JP2022127248A - 誘導結合プラズマ励起用アンテナ、誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
Description
以下に、プラズマ処理システムの構成例について説明する。図1は、プラズマ処理システムの構成の概略を示す断面図である。本実施形態のプラズマ処理システムでは、誘導結合プラズマを用いて基板(ウェハ)Wにプラズマ処理を行う。なお、プラズマ処理対象の基板Wはウェハに限定されるものではない。
次に、第1の実施形態にかかるアンテナユニット14の構成例について説明する。図2は、アンテナユニット14の構成の概略を示す下方から見た平面図である。図3は、アンテナユニット14の構成の概略を示す断面図である。図4は、アンテナユニット14の構成の概略を模式的に示す斜視図である。
以上のように構成されたアンテナユニット14では、電源30の第1のRF生成部31aから供給されたRF電力が、中央プレート端子210aを介して内側導電性プレート210に供給される。これにより、電流が内側導電性プレート210から複数のコイルアセンブリ200に分岐して流れる。この電流によって、鉛直軸方向に磁界が発生し、発生した磁界により、プラズマ処理チャンバ10内に誘導電界が発生する。プラズマ処理チャンバ10内に発生した誘導電界により、中央ガス注入部13からプラズマ処理チャンバ10内に供給された処理ガスがプラズマ化する。そして、プラズマに含まれるイオンや活性種によって、中央領域111a上の基板Wに対して、エッチングや成膜処理等のプラズマ処理が施される。
ここで従来、上述したようにアンテナ中心から分岐線を介して複数のコイルに分岐させる場合、磁力線がコイルの間を自由に通過するため、誘電起電力が発生し、アンテナによる磁界の生成効率が低下する。この点、本第1の実施形態のアンテナユニット14によれば、板状の内側導電性プレート210が磁力線を通過させないため、余分な磁力線の回り込みを抑制することができる。すなわち、内側導電性プレート210をコイルとして機能させないようにできる。したがって、磁界の生成効率を向上させることができる。
また、内側導電性プレート210と外側導電性プレート220の隙間も、磁力線の回り込みを抑制する観点から小さい方が好ましい。
ここで従来、上述したようにアンテナ中心から分岐線を介して複数のコイルに分岐させる場合、アンテナ中心の分岐部では分岐線が近接するため、互いに誘導結合して電流配分比率の偏りが生じ、その結果、アンテナによって生成される磁界の強度の周方向均一性が悪化する。この点、本第1の実施形態のアンテナユニット14によれば、電流の分岐部が板状の内側導電性プレート210であるため、上記のような誘導結合が生じず、各コイルアセンブリ200への電流配分比率に偏りが生じない。したがって、磁界強度の周方向均一性を向上させることができる
次に、第2の実施形態にかかるアンテナユニット14の構成例について説明する。図5は、アンテナユニット14の構成の概略を示す断面図である。図6は、アンテナユニット14の構成の概略を模式的に示す斜視図である。
以上のように構成されたアンテナユニット14では、メインコイル300に流れる電流と、サブアンテナ310に流れる電流とによって、鉛直軸方向に磁界が発生し、発生した磁界により、プラズマ処理チャンバ10内に誘導電界が発生する。プラズマ処理チャンバ10内に発生した誘導電界により、中央ガス注入部13からプラズマ処理チャンバ10内に供給された処理ガスがプラズマ化する。そして、プラズマに含まれるイオンや活性種によって、中央領域111a上の基板Wに対して、エッチングや成膜処理等のプラズマ処理が施される。
ここで、比較例において、サブアンテナ310の構成において導電性プレート350が設けられず、接続部材340、341が連結され、コンデンサ352を介してグランドに接続される場合、従来のアンテナと同様の課題が生じる。すなわち、比較例においては、第1のコイルアセンブリ320と第2のコイルアセンブリ330への電流配分比率の偏りが生じ、その結果、磁界強度の周方向均一性が悪化する。この点、本第2の実施形態のアンテナユニット14によれば、電流の分岐部が板状の導電性プレート350であるため、上記のような誘導結合が生じず、各第1のコイルアセンブリ320と第2のコイルアセンブリ330への電流配分比率に偏りが生じない。したがって、磁界強度の周方向均一性を向上させることができる。
図10に示すように、本第2の実施形態のサブアンテナ310において、導電性プレート350には、中央開口部211から導電性プレート350の外端部(外周縁部)まで径方向に延伸するスリット370が形成されてもよい。スリット370は導電性プレート350を分離するように形成され、後述するようにスリット370によって導電性プレート350における電流が変化する。
パターン1は、図11Aに示すように導電性プレート350にスリット370が形成されないパターンである。パターン1では、第1のコイルアセンブリ320と第2のコイルアセンブリ330に流れる電流Pに対して、導電性プレート350に誘導電流Q1が流れる。かかる場合、偏りB1は小さく抑えることができる。しかしながら、電流Pに対して誘導電流Q1が打ち消すように流れるので、効率E1が小さくなる。
パターン2は、図11Bに示すように平面視において、スリット370が第1の上側コイル端子320aと第2の上側コイル端子330aの間に形成され、且つ、プレート端子350aの反対側に形成されるパターンである。かかる場合、スリット370が形成されていることにより、誘導電流Q2は導電性プレート350を周回せず、パターン1の誘導電流Q1に比べて小さくなる。このため、パターン1の効率E1より、パターン2の効率E2は大きくなる。但し、パターン2の偏りB2は、パターン1の偏りB1より大きくなる。
パターン3は、図11Cに示すように平面視において、スリット370がプレート端子350aの近傍に形成されるパターンである。かかる場合、すべての誘導電流Q3が電流Pと同じ向きになるため、効率E3は大きくなる。但し、パターン3の偏りB3は、パターン2の偏りB2よりさらに大きくなる。
パターン4は、図11Dに示すように平面視において、スリット370がプレート端子350aと第1の上側コイル端子320aの間に形成されるパターンである。かかる場合、すべての誘導電流Q4が電流Pと反対向きになるため、効率E4は小さくなる。しかし、パターン4の偏りB4は小さく抑えることができる。
以上の第2の実施形態では、第1の下側コイル端子320bと第2の下側コイル端子330bはそれぞれグランドに接続されていたが、図12に示すようにこれら第1の下側コイル端子320bと第2の下側コイル端子330bは、コンデンサ380を介して接続されていてもよい。コンデンサ380は、可変容量コンデンサを含む。
以上の第2の実施形態では、サブアンテナ310はメインコイル300の径方向内側に配置されていたが、径方向外側に配置されていてもよい。また、サブアンテナ310は、メインコイル300の径方向内側と径方向外側の双方に配置されていてもよい。すなわち、アンテナアセンブリは、メインコイル300の径方向内側に配置される第1のサブアンテナと径方向外側に配置される第1のサブアンテナとを有してもよい。さらに、サブアンテナ310は、メインコイル300の下方及び/又は上方に配置されていてもよい。
次に、第3の実施形態にかかるアンテナユニット14の構成例について説明する。図13は、アンテナユニット14の構成の概略を模式的に示す斜視図である。
次に、第4の実施形態にかかるアンテナユニット14の構成例について説明する。図14は、アンテナユニット14の構成の概略を模式的に示す斜視図である。
200 コイルアセンブリ
210 内側導電性プレート
210a 中央プレート端子
211 中央開口部
Claims (24)
- 誘導結合プラズマ励起用アンテナであって、
複数のコイルアセンブリと、
前記複数のコイルアセンブリに接続され、中央開口部と、少なくとも1つのプレート端子とを有する導電性プレートと、を備える、誘導結合プラズマ励起用アンテナ。 - 前記プレート端子は、グランド電位又はRF電位に直接的に又は間接的に接続される、請求項1に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記中央開口部又はその近傍から下方に延伸する導電性円筒をさらに備える、請求項1又は2に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記複数のコイルアセンブリの各々は、水平方向に延伸する、又は、水平方向に対して斜めに延伸するコイルセグメントを有し、
前記導電性プレートは、前記少なくとも1つのプレート端子を有する上面と、前記複数のコイルアセンブリに接続される下面とを有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。 - 前記コイルセグメントは、前記コイルアセンブリの底部に配置される、請求項4に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記導電性プレートの周囲に配置され、少なくとも1つの他のプレート端子を有する他の導電性プレートをさらに備え、
前記複数のコイルアセンブリは、前記導電性プレートと前記他の導電性プレートを接続する、請求項1~5のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。 - 前記複数のコイルアセンブリは、
水平方向に延伸する、又は、水平方向に対して斜めに延伸する第1のコイルセグメントと、第1のコイル端子とを有する第1のコイルアセンブリと、
水平方向に延伸する、又は、水平方向に対して斜めに延伸する第2のコイルセグメントと、第2のコイル端子とを有する第2のコイルアセンブリと、を含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。 - 前記導電性プレートは、前記導電性プレートの外周縁部から前記中央開口部まで延伸するスリットを有する、請求項7に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記スリットは、平面視において、前記第1のコイル端子と前記第2のコイル端子の間に形成される、請求項8に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記スリットは、平面視において、前記第1のコイル端子と前記第2のコイル端子に対して前記プレート端子の反対側に形成される、請求項8又は9に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記スリットは、平面視において、前記プレート端子の近傍に形成される、請求項8又は9に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記スリットは、平面視において、前記プレート端子と前記第1のコイル端子の間に形成される、請求項8又は9に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記複数のコイルアセンブリは、それぞれに対応する複数のコイル端子を有し、各コイル端子は、グランド電位又はRF電位に直接的に又は間接的に接続される、請求項1~3のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 前記複数のコイル端子は、前記中央開口部を中心に周方向に等間隔で配置される、請求項13に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナ。
- 誘導結合プラズマ励起用アンテナユニットであって、
RF電位に接続される給電端子を有するメインアンテナと、
前記メインアンテナの内側又は外側に配置されるサブアンテナと、を備え、
前記サブアンテナは、
複数のコイルアセンブリと、
前記複数のコイルアセンブリに接続され、中央開口部と、少なくとも1つのプレート端子とを有する導電性プレートと、を備える、誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット。 - 前記複数のコイルアセンブリは、
水平方向に延伸する、又は、水平方向に対して斜めに延伸する第1のコイルセグメントと、第1のコイル端子とを有する第1のコイルアセンブリと、
水平方向に延伸する、又は、水平方向に対して斜めに延伸する第2のコイルセグメントと、第2のコイル端子とを有する第2のコイルアセンブリと、を含む、請求項15に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット。 - 前記第1のコイルセグメントは、前記第1のコイルアセンブリの底部に配置され、
前記第2のコイルセグメントは、前記第2のコイルアセンブリの底部に配置される、請求項16に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット。 - 前記導電性プレートは、前記導電性プレートの外周縁部から前記中央開口部まで延伸するスリットを有する、請求項15~17のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット。
- 前記複数のコイルアセンブリの各々は、グランド電位に接続される他のコイル端子を有し、
前記少なくとも1つのプレート端子は、グランド電位に接続される、請求項15~18のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット。 - 前記複数のコイルアセンブリの各々は、前記プレート端子に直接的に又は間接的に接続される他のコイル端子を有する、請求項15~18のいずれか一項に記載の誘導結合プラズマ励起用アンテナユニット。
- プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバに取り付けられる中空部材と、
前記中空部材を囲むように前記プラズマ処理チャンバ上又は当該プラズマ処理チャンバの上方に配置されるにアンテナと、を備え、
前記アンテナは、
複数のコイルアセンブリと、
前記複数のコイルアセンブリに接続され、中央開口部と、少なくとも1つのプレート端子とを有する導電性プレートと、を備える、プラズマ処理装置。 - 前記アンテナの上方に配置される導体板をさらに備える、請求項21に記載のプラズマ処理装置。
- 前記中空部材の一部又は全部は、絶縁材料で作製される、請求項21又は22に記載のプラズマ処理装置。
- 前記アンテナと前記中空部材との間に配置される導電性中空部材を備える、請求項21~23のうちいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
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