WO2019172252A1 - Plasma processing device - Google Patents

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敏彦 酒井
靖典 安東
清 久保田
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日新電機株式会社
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Definitions

  • Patent Document 1 a plurality of antennas are arranged on four sides of a substrate in a vacuum vessel, and a high-frequency current is passed through these antennas to cause inductively coupled plasma ( Some are configured to plasma process a substrate by generating an abbreviation ICP).
  • the antenna penetrates through the opposing side walls of the vacuum vessel, and the power supply side end and the ground side end are located outside the vacuum vessel, and the power supply side end has the first
  • a detection unit is provided, and the second detection unit is provided at the end on the ground side.
  • the first detection unit S1 is configured using a metal plate (not shown) that forms a capacitor between the antenna 3 (B) and the second connection unit 15 having substantially the same potential.
  • the voltage of the metal plate is detected as a voltage applied to the end of the antenna 3 (B) by performing predetermined conversion, for example.
  • the second detection unit S2 is configured using a metal plate (not shown) that forms a capacitor between the antenna 3 (A) and the first connection unit 14 having substantially the same potential.
  • the voltage of the metal plate is detected as a voltage applied to the end of the antenna 3 (A) by performing predetermined conversion, for example.

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Abstract

The objective of the invention is to enable handling of larger sizes of substrates by employing an elongated antenna, while generating plasma uniform along the length direction of the antenna. The invention comprises: a first detection unit S1 for detecting a current flowing in an electricity supply-side end section 3a of the antenna 3 or a voltage applied to the electricity supply-side end section 3a; and a second detection unit S2 for detecting a current flowing in a grounding-side end section 3b that is on the opposite side of the antenna 3 from the electricity supply-side end section 3a or a voltage applied to the grounding-side end section 3b.

Description

プラズマ処理装置Plasma processing equipment
本発明は、高周波電流が流されて誘導結合型のプラズマを発生されるためのアンテナを備えた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 having an antenna for generating an inductively coupled plasma by flowing a high-frequency current.
この種のプラズマ処理装置としては、特許文献１に示すように、複数本のアンテナを真空容器内の基板の四方に配置して、これらのアンテナに高周波電流を流すことで誘導結合型のプラズマ（略称ＩＣＰ）を発生させて基板をプラズマ処理するように構成されたものがある。 As this type of plasma processing apparatus, as shown in Patent Document 1, a plurality of antennas are arranged on four sides of a substrate in a vacuum vessel, and a high-frequency current is passed through these antennas to cause inductively coupled plasma ( Some are configured to plasma process a substrate by generating an abbreviation ICP).
より詳細に説明すると、このプラズマ処理装置は、複数のアンテナそれぞれに接続された可変インピーダンス素子と、複数のアンテナそれぞれの給電側に設けられたピックアップコイル又はキャパシタとをさらに備えている。そして、ピックアップコイル又はキャパシタからの出力値に基づいて可変インピーダンス素子のインピーダンス値をフィードバック制御することで、それぞれのアンテナの周囲に発生するプラズマの密度を所定範囲内に制御して、真空容器に発生させるプラズマ密度の空間的な均一化を図っている。 More specifically, the plasma processing apparatus further includes a variable impedance element connected to each of the plurality of antennas, and a pickup coil or a capacitor provided on the power feeding side of each of the plurality of antennas. Then, by controlling the impedance value of the variable impedance element based on the output value from the pickup coil or capacitor, the density of the plasma generated around each antenna is controlled within a predetermined range and generated in the vacuum vessel. The plasma density is spatially uniform.
ところが、基板が大型なものになると、特許文献１のプラズマ処理装置に用いられているような比較的短尺なアンテナを基板の四方に配置したのでは対応することができず、この場合には特許文献２に示すような長尺状のアンテナが用いられる。 However, when the substrate becomes large, it is not possible to cope with the case where relatively short antennas used in the plasma processing apparatus of Patent Document 1 are arranged on all four sides of the substrate. A long antenna as shown in Document 2 is used.
このように長尺状のアンテナを用いた場合、アンテナのインピーダンスが大きくなるので、アンテナの給電側端部とその反対側の端部（接地側端部）とでは大きな電位差が生じる。従って、長尺状のアンテナに対して、上述したように給電側に設けたピックアップコイルやキャパシタの出力値に基づき可変インピーダンスをフィードバック制御したとしても、アンテナの長手方向に沿ったプラズマ密度を均一化することはできない。 When a long antenna is used in this way, the impedance of the antenna increases, so that a large potential difference occurs between the power feeding side end of the antenna and its opposite end (ground side end). Therefore, even if the variable impedance is feedback controlled based on the output value of the pickup coil or capacitor provided on the power feeding side as described above for a long antenna, the plasma density along the longitudinal direction of the antenna is made uniform I can't do it.
特開２００４－２２８３５４号公報JP 2004-228354 A 特開２０１６－１３８５９８号公報JP 2016-138598 A
そこで本発明は、上記問題点を解決すべくなされたものであり、長尺状のアンテナを用いて基板の大型化に対応することができるようにしつつ、アンテナの長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることをその主たる課題とするものである。 Accordingly, the present invention has been made to solve the above-described problems, and it is possible to cope with an increase in the size of a substrate by using a long antenna, and a uniform plasma along the longitudinal direction of the antenna. It is the main issue to generate
すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、基板を収容する真空容器と、前記真空容器内にプラズマを発生させるための長尺状のアンテナと、前記アンテナに高周波電流を供給する高周波電源とを具備し、前記高周波電流に対するリアクタンスを変更可能に構成されたプラズマ処理装置であって、前記アンテナの給電側端部に流れる電流又は当該給電側端部に印加される電圧を検出する第１検出部と、前記アンテナの前記給電側端部とは反対側の接地側端部に流れる電流又は当該接地側端部に印加される電圧を検出する第２検出部とをさらに具備す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 includes a vacuum vessel that accommodates a substrate, a long antenna for generating plasma in the vacuum vessel, and a high-frequency power source that supplies a high-frequency current to the antenna. A plasma processing apparatus configured to be able to change reactance with respect to the high-frequency current, wherein the first detection unit detects a current flowing through the power feeding side end of the antenna or a voltage applied to the power feeding side end; The antenna further comprises a second detection unit for detecting a current flowing in a ground side end opposite to the power feeding side end of the antenna or a voltage applied to the ground side end. is there.
このようなプラズマ処理装置であれば、アンテナの両端部それぞれにおいて検出される電流値や電圧値を考慮しながら、高周波電流に対するリアクタンスを変更することができる。
これにより、例えばアンテナの両端部において検出される電流値や電圧値が互いに近い値となるようにリアクタンスを調整することで、アンテナに流れる電流を長手方向に沿って可及的に均一にすることができる。
その結果、長尺状のアンテナを用いて基板の大型化に対応できるようにしつつ、アンテナの長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることが可能となる。 With such a plasma processing apparatus, reactance with respect to a high-frequency current can be changed in consideration of current values and voltage values detected at both ends of the antenna.
As a result, for example, by adjusting the reactance so that the current value and the voltage value detected at both ends of the antenna are close to each other, the current flowing through the antenna is made as uniform as possible along the longitudinal direction. Can do.
As a result, it is possible to generate uniform plasma along the longitudinal direction of the antenna while using a long antenna to cope with an increase in the size of the substrate.
高周波電流に対するリアクタンスを変更可能にするためには、例えばアンテナに容量が異なる複数のコンデンサを並列に接続しておき、これらのコンデンサのうちアンテナに接続されるものを切り替える方法を挙げることができるが、かかる構成では複数のコンデンサが必要であり、装置が大掛かりなる等の問題が生じる。
そこで、簡単な構成で高周波電流に対するリアクタンスを変更可能にするためには、前記アンテナの前記接地側端部が、可変コンデンサを介して接地されていることが好ましい。
このような構成であれば、高周波電流に対するリアクタンスは、簡単に言えば、アンテナの誘導性リアクタンスから可変コンデンサの容量性リアクタンスを差し引いたものとなるので、可変コンデンサの容量を変更することにより、高周波電流に対するリアクタンスを簡単に変更することができる。 In order to change the reactance with respect to the high-frequency current, for example, a method of connecting a plurality of capacitors having different capacities to the antenna in parallel and switching one of these capacitors connected to the antenna can be mentioned. Such a configuration requires a plurality of capacitors, which causes problems such as an increase in the size of the apparatus.
Therefore, in order to make it possible to change the reactance with respect to the high-frequency current with a simple configuration, it is preferable that the ground side end of the antenna is grounded via a variable capacitor.
In such a configuration, the reactance with respect to the high-frequency current is simply the inductive reactance of the antenna minus the capacitive reactance of the variable capacitor. The reactance with respect to the current can be easily changed.
より具体的な構成としては、前記第１検出部により検出された第１検出信号を取得する第１取得部と、前記第２検出部により検出された第２検出信号を取得する第２取得部と、前記第１検出信号が示す第１検出値及び前記第２検出信号が示す第２検出値の差分が所定の範囲内に収まるように、前記可変コンデンサの容量を制御するコンデンサ制御部とを具備する構成が挙げられる。
このような構成であれば、アンテナの両端部において検出される電流値や電圧値の差分をゼロ或いは小さい値にすることができるので、アンテナに流れる電流を長手方向に沿って可及的に均一にすることができる。 As a more specific configuration, a first acquisition unit that acquires the first detection signal detected by the first detection unit, and a second acquisition unit that acquires the second detection signal detected by the second detection unit. And a capacitor control unit that controls the capacitance of the variable capacitor so that a difference between the first detection value indicated by the first detection signal and the second detection value indicated by the second detection signal is within a predetermined range. The structure which comprises is mentioned.
With such a configuration, the difference between the current value and the voltage value detected at both ends of the antenna can be made zero or small, so that the current flowing through the antenna is as uniform as possible along the longitudinal direction. Can be.
前記アンテナが、前記真空容器の対向する側壁それぞれを貫通するとともに、前記給電側端部が及び前記接地側端部が前記真空容器の外部に位置しており、前記給電側端部に前記第１検出部が設けられており、前記接地側端部に前記第２検出部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、第１検出部や第２検出部を真空容器の外部に配置することができ、メンテナンスや校正を簡単に行うことができる。 The antenna penetrates through the opposing side walls of the vacuum vessel, and the power supply side end and the ground side end are located outside the vacuum vessel, and the power supply side end has the first Preferably, a detection unit is provided, and the second detection unit is provided at the end on the ground side.
With such a configuration, the first detection unit and the second detection unit can be disposed outside the vacuum vessel, and maintenance and calibration can be easily performed.
複数の前記アンテナが、前記高周波電源に並列接続されており、前記各アンテナと前記高周波電源との間それぞれに第１の可変コンデンサが設けられるとともに、前記各アンテナの接地側端部それぞれに第２の可変コンデンサが接続されており、前記第１検出部が、前記第１の可変コンデンサよりも前記アンテナ側それぞれに設けられ、前記第２検出部が、前記第２の可変コンデンサよりも前記アンテナ側それぞれに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、各第１の可変コンデンサの容量を変更することで、各アンテナに対して供給される高周波電流の分配比を調整することができ、各第２の可変コンデンサの容量を変更することで、各アンテナを流れる高周波電流に対するリアクタンスを調整することができる。これにより、高周波電流を各アンテナに均等に分配しつつ、各アンテナに流れる高周波電流を長手方向に沿って均一化することができ、空間的に均一なプラズマを発生させることが可能となる。 The plurality of antennas are connected in parallel to the high-frequency power source, a first variable capacitor is provided between each antenna and the high-frequency power source, and a second is provided at each ground side end of each antenna. Variable capacitors are connected, the first detector is provided on each side of the antenna with respect to the first variable capacitor, and the second detector is on the antenna side with respect to the second variable capacitor. It is preferable that each is provided.
With such a configuration, the distribution ratio of the high-frequency current supplied to each antenna can be adjusted by changing the capacitance of each first variable capacitor, and the capacitance of each second variable capacitor. The reactance with respect to the high-frequency current flowing through each antenna can be adjusted. As a result, the high-frequency current flowing through each antenna can be made uniform along the longitudinal direction while evenly distributing the high-frequency current to each antenna, and spatially uniform plasma can be generated.
少なくとも一対の前記アンテナが、前記真空容器の対向する側壁それぞれを貫通するとともに、前記各アンテナの同じ側の端部の間に介在する接続導体によって互いに直列接続されており、前記接続導体が、前記一対のアンテナに電気的に接続される第３の可変コンデンサを有し、前記第１検出部及び前記第２検出部が、前記一対のアンテナそれぞれに対して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、第１検出部及び第２検出部が、一対のアンテナそれぞれに対して設けられているので、各アンテナそれぞれの両端部において検出される電流値や電圧値を考慮しながら、高周波電流に対するリアクタンスを変更することができる。具体的には、接続導体を構成する第３の可変コンデンサの容量を変更することで、一対のアンテナのうちの上流側のアンテナを流れる高周波電流に対するリアクタンスを変更することができる。一方、下流側のアンテナを流れる高周波電流に対するリアクタンスの変更は、例えば下流側のアンテナを可変コンデンサを介して接地しておけば、この可変コンデンサの容量を変更すれば良い。 At least a pair of the antennas penetrates each of the opposing side walls of the vacuum vessel and are connected in series with each other by connection conductors interposed between end portions on the same side of the antennas. Preferably, a third variable capacitor electrically connected to the pair of antennas is provided, and the first detection unit and the second detection unit are provided for each of the pair of antennas.
In such a configuration, since the first detection unit and the second detection unit are provided for each of the pair of antennas, the current value and the voltage value detected at both ends of each antenna are taken into consideration. However, the reactance with respect to the high-frequency current can be changed. Specifically, the reactance with respect to the high-frequency current flowing through the upstream antenna of the pair of antennas can be changed by changing the capacitance of the third variable capacitor constituting the connection conductor. On the other hand, to change the reactance for the high-frequency current flowing through the downstream antenna, for example, if the downstream antenna is grounded via a variable capacitor, the capacitance of the variable capacitor may be changed.
前記アンテナは、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記接続導体が、前記第３の可変コンデンサと一方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部から流出する前記冷却液を前記第３の可変コンデンサに導く第１の接続部と、前記第３の可変コンデンサと他方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部に前記第３の可変コンデンサを通過した前記冷却液を導く第２の接続部とを有し、前記一方のアンテナに対して設けられた前記第２検出部が、前記第１の接続部に取り付けられており、前記他方のアンテナに対して設けられた前記第１検出部が、前記第２の接続部に取り付けられていることが好ましい。
このような構成であれば、第１検出部や第２検出部を冷却することができ、例えば熱変形等による検出精度の悪化を抑制することができる。
さらに、アンテナを冷却液により冷却することができるので、プラズマを安定して発生させることができる。 The antenna has a flow path through which a coolant flows, and the connection conductor connects the third variable capacitor and an end of one antenna, and an opening formed in the end The first connecting portion for guiding the coolant flowing out from the portion to the third variable capacitor is connected to the third variable capacitor and the end portion of the other antenna, and an opening formed at the end portion A second connecting portion for guiding the coolant that has passed through the third variable capacitor, and the second detecting portion provided for the one antenna is connected to the first connecting portion. It is preferable that the first detection unit that is attached to the other antenna is attached to the second connection unit.
With such a configuration, the first detection unit and the second detection unit can be cooled, and deterioration of detection accuracy due to, for example, thermal deformation can be suppressed.
Furthermore, since the antenna can be cooled by the coolant, plasma can be generated stably.
第１検出部や第２検出部を冷却するための別の実施態様としては、前記アンテナは、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記接続導体が、前記第３の可変コンデンサと一方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部から流出する前記冷却液を前記第３の可変コンデンサに導く第１の接続部と、前記第３の可変コンデンサと他方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部に前記第３の可変コンデンサを通過した前記冷却液を導く第２の接続部とを有し、前記一方のアンテナに対して設けられた前記第２検出部、及び、前記他方のアンテナに対して設けられた前記第１検出部が、前記第３の可変コンデンサに取り付けられている構成を挙げることができる。 As another embodiment for cooling the first detection unit and the second detection unit, the antenna has a flow path through which a coolant flows, and the connection conductor is the third variable capacitor. And a first connection portion for guiding the coolant flowing out from an opening formed at the end portion to the third variable capacitor, and the third variable capacitor And an end of the other antenna, and a second connection for guiding the coolant that has passed through the third variable capacitor to an opening formed at the end of the antenna. A configuration in which the second detection unit provided for the antenna and the first detection unit provided for the other antenna are attached to the third variable capacitor can be given.
前記冷却液が前記第３の可変コンデンサの誘電体であることが好ましい。
このような構成であれば、第３の可変コンデンサを冷却しつつその静電容量の不意の変動を抑えることができる。 It is preferable that the cooling liquid is a dielectric of the third variable capacitor.
With such a configuration, it is possible to suppress unexpected fluctuations in the electrostatic capacity while cooling the third variable capacitor.
このように構成した本発明によれば、長尺状のアンテナを用いて基板の大型化に対応することができるようにしつつ、アンテナの長手方向に沿って均一なプラズマを発生させることができる。 According to the present invention configured as described above, uniform plasma can be generated along the longitudinal direction of the antenna while being able to cope with an increase in the size of the substrate using a long antenna.
本実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows typically the structure of the plasma processing apparatus of this embodiment. 同実施形態の制御装置の機能を示す機能ブロック図。The functional block diagram which shows the function of the control apparatus of the embodiment. 同実施形態の制御用データの内容を示すグラフ。The graph which shows the content of the data for control of the embodiment. 同実施形態の制御用データを求める方法を説明するための図。The figure for demonstrating the method of calculating | requiring the data for control of the embodiment. 変形実施形態のアンテナの周辺構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the periphery structure of the antenna of deformation | transformation embodiment. 変形実施形態のアンテナの周辺構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the periphery structure of the antenna of deformation | transformation embodiment. 変形実施形態の第１検出部及び第２検出部の配置について説明する図。The figure explaining arrangement | positioning of the 1st detection part and 2nd detection part of deformation | transformation embodiment. 変形実施形態の接続導体の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the connection conductor of deformation | transformation embodiment. 変形実施形態の第１検出部及び第２検出部の配置について説明する図。The figure explaining arrangement | positioning of the 1st detection part and 2nd detection part of deformation | transformation embodiment.
以下に、本発明に係るプラズマ処理装置の一実施形態について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, an embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.
＜装置構成＞
本実施形態のプラズマ処理装置１００は、誘導結合型のプラズマＰを用いて基板Ｗに処理を施すものである。ここで、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。また、基板Ｗに施す処理は、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、スパッタリング等である。 <Device configuration>
The plasma processing apparatus 100 of this embodiment performs processing on the substrate W using inductively coupled plasma P. Here, the board | substrate W is a board | substrate for flat panel displays (FPD), such as a liquid crystal display and an organic electroluminescent display, a flexible board | substrate for flexible displays, etc., for example. The processing applied to the substrate W is, for example, film formation by plasma CVD, etching, ashing, sputtering, or the like.
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。 The plasma processing apparatus 100 is a plasma CVD apparatus when a film is formed by plasma CVD, a plasma etching apparatus when etching is performed, a plasma ashing apparatus when ashing is performed, and a plasma sputtering apparatus when sputtering is performed. be called.
具体的にプラズマ処理装置１００は、図１に示すように、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, as shown in FIG. 1, the plasma processing apparatus 100 includes a vacuum vessel 2 that is evacuated and into which a gas G is introduced, a long antenna 3 disposed in the vacuum vessel 2, and a vacuum vessel 2. A high frequency power source 4 for applying a high frequency for generating inductively coupled plasma P to the antenna 3 is provided. When a high frequency is applied to the antenna 3 from the high frequency power source 4, a high frequency current IR flows through the antenna 3, an induction electric field is generated in the vacuum chamber 2, and inductively coupled plasma P is generated.
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 vacuum vessel 2 is, for example, a metal vessel, and the inside thereof is evacuated by the evacuation device 5. The vacuum vessel 2 is electrically grounded in this example.
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。 The gas G is introduced into the vacuum vessel 2 via, for example, a flow rate regulator (not shown) and a gas inlet 21 formed on the side wall of the vacuum vessel 2. The gas G may be set in accordance with the processing content applied to the substrate W.
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 that holds the substrate W is provided in the vacuum container 2. As in this example, a bias voltage may be applied to the substrate holder 6 from the bias power source 7. The bias voltage is, for example, a negative DC voltage, a negative pulse voltage, or the like, but is not limited thereto. With such a bias voltage, for example, the energy when positive ions in the plasma P are incident on the substrate W can be controlled to control the crystallinity of the film formed on the surface of the substrate W. . A heater 61 for heating the substrate W may be provided in the substrate holder 6.
アンテナ３は、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）、ここでは１本配置されている。 The antenna 3 is linear here, and is 1 above the substrate W in the vacuum chamber 2 and along the surface of the substrate W (for example, substantially parallel to the surface of the substrate W). The book is arranged.
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、絶縁部材８がそれぞれ設けられている。この各絶縁部材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。各絶縁部材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、絶縁部材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。 Near both ends of the antenna 3, the opposite side walls of the vacuum container 2 are respectively penetrated. Insulating members 8 are respectively provided at portions where both end portions of the antenna 3 penetrate outside the vacuum vessel 2. Both end portions of the antenna 3 pass through the insulating members 8, and the through portions are vacuum-sealed by packing 91, for example. Each insulating member 8 and the vacuum vessel 2 are also vacuum sealed by, for example, packing 92. The material of the insulating member 8 is, for example, ceramics such as alumina, quartz, or engineering plastics such as polyphenine sulfide (PPS) or polyether ether ketone (PEEK).
真空容器２の外部に位置するアンテナ３の両端部のうち、一方の端部は、高周波電源４に接続される給電側端部３ａであり、他方の端部は、接地される接地側端部３ｂである。具体的に、給電側端部３ａは、整合回路４１を介して高周波電源４に接続されており、接地側端部３ｂは、可変コンデンサＶＣを介して接地されている。 Of the both ends of the antenna 3 located outside the vacuum vessel 2, one end is a power supply side end 3a connected to the high frequency power supply 4, and the other end is a ground side end that is grounded. 3b. Specifically, the power supply side end 3a is connected to the high frequency power source 4 via the matching circuit 41, and the ground side end 3b is grounded via the variable capacitor VC.
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、可変コンデンサＶＣの容量を変更することで、高周波電流ＩＲに対するリアクタンスを変更することができる。なお、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 configuration described above, the high frequency current IR can flow from the high frequency power supply 4 to the antenna 3 via the matching circuit 41, and the reactance with respect to the high frequency current IR can be changed by changing the capacitance of the variable capacitor VC. . The high frequency is, for example, a general 13.56 MHz, but is not limited thereto.
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の両端部は絶縁部材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 antenna 3 located in the vacuum vessel 2 is covered with a straight tubular insulating cover 10. Both ends of the insulating cover 10 are supported by insulating members 8. The material of the insulating cover 10 is, for example, quartz, alumina, fluororesin, silicon nitride, silicon carbide, silicon or the like.
本実施形態のアンテナ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３１である。金属パイプ３１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 antenna 3 of the present embodiment has a hollow structure having a flow path 3S through which the coolant CL flows. In the present embodiment, the metal pipe 31 is a straight pipe. The material of the metal pipe 31 is, for example, copper, aluminum, alloys thereof, stainless steel, or the like.
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 coolant CL circulates through the antenna 3 through a circulation channel 11 provided outside the vacuum vessel 2, and the circulation channel 11 has heat for adjusting the coolant CL to a constant temperature. A temperature control mechanism 111 such as an exchanger and a circulation mechanism 112 such as a pump for circulating the coolant CL in the circulation flow path 11 are provided. As the cooling liquid CL, high resistance water is preferable from the viewpoint of electrical insulation, for example, pure water or water close thereto is preferable. In addition, a liquid refrigerant other than water, such as a fluorine-based inert liquid, may be used.
然して、本実施形態のプラズマ処理装置１００は、アンテナ３の給電側端部３ａに流れる電流を検出する第１検出部Ｓ１と、アンテナ３の接地側端部３ｂに流れる電流を検出する第２検出部Ｓ２と、第１検出部Ｓ１及び第２検出部Ｓ２により得られる検出値に基づいて可変コンデンサＶＣを制御する制御装置Ｘとをさらに具備してなる。 However, the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment has a first detection unit S1 that detects a current flowing through the power feeding side end 3a of the antenna 3 and a second detection that detects a current flowing through the ground side end 3b of the antenna 3. And a control device X that controls the variable capacitor VC based on the detection values obtained by the first detection unit S1 and the second detection unit S2.
第１検出部Ｓ１は、給電側端部３ａ又はその近傍に取り付けられた例えばカレントトランス等のカレントモニタであり、給電側端部３ａに流れる電流の大きさに応じた第１検出信号を制御装置Ｘに出力するものである。 The first detection unit S1 is a current monitor such as a current transformer attached to or near the power supply side end 3a, and controls the first detection signal according to the magnitude of the current flowing through the power supply side end 3a. Output to X.
第２検出部Ｓ２は、接地側端部３ｂ又はその近傍に取り付けられた例えばカレントトランス等のカレントモニタであり、接地側端部３ｂに流れる電流の大きさに応じた第２検出信号を制御装置Ｘに出力するものである。 The second detection unit S2 is a current monitor such as a current transformer attached to or near the ground side end 3b, and controls the second detection signal according to the magnitude of the current flowing through the ground side end 3b. Output to X.
制御装置Ｘは、物理的にはＣＰＵ、メモリ、Ａ／Ｄコンバータ、入出力インターフェース等を備えたコンピュータであり、前記メモリに記憶されたプログラムが実行され、各機器が協業することで、図２に示すように、第１取得部Ｘ１、第２取得部Ｘ２、制御用データ格納部Ｘ３、及びコンデンサ制御部Ｘ４としての機能を発揮するように構成されている。
以下、各部について説明する。 The control device X is physically a computer including a CPU, a memory, an A / D converter, an input / output interface, and the like. A program stored in the memory is executed, and each device cooperates, so that FIG. As shown in FIG. 4, the first acquisition unit X1, the second acquisition unit X2, the control data storage unit X3, and the capacitor control unit X4 are configured to exhibit their functions.
Hereinafter, each part will be described.
第１取得部Ｘ１は、第１検出部Ｓ１からの第１検出信号を有線又は無線により取得するとともに、その第１検出信号が示す値である第１検出値をコンデンサ制御部Ｘ４に送信するものである。 The first acquisition unit X1 acquires the first detection signal from the first detection unit S1 by wire or wireless and transmits a first detection value that is a value indicated by the first detection signal to the capacitor control unit X4. It is.
第２取得部Ｘ２は、第２検出部Ｓ２からの第２検出信号を有線又は無線により取得するとともに、その第２検出信号が示す値である第２検出値をコンデンサ制御部Ｘ４に送信するものである。 The second acquisition unit X2 acquires the second detection signal from the second detection unit S2 by wire or wireless, and transmits a second detection value that is a value indicated by the second detection signal to the capacitor control unit X4. It is.
制御用データ格納部Ｘ３は、前記メモリの所定領域に設定されており、可変コンデンサＶＣの容量の制御に用いられる制御用データを格納している。この制御用データは、実験等により予め求められたものであり、ここでは図３に示すように、可変コンデンサＶＣのリアクタンスと、第１検出値及び第２検出値の差分との関係を示すデータである。 The control data storage unit X3 is set in a predetermined area of the memory and stores control data used for controlling the capacity of the variable capacitor VC. This control data is obtained in advance by experiments or the like. Here, as shown in FIG. 3, data indicating the relationship between the reactance of the variable capacitor VC and the difference between the first detection value and the second detection value. It is.
制御用データの求め方について一例を説明すると、例えばネットワークアナライザ等によりリアクタンスを測定した負荷を複数準備する。これらの負荷は、リアクタンスが互いに異なるものであり、図４（ａ）に示すように、アンテナ３の接地側に順次接続される。そして、アンテナ３の給電側端部３ａに流れる給電側電流Ｉ１（第１検出値）と、アンテナ３の接地側端部３ｂに流れる接地側電流Ｉ２（第２検出値）とを検出し、接地側電流Ｉ２から給電側電流Ｉ１を差し引いた電流差と、そのときにアンテナ３の接地側に接続されている負荷のリアクタンスとをプロットしたものが図３に示す制御用データである。 An example of how to obtain control data will be described. For example, a plurality of loads whose reactances are measured by a network analyzer or the like are prepared. These loads have different reactances, and are sequentially connected to the ground side of the antenna 3 as shown in FIG. Then, a power supply side current I1 (first detection value) flowing through the power supply side end 3a of the antenna 3 and a ground side current I2 (second detection value) flowing through the ground side end 3b of the antenna 3 are detected and grounded. The data for control shown in FIG. 3 is a plot of the current difference obtained by subtracting the power feeding side current I1 from the side current I2 and the reactance of the load connected to the ground side of the antenna 3 at that time.
また、制御用データの別の求め方としては、下記の方法を挙げることができる。例えば図４（ｂ）に示すように、アンテナ３の給電側端部３ａに流れる給電側電流Ｉ１（第１検出値）と、アンテナ３の接地側端部３ｂに流れる接地側電流Ｉ２（第２検出値）とを検出するとともに、アンテナ３の接地側に電圧モニタＶを設け、この電圧モニタＶにより検出された電圧値と接地側電流Ｉ２とからアンテナ３の接地側のリアクタンスを求める。そして、接地側電流Ｉ２から給電側電流Ｉ１を差し引いた電流差と、そのときのアンテナ３の接地側のリアクタンスとをプロットすることで、制御用データを得ることができる。 Further, as another method for obtaining the control data, the following method can be cited. For example, as shown in FIG. 4B, a feeding-side current I1 (first detection value) that flows through the feeding-side end 3a of the antenna 3 and a ground-side current I2 that flows through the grounding-side end 3b of the antenna 3 (second Detection value), a voltage monitor V is provided on the ground side of the antenna 3, and the ground-side reactance of the antenna 3 is obtained from the voltage value detected by the voltage monitor V and the ground-side current I2. The control data can be obtained by plotting the current difference obtained by subtracting the power feeding side current I1 from the ground side current I2 and the ground side reactance of the antenna 3 at that time.
コンデンサ制御部Ｘ４は、第１検出値及び第２検出値と、制御用データとに基づいて可変コンデンサＶＣの容量を制御するものであり、例えば第１検出値及び第２検出値の差分が所定の範囲内に収まるように、可変コンデンサＶＣの容量を変更する。
一例としては、第１検出値及び第２検出値の差分がゼロとなるとき、すなわち第１検出値と第２検出値とが等しくなるときのリアクタンスを制御用データから取得し、そのリアクタンスとなるように可変コンデンサＶＣの容量を制御する方法が挙げられる。ただし、必ずしも第１検出値と第２検出値とを等しくする必要はなく、アンテナ３の長手方向の全体に亘って電流の大きさが所定範囲に収まるのであれば、第１検出値と第２検出値とが互いに異なる値であっても良い。
なお、コンデンサ制御部４Ｘは、制御用データに基づいて可変コンデンサＶＣの容量を制御した後は、例えば第１検出値及び第２検出値の差分が予め設定した目標値に近づくように、可変コンデンサＶＣの容量をフィードバック制御するように構成されている。
だだし、コンデンサ制御部４Ｘとしては、制御用データを用いることなく、第１検出値及び第２検出値をパラメータとして、例えば第１検出値と第２検出値とが等しくなるように、可変コンデンサＶＣの容量をフィードバック制御するように構成されていても良い。 The capacitor control unit X4 controls the capacitance of the variable capacitor VC based on the first detection value, the second detection value, and the control data. For example, the difference between the first detection value and the second detection value is predetermined. The capacitance of the variable capacitor VC is changed so that it falls within the range of.
As an example, when the difference between the first detection value and the second detection value becomes zero, that is, when the first detection value and the second detection value are equal, the reactance is obtained from the control data, and becomes the reactance. A method for controlling the capacitance of the variable capacitor VC is described. However, it is not always necessary to make the first detection value equal to the second detection value. If the magnitude of the current falls within a predetermined range over the entire longitudinal direction of the antenna 3, the first detection value and the second detection value are not limited. The detection values may be different from each other.
In addition, after controlling the capacity of the variable capacitor VC based on the control data, the capacitor control unit 4X, for example, adjusts the variable capacitor VC so that the difference between the first detection value and the second detection value approaches a preset target value. It is configured to feedback control the capacity of the VC.
However, the capacitor control unit 4X does not use control data, and uses the first detection value and the second detection value as parameters, for example, so that the first detection value and the second detection value are equal. It may be configured to feedback control the capacity of the VC.
＜本実施形態の効果＞
このように構成した本実施形態のプラズマ処理装置１００によれば、アンテナ３の給電側端部３ａにおいて検出される第１検出値と、アンテナ３の接地側端部３ｂにおいて検出される第２検出値との差分が例えばゼロとなるように可変コンデンサＶＣを制御しているので、アンテナ３に流れる電流を長手方向に沿って可及的に均一にすることができる。
その結果、長尺状のアンテナ３を用いて基板Ｗの大型化に対応できるようにしつつ、アンテナ３の長手方向に沿って均一なプラズマＰを発生させることが可能となる。 <Effect of this embodiment>
According to the plasma processing apparatus 100 of the present embodiment configured as described above, the first detection value detected at the power feeding side end 3a of the antenna 3 and the second detection detected at the ground side end 3b of the antenna 3. Since the variable capacitor VC is controlled so that the difference from the value becomes zero, for example, the current flowing through the antenna 3 can be made as uniform as possible along the longitudinal direction.
As a result, it is possible to generate a uniform plasma P along the longitudinal direction of the antenna 3 while making it possible to cope with an increase in the size of the substrate W using the long antenna 3.
また、可変コンデンサＶＣを介してアンテナ３の接地側端部３ｂを接地しているので、可変コンデンサＶＣの容量を変更することにより、高周波電流ＩＲに対するリアクタンスを簡単に変更することができる。 Further, since the ground side end 3b of the antenna 3 is grounded via the variable capacitor VC, the reactance with respect to the high frequency current IR can be easily changed by changing the capacity of the variable capacitor VC.
さらに、第１検出部Ｓ１を真空容器２の外部に位置する給電側端部３ａに設け、第２検出部Ｓ２を真空容器２の外部に位置する接地側端部３ｂに設けているので、第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２のメンテナンスや校正を簡単に行うことができる。 Furthermore, since the first detection unit S1 is provided at the power supply side end 3a located outside the vacuum vessel 2, and the second detection unit S2 is provided at the ground side end 3b located outside the vacuum vessel 2, Maintenance and calibration of the first detection unit S1 and the second detection unit S2 can be easily performed.
加えて、アンテナ３を冷却液ＣＬにより冷却することができるので、プラズマＰを安定して発生させることができる。 In addition, since the antenna 3 can be cooled by the coolant CL, the plasma P can be generated stably.
＜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>
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、前記実施形態ではプラズマ処理装置１００が、アンテナ３を１本備えた構ものであったが、複数本のアンテナ３を備えたものであっても良い。
具体的には、図５に示すように、複数本のアンテナ３を並列接続する構成や、図６に示すように、複数本のアンテナ３を直列接続する構成を挙げることができる。 For example, in the above-described embodiment, the plasma processing apparatus 100 is configured to include one antenna 3, but may be configured to include a plurality of antennas 3.
Specifically, a configuration in which a plurality of antennas 3 are connected in parallel as shown in FIG. 5 and a configuration in which a plurality of antennas 3 are connected in series as shown in FIG. 6 can be given.
まず、図５に示す構成について説明すると、ここでは例えば３本のアンテナ３が、整合回路４１を介して共通の高周波電源４に接続されており、各アンテナ３と整合回路４１との間それぞれに、第１の可変コンデンサＶＣ１が設けられている。また、各アンテナ３は、それぞれ第２の可変コンデンサＶＣ２を介して接地されている。なお、アンテナ３の本数は適宜変更して構わない。
そして、各アンテナ３の給電側端部３ａそれぞれに第１検出部Ｓ１が設けられており、各アンテナ３の接地側端部３ｂそれぞれに第２検出部Ｓ２が設けられている。 First, the configuration shown in FIG. 5 will be described. Here, for example, three antennas 3 are connected to a common high-frequency power source 4 via a matching circuit 41, and each antenna 3 and the matching circuit 41 are respectively connected. A first variable capacitor VC1 is provided. Each antenna 3 is grounded via a second variable capacitor VC2. Note that the number of antennas 3 may be changed as appropriate.
A first detection unit S1 is provided at each of the power feeding side end portions 3a of each antenna 3, and a second detection unit S2 is provided at each of the ground side end portions 3b of each antenna 3.
このような構成であれば、それぞれの給電側端部３ａに設けられた第１検出部Ｓ１の第１検出値に基づいて、各アンテナ３に対する高周波電流ＩＲの分配比を把握することができ、第１検出値に基づき第１の可変コンデンサＶＣ１の容量を変更することで、各アンテナ３に対して供給される高周波電流ＩＲの分配比を調整することができる。
さらに、前記実施形態と同様に、各第２の可変コンデンサＶＣ２の容量を変更することで、各アンテナ３に流れる高周波電流ＩＲに対するリアクタンスを変更することができる。
これにより、高周波電流ＩＲを各アンテナ３に均等に分配しつつ、各アンテナ３に流れる高周波電流ＩＲを長手方向に沿って均一化することができ、空間的に均一なプラズマＰを発生させることが可能となる。 With such a configuration, the distribution ratio of the high-frequency current IR to each antenna 3 can be grasped based on the first detection value of the first detection unit S1 provided at each power supply side end 3a. The distribution ratio of the high-frequency current IR supplied to each antenna 3 can be adjusted by changing the capacitance of the first variable capacitor VC1 based on the first detection value.
Further, as in the above embodiment, reactance with respect to the high-frequency current IR flowing in each antenna 3 can be changed by changing the capacitance of each second variable capacitor VC2.
Accordingly, the high-frequency current IR flowing through each antenna 3 can be made uniform along the longitudinal direction while the high-frequency current IR is evenly distributed to each antenna 3, and a spatially uniform plasma P can be generated. It becomes possible.
次に、図６に示す構成について説明すると、ここでは例えば２本のアンテナ３が直列接続されており、この直列接続された２本のアンテナ３が２組並列に設けられている。具体的には、一方のアンテナ３（以下、第１のアンテナ３Ａという）の給電側端部３ａが、整合回路４１を介して高周波電源４に接続されており、他方のアンテナ３（以下、第２のアンテナ３Ｂという）の接地側端部３ｂが、接地されている。ここでは、第１のアンテナ３Ａと整合回路４１との間に第１の可変コンデンサＶＣ１が設けられるとともに、第２のアンテナ３Ｂは第２の可変コンデンサＶＣ２を介して接地されており、第１のアンテナ３Ａ及び第２のアンテナ３Ｂの間には第３の可変コンデンサＶＣ３が設けられている。なお、各アンテナ３は、共通の高周波電源４や整合回路４１に接続されている。
そして、第１検出部Ｓ１及び第２検出部Ｓ２は、各アンテナ３それぞれに対して設けられている。つまり、第１のアンテナ３Ａの給電側端部３ａに第１検出部Ｓ１が設けられるとともに、第１のアンテナ３Ａの接地側端部３ｂに第２検出部Ｓ２が設けられている。また、第２のアンテナ３Ｂの給電側端部３ａに第１検出部Ｓ１が設けられるとともに、第２のアンテナ３Ｂの接地側端部３ｂに第２検出部Ｓ２が設けられている。 Next, the configuration shown in FIG. 6 will be described. Here, for example, two antennas 3 are connected in series, and two sets of the two antennas 3 connected in series are provided in parallel. Specifically, the power feeding side end 3a of one antenna 3 (hereinafter referred to as the first antenna 3A) is connected to the high frequency power source 4 via the matching circuit 41, and the other antenna 3 (hereinafter referred to as the first antenna 3A). 2) (referred to as the second antenna 3B) is grounded. Here, the first variable capacitor VC1 is provided between the first antenna 3A and the matching circuit 41, and the second antenna 3B is grounded via the second variable capacitor VC2. A third variable capacitor VC3 is provided between the antenna 3A and the second antenna 3B. Each antenna 3 is connected to a common high frequency power supply 4 and matching circuit 41.
The first detection unit S1 and the second detection unit S2 are provided for each antenna 3. That is, the first detection unit S1 is provided at the power supply side end 3a of the first antenna 3A, and the second detection unit S2 is provided at the ground side end 3b of the first antenna 3A. In addition, the first detection unit S1 is provided at the power supply side end 3a of the second antenna 3B, and the second detection unit S2 is provided at the ground side end 3b of the second antenna 3B.
このような構成であれば、第１のアンテナ３Ａに設けられた第１検出部Ｓ１及び第２検出部Ｓ２の検出値に基づいて第３の可変コンデンサＶＣ３の容量を制御することで、第１のアンテナ３Ａの長手方向に沿って均一なプラズマＰを発生させることができる。
また、第２のアンテナ３Ｂに設けられた第１検出部Ｓ１及び第２検出部Ｓ２の検出値に基づいて第２の可変コンデンサＶＣ２の容量を制御すれば、第２のアンテナ３Ｂの長手方向に沿って均一なプラズマＰを発生させることができる。
このように、複数のアンテナ３を直接に接続した場合であっても、互いに隣り合うアンテナ３の間に可変コンデンサを介在させておくことで、各アンテナ３それぞれにおいて長手方向に沿って均一なプラズマＰを発生させることが可能となる。 With such a configuration, the first variable capacitor VC3 is controlled by controlling the capacitance of the third variable capacitor VC3 based on the detection values of the first detection unit S1 and the second detection unit S2 provided in the first antenna 3A. Uniform plasma P can be generated along the longitudinal direction of the antenna 3A.
Further, if the capacitance of the second variable capacitor VC2 is controlled based on the detection values of the first detection unit S1 and the second detection unit S2 provided in the second antenna 3B, the longitudinal direction of the second antenna 3B is increased. A uniform plasma P can be generated along the line.
In this way, even when a plurality of antennas 3 are directly connected, a uniform plasma is provided along the longitudinal direction in each antenna 3 by interposing a variable capacitor between adjacent antennas 3. P can be generated.
第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２としては、前記実施形態ではアンテナ３の給電側端部３ａや接地側端部３ｂを流れる電流を検出するものであったが、アンテナ３の給電側端部３ａや接地側端部３ｂに印加される電圧を検出するものであっても良い。 As the first detection unit S1 and the second detection unit S2, in the embodiment, the current flowing through the power supply side end 3a and the ground side end 3b of the antenna 3 is detected. The voltage applied to the portion 3a or the ground side end 3b may be detected.
この場合、例えば図７に示すように、複数のアンテナ３が、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おり、この接続導体１２に第１検出部Ｓ１及び第２検出部Ｓ２を設ける構成が挙げられる。 In this case, for example, as shown in FIG. 7, the plurality of antennas 3 are configured to be connected to each other by a connection conductor 12 to form a single antenna structure. The structure which provides 2 detection part S2 is mentioned.
接続導体１２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の端部とを電気的に接続するものである。具体的に接続導体１２は、図８に示すように、内部に流路を有するものであり、その流路に冷却液ＣＬが流れように構成されている。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。 The connection conductor 12 electrically connects the end of one antenna 3 and the end of the other antenna 3 in the adjacent antennas 3. Specifically, as shown in FIG. 8, the connection conductor 12 has a flow path inside, and is configured such that the coolant CL flows through the flow path. Thereby, in the antennas 3 adjacent to each other, the coolant CL that has flowed through one antenna 3 flows to the other antenna 3 through the flow path of the connection conductor 12.
具体的に接続導体１２は、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の端部とを接続する第１の接続部１４と、可変コンデンサ１３と他方のアンテナ３の端部とを接続する第２の接続部１５とを有している。 Specifically, the connection conductor 12 includes a variable capacitor 13 that is electrically connected to the antenna 3, a first connection portion 14 that connects the variable capacitor 13 and the end of one antenna 3, and the variable capacitor 13. And a second connecting portion 15 for connecting the end of the other antenna 3.
第１の接続部１４は、一方のアンテナ３の端部を取り囲むことによって、該アンテナ３に電気的に接触するとともに、該アンテナ３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に導くものである。
第２の接続部１５は、他方のアンテナ３の端部を取り囲むことによって、該アンテナ３に電気的に接触するとともに、可変コンデンサ１３を通過した冷却液ＣＬを該アンテナ３の端部に形成された開口部３Ｈに導くものである。
これら接続部１４、１５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 first connection portion 14 surrounds the end portion of one antenna 3, thereby making electrical contact with the antenna 3 and changing the coolant CL from the opening 3 </ b> H formed at the end portion of the antenna 3. It leads to the capacitor 13.
The second connecting portion 15 surrounds the end portion of the other antenna 3 so as to be in electrical contact with the antenna 3 and the coolant CL that has passed through the variable capacitor 13 is formed at the end portion of the antenna 3. Led to the opening 3H.
The material of these connection parts 14 and 15 is copper, aluminum, these alloys, stainless steel etc., for example.
そして、図７及び図８に示す構成では、一方のアンテナ３に対応する第２検出部Ｓ２が第１の接続部１４に取り付けられており、他方のアンテナ３に対応する第１検出部Ｓ１が第２の接続部１５に取り付けられている。 7 and 8, the second detection unit S2 corresponding to one antenna 3 is attached to the first connection unit 14, and the first detection unit S1 corresponding to the other antenna 3 is provided. It is attached to the second connecting portion 15.
第１検出部Ｓ１は、アンテナ３（Ｂ）とほぼ同電位となる第２の接続部１５やこの第２の接続部１５と電気的に接続されている導電部材Ｚ１との間でコンデンサを形成する金属板Ｓ１１を利用して構成されたものであり、この金属板Ｓ１１の電圧を、例えば所定の変換を行うことで、アンテナ３（Ｂ）の端部に印加されている電圧として検出する。
また、第２検出部Ｓ２は、アンテナ３（Ａ）とほぼ同電位となる第１の接続部１４やこの第１の接続部１４と電気的に接続されている導電部材Ｚ２との間でコンデンサを形成する金属板Ｓ２１を利用して構成されたものであり、この金属板Ｓ２１の電圧を、例えば所定の変換を行うことで、アンテナ３（Ａ）の端部に印加されている電圧として検出する。 The first detection unit S1 forms a capacitor between the second connection unit 15 having substantially the same potential as the antenna 3 (B) and the conductive member Z1 electrically connected to the second connection unit 15. The voltage of the metal plate S11 is detected as a voltage applied to the end of the antenna 3 (B) by performing predetermined conversion, for example.
In addition, the second detection unit S2 is a capacitor between the first connection unit 14 having substantially the same potential as the antenna 3 (A) and the conductive member Z2 electrically connected to the first connection unit 14. The voltage of the metal plate S21 is detected as a voltage applied to the end of the antenna 3 (A), for example, by performing a predetermined conversion. To do.
より具体的に説明すると、第２の接続部１５の壁面には、上述した導電部材Ｚ１が取り付けられており、この導電部材Ｚ１に金属板Ｓ１１を支持する支持部Ｓ１２が設けられている。また、第１の接続部１４の壁面には、上述した導電部材Ｚ２が取り付けられており、この導電部材Ｚ２に金属板Ｓ２１を支持する支持部Ｓ２２が設けられている。
各支持部Ｓ１２、Ｓ２２は、各金属板Ｓ１１、Ｓ１２が差し込まれる差込口が形成された絶縁体（例えば、ＰＰＳ等のエンジニアリングプラスチック）であり、差込口を各金属板Ｓ１１、Ｓ１２よりも僅かに小さくすることで、差込口に差し込まれた各金属板Ｓ１１、Ｓ１２が、導電部材Ｚ１、Ｚ２に対して位置決めされるように構成されている。なお、各検出部Ｓ１、Ｓ２をより確実に固定すべく、位置ずれ防止用の留め具等を用いても構わない。 More specifically, the above-described conductive member Z1 is attached to the wall surface of the second connecting portion 15, and a support portion S12 that supports the metal plate S11 is provided on the conductive member Z1. Further, the above-described conductive member Z2 is attached to the wall surface of the first connection portion 14, and a support portion S22 that supports the metal plate S21 is provided on the conductive member Z2.
Each support part S12 and S22 is an insulator (for example, engineering plastics, such as PPS) in which the insertion port into which each metal plate S11 and S12 is inserted, and an insertion port is more than each metal plate S11 and S12. By slightly reducing the size, the metal plates S11 and S12 inserted into the insertion port are positioned with respect to the conductive members Z1 and Z2. In addition, in order to fix each detection part S1 and S2 more reliably, you may use the fastener etc. for position shift prevention.
このような構成であれば、第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２が第１の接続部１４や第２の接続部１５に導電部材Ｚ１、Ｚ２を介して取り付けられているので、装置全体を大掛かりにすることなく、アンテナ３の端部に印加されている電圧を検出することができる。なお、第１検出器Ｓ１や第２検出記載Ｓ２は、導電部材Ｚ１、Ｚ２を介さずに、第２の接続部１５や第１の接続部１４の壁面に取り付けられていても良い。
また、一方のアンテナ３の端部を取り囲む第１の接続部１４に第２検出部Ｓ２が取り付けられているので、この第２検出部Ｓ２は他方のアンテナ３からのノイズを拾いにくい。同様に、他方のアンテナ３の端部を取り囲む第２の接続部１５に第１検出部Ｓ１が取り付けられているので、この第１検出部Ｓ１は一方のアンテナ３からのノイズを拾いにくい。これにより、第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２により、各アンテナ３の端部に印加される電圧を精度良く検出することができる。
さらに、第１の接続部１４や第２の接続部１５を流れる冷却液ＣＬによって第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２を冷却することができ、例えば熱変形等による検出精度の悪化を抑制することができる。 If it is such a structure, since 1st detection part S1 and 2nd detection part S2 are attached to the 1st connection part 14 or the 2nd connection part 15 via the electrically-conductive member Z1, Z2, the whole apparatus The voltage applied to the end of the antenna 3 can be detected without increasing the value of. In addition, 1st detector S1 and 2nd detection description S2 may be attached to the wall surface of the 2nd connection part 15 or the 1st connection part 14 not via electroconductive member Z1, Z2.
In addition, since the second detection unit S2 is attached to the first connection unit 14 surrounding the end of one antenna 3, the second detection unit S2 is difficult to pick up noise from the other antenna 3. Similarly, since the first detection unit S1 is attached to the second connection unit 15 surrounding the end of the other antenna 3, the first detection unit S1 is difficult to pick up noise from the one antenna 3. Thereby, the voltage applied to the end of each antenna 3 can be accurately detected by the first detector S1 and the second detector S2.
Furthermore, the first detection unit S1 and the second detection unit S2 can be cooled by the cooling liquid CL flowing through the first connection unit 14 and the second connection unit 15, and for example, deterioration of detection accuracy due to thermal deformation or the like is suppressed. can do.
上述した接続導体１２を用いた場合、第１検出部Ｓ１及び第２検出部Ｓ２の配置としては、図９に示すように、可変コンデンサ１３に取り付けても良い。 When the connection conductor 12 described above is used, the arrangement of the first detection unit S1 and the second detection unit S2 may be attached to the variable capacitor 13 as shown in FIG.
具体的に可変コンデンサ１３は、図８に示すように、一方のアンテナ３に電気的に接続される第１の固定電極１６と、他方のアンテナ３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、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。 Specifically, as shown in FIG. 8, the variable capacitor 13 includes a first fixed electrode 16 that is electrically connected to one antenna 3 and a second fixed electrode that is electrically connected to the other antenna 3. 17 and the first fixed electrode 16, and a movable electrode 18 that forms a second capacitor with the second fixed electrode 17. Is configured to change its electrostatic capacity by rotating around a predetermined rotation axis C.
この可変コンデンサ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を備えており、収容容器１９の内部を満たす冷却液ＣＬが、可変コンデンサ１３の誘電体となる。 The variable capacitor 13 includes an insulating storage container 19 that stores the first fixed electrode 16, the second fixed electrode 17, and the movable electrode 18, and the cooling liquid CL that fills the inside of the storage container 19 is It becomes a dielectric of the variable capacitor 13.
第１検出部Ｓ１は、図７における構成と同様、アンテナ３（Ｂ）とほぼ同電位となる第２の接続部１５との間でコンデンサを形成する金属板（不図示）を利用して構成されたものであり、この金属板の電圧を、例えば所定の変換を行うことで、アンテナ３（Ｂ）の端部に印加されている電圧として検出する。
また、第２検出部Ｓ２は、アンテナ３（Ａ）とほぼ同電位となる第１の接続部１４との間でコンデンサを形成する金属板（不図示）を利用して構成されたものであり、この金属板の電圧を、例えば所定の変換を行うことで、アンテナ３（Ａ）の端部に印加されている電圧として検出する。
そして、第１検出部Ｓ１の金属板及び第２検出部Ｓ２の金属板は、収容容器１９に形成された一対の差込口に差し込まれて、これにより第２の接続部１５や第１の接続部１４に対して位置決めされている。 As in the configuration in FIG. 7, the first detection unit S1 is configured using a metal plate (not shown) that forms a capacitor between the antenna 3 (B) and the second connection unit 15 having substantially the same potential. The voltage of the metal plate is detected as a voltage applied to the end of the antenna 3 (B) by performing predetermined conversion, for example.
The second detection unit S2 is configured using a metal plate (not shown) that forms a capacitor between the antenna 3 (A) and the first connection unit 14 having substantially the same potential. The voltage of the metal plate is detected as a voltage applied to the end of the antenna 3 (A) by performing predetermined conversion, for example.
And the metal plate of 1st detection part S1 and the metal plate of 2nd detection part S2 are inserted in a pair of insertion port formed in the storage container 19, and, thereby, the 2nd connection part 15 or 1st It is positioned with respect to the connection part 14.
このような構成であれば、第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２が可変コンデンサ１３の収容容器１９に埋め込まれているので、装置全体を大掛かりにすることなく、アンテナ３の端部に印加されている電圧を検出することができる。
また、図７に示す構成と同様に、冷却液ＣＬによって第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２を冷却することができ、例えば熱変形等による検出精度の悪化を抑制することができる。
加えて、収容容器１９が絶縁性を有していることから、図８で説明した絶縁体たる支持部Ｓ１２、Ｓ２２を不要にすることができる。 With such a configuration, the first detection unit S1 and the second detection unit S2 are embedded in the storage container 19 of the variable capacitor 13, so that the entire device is applied to the end of the antenna 3 without increasing the size. The detected voltage can be detected.
Further, similarly to the configuration shown in FIG. 7, the first detection unit S1 and the second detection unit S2 can be cooled by the cooling liquid CL, and deterioration of detection accuracy due to thermal deformation or the like can be suppressed, for example.
In addition, since the container 19 has an insulating property, the support portions S12 and S22, which are insulators described with reference to FIG. 8, can be eliminated.
さらに、第１検出部Ｓ１や第２検出部Ｓ２の配置としては、前記実施形態ではアンテナ３の給電側端部３ａや接地側端部３ｂに設けられていたが、例えばアンテナ３の給電側端部３ａに接続された導線や、接地側端部３ｂに接続された導線に設けられていても良い。 Further, the arrangement of the first detection unit S1 and the second detection unit S2 is provided at the power supply side end 3a and the ground side end 3b of the antenna 3 in the above-described embodiment. You may provide in the conducting wire connected to the part 3a, and the conducting wire connected to the ground side edge part 3b.
また、アンテナに流れる電流とアンテナに印加される電圧の一方を検出するのではなく、電流と電圧との両方を検出しても良い。
つまり、本発明に係るプラズマ処理装置としては、アンテナの給電側端部に流れる電流を検出する第１電流検出部及び当該給電側端部に印加される電圧を検出する第１電圧検出部と、アンテナの接地側端部に流れる電流を検出する第２電流検出部及び当該接地側端部に印加される電圧を検出する第２電圧検出部とを具備するものであっても良い。なお、この場合、第１電流検出部及び第１電圧検出部が請求項でいう第１検出部であり、第２電流検出部及び第２電圧検出部が請求項でいう第２検出部である。
このような構成では、第１電流検出部により検出される第１電流値及び第２電流検出部により検出される第２電流値を比較するとともに、第１電圧検出部により検出される第１電圧値及び第２電圧検出部により検出される第２電圧値を比較しながら、高周波電流に対するリアクタンスを変更することができる。これにより、アンテナの長手方向に沿ったプラズマの密度分布をより細やかに制御することができる。 Further, instead of detecting one of the current flowing through the antenna and the voltage applied to the antenna, both the current and the voltage may be detected.
That is, as the plasma processing apparatus according to the present invention, a first current detection unit that detects a current flowing through a power supply side end of an antenna, and a first voltage detection unit that detects a voltage applied to the power supply side end, You may comprise the 2nd current detection part which detects the electric current which flows into the ground side edge part of an antenna, and the 2nd voltage detection part which detects the voltage applied to the said ground side edge part. In this case, the first current detection unit and the first voltage detection unit are the first detection unit in the claims, and the second current detection unit and the second voltage detection unit are the second detection unit in the claims. .
In such a configuration, the first current value detected by the first voltage detector is compared with the first current value detected by the first current detector and the second current value detected by the second current detector. The reactance with respect to the high-frequency current can be changed while comparing the value and the second voltage value detected by the second voltage detector. Thereby, the plasma density distribution along the longitudinal direction of the antenna can be controlled more finely.
その上、前記実施形態では、制御装置が、第１検出値及び第２検出値に基づいて可変コンデンサの容量を変更していたが、ユーザが、第１検出値及び第２検出値に基づいて手動で可変コンデンサの容量を変更しても良い。 Moreover, in the embodiment, the control device changes the capacitance of the variable capacitor based on the first detection value and the second detection value, but the user can change the capacitance based on the first detection value and the second detection value. The capacity of the variable capacitor may be changed manually.
その上、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 addition, in the above embodiment, the antenna has a linear shape, but may have a curved or bent shape. In this case, the metal pipe may be curved or bent, or the insulating pipe may be curved or bent.
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, it goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００・・・プラズマ処理装置
Ｗ    ・・・基板
Ｐ    ・・・誘導結合プラズマ
ＩＲ  ・・・高周波電流
２    ・・・真空容器
３    ・・・アンテナ
３ａ  ・・・給電側端部
３ｂ  ・・・接地側端部
ＶＣ  ・・・可変コンデンサ
ＣＬ  ・・・冷却液（液体の誘電体）
Ｓ１  ・・・第１検出部
Ｓ２  ・・・第２検出部
Ｘ    ・・・制御装置
Ｘ１  ・・・第１取得部
Ｘ２  ・・・第２取得部
Ｘ３  ・・・制御用データ格納部
Ｘ４  ・・・コンデンサ制御部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 ... Plasma processing apparatus W ... Board | substrate P ... Inductively coupled plasma IR ... High frequency current 2 ... Vacuum container 3 ... Antenna 3a ... Feeding side edge part 3b ... Ground side End VC ... Variable capacitor CL ... Coolant (liquid dielectric)
S1 ... 1st detection part S2 ... 2nd detection part X ... Control apparatus X1 ... 1st acquisition part X2 ... 2nd acquisition part X3 ... Data storage part X4 for control ...・ Capacitor controller

Claims (9)

  1. 基板を収容する真空容器と、前記真空容器内にプラズマを発生させるための長尺状のアンテナと、前記アンテナに高周波電流を供給する高周波電源とを具備し、前記高周波電流に対するリアクタンスを変更可能に構成されたプラズマ処理装置であって、
    前記アンテナの給電側端部に流れる電流又は当該給電側端部に印加される電圧を検出する第１検出部と、
    前記アンテナの前記給電側端部とは反対側の接地側端部に流れる電流又は当該接地側端部に印加される電圧を検出する第２検出部とをさらに具備する、プラズマ処理装置。     A vacuum vessel that accommodates a substrate, a long antenna for generating plasma in the vacuum vessel, and a high-frequency power source that supplies a high-frequency current to the antenna, the reactance with respect to the high-frequency current can be changed. A plasma processing apparatus configured,
    A first detection unit that detects a current flowing through the power feeding end of the antenna or a voltage applied to the power feeding end;
    A plasma processing apparatus, further comprising: a second detection unit configured to detect a current flowing in a ground side end opposite to the power feeding side end of the antenna or a voltage applied to the ground side end.
  2. 前記アンテナの前記接地側端部が、可変コンデンサを介して接地されている、請求項１記のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the ground side end of the antenna is grounded via a variable capacitor.
  3. 前記第１検出部により検出された第１検出信号を取得する第１取得部と、
    前記第２検出部により検出された第２検出信号を取得する第２取得部と、
    前記第１検出信号が示す第１検出値及び前記第２検出信号が示す第２検出値の差分が所定の範囲内に収まるように、前記可変コンデンサの容量を制御するコンデンサ制御部とを具備する、請求項２に記載のプラズマ処理装置。     A first acquisition unit for acquiring a first detection signal detected by the first detection unit;
    A second acquisition unit for acquiring a second detection signal detected by the second detection unit;
    A capacitor control unit that controls the capacitance of the variable capacitor so that a difference between the first detection value indicated by the first detection signal and the second detection value indicated by the second detection signal is within a predetermined range. The plasma processing apparatus according to claim 2.
  4. 前記アンテナが、前記真空容器の対向する側壁それぞれを貫通するとともに、前記給電側端部が及び前記接地側端部が前記真空容器の外部に位置しており、
    前記給電側端部に前記第１検出部が設けられており、
    前記接地側端部に前記第２検出部が設けられている、請求項１乃至３のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。     The antenna passes through each of the opposing side walls of the vacuum vessel, and the power supply side end and the ground side end are located outside the vacuum vessel,
    The first detection unit is provided at the feeding side end,
    The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the second detection unit is provided at the ground-side end.
  5. 複数の前記アンテナが、前記高周波電源に並列接続されており、
    前記各アンテナと前記高周波電源との間それぞれに第１の可変コンデンサが設けられるとともに、前記各アンテナの接地側端部それぞれに第２の可変コンデンサが接続されており、
    前記第１検出部が、前記第１の可変コンデンサよりも前記アンテナ側それぞれに設けられ、
    前記第２検出部が、前記第２の可変コンデンサよりも前記アンテナ側それぞれに設けられている、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。     A plurality of the antennas are connected in parallel to the high-frequency power source;
    A first variable capacitor is provided between each antenna and the high-frequency power source, and a second variable capacitor is connected to each ground side end of each antenna,
    The first detector is provided on each side of the antenna with respect to the first variable capacitor;
    5. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the second detection unit is provided on each of the antenna sides with respect to the second variable capacitor. 6.
  6. 少なくとも一対の前記アンテナが、前記真空容器の対向する側壁それぞれを貫通するとともに、前記各アンテナの同じ側の端部の間に介在する接続導体によって互いに直列接続されており、
    前記接続導体が、前記一対のアンテナに電気的に接続される第３の可変コンデンサを有し、
    前記第１検出部及び前記第２検出部が、前記一対のアンテナそれぞれに対して設けられている、請求項１乃至５のうち何れか一項に記載のプラズマ処理装置。     At least a pair of the antennas pass through each of the opposing side walls of the vacuum vessel, and are connected in series with each other by connection conductors interposed between end portions on the same side of the antennas,
    The connection conductor has a third variable capacitor electrically connected to the pair of antennas;
    The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein the first detection unit and the second detection unit are provided for each of the pair of antennas.
  7. 前記アンテナは、内部に冷却液が流れる流路を有しており、
    前記接続導体が、
    前記第３の可変コンデンサと一方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部から流出する前記冷却液を前記第３の可変コンデンサに導く第１の接続部と、
    前記第３の可変コンデンサと他方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部に前記第３の可変コンデンサを通過した前記冷却液を導く第２の接続部とを有し、
    前記一方のアンテナに対して設けられた前記第２検出部が、前記第１の接続部に取り付けられており、
    前記他方のアンテナに対して設けられた前記第１検出部が、前記第２の接続部に取り付けられている、請求項６記載のプラズマ処理装置。     The antenna has a flow path through which a coolant flows.
    The connecting conductor is
    A first connecting portion for connecting the third variable capacitor to an end of one antenna and guiding the coolant flowing out from an opening formed at the end to the third variable capacitor;
    The third variable capacitor is connected to the end of the other antenna, and a second connection for guiding the coolant that has passed through the third variable capacitor to an opening formed at the end. Have
    The second detection unit provided for the one antenna is attached to the first connection unit;
    The plasma processing apparatus according to claim 6, wherein the first detection unit provided for the other antenna is attached to the second connection unit.
  8. 前記アンテナは、内部に冷却液が流れる流路を有しており、
    前記接続導体が、
    前記第３の可変コンデンサと一方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部から流出する前記冷却液を前記第３の可変コンデンサに導く第１の接続部と、
    前記第３の可変コンデンサと他方のアンテナの端部とを接続するとともに、その端部に形成された開口部に前記第３の可変コンデンサを通過した前記冷却液を導く第２の接続部とを有し、
    前記一方のアンテナに対して設けられた前記第２検出部、及び、前記他方のアンテナに対して設けられた前記第１検出部が、前記第３の可変コンデンサに取り付けられている、請求項６記載のプラズマ処理装置。     The antenna has a flow path through which a coolant flows.
    The connecting conductor is
    A first connecting portion for connecting the third variable capacitor to an end of one antenna and guiding the coolant flowing out from an opening formed at the end to the third variable capacitor;
    The third variable capacitor is connected to the end of the other antenna, and a second connection for guiding the coolant that has passed through the third variable capacitor to an opening formed at the end. Have
    The second detection unit provided for the one antenna and the first detection unit provided for the other antenna are attached to the third variable capacitor. The plasma processing apparatus as described.
  9. 前記冷却液が前記第３の可変コンデンサの誘電体である、請求項７又は８に記載のプラズマ処理装置。 The plasma processing apparatus according to claim 7 or 8, wherein the cooling liquid is a dielectric of the third variable capacitor.
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