JP4486068B2 - プラズマ生成方法 - Google Patents
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Description
一方、処理容器内に供給されなかった高周波電磁界の一部は、反射電磁界F1としてRLSA515から円筒導波管513を戻っていく。しかし、負荷整合器514により供給側と負荷側とのインピーダンスの整合をとることにより、反射電磁界F1を負荷整合器514により再度反射して、RLSA515からの反射電磁界F1を負荷整合器514からRLSA515へ向かう反射電磁界F2により打ち消すことができる。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スロットアンテナからの反射電力を低減することにある。
また、スロットの放射係数が、アンテナ面の径方向で、アンテナ面の第1の中間部から周縁部へ向かう途中の第2の中間部まで第1の中間部での値を維持し、第2の中間部から周縁部まで単調に減少するスロットアンテナを用いる。
図1〜図4を参照し、本発明にかかるプラズマ処理装置の第1の実施の形態について説明する。図1は、この形態の全体構成を示す図である。このプラズマ処理装置は、被処理体である半導体やLCDなどの基板4を収容しこの基板4に対しプラズマ処理を施す処理容器1と、この処理容器1内に高周波電磁界Fを供給しその作用により処理容器1内にプラズマPを生成する電磁界供給装置10とを有している。
処理容器1の底面周縁部には、真空排気用の排気口5が設けられている。処理容器1の側壁には、処理容器1内にガスを導入するためのガス導入用ノズル6が設けられている。例えばこのプラズマ処理装置がエッチング装置として用いられる場合、ノズル6からArなどのプラズマガスと、CF4 などのエッチングガスとが導入される。
高周波発生器11は、周波数が1GHz〜十数GHzの範囲内の所定周波数(例えば2.45GHz)の高周波電磁界Fを発生させ、出力するものである。なお、高周波発生器11は、マイクロ波帯およびそれより低い周波数帯を含む高周波を出力するものであってもよい。
円偏波変換器13は、円筒導波管12をTE11モードで伝搬する高周波電磁界Fを、その進行方向に対して垂直な面内において、1周期で1回転する回転電磁界に変換するものである。
負荷整合器14は、円筒導波管12の供給側(高周波発生器11側)と負荷側(RLSA15側)とのインピーダンスの整合をとるものである。
ラジアル導波路21の上面となる導体板22の中心部には、円筒導波管12に接続される開口25が形成され、この開口25からラジアル導波路21内に高周波電磁界Fが導入される。ラジアル導波路21の下面となる導体板23には、ラジアル導波路21内を伝搬する高周波電磁界Fを処理容器1内に供給するスロット26が複数形成されている。導体板23とスロット26とからアンテナ面28が構成される。
なお、ラジアル導波路21内に遅波材を配置してもよい。この遅波材は比誘電率が1より大きい誘電体からなり、ラジアル導波路21の管内波長λg が短くなるので、アンテナ面28の径方向に配置されるスロット26を増やし、高周波電磁界Fの供給効率を向上させることが可能である。
図2は、アンテナ面28の一構成例を示す図である。この図において、(a)は図1におけるII−II′線方向からみた平面図、(b)はスロット26の長さの径方向に対する変化を示す図である。図2(b)において、横軸はアンテナ面28の中心Oから径方向の距離であり、縦軸はスロット26の長さLである。
図2(b)に示すように、アンテナ面28の中心部をA、周縁部をB、中心部Aから周縁部Bへ向かう途中の所定位置(以下、第1の中間部という)をCで表すと、アンテナ面28の径方向において、スロット26の長さLは、中心部AのL1から単調に増加して第1の中間部Cで最大長L2になり、第1の中間部Cから周縁部Bまで最大長L2を維持している。したがって、アンテナ面28の最も内側のスロットから径方向の任意のスロットまで、各スロットの長さがその内側のスロットの長さより長く、前記任意のスロットからアンテナ面28の最も外側のスロットまで、各スロットの長さが前記任意のスロットの長さと等しくなっている。なお、0<L1<L2≦λg/2である。
ット26の長さLを同様に形成することにより、ラジアル導波路21から円筒導波管12を戻る電力を小さくすることができる。
(N/2+1/4)×λg ≦L≦(N+1)×λg/2 ・・・(4)
ただし、Nは自然数である(以下同じ)。
を、アンテナ面28の径方向において、中心部Aから第1の中間部Cまで単調に減少させ、第1の中間部Cから周縁部Bまで第1の中間部Cでの長さ(Lの最小長)を維持させる。この場合、アンテナ面28の最も内側のスロットから径方向の任意のスロットまで、各スロットの長さがその内側のスロットの長さより短く、前記任意のスロットからアンテナ面28の最も外側のスロットまで、各スロットの長さが前記任意のスロットの長さと等しくなっている。
N×λg/2≦L≦(N/2+1/4)×λg ・・・(5)
図2(a)には、周方向にのびるスロット26が同心円上に配置されている例を示したが、スロット26を渦巻き線上に配置してもよいし、径方向にのびるスロット26を形成してもよい。
また、径方向に隣り合うスロット26の間隔をλg 程度として、RLSA15を放射型アンテナとしてもよいし、λg/3〜λg/40程度としてリーク型アンテナとしてもよい。
スロット26の平面形状は、図4(a)に示すような矩形でもよいし、図4(b)に示すような平行二直線の両端を円弧などの曲線でつないだ形状であってもよい。また、図4(c)または図4(d)に示すように、図4(a)の矩形の長辺または図4(b)の平行二直線を円弧状にした形状でもよい。スロットの長さLとは、図4(a)では矩形の長辺の長さであり、図4(b)では平行二直線の長さである。なお、スロット26の幅Wは、ラジアル導波路33内の高周波電磁界Fへの影響およびその管内波長などを考慮して、2mm程度とするとよい。
次に、図5を参照し、本発明にかかるプラズマ処理装置の第2の実施の形態について説明する。図5は、この形態で用いられるRLSAのアンテナ面の一構成例を示す図である。この図において、(a)は図2(a)に対応する平面図、(b)はスロットの長さの径方向に対する変化を示す図である。この図では、図2と同一部分または相当部分を同一符号で示しており、その説明を適宜省略する。
アンテナ面228Aは、上に凸の円錐面状をしているが、図7に示すように下に凸の円錐面状をしたアンテナ面228Bを用いることもできる。また、アンテナ面228A,228Bは、円錐面状以外の凸形状であってもよい。
、L…スロットの長さ、P…プラズマ、W…スロットの幅。
Claims (1)
- スロットアンテナのアンテナ面に複数形成されたスロットから処理容器内に電磁界を供給しプラズマを生成するプラズマ生成方法において、
前記スロットの放射係数が、前記アンテナ面の径方向で、前記アンテナ面の中心部から周縁部へ向かう途中の第1の中間部まで単調に増加し、前記第1の中間部から前記周縁部へ向けて前記第1の中間部での値を維持し、
前記スロットの放射係数が、前記アンテナ面の径方向で、前記アンテナ面の前記第1の中間部から前記周縁部へ向かう途中の第2の中間部まで前記第1の中間部での値を維持し、前記第2の中間部から前記周縁部まで単調に減少するスロットアンテナを用いることを特徴とするプラズマ生成方法。
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JP2000306890A (ja) * | 1999-04-21 | 2000-11-02 | Hitachi Ltd | プラズマ処理装置 |
JP2002050615A (ja) * | 2000-08-04 | 2002-02-15 | Tokyo Electron Ltd | ラジアルアンテナ及びそれを用いたプラズマ装置 |
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