JP2018101463A - Inductively-coupled antenna unit and plasma processing device - Google Patents
Inductively-coupled antenna unit and plasma processing device Download PDFInfo
- Publication number
- JP2018101463A JP2018101463A JP2016245036A JP2016245036A JP2018101463A JP 2018101463 A JP2018101463 A JP 2018101463A JP 2016245036 A JP2016245036 A JP 2016245036A JP 2016245036 A JP2016245036 A JP 2016245036A JP 2018101463 A JP2018101463 A JP 2018101463A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- antenna
- antenna unit
- lid
- antenna conductor
- inductively coupled
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012545 processing Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 102
- 239000003989 dielectric material Substances 0.000 claims description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 6
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims description 5
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims description 5
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 5
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims description 4
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009616 inductively coupled plasma Methods 0.000 description 38
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 11
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 3
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N Zirconium dioxide Chemical compound O=[Zr]=O MCMNRKCIXSYSNV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910052581 Si3N4 Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000005672 electromagnetic field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000009832 plasma treatment Methods 0.000 description 1
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Plasma Technology (AREA)
Abstract
Description
本発明は、プラズマを用いて被処理基板の表面に薄膜形成やエッチング等の処理を施すプラズマ処理装置及びそのプラズマ処理装置に用いられる誘導結合型アンテナユニットに関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus that performs processing such as thin film formation and etching on the surface of a substrate to be processed using plasma, and an inductively coupled antenna unit used in the plasma processing apparatus.
被処理基板の表面をプラズマ処理する装置としては、高周波電力の印加によって真空チャンバ内にプラズマを発生させる高周波アンテナを具備するプラズマ処理装置が一般的に使用されている。 As an apparatus for plasma processing the surface of a substrate to be processed, a plasma processing apparatus including a high frequency antenna that generates plasma in a vacuum chamber by applying high frequency power is generally used.
特許文献1には、誘電体筐体と、該筐体の蓋体と、該蓋体に装着したU字形のアンテナ導体とからなり、該アンテナ導体のU字形部分が前記筐体内に収容され、一体化された構造の誘導結合型アンテナユニット技術が開示されている。当該技術によれば、アンテナ導体の一方の端部に給電し、他方の端部を接地する給電方式である。従って、大面積の基板を処理するプラズマ処理装置に使用する場合、アンテナ導体が長くなり、高周波電流路のインピーダンスが大きくなる。従って、両端の電位差が大きくなり、前記アンテナ導体の長手方向に対して不均一な密度の放電プラズマが発生する。また、給電端子近傍で異状放電が発生する、などの課題があった。 Patent Document 1 includes a dielectric housing, a lid of the housing, and a U-shaped antenna conductor attached to the lid, and the U-shaped portion of the antenna conductor is accommodated in the housing. An inductively coupled antenna unit technology with an integrated structure is disclosed. According to this technique, a power feeding system is used in which power is supplied to one end of an antenna conductor and the other end is grounded. Therefore, when used in a plasma processing apparatus for processing a large-area substrate, the antenna conductor becomes long and the impedance of the high-frequency current path increases. Accordingly, the potential difference between both ends becomes large, and discharge plasma with a non-uniform density is generated in the longitudinal direction of the antenna conductor. In addition, there is a problem that abnormal discharge occurs near the power supply terminal.
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って、均一かつ高密度なプラズマを発生させる誘導結合型アンテナユニットを提供し、当該アンテナユニットを装着した安価なプラズマ処理装置を提供することを主たる課題とする。また、このプラズマ処理装置により大面積基板の表面処理を可能とするものである。 The present invention has been made to solve the above problems, and provides an inductively coupled antenna unit that generates uniform and high-density plasma, and provides an inexpensive plasma processing apparatus equipped with the antenna unit. The main task is to do. In addition, this plasma processing apparatus enables surface treatment of a large area substrate.
本発明は、下記の誘導結合型アンテナユニット及び当該誘導結合型アンテナユニットを用いたプラズマ処理装置を提供する。本発明に係る誘導結合型アンテナユニットはプラズマ処理装置等の真空チャンバの壁面に設けた開口部に気密を保って装着される誘導結合型アンテナユニットであって、1又は複数のアンテナ導体の中央部に高周波電力を給電し、前記アンテナ導体の両端部を接地する構成であることを特徴とする。従って、前記アンテナ導体の中央部から左右に延びる2本のアンテナ導体部に1台の高周波電源で給電することができる。従来のアンテナ導体の一方の端部に高周波電力を給電し、他方の端部を接地する誘導結合型アンテナの給電方式と比較すれば、アンテナ導体の長さを実質的に2分の1にすることができる。従って、本発明は従来方式の課題であった高周波電流路のインピーダンスを略2分の1に低減することができ、アンテナ導体両端の電位差を小さくできる。従って、均一性に優れた放電プラズマを生成することができるものである。本発明は下記の発明項目を含む。 The present invention provides the following inductively coupled antenna unit and a plasma processing apparatus using the inductively coupled antenna unit. An inductively coupled antenna unit according to the present invention is an inductively coupled antenna unit that is attached in an airtight manner to an opening provided on a wall surface of a vacuum chamber of a plasma processing apparatus or the like, and is a central portion of one or more antenna conductors The high frequency power is fed to the antenna conductor and both ends of the antenna conductor are grounded. Therefore, it is possible to supply power to the two antenna conductor portions extending left and right from the central portion of the antenna conductor with a single high-frequency power source. Compared with a conventional method of feeding an inductively coupled antenna in which high-frequency power is fed to one end of an antenna conductor and the other end is grounded, the length of the antenna conductor is substantially halved. be able to. Therefore, the present invention can reduce the impedance of the high-frequency current path, which has been a problem of the conventional method, to approximately half, and can reduce the potential difference between both ends of the antenna conductor. Therefore, it is possible to generate discharge plasma with excellent uniformity. The present invention includes the following invention items.
請求項1に係る発明は、1又は複数の誘導結合型アンテナ導体と、気密を保持して前記開口部を覆う蓋体とからなり、前記アンテナ導体が前記蓋体の内面にほぼ平行に配置され、前記アンテナ導体の中央部が給電端子板に接続され、前記アンテナ導体の両端部が前記蓋体に固定され、当該蓋体を介して接地電位に接続されていることを特徴とする誘導結合型アンテナユニットである。
この構成ならば、アンテナ導体のインピーダンスを略2分の1に低減でき、均一な放電プラズマを励起できるだけでなく、1台の高周波電源と整合器で複数のアンテナ導体を駆動することができる。また、最短距離の給電路でアンテナ導体に給電でき、最短距離の接地路で接地できるため、高周波電力を無駄なくプラズマ励起に投入できる。更に、プラズマ処理装置への脱着やアンテナユニットのクリーニング等が容易になる。
The invention according to claim 1 includes one or a plurality of inductively coupled antenna conductors and a lid that covers the opening while maintaining airtightness, and the antenna conductor is disposed substantially parallel to the inner surface of the lid. The inductive coupling type is characterized in that a central portion of the antenna conductor is connected to a feeding terminal plate, and both end portions of the antenna conductor are fixed to the lid body and connected to a ground potential through the lid body. It is an antenna unit.
With this configuration, it is possible to reduce the impedance of the antenna conductor to about one-half and excite uniform discharge plasma, and it is possible to drive a plurality of antenna conductors with a single high-frequency power source and matching unit. Further, since the antenna conductor can be fed with the shortest distance feed path and grounded with the shortest distance ground path, the high frequency power can be input to the plasma excitation without waste. Furthermore, it becomes easy to attach to and remove from the plasma processing apparatus and to clean the antenna unit.
請求項2に係る発明は、請求項1に記載のアンテナ導体が金属パイプであって一方の端部から他方の端部へと冷却媒体を流してアンテナ導体を冷却できる構成であることを特徴とする誘導結合型アンテナユニットである。
この構成ならば、前記アンテナ導体を水冷することができ、高周波電流による前記アンテナ導体の温度上昇を抑制できる効果がある。
The invention according to claim 2 is characterized in that the antenna conductor according to claim 1 is a metal pipe, and the antenna conductor can be cooled by flowing a cooling medium from one end to the other end. This is an inductively coupled antenna unit.
If it is this structure, the said antenna conductor can be water-cooled and there exists an effect which can suppress the temperature rise of the said antenna conductor by a high frequency current.
請求項3に係る発明は、請求項1または2に記載の前記アンテナ導体が誘電体管又は誘電体材料で被覆されていることを特徴とする誘導結合型アンテナユニットである。
この構成ならば、前記アンテナ導体のスパッタリングによる金属不純物の飛散を防止することができる。
The invention according to claim 3 is an inductively coupled antenna unit, wherein the antenna conductor according to claim 1 or 2 is covered with a dielectric tube or a dielectric material.
With this configuration, scattering of metal impurities due to sputtering of the antenna conductor can be prevented.
請求項4に係る発明は、請求項1から3のいずれか一項に記載の前記アンテナ導体の中央部が、前記蓋体の内面との間隔が、両端部の間隔より大きいV字形状、或いは円弧形状であることを特徴とする誘導結合型アンテナユニットである。
この構成ならば、前記アンテナ導体の両端部のプラズマ密度を抑制することができ、アンテナ導体の全面に亘って均一な密度のプラズマを励起することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, the central portion of the antenna conductor according to any one of the first to third aspects is V-shaped, wherein the distance from the inner surface of the lid is larger than the distance between both ends, or An inductively coupled antenna unit having an arc shape.
With this configuration, the plasma density at both ends of the antenna conductor can be suppressed, and plasma with a uniform density can be excited over the entire surface of the antenna conductor.
請求項5に係る発明は、請求項1から4のいずれか一項に記載の誘導結合型アンテナユニットが長方形の枠体とその底壁に設けた誘電体窓板とからなる筐体内にアンテナ導体を収容したことを特徴とするものである。
この構成ならば、前記筐体の底壁に穿設する窓の形状を調整することによって真空チャンバ内に均一な放電プラズマを励起することができる。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an antenna conductor in a casing in which the inductively coupled antenna unit according to any one of the first to fourth aspects is formed of a rectangular frame and a dielectric window plate provided on a bottom wall thereof. It is characterized by housing.
With this configuration, uniform discharge plasma can be excited in the vacuum chamber by adjusting the shape of the window drilled in the bottom wall of the casing.
請求項6に係る発明は、請求項1から5のいずれか一項に記載の前記蓋体が前記真空チャンバの壁の一部であることを特徴とするものである。
この構成ならば、前記アンテナ導体の着脱が容易になるためプラズマ処理装置のメンテナンスが容易になる。
The invention according to claim 6 is characterized in that the lid according to any one of claims 1 to 5 is a part of a wall of the vacuum chamber.
With this configuration, since the antenna conductor can be easily attached and detached, maintenance of the plasma processing apparatus is facilitated.
請求項7に係る発明は、前記真空チャンバの壁に設けた1又は複数の開口部又は内壁面に、請求項1から6のいずれか一項に記載の誘導結合型アンテナユニットを装着していることを特徴とするプラズマ処理装置である。
この構成ならば、複数個の前記誘導結合型アンテナユニットを真空チャンバの壁面に並列に装着することによって、大面積に亘って均一な高密度の放電プラズマを励起することができる。
According to a seventh aspect of the present invention, the inductively coupled antenna unit according to any one of the first to sixth aspects is mounted on one or a plurality of openings or an inner wall surface provided on the wall of the vacuum chamber. This is a plasma processing apparatus.
With this configuration, it is possible to excite uniform high-density discharge plasma over a large area by mounting a plurality of inductively coupled antenna units in parallel on the wall surface of the vacuum chamber.
本発明によれば、アンテナ導体の中央部に高周波電力を給電し、両端部を接地する構成であるため,(a)アンテナ導体のインピーダンスを実質的に2分の1に低減でき、(b)1台の高周波電源と整合器で複数のアンテナ導体を駆動できる。従って、(c)均一かつ高密度のプラズマを発生させることができ、被処理基板に所望のプラズマ処理を施すことができる。また、(d)誘導結合型アンテナユニットの着脱が容易であり、クリーニング等が容易になる。 According to the present invention, since the high frequency power is fed to the central portion of the antenna conductor and both ends are grounded, (a) the impedance of the antenna conductor can be substantially reduced by half, and (b) A plurality of antenna conductors can be driven by one high-frequency power source and matching unit. Therefore, (c) uniform and high-density plasma can be generated, and a desired plasma treatment can be performed on the substrate to be processed. Further, (d) the inductively coupled antenna unit can be easily attached and detached, and cleaning and the like are facilitated.
以下に本発明に係る誘導結合型アンテナユニット(以下、ICPアンテナユニットとも記す)及び当該アンテナユニットを装着した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。 An embodiment of an inductively coupled antenna unit (hereinafter also referred to as an ICP antenna unit) according to the present invention and a plasma processing apparatus equipped with the antenna unit will be described below with reference to the drawings.
本実施形態に係る誘導結合型アンテナユニット200を図1に示す。誘導結合型アンテナ(以下、ICPアンテナとも記す)に高周波電流を流すことで発生する電磁界を用いて放電プラズマを励起させる、いわゆる誘導結合型プラズマ(ICP:Inductively Coupled Plasma)方式によるものである。
An inductively coupled
図1に前記ICPアンテナユニット200を装着したプラズマ処理装置100の模式図を示す。前記プラズマ処理装置100は、例えば液晶ディスプレイに用いられる基板等の被処理基板12を収容する真空チャンバ11と、当該真空チャンバ内に高周波放電プラズマを励起させるICPアンテナユニット200とを具備するものである。また、図示しない真空排気手段と作業ガスを導入するためのガス導入手段を具備する。
FIG. 1 shows a schematic diagram of a
真空チャンバ11内は、前記真空排気手段と前記ガス導入手段によって所定の真空度に保持される。例えばアルゴンと水素との混合ガスを導入して所定の圧力、例えば1Paに調整し、前記ICPアンテナユニット200の蓋体23に取り付けられた誘導結合型アンテナ導体21(以下、アンテナ導体とも記す)に高周波電流を流すことによって前記真空チャンバ11内に放電プラズマを励起するものである。
The inside of the
具体的には、この真空チャンバ11は、図1に示すように、その上壁111に上方から見て矩形状の開口部112が形成されており、この開口部112に後述するICPアンテナユニット200を真空シール部材24を狭持して嵌め込むことにより真空チャンバ内部を密閉するように構成されている。前記真空チャンバ11内には前記ICPアンテナユニット200に対向して被処理基板12が配置されている。被処理基板は架台14に取り付けられた基板支持具13表面に載置されている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the
図1に示すICPアンテナユニット200及び図2に示すICPアンテナユニット300は、1又は複数のアンテナ導体21と、当該アンテナ導体を固定し、前記開口部112を覆う蓋体23とからなる。前記アンテナ導体21は前記蓋体23の内壁面と所定間隔を保ってほぼ平行に配置され、前記アンテナ導体の中央部は給電端子板25で連結されている。前記アンテナ導体21の両端部は前記蓋体23に固定され、一体化されている。前記蓋体23は導電性材料、例えばステンレス鋼板やアルミニウム材で構成され、処理チャンバの上壁111に真空シール部材24を狭持して図示しない螺子等により着脱可能に取り付けられて接地されている。前記給電端子板25は、例えばフィードスルー27を介して給電線26に接続されている。給電線26は整合器42を介して高周波電源41に接続されている。
The
前記ICPアンテナの一実施形態を図3に示す。図3に示すICPアンテナ201は、図1及び図2に示すICPアンテナユニット200、300のアンテナ導体21を上方から見たときの概略図である。ほぼ平行に配置した2本のアンテナ導体を中央部で給電端子板25によって連結したものである。前記2本のアンテナ導体21が作る平面が前記蓋体23の内面に略平行に設置される。前記アンテナ導体の両端部は折り曲げて蓋体23に真空シール部材、例えばOリング28等を狭持して図示しない固定治具によって固定されている。従って、前記アンテナ導体21と蓋体23とは一体化され、図示しない螺子等によって前記上壁111の開口部112に取り付けられている。
One embodiment of the ICP antenna is shown in FIG. The
前記アンテナ導体21の素材は特定されるものではないが、高周波電力、例えば13.56MHzの高周波電力を給電するため、導電性のよい金属材料、例えば銅材やアルミニウム材等であることが好ましい。また、アンテナ導体は高周波電流を流すと数100℃に加熱されるため冷却、例えば水冷等が可能な金属パイプであることが好ましい。本発明によれば、アンテナ導体の両端が接地される構成であるため水冷等による冷却が容易である。
Although the material of the
本実施形態では前記アンテナ導体21は真空チャンバ内に装着されるため放電プラズマ中に曝される。従って、処理条件によってはアンテナ導体21の表面はイオン照射によってスパッタリングされ、アンテナ導体金属が不純物として飛散する恐れがある。スパッタリングによる汚染を抑制するためには前記アンテナ導体表面を誘電体材料、例え石英管22等で被覆することが好ましい。
In the present embodiment, since the
前記蓋体23に取り付けるアンテナ導体21の数、長さ及び各アンテナ導体の間隔等は特定されるものではなく、プラズマ処理の目的やプラズマ処理装置の仕様等によって決定されるべきものである。図1に示すように略直線状のICPアンテナの場合、アンテナ導体の長さが比較的短い、例えば30cm以下であればアンテナ導体の長手方向のプラズマ密度に大きな差は生じないが、例えば50cm以上のアンテナ導体を有するICPアンテナの場合、図7に点線で示すように、アンテナ導体の中央部のプラズマ密度が両端部領域の密度より小さくなる。この原因は高周波電力の給電端子領域では電界強度が大きくプラズマの拡散損失が大きいためと考えられている。特に、長尺のアンテナ導体の場合に大きな課題である。
The number and length of the
図2に示すICPアンテナユニット300は前記アンテナ導体21をV字形状或いは円弧形状にしたものである。本願発明によれば、アンテナ導体をV字形状こすることによって中央部のプラズマ密度と両端部の密度とが略等しくなることが明らかになった。V字形状のアンテナ導体全長に亘って均一なプラズマ密度を得るには、アンテナ導体の長さにも依存するが、アンテナ導体の蓋体内面に対する傾斜角度が1〜15度であることが好ましい。より好適な角度は2〜10度である。
The
本願発明に係るICPアンテナユニットの他の実施形態ついて説明する。本実施形態は図4に示すように、真空チャンバの上壁111に設けた開口部112に前記ICPアンテナ201を収容したICPアンテナユニット400を嵌め込むものである。該アンテナユニットはICPアンテナを収容する枠体31と誘電体窓板32及び蓋体23とからなる。即ち、図4に示すように枠体31を金属材、例えばステンレス鋼材やアルミニウム材で構成し、当該枠体の底壁35に真空シール部材24を挟持して前記誘電体窓板32を取り付けた構成である。
Another embodiment of the ICP antenna unit according to the present invention will be described. In the present embodiment, as shown in FIG. 4, an
前記ICPアンテナユニット400は概略直方体形状をなす筐体であり、内部に図3に示すICPアンテナ201を収容する。ICPアンテナユニット400は高周波電力を前記真空チャンバ11内に誘導するため、少なくとも前記窓板32は誘電体材料である必要がある。窓板32は高周波電界に対して誘電体損失の小さい誘電体材料であることが望ましい。好適な誘電体材料としては石英、アルミナ、ジルコニア、窒化珪素、或いは炭化硅素などである。また、前記枠体31は、その開口部周辺に鍔部33を有し、該鍔部は真空チャンバ11の上壁部111にシール部材24を挟持して固定され、前記開口部112に着脱可能に装着できる構造である。
The
前記枠体31を上方から見たときの枠体構造を図5に示す。前記枠体31の底壁35に穿設する窓36の形状を調整することによって両端部のプラズマ密度と中央部の密度を略同一にすることができる。前記枠体31の底壁35に穿設する窓形状をアンテナ導体21の中央部、即ち給電端子領域に対応する部分の窓幅を広くし、両端部を狭くすることによって前記処理チャンバ内に浸透する高周波電力の強度を調整することができる。即ち、中央部の窓幅と両端部の窓幅を調整することによって、アンテナ導体の長手方向のプラズマ密度を均一にすることができる。中央部の窓幅に対する両端部の好適な窓幅比率は0.95〜0.65である。より好適な窓幅比率は0.9〜0.75である。
FIG. 5 shows a frame structure when the
本発明の他の実施形態について図6を用いて説明する。図6に示すICPアンテナユニット500は、前記蓋体23を前記真空チャンバ11の上壁111で代替するもので、前記上壁111の内面にアンテナ導体21を図示しない螺子等によって取り付けたものである。前記アンテナ導体の中央部に対応する部分の上壁にフィードスルー27を配置し、当該フィードスルーを介して前記アンテナ導体21に給電できる構成である。前記上壁面とアンテナ導体との間隔は特定されるものではないが、高周波電力の容量結合を抑制できる程度の間隔があればよい。具体的には、1〜10cm、より好ましくは3〜7cmである。
Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. An
図6に示すICPアンテナユニット500はアンテナ導体として棒状又は板状の導体を用いた実施形態を示すが、アンテナ導体の冷却が必要な場合は、前記実施例と同様に金属パイプを用いてもよい。また、必要に応じて前記アンテナ導体を誘電体材料で被覆することができる。
The
更に、本発明によれば前記真空チャンバの壁の一部、例えば、上壁部111に一定間隔で複数の開口部112を設け、各開口部に前記ICPアンテナユニットを装着して各ICPアンテナ導体に高周波電力を給電すれば、大面積の真空チャンバ内に略均一な放電プラズマを発生させることができる。また、各ICPアンテナユニットに給電する高周波電力を制御することによって放電プラズマの密度分布を調整し、均一化するこができる。
Furthermore, according to the present invention, a plurality of
また、前記真空チャンバ11の任意の内壁面に図6に示すアンテナ導体21とフィードスルー27を取り付けることによって、真空チャンバ11内に高周波放電プラズマを励起することができる。
Further, by attaching the
本願発明によれば、1又は複数のアンテナ導体21の中央部に高周波電力を給電し、両端部を直接接地する構成にすることによって、給電路及び接地路の長さを数cm以下に短縮することができるため高周波電力の電送路による損失を10%以下にすることができる。また、アンテナ導体の中央部に給電し、端部を直接接地することによって左右複数本のアンテナ導体に同一の高周波電流を流すことができる。本願発明の長所は1台の高周波電源と整合器で複数のアンテナ導体を駆動でき、均一かつ高密度の放電プラズマを励起できることである。
<実施例1>
According to the present invention, the length of the feeding path and the grounding path is reduced to several centimeters or less by supplying high-frequency power to the central part of one or a plurality of
<Example 1>
以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。本実施例では図1に示すプラズマ処理装置100を用い、上壁111に長さ66cm、幅14cmの開口部112を設け、ICPアンテナユニット200を装着して実施した。ICPアンテナユニット200は、長さ70cm、幅20cmの蓋体23に外径1.27cm、平坦部の長さ60cmの銅パイプ2本を採用し、中央部を給電端子板25で連結し、両端部は折り曲げて蓋体23に固定した。2本のアンテナ導体の間隔は10cmとし、前記蓋体内面との間隔を2.5cm(平行アンテナ)とした。蓋体の中央部にフィードスルー27を配置し、給電線26と前記給電端子板25とを接続した。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. In this embodiment, the
上記ICPアンテナユニットを前記処理チャンバの上壁111に設けた開口部112に真空シール部材24を挟持して装着し、ガス漏れが起こらないようにした。真空排気手段によって予め真空チャンバ内を1×10−3Pa以下の高真空に排気した。引き続いてガス導入手段によって真空チャンバ11内にアルゴンと水素の混合ガスを導入してガス圧力を約1Paに調整した。
The ICP antenna unit is mounted by sandwiching the
前記給電線26に周波数13.56MHz、出力1kWの高周波電力を給電して真空チャンバ内に放電プラズマを発生させた。放電プラズマは真空チャンバ11内に充満した。前記アンテナ導体21面から10cm離れた位置におけるプラズマ密度は約6×1010/cm3であった。図7に点線(平行アンテナ)で示すように、ICPアンテナの中央部(給電部領域)のプラズマ密度が両端部(接地部領域)より約10%低い結果が得えられた。
<実施例2>
High frequency power with a frequency of 13.56 MHz and an output of 1 kW was supplied to the
<Example 2>
実施例2では、図2に示すように前記アンテナ導体21をV字形状に湾曲し、中央部が真空チャンバ内に突出する形状としたICPアンテナユニット300を用いた。具体的には、前記蓋体内面に対してICPアンテナの張る角度を約4°とし、左右両端部の蓋体内面からの間隔を約2.5cm、中央部の間隔を約4.6cmとした。また、前記アンテナ導体の両端部はOリング28を狭持して気密を保って蓋体に取り付け、水冷ホースを接続して水冷した。その他の実施態様は実施例1と同じとした。
In Example 2, as shown in FIG. 2, the
実施例1と同じプラズマ励起条件で実施した結果を図7に示す。同図に実線(V字アンテナ)で示すように、ICPアンテナの中央部と両端部のプラズマ密度は略±3%以内であることが確認された。 FIG. 7 shows the results obtained under the same plasma excitation conditions as in Example 1. As indicated by the solid line (V-shaped antenna) in the figure, it was confirmed that the plasma density at the center and both ends of the ICP antenna was within about ± 3%.
上記実施例では、高周波電力として周波数13.56MHzの高周波を用いたが、これに特定されるものではなく、周波数30kHz〜30MHzの高周波電力を適用することができる。また、上記実施例では2本のアンテナ導体21を用いたが、2本に特定されるものではなく、1本または3本以上であってもよい。
In the said Example, although the high frequency of frequency 13.56MHz was used as high frequency power, it is not specified to this, High frequency power of frequency 30kHz-30MHz is applicable. In the above embodiment, the two
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ことは言うまでもない。前記ICPアンテナユニットの装着は真空チャンバの上壁に特定されるものではなく、プラズマ処理装置の形態によって、例えば処理装置の側壁或いは下壁に装着してもよい。 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. The mounting of the ICP antenna unit is not specified on the upper wall of the vacuum chamber, and may be mounted on, for example, the side wall or the lower wall of the processing apparatus depending on the form of the plasma processing apparatus.
11・・真空チャンバ、12・・被処理基板、100・・プラズマ処理装置、21・・アンテナ導体、23・・蓋体、25・・給電端子板、200、300、400,500・・ICPアンテナユニット、201・・ICPアンテナ、31・・枠体、32・・窓板、35・・底壁、41・・高周波電源、42・・整合器
11..Vacuum chamber, 12..Substrate to be processed, 100..Plasma processing apparatus, 21..Antenna conductor, 23..Cover body, 25..Power supply terminal plate, 200, 300, 400,500..
Claims (7)
A plasma processing apparatus, wherein the inductively coupled antenna unit according to any one of claims 1 to 6 is attached to one or a plurality of openings or inner wall surfaces provided in a wall of a vacuum chamber.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016245036A JP6468521B2 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Inductively coupled antenna unit and plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016245036A JP6468521B2 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Inductively coupled antenna unit and plasma processing apparatus |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2018101463A true JP2018101463A (en) | 2018-06-28 |
JP2018101463A5 JP2018101463A5 (en) | 2018-08-30 |
JP6468521B2 JP6468521B2 (en) | 2019-02-13 |
Family
ID=62714402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016245036A Active JP6468521B2 (en) | 2016-12-19 | 2016-12-19 | Inductively coupled antenna unit and plasma processing apparatus |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6468521B2 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110944443A (en) * | 2018-09-25 | 2020-03-31 | 等离子体成膜有限公司 | Plasma processing apparatus and method of driving the same |
JP2020161264A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 株式会社プラズマイオンアシスト | Plasma processing device and plasma processing method |
EP3813092A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-28 | EMD Corporation | Plasma source |
JP2021068694A (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社イー・エム・ディー | Plasma source |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007220594A (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Nissin Electric Co Ltd | Plasma generation method and plasma generation device as well as plasma treatment device |
JP2009142016A (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Denso Corp | Driving device for on-board power conversion circuit |
JP2010212105A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Emd:Kk | Plasma processing device |
JP2010225296A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Emd:Kk | Inductively coupled antenna unit and plasma processing device |
JP2015187951A (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社プラズマイオンアシスト | Plasma processing device and antenna unit for the same |
JP2016134352A (en) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 株式会社Screenホールディングス | Plasma processing apparatus |
-
2016
- 2016-12-19 JP JP2016245036A patent/JP6468521B2/en active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007220594A (en) * | 2006-02-20 | 2007-08-30 | Nissin Electric Co Ltd | Plasma generation method and plasma generation device as well as plasma treatment device |
JP2009142016A (en) * | 2007-12-05 | 2009-06-25 | Denso Corp | Driving device for on-board power conversion circuit |
JP2010212105A (en) * | 2009-03-11 | 2010-09-24 | Emd:Kk | Plasma processing device |
US20120031562A1 (en) * | 2009-03-11 | 2012-02-09 | Emd Corporation | Plasma processing apparatus |
JP2010225296A (en) * | 2009-03-19 | 2010-10-07 | Emd:Kk | Inductively coupled antenna unit and plasma processing device |
JP2015187951A (en) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社プラズマイオンアシスト | Plasma processing device and antenna unit for the same |
JP2016134352A (en) * | 2015-01-22 | 2016-07-25 | 株式会社Screenホールディングス | Plasma processing apparatus |
Cited By (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN110944443A (en) * | 2018-09-25 | 2020-03-31 | 等离子体成膜有限公司 | Plasma processing apparatus and method of driving the same |
EP3629362A1 (en) | 2018-09-25 | 2020-04-01 | Plasma Ion Assist Co. Ltd. | Plasma treatment apparatus and driving method thereof |
KR20200035226A (en) | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 가부시키가이샤 프라즈마 이온 아시스토 | Plasma treatment apparatus and driving method thereof |
JP2020053169A (en) * | 2018-09-25 | 2020-04-02 | 株式会社プラズマイオンアシスト | Plasma processing apparatus |
KR102200085B1 (en) * | 2018-09-25 | 2021-01-08 | 가부시키가이샤 프라즈마 이온 아시스토 | Plasma treatment apparatus and driving method thereof |
US11164728B2 (en) | 2018-09-25 | 2021-11-02 | Plasma Ion Assist Co., Ltd. | Plasma treatment apparatus and driving method thereof |
JP2020161264A (en) * | 2019-03-26 | 2020-10-01 | 株式会社プラズマイオンアシスト | Plasma processing device and plasma processing method |
JP7202641B2 (en) | 2019-03-26 | 2023-01-12 | 株式会社プラズマイオンアシスト | Plasma processing apparatus and plasma processing method |
EP3813092A1 (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-28 | EMD Corporation | Plasma source |
JP2021068694A (en) * | 2019-10-23 | 2021-04-30 | 株式会社イー・エム・ディー | Plasma source |
JP7426709B2 (en) | 2019-10-23 | 2024-02-02 | 株式会社イー・エム・ディー | plasma source |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP6468521B2 (en) | 2019-02-13 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5747231B2 (en) | Plasma generating apparatus and plasma processing apparatus | |
KR101016147B1 (en) | Plasma processing system, antenna, and use of plasma processing system | |
KR100471728B1 (en) | Plasma treatment device | |
JP6468521B2 (en) | Inductively coupled antenna unit and plasma processing apparatus | |
KR101088876B1 (en) | Plasma processing apparatus, power supply apparatus and method for using plasma processing apparatus | |
KR100812746B1 (en) | Plasma producing method and apparatus as well as plasma processing apparatus | |
TWI701704B (en) | Plasma producing apparatus and method of plasma processing a substrate | |
US20080302761A1 (en) | Plasma processing system and use thereof | |
KR101594636B1 (en) | High frequency antenna unit and plasma processing apparatus | |
JP2018101463A5 (en) | ||
JP2007149638A (en) | Plasma generation method and device and plasma treatment device | |
JP2010225296A (en) | Inductively coupled antenna unit and plasma processing device | |
KR101743306B1 (en) | Plasma processing apparatus | |
KR100501777B1 (en) | Plasma processing device | |
KR20110066105A (en) | Plasma process apparatus | |
KR20090127219A (en) | Microwave plasma processing apparatus | |
JP2005191056A (en) | Processor | |
Nagatsu et al. | Production of large-area surface-wave plasmas with an internally mounted planar cylindrical launcher | |
JP5461040B2 (en) | Microwave plasma processing equipment | |
TWI770144B (en) | Plasma processing device | |
KR20090009369A (en) | Plasma reactor having inductively coupled plasma source with heater | |
CN115279938A (en) | Sputtering device | |
JP4127488B2 (en) | Plasma processing equipment | |
US20150371825A1 (en) | Plasma processing apparatus | |
JP7398630B2 (en) | plasma processing equipment |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20180615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20180615 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20180719 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20180719 |
|
A871 | Explanation of circumstances concerning accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871 Effective date: 20180719 |
|
A975 | Report on accelerated examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005 Effective date: 20180914 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20180919 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20180927 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20181121 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20181206 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20190107 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6468521 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |