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TW201436652A - 電漿處理裝置 - Google Patents

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TW201436652A
TW201436652A TW102138258A TW102138258A TW201436652A TW 201436652 A TW201436652 A TW 201436652A TW 102138258 A TW102138258 A TW 102138258A TW 102138258 A TW102138258 A TW 102138258A TW 201436652 A TW201436652 A TW 201436652A
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Taiwan
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plasma processing
power supply
processing apparatus
coil
capacitor
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TW102138258A
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English (en)
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Yohei Yamazawa
Jun Yamawaku
Chishio Koshimizu
Takafumi Kimura
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
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Abstract

揭示一種可降低供電線或匹配器中的功率損失之電漿處理裝置。電漿處理裝置(100)係具備:複數個電漿處理部(3);匹配器(4),在複數個電漿處理部(3)之電漿負載與高頻電源部(2)之間進行阻抗匹配;供電部(5),對複數個電漿處理部(3)供應在匹配器(4)所阻抗匹配之高頻電力。供電部(5)係具有對複數個電漿處理部(3)的各個,使用感應耦合供應高頻電力之感應耦合部(6)。感應耦合部(6)係包含:直線狀的1次側供電棒(7),從高頻電源部(2)經由匹配器(4)的輸出,被供給有高頻電力;及複數個2次側線圈(8),藉由在1次側供電棒(7)周圍所產生之高頻變動磁通量使產生感應電動勢,並對複數個電漿處理部(3)的各個供應由該感應電動勢所產生的感應電流。

Description

電漿處理裝置
該發明係關於電漿處理裝置。
在具有複數個電漿處理部之電漿處理裝置中,對複數個電漿處理部施加電漿激發用高頻電力時,並聯地連接複數個電漿處理部於1個或複數個高頻電源。例如,在專利文獻1中記載有並聯地連接複數個電漿處理部於1個高頻電源之電漿處理裝置。
〔先前技術文獻〕 〔專利文獻〕
〔專利文獻1〕日本登錄實用新案第3010443號公報
但是,使複數個電漿處理部並聯連接於1個或複數個高頻電源,會導致電漿處理部之阻抗降低。例如,若將一台電漿處理部之阻抗Z設為“Z=R+iX”,則並聯連接N台時的合成阻抗Ztotal為“Ztotal=R/N+iX/N”。
另一方面,高頻電源之高頻功率P係“P=RI2”。因此,在高頻功率P相同時,將導致電阻成份R變小,而電流I變大。
如此,並聯連接複數個電漿處理部於1個或複數個高頻電源時,由於電阻成份R變小而電流I變大,而存在有供電線或匹配器中的功率損失增加之情況。
又,由於電流I變大,因此導致可並聯連接於1個高頻電源之電漿處理部的個數亦受到限制。因此,在想要增加電漿處理部個數的情況下,會存在有不得不準備複數個高價的高頻電源,而導致無法達成降低電漿處理裝置之製造成本要求的情況。
該發明係提供一種可降低供電線或匹配器中的功率損失之電漿處理裝置。
又,該發明係在可降低供電線或匹配器中的功率損失之電漿處理裝置中,提供一種能夠對複數個電漿處理部有效率地分配供電的電漿處理裝置。
該發明之第1態樣之電漿處理裝置,係具備:高頻電源部,產生高頻電力;複數個電漿處理部;匹配器,在前述複數個電漿處理部之電漿負載與前述高頻電源部之間進行阻抗匹配;及供電部,對前述複數個電漿處理部供應在前述匹配器所阻抗匹配的高頻電力,前述供電部係具有對前述複數個電漿處理部的各個,使用感應耦合來供應前述高頻電力之感應耦合部,前述感應耦合部係包含:直線狀的1次側供電棒,從前述高頻電源部經由前述 匹配器的輸出,被供給有前述高頻電力;複數個2次側線圈,藉由在前述直線狀之1次側供電棒周圍所產生之高頻變動磁通量使發生感應電動勢,並對前述複數個電漿處理部之各個供應由該感應電動勢所產生的感應電流。
該發明之第2態樣之電漿處理裝置係具備:高頻電源部,產生高頻電力;複數個電漿處理部;匹配器,在前述複數個電漿處理部之電漿負載與前述高頻電源部之間進行阻抗匹配;及供電部,經由前述匹配器的輸出對前述複數個電漿處理部供應在前述高頻電源部所產生的高頻電力,前述供電部係具有對前述複數個電漿處理部的各個,使用感應耦合來供應前述高頻電力之感應耦合部,前述高頻電力係以在前述感應耦合部分岐而被分配供電至前述複數個電漿處理部各個的方式來予以構成。
根據該發明,能夠提供一種可降低供電線或匹配器中的功率損失之電漿處理裝置。又,該發明係在可降低供電線或匹配器中的功率損失之電漿處理裝置中,能夠提供一種對複數個電漿處理部有效率地分配供電之電漿處理裝置。
G‧‧‧被處理體
1‧‧‧處理模組
2‧‧‧高頻電源部
3‧‧‧電漿處理部
4‧‧‧匹配器
5‧‧‧供電部
6‧‧‧感應耦合部
7‧‧‧1次側供電棒
7a‧‧‧1次側供電線圈
8‧‧‧2次側線圈
11‧‧‧上部電極
12‧‧‧下部電極
13‧‧‧電容器
14‧‧‧電容器
15‧‧‧導電線
17‧‧‧2次側供電線
18‧‧‧電容器
19‧‧‧中間電容器
〔圖1〕概略地表示該發明之一實施形態之電漿處理裝置之一例的剖面圖。
〔圖2〕電漿處理部之等效電路圖。
〔圖3〕概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第1變形例的剖面圖。
〔圖4〕電漿處理部之等效電路圖。
〔圖5〕概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第2變形例的剖面圖。
〔圖6〕電漿處理部之等效電路圖。
〔圖7〕概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第3變形例的剖面圖。
〔圖8A〕表示可在第3變形例使用之2匝線圈之一例的平面圖。
〔圖8B〕圖8A所示之2匝線圈之一例的側視圖。
〔圖9A〕表示2匝線圈之連接例的側視圖。
〔圖9B〕表示2匝線圈之連接例的側視圖。
〔圖9C〕表示2匝線圈之連接例的側視圖。
〔圖9D〕表示2匝線圈之連接例的側視圖。
〔圖10〕表示電漿處理部為奇數個時之一構成例的剖面圖。
〔圖11〕表示並聯連接及使感應耦合分岐合成時之一構成例的剖面圖。
〔圖12〕概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第4變形例的剖面圖。
〔圖13〕概略地表示第4變形例之變形例的剖面圖。
〔圖14〕概略地表示第4變形例之變形例的剖面 圖。
〔圖15〕概略地表示第4變形例之變形例的剖面圖。
〔圖16〕概略地表示第4變形例之變形例的剖面圖。
〔圖17A〕概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第5變形例的平面圖。
〔圖17B〕概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第5變形例的剖面圖。
以下,參照附加圖面說明該發明的一實施形態。在該說明中,涵蓋參照之所有圖面,對於相同部份標示相同的參考符號。
圖1係概略地表示該發明之一實施形態之電漿處理裝置之一例的剖面圖。
如圖1所示,一實施形態之電漿處理裝置100係具備處理模組1與高頻電源部2。在處理模組1之內部設有進行電漿處理用的處理室1a,在處理室1a之內部收容有複數個對被處理體G進行電漿處理的電漿處理部3。高頻電源部2係使高頻電力產生。高頻電力係被輸入至匹配器4。匹配器4係在複數個電漿處理部3之電漿負載與高頻電源部2之間進行阻抗匹配。在匹配器4所阻抗匹配之高頻電力,係藉由供電部5被供應至複數個電漿處理部 3。
本例之供電部5係具有對複數個電漿處理部3的各個,使用感應耦合來供應高頻電力之感應耦合部6。感應耦合部6係包含:直線狀的1次側供電棒7,從高頻電源部2經由匹配器4的輸出,被供給有高頻電力;及複數個2次側線圈8。複數個2次側線圈8係藉由在直線狀之1次側供電棒7周圍所產生之高頻變動磁通量Φ使產生感應電動勢,並對複數個電漿處理部3的各個供應由該感應電動勢所產生的感應電流I。
複數個電漿處理部3係沿水平方向並聯配置。相同地,複數個2次側線圈8係沿水平方向並聯配置。1次側供電棒7係以被感應耦合於2次側線圈8各個的方式,沿水平方向一直線地延伸。被施加於1次側供電棒7之高頻電力在2次側線圈8的各個被分岐,而被分配供電至複數個電漿處理部3之各個。2次側線圈8之線圈面的法線方向,係以高頻變動磁通量Φ貫穿2次側線圈8各個之回路內的方式,對水平方向偏移。在本例中,2次側線圈8之線圈面的法線方向係對水平方向偏移90°。在本例中,2次側線圈8被設為矩形線圈。2次側線圈8係不僅可為矩形線圈,亦可為圓形線圈。但是,根據矩形線圈,與圓形線圈相比,在有所限制的空間中,線圈面的面積能夠以最大限度增大的方式來予以配置,可獲得能夠更有效率地產生較大的感應電動勢V之優點。又,矩形線圈為完整的矩形較佳,但即使為不完整的矩形而將圓形線圈 設成為接近矩形之形狀(以下稱為大致矩形),亦能夠有效率地獲得較大之感應電動勢V。又,亦能夠增加線圈的匝數來增大感應電動勢V。
1次側供電棒7及複數個2次側線圈8係被設於處理模組1之處理室1a外。處理模組1之外壁為接地。1次側供電棒7之一端係被連接於匹配器4,而另一端係被連接於處理模組1且接地。
複數個電漿處理部3,係各別具備由彼此電容耦合之上部電極11及下部電極12所構成之平行板型電極對。上部電極11及下部電極12係被配置於處理室1a的內部。在下部電極12載置有被處理體G。被處理體G之一例,係被利用於平板顯示器或太陽能電池之製造的玻璃基板。被處理體G並不限於玻璃基板者,亦可為半導體晶圓。
2次側線圈8的一端係被連接於上部電極11,另一端係經由電容器13被連接於下部電極12。下部電極12係被連接於處理模組1且接地。1次側供電棒7及下部電極12亦可直接接地,或亦可經由電容器接地。在圖2中,係表示電漿處理部3之等效電路圖。
如圖2所示,複數個電漿處理部3係各別構成為包含由上部電極11及下部電極12所構成之平行板型電極對、2次側線圈8及電容器13的閉合電路。在本例中,平行板型電極對、2次側線圈8及電容器13彼此串聯連接而構成閉合電路。在圖2所示的閉合電路中,電容 器13亦可不存在。但,藉由使電容器13存在於閉合電路中,與不經由電容器13且以導電線直接連接的情況相比,能夠獲得使圖2所示之閉合電路之阻抗Z降低的方式來進行調整之優點。高頻變動磁通量Φ貫穿2次側線圈8之線圈面時,在2次側線圈8會產生感應電動勢V,而藉由該感應電動勢V使感應電流I流至2次側線圈8。感應電流I係能夠以下述第(1)式來予以表示。
I=V/Z...(1)
由第(1)式,可理解到只要降低圖2所示之閉合電路的阻抗Z,則感應電流I會上升。在降低阻抗Z時,只要使例如電容器13之電容設定為2次側線圈8之電感L與電極對及電容器13之合成電容C接近於串聯諧振(series resonance)狀態即可。亦即,電容器13的電容係被設定成接近於ωL-1/(ωC)=0(ω為角頻率)為佳。但,由於動作會容易變得不穩定,因此去除完整之串聯諧振狀態(ωL-1/(ωC)=0)為較佳。
如此,設置電容器13,並以閉合電路之阻抗下降的方式來設定電容器13的電容,藉此,能夠以足夠大於來自匹配器4之輸出電流的值來產生感應電流I。由於能夠產生較大的感應電流I,因此在由上部電極11及下部電極12所構成之平行板型電極對之間,能夠有效率地產生電漿。
又,能夠藉由作為阻抗之虛數部分之電抗X 的符號,來調整感應電流I的方向。特別在具有負的電抗X時,由於在2次側線圈8激發之感應電流I所形成的磁場係具有與1次側供電棒7所形成的磁場相同之方向而能夠增強彼此,因此可期望更進一步提高效率。將電抗X之符號設為負時,只要將電容器13之電容值設成為小於完整之串聯諧振狀態之電容值的值即可。進一步說明,為了將電抗X之符號設為負,而能夠藉由較小地設定2次側線圈8之電感L之值及電極對及電容器13之合成電容C之值之至少任一方的值來加以實現。
又,電容器13係亦可為電容值固定者,但為電容值可變之可變電容器較佳。這是因為只要是可變電容器,則能夠更細微地調節閉合電路的阻抗。
且,透過將電容器13設為可變電容器,亦能夠在電漿處理期間藉由反饋控制來控制電流值/電壓值等的控制值,又,在進行維修時亦能夠調整成在維修後之電漿處理中適當的電容值,並在電漿處理期間不改變電容值等之運用。
根據該一實施形態之電漿處理裝置100,不並聯連接高頻電源部2與複數個電漿處理部3,而使用感應耦合對複數個電漿處理部3分配供給來自高頻電源部2之高頻電力。在感應耦合中,係如前述能夠因應感應電動勢與2次側閉合電路之阻抗的比,使2次側輸出電流的總和大於輸入電流。較大之電流係僅在2次側亦即複數個電漿處理部3各個閉合電路中流動,而在1次側例如供電棒7 或匹配器4僅有小電流流動。因此,能夠直接消解無助於電漿生成之部位例如供電棒7(供電線)或匹配器4中的功率損失增加之情況。
藉此,根據一實施形態,可獲得之優點係能夠得到可降低供電線或匹配器中的功率損失之效率佳的電漿處理裝置。
又,僅有小電流在1次側流動,因此能夠降低來自高頻電源部2的輸出電流。因此,亦可增加可並聯連接於1個高頻電源部2之電漿處理部3的個數。例如,在並聯連接高頻電源部2與複數個電漿處理部3時,例如,以往是因應高頻電源部2的輸出而必需增加高價的高頻電源部2個數。
對此,根據一實施形態,能夠降低來自高頻電源部2的輸出電流,因此,亦可能以1台高頻電源部2,而同時在電漿處理部驅動複數單元。因此,亦能夠獲得可降低電漿處理裝置之製造成本的優點。
又,根據一實施形態,供電部5與感應耦合部6被一體化。因此,能夠將較大之電流流經之處僅設於複數個電漿處理部3的附近。亦即,使供電部5與感應耦合部6一體化,並將較大之電流流經之處僅設於複數個電漿處理部3的附近,亦能夠促進抑制功率損失增大之優點。
接下來,對上述一實施形態之變形例的幾個變形例進行說明。
(第1變形例)
圖3係概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第1變形例的剖面圖,圖4係電漿處理部的等效電路圖。
如圖3及圖4所示,若僅從一方對上部電極11及下部電極12進行供電,則因上部電極11之電阻成份R1及下部電極12之電阻成份R2而在上部電極11及下部電極12之間的處理空間面內,會產生電漿不平衡的可能性。為了防止該電漿不平衡,如第1變形例之電漿處理裝置100a所示,經由電容器14將相對於上部電極11及下部電極12的,來自2次側線圈8的饋電點之相反側彼此連接即可。電容器14被配置於處理室1a外,且,以使上部電極11內部之電流分佈及下部電極12內部之電流分佈為均等的方式來加以調整電容器14。
在該電容器14中,亦可為電容值固定者,或亦可為電容值可變之可變電容器。若為可變電容器,則可獲得之優點係能夠更均等而細微地調節上部電極11內部之電流分佈及下部電極12內部之電流分佈。
(第2變形例)
圖5係概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第2變形例的剖面圖,圖6係電漿處理部的等效電路圖。
如圖5及圖6所示,第2變形例之電漿處理裝置100b與圖1所示之電漿處理裝置100不同之處係將 2個電漿處理部3合併成1個閉合電路。即使複數個電漿處理部3沒有一個個形成為閉合電路,亦可例如在左右之電漿處理部3彼此共有感應耦合部6而形成為1個閉合電路。該情況下,左右的電漿處理部3其相互供應之高頻電力的相位會形成為反相,但即使形成為反相亦不會對電漿生成產生問題。
(第3變形例)
圖7係概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第3變形例的剖面圖。
如圖7所示,第3變形例之電漿處理裝置100c與圖1所示之電漿處理裝置100不同之處,係包括使用1次側供電線圈7a來代替1次側供電棒7的情況,及構成在感應耦合部6分岐而對複數個電漿處理部3之各個分配供應高頻電力的情況。在本例中,1次側供電線圈7a為複數個,而在複數個1次側供電線圈7a之各個設定有感應耦合部6。在感應耦合部6之各個包含有1個1次側供電線圈7a與2個以上之2次側線圈8。藉此,高頻電力係在感應耦合部6被分岐,而能夠分配供電於複數個電漿處理部3之各個。作為實現該感應耦合部6之分岐用的線圈,係能夠舉出以例如2匝線圈為例。
圖8A係表示可在第3變形例使用之2匝線圈之一例的平面圖,圖8B係其側視圖。
如圖8A及圖8B所示,能夠以重疊構成1次 側供電線圈7a用之導電線與構成2次側線圈8用之導電線而維持重疊狀態捲繞成線圈狀的方式,來予以形成2匝線圈101。
如圖9A所示,沿水平方向並聯配置2個該2匝線圈101,並使用導電線15電性連接1次側供電線圈7a其各個之一端。將各個2次側線圈8之一端、另一端分別電性連接於不同的電漿處理部3。如此,如同圖7所示之感應耦合部6,能夠使2個2次側線圈8從1個1次側供電線圈7a分岐。
又,分岐數係如圖9A所示,並不限於“2”者。例如,如圖9B所示,沿水平方向並聯配置3個2匝線圈101,並使用導電線15以形成1條線圈的方式連接1次側供電線圈7a,並將各個2次側線圈8之一端、另一端分別電性連接於不同的電漿處理部3。如此,能夠使3個2次側線圈8從1個1次側供電線圈7a分岐。
如此,可藉由改變2匝線圈101的疊層數,將分岐數設定為“2以上之自然數”之任意數。
且,在如圖9A及圖9B的例子中,雖使用導電線15將各個1次側供電線圈7a的一端電性連接,但如圖9C及圖9D所示,亦可將1次側供電線圈7a當作為1個,並在1個1次側供電線圈7a上捲繞2以上之2次側線圈8。如此,能夠使2以上之2次側線圈8從1個1次側供電線圈7a分岐。
又,如位於圖10之最端部的感應耦合部6所 示,亦可將來自某1個地方之感應耦合部6的分岐數設為1。若將感應耦合部6之1個地方的分岐數設為1,例如即使電漿處理部3之個數為奇數時,亦可獲得能夠適用一實施形態之電漿處理裝置的優點。
又,在圖7所示之電漿處理裝置100c中係將複數個1次側供電線圈7a串聯連接於匹配器4與接地點之間。但,如圖11所示,從匹配器4起至複數個1次側供電線圈7a,亦可藉由並聯連接之供電線16來進行連接。若從匹配器4起至複數個1次側供電線圈7a,藉由分支狀所分岐之供電線16來加以連接,則能夠使從匹配器4之輸出起至各1次側供電線圈7a的距離彼此相等。因此,可獲得之優點係存在於從匹配器4之輸出起至各1次側供電線圈7a之電阻成份全部相同,並能夠均一地對複數個1次側供電線圈7a之各個供應高頻電力,而可在複數個電漿處理部3之各個形成更穩定的電漿生成。
(第4變形例)
圖12係概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第4變形例的剖面圖。
如圖12所示,第4變形例之電漿處理裝置100d與如圖1所示之電漿處理裝置100不同之處,係包含感應耦合部6從高頻電源部2經由匹配器4的輸出被供給有高頻電力之1個1次側供電線圈7a與複數個2次側線圈8,而複數個2次側線圈8之各個係沿水平方向被配 置於1個1次側供電線圈7a的內側。本例之1個1次側供電線圈7a為矩形線圈或大致為矩形線圈,2次側線圈8之各個亦被設成例如矩形線圈或大致為矩形線圈。
如此,亦可在水平方向長長地形成1個1次側供電線圈7a,並在其內側配置複數個2次側線圈8。
根據該第4變形例,可獲得之優點係例如能夠使從複數個2次側線圈8起至沿水平方向而配置之複數個電漿處理部3之2次側供電線17的各個長度構成為彼此大致相等。
又,在本第4變形例中,亦可如下述進一步加以變形。
例如,如圖13所示,將一端連接於匹配器4之矩形線圈或大致為矩形線圈1次側供電線圈7a的另一端係亦可經由電容器18而接地。本例之接地點係處理模組1,在本例之1次側供電線圈7a的另一端係經由電容器18而被連接於處理模組1。電容器18係例如適當地調整1次側供電線圈7a之阻抗。電容器18係雖亦可為電容值被固定者,但由適當地調整1次側供電線圈7a之阻抗的觀點出發,如圖13所示,電容值係使用可變之可變電容器為最佳。又,在上述例子中,電容器13雖經由下部電極12接地,但亦可直接接地。如圖13所示之例子的電容器13係例如直接連接於處理模組1而接地。
另外,適當地調整1次側供電線圈7a之阻抗的電容器18,係亦能夠使用於上述一實施形態及第1~第 3變形例之任一。又,關於直接使電容器13接地,亦能夠適用於上述一實施形態及第1~第3變形例之任一。
又,如圖14所示,亦可以覆蓋矩形或大致為矩形之複數個2次側線圈8的方式沿著複數個2次側線圈8之外周部來予以形成1次側供電線圈7a。在本例中,係沿著複數個2次側線圈8之各個的外周部使1次側供電線圈7a彎曲或曲線地形成,以使1次側供電線圈7a覆蓋矩形或大致為矩形之複數個2次側線圈8之各個的外周部。如本例,若沿著複數個2次側線圈8之外周使1次側供電線圈7a例如彎曲或曲線地形成時,則1次側供電線圈7a與2次側線圈8相對向的區域會增大,而相較於使未彎曲或曲線之情況,能夠進一步獲得高耦合度。因此,可更有效率地產生感應電動勢V。
又,為了增大感應電動勢V,因此,增加1次側供電線圈7a的匝數時,1次側供電線圈7a的長度將增加。1次側供電線圈7a的長度例如形成為1m以上時,則會有因在1次側供電線圈7a內部發生電位差的波長效果,而在電路內產生放電並無法與2次側線圈8有效率地結合之虞。在該情況下,如圖15所示,在1次側供電線圈7a內以適當間隔插入電容器(以下稱為中間電容器)19,並藉由中間電容器19來分割1次側供電線圈7a即可。相較於分割前的長度,被分割後之1次側供電線圈7a各個的長度比較短。如此,使用中間電容器19來分割1次側供電線圈7a,縮短1次側供電線圈7a各個的長 度,藉此,能夠減低上述波長效果,並可獲得即使分割前之1次側供電線圈7a的長度形成為例如1m以上時,亦能夠提高與2次側線圈8之耦合效率的優點。
又,作為分割1次側供電線圈7a用之適當間隔(可容許於所分割之1次側供電線圈7a的最大長度)的具體例,若將高頻電力的波長設為λ,則高頻電壓Vpp會在λ/4產生最大的變化,因此,若將中間電容器設置於1次側供電線圈7a之0~λ/4的位置,則可期待降低上述波長效果,但在實際應用上,係將中間電容器19設置於λ/32~λ/4的位置為較佳。藉此,被分割之1次側供電線圈7a各個的長度,係可抑制於0~λ/4(m)之範圍,實際應用上係能夠抑制於λ/32~λ/4(m)之範圍,且能夠減低上述波長效果。又,如圖16所示,1次側供電線圈7a亦可設成為在從匹配器4被輸出後,沿水平方向在供電部5之內部延伸,並在供電部5之例如端部進行僅一次折回的構成。在該情況下,可獲得能夠縮短1次側供電線圈7a之長度的優點,但當然亦可使用中間電容器19來將被分割之1次側供電線圈7a之各個的長度抑制於0~λ/4(m)之範圍,實際應用上係可抑制於λ/32~λ/4(m)之範圍。
又,在圖12~圖16所示之第4變形例之任一,如上述,亦可藉由阻抗之虛數部分之電抗X的符號,調整感應電流I的方向。特別是,將電抗X之符號設為負時,在2次側線圈8激發之感應電流I所形成的磁場係與 1次側供電線圈7a所形成的磁場相同方向而增強彼此的磁場。因此,期待能夠更進一步提高效率。將電抗X之符號設為負時,只要將電容器13之電容值設為小於完整之串聯諧振狀態之電容值的值即可。更進一步說明,為了將電抗X之符號設為負,而能夠藉由較小地設定2次側線圈8之電感L之值及電極對及電容器13之合成電容C之值之至少任一方的值來加以實現。
又,亦可構成為在設於2次側線圈8與電漿處理部3之間之2次側供電線17的各個設置電容器13,並調節電容器13之電容來控制對複數個電漿處理部3之各個的分配供電量。
該情況下,電容器13係其電容值為可變之可變電容器為較佳。若將電容器13設為可變電容器,則可獲得能夠實現更細微控制分配供電量的優點。
且,透過將電容器13設為可變電容器,亦能夠在電漿處理期間藉由反饋控制來控制電流值/電壓值等的控制值,又,在進行維修時亦能夠調整成在維修後之電漿處理中適當的電容值,並在電漿處理期間不改變電容值等之運用。
另外,在第4變形例中,雖然複數個2次側線圈8係設成矩形線圈或大致為矩形線圈,但亦可使用圓形線圈,而在第4變形例及第4變形例之更進一步之變形例的各個係可進行各種組成並加以實施。且,在第4變形例及第4變形例之更進一步之變形例的各個中,係將1次 側供電線圈7a設成1個,但亦可設置二個以上之例如矩形線圈或大致為矩形線圈之1次側供電線圈7a,並在設置有二個以上之1次側供電線圈7a之例如各個的內側例如以並排配置的方式配置複數個2次側線圈8。
(第5變形例)
圖17A係概略地表示一實施形態之電漿處理裝置之第5變形例的平面圖,圖17B係概略地表示第5變形例的剖面圖。
如圖17A及圖17B所示,第5變形例之電漿處理裝置100e與如圖1所示之電漿處理裝置100不同之處,係包含感應耦合部6從高頻電源部2經由匹配器4的輸出供給高頻電力之1個1次側供電線圈7a與複數個2次側線圈8,而以改變複數個2次側線圈8各個之位置例如角度θ來調節1個1次側供電線圈7a與複數個2次側線圈8各個的耦合度的方式,構成為控制對複數個電漿處理部3之各個的分配供電量。
如此,亦可以調節一個1次側供電線圈7a與複數個2次側線圈8各個之耦合度的方式,控制對複數個電漿處理部3之各個的分配供電量。在本例之情況下,耦合度之調節係例如具有與第4變形例之電容器13之電容調節相同之機能。因此,亦可從設於2次側線圈8與電漿處理部3之間之2次側供電線17的各個,省略在第4變形例所說明之電容器13。可獲得之優點係能夠藉由省略 電容器13,來縮短較大之感應電流所流經之2次側供電線的配線長,並能夠更進一步抑制功率損失增大。
上述,雖依照一實施形態說明了該發明,但該發明並不限定於上述一實施形態而可進行各種變形。又,該發明的實施形態其上述一實施形態並非唯一的實施形態,變形例亦不限定於上述第1~第5變形例者。
例如,在上述一實施形態中,沿水平方向並聯配置複數個電漿處理部3及複數個2次側線圈8。但,複數個電漿處理部3及複數個2次側線圈8被並排配置即可,例如亦可沿高度方向依序層疊複數個電漿處理部3及複數個2次側線圈8。
又,上述一實施形態係用於對比半導體晶圓大型之玻璃基板進行電漿處理為較佳。對玻璃基板進行電漿處理之電漿處理裝置,係電漿處理部的尺寸為公尺等級而為大型。相較於處理半導體晶圓之電漿處理部,處理玻璃基板之大型的電漿處理部易增加並聯連接於1個或複數個高頻電源時之供電部5或匹配器4中的功率損失。從該情況,上述一實施形態係適用於具有尺寸為公尺等級之大型電漿處理部之電漿處理裝置為較佳。
1‧‧‧處理模組
1a‧‧‧處理室
2‧‧‧高頻電源部
3‧‧‧電漿處理部
4‧‧‧匹配器
5‧‧‧供電部
6‧‧‧感應耦合部
7‧‧‧1次側供電棒
8‧‧‧2次側線圈
11‧‧‧上部電極
12‧‧‧下部電極
13‧‧‧電容器
100‧‧‧電漿處理裝置
I‧‧‧感應電流
G‧‧‧被處理體
Φ‧‧‧高頻變動磁通量

Claims (35)

  1. 一種電漿處理裝置,係具備:高頻電源部,產生高頻電力;複數個電漿處理部;匹配器,在前述複數個電漿處理部之電漿負載與前述高頻電源部之間進行阻抗匹配;及供電部,對前述複數個電漿處理部供應在前述匹配器所阻抗匹配的高頻電力,前述供電部係具有對前述複數個電漿處理部的各個,使用感應耦合來供應前述高頻電力之感應耦合部,前述感應耦合部係包含:直線狀之1次側供電棒,從前述高頻電源部經由前述匹配器的輸出,被供給有前述高頻電力;複數個2次側線圈,藉由在前述直線狀之1次側供電棒周圍所產生之高頻變動磁通量使發生感應電動勢,並對前述複數個電漿處理部之各個供應由該感應電動勢所產生的感應電流。
  2. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部及前述複數個2次側線圈係並排配置,前述1次側供電棒係直線狀地延伸,以使感應耦合於並排配置之複數個2次側線圈之各個,前述高頻電力係以在前述2次側線圈被分岐且被分配供電至前述複數個電漿處理部之各個的方式來予以構成。
  3. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述2次側線圈係使矩形線圈或圓形線圈接近於矩形之形狀的線圈。
  4. 如申請專利範圍第1項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部,係各別具備彼此電容耦合之平行板型電極對。
  5. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部係各別構成為包含前述平行板型電極對與前述2次側線圈之閉合電路,以大於來自前述匹配器之輸出電流的值,使產生在前述閉合電路各別產生之感應電流的各個總合。
  6. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部係各別構成為包含前述平行板型電極對、前述2次側線圈及電容器之閉合電路,以相較於不經由前述電容器而直接連接於前述閉合電路時,使前述閉合電路之阻抗降低的方式,來調整包含於前述閉合電路各個之前述電容器的電容值。
  7. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部係各別構成為包含前述平行板型電極對、前述2次側線圈及電容器之閉合電路,將包含於前述閉合電路各個之前述電容器的電容值調整成小於前述閉合電路之阻抗形成為最小之電容值的值。
  8. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置,其中,以大於來自前述匹配器之輸出電流的值,使產生在前 述閉合電路各別產生之感應電流的各個總合。
  9. 如申請專利範圍第5項之電漿處理裝置,其中,藉由調整前述閉合電路各個之電抗值並使同一方向之電流流動至前述閉合電路各個,而使由前述2次側線圈之電流產生的磁通量與由前述1次側供電棒之電流產生之磁通量朝向相同方向。
  10. 如申請專利範圍第9項之電漿處理裝置,其中,將前述閉合電路各個之電抗值設為負。
  11. 如申請專利範圍第6項之電漿處理裝置,其中,前述電容器為電容值可變之可變電容器。
  12. 如申請專利範圍第4項之電漿處理裝置,其中,相對於前述平行板型電極對的,來自前述2次側線圈的饋電點之相反側彼此,係經由第2電容器而連接。
  13. 如申請專利範圍第12項之電漿處理裝置,其中,前述第2電容器,係以前述平行板型電極對內部之電流分佈為均等的方式來進行調整者。
  14. 如申請專利範圍第13項之電漿處理裝置,其中,前述第2電容器為電容值可變之可變電容器。
  15. 一種電漿處理裝置,係具備:高頻電源部,產生高頻電力;複數個電漿處理部;匹配器,在前述複數個電漿處理部之電漿負載與前述 高頻電源部之間進行阻抗匹配;及供電部,經由前述匹配器的輸出對前述複數個電漿處理部供應在前述高頻電源部所產生的高頻電力,前述供電部係具有對前述複數個電漿處理部之各個,使用感應耦合供應前述高頻電力之感應耦合部,前述高頻電力係以在前述感應耦合部被分岐而被分配供電至前述複數個電漿處理部各個的方式來予以構成。
  16. 如申請專利範圍第15項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部,係各別具備彼此電容耦合之平行板型電極對。
  17. 如申請專利範圍第15項之電漿處理裝置,其中,前述感應耦合部係具有:1或2以上之1次側供電線圈,從前述高頻電源部經由前述匹配器的輸出,被供給有前述高頻電力;複數個2次側線圈,藉由在前述1或2以上之1次側供電線圈周圍所產生之高頻變動磁通量使發生感應電動勢,並對前述電漿處理部供應由該感應電動勢所產生的感應電流。
  18. 如申請專利範圍第17項之電漿處理裝置,其中,從前述匹配器之輸出將前述高頻電力供應至前述1或2以上之1次側供電線圈的供電線係並聯連接,以使從前 述匹配器之輸出起至前述1或2以上之1次側供電線圈的距離彼此相等。
  19. 如申請專利範圍第15項之電漿處理裝置,其中,前述感應耦合部係包含:1或2以上之1次側供電線圈,從前述高頻電源部經由前述匹配器的輸出,被供給有前述高頻電力;複數個2次側線圈,藉由在前述1或2以上之1次側供電線圈周圍所產生之高頻變動磁通量使發生感應電動勢,並對前述電漿處理部供應由該感應電動勢所產生的感應電流,前述複數個2次側線圈之各個,係被並排配置於前述1或2以上之1次側供電線圈的內側。
  20. 如申請專利範圍第19項之電漿處理裝置,其中,從前述複數個2次側線圈起至前述複數個電漿處理部之2次側供電線的各個長度,係構成為彼此相等。
  21. 如申請專利範圍第19項之電漿處理裝置,其中,以前述1次側供電線圈覆蓋前述2次側線圈的方式,沿前述2次側線圈之外周予以形成。
  22. 如申請專利範圍第19項之電漿處理裝置,其中,前述1次側供電線圈及前述2次側線圈,係矩形線圈 或大致為矩形線圈。
  23. 如申請專利範圍第17項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部係各別構成為包含前述平行板型電極對與前述2次側線圈之閉合電路,以大於來自前述匹配器之輸出電流的值,產生在前述閉合電路各別產生之感應電流的各個總合。
  24. 如申請專利範圍第17項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部係各別構成為包含前述平行板型電極對、前述2次側線圈及電容器之閉合電路,以相較於不經由前述電容器而直接連接於前述閉合電路時,使前述閉合電路之阻抗降低的方式,來調整包含於前述閉合電路各個之前述電容器的電容值。
  25. 如申請專利範圍第17項之電漿處理裝置,其中,前述複數個電漿處理部係各別構成為包含前述平行板型電極對、前述2次側線圈及電容器之閉合電路,將包含於前述閉合電路各個之前述電容器的電容值調整成小於前述閉合電路之阻抗形成為最小之電容值的值。
  26. 如申請專利範圍第24項之電漿處理裝置,其中,以大於來自前述匹配器之輸出電流的值,產生在前述閉合電路各別產生之感應電流的各個總合。
  27. 如申請專利範圍第23項之電漿處理裝置,其中,藉由調整前述閉合電路各個之電抗值並使同一方向之電流流動至前述閉合電路之各個,而使由前述2次側線圈之電流產生的磁通量與由前述1次側供電線圈之電流產生之磁通量朝向相同方向。
  28. 如申請專利範圍第27項之電漿處理裝置,其中,將前述閉合電路各個的電抗值設為負。
  29. 如申請專利範圍第17項之電漿處理裝置,其中,相對於前述平行板型電極對的,來自前述2次側線圈的饋電點之相反側彼此,係經由第2電容器而連接。
  30. 如申請專利範圍第19項之電漿處理裝置,其中,在前述複數個2次側線圈與前述複數個電漿處理部之間之2次側供電線的各個上設有電容器,構成為調節前述電容器之電容並控制對前述複數個電漿處理部各個之分配供電量。
  31. 如申請專利範圍第30項之電漿處理裝置,其中,前述電容器為電容值可變之可變電容器。
  32. 如申請專利範圍第19項之電漿處理裝置,其中, 使中間電容器介於前述1次側供電線圈。
  33. 如申請專利範圍第32項之電漿處理裝置,其中,將前述高頻電力的波長設為λ時,將前述中間電容器設置於前述1次側供電線圈之0~λ/4的位置並分割前述1次側供電線圈,而使前述所分割之1次側供電線圈各個之長度抑制在0~λ/4的範圍。
  34. 如申請專利範圍第15項之電漿處理裝置,其中,前述感應耦合部係包含:1或2以上之1次側供電線圈,從前述高頻電源部經由前述匹配器的輸出,被供給有前述高頻電力;複數個2次側線圈,藉由在前述1或2以上之1次側供電線圈周圍所產生之高頻變動磁通量使發生感應電動勢,並對前述複數個電漿處理部供應由該感應電動勢所產生的感應電流,構成為改變前述複數個2次側線圈各個的位置關係並調節前述1或2以上之1次側供電線圈與前述複數個2次側線圈各個之耦合度,來控制對前述複數個電漿處理部各個之分配供電量。
  35. 如申請專利範圍第34項之電漿處理裝置,其中,前述位置關係的變更,係藉由調節前述1或2以上之1次側供電線圈與前述複數個2次側線圈的角度來進行。
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