JP4554380B2 - Plasma generating apparatus and plasma generating method - Google Patents
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Description
本発明は、半導体、液晶表示装置、太陽電池等を作製する際に用いるCVD、エッチング又はスパッタリング等の処理に用いられるプラズマ生成装置及びプラズマ生成方法に関する。 The present invention relates to a plasma generation apparatus and a plasma generation method used for a process such as CVD, etching, or sputtering used in manufacturing a semiconductor, a liquid crystal display device, a solar cell, or the like.
プラズマを用いたCVD(Chemical Vapor Deposition)装置をはじめとする半導体製造装置では、プラズマ生成のためにアンテナ素子を用いた電磁波結合型の装置が用いられている。
一方、液晶表示装置やアモルファス型の太陽電池の大型化に伴って、プラズマを用いて各処理を行う半導体製造装置についても、大面積の基板を処理する大型の装置が望まれている。
In semiconductor manufacturing apparatuses such as a CVD (Chemical Vapor Deposition) apparatus using plasma, an electromagnetic wave coupling type apparatus using an antenna element is used for plasma generation.
On the other hand, with the increase in size of liquid crystal display devices and amorphous solar cells, a large-scale device that processes a large-area substrate is also desired for a semiconductor manufacturing device that performs processing using plasma.
このような大型の半導体製造装置において使用する高周波信号の周波数は10MHz〜2.5GHzと高いため、アンテナ素子から放射される電磁波の波長が短い。このため、成膜等の処理の均一性に影響を与えるプラズマの密度分布が均一になるように制御することが一層重要となっている。 Since the frequency of the high frequency signal used in such a large semiconductor manufacturing apparatus is as high as 10 MHz to 2.5 GHz, the wavelength of the electromagnetic wave radiated from the antenna element is short. For this reason, it is more important to control the plasma density distribution that affects the uniformity of processing such as film formation.
このような状況下、特許文献1に示すプラズマCVD装置において、大面積プラズマ生成用アンテナを用いることが提案されている。
具体的には、棒状のアンテナ素子を複数個平面状に配置してアレイ化したアレイアンテナを用いて、電磁波の空間分布を一様にして大面積のプラズマ生成に用いるものである。
Under such circumstances, it has been proposed to use a large-area plasma generating antenna in the plasma CVD apparatus shown in Patent Document 1.
Specifically, an array antenna in which a plurality of rod-like antenna elements are arranged in a plane is arrayed to make the spatial distribution of electromagnetic waves uniform and used for generating a large-area plasma.
しかし、特許文献1に示されるプラズマCVD装置では、アンテナ素子の電磁波の放射によって生成したプラズマの影響を受けて、アンテナ素子の負荷が変化するため、給電線において設定されているインピーダンス(通常50Ω)に常に整合させることが難しい。このため、給電線からの信号がアンテナ素子との接続部分で反射し、アンテナ素子に必要な電力が供給されず、各アンテナ素子からの電磁波の放射が不均一となり、生成されるプラズマの密度分布が一様でなくなる。この結果、生成するプラズマ分布が不均一となり、CVD等による成膜が不均一となるといった問題が生じやすい。 However, in the plasma CVD apparatus disclosed in Patent Document 1, since the load of the antenna element changes due to the influence of the plasma generated by the radiation of the electromagnetic wave of the antenna element, the impedance (usually 50Ω) set in the feeder line It is difficult to consistently match. For this reason, the signal from the feeder line is reflected at the connection with the antenna element, the necessary power is not supplied to the antenna element, the electromagnetic wave radiation from each antenna element becomes uneven, and the density distribution of the generated plasma Is not uniform. As a result, the distribution of generated plasma becomes non-uniform, and problems such as non-uniform film formation by CVD are likely to occur.
そこで、本発明は、上記問題点を解決するために、誘電体で表面が覆われた棒状の導体で構成した複数のアンテナ素子を、平行かつ平面状に配したアレイアンテナを用いて、プラズマを生成させる際、プラズマが均一となるように、インピーダンス整合を容易に行うことができる、簡易な装置構成のプラズマ生成装置及びそのようなプラズマ生成を実現するプラズマ生成方法を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses an array antenna in which a plurality of antenna elements composed of rod-shaped conductors whose surfaces are covered with a dielectric material are arranged in parallel and in a plane, and plasma is generated. An object of the present invention is to provide a plasma generation apparatus having a simple apparatus configuration capable of easily performing impedance matching so that the plasma is uniform when generated, and a plasma generation method for realizing such plasma generation. .
上記目的を達成するために、本発明は、それぞれ誘電体で表面が覆われた棒状の導体からなる複数のアンテナ素子を互いに平行且つ平面状に配したアレイアンテナを用いて、プラズマを生成させるプラズマ生成装置であって、前記複数のアンテナ素子に供給する高周波信号を生成する共通の高周波電源と、前記複数のアンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンス整合のための容量素子及び誘導素子のいずれか一方の調整素子を有する複数のインピーダンス整合器と、前記複数のインピーダンス整合器と前記高周波電源との間に接続された分配器と、前記高周波電源から前記分配器に供給される高周波信号及びその反射波による電流及び電圧を検知する第1のセンサと、前記複数のインピーダンス整合器にそれぞれ対応して配置され且つ前記分配器から対応するインピーダンス整合器に供給される高周波信号及びその反射波による電流及び電圧を検知する複数の第2のセンサと、前記第1のセンサによる検知信号に基づいて前記複数のアンテナ素子がインピーダンス整合の状態に近づくように前記高周波電源を制御して前記高周波電源から出力される高周波信号の周波数を調整すると共に前記複数の第2のセンサによる検知信号に基づいて各アンテナ素子がインピーダンス整合の状態となるように前記複数のインピーダンス整合器をそれぞれ制御して各インピーダンス整合器の前記調整素子として用いられる容量素子の容量または前記誘導素子のインダクタンスを制御する制御器とを有することを特徴とするプラズマ生成装置を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides a plasma for generating plasma using an array antenna in which a plurality of antenna elements each made of a rod-like conductor whose surface is covered with a dielectric material are arranged in parallel and in a plane. A generator, a common high-frequency power source for generating high-frequency signals to be supplied to the plurality of antenna elements, and one of a capacitive element and an inductive element connected to the plurality of antenna elements, respectively, for impedance matching A plurality of impedance matching units having adjustment elements, a distributor connected between the plurality of impedance matching units and the high-frequency power source, a high-frequency signal supplied from the high-frequency power source to the distributor and a reflected wave thereof A first sensor for detecting current and voltage, and a plurality of impedance matching devices, respectively, Serial high-frequency signal is supplied to a corresponding impedance matching device from the distributor and a plurality of second sensor for sensing the current and voltage due to the reflected waves, the first of said plurality of antenna elements based on the detection signal by the sensor The high frequency power supply is controlled so as to approach the impedance matching state, the frequency of the high frequency signal output from the high frequency power supply is adjusted, and each antenna element is impedance matched based on detection signals from the plurality of second sensors. And a controller for controlling the capacitance of the capacitive element used as the adjustment element of each impedance matching unit or the inductance of the inductive element by controlling each of the plurality of impedance matching units so as to be in the state of A plasma generating apparatus is provided.
また、各インピーダンス整合器の前記調整素子は、一端が前記分配器と接続された第1の容量素子と、一端が前記アンテナ素子と接続された第2の容量素子とからなり、前記第1の容量素子の他端と前記第2の容量素子の他端はいずれも接地され、前記制御器は、前記第1の容量素子の容量を制御することが好ましい。
このようなプラズマ生成装置は、生成される前記プラズマを、基板の成膜に用いるCVD装置又は基板のエッチングに用いるエッチング装置であることが好ましい。
The adjustment element of each impedance matching unit includes a first capacitive element having one end connected to the distributor and a second capacitive element having one end connected to the antenna element. both the other end of the capacitive element and the other end of the second capacitor is grounded, the controller preferably controls the capacity of the first capacitor.
Such a plasma generation apparatus is preferably a CVD apparatus used for film formation of a substrate or an etching apparatus used for etching a substrate.
また、本発明は、それぞれ誘電体で表面が覆われた棒状の導体からなる複数のアンテナ素子を互いに平行且つ平面状に配したアレイアンテナを用いて、プラズマを生成させるプラズマ生成方法であって、高周波信号を生成し、生成された前記高周波信号をそれぞれインピーダンス整合のための容量素子及び誘導素子のいずれか一方の調整素子を有する複数のインピーダンス整合器を介して前記複数のアンテナ素子に分配供給し、分配する前の前記高周波信号及びその反射波による電流及び電圧を検知し、前記複数のインピーダンス整合器に分配供給される前記高周波信号及びその反射波による電流及び電圧をそれぞれ検知し、分配する前の前記高周波信号及びその反射波に対する検知信号に基づいて前記複数のアンテナ素子がインピーダンス整合の状態に近づくように前記高周波信号の周波数を調整すると共に前記複数のインピーダンス整合器に分配供給される前記高周波信号及びその反射波に対する検知信号に基づいて前記複数のアンテナ素子がそれぞれインピーダンス整合の状態となるように各インピーダンス整合器の前記調整素子として用いられる前記容量素子の容量または前記誘導素子のインダクタンスを制御することを特徴とするプラズマ生成方法を提供する。 Further, the present invention is a plasma generation method for generating plasma using an array antenna in which a plurality of antenna elements each made of a rod-shaped conductor whose surface is covered with a dielectric material are arranged in parallel and in a plane, A high-frequency signal is generated, and the generated high-frequency signal is distributed and supplied to the plurality of antenna elements via a plurality of impedance matching units each having one of a capacitance element and an induction element for impedance matching. The high-frequency signal before distribution and the current and voltage due to the reflected wave are detected and the high-frequency signal distributed and supplied to the plurality of impedance matching units and the current and voltage due to the reflected wave are respectively detected and distributed. the high frequency signal and the plurality of antenna elements impedance based on a detection signal for the reflected wave The high frequency signal and the plurality of antenna elements based on a detection signal for the reflected wave is distributed and supplied to the plurality of impedance matching as well as adjust the frequency of the high frequency signal so as to approach the state of engagement of each of impedance matching A plasma generation method is provided, wherein the capacitance of the capacitive element used as the adjustment element of each impedance matching device or the inductance of the inductive element is controlled so as to be in a state.
それぞれ誘電体で表面が覆われた棒状の導体からなる複数のアンテナ素子を互いに平行且つ平面状に配したアレイアンテナを用いてプラズマを生成させる際、各アンテナ素子に給電する共通の高周波信号の周波数を制御することで、各アンテナ素子のインピーダンス整合を共通に行うことができる。このため、インピーダンス整合器の構成を簡略にすることができ、自動制御の追従性も向上し、制御時間が短縮される。
When generating the plasma by using an array antenna arranged in mutually parallel and planar multiple antenna elements made of a conductor rod-shaped surface is covered with a respective dielectric, the frequency of the common frequency signals fed to each antenna element By controlling the above, impedance matching of each antenna element can be performed in common. For this reason, the configuration of the impedance matching device can be simplified, the followability of automatic control is improved, and the control time is shortened.
以下、本発明のプラズマ生成装置及びプラズマ生成方法について詳細に説明する。
図1は、本発明のプラズマ生成装置の一実施形態であるプラズマCVD装置10の構成を説明する概略構成図である。図2は、CVD装置10のアンテナ素子の配置を説明する図である。図2においては、高周波信号を伝送する給電線を図示し、後述するインピーダンス整合を行うための制御器及び制御線は図示されていない。
Hereinafter, the plasma generation apparatus and the plasma generation method of the present invention will be described in detail.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating a configuration of a
CVD装置10は、ガラス基板やシリコンウエハ等の処理基板12にプラズマCVDを用いて成膜処理を行う装置である。
CVD装置10は、反応容器14、処理基板12を載置する基板台16、反応容器14の壁面に設けられ、原料ガスを導入する導入口18、反応容器14の壁面に設けられ、減圧のために原料ガス等を排気する排気口20、反応容器14に設けられ、原料ガスを反応室に放出するガス放射板24、反応容器14内に設けられた複数のアンテナ素子22、反応容器14の外側に設けられるインピーダンス整合器26、アンテナ素子22に給電する高周波電源28、高周波電源28及びインピーダンス整合器26を制御する制御器30、アンテナ素子22に給電される高周波信号の電流及び電圧を検出する第1電流・電圧センサ32、インピーダンス整合器26を個別に調整するために電流及び電圧を検出する第2電流・電圧センサ34、第1電流・電圧センサ32と第2電流・電圧センサ34との間に設けられる分配器33を有する。
The
The
反応容器14は、金属製の容器であり、反応容器14の壁面は接地されている。
基板台16は、処理基板12がアンテナ素子22に対向するように、処理基板12を載置する台であり、基板台12の内部には処理基板12を加熱する図示されない発熱体が設けられ、さらに接地された図示されない電極板が設けられている。この電極板はバイアス電源に接続されて、バイアス電圧が印加されてもよい。
The
The substrate table 16 is a table on which the
導入口18は、反応容器14の上面側に設けられ、原料ガスを供給する供給管19と接続されている。供給管19は、図示されない原料ガス源と接続されている。導入口18から供給される原料ガスは、成膜の種類によって変わるが、例えば、低温ポリシリコンTFT液晶の場合、シリコン膜の作製に際してはシランガスが、またゲート絶縁膜の作製に際してはTEOSが好適に用いられる。
The
反応容器14の上側には、原料ガス分散室23が、ガス放射板24によって下側の反応室25と仕切られて構成される。
ガス放射板24は、SiCからなる板状部材に0.5mm程度の貫通穴が複数あけられ、原料ガスが下側の反応室25に一定の流速で放射するようになっている。なお、ガス放射板24は、セラミック材で構成されてもよいし、CVDにより成膜された板状部材であってもよい。ガス放射板24には金属膜が形成されており接地されている。
排気口20は、反応容器14内を所定の圧力に減圧した原料ガスの雰囲気とするために、図示されない真空ポンプと接続した排気管21に接続されている。
On the upper side of the
The
The
ガス放射板24下側の反応室22の上側部分には、ガス放射板24に対向するように、アレイ状に設けられた複数のアンテナ素子22が設けられている。
複数のアンテナ素子22は、図2に示すように、互いに平行にかつ平面状に配置されて、モノポールアンテナからなるアレイアンテナを形成する。このアレイアンテナは、ガス放射板24及び基板台16に載置される処理基板12に対して平行に設けられる。
モノポールアンテナであるアンテナ素子22は、図2に示すように隣接するアンテナ素子22と互いに逆方向に反応容器12内の壁面から突出しており、給電方向が逆向きとなっている。これらのアンテナ素子22は、それぞれマッチングボックスであるインピーダンス整合器26と接続されている。
In the upper part of the
As shown in FIG. 2, the plurality of
As shown in FIG. 2, the
各アンテナ素子22は、電気伝導率の高い導体からなる棒状(パイプであってもよい)を成し、使用する高周波の波長の(2n+1)/4倍(nは0または正の整数である)の長さをモノポールアンテナであるアンテナ素子の放射長さとする。各アンテナ素子22の表面は、石英チューブ等の誘電体で被覆されている。棒状の導体を誘電体で被覆することで、アンテナ素子22としての容量とインダクタンスが調整されており、これにより、アンテナ素子22の突出方向に沿って高周波電流を効率よく伝播させることができ、電磁波を効率よく放射させることができる。
このように誘電体で覆われたアンテナ素子22は、反応容器14の内壁に開けた開口に電気的に絶縁して取り付けられており、アンテナ素子22の高周波電流供給端の側が、インピーダンス整合器26に接続されている。
Each
The
アンテナ素子22は、ガス放射板24の近傍に設けられるので、アンテナ素子22から放射される電磁波は、隣接するアンテナ素子22間で電磁波が相互に影響を及ぼし合うことなく、ガス放射板24の接地されている金属膜の作用によって鏡像関係に形成される電磁波と作用して、アンテナ素子毎に所定の電磁波を形成する。さらに、アレイアンテナを構成するアンテナ素子22は、隣接するアンテナ素子22と給電方向が逆向きとなっているので、反応室25において電磁波は均一に形成される。
Since the
インピーダンス整合器26には、一方の側がアンテナ素子22の端部と接続された容量素子26aと、一方の側が給電線27と接続された容量素子26bが設けられ、容量素子26aと容量素子26bの他方の側は、お互いに接地されている。
容量素子26bは、容量素子を構成する電極間が可変に構成され、容量(特性パラメータ)が自在に調整できるようになっている。この容量の調整は、電極を移動させるサーボモータ26cによって調整される。容量素子26bの容量の調整は、後述する高周波電源28が発生する高周波信号の周波数の調整とともに用いて、プラズマの生成中にアンテナ素子22の負荷の変化によって生じるインピーダンスの不整合を是正するために用いられる。
The impedance matching
The
高周波電源28は、図示されない高周波発振回路及び増幅器により構成され、制御器30からの信号に応じて、発振周波数が可変となるように構成されている。
制御器30は、後述する第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34の検知信号に応じて、高周波電源28の発振周波数の変更及びインピーダンス整合器26の調整を行う制御部分である。
The high
The
第1電流・電圧センサ32は、高周波電源28からの高周波信号がアンテナ素子22にインピーダンスの整合された状態で給電されているか否かを検知するために、高周波電源28の出力端近傍で電流及び電圧を検知する部分である。第1電流・電圧センサ32は、分配器33を介してインピーダンス整合器26と接続されている。第2電流・電圧センサ34は、各インピーダンス整合器26の入力端近傍に個別に設けられ、各インピーダンス整合器26の調整を行うために、電流及び電圧を検知する部分である。インピーダンス整合がなされていない場合、給電線27とアンテナ素子22の接続部分で高周波信号の反射波が発生し、これによって電流と電圧間に位相差が生じる。このため、第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34において電流、電圧を検知することで、インピーダンス整合の状態か、不整合の状態かを検知することができる。
第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34の検知信号は、制御器30に供給される。
The first current /
Detection signals of the first current /
制御器30は、第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34からの検知信号に基づいて、インピーダンス整合の状態か否かを判断し、判断の結果に応じて、高周波電源28及びインピーダンス整合器26のサーボモータ26cを制御する制御信号を生成して、高周波電源28及びサーボモータ26cに供給する部分である。
例えば、各アンテナ素子22において不整合と判断される場合、高周波電源28を制御して、高周波信号の周波数を調整して、複数のアンテナ素子22がインピーダンス整合される状態となるように調整される。この後、依然として不整合と判断されるアンテナ素子22のインピーダンス整合器26のサーボモータ26cに対して、個別にインピーダンス整合するように、制御信号を生成する。
このように、制御器30は、アンテナ素子22に共通の高周波信号の周波数を制御して、すべてのアンテナ素子22をインピーダンス整合の状態に近づけ、この後、サーボモータ26cによって個別に調整する。
なお、本実施形態では、第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34の双方を設けた構成であるが、本発明では、いずれか一方の電流・電圧センサを設ければよい。しかし、より正確な制御を行うには、第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34の双方を設けた構成とすることが好ましい。
Based on the detection signals from the first current /
For example, when it is determined that each
As described above, the
In the present embodiment, both the first current /
このようなCVD装置10では、反応容器14内に導入口18から原料ガスを送り込み、一方、排出口20に接続した図示されない真空ポンプを作動させて通常1Pa〜数100Pa程度の真空雰囲気を反応容器14内につくる。この状態でアンテナ素子22に高周波信号を給電することで、アンテナ素子22の周囲に電磁波が放射される。これにより、反応容器14内でプラズマが発生するとともに、ガス放射板24から放射された原料ガスが励起されてラジカルをつくる。その際、発生したプラズマは導電性を有するので、アンテナ素子22から放射された電磁波はプラズマで反射され易い。このため、電磁波はアンテナ素子22周辺の局部領域に局在化する。
これにより、プラズマはアンテナ素子22の近傍に局在化して形成される。
In such a
Thereby, the plasma is localized and formed in the vicinity of the
このとき、電磁波の放射するアンテナ素子22の周辺には、局在化したプラズマが発生しているので、アンテナ素子22の負荷も変化する。このため、アンテナ素子22は、インピーダンス整合の状態から不整合の状態に変化し、高周波電源28から供給される高周波信号の、アンテナ素子22との接続部分における反射率は高くなり、給電が十分に行われなくなる。その際、各アンテナ素子22の負荷変動も異なるため、各アンテナ素子22における不整合の状態も異なる。このため、アンテナ素子22から放射される電磁波も分布を持ち、その結果、発生するプラズマの密度分布も空間で変動することとなる。
このようなプラズマの密度分布の空間変動は、処理基板12の成膜処理等にとって好ましくない。このため、各アンテナ素子22からの電磁波の放射が一定になり、均一なプラズマが生成されるように、各アンテナ素子22のインピーダンス整合が行われなければならない。
At this time, localized plasma is generated around the
Such a spatial variation in the plasma density distribution is not preferable for the film forming process of the
アンテナ素子22のインピーダンス整合は、具体的には、供給される高周波信号の電流と電圧の位相差がゼロとなり、かつアンテナ素子22のインピーダンスと給電線27のインピーダンス(例えば50オーム)が容量素子26a,26bを介して一致するように、高周波信号の周波数及び容量素子26bの容量を調整する。
このような調整は、第1電流・電圧センサ32及び第2電流・電圧センサ34で検知された電流、電圧の情報が検知信号として制御器30に供給される。
制御器30では、検知信号に基づいて高周波信号の周波数、さらには容量素子26bの容量が設定され、高周波電源28及びサーボモータ26cを制御する制御信号が生成される。
こうして、制御信号が高周波電源28及びサーボモータ26cに供給されて、アンテナ素子22と信号線27との間のインピーダンス整合が行われる。
Specifically, the impedance matching of the
In such adjustment, information on the current and voltage detected by the first current /
The
In this way, the control signal is supplied to the high-
図3(a)は、図1に示すCVD装置10のインピーダンス整合器26におけるアンテナ素子22と容量素子26a,26bの接続関係を示す図である。
インピーダンス整合器26は、図3(a)の他に、図3(b)に示すように、アンテナ素子22に対して容量素子26aと容量素子26dを直列に接続し、容量素子26aと容量素子26dとの間に高周波信号の給電点を設けるように構成してもよい。
この場合においても、高周波信号の周波数を制御するとともに容量素子26dの容量を制御することにより、アンテナ素子22と信号線27のインピーダンス整合を行うことができる。
FIG. 3A is a diagram showing a connection relationship between the
In addition to FIG. 3A, the
Also in this case, impedance matching between the
なお、本実施形態では、アンテナ素子22のインピーダンス整合のために容量素子(キャパシタ)を用いたが、誘導素子(インダクタ)を用いて、インダクタンス(特性パラメータ)を制御してもよい。
このように、CVD装置10では、アレイ状に設けられた複数のアンテナ素子22のそれぞれに対して、インピーダンス整合を行うために容量素子26bを設け、この素子の容量(特性パラメータ)と高周波信号の周波数を制御する。
In this embodiment, a capacitive element (capacitor) is used for impedance matching of the
As described above, in the
これに対して、高周波信号の周波数の制御の替わりに、容量素子26aを制御対象とした場合、アンテナ素子22に対応して設けられる各インピーダンス整合器26において、容量素子26bのサーボモータ26cの他に、容量素子26aにもサーボモータを設ける必要がある。このため、インピーダンス整合器は複雑な構成となる。例えば、16個のアンテナ素子22に対して高価なサーボモータを32個設ける必要があり、制御対象の数も増大する。このためCVD装置全体のコストは増大するほか、制御対象の数の増大に伴ってインピーダンス整合の追従性も悪くなる。
一方、本発明におけるCVD装置10において制御対象とする高周波信号は、各アンテナ素子22に共通の信号なので、各アンテナ素子22に対応して設けられるインピーダンス整合器では1つの容量素子(容量素子26b)を制御対象とすればよい。このため、各インピーダンス整合器26において、容量素子26bのサーボモータ26cを1つ設けるだけで済む。また、アンテナ素子22に給電する共通の高周波信号の周波数を制御するので、各アンテナ素子22に対して共通にインピーダンス整合を行いつつ、各アンテナ素子22毎の微細な調整を容量素子26bにより行うことができる。このため、インピーダンス整合器26における自動制御の追従性が向上し、制御時間が短縮される。
On the other hand, when the
On the other hand, the high-frequency signal to be controlled in the
なお、上記実施形態では、高周波信号の周波数と容量素子の容量を制御したが、本発明においては、高周波信号の周波数と容量素子の容量のいずれか一方を制御するようにしてもよい。例えば、本装置が、プラズマ発生前の段階でインピーダンス整合の状態にある場合、高周波信号の周波数と容量素子の容量のいずれか一方を調整することで、インピーダンス整合を概略達成することができるからである。
しかし、インピーダンス整合を正確に行うには、高周波信号の周波数と容量素子の容量を制御することが好ましい。
また、上記実施形態のCVD装置10は、複数のアンテナ素子を平行かつ平面状に配したアレイアンテナを備えるが、本発明におけるプラズマ生成装置は、1つのアンテナ素子を用いてプラズマを生成する装置であってもよい。
In the above embodiment, the frequency of the high frequency signal and the capacitance of the capacitive element are controlled. However, in the present invention, either the frequency of the high frequency signal or the capacitance of the capacitive element may be controlled. For example, when this device is in an impedance matching state before plasma generation, impedance matching can be roughly achieved by adjusting either the frequency of the high frequency signal or the capacitance of the capacitive element. is there.
However, in order to accurately perform impedance matching, it is preferable to control the frequency of the high-frequency signal and the capacitance of the capacitive element.
In addition, the
以上、本発明のプラズマ生成装置及びプラズマ生成方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良や変更をしてもよいのはもちろんである。例えば、本発明のプラズマ生成装置は、CVD装置の他にエッチング装置にも好適に用いることができる。 The plasma generation apparatus and the plasma generation method of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention. Of course. For example, the plasma generation apparatus of the present invention can be suitably used for an etching apparatus in addition to a CVD apparatus.
10 プラズマCVD装置
12 処理基板
14 反応容器
16 基板台
18 導入口
19 導入管
20 排気口
21 排気管
22 アンテナ素子
23 原料ガス分散室
24 ガス放射板
25 反応室
26 インピーダンス整合器
28 高周波電源
30 制御器
32 第1電流・電圧センサ
34 第2電流・電圧センサ
DESCRIPTION OF
22
Claims (4)
前記複数のアンテナ素子に供給する高周波信号を生成する共通の高周波電源と、
前記複数のアンテナ素子にそれぞれ接続され、インピーダンス整合のための容量素子及び誘導素子のいずれか一方の調整素子を有する複数のインピーダンス整合器と、
前記複数のインピーダンス整合器と前記高周波電源との間に接続された分配器と、
前記高周波電源から前記分配器に供給される高周波信号及びその反射波による電流及び電圧を検知する第1のセンサと、
前記複数のインピーダンス整合器にそれぞれ対応して配置され且つ前記分配器から対応するインピーダンス整合器に供給される高周波信号及びその反射波による電流及び電圧を検知する複数の第2のセンサと、
前記第1のセンサによる検知信号に基づいて前記複数のアンテナ素子がインピーダンス整合の状態に近づくように前記高周波電源を制御して前記高周波電源から出力される高周波信号の周波数を調整すると共に前記複数の第2のセンサによる検知信号に基づいて各アンテナ素子がインピーダンス整合の状態となるように前記複数のインピーダンス整合器をそれぞれ制御して各インピーダンス整合器の前記調整素子として用いられる前記容量素子の容量または前記誘導素子のインダクタンスを制御する制御器と
を有することを特徴とするプラズマ生成装置。 A plasma generation apparatus that generates plasma using an array antenna in which a plurality of antenna elements each formed of a rod-shaped conductor whose surface is covered with a dielectric material are arranged in parallel and in a plane,
A common high-frequency power source for generating a high-frequency signal to be supplied to the plurality of antenna elements;
A plurality of impedance matching units each connected to the plurality of antenna elements and having an adjustment element of any one of a capacitive element and an inductive element for impedance matching;
A distributor connected between the plurality of impedance matching units and the high-frequency power source;
A first sensor that detects a high-frequency signal supplied from the high-frequency power source to the distributor and a current and a voltage due to a reflected wave thereof ;
A plurality of second sensors that are respectively arranged corresponding to the plurality of impedance matching units and that detect a high-frequency signal supplied from the distributor to the corresponding impedance matching unit and a current and a voltage due to a reflected wave thereof ;
Based on the detection signal from the first sensor, the frequency of the high-frequency signal output from the high-frequency power source is adjusted by controlling the high-frequency power source so that the plurality of antenna elements approach an impedance matching state. The capacitance of the capacitive element used as the adjustment element of each impedance matching unit by controlling each of the plurality of impedance matching units so that each antenna element is in an impedance matching state based on a detection signal from the second sensor And a controller for controlling the inductance of the inductive element .
前記第1の容量素子の他端と前記第2の容量素子の他端はいずれも接地され、
前記制御器は、前記第1の容量素子の容量を制御する請求項1に記載のプラズマ生成装置。 The adjustment element of each impedance matching unit includes a first capacitive element having one end connected to the distributor and a second capacitive element having one end connected to the antenna element.
The other end of the first capacitive element and the other end of the second capacitive element are both grounded,
Wherein the controller, the plasma generating apparatus according to claim 1 for controlling the capacitance of the first capacitor.
高周波信号を生成し、
生成された前記高周波信号をそれぞれインピーダンス整合のための容量素子及び誘導素子のいずれか一方の調整素子を有する複数のインピーダンス整合器を介して前記複数のアンテナ素子に分配供給し、
分配する前の前記高周波信号及びその反射波による電流及び電圧を検知し、
前記複数のインピーダンス整合器に分配供給される前記高周波信号及びその反射波による電流及び電圧をそれぞれ検知し、
分配する前の前記高周波信号及びその反射波に対する検知信号に基づいて前記複数のアンテナ素子がインピーダンス整合の状態に近づくように前記高周波信号の周波数を調整すると共に前記複数のインピーダンス整合器に分配供給される前記高周波信号及びその反射波に対する検知信号に基づいて前記複数のアンテナ素子がそれぞれインピーダンス整合の状態となるように各インピーダンス整合器の前記調整素子として用いられる前記容量素子の容量または前記誘導素子のインダクタンスを制御する
ことを特徴とするプラズマ生成方法。 A plasma generation method for generating plasma using an array antenna in which a plurality of antenna elements each made of a rod-shaped conductor whose surface is covered with a dielectric material are arranged in parallel and in a plane,
Generate high-frequency signals,
The generated high-frequency signal is distributed and supplied to the plurality of antenna elements via a plurality of impedance matching units each having one of a capacitance element and an inductive element for impedance matching,
Detecting the high-frequency signal before distribution and the current and voltage due to the reflected wave ,
Detecting the high-frequency signal distributed and supplied to the plurality of impedance matching units and the current and voltage due to the reflected wave , respectively;
Based on the high-frequency signal before distribution and the detection signal for the reflected wave , the frequency of the high-frequency signal is adjusted so that the plurality of antenna elements approach the impedance matching state and distributed to the plurality of impedance matching units. The capacitance of the capacitive element used as the adjustment element of each impedance matching unit or the induction element so that the plurality of antenna elements are in an impedance matching state based on the high-frequency signal and the detection signal for the reflected wave . A plasma generation method characterized by controlling inductance .
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