JP7290065B2 - Plasma processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、真空容器内にプラズマを発生させて、当該プラズマを用いて基板を処理する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 that generates plasma in a vacuum chamber and processes a substrate using the plasma.
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、プラズマ生成チャンバ内に複数のアンテナ導体を配置するとともに、互いに隣り合うアンテナ導体の間に可変コンデンサを接続したものがある。 As disclosed in Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2002-100002, there is a plasma processing apparatus of this type in which a plurality of antenna conductors are arranged in a plasma generation chamber and a variable capacitor is connected between adjacent antenna conductors.
かかる構成によれば、可変コンデンサの容量を変化させることで、アンテナ導体の上での高周波電流分布を変化させることができ、この電流によって生成される誘導結合型プラズマの密度分布を制御することができる。 According to this configuration, by changing the capacitance of the variable capacitor, the high-frequency current distribution on the antenna conductor can be changed, and the density distribution of the inductively coupled plasma generated by this current can be controlled. can.
ところが、このように可変コンデンサを用いた場合、プラズマ生成時に生じる熱により、可変コンデンサの誘電率が変化して静電容量が不意に変動してしまい、可変コンデンサのリアクタンスを安定して制御することが難しい。 However, when a variable capacitor is used in this way, the dielectric constant of the variable capacitor changes due to the heat generated during plasma generation, causing the capacitance to fluctuate unexpectedly. is difficult.
そこで、本願発明者は、静電容量の不意の変動を抑えるべく、アンテナ導体を流れる冷却液を、可変コンデンサの誘電体として用いることで、その冷却液により可変コンデンサを冷却する構成に想到した。 Therefore, the inventor of the present application has come up with a configuration in which the cooling liquid flowing through the antenna conductor is used as the dielectric of the variable capacitor to cool the variable capacitor with the cooling liquid, in order to suppress unexpected fluctuations in the capacitance.
しかしながら、このように静電容量の不意の変動を抑えたとしても、可変コンデンサのリアクタンスが静電容量の逆数に比例することから、図12に示すように、静電容量をゼロから増やそうとした場合に、静電容量の僅かな変化がリアクタンスを大きく変動させてしまい、依然としてリアクタンスの安定した調整が難しい。 However, even if the unexpected fluctuation of the capacitance is suppressed in this way, the reactance of the variable capacitor is proportional to the reciprocal of the capacitance, so as shown in FIG. In this case, a slight change in capacitance causes a large change in reactance, and stable adjustment of reactance is still difficult.
可変コンデンサの全静電容量を小さくすれば、リアクタンスの変動を抑えることはできようが、この場合は、可変コンデンサのリアクタンスが大きくなるため、アンテナ導体とのインピーダンスを調整するためには、例えば別途コンデンサを追加接続する必要があり、アンテナ導体との接続の複雑化や装置全体の大型化を招来する。 If the total capacitance of the variable capacitor is reduced, the change in reactance can be suppressed. A capacitor needs to be additionally connected, which complicates the connection with the antenna conductor and increases the size of the entire device.
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、アンテナ導体に接続される可変コンデンサを冷却してその静電容量の不意の変動を抑えるとともに、アンテナ導体との接続の複雑化や装置全体の大型化を招くことなく、リアクタンスを安定して調整できるようすることをその主たる課題とするものである。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems. The main problem is to stably adjust the reactance without increasing the size of the device.
すなわち本発明に係るプラズマ処理装置は、真空容器内にプラズマを発生させて、当該プラズマを用いて基板を処理するプラズマ処理装置であって、高周波電流が流されて、プラズマを発生させるためのアンテナ導体と、前記アンテナ導体に電気的に接続される可変コンデンサとを備え、前記アンテナ導体は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、前記可変コンデンサの誘電体は、前記アンテナ導体を流れる冷却液により構成されており、前記可変コンデンサは、前記アンテナ導体に電気的に接続される固定電極と、前記固定電極との間でコンデンサを形成する可動電極とを有し、前記可動電極は、前記固定電極との対向面積が変化するように移動し、前記可変コンデンサの静電容量を変化させる容量変更部と、前記容量変更部の移動に関わらず、前記固定電極との間で前記可変コンデンサの静電容量を一定以上に保つ容量保持部とを有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 is a plasma processing apparatus that generates plasma in a vacuum vessel and processes a substrate using the plasma, and includes an antenna for generating plasma by flowing a high-frequency current. a conductor and a variable capacitor electrically connected to the antenna conductor, the antenna conductor having a flow path in which cooling liquid flows, and the dielectric of the variable capacitor connecting the antenna conductor with the antenna conductor. The variable capacitor comprises a flowing coolant and has a fixed electrode electrically connected to the antenna conductor and a movable electrode forming a capacitor therebetween, the movable electrode comprising: a capacitance changing unit that moves so as to change the area facing the fixed electrode to change the capacitance of the variable capacitor; It is characterized by having a capacity holding part for holding the capacitance of the capacitor above a certain level.
このように構成されたプラズマ処理装置によれば、可変コンデンサの誘電体を、アンテナ導体を流れる冷却液により構成しているので、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。
そのうえ、可動電極が、可変コンデンサの静電容量を一定以上に保つ容量保持部を有しているので、容量変更部により静電容量を変化させた場合のリアクタンスの変化量を小さくすることができ、リアクタンスの安定した調整が可能となる。
しかも、容量保持部が、可変コンデンサの静電容量を一定以上に保つので、可変コンデンサのリアクタンスを一定以上にすることができ、別途コンデンサを追加接続することなく、アンテナ導体とのインピーダンスを調整することができ、アンテナ導体との接続の複雑化や装置の大型化を避けられる。
According to the plasma processing apparatus constructed in this manner, the dielectric of the variable capacitor is composed of the coolant flowing through the antenna conductor, so that the variable capacitor can be cooled while suppressing unexpected fluctuations in its capacitance. can be done.
In addition, since the movable electrode has a capacitance holding section that maintains the capacitance of the variable capacitor at a certain level or more, it is possible to reduce the amount of change in reactance when the capacitance is changed by the capacitance changing section. , stable adjustment of the reactance becomes possible.
Moreover, since the capacitance holding part keeps the static capacitance of the variable capacitor at a certain level or more, the reactance of the variable capacitor can be kept at a certain level or more, and the impedance with the antenna conductor can be adjusted without additionally connecting a separate capacitor. This avoids complicating the connection with the antenna conductor and increasing the size of the device.
前記容量保持部は、平面視において、全体として円形状をなす1又は複数の金属板を有することが望ましい。
このような構成であれば、容量保持部により保持する静電容量を変動させることなく一定に保つことができ、可変コンデンサのリアクタンスを精度良く調整することができる。
It is preferable that the capacitance holding portion has one or a plurality of metal plates that are generally circular in plan view.
With such a configuration, the capacitance held by the capacitance holding section can be kept constant without being varied, and the reactance of the variable capacitor can be adjusted with high accuracy.
前記容量保持部を構成する複数の金属板それぞれが、円盤形状であることが望ましい。
このような構成であれば、静電容量を一定に保つことができるうえ、容量保持部を簡単な構成にすることができる。
It is preferable that each of the plurality of metal plates forming the capacitance holding portion has a disk shape.
With such a configuration, the capacitance can be kept constant, and the configuration of the capacitance holding section can be simplified.
前記可変コンデンサは、前記アンテナ導体とは別のアンテナ導体に電気的に接続され、又は接地される第2の固定電極を有し、前記容量変更部は、前記固定電極との間で第1のコンデンサを形成するとともに、前記第2の固定電極との間で第2のコンデンサを形成する可動電極とを有することが望ましい。
この構成であれば、可動電極に外部の回路要素(例えばアンテナ導体や接地)を接続する必要がない。その結果、可動電極と外部の回路要素とを接触させる摺動子(ブラシ)を用いたコネクタを不要にすることができ、摺動子を用いたコネクタにより生じる接続不良を低減することができる。
The variable capacitor has a second fixed electrode that is electrically connected to an antenna conductor different from the antenna conductor or grounded, and the capacitance changing section has a first capacitance between the fixed electrode and the fixed electrode. It is desirable to have a movable electrode forming a capacitor and forming a second capacitor with said second fixed electrode.
With this configuration, it is not necessary to connect an external circuit element (eg, an antenna conductor or ground) to the movable electrode. As a result, it is possible to eliminate the need for a connector using a slider (brush) for bringing the movable electrode into contact with an external circuit element, thereby reducing poor connection caused by a connector using a slider.
このように構成した本発明によれば、アンテナ導体に接続される可変コンデンサを冷却してその静電容量の不意の変動を抑えるとともに、リアクタンスを安定して調整することができる。 According to the present invention configured as described above, the variable capacitor connected to the antenna conductor can be cooled to suppress unexpected fluctuations in the capacitance thereof, and the reactance can be stably adjusted.
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。 An embodiment of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described below 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
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
具体的にプラズマ処理装置100は、図1及び図2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内に配置された直線状のアンテナ導体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導体3に印加する高周波電源4とを備えている。なお、アンテナ導体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導体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 FIGS. 1 and 2, the
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
真空容器2内に、例えば流量調整器(図示省略)及びアンテナ導体3に沿う方向に配置された複数のガス導入口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。
A gas G is introduced into the
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、負のバイアス電圧等であるが、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 for holding the substrate W is provided inside the
アンテナ導体3は、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)複数配置されている。
A plurality of
アンテナ導体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。アンテナ導体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、アンテナ導体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。
The vicinity of both end portions of the
さらに、アンテナ導体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
そして、複数のアンテナ導体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 plurality of
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によりアンテナ導体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 cooling liquid CL circulates through the
また、複数のアンテナ導体3は、図2に示すように、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いる。つまり、互いに隣接するアンテナ導体3における真空容器2の外部に延出した端部同士を接続導体12によって電気的に接続している。具体的には、互いに隣接するアンテナ導体3において一方のアンテナ導体3の端部と他方のアンテナ導体3の端部とを接続導体12により電気的に接続している。
Moreover, as shown in FIG. 2, the plurality of
ここで、接続導体12により接続される2つのアンテナ導体3の端部は同じ側壁側に位置する端部である。これにより、複数のアンテナ導体3は、互いに隣接するアンテナ導体3に互いに逆向きの高周波電流が流れるように構成される。
Here, the ends of the two
そして、接続導体12は内部に流路を有しており、その流路に冷却液CLが流れように構成されている。具体的には、接続導体12の一端部は、一方のアンテナ導体3の流路と連通しており、接続導体12の他端部は、他方のアンテナ導体3の流路と連通している。これにより、互いに隣接するアンテナ導体3において一方のアンテナ導体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導体3に流れる。これにより、共通の冷却液CLにより複数のアンテナ導体3を冷却することができる。また、1本の流路によって複数のアンテナ導体3を冷却することができるので、循環流路11の構成を簡略化することができる。
The
複数のアンテナ導体3のうち接続導体12で接続されていない一方の端部が給電端部3aとなり、当該給電端部3aには、整合回路41を介して高周波電源4が接続される。また、他方の端部である終端部3bは直接接地されている。なお、終端部3bは、コンデンサ又はコイル等を介して接地しても良い。
One end of the plurality of
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、アンテナ導体3に高周波電流IRを流すことができる。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 above configuration, a high frequency current IR can be passed from the high
<接続導体12の構成>
次に接続導体12について、図3~図7を参照して詳細に説明する。なお、図3及び図4などにおいて一部のシール部材などは記載を省略している。
<Configuration of
Next, the
接続導体12は、図3及び図4に示すように、アンテナ導体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と一方のアンテナ導体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と他方のアンテナ導体3の端部とを接続する第2の接続部15とを有している。
As shown in FIGS. 3 and 4, the
第1の接続部14及び第2の接続部15は、アンテナ導体3の端部を取り囲むことによって、アンテナ導体3に電気的に接触するとともに、アンテナ導体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。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
本実施形態の各接続部14、15は、アンテナ導体3の端部において、開口部3Hよりも真空容器2側でOリングなどのシール部材S1を介して液密に装着されるものであり、開口部3Hよりも外側は拘束しないように構成されている(図3参照)。これにより、接続部14、15に対するアンテナ導体3の若干の傾きを許容する構成としている。
Each of the connecting
可変コンデンサ13は、一方のアンテナ導体3に電気的に接続される第1の固定電極16と、他方のアンテナ導体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とを有している。
The
本実施形態の可変コンデンサ13は、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。そして、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を備えている。
The
収容容器19は、一方のアンテナ導体3からの冷却液CLを導入する導入ポートP1と、冷却液Clを他方のアンテナ導体3に導出する導出ポートP2とを有している。導入ポートP1は、収容容器134の一方の側壁(図3では左側壁19a)に形成され、導出ポートP2は収容容器19の他方の側壁(図3では右側壁19b)に形成されており、導入ポートP1及び導出ポートP2は互いに対向した位置に設けられている。なお、本実施形態の収容容器19は、内部に中空部を有する概略直方体形状をなすものであるが、その他の形状であってもよい。
The
第1の固定電極16及び第2の固定電極17は、可動電極18の回転軸C周りに互いに異なる位置に設けられている。本実施形態では、第1の固定電極16は、収容容器19の導入ポートP1から収容容器19の内部に挿入して設けられている。また、第2の固定電極17は、収容容器19の導出ポートP2から収容容器19の内部に挿入して設けられている。これにより、第1の固定電極16及び第2の固定電極17は、回転軸Cに関して対称となる位置に設けられている。
The first
第1の固定電極16は、互いに対向するように設けられた複数の第1の固定金属板161を有している。また、第2の固定電極17は、互いに対向するように設けられた複数の第2の固定金属板171を有している。これら固定金属板161、171はそれぞれ、回転軸Cに沿って互いに略等間隔に設けられている。
The first
そして、複数の第1の固定金属板161は、互いに同一形状をなすものであり、第1のフランジ部材162に支持されている。第1のフランジ部材162は、収容容器19の導入ポートP1が形成された左側壁19aに固定される。ここで、第1のフランジ部材162には、導入ポートP1に連通する貫通孔162Hが形成されている(図5参照)。また、複数の第2の固定金属板171は、互いに同一形状をなすものであり、第2のフランジ部材172に支持されている。第2のフランジ部材172は、収容容器19の導出ポートP2が形成された右側壁19bに固定される。ここで、第2のフランジ部材172には、導出ポートP2に連通する貫通孔172Hが形成されている。これら複数の第1の固定金属板161及び複数の第2の固定金属板171は、収容容器19に固定された状態で、回転軸Cに関して対称となる位置に設けられる。
The plurality of first fixed
また、第1の固定金属板161及び第2の固定金属板171は平板状をなすものであり、図6に示すように、平面視において、回転軸Cに向かうに従って幅が縮小する形状をなしている。そして、各固定金属板161、171において、幅が縮小する端辺161a、171aは回転軸Cの径方向に沿って形成されている。なお、互いに対向する端辺161a、171aのなす角度は、90度である。また、各固定金属板161、171の回転軸C側の先端辺161b、171bは円弧状をなしている。
In addition, the first fixed
可動電極18は、図3に示すように、収容容器19の側壁(図3では前側壁19c)に回転軸C周りに回転可能に軸支される回転軸体181と、当該回転軸体181に支持されて固定電極16、17との対向面積が変化するように移動し、可変コンデンサ13の静電容量を変更する容量変更部18Aとを有している。
The
回転軸体181は、回転軸Cに沿って延びる直線状をなすものである。この回転軸体181は、その一端部が収容容器19の前側壁19cから外部に延出するように構成されている。そして、この収容容器19の前側壁19cにおいてOリングなどのシール部材S2により回転可能に支持される。ここでは、前側壁において2つのOリングにより2点支持されている。また、回転軸体181の他端部は、収容容器19の内面に設けられた位置決め凹部191に回転可能に接触している。
The
また、回転軸体181は、容量変更部18Aを支持する部分181xが金属製などの導電材料から形成され、収容容器19から外部に延出した部分181yが樹脂製などの絶縁材料から形成されている。
The
容量変更部18Aは、回転軸体181に支持されて第1の固定電極16に対向する第1の可動金属板182と、回転軸体181に支持されて第2の固定電極17に対向する第2の可動金属板183とを有している。
The
第1の可動金属板182は、1枚又は複数枚の第1の固定金属板161に対応して複数設けられている。なお、第1の可動金属板182はそれぞれ同一形状をなすものである。また、第2の可動金属板183は、1枚又は複数枚の第2の固定金属板171に対応して複数設けられている。なお、第2の可動金属板183はそれぞれ同一形状をなすものである。これら可動金属板182、183はそれぞれ、回転軸Cに沿って互いに略等間隔に設けられている。また、本実施形態では、各可動金属板182、183が各固定金属板161、171の間に挟まれる構成としてある。図3では、固定金属板161、171を6枚とし、可動金属板182、183を2枚としているが、これに限られない。なお、可動金属板182、183と固定金属板161、171とのギャップは例えば1mmである。
A plurality of first
第1の可動金属板182及び第2の可動金属板183は、図4に示すように、回転軸Cに関して対称となる位置に設けられるとともに、互いに同一形状をなすものである。具体的に各可動金属板182、183は、図6に示すように、平面視において、回転軸Cから径方向外側に行くに従って拡開する扇形状をなすものである。本実施形態では、中心角が90度の扇形状をなすものである。
As shown in FIG. 4, the first
然して、本実施形態の可変コンデンサ13は、図3及び図7に示すように、上述した容量変更部18Aの移動に関わらず、固定電極16、17との間で可変コンデンサ13の静電容量を一定以上に保つ容量保持部18Bをさらに有してなる。
Therefore, as shown in FIGS. 3 and 7, the
この容量保持部18Bは、回転軸体181に支持されて、固定電極16、17との対向面積を一定以上に保持しながら移動するように構成されており、具体的には回転軸体181に支持されて第1の固定電極16及び第2の固定電極17に対向する第3の可動金属板184を有している。
The
第3の可動金属板184は、1枚又は複数枚の第1の固定金属板161に対応して複数設けられている。図3では、第1の可動金属板182や第2の可動金属板183の下方に第3の可動金属板184を3枚設けた構成を示してあるが、第3の可動金属板184の枚数や配置は、これに限られない。なお、第3の可動金属板184と固定金属板161、171とのギャップは例えば1mmである。
A plurality of third
第3の可動金属板184は、ここではそれぞれ同一形状をなし、平面視において、円形状である。つまり、第3の可動金属板184は、第1の固定金属板161及び第2の固定金属板171との対向面積を増減させることなく一定に保ちながら移動する円盤状のものである。
The third
このように構成された可変コンデンサ13において可動電極18を回転させることによって、図8に示すように、第1の固定金属板161及び第1の可動金属板182の対向面積(第1の対向面積A1)が変化し、第2の固定金属板171及び第2の可動金属板183の対向面積(第2の対向面積A2)が変化する。なお、図8では、説明の便宜上、第3の固定金属板184の記載は省略してあるが、第3の固定金属板184は、可動電極18の回転角度θに関わらず、第1の固定金属板161及び第2の固定金属板171との対向面積を一定に保ちながら回転することになる。
By rotating the
本実施形態では、第1の対向面積A1と第2の対向面積A2とは同じように変化する。また、各固定金属板161、171の回転軸C側の先端辺161b、171bが円弧状であり、可動電極18を回転させることによって、第1の対向面積A1と第2の対向面積A2とは、可動電極18の回転角度θに比例して変化する。
In this embodiment, the first facing area A1 and the second facing area A2 change in the same manner. Further, the tip sides 161b and 171b of the fixed
上記の構成において、収容容器19の導入ポートP1から冷却液CLが流入すると、収容容器19の内部が冷却液CLにより満たされる。このとき、第1の固定金属板161及び第1の可動金属板182の間や、第1の固定金属板161及び第3の可動金属板184との間が冷却液CLで満たされるとともに、第2の固定金属板171及び第2の可動金属板183の間や、第2の固定金属板171及び第3の可動金属板184の間が冷却液CLで満たされる。これにより、冷却液CLが第1のコンデンサの誘電体及び第2のコンデンサの誘電体となる。本実施形態では、第1のコンデンサの静電容量と第2のコンデンサの静電容量とは同じである。また、このように構成される第1のコンデンサ及び第2のコンデンサは直列に接続されており、可変コンデンサ13の静電容量は、第1のコンデンサ(又は第2のコンデンサ)の静電容量の半分となる。
In the above configuration, when the coolant CL flows from the introduction port P1 of the
ここで、本実施形態では、第1の固定電極16及び第2の固定電極17と可動電極18との対向方向が、導入ポートP1及び導出ポートP2の対向方向と直交するように構成されている。つまり、固定金属板161、171及び可動金属板182、183が導入ポートP1及び導出ポートP2の対向方向に沿って設けられている。この構成により、収容容器19の内部を冷却液CLが流れやすくなる。その結果、収容容器19内の冷却液CLの置換が容易となり、可変コンデンサ13の冷却を効率良く行うことができる。また、導入ポートP1から流入した冷却液CLは固定金属板161、171及び可動金属板182、183の間に流入しやすく、固定金属板161、171及び可動金属板182、183の間から流出しやすい。その結果、固定金属板161、171及び可動金属板182、183の間の冷却液の置換が容易となり、誘電体となる冷却液CLの温度変化が抑えられる。これにより、可変コンデンサ13の静電容量を一定に維持しやすくなる。さらに、固定金属板161、171及び可動金属板182、183の間に気泡が滞留しにくくなる。
Here, in this embodiment, the facing direction of the first fixed
<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、アンテナ導体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。また、可変コンデンサ13の誘電体をアンテナ導体3を流れる冷却液CLにより構成しているので、可変コンデンサ13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。
<Effects of this embodiment>
According to the
そのうえ、可動電極18が、可変コンデンサ13の静電容量を一定以上に保つ容量保持部18Bを有しているので、容量変更部18Aにより静電容量を変化させた場合のリアクタンスの変化量を小さくすることができ、リアクタンスの安定した調整が可能となる。ここで、図9に示すグラフは、本実施形態の可変コンデンサ13のリアクタンスと、可動電極18の回転角度θと、可変コンデンサ13の静電容量との関係を示したものである。このグラフからも分かるように、本実施形態の可変コンデンサ13によれば、従来構成(図12)に比べて、可動電極18の回転角度θの低角度領域において、可変コンデンサ13のリアクタンスの変化量が小さく、低角度領域におけるリアクタンスの調整が容易であることが見て取れる。
In addition, since the
しかも、容量保持部18Bが、可変コンデンサ13の静電容量を一定以上に保つので、可変コンデンサ13のリアクタンスを一定以上にすることができ、別のコンデンサを追加接続することなく、アンテナ導体3とのインピーダンスを調整することができ、アンテナ導体3との接続の複雑化や装置の大型化を避けられる。
Moreover, since the
加えて、第3の可動金属板184が、平面視において円形状をなすので、容量保持部18Bにより保持する静電容量を変動させることなく一定に保つことができ、可変コンデンサ13のリアクタンスを精度良く調整することができる。
In addition, since the third
また、本実施形態では、可動電極18にアンテナ導体3や接地などの外部の回路要素を接続する必要が無いので、可動電極18と外部の回路要素とを接触させる摺動子(ブラシ)を用いたコネクタを不要にすることができ、摺動子を用いたコネクタにより生じる接続不良を低減することができる。
In this embodiment, since it is not necessary to connect external circuit elements such as the
さらに、本実施形態では、第1の固定電極16及び第2の固定電極17が回転軸C周りにおいて互いに異なる位置に設けられているので、回転軸Cの軸方向における寸法をコンパクトにすることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the first fixed
その上、本実施形態では、各固定電極16、17が複数の固定金属板161、171を有し、可動電極が複数の可動金属板182、183を有するので、固定金属板161、171及び可動金属板182、183の面積を大きくすることなく、電極間の対向面積の最大値を大きくすることができる。
Moreover, in this embodiment, each fixed
<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>
It should be noted that the present invention is not limited to the above embodiments.
前記実施形態では、第1の可動金属板及び第2の可動金属板が2枚、第3の可動金属板が3枚であったが、各可動金属板の枚数はこれに限らず、それぞれの可動金属板が少なくとも1枚あれば良い。 In the above-described embodiment, two first and second movable metal plates and three third movable metal plates were used, but the number of movable metal plates is not limited to this. At least one movable metal plate is sufficient.
また、前記実施形態では、第1の可動金属板及び第2の可動金属板の下方に、第3の可動金属板を設けていたが、各可動金属板の配置はこれに限らず、例えば第1の可動金属板及び第2の可動金属板の上方に、第3の可動金属板を設けても良いし、図10に示すように、第1の可動金属板及び第2の可動金属板と、第3の可動金属板とを、回転軸に沿って交互に設けても良い。 Further, in the above embodiment, the third movable metal plate is provided below the first movable metal plate and the second movable metal plate, but the arrangement of each movable metal plate is not limited to this. A third movable metal plate may be provided above the first movable metal plate and the second movable metal plate, or as shown in FIG. , and the third movable metal plate may be alternately provided along the rotation axis.
さらに、前記実施形態における第3の可動金属板は、それぞれが円盤形状であったが、平面視において、全体が円形状であれば良く、例えば図11に示すように半円盤形状や、図示していないが部円盤形状などであっても良い。なお、図11では、説明の便宜上、第1の可動金属板及び第2の可動金属板の記載は省略してある。 Further, although each of the third movable metal plates in the above embodiment has a disk shape, it is sufficient if the entire third movable metal plate has a circular shape in plan view. Although it is not, it may be a circular disk shape or the like. In addition, in FIG. 11, description of the 1st movable metal plate and the 2nd movable metal plate is abbreviate|omitted for convenience of explanation.
また、第3の可動金属板は、平面視において円形状をなすものに限らず、平面視において矩形状や多角形状や勾玉状など、固定電極16、17との対向面積を一定上に保ちながら移動する形状であれば良い。 In addition, the third movable metal plate is not limited to having a circular shape in plan view, but may have a rectangular shape, polygonal shape, comma-shaped shape, etc. Any shape can be used as long as it can move.
加えて、前記実施形態では、可動電極が回転軸周りに回転するものであったが、可動電極が一方向にスライド移動するものであってもよい。ここで、可動電極がスライドする構成としては、可動電極が固定電極との対向方向に直交する方向にスライドして対向面積が変化するものであってもよいし、可動電極が固定電極との対向方向に沿ってスライドして対向距離が変化するものであってもよい。 In addition, in the above embodiment, the movable electrode rotates around the rotation axis, but the movable electrode may slide in one direction. Here, as a configuration in which the movable electrode slides, the movable electrode may slide in a direction orthogonal to the direction in which it faces the fixed electrode to change the facing area. The facing distance may be changed by sliding along the direction.
また、固定金属板の形状は前記実施形態に限られず、種々の形状とすることができる。 Further, the shape of the fixed metal plate is not limited to the above embodiment, and various shapes can be used.
さらに、前記実施形態では、可変コンデンサが互いに隣接するアンテナ導体の間に設けられているが、アンテナ導体と接地との間に設けられるものであってもよい。この場合、第1の固定電極はアンテナ導体に電気的に接続され、第2の固定電極は接地される。 Furthermore, although the variable capacitor is provided between the antenna conductors adjacent to each other in the above embodiment, it may be provided between the antenna conductor and the ground. In this case, the first fixed electrode is electrically connected to the antenna conductor and the second fixed electrode is grounded.
その上、前記実施形態では、アンテナ導体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。 Moreover, although the antenna conductor has a straight shape in the above embodiment, it may have a curved or bent shape. In this case, the metal pipe may have a curved or bent shape, or the insulating pipe may have a curved or bent shape.
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, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and it goes without saying that various modifications are possible 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
2・・・真空容器
3・・・アンテナ導体
3S・・・流路
CL・・・冷却液
13・・・可変コンデンサ
16・・・第1の固定電極
161・・・固定金属板
17・・・第2の固定電極
171・・・固定金属板
18・・・可動電極
18A・・・容量変更部
18B・・・容量保持部
C・・・回転軸
182・・・第1の可動金属板
183・・・第2の可動金属板
184・・・第3の可動金属板
161a、171a・・・縮小する端辺
161b、171b・・・先端辺
19・・・収容容器
P1・・・導入ポート
P2・・・導出ポート
REFERENCE SIGNS
Claims (4)
高周波電流が流されて、プラズマを発生させるためのアンテナ導体と、
前記アンテナ導体に電気的に接続される可変コンデンサとを備え、
前記アンテナ導体は、内部に冷却液が流れる流路を有しており、
前記可変コンデンサの誘電体は、前記アンテナ導体を流れる冷却液により構成されており、
前記可変コンデンサは、
前記アンテナ導体に電気的に接続される固定電極と、
前記固定電極との間でコンデンサを形成する可動電極とを有し、
前記可動電極は、
前記固定電極との対向面積が変化するように移動し、前記可変コンデンサの静電容量を変化させる容量変更部と、
前記容量変更部の移動に関わらず、前記固定電極との対向面積を一定以上に保持しながら移動し、前記固定電極との間で前記可変コンデンサの静電容量を一定以上に保つ容量保持部とを有する、プラズマ処理装置。 A plasma processing apparatus for generating plasma in a vacuum vessel and processing a substrate using the plasma,
an antenna conductor through which a high frequency current is passed to generate a plasma;
a variable capacitor electrically connected to the antenna conductor;
The antenna conductor has a flow path in which a cooling liquid flows,
the dielectric of the variable capacitor is composed of a coolant flowing through the antenna conductor,
The variable capacitor is
a fixed electrode electrically connected to the antenna conductor;
a movable electrode forming a capacitor with the fixed electrode;
The movable electrode is
a capacitance changing unit that moves so as to change the area facing the fixed electrode to change the capacitance of the variable capacitor;
a capacitance holding unit that maintains the capacitance of the variable capacitor at a certain level or more between itself and the fixed electrode, regardless of the movement of the capacity changing part, and moves while holding the facing area with the fixed electrode at a certain level or more; A plasma processing apparatus.
前記容量変更部は、前記固定電極との間で第1のコンデンサを形成するとともに、前記第2の固定電極との間で第2のコンデンサを形成する可動電極とを有する、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 variable capacitor has a second fixed electrode electrically connected to an antenna conductor different from the antenna conductor or grounded,
4. The capacity changing section has a movable electrode forming a first capacitor with the fixed electrode and forming a second capacitor with the second fixed electrode. The plasma processing apparatus according to any one of .
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