーダンス素子30を取り付けた場合とでは、可変コンデンサ13の回転角度それぞれにおいて、アンテナ3A、3Bのリアクタンスを増大させることができる。
<Effects of this embodiment>
According to the
このように、本実施形態のプラズマ処理装置100によれば、可変コンデンサ13の静電容量を変えることでアンテナ3A、3Bのリアクタンスを調整することができるうえ、その静電容量の可変範囲では、アンテナ3A、3Bを所望のリアクタンスに調整できない場合などには、インピーダンス素子30を別のリアクタンスのものに取り換えることで、可変コンデンサ13によるアンテナ3A、3Bのリアクタンスの調整可能範囲を変更することができる。これにより、可変コンデンサ13を取り換えることなく、すなわち冷却液CLを停止させることなく、アンテナ3A、3Bのリアクタンスの調整可能範囲を簡単に変更することが可能となる。
As described above, according to the
そのうえ、一対のアンテナ3A、3Bを可変コンデンサ13を介して直列接続するとともに、アンテナ3A、3Bの内部を流れる冷却液CLを可変コンデンサ13の冷却に兼用しているので、アンテナ3A、3Bのリアクタンスの増大を抑制しつつ、可変コンデンサ13の静電容量の不意の変動を抑えることができる。
In addition, since the pair of antennas 3A and 3B are connected in series via the
また、インピーダンス素子30を第1アンテナ3Aや可変コンデンサ13のフランジ部材162に設けた結線部材Z1、Z2に結線するので、第1アンテナ3Aや可変コンデンサ13に直接結線する場合に比べて、作業性が良い。
Moreover, since the
さらに、アンテナ3A、3Bの冷却液CLを可変コンデンサ13の誘電体として用いているので、冷却液CLとは別の誘電体を準備することなく可変コンデンサ13を構成することができる。しかも、冷却液CLが例えば水であれば、水の比誘電率は約80(20℃)であり樹脂製の誘電体シートよりも大きいため、可変コンデンサ13を高電圧に耐えうるものにすることができる。
Furthermore, since the cooling liquid CL of the antennas 3A and 3B is used as the dielectric of the
加えて、第2アンテナ3Bにおける第2の接続部材15側に電流検出器Sを設けているので、第2アンテナ3Bや可変コンデンサ13周りのデッドスペースを有効に活用することができ、ひいては装置全体をコンパクトに保ちつつアンテナ3A、3Bに流れる電流を検出することができる。
In addition, since the current detector S is provided on the
<その他の変形実施形態>
なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。
<Other Modified Embodiments>
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments.
例えば、図9に示すように、一方のアンテナ3Aのみならず、他方のアンテナ3B及び可変コンデンサ13の間に絶縁部材20を介在させるとともに、当該他方のアンテナ3B及び可変コンデンサに対して第2のインピーダンス素子31を電気的に直列接続しても良い。
この場合、他方のアンテナ3Bが機械的に接続される第2の接続部材15を例えば樹脂等の絶縁材料から形成することで絶縁部材20とすれば良い。また、双方のインピーダンス素子30、31としては、種々の巻き数や長さのものを適宜選択することができ、互いに異なるインピーダンスでも良いし、互いに等しいインピーダンスであっても良い。
For example, as shown in FIG. 9, an insulating
In this case, the insulating
より具体的には、第1アンテナ3Aと同様、第2アンテナ3Bにも第1結線部材Z1を設けるとともに、可変コンデンサ13の構成要素である第2のフランジ部材172に第2結線部材Z2を取り付けて、これらの結線部材Z1、Z2に第2のインピーダンス素子31を結線している。
More specifically, like the first antenna 3A, the second antenna 3B is also provided with the first connection member Z1, and the second connection member Z2 is attached to the
このような構成であれば、アンテナ3のリアクタンスの調整可能範囲を2つのインピーダンス素子30、31の巻き数や長さによって変更することができるので、1つのインピーダンス素子30を用いる場合に比べて、装置をコンパクトに保ちつつ、リアクタンスの調整可能範囲を広げることができる。
さらに、2つのインピーダンス素子30、31を取り外すことにより、2本のアンテナ3A、3Bと可変コンデンサ13とをそれぞれ電気的に独立させることができるので、これらを個別にメンテナンスすることができ、メンテナンス性が良い。
With such a configuration, the adjustable range of the reactance of the
Furthermore, by removing the two
また、前記実施形態では、一方のアンテナ及び他方のアンテナに直列接続するコンデンサは可変コンデンサであったが、所定(一定)の静電容量を有するコンデンサであっても良い。 Also, in the above embodiment, the capacitors connected in series with one antenna and the other antenna are variable capacitors, but they may be capacitors having a predetermined (constant) capacitance.
さらに、アンテナの冷却液は、必ずしもコンデンサの誘電体として用いられている必要なく、冷却液とは別の誘電体を用いても良い。 Furthermore, the cooling liquid of the antenna does not necessarily have to be used as the dielectric of the capacitor, and a dielectric other than the cooling liquid may be used.
加えて、前記実施形態のインピーダンス素子は、コイルであったが、コンデンサや可変コンデンサを用いても良い。 In addition, although the impedance element in the above embodiment is a coil, a capacitor or a variable capacitor may be used.
さらに加えて、一方のアンテナ及びコンデンサに接続されるインピーダンス素子は必ずしも1つである必要はなく、例えばインピーダンスが互いに異なる複数のインピーダンス素子を一方のアンテナ及びコンデンサに対して切り替え可能に設けても良い。 In addition, the impedance element connected to one antenna and capacitor is not necessarily one. For example, a plurality of impedance elements having different impedances may be switchably provided for one antenna and capacitor. .
前記実施形態では、アンテナは直線状をなすものであったが、湾曲又は屈曲した形状であっても良い。この場合、金属パイプが湾曲又は屈曲した形状であっても良いし、絶縁パイプが湾曲又は屈曲した形状であっても良い。 In the above embodiment, the antenna has a straight shape, but it may have a curved or bent shape. In this case, the metal pipe may have a curved or bent shape, or the insulating pipe may have a curved or bent shape.
その他、本発明は前記実施形態に限られず、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の変形が可能であるのは言うまでもない。 In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible without departing from the spirit of the present invention.
100・・・プラズマ処理装置
W ・・・基板
P ・・・誘導結合型プラズマ
IR ・・・高周波電流
CL ・・・冷却液(液体の誘電体)
2 ・・・真空容器
3 ・・・アンテナ
13 ・・・可変コンデンサ
14 ・・・第1の接続部材
15 ・・・第2の接続部材
16 ・・・第1の固定電極
17 ・・・第2の固定電極
18 ・・・可動電極
20 ・・・絶縁部材
30 ・・・インピーダンス素子
41 ・・・第1結線部材
42 ・・・第2結線部材
REFERENCE SIGNS
2
Claims (6)
少なくとも一方の前記アンテナ及び前記コンデンサの間に介在するとともに、これらのアンテナ及びコンデンサを絶縁する絶縁部材と、
前記一方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に直列接続されたインピーダンス素子とをさらに備える、プラズマ処理装置。 A high-frequency power source, at least two series-connected antennas supplied with high-frequency current from the high-frequency power source, and a capacitor interposed between the two antennas. , in the plasma processing apparatus also used for cooling the condenser,
an insulating member interposed between at least one of the antenna and the capacitor and insulating the antenna and the capacitor ;
A plasma processing apparatus, further comprising an impedance element electrically connected in series with the one antenna and the capacitor.
前記冷却液の導入ポート及び導出ポートが形成された収容容器と、
前記収容容器に収容された固定電極と、
前記固定電極に対して移動する可動電極とを備えており、
前記固定電極が、前記収容容器の前記導入ポート又は前記導出ポートに設けられたフランジ部材と、前記フランジ部材に支持された固定金属板とを有し、
前記フランジ部材に、前記インピーダンス素子を前記可変コンデンサに結線するための結線部材が設けられている、請求項3記載のプラズマ処理装置。 The variable capacitor is
a container in which an introduction port and an outlet port for the cooling liquid are formed;
a fixed electrode housed in the housing;
a movable electrode that moves relative to the fixed electrode;
The fixed electrode has a flange member provided at the inlet port or the outlet port of the container, and a fixed metal plate supported by the flange member,
4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein said flange member is provided with a connection member for connecting said impedance element to said variable capacitor.
前記他方のアンテナにおける前記接続部材側に電流検出器が設けられている、請求項1乃至4のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。 the other antenna and the capacitor are connected via a conductive connection member,
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein a current detector is provided on said connecting member side of said other antenna.
前記他方のアンテナ及び前記コンデンサに電気的に接続された第2のインピーダンス素子とをさらに備える、請求項1乃至4のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。 a second insulating member interposed between the other antenna and the capacitor;
5. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising a second impedance element electrically connected to said other antenna and said capacitor.
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