KR20220061864A - 필터 회로 - Google Patents
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Abstract
플라즈마에 공급되는 전력의 전력 공급부로의 누설을 억제함과 동시에, 플라즈마의 전력 손실을 억제한다.
필터 회로는, 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력과, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마를 이용하여 처리가 행해지는 플라즈마 처리 장치에 마련되고, 제 1 필터부와 제 2 필터부를 구비한다. 제 1 필터부는, 플라즈마 처리 장치 내의 도전 부재와, 도전 부재에 100Hz 미만의 제 3 주파수의 전력 또는 직류의 전력을 공급하는 전력 공급부 사이의 배선에 마련된다. 제 2 필터부는, 제 1 필터부와 전력 공급부 사이의 배선에 마련된다. 제 1 필터부는, 배선에 직렬로 접속된 제 1 코일과, 배선과 그라운드 사이에 접속된 직렬 공진 회로를 갖는다. 제 2 필터부는, 제 1 코일과 전력 공급부 사이의 배선에 직렬로 접속된 제 2 코일을 갖는다.
필터 회로는, 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력과, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마를 이용하여 처리가 행해지는 플라즈마 처리 장치에 마련되고, 제 1 필터부와 제 2 필터부를 구비한다. 제 1 필터부는, 플라즈마 처리 장치 내의 도전 부재와, 도전 부재에 100Hz 미만의 제 3 주파수의 전력 또는 직류의 전력을 공급하는 전력 공급부 사이의 배선에 마련된다. 제 2 필터부는, 제 1 필터부와 전력 공급부 사이의 배선에 마련된다. 제 1 필터부는, 배선에 직렬로 접속된 제 1 코일과, 배선과 그라운드 사이에 접속된 직렬 공진 회로를 갖는다. 제 2 필터부는, 제 1 코일과 전력 공급부 사이의 배선에 직렬로 접속된 제 2 코일을 갖는다.
Description
본 개시의 여러 가지의 측면 및 실시형태는, 필터 회로에 관한 것이다.
예를 들면 하기 특허 문헌 1에는, 제 1 전원(28) 및 제 2 전원(30)과, 가열 와이어(40)와, 히터 전원(58)과, 필터(54)를 구비한 플라즈마 처리 장치가 개시되어 있다. 필터(54)의 제 1 필터(84A)는, 공심 코일 AL1 및 캐패시터 AC1로 구성되는 초단과, 트로이달 코일 AL2 및 캐패시터 AC2로 구성되는 다음단으로 구성되어 있다.
본 개시는, 플라즈마에 공급되는 전력의 전력 공급부로의 누설을 억제함과 동시에, 플라즈마의 전력 손실을 억제할 수 있는 필터 회로를 제공한다.
본 개시의 한 측면은, 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력과, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마를 이용하여 처리가 행해지는 플라즈마 처리 장치에 마련되는 필터 회로로서, 제 1 필터부와, 제 2 필터부를 구비한다. 제 1 필터부는, 플라즈마 처리 장치 내에 마련된 도전 부재와, 도전 부재에 100Hz 미만의 제 3 주파수의 전력 또는 직류의 전력인 제어 전력을 공급하는 전력 공급부 사이의 배선에 마련되어 있다. 제 2 필터부는, 제 1 필터부와 전력 공급부 사이의 배선에 마련되어 있다. 또, 제 1 필터부는, 배선에 직렬로 접속되고, 심재를 갖지 않는, 또는, 비투자율이 10 미만인 제 1 심재를 갖는 제 1 코일과, 도전 부재와 전력 공급부 사이의 배선과 그라운드의 사이에 접속되고, 직렬로 접속된 코일과 콘덴서를 갖는 직렬 공진 회로를 갖는다. 제 2 필터부는, 제 1 코일과 전력 공급부 사이의 배선에 직렬로 접속되고, 비투자율이 10 이상인 제 2 심재를 갖는 제 2 코일을 갖는다.
본 개시의 여러 가지의 측면 및 실시형태에 의하면, 플라즈마에 공급되는 전력의 전력 공급부로의 누설을 억제함과 동시에, 플라즈마의 전력 손실을 억제할 수 있다.
도 1은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 2는, 정전 척의 영역의 분포의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 3은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 필터 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는, 400kHz의 주파수에 있어서의 배선의 기생 용량에 대한 배선의 임피던스의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는, 13MHz의 RF 전력의 크기에 대한 기판의 표면에 발생하는 전압의 크기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 400kHz의 RF 전력의 크기에 대한 기판의 표면에 발생하는 전압의 크기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 플라즈마 처리 장치의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은, 그림 9에 예시된 플라즈마 처리 장치가 갖는 필터 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 2는, 정전 척의 영역의 분포의 일례를 나타내는 상면도이다.
도 3은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 필터 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 4는, 400kHz의 주파수에 있어서의 배선의 기생 용량에 대한 배선의 임피던스의 일례를 나타내는 도면이다.
도 5는, 13MHz의 RF 전력의 크기에 대한 기판의 표면에 발생하는 전압의 크기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 6은, 400kHz의 RF 전력의 크기에 대한 기판의 표면에 발생하는 전압의 크기의 일례를 나타내는 도면이다.
도 7은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 8은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 9는, 플라즈마 처리 장치의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 10은, 그림 9에 예시된 플라즈마 처리 장치가 갖는 필터 회로의 일례를 나타내는 도면이다.
도 11은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 12는, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 13은, 필터 회로의 다른 예를 나타내는 도면이다.
이하에, 개시되는 필터 회로의 실시형태에 대해, 도면에 근거하여 상세하게 설명한다. 또, 이하의 실시형태에 의해, 개시되는 필터 회로가 한정되는 것은 아니다.
그런데, 플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치에는, 기판의 온도 조절을 위한 히터 등의 도전 부재가 설치되어 있는 것이 있다. 도전 부재와 전력 공급부 사이의 배선에는, 플라즈마의 생성에 이용되는 RF 전력이 도전 부재를 거쳐 히터 제어 회로 등의 전력 공급부로 돌아 들어가는 것을 억제하기 위해, 필터 회로가 마련되어 있다. 또, 플라즈마에 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 공급되는 경우, 필터 회로는, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력의 양쪽 모두가, 도전 부재를 거쳐 히터 제어 회로 등의 전력 공급부로 돌아 들어가는 것을 억제할 필요가 있다.
그러나, 제 1 주파수 및 제 2 주파수에 있어서 필터 회로의 임피던스가 낮으면, 플라즈마에 공급되는 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 저하하고, 플라즈마의 전력 손실이 발생한다.
그래서, 본 개시는, 플라즈마에 공급되는 전력의 전력 공급부로의 누설을 억제함과 동시에, 플라즈마의 전력 손실을 억제할 수 있는 기술을 제공한다.
［플라즈마 처리 장치(1)의 구성］
도 1은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)의 일례를 나타내는 개략 단면도이다. 본 실시형태에 있어서의 플라즈마 처리 장치(1)는, 용량 결합형의 플라즈마를 이용하여 기판 W를 처리하는 장치이다. 플라즈마 처리 장치(1)는, 장치 본체(2) 및 제어 장치(3)를 구비한다.
장치 본체(2)는, 예를 들면 알루미늄 또는 스텐레스강 등에 의해 형성된 대략 원통 형상의 챔버(10)를 갖는다. 챔버(10)는 보안 접지되어 있다. 챔버(10) 내에는, 대략 원판 형상의 기대(12)가 배치되어 있다. 기대(12)는, 예를 들면 알루미늄 등에 의해 형성되어 하부 전극으로서도 기능한다. 기대(12)는, 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 윗쪽으로 연장되는 통 형상의 지지부(14)에 의해 지지를 받고 있다. 지지부(14)는, 세라믹스 등의 절연 부재에 의해 형성되어 있다. 그 때문에, 지지부(14)는, 챔버(10)에 대해서 전기적으로 절연되어 있다.
지지부(14)의 외주에는, 지지부(14)의 외주에 따라 챔버(10)의 바닥으로부터 수직 윗쪽으로 연장되는 도전성의 통 형상 지지부(16)가 마련되어 있다. 통 형상 지지부(16)와 챔버(10)의 내벽 사이에는, 고리 형상의 배기로(18)가 형성되어 있다. 배기로(18)의 바닥에는, 배기구(20)가 마련되어 있다. 배기구(20)에는 배기관(22)를 거쳐, 터보 분자 펌프 등을 갖는 배기 장치(24)가 접속되어 있다. 배기 장치(24)에 의해, 챔버(10) 내의 처리 공간이 소망한 진공도까지 감압된다. 챔버(10)의 측벽에는, 기판 W의 반입 및 반출을 행하기 위한 개구가 형성되어 있고, 당해 개구는, 게이트 밸브(26)에 의해 개폐된다.
기대(12)에는, 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 제 1 RF(Radio Frequency) 전원(28) 및 제 2 RF 전원(30)이 전기적으로 접속되어 있다. 제 1 RF 전원(28)은, 주로 플라즈마의 생성에 기여하는 제 1 주파수의 RF 전력을, 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 기대(12)에 공급한다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 주파수는, 4MHz 이상의 주파수이다. 본 실시형태에 있어서, 제 1 주파수는, 예를 들면 13MHz이다. 매칭 유닛(32)은, 제 1 RF 전원(28)과 플라즈마 부하 사이에 임피던스의 정합을 취한다.
제 2 RF 전원(30)은, 주로 기대(12) 상의 기판 W에 대한 이온의 인입에 기여하는 제 2 주파수의 고주파 전력을, 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 기대(12)에 공급한다. 본 실시형태에 있어서, 제 2 주파수는, 100Hz 이상 또한 4MHz 미만의 주파수이다. 본 실시형태에 있어서, 제 2 주파수는, 예를 들면 400kHz이다. 매칭 유닛(32)은, 또한 제 2 RF 전원(30)과 플라즈마 부하 사이에 임피던스의 정합을 취한다.
급전봉(34)은, 대략 원통형의 도체이다. 급전봉(34)의 상단은, 기대(12)의 하면의 중심부에 접속되어 있고, 급전봉(34)의 하단은, 매칭 유닛(32)에 접속되어 있다. 또, 급전봉(34)의 주위에는, 급전봉(34)의 외경보다 큰 내경을 갖는 대략 원통 형상의 커버(35)가 배치되어 있다. 커버(35)의 상단은, 챔버(10)의 저면에 형성된 개구부에 접속되고, 커버(35)의 하단은, 매칭 유닛(32)의 케이스에 접속되어 있다.
기대(12) 상에는, 엣지 링(36) 및 정전 척(38)이 배치되어 있다. 엣지 링(36)은, 포커스 링으로 불리는 일도 있다. 정전 척(38)의 상면에는, 처리 대상으로 되는 기판 W가 배치된다. 엣지 링(36)은, 대략 링 형상의 외형을 갖고, 정전 척(38)은, 대략 원판 형상의 외형을 갖는다. 엣지 링(36)은, 정전 척(38) 및 정전 척(38) 상의 기판 W를 둘러싸듯이 정전 척(38)의 주위에 배치되어 있다. 엣지 링(36)은, 예를 들면 규소(Si), 탄화 규소(SiC), 탄소(C), 이산화규소(SiO2) 등에 의해 형성되어 있다.
정전 척(38)은, 복수의 히터(40), 유전체(42), 및 전극(44)을 갖는다. 히터(40)는, 도전 부재의 일례이다. 복수의 히터(40) 및 전극(44)은, 유전체(42) 내에 봉입되어 있다. 전극(44)에는, 스위치(46)를 거쳐, 챔버(10)의 외부에 배치된 직류 전원(45)에 전기적으로 접속되어 있다. 전극(44)은, 직류 전원(45)으로부터 인가된 직류 전압에 의해 발생한 쿨롱력에 의해 기판 W를 정전 척(38)의 상면에 흡착 유지한다. 또, 스위치(46)와 전극(44) 사이의 배선은, 절연체에 의해 피복되어 있고, 급전봉(34) 안을 통해, 기대(12)를 아래로부터 관통하여 정전 척(38)의 전극(44)에 접속되어 있다.
각각의 히터(40)는, 히터 제어부(58)로부터 공급되는 제어 전력에 따라 발열한다. 본 실시형태에 있어서, 히터 제어부(58)로부터 공급되는 제어 전력은, 50Hz의 주파수의 교류 전력이다. 또, 히터 제어부(58)로부터 각각의 히터(40)에 공급되는 제어 전력은, 100Hz 미만의 제 3 주파수의 교류 전력 또는 직류의 전력이어도 좋다.
정전 척(38)의 상면은, 예를 들면 도 2에 나타내는 바와 같이, 복수의 영역(380)을 갖는다. 도 2는, 정전 척(38)의 영역의 분포의 일례를 나타내는 상면도이다. 본 실시형태에 있어서, 복수의 영역(380)은, 정전 척(38)의 중심축 X의 주위에 동심원 형상으로 배치되어 있다. 각각의 히터(40)(히터(40－1), 히터(40－2), … )는, 각각의 영역(380)에 1개씩 배치되어 있다.
도 1에 돌아와 설명을 계속한다. 각각의 히터(40)에는, 제 1 필터 회로(51) 및 제 2 필터 회로(52)를 포함하는 필터 회로(500)를 거쳐 히터 제어부(58)가 접속되어 있다. 히터 제어부(58)는, 필터 회로(500)를 거쳐, 각각의 히터(40)에 공급되는 전력을 제어하는 것에 의해, 각각의 히터(40)의 발열량을 제어한다. 히터 제어부는, 전력 공급부의 일례이다. 필터 회로(500)의 상세한 것에 대하여는, 후술 한다. 본 실시형태에 있어서, 정전 척(38)의 상면에는, 예를 들면 n개(n는 2 이상의 정수)의 영역이 마련되어 있고, 정전 척(38)에는, n개의 히터(40)가 배치되어 있다. 이하에서는, 각각의 히터(40)를 구별하는 경우에, 히터(40－1), 히터(40－2), … , 히터(40－n)와 같이 표기한다.
기대(12)의 내부에는, 고리 형상의 유로(60)가 마련되어 있고, 유로(60) 내에는, 도시하지 않는 칠러 유닛으로부터의 냉매가 순환 공급된다. 유로(60) 내를 순환하는 냉매에 의해 기대(12)가 냉각되고, 기대(12) 상에 마련된 정전 척(38)을 거쳐, 정전 척(38) 상의 기판 W가 냉각된다. 또, 기대(12) 및 정전 척(38)에는, 정전 척(38)과 기판 W 사이에 He 가스 등의 전열 가스를 공급하기 위한 배관(62)이 마련되어 있다. 배관(62)을 거쳐 정전 척(38)과 기판 W 사이에 공급되는 전열 가스의 압력을 제어하는 것에 의해, 정전 척(38)과 기판 W 사이의 열의 전달율을 제어할 수 있다.
챔버(10)의 천정에는, 기대(12)와 대향하는 위치에 샤워 헤드(64)가 마련되어 있다. 샤워 헤드(64)는, 하부 전극으로서 기능하는 기대(12)에 대해서, 대향 전극인 상부 전극으로서도 기능한다. 샤워 헤드(64)와 기대(12) 사이의 공간 S가 플라즈마 생성 공간으로 된다. 샤워 헤드(64)는, 기대(12)와 서로 마주보는 전극판(66)과, 전극판(66)을 윗쪽으로부터 착탈 가능하게 지지하는 지지체(68)를 갖는다. 전극판(66)은, 예를 들면 Si 또는 SiC 등에 의해 형성되어 있다. 지지체(68)는, 예를 들면 알루마이트 처리된 알루미늄 등에 의해 형성되어 있다.
지지체(68)의 내부에는, 확산실(70)이 형성되어 있다. 전극판(66) 및 지지체(68)에는, 확산실(70)로부터 기대(12) 측에 관통하는 복수의 가스 토출구(72)가 형성되어 있다. 지지체(68)의 상부에는, 확산실(70)에 연통하는 가스 도입구(70a)가 마련되어 있다. 가스 도입구(70a)에는, 배관(76)을 거쳐 처리 가스 공급부(74)가 접속되어 있다. 처리 가스 공급부(74)에는, 다른 종류의 가스마다, 당해 가스를 공급하는 가스 공급원이 마련되어 있다. 각각의 가스 공급원에는, 유량 제어기나 밸브 등이 접속되어 있다. 그리고, 유량 제어기에 의해 유량이 제어된 각각의 종류의 가스가, 배관(76)을 거쳐 공간 S 내에 공급된다.
장치 본체(2)의 각부는, 예를 들면, 메모리, 프로세서, 및 입출력 인터페이스를 구비하는 제어 장치(3)에 의해 제어된다. 메모리에는, 제어 프로그램이나 처리 레시피 등이 저장된다. 프로세서는, 제어 프로그램을 메모리로부터 판독하여 실행하고, 메모리에 저장된 레시피 등에 근거하여, 입출력 인터페이스를 거쳐 장치 본체(2)의 각부를 제어한다. 이것에 의해, 플라즈마 처리 장치(1)는, 기판 W에 대해서, 플라즈마를 이용한 에칭 등의 처리를 실시한다.
［필터 회로(500)의 구성］
도 3은, 본 개시의 일 실시형태에 있어서의 필터 회로(500)의 일례를 나타내는 도면이다. 필터 회로(500)는, 복수의 개별 필터 회로(50－1~50－n)를 갖는다. 또, 이하에서는, 복수의 개별 필터 회로(50－1~50－n)의 각각을 구별하지 않고 총칭하는 경우에 개별 필터 회로(50)로 기재한다.
각각의 개별 필터 회로(50)는, 제 1 주파수의 전력을 억제하는 제 1 필터 회로(51)와, 제 2 주파수의 전력을 억제하는 제 2 필터 회로(52)를 갖는다. 제 1 필터 회로(51)는, 플라즈마 처리 장치(1) 내에 마련된 히터(40)와, 히터(40)에 제어 전력을 공급하는 히터 제어부(58) 사이의 배선에 마련되어 있다. 제 1 필터 회로(51)는, 제 1 필터부의 일례이다. 제 1 필터 회로(51)는, 코일(510) 및 직렬 공진 회로(511)를 갖는다. 코일(510)은, 심재를 갖지 않는(즉, 심재가 공기인) 공심 코일이다. 이것에 의해, 코일(510)의 발열을 억제할 수 있다. 코일(510)은, 제 1 코일의 일례이다. 본 실시형태에 있어서, 코일(510)의 인덕턴스는, 예를 들면 50μH이다. 또, 코일(510)에는, PTFE(폴리 테트라 플루오르 에틸렌) 등의 수지 재료와 같이, 투자율이 10 미만인 심재가 마련되어 있어도 좋다. 투자율이 10 미만인 심재는, 제 1 심재의 일례이다.
직렬 공진 회로(511)는, 코일(510)과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 직렬 공진 회로(511)는, 코일(512) 및 콘덴서(513)를 갖는다. 코일(512) 및 콘덴서(513)는, 직렬로 접속되어 있다. 직렬 공진 회로(511)에서는, 직렬 공진 회로(511)의 공진 주파수가 제 1 주파수 부근(예를 들면 제 1 주파수)이 되도록, 코일(512) 및 콘덴서(513)의 정수가 선정되어 있다. 코일(512)은, 예를 들면 코일(510)과 마찬가지로 심재를 갖지 않는 공심 코일이다. 본 실시형태에 있어서, 코일(512)의 인덕턴스는, 예를 들면 6μH이다. 또, 콘덴서(513)의 용량은, 예를 들면 500pF 이하이며, 본 실시형태에 있어서, 콘덴서(513)의 용량은, 예를 들면 25 pF이다. 이것에 의해, 직렬 공진 회로(511)의 공진 주파수는, 약 13MHz로 된다.
또, 제 1 필터 회로(51)는, 제 2 주파수보다 높은 제 1 주파수의 전력을 억제하기 위해, 히터(40)와 제 1 필터 회로(51) 사이의 배선은 최대한 짧게 하는 것이 바람직하다. 이것에 의해, 배선의 부유 용량이나 인덕턴스의 영향을 받기 어렵게 하고, 또, RF 전력의 누설을 억제할 수 있다. 콘덴서(513)는, 예를 들면 진공 콘덴서인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 유전율이 온도에 의존하지 않는 것에 부가하여, 콘덴서(513)의 저항 성분이 지극히 작기 때문에, RF 전력의 전류에 의한 발열을 작게 억제할 수 있다.
코일(510)과 직렬 공진 회로(511) 사이의 노드는, 배선(514)을 거쳐 제 2 필터 회로(52)에 접속되어 있다. 제 1 필터 회로(51)와 제 2 필터 회로(52) 사이의 배선(514)은, 금속제의 배관(53)에 의해 쉴드되어 있다.
제 2 필터 회로(52)는, 제 1 필터 회로(51)와 히터 제어부(58) 사이의 배선에 마련되어 있다. 제 2 필터 회로(52)는, 제 2 필터부의 일례이다. 제 2 필터 회로(52)는, 코일(520) 및 콘덴서(521)를 갖는다. 코일(520)은, 투자율이 10 이상인 심재를 갖는 유심코일이다. 코일(520)은, 제 2 코일의 일례이다. 본 실시형태에 있어서, 코일(520)의 인덕턴스는, 예를 들면 10mH이다. 투자율이 10 이상인 심재로서는, 예를 들면, 더스트재, 퍼멀로이, 코발트계 아몰퍼스 등을 들 수 있다.
콘덴서(521)는, 코일(520)과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 제 2 필터 회로(52)는, 제 1 주파수보다 낮은 제 2 주파수의 전력을 억제하기 위해, 제 1 필터 회로(51)보다 히터(40)로부터 멀어진 위치에 마련할 수 있다. 그 때문에, 콘덴서(521)는, 히터(40)로부터의 열의 영향을 받기 어렵고, 진공 콘덴서보다 염가의 세라믹 콘덴서 등을 이용할 수 있다. 본 실시형태에 있어서, 콘덴서(521)의 용량은, 예를 들면 2000pF이다. 또, 배선(522)에 접속되는 히터 제어부(58)의 출력 단자에, 콘덴서(521)와 동일한 정도의 용량의 콘덴서가 마련되어 있는 경우에는, 제 2 필터 회로(52) 내에 콘덴서(521)가 마련되어 있지 않아도 좋다.
코일(520)과 콘덴서(521) 사이의 노드는, 배선(522)을 거쳐 히터 제어부(58)에 접속되어 있다. 본 실시형태에서는, 히터(40)와 제 1 필터 회로(51) 사이의 배선, 제 1 필터 회로(51)와 제 2 필터 회로(52) 사이의 배선(514), 및, 제 2 필터 회로(52)와 히터 제어부(58) 사이의 배선(522)의 기생 용량이 500pF 이하로 되도록 조정된다. 예를 들면, 배선과 그라운드 사이에 수지 등의 스페이서를 끼우는 것 등에 의해, 배선과 그라운드 사이의 거리를 길게 하는 것으로, 배선과 그라운드 사이의 기생 용량이 500pF 이하로 되도록 조정된다.
［배선의 기생 용량］
도 4는, 400kHz의 주파수에 있어서의 배선의 기생 용량에 대한 배선의 임피던스의 일례를 나타내는 도면이다. 400kHz에서는, 플라즈마의 임피던스가 800Ω 정도이다. 그 때문에, 배선의 임피던스가 800Ω을 하회하면, 공급된 전력이 플라즈마보다 필터 회로(500)쪽에 많이 유입하고, 전력의 손실이 커진다.
배선의 기생 용량이 500pF인 경우, 배선의 임피던스는, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 약 800Ω이다. 또, 예를 들면 도 4에 나타내는 바와 같이, 배선의 기생 용량이 낮아질수록, 배선의 임피던스는 커진다. 그 때문에, 전력의 손실을 억제하기 위해서는, 배선의 기생 용량은 500pF 이하인 것이 바람직하다.
［RF 전류의 흐름］
코일(510)은, 예를 들면 13MHz의 주파수(제 1 주파수)에 대해서, 예를 들면 4kΩ 정도로 높은 임피던스이기 때문에, 히터(40)를 거쳐 플라즈마로부터 제 1 필터 회로(51)에 유입하는 RF 전류는 낮게 억제된다. 또, 직렬 공진 회로(511)의 공진 주파수는, 13MHz의 주파수 부근(예를 들면 13MHz)으로 설정되어 있기 때문에, 코일(510)을 통과한 13MHz의 주파수의 RF 전류는, 직렬 공진 회로(511)를 거쳐 그라운드에 흐르고, 제 2 필터 회로(52)에는 거의 유입하지 않는다.
또, 13MHz에 있어서의 플라즈마의 전압이 5kVpp인 경우, 히터(40)를 거쳐 제 1 필터 회로(51)에 누설하는 플라즈마의 전압은, 약 4kΩ의 코일(510)과 1Ω 미만의 직렬 공진 회로(511)에 의해 분압되고, 100Vpp 이하로 억제된다. 제 1 필터 회로(51)에서 100Vpp 이하로 억제된 플라즈마의 전압은, 제 2 필터 회로(52)의 코일(520)과 콘덴서(521)에 의해 더 분압되어 40Vpp 미만으로 억제된다. 40Vpp 미만이면, 히터 제어부(58)의 동작 보증 범위 내이기 때문에, 플라즈마의 전압이 히터 제어부(58)의 동작에 미치는 영향은 거의 없다.
도 5는, 13MHz의 RF 전력의 크기에 대한 기판 W의 표면에 발생하는 전압의 크기의 일례를 나타내는 도면이다. 도 5에는, 필터 회로(500)가 마련되어 있지 않은 경우의 전압이 비교예로서 도시되어 있다. 예를 들면 도 5에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 필터 회로(500)를 이용한 경우에도, 필터 회로(500)를 이용하지 않는 비교예에 비해, 기판 W의 표면에 발생하는 전압의 크기는 거의 변함없다.
한편, 코일(510)은, 예를 들면 400kHz의 주파수(제 2 주파수)에 대해서, 예를 들면 900Ω 정도의 임피던스이다. 코일(510)의 임피던스는, 400kHz에 있어서의 플라즈마의 임피던스와 동등 이상이며, 히터(40)로부터 히터 제어부(58)까지의 배선의 임피던스도 400kHz에 있어서의 플라즈마의 임피던스와 동등 이상이다. 그 때문에, 400kHz의 주파수의 RF 전류에 있어서는, 13MHz의 주파수의 RF 전류보다는 필터 회로(500)에 유입하는 전류는 많지만, 플라즈마에도 충분히 전류는 흐른다.
또, 400kHz에 있어서의 플라즈마의 전압이 5kVpp인 경우, 히터(40)를 거쳐 제 1 필터 회로(51)에 누설하는 플라즈마의 전압은, 약 100Ω의 코일(510)과 약 1kΩ의 직렬 공진 회로(511)에 의해 분압되고, 4.5kVpp 이하로 억제된다. 제 1 필터 회로(51)에서 4.5kVpp 이하로 억제된 플라즈마의 전압은, 제 2 필터 회로(52)의 코일(520)과 콘덴서(521)에 의해 더 분압되고, 40Vpp 미만으로 억제된다. 40Vpp 미만이면, 히터 제어부(58)의 동작 보증 범위 내이기 때문에, 플라즈마의 전압이 히터 제어부(58)의 동작에 미치는 영향은 거의 없다.
도 6은, 400kHz의 RF 전력의 크기에 대한 기판 W의 표면에 발생하는 전압의 크기의 일례를 나타내는 도면이다. 도 6에는, 필터 회로(500)를 분리한 경우(즉, 필터 회로의 임피던스가 무한대의 경우에 상당)가 마련되어 있지 않은 경우의 전압이 비교예로서 도시되어 있다. 예를 들면 도 6에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태의 필터 회로(500)를 이용한 경우에도, 필터 회로(500)를 이용하지 않는 비교예와 비교하여, 기판 W의 표면에 발생하는 전압의 크기는 거의 변함없다. 따라서, 본 실시형태의 필터 회로(500)를 이용한 경우에는, 기판 W에 대한 플라즈마 처리의 성능을 유지하면서, 히터 제어부(58)에 유입하는 플라즈마의 전력을 억제할 수 있다.
본 실시형태에서는, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 기대(12)에 공급되고, 기대(12)의 근방에 마련된 히터(40)에, 히터 제어부(58)로부터의 제어 전력이 공급된다. 그 때문에, 필터 회로(500)에 의한 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력의 히터 제어부(58)로의 누설의 억제 능력이 충분하지 않으면, 기대(12)에 공급된 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력의 대부분이 히터 제어부(58)에 누설되어버린다. 이것에 의해, 플라즈마의 전력 손실이 커진다. 이것에 대해, 본 실시형태의 필터 회로(500)에서는, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력의 히터 제어부(58)로의 누설을 충분히 억제할 수 있다. 그 때문에, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 히터(40)의 근방에 마련된 기대(12)에 공급되는 것과 같은 구성의 플라즈마 처리 장치(1)에 있어서, 본 실시형태의 필터 회로(500)는 특히 유효하다.
여기서, 필터 회로(500)에는, 3개의 기능이 요구된다.
(1) 필터 회로(500)가 마련되는 것에 의한 플라즈마에 공급되는 전력의 손실이 적은 것. 필터 회로(500)의 임피던스가 낮으면 기대(12)에 공급된 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력에 수반하는 전류가 플라즈마뿐만 아니라 히터(40)를 거쳐 필터 회로(500)에 유입해 버린다. 이것은, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력의 손실로 연결된다.
(2) 필터 회로(500)에 연결되는 히터 제어부(58)에 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 유입하지 않는 것. 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 공급되는 기대(12)에는, 예를 들면 5kVpp 전후의 큰 전압이 걸리는 일이 있다. 한편으로 히터 제어부(58)는, 예를 들면 수십 V 이상의 전압이 걸리면 기능 불량을 일으키거나 파손하거나 하는 경우가 있다. 기대(12)측으로부터 누설되는 5kVpp의 전압은, 개별 필터 회로(50)에 의해, 히터 제어부(58)측에서 수십 Vpp까지 낮추어질 필요가 있다.
(3) 상술의 (1)(2)와 같이, 필터 회로(500)는, 히터(40)로부터 유입하는 전류 및 전압을 충분히 억제하는 기능을 갖지만, 그 반면, 히터 제어부(58)로부터 공급되는 전류는 적은 손실로 전하는 것이 요구된다.
종래의 필터 회로에서는, 10MHz 이상의 주파수에만 대응하거나, 또는, 10MHz 이하의 주파수에만 대응하는 것이었지만, 본 실시형태의 필터 회로(500)는, 쌍방의 주파수에 동시에 대응할 수 있다.
이상, 일 실시형태에 대해 설명했다. 상기한 바와 같이, 본 실시형태에 있어서의 필터 회로(500)는, 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력과, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마를 이용하여 처리가 행해지는 플라즈마 처리 장치(1)에 마련된다. 필터 회로(500)는, 제 1 필터 회로(51)와, 제 2 필터 회로(52)를 구비한다. 제 1 필터 회로(51)는, 플라즈마 처리 장치(1) 내에 마련된 히터(40)와, 히터(40)에 100Hz 미만의 제 3 주파수의 전력 또는 직류의 전력인 제어 전력을 공급하는 히터 제어부(58) 사이의 배선에 마련되어 있다. 제 2 필터 회로(52)는, 제 1 필터 회로(51)와 히터 제어부(58) 사이의 배선에 마련되어 있다. 또, 제 1 필터 회로(51)는, 배선에 직렬로 접속되고, 심재를 갖지 않는, 또는, 비투자율이 10 미만인 제 1 심재를 갖는 코일(510)과, 히터(40)와 히터 제어부(58) 사이의 배선과 그라운드 사이에 접속되고, 직렬로 접속된 코일(512)과 콘덴서(513)를 갖는 직렬 공진 회로(511)를 갖는다. 제 2 필터 회로(52)는, 코일(510)과, 히터 제어부(58) 사이의 배선에 직렬로 접속되고, 비투자율이 10 이상인 제 2 심재를 갖는 코일(520)을 갖는다. 이러한 구성에 의해, 본 실시형태에 있어서의 필터 회로(500)는, 플라즈마에 공급되는 전력의 히터 제어부(58)로의 누설을 억제함과 동시에, 플라즈마의 전력 손실을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 직렬 공진 회로(511)가 갖는 콘덴서(513)는, 진공 콘덴서인 것이 바람직하다. 이것에 의해, 히터(40)로부터 발생되는 열에 의한 직렬 공진 회로(511)의 용량의 변동을 억제할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 제 2 심재는, 더스트재, 퍼멀로이, 또는 코발트계 아몰퍼스이다. 이것에 의해, 히터(40)로부터 히터 제어부(58)로의 제 2 주파수의 전력의 유입을 저감할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 제 2 필터 회로(52)는, 코일(520)과 히터 제어부(58) 사이의 배선(522)과 그라운드 사이에 마련된 콘덴서를 가져도 좋다. 이것에 의해, 히터(40)로부터 히터 제어부(58)로의 제 2 주파수의 전력의 유입을 저감할 수 있다.
또, 본 실시형태에 있어서, 제 1 주파수는 예를 들면 13MHz이며, 제 2 주파수는 예를 들면 400kHz이며, 제 3 주파수는 예를 들면 50Hz이다. 또, 본 실시형태에 있어서, 히터(40)와 제 1 필터 회로(51) 사이의 배선, 제 1 필터 회로(51)와 제 2 필터 회로(52) 사이의 배선, 및 제 2 필터 회로(52)와 히터 제어부(58) 사이의 배선의 부유 용량은, 예를 들면 500pF 이하이다. 이것에 의해, 플라즈마에 공급되는 전력의 손실을 저감할 수 있다.
［그 외］
또, 본원에 개시된 기술은, 상기한 실시형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지의 범위 내에서 수많은 변형이 가능하다.
예를 들면, 상기한 실시형태에서는, 13MHz의 주파수의 RF 전력과, 400kHz의 주파수의 RF 전력을 이용하여, 플라즈마 처리가 행해지지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 다른 형태로서 4MHz 이상의 다른 주파수의 2개의 RF 전력과, 4MHz 미만의 주파수의 RF 전력을 이용하여 플라즈마 처리가 행해져도 좋다. 예를 들면, 40MHz의 RF 전력과, 13MHz의 RF 전력과, 400kHz의 RF 전력을 이용하여 플라즈마 처리를 해도 좋다.
이러한 플라즈마 처리는, 예를 들면 도 9에 나타나는 바와 같은 플라즈마 처리 장치(1)에 의해 행해진다. 도 9는, 플라즈마 처리 장치(1)의 다른 예를 나타내는 개략 단면도이다. 또, 이하에 설명하는 점을 제외하고, 도 9에 있어서, 도 1과 동일한 부호가 붙여진 구성은, 도 1에 있어서 설명된 구성과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
기대(12)에는, 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 제 1 RF 전원(28), 제 2 RF 전원(30), 및 제 3 RF 전원(29)이 전기적으로 접속되어 있다. 도 9의 예에 있어서, 제 1 RF 전원(28) 및 제 3 RF 전원(29)은, 주로 플라즈마의 생성에 기여하는 제 1 주파수의 RF 전력을, 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 기대(12)에 공급한다. 도 9의 예에 있어서, 제 1 주파수는, 4MHz 이상의 주파수이다. 도 9의 예에 있어서, 제 1 주파수의 전력에는, 다른 복수의 주파수의 전력이 포함된다. 도 9의 예에 있어서, 다른 복수의 주파수의 전력은, 예를 들면 13MHz의 전력, 및, 예를 들면 40MHz의 전력이다. 제 1 RF 전원(28)은, 예를 들면 13MHz의 RF 전력을 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 기대(12)에 공급한다. 또, 제 3 RF 전원(29)은, 예를 들면 40MHz의 RF 전력을 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 기대(12)에 공급한다. 매칭 유닛(32)은, 제 1 RF 전원(28) 및 제 3 RF 전원(29)과 플라즈마 부하 사이에 임피던스의 정합을 취한다.
제 2 RF 전원(30)은, 주로 기대(12) 상의 기판 W에 대한 이온의 인입에 기여하는 제 2 주파수의 고주파 전력을, 매칭 유닛(32) 및 급전봉(34)을 거쳐 기대(12)에 공급한다. 도 9의 예에 있어서, 제 2 주파수는, 100Hz 이상 또한 4MHz 미만의 주파수이다. 도 9의 예에 있어서, 제 2 주파수는, 예를 들면 400kHz이다. 매칭 유닛(32)은, 또한 제 2 RF 전원(30)과 플라즈마 부하 사이에 임피던스의 정합을 취한다.
급전봉(34)은, 대략 원통형의 도체이다. 급전봉(34)의 상단은, 기대(12)의 하면의 중심부에 접속되고 있어 급전봉(34)의 하단은, 매칭 유닛(32)에 접속되어 있다. 또, 급전봉(34)의 주위에는, 급전봉(34)의 외경보다 큰 내경을 갖는 대략 원통 형상의 커버(35)가 배치되어 있다. 커버(35)의 상단은, 챔버(10)의 저면에 형성된 개구부에 접속되고, 커버(35)의 하단은, 매칭 유닛(32)의 케이스에 접속되어 있다.
도 10은, 도 9에 예시된 플라즈마 처리 장치(1)가 갖는 필터 회로(500)의 일례를 나타내는 도면이다. 필터 회로(500)는, 복수의 개별 필터 회로(50－1~50－n)를 갖는다. 또, 이하에 설명하는 점을 제외하고, 도 10에 있어서, 도 3과 동일한 부호가 붙여진 구성은, 도 3에 있어서 설명된 구성과 마찬가지이기 때문에, 설명을 생략한다.
각각의 개별 필터 회로(50)는, 제 1 주파수의 전력을 억제하는 제 1 필터 회로(51)와, 제 2 주파수의 전력을 억제하는 제 2 필터 회로(52)를 갖는다. 제 1 필터 회로(51)는, 코일(510) 및 직렬 공진 회로(511)를 갖는다. 직렬 공진 회로(511)는, 직렬 공진 회로(511a) 및 직렬 공진 회로(511b)를 포함한다. 직렬 공진 회로(511a) 및 직렬 공진 회로(511b)는, 개별 직렬 공진 회로의 일례이다.
직렬 공진 회로(511a)는, 코일(510)과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 직렬 공진 회로(511a)는, 코일(512a) 및 콘덴서(513a)를 갖는다. 코일(512a) 및 콘덴서(513a)는, 직렬로 접속되어 있다. 직렬 공진 회로(511a)에서는, 직렬 공진 회로(511a)의 공진 주파수가 예를 들면 13MHz 부근(예를 들면 13MHz)이 되도록, 코일(512a) 및 콘덴서(513a)의 정수가 선정되어 있다. 코일(512a)은, 예를 들면 코일(510)과 마찬가지로 심재를 갖지 않는 공심 코일이다. 도 10의 예에 있어서, 코일(512a)의 인덕턴스는, 예를 들면 6μH이다. 또, 콘덴서(513a)의 용량은, 예를 들면 500pF 이하이며, 도 10의 예에 있어서, 콘덴서(513a)의 용량은, 예를 들면 25 pF이다. 이것에 의해, 직렬 공진 회로(511a)의 공진 주파수는, 약 13MHz로 된다. 코일(510) 및 직렬 공진 회로(511a)에 의해, 예를 들면 13MHz의 RF 전력이 억제된다.
직렬 공진 회로(511b)는, 코일(510)과 그라운드 사이에 접속되어 있다. 직렬 공진 회로(511b)는, 코일(512b) 및 콘덴서(513b)를 갖는다. 코일(512b) 및 콘덴서(513b)는, 직렬로 접속되어 있다. 직렬 공진 회로(511b)에서는, 직렬 공진 회로(511b)의 공진 주파수가 예를 들면 40MHz 부근(예를 들면 40MHz)이 되도록, 코일(512b) 및 콘덴서(513b)의 정수가 선정되어 있다. 코일(512b)은, 예를 들면 코일(510)과 마찬가지로 심재를 갖지 않는 공심 코일이다. 도 10의 예에 있어서, 코일(512b)의 인덕턴스는, 예를 들면 2μH이다. 또, 콘덴서(513b)의 용량은, 예를 들면 500pF 이하이며, 도 10의 예에 있어서, 콘덴서(513a)의 용량은, 예를 들면 8 pF이다. 이것에 의해, 직렬 공진 회로(511b)의 공진 주파수는, 약 40MHz가 된다. 코일(510) 및 직렬 공진 회로(511b)에 의해, 예를 들면 40MHz의 RF 전력이 억제된다.
또, 도 9의 예에서는, 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력에, 예를 들면 13MHz 및 40MHz의 2개의 다른 주파수의 전력이 포함되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 다른 예로서 제 1 주파수의 전력에는, 3개 이상의 다른 복수의 주파수의 전력이 포함되어 있어도 좋다. 그 경우, 각각의 주파수의 전력에 대해서, 그 전력의 주파수 부근의 주파수를 공진 주파수로 하는 직렬 공진 회로가 1개씩 마련된다.
또, 상기한 실시형태에서는, 각각의 히터(40)에 대해서, 직렬 공진 회로(511)가 1개씩 마련되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면 도 7에 나타내는 바와 같이, 복수의 히터(40)에 대해서, 1개의 직렬 공진 회로(511)가 공통으로 마련되어도 좋다. 도 7은, 필터 회로(500)의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 7에 예시된 필터 회로(500)는, 복수의 코일(510－1~510－n), 복수의 콘덴서(515－1~515－n), 직렬 공진 회로(511), 및 복수의 제 2 필터 회로(52－1~52－n)를 갖는다. 이하에서는, 복수의 코일(510－1~510－n)의 각각을 구별하지 않고 총칭하는 경우에 코일(510)로 기재하고, 복수의 콘덴서(515－1~515－n)의 각각을 구별하지 않고 총칭하는 경우에 콘덴서(515)로 기재한다. 또, 이하에서는, 복수의 제 2 필터 회로(52－1~52－n)의 각각을 구별하지 않고 총칭하는 경우에 제 2 필터 회로(52)로 기재한다.
코일(510), 콘덴서(515), 및 제 2 필터 회로(52)는, 1개의 히터(40)에 대해서 1개씩 마련되어 있다. 코일(510)의 일단은, 대응하는 히터(40)에 접속되어 있고, 코일(510)의 타단은, 대응하는 콘덴서(515)를 거쳐 직렬 공진 회로(511)에 접속되어 있다. 또, 코일(510)의 타단은, 대응하는 제 2 필터 회로(52)를 거쳐 히터 제어부(58)의 접속되어 있다. 각각의 히터(40)에 대응하여 마련되어 있는 콘덴서(515)는, 히터 제어부(58)로부터 각각의 히터(40)에 공급되는 100Hz 미만의 주파수의 제어 전력이, 다른 히터(40)에 유입하는 것을 억제하기 위해서 마련되어 있다. 이것에 의해, 각각의 히터(40)에 독립하여 다른 크기의 제어 전력을 공급하는 것이 가능해진다. 본 실시형태에 있어서, 각각의 콘덴서(515)의 용량은, 예를 들면 2000pF이다. 그 때문에, 예를 들면 50Hz의 제어 전력에 대해서, 콘덴서(515)의 임피던스는 대략 1.6MΩ가 된다. 따라서, 콘덴서(515)는, 콘덴서(515)를 거치는 제어 전력의 전달을 억제할 수 있다.
도 7의 예에서는, 1개의 코일(510)과 공통으로 마련된 1개의 직렬 공진 회로(511)가, 상술한 실시형태에 있어서의 1개의 제 1 필터 회로(51)에 대응한다. 또, 도 7의 예에서는, 복수의 히터(40)에 대해서, 1개의 직렬 공진 회로(511)가 공통으로 마련되어 있지만, 2개 이상의 히터(40)에 대해서, 1개의 직렬 공진 회로(511)가 공통으로 마련되어 있으면, 직렬 공진 회로(511)는, 복수 마련되어 있어도 좋다. 이것에 의해, 1개의 직렬 공진 회로(511)에 유입되는 전류를 분산시킬 수가 있고, 직렬 공진 회로(511)의 발열을 억제할 수 있다.
여기서, 상술한 실시형태에서는, 각각의 40에 대해서, 직렬 공진 회로(511)가 1개씩 마련된다. 그 때문에, 챔버(10) 내에 생성되는 플라즈마에 대해서, 각각의 개별 필터 회로(50)의 배선의 기생 용량의 합계가 500pF를 초과하는 경우가 있다. 또, 히터(40)의 수가 많아지면, 각각의 개별 필터 회로(50)의 배선의 기생 용량의 합계를 500pF 이하로 억제하는 것이 더 어려워진다. 이것에 의해, 플라즈마의 전력 손실이 커지는 경우가 있다.
이것에 대해, 도 7에 예시된 필터 회로(500)에서는, 복수의 히터(40)에 대해서 직렬 공진 회로(511)가 공통으로 마련되어 있다. 이것에 의해, 플라즈마에 대해서, 각각의 개별 필터 회로(50)의 배선의 기생 용량의 합계를 500pF 이하로 억제하는 것이 용이하게 된다.
또, 도 7의 예에서는, 복수의 히터(40)에 대해서, 1개의 직렬 공진 회로(511)가 공통으로 마련되지만, 다른 예로서 예를 들면 도 8에 나타내는 바와 같이, 복수의 히터(40)에 대해서, 1개의 콘덴서(513)가 공통으로 마련되어도 좋다. 도 8은, 필터 회로(500)의 다른 예를 나타내는 도면이다. 이러한 구성에서도, 플라즈마에 공급되는 전력의 히터 제어부(58)로의 누설을 억제함과 동시에, 플라즈마의 전력 손실을 억제할 수 있다.
또, 도 7의 예에서는, 복수의 히터(40)에 대해서 공통으로 마련되는 직렬 공진 회로(511)에는 코일(512)이 1개 마련되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 도 11은, 필터 회로(500)의 다른 예를 나타내는 도면이다.
도 11에 예시된 필터 회로(500)에서는, 직렬 공진 회로(511)에, 복수의 코일(512－1~512－n)과 콘덴서(513)가 마련된다. 이하에서는, 복수의 코일(512－1~512－n)의 각각을 구별하지 않고 총칭하는 경우에 코일(512)로 기재한다. 도 11의 예에서는, 각각의 코일(512)은, 1개의 히터(40) 및 1개의 코일(510)에 대해서 1개씩 마련되어 있다. 각각의 코일(512)은, 코일(510)에 직렬로 접속되어 있다. 또, 각각의 코일(512)은, 1개의 히터(40)에 대해서 1개씩 마련되어 있는 콘덴서(515)를 거쳐, 직렬 공진 회로(511)의 콘덴서(513)에 접속되어 있다. 도 11의 예에서는, 각각의 히터(40)에 대해서 직렬 공진 회로(511)의 코일(512)이 1개씩 마련되어 있기 때문에, 직렬 공진 회로(511)의 코일에 유입되는 전류를 분산시킬 수 있고, 직렬 공진 회로(511)가 갖는 코일(512)의 발열을 억제할 수 있다.
도 11의 예에서는, 1개의 코일(510)과, 직렬 공진 회로(511)에 포함되는 1개의 코일(512)과, 직렬 공진 회로(511)에 콘덴서(513)가, 상술한 실시형태에 있어서의 1개의 제 1 필터 회로(51)에 대응한다. 또, 도 11의 예에서는, 복수의 히터(40)에 대해서, 직렬 공진 회로(511)의 콘덴서(513)가 공통으로 1개 마련되어 있다. 그러나, 2개 이상의 히터(40)에 대해서, 직렬 공진 회로(511)의 콘덴서가 공통으로 1개 마련되어 있으면, 직렬 공진 회로(511)에는 2개 이상의 콘덴서(513)가 마련되어 있어도 좋다.
또, 도 11의 예에서는, 직렬 공진 회로(511)의 코일(512)과 콘덴서(513) 사이에 콘덴서(515)가 마련되어 있기 때문에, 직렬 공진 회로(511)의 공진 주파수의 조정이 어려운 경우가 있다. 그 때문에, 예를 들면 도 12에 나타내는 바와 같이, 각각의 코일(512)의 일단은, 콘덴서(515)를 거쳐 코일(510)에 접속되어도 좋다. 각각의 코일(512)의 타단은, 콘덴서(513)에 접속된다. 도 11과 같이, 직렬 공진 회로(511)가 갖는 복수의 코일(512)과 콘덴서(513)가 다른 회로를 거치지 않고 접속되는 것으로, 직렬 공진 회로(511)의 공진 주파수를 용이하게 조정할 수 있다.
또, 예를 들면 도 13에 나타내는 바와 같이, 복수의 히터(40－1~40－n)와 필터 회로(500) 사이에 분배부(80)가 설치되어도 좋다. 분배부(80)는, 복수의 히터(40－1~40－n)의 각각에, 제어 전력을 개별적으로 공급한다. 이것에 의해, 필터 회로(500)를 소형화할 수 있고, 플라즈마 처리 장치(1)를 소형화할 수 있다.
또, 상기한 실시형태에서는, 전력 공급부의 일례인 히터 제어부(58)로부터의 제어 전력이 도전 부재의 일례인 히터(40)에 공급되지만, 제어 전력이 공급되는 도전 부재는, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전력 제어부는, 플라즈마 처리 장치(1) 내에 마련된 히터(40) 이외의 도전 부재에 전력을 공급해도 좋다. 히터(40) 이외의 도전 부재로서는, 예를 들면, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 공급되는 기대(12), 플라즈마 처리 장치(1) 내에 가스를 공급하는 샤워 헤드(64), 엣지 링(36) 등을 들 수 있다.
또, 상기한 실시형태에서는, 용량 결합형 플라즈마(CCP)를 플라즈마원으로서 이용하는 플라즈마 처리 장치(1)를 예로 설명했지만, 플라즈마원은 이것에 한정되지 않는다. 용량 결합형 플라즈마 이외의 플라즈마원으로서는, 예를 들면, 유도 결합 플라즈마(ICP) 등을 들 수 있다.
또, 상기한 실시형태에서는, 기대(12)에 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력이 공급되지만, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 제 1 주파수의 전력 및 제 2 주파수의 전력의 적어도 어느 하나가, 샤워 헤드(64)에 공급되어도 좋다.
또, 상기한 실시형태에서는, 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력, 및, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력의 2 종류의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마에 의해 기판 W를 처리하는 플라즈마 처리 장치(1)를 예로 설명했다. 그러나, 개시된 기술은 이것에 한정되지 않는다. 다른 형태로서 예를 들면, 1 또는 복수의 제 1 주파수의 전력, 및, 1 또는 복수의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마에 의해 기판 W를 처리하는 플라즈마 처리 장치(1)에 대해서도, 개시된 기술을 적용할 수 있다. 예를 들면, 제 1 주파수의 전력으로서 40MHz의 전력 및 13MHz의 전력을 이용하고, 제 2 주파수의 전력으로서 400kHz의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마에 의해 기판 W를 처리하는 플라즈마 처리 장치(1)에 대해서도, 개시된 기술을 적용할 수 있다. 이 경우, 각각의 개별 필터 회로(50)에는, 공진 주파수가 40MHz로 설정된 직렬 공진 회로(511－1)와, 공진 주파수가 13MHz로 설정된 직렬 공진 회로(511－2)가 마련된다.
또, 상기한 실시형태에서는, 제 1 필터 회로(51)에 포함되는 직렬 공진 회로(511)가 챔버(10) 내에 배치되지만, 다른 형태로서 직렬 공진 회로(511)는, 챔버(10)의 외부, 예를 들면 배관(53)을 거쳐 제 2 필터 회로(52) 측에 마련되어도 좋다. 또는, 직렬 공진 회로(511)는, 예를 들면 배관(53)을 거쳐 챔버(10)의 외부에 마련되고, 또한 배관(53)을 거쳐 제 2 필터 회로(52)에 접속되어도 좋다.
또, 이번 개시된 실시형태는 모든 점에서 예시로서 제한적인 것은 아니라고 생각되어야 하는 것이다. 실제로, 상기한 실시형태는 다양한 형태로 구현될 수 있다. 또, 상기의 실시형태는, 첨부의 특허 청구의 범위 및 그 취지를 일탈하는 일 없이, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
S : 공간
W : 기판
1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 장치 본체
3 : 제어 장치 10 : 챔버
12 : 기대 14 : 지지부
16 : 통 형상 지지부 18 : 배기로
20 : 배기구 22 : 배기관
24 : 배기 장치 26 : 게이트 밸브
28 : 제 1 RF 전원 29 : 제 3 RF 전원
30 : 제 2 RF 전원 32 : 매칭 유닛
34 : 급전봉 35 : 커버
36 : 엣지 링 38 : 정전 척
380 : 영역 40 : 히터
42 : 유전체 44 : 전극
45 : 직류 전원 46 : 스위치
500 : 필터 회로 50 : 개별 필터 회로
51 : 제 1 필터 회로 510 : 코일
511 : 직렬 공진 회로 512 : 코일
513 : 콘덴서 514 : 배선
515 : 콘덴서 52 : 제 2 필터 회로
520 : 코일 521 : 콘덴서
522 : 배선 53 : 배관
58 : 히터 제어부 60 : 유로
62 : 배관 64 : 샤워 헤드
66 : 전극판 68 : 지지체
70 : 확산실 70a : 가스 도입구
72 : 가스 토출구 74 : 처리 가스 공급부
76 : 배관 80 : 분배부
1 : 플라즈마 처리 장치 2 : 장치 본체
3 : 제어 장치 10 : 챔버
12 : 기대 14 : 지지부
16 : 통 형상 지지부 18 : 배기로
20 : 배기구 22 : 배기관
24 : 배기 장치 26 : 게이트 밸브
28 : 제 1 RF 전원 29 : 제 3 RF 전원
30 : 제 2 RF 전원 32 : 매칭 유닛
34 : 급전봉 35 : 커버
36 : 엣지 링 38 : 정전 척
380 : 영역 40 : 히터
42 : 유전체 44 : 전극
45 : 직류 전원 46 : 스위치
500 : 필터 회로 50 : 개별 필터 회로
51 : 제 1 필터 회로 510 : 코일
511 : 직렬 공진 회로 512 : 코일
513 : 콘덴서 514 : 배선
515 : 콘덴서 52 : 제 2 필터 회로
520 : 코일 521 : 콘덴서
522 : 배선 53 : 배관
58 : 히터 제어부 60 : 유로
62 : 배관 64 : 샤워 헤드
66 : 전극판 68 : 지지체
70 : 확산실 70a : 가스 도입구
72 : 가스 토출구 74 : 처리 가스 공급부
76 : 배관 80 : 분배부
Claims (10)
- 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력과, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마를 이용하여 기판의 처리가 행해지는 플라즈마 처리 장치에 마련되는 필터 회로에 있어서,
상기 플라즈마 처리 장치 내에 마련된 도전 부재와, 상기 도전 부재에 100Hz 미만의 제 3 주파수의 전력 또는 직류의 전력인 제어 전력을 공급하는 전력 공급부 사이의 배선에 마련된 제 1 필터부와,
상기 제 1 필터부와 상기 전력 공급부 사이의 상기 배선에 마련된 제 2 필터부
를 구비하고,
상기 제 1 필터부는,
상기 배선에 직렬로 접속되고, 심재를 갖지 않는, 또는, 비투자율이 10 미만인 제 1 심재를 갖는 제 1 코일과,
상기 배선과 그라운드 사이에 접속되고, 직렬로 접속된 코일과 콘덴서를 갖는 직렬 공진 회로
를 갖고,
상기 제 2 필터부는,
상기 제 1 코일과 상기 전력 공급부 사이의 상기 배선에 직렬로 접속되고, 비투자율이 10 이상인 제 2 심재를 갖는 제 2 코일
을 갖는 필터 회로. - 제 1 항에 있어서,
상기 직렬 공진 회로가 갖는 콘덴서는, 진공 콘덴서인 필터 회로. - 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 제 2 심재는, 더스트재, 퍼멀로이, 또는 코발트계 아몰퍼스인 필터 회로. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 2 필터부는,
상기 제 2 코일과 상기 전력 공급부 사이의 배선과 그라운드 사이에 마련된 콘덴서를 갖는 필터 회로. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전 부재는, 상기 기판의 온도를 제어하는 히터인 필터 회로. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전 부재와 상기 제 1 필터부 사이의 배선, 상기 제 1 필터부와 상기 제 2 필터부 사이의 배선, 및 상기 제 2 필터부와 상기 전력 공급부 사이의 배선의 부유 용량은, 500pF 이하인 필터 회로. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마 처리 장치 내에는, 상기 도전 부재가 복수 마련되어 있고, 상기 제 1 필터부는,
복수의 상기 제 1 코일과, 1개 이상의 상기 직렬 공진 회로를 갖고,
각각의 상기 제 1 코일은, 각각 상기 도전 부재에 대해서 1개씩 마련되어 있고,
각각의 상기 직렬 공진 회로는, 2개 이상의 상기 제 1 코일에 대해서 공통으로 1개 마련되어 있는
필터 회로. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 플라즈마 처리 장치 내에는, 상기 도전 부재가 복수 마련되어 있고,
상기 제 1 필터부는, 각각 상기 도전 부재에 대해서 1개씩 마련된 복수의 상기 제 1 코일을 갖고,
상기 직렬 공진 회로는, 각각 상기 도전 부재에 대해서 1개씩 마련된 복수의 코일과, 1개 이상의 콘덴서를 갖고,
상기 직렬 공진 회로가 갖는 각각의 코일은, 각각의 상기 제 1 코일에 직렬로 접속되고,
상기 직렬 공진 회로가 갖는 각각의 콘덴서는, 1개 이상의 상기 제 1 코일 및 상기 직렬 공진 회로가 갖는 1개 이상의 코일에 대해서 공통으로 1개 마련되어 있는
필터 회로. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제 1 주파수의 전력은, 다른 복수의 주파수의 전력을 포함하고, 상기 직렬 공진 회로는, 각각의 전력의 주파수를 각각의 공진 주파수로 하는 복수의 개별 직렬 공진 회로를 포함하는
필터 회로. - 4MHz 이상의 제 1 주파수의 전력과, 100Hz 이상 4MHz 미만의 제 2 주파수의 전력을 이용하여 생성된 플라즈마를 이용하여 기판의 처리가 행해지는 플라즈마 처리 장치에 마련되는 필터 회로에 있어서,
상기 플라즈마 처리 장치 내에 마련된 복수의 도전 부재와, 각각의 상기 도전 부재에 100Hz 미만의 제 3 주파수의 전력 또는 직류의 전력인 제어 전력을 각각 독립적으로 공급하는 전력 공급부 사이의 배선에 마련된 제 1 필터부와,
상기 제 1 필터부와 상기 전력 공급부 사이의 상기 배선에 마련된 제 2 필터부
를 구비하고,
상기 제 1 필터부는,
각각 상기 도전 부재에 대해서 1개씩 마련되어 있고, 각각의 상기 도전 부재에 접속되어 있는 상기 배선에 직렬로 접속되고, 심재를 갖지 않는, 또는, 비투자율이 10 미만인 제 1 심재를 갖는 복수의 제 1 코일과,
2개 이상의 상기 제 1 코일에 대해서 공통으로 1개 마련되어 있고, 상기 제 1 코일과 상기 제 2 필터부 사이의 상기 배선과 그라운드 사이에 접속된 1개 이상의 콘덴서
를 갖고,
상기 제 2 필터부는,
각각 상기 도전 부재에 대해서 1개씩 마련되어 있고, 각각의 상기 제 1 코일과 상기 전력 공급부 사이의 상기 배선에 직렬로 접속되고, 비투자율이 10 이상인 제 2 심재를 갖는 복수의 제 2 코일
을 갖는 필터 회로.
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