JP2002217669A - 整合回路、プラズマ処理方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 整合可能範囲が広い整合回路、プラズマ処理
方法及び装置を提供する。 【解決手段】 真空容器１内に、ガス供給装置２から所
定のガスを導入しつつ、排気装置としてのターボ分子ポ
ンプ３により排気を行い、真空容器１内を所定の圧力に
保ちながら、アンテナ用高周波電源４により周波数ｆ＝
１００ＭＨｚの高周波電力を真空容器１内に突出して設
けられたアンテナ５に供給することにより、真空容器１
内にプラズマを発生させ、基板電極６上に載置された基
板７に対してプラズマ処理を行うに際し、整合回路内の
銅板をインダクタンスとして作用させることにより、整
合範囲が広いプラズマ処理方法を実現できた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体、液晶等
の電子デバイスやマイクロマシンの製造に利用されるプ
ラズマ処理方法及び装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体、液晶等の電子デバイスやマイク
ロマシンの製造において、近年プラズマ処理による薄膜
加工技術の重要性はますます高まっている。

【０００３】以下、従来のプラズマ処理方法の一例とし
て、パッチアンテナ方式プラズマ源を用いたプラズマ処
理について、図１、図２、及び図８乃至図１１を参照し
て説明する。図１において、真空容器１内に、ガス供給
装置２から所定のガスを導入しつつ、排気装置としての
ターボ分子ポンプ３により排気を行い、真空容器１内を
所定の圧力に保ちながら、アンテナ用高周波電源４によ
り周波数ｆ＝１００モＭＨｚの高周波電力を真空容器１
内に突出して設けられたアンテナ５に供給することによ
り、真空容器１内にプラズマが発生し、基板電極６上に
載置された基板７に対してプラズマ処理を行うことがで
きる。また、基板電極６に高周波電力を供給するための
基板電極用高周波電源８が設けられており、基板７に到
達するイオンエネルギーを制御することができるように
なっている。アンテナ５へ供給される高周波電圧は、給
電棒９により、アンテナ５の中心付近へ給電される。ま
た、アンテナ５の中心とも周辺とも異なる複数の部位と
真空容器１の基板７に対向する面１’とが、ショートピ
ン１０により短絡されている。アンテナ５と真空容器１
との間に誘電板１１が挟まれ、給電棒９及びショートピ
ン１０は、誘電板１１に設けられた貫通穴を介してそれ
ぞれアンテナ５とアンテナ用高周波電源４、アンテナ５
と真空容器１’とを接続している。また、アンテナ５の
表面は、カバー１２により覆われている。また、誘電板
１１と誘電板１１の周辺部に設けられた誘電体リング１
３との間の溝状の空間と、アンテナ５とアンテナ５の周
辺部に設けられた導体リング１４との間の溝状の空間か
らなるプラズマトラップ１５が設けられている。

【０００４】ターボ分子ポンプ３及び排気口１６は、基
板電極６の直下に配置されており、また、真空容器１を
所定の圧力に制御するための調圧弁１７は、基板電極６
の直下で、かつ、ターボ分子ポンプ３の直上に位置する
昇降弁である。また、インナチャンバ１８によって真空
容器１の内壁面が覆われており、プラズマ処理によって
真空容器１が汚れるのを防止している。所定数の基板７
を処理した後、汚れたインナチャンバ１８をローテーシ
ョンパーツと交換することで、速やかにメンテナンス作
業を実施することができるよう、考慮されている。基板
電極６は、４本の支柱１９により、真空容器１に固定さ
れている。

【０００５】アンテナ５の平面図を図２に示す。図２に
おいて、ショートピン１０は３ヶ所に設けられており、
それぞれのショートピン１０がアンテナ５の中心に対し
て等配置されている。

【０００６】整合回路２０は、アンテナ５のインピーダ
ンスを同軸管２１の特性インピーダンスに整合させるた
めのものである。整合回路２０の回路図を図８に、ま
た、見取図を図９に示す。図８及び図９において、第１
可変リアクタンス素子としての第１可変コンデンサ２２
の一端が整合回路の入力端子２３に接続され、かつ、第
１可変コンデンサ２２の他端が整合回路の筐体２４に接
続され、第２可変リアクタンス素子としての第２可変コ
ンデンサ２５の一端が整合回路の入力端子２３に接続さ
れ、かつ、第２可変コンデンサ２５の他端が整合回路の
出力端子２６に接続されている。ただし、整合回路の入
力端子２３と第１可変コンデンサ２２の一端、または、
整合回路の入力端子２３と第２可変コンデンサ２５の一
端を接続するための銅板２８、２９はインダクタンスと
して作用する。従来例では、銅板２８は３０ｍｍ、銅板
２９は５０ｍｍとし、銅板２８のインダクタンスはＬ１
＝０．００４μＨ（１００ＭＨｚにおけるインピーダン
スは２πｆＬ１＝２．５Ω）、銅板２９のインダクタン
スはＬｃ＝０．００２μＨ（１００ＭＨｚにおけるイン
ピーダンスは２πｆＬｃ＝４．２Ω）である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来例
で述べたプラズマ処理においては、整合回路の整合可能
範囲が狭く、ガス種、ガス流量、圧力、高周波電力など
の放電条件を考えたとき、限られた放電条件においてし
か、整合が確保できないという問題があった。また、処
理の途中でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力のいず
れかを変化させた場合、変化前後のアンテナインピーダ
ンスの変化が大きいと、変化後に整合状態に達するまで
５乃至１０秒程度を要する場合があり、また、アンテナ
インピーダンスの変化が大きすぎるときには、変化後に
整合状態を確保できない、という問題があった。図１０
及び図１１は、従来例において、整合回路の整合可能範
囲を測定した結果である。図１０の測定において、第２
可変コンデンサの容量は、最大容量の５０％、また、図
１１の測定において、第１可変コンデンサの容量は、最
大容量の５０％とした。図１０より、第１可変コンデン
サの容量を変化させたときの負荷の抵抗分の変化しうる
範囲は、わずかに約３Ωであることがわかる。

【０００８】本発明は、上記従来の問題点に鑑み、整合
可能範囲が広い整合回路、プラズマ処理方法及び装置を
提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本願の第１発明の整合回
路は、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リアクタ
ンス素子を含む整合回路であって、第１可変リアクタン
ス素子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、
第１可変リアクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接
続され、第２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の
入力端子に接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子
の他端が整合回路の出力端子に接続され、第１可変リア
クタンス素子の一端と整合回路の入力端子間のインダク
タンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たすことを特徴とする。

【００１０】本願の第１発明の整合回路において、好適
には、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入
力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たすことが望ましい。

【００１１】本願の第２発明の整合回路は、第１可変リ
アクタンス素子及び第２可変リアクタンス素子を含む整
合回路であって、第１可変リアクタンス素子の一端が整
合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リアクタ
ンス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第２可変
リアクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続さ
れ、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端が整合回路
の出力端子に接続され、光速をｃ（ｍ／ｓ）としたと
き、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力
端子間を接続するための銅板の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たすことを特徴とする。

【００１２】本願の第２発明の整合回路において、好適
には、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入
力端子間を接続するための銅板の長さＤ（ｍ）が ０．０３×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．１×ｃ／ｆ を満たすことが望ましい。

【００１３】本願の第１または第２発明の整合回路にお
いて、好適には、第１可変リアクタンス素子が、可変コ
ンデンサであることが望ましい。

【００１４】また、第２可変リアクタンス素子が、可変
コンデンサであることが望ましい。

【００１５】本願の第３発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板
電極に載置された基板に対向して設けられたアンテナ
に、周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を、同軸線路と、第
１可変リアクタンス素子及び第２可変リアクタンス素子
を含む整合回路を介して印加することにより、真空容器
内にプラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理
方法であって、第１可変リアクタンス素子の一端が整合
回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リアクタン
ス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第２可変リ
アクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続さ
れ、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端がアンテナ
に接続され、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回
路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たす状態で基板を処理することを特徴とする。

【００１６】本願の第３発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、第１可変リアクタンス素子の一端と整合
回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たす状態で基板を処理することが望ましい。

【００１７】本願の第４発明のプラズマ処理方法は、真
空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を排気し、真空
容器内を所定の圧力に制御しながら、真空容器内の基板
電極に載置された基板に対向して設けられたアンテナ
に、周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を、同軸線路と、第
１可変リアクタンス素子及び第２可変リアクタンス素子
を含む整合回路を介して印加することにより、真空容器
内にプラズマを発生させ、基板を処理するプラズマ処理
方法であって、第１可変リアクタンス素子の一端が整合
回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リアクタン
ス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第２可変リ
アクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続さ
れ、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端がアンテナ
に接続され、光速をｃ（ｍ／ｓ）としたとき、第１可変
リアクタンス素子の一端と整合回路の入力端子間を接続
するための銅板の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たす状態で基板を処理することを特徴とする。

【００１８】本願の第４発明のプラズマ処理方法におい
て、好適には、第１可変リアクタンス素子の一端と整合
回路の入力端子間を接続するための銅板の長さＤ（ｍ）
が ０．０３×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．１×ｃ／ｆ を満たす状態で基板を処理することが望ましい。

【００１９】本願の第３または第４発明のプラズマ処理
方法は、周波数ｆが、５０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚであ
る場合にとくに効果的なプラズマ処理方法である。

【００２０】また、本願の第３または第４発明のプラズ
マ処理方法において、好適には、第１可変リアクタンス
素子が、可変コンデンサであることが望ましい。

【００２１】また、好適には、第２可変リアクタンス素
子が、可変コンデンサであることが望ましい。

【００２２】また、好適には、アンテナと真空容器の間
に誘電板が挟まれており、アンテナ及び誘電板が真空容
器内に突出した構造をなし、誘電板の中心付近に設けら
れた貫通穴を介してアンテナに高周波電力を給電し、誘
電板の中心とも周辺とも異なる複数の部位に設けられ、
かつ、アンテナの中心に対してほぼ等配置されている複
数の貫通穴を介して、アンテナと真空容器とを複数のシ
ョートピンによって短絡した状態で基板を処理すること
が望ましい。

【００２３】また、本願の第３または第４発明のプラズ
マ処理方法は、処理の途中で、ガス種、ガス流量、圧
力、高周波電力のいずれかを変化させる場合にとくに効
果的なプラズマ処理方法である。

【００２４】本願の第５発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数ｆ
（Ｈｚ）の高周波電力を供給することのできる高周波電
源と、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リアクタ
ンス素子を含む整合回路と、高周波電源と整合回路を接
続するための同軸線路とを備えたプラズマ処理装置であ
って、第１可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入
力端子に接続され、かつ、第１可変リアクタンス素子の
他端が整合回路の筐体に接続され、第２可変リアクタン
ス素子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、
第２可変リアクタンス素子の他端がアンテナに接続さ
れ、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力
端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たすことを特徴とする。

【００２５】本願の第５発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、第１可変リアクタンス素子の一端と整合
回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たすことが望ましい。

【００２６】本願の第６発明のプラズマ処理装置は、真
空容器と、真空容器内にガスを供給するためのガス供給
装置と、真空容器内を排気するための排気装置と、真空
容器内に基板を載置するための基板電極と、基板電極に
対向して設けられたアンテナと、アンテナに周波数ｆ
（Ｈｚ）の高周波電力を供給することのできる高周波電
源と、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リアクタ
ンス素子を含む整合回路と、高周波電源と整合回路を接
続するための同軸線路とを備えたプラズマ処理装置であ
って、第１可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入
力端子に接続され、かつ、第１可変リアクタンス素子の
他端が整合回路の筐体に接続され、第２可変リアクタン
ス素子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、
第２可変リアクタンス素子の他端がアンテナに接続さ
れ、光速をｃ（ｍ／ｓ）としたとき、第１可変リアクタ
ンス素子の一端と整合回路の入力端子間を接続するため
の銅板の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たすことを特徴とする。

【００２７】本願の第６発明のプラズマ処理装置におい
て、好適には、第１可変リアクタンス素子の一端と整合
回路の入力端子間を接続するための銅板の長さＤ（ｍ）
が ０．０３×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．１×ｃ／ｆ を満たすことが望ましい。

【００２８】本願の第５または第６発明のプラズマ処理
装置は、周波数ｆが、５０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚであ
る場合にとくに効果的なプラズマ処理装置である。

【００２９】また、本願の第５または第６発明のプラズ
マ処理装置において、好適には、第１可変リアクタンス
素子が、可変コンデンサであることが望ましい。

【００３０】また、好適には、第２可変リアクタンス素
子が、可変コンデンサであることが望ましい。

【００３１】また、好適には、アンテナと真空容器の間
に誘電板が挟まれており、アンテナ及び誘電板が真空容
器内に突出した構造をなし、誘電板の中心付近に設けら
れた貫通穴を介してアンテナに高周波電力を給電し、誘
電板の中心とも周辺とも異なる複数の部位に設けられ、
かつ、アンテナの中心に対してほぼ等配置されている複
数の貫通穴を介して、アンテナと真空容器とを複数のシ
ョートピンによって短絡することが望ましい。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につい
て、図１乃至図７を参照して説明する。

【００３３】図１に、本発明の実施形態において用いた
プラズマ処理装置の断面図を示す。図１に示すプラズマ
処理装置の基本動作は従来例で既に述べたので、ここで
は説明を省略する。また、アンテナの平面図を図２に示
すが、これについても従来例で既に説明したので、ここ
では説明を省略する。

【００３４】整合回路２０は、アンテナ５のインピーダ
ンスを同軸管２１の特性インピーダンスに整合させるた
めのものである。整合回路２０の回路図を図３に、ま
た、見取図を図４に示す。図３及び図４において、第１
可変リアクタンス素子としての第１可変コンデンサ２２
の一端が整合回路の入力端子２３に接続され、かつ、第
１可変コンデンサ２２の他端が整合回路の筐体２４に接
続され、第２可変リアクタンス素子としての第２可変コ
ンデンサ２５の一端が整合回路の入力端子２３に接続さ
れ、かつ、第２可変コンデンサ２５の他端が整合回路の
出力端子２６に接続されている。ただし、整合回路の入
力端子２３と第１可変コンデンサ２２の一端、または、
整合回路の入力端子２３と第２可変コンデンサ２５の一
端を接続するための銅板２７、２８、２９はインダクタ
ンスとして作用するよう、適切な長さとなっており、各
銅板は分岐点３０において分岐している。本実施形態で
は、銅板２７は１５０ｍｍ、銅板２８は２１０ｍｍ、銅
板２９は１５０ｍｍとし、銅板２７のインダクタンスは
Ｌａ＝０．０２μＨ（１００ＭＨｚにおけるインピーダ
ンスは２πｆＬａ＝１３Ω）、銅板２８のインダクタン
スはＬｂ＝０．０７μＨ（１００ＭＨｚにおけるインピ
ーダンスは２πｆＬｂ＝１８Ω）、銅板２９のインダク
タンスはＬｃ＝０．０２μＨ（１００ＭＨｚにおけるイ
ンピーダンスは２πｆＬｃ＝１３Ω）である。整合回路
の入力端子２３と第１可変コンデンサ２２の一端までの
銅板の長さ（銅板２７と銅板２８の合計）は１５０＋２
１０＝３６０ｍｍ、インダクタンスＬ１（銅板２７と銅
板２８の合計）は、Ｌ１＝Ｌａ＋Ｌｂ＝１３＋１８＝３
１Ωである。

【００３５】図５及び図６は、本発明の実施形態におい
て、整合回路の整合可能範囲を測定した結果である。図
５の測定において、第２可変コンデンサの容量は、最大
容量の５０％、また、図６の測定において、第１可変コ
ンデンサの容量は、最大容量の５０％とした。図５及び
図６から、本発明の実施形態においては、従来例と比較
して極めて広範囲に渡って整合状態を確保できることが
わかる。とくに、第１可変コンデンサの容量を変化させ
たときの整合可能範囲が、従来例と比較して飛躍的に改
善されている。現在のところ、その理由は明らかではな
いが、整合回路の入力端子２３と第１可変コンデンサ２
２の一端までのインダクタンスが増加したためであると
考えられる。

【００３６】そこで、整合回路の入力端子２３と第１可
変コンデンサ２２の一端までの銅板の長さを変化させ、
第２可変コンデンサの容量を最大容量の５０％としたと
きの、整合回路の整合可能範囲（負荷の抵抗分）を測定
した。結果を図７に示す。図７より、銅板の長さが６０
ｍｍ乃至６００ｍｍのとき、負荷の抵抗分の変化しうる
範囲が６Ω以上となり、広い整合範囲が得られることが
わかる。銅板のインダクタンスを測定したところ、銅板
の長さが６０ｍｍのとき０．０１２μＨ（＝８Ω）、銅
板の長さが６００ｍｍのとき０．１３μＨ（＝８０Ω）
であった。また、図７より、銅板の長さが９０ｍｍ乃至
３００ｍｍのとき、負荷の抵抗分の変化しうる範囲が８
Ω以上となり、より広い整合範囲が得られることがわか
る。銅板のインダクタンスを測定したところ、銅板の長
さが９０ｍｍのとき０．０１９μＨ（＝１２Ω）、銅板
の長さが３００ｍｍのとき０．０６４μＨ（＝４０Ω）
であった。したがって、第１可変コンデンサの一端と整
合回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たす状態で基板を処理することにより、整合回路の
整合可能範囲が広くなり、ガス種、ガス流量、圧力、高
周波電力などの放電条件を考えたとき、広い放電条件に
おいて整合が確保できるようになる。また、第１可変コ
ンデンサの一端と整合回路の入力端子間のインダクタン
スＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たす状態で基板を処理することにより、整合回路の
整合可能範囲がさらに広くなり、ガス種、ガス流量、圧
力、高周波電力などの放電条件を考えたとき、広い放電
条件において整合が確保できるようになる。また、処理
の途中でガス種、ガス流量、圧力、高周波電力のいずれ
かを変化させた場合、変化前後のアンテナインピーダン
スの変化が大きくても、第１可変コンデンサの容量をわ
ずかに変化させるだけで大きなインピーダンス変化が得
られるので、変化後に整合状態に達するまで１乃至３秒
程度しかかからないことが確認できた。

【００３７】本発明の実施形態においては、１００ＭＨ
ｚの高周波電力を用いたが、１００ＭＨｚの電磁波の波
長は、光速をｃ（ｍ／ｓ）としたとき、ｃ／ｆ＝３ｍで
あるから、広い整合範囲を得るためには、第１可変コン
デンサの一端と整合回路の入力端子間を接続するための
銅板の長さＤが ０．０２×ｃ／ｆ（＝６０ｍｍ） ＜ Ｄ ＜ ０．２
×ｃ／ｆ（＝６００ｍｍ） を満たせばよく、また、より広い整合範囲を得るために
は ０．０３×ｃ／ｆ（＝９０ｍｍ） ＜ Ｄ ＜ ０．１
×ｃ／ｆ（＝３００ｍｍ） を満たせばよい。

【００３８】以上述べた本発明の実施形態においては、
本発明の適用範囲のうち、真空容器の形状、アンテナの
形状及び配置等に関して様々なバリエーションのうちの
一部を例示したに過ぎない。本発明の適用にあたり、こ
こで例示した以外にも様々なバリエーションが考えられ
ることは、いうまでもない。

【００３９】また、アンテナに印加する高周波電力の周
波数ｆが、１００ＭＨｚである場合について説明した
が、整合回路内の銅板がインダクタンスとして効いてく
るのは、周波数ｆが概ね５０ＭＨｚ以上の場合であり、
また、２つの可変リアクタンス素子を用いて整合させる
ことのできる周波数ｆは概ね２００ＭＨｚ以下であるか
ら、本発明は、周波数ｆが、５０ＭＨｚ乃至２００ＭＨ
ｚである場合にとくに有効である。

【００４０】また、第１可変リアクタンス素子が可変コ
ンデンサである場合について説明したが、第１可変リア
クタンス素子が、他の可変素子、例えば、可変インダク
タであってもよい。

【００４１】また、第２可変リアクタンス素子が可変コ
ンデンサである場合について説明したが、第２可変リア
クタンス素子が、他の可変素子、例えば、可変インダク
タであってもよい。

【００４２】また、アンテナと真空容器の間に誘電板が
挟まれており、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出
した構造をなし、誘電板の中心付近に設けられた貫通穴
を介してアンテナに高周波電圧を給電し、誘電板の中心
とも周辺とも異なる一部位に設けられ、かつ、アンテナ
の中心に対してほぼ等配置されている貫通穴を介して、
アンテナと真空容器とをショートピンによって短絡する
場合について説明したが、このような構成とすることで
プラズマの等方性をより高めることができる。基板が小
さい場合などは、ショートピンを用いなくても、十分に
高い面内均一性が得られることは、いうまでもない。ま
た、周波数ｆが５０ＭＨｚ乃至２００ＭＨｚであるプラ
ズマ処理において、本発明の実施形態で用いたアンテナ
以外の結合手段、例えば、誘導結合プラズマ源における
コイルや、表面波プラズマ源における電磁波放射アンテ
ナなどを用いる場合にも、本発明は有効である。

【００４３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本願の
第１発明の整合回路によれば、第１可変リアクタンス素
子及び第２可変リアクタンス素子を含む整合回路であっ
て、第１可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力
端子に接続され、かつ、第１可変リアクタンス素子の他
端が整合回路の筐体に接続され、第２可変リアクタンス
素子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第
２可変リアクタンス素子の他端が整合回路の出力端子に
接続され、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路
の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たすため、整合可能範囲が広い整合回路を実現でき
る。

【００４４】また、本願の第２発明の整合回路によれ
ば、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リアクタン
ス素子を含む整合回路であって、第１可変リアクタンス
素子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第
１可変リアクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続
され、第２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入
力端子に接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の
他端が整合回路の出力端子に接続され、光速をｃ（ｍ／
ｓ）としたとき、第１可変リアクタンス素子の一端と整
合回路の入力端子間を接続するための銅板の長さＤ
（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たすため、整合可能範囲が広い整合回路を実現でき
る。

【００４５】また、本願の第３発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空
容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられ
たアンテナに、周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を、同軸
線路と、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リアク
タンス素子を含む整合回路を介して印加することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理する
プラズマ処理方法であって、第１可変リアクタンス素子
の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可
変リアクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続さ
れ、第２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力
端子に接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他
端が整合回路の出力端子を介してアンテナに接続され、
第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力端子
間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たす状態で基板を処理するため、広い整合範囲に対
応できるプラズマ処理方法を実現することができる。

【００４６】また、本願の第４発明のプラズマ処理方法
によれば、真空容器内にガスを供給しつつ真空容器内を
排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、真空
容器内の基板電極に載置された基板に対向して設けられ
たアンテナに、周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を、同軸
線路と、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リアク
タンス素子を含む整合回路を介して印加することによ
り、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理する
プラズマ処理方法であって、第１可変リアクタンス素子
の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可
変リアクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続さ
れ、第２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力
端子に接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他
端がアンテナに接続され、光速をｃ（ｍ／ｓ）としたと
き、第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力
端子間を接続するための銅板の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たす状態で基板を処理するため、広い整合範囲に対
応できるプラズマ処理方法を実現することができる。

【００４７】また、本願の第５発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテ
ナに周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を供給することので
きる高周波電源と、第１可変リアクタンス素子及び第２
可変リアクタンス素子を含む整合回路と、高周波電源と
整合回路を接続するための同軸線路とを備えたプラズマ
処理装置であって、第１可変リアクタンス素子の一端が
整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リアク
タンス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第２可
変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続
され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端がアンテ
ナに接続され、第１可変リアクタンス素子の一端と整合
回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たすため、広い整合範囲に対応できるプラズマ処理
装置を実現することができる。

【００４８】また、本願の第６発明のプラズマ処理装置
によれば、真空容器と、真空容器内にガスを供給するた
めのガス供給装置と、真空容器内を排気するための排気
装置と、真空容器内に基板を載置するための基板電極
と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、アンテ
ナに周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を供給することので
きる高周波電源と、第１可変リアクタンス素子及び第２
可変リアクタンス素子を含む整合回路と、高周波電源と
整合回路を接続するための同軸線路とを備えたプラズマ
処理装置であって、第１可変リアクタンス素子の一端が
整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リアク
タンス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第２可
変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続
され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端がアンテ
ナに接続され、光速をｃ（ｍ／ｓ）としたとき、第１可
変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力端子間を接
続するための銅板の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たすため、広い整合範囲に対応できるプラズマ処理
装置を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態及び従来例で用いたプラズマ
処理装置の構成を示す断面図

【図２】本発明の実施形態及び従来例で用いたアンテナ
の平面図

【図３】本発明の実施形態で用いた整合回路の回路図

【図４】本発明の実施形態で用いた整合回路の構成図

【図５】本発明の実施形態における、整合回路の整合可
能範囲を測定した結果を示す図

【図６】本発明の実施形態における、整合回路の整合可
能範囲を測定した結果を示す図

【図７】本発明の実施形態において、銅板の長さを変化
させて整合回路の整合可能範囲を測定した結果を示す図

【図８】従来例で用いた整合回路の回路図

【図９】従来例で用いた整合回路の構成図

【図１０】従来例における、整合回路の整合可能範囲を
測定した結果を示す図

【図１１】従来例における、整合回路の整合可能範囲を
測定した結果を示す図

【符号の説明】

１ 真空容器 ４ アンテナ用高周波電源 ５ アンテナ ６ 基板電極 ７ 基板 ８ 板電極用高周波電源 １１ 誘電板 １５ プラズマトラップ １６ 排気口 １７ 調圧弁 ２０ 整合回路

Claims (23)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１可変リアクタンス素子及び第２可変
   リアクタンス素子を含む整合回路であって、第１可変リ
   アクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続さ
   れ、かつ、第１可変リアクタンス素子の他端が整合回路
   の筐体に接続され、第２可変リアクタンス素子の一端が
   整合回路の入力端子に接続され、かつ、第２可変リアク
   タンス素子の他端が整合回路の出力端子に接続され、第
   １可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力端子間
   のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たすことを特徴とする整合回路。
2. 【請求項２】 第１可変リアクタンス素子の一端と整合
   回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たすことを特徴とする請求項１記載の整合回路。
3. 【請求項３】 第１可変リアクタンス素子及び第２可変
   リアクタンス素子を含む整合回路であって、第１可変リ
   アクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に接続さ
   れ、かつ、第１可変リアクタンス素子の他端が整合回路
   の筐体に接続され、第２可変リアクタンス素子の一端が
   整合回路の入力端子に接続され、かつ、第２可変リアク
   タンス素子の他端が整合回路の出力端子に接続され、光
   速をｃ（ｍ／ｓ）としたとき、第１可変リアクタンス素
   子の一端と整合回路の入力端子間を接続するための銅板
   の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たすことを特徴とする整合回路。
4. 【請求項４】 第１可変リアクタンス素子の一端と整合
   回路の入力端子間を接続するための銅板の長さＤ（ｍ）
   が ０．０３×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．１×ｃ／ｆ を満たすことを特徴とする請求項３記載の整合回路。
5. 【請求項５】 第１可変リアクタンス素子が、可変コン
   デンサであることを特徴とする請求項１または３記載の
   整合回路。
6. 【請求項６】 第２可変リアクタンス素子が、可変コン
   デンサであることを特徴とする請求項１または３記載の
   整合回路。
7. 【請求項７】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
   内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
   真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
   られたアンテナに、周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を、
   同軸線路と、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リ
   アクタンス素子を含む整合回路を介して印加することに
   より、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理す
   るプラズマ処理方法であって、第１可変リアクタンス素
   子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１
   可変リアクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続さ
   れ、第２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力
   端子に接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他
   端が整合回路の出力端子を介してアンテナに接続され、
   第１可変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力端子
   間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たす状態で基板を処理することを特徴とするプラズ
   マ処理方法。
8. 【請求項８】 第１可変リアクタンス素子の一端と整合
   回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たす状態で基板を処理することを特徴とする請求項
   ７記載のプラズマ処理方法。
9. 【請求項９】 真空容器内にガスを供給しつつ真空容器
   内を排気し、真空容器内を所定の圧力に制御しながら、
   真空容器内の基板電極に載置された基板に対向して設け
   られたアンテナに、周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を、
   同軸線路と、第１可変リアクタンス素子及び第２可変リ
   アクタンス素子を含む整合回路を介して印加することに
   より、真空容器内にプラズマを発生させ、基板を処理す
   るプラズマ処理方法であって、第１可変リアクタンス素
   子の一端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１
   可変リアクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続さ
   れ、第２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力
   端子に接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他
   端が整合回路の出力端子を介してアンテナに接続され、
   光速をｃ（ｍ／ｓ）としたとき、第１可変リアクタンス
   素子の一端と整合回路の入力端子間を接続するための銅
   板の長さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たす状態で基板を処理することを特徴とするプラズ
   マ処理方法。
10. 【請求項１０】 第１可変リアクタンス素子の一端と整
    合回路の入力端子間を接続するための銅板の長さＤ
    （ｍ）が ０．０３×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．１×ｃ／ｆ を満たす状態で基板を処理することを特徴とする請求項
    ９記載のプラズマ処理方法。
11. 【請求項１１】 周波数ｆが、５０ＭＨｚ乃至２００Ｍ
    Ｈｚであることを特徴とする請求項７または９記載のプ
    ラズマ処理方法。
12. 【請求項１２】 第１可変リアクタンス素子が、可変コ
    ンデンサであることを特徴とする請求項７または９記載
    のプラズマ処理方法。
13. 【請求項１３】 第２可変リアクタンス素子が、可変コ
    ンデンサであることを特徴とする請求項７または９記載
    のプラズマ処理方法。
14. 【請求項１４】 アンテナと真空容器の間に誘電板が挟
    まれており、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出し
    た構造をなし、誘電板の中心付近に設けられた貫通穴を
    介してアンテナに高周波電力を給電し、誘電板の中心と
    も周辺とも異なる複数の部位に設けられ、かつ、アンテ
    ナの中心に対してほぼ等配置されている複数の貫通穴を
    介して、アンテナと真空容器とを複数のショートピンに
    よって短絡した状態で基板を処理することを特徴とする
    請求項７または９記載のプラズマ処理方法。
15. 【請求項１５】 処理の途中で、ガス種、ガス流量、圧
    力、高周波電力のいずれかを変化させることを特徴とす
    る請求項７または９記載のプラズマ処理方法。
16. 【請求項１６】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
    の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
    電極と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、ア
    ンテナに周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を供給すること
    のできる高周波電源と、第１可変リアクタンス素子及び
    第２可変リアクタンス素子を含む整合回路と、高周波電
    源と整合回路を接続するための同軸線路とを備えたプラ
    ズマ処理装置であって、第１可変リアクタンス素子の一
    端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リ
    アクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第
    ２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に
    接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端が整
    合回路の出力端子を介してアンテナに接続され、第１可
    変リアクタンス素子の一端と整合回路の入力端子間のイ
    ンダクタンスＬ１（Ｈ）が ８Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ８０Ω を満たすことを特徴とするプラズマ処理装置。
17. 【請求項１７】 第１可変リアクタンス素子の一端と整
    合回路の入力端子間のインダクタンスＬ１（Ｈ）が １２Ω ＜ ２πｆＬ１ ＜ ４０Ω を満たすことを特徴とする請求項１６記載のプラズマ処
    理装置。
18. 【請求項１８】 真空容器と、真空容器内にガスを供給
    するためのガス供給装置と、真空容器内を排気するため
    の排気装置と、真空容器内に基板を載置するための基板
    電極と、基板電極に対向して設けられたアンテナと、ア
    ンテナに周波数ｆ（Ｈｚ）の高周波電力を供給すること
    のできる高周波電源と、第１可変リアクタンス素子及び
    第２可変リアクタンス素子を含む整合回路と、高周波電
    源と整合回路を接続するための同軸線路とを備えたプラ
    ズマ処理装置であって、第１可変リアクタンス素子の一
    端が整合回路の入力端子に接続され、かつ、第１可変リ
    アクタンス素子の他端が整合回路の筐体に接続され、第
    ２可変リアクタンス素子の一端が整合回路の入力端子に
    接続され、かつ、第２可変リアクタンス素子の他端が整
    合回路の出力端子を介してアンテナに接続され、光速を
    ｃ（ｍ／ｓ）としたとき、第１可変リアクタンス素子の
    一端と整合回路の入力端子間を接続するための銅板の長
    さＤ（ｍ）が ０．０２×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．２×ｃ／ｆ を満たすことを特徴とするプラズマ処理装置。
19. 【請求項１９】 第１可変リアクタンス素子の一端と整
    合回路の入力端子間を接続するための銅板の長さＤ
    （ｍ）が ０．０３×ｃ／ｆ ＜ Ｄ ＜ ０．１×ｃ／ｆ を満たすことを特徴とする、請求項１８記載のプラズマ
    処理装置。
20. 【請求項２０】 周波数ｆが、５０ＭＨｚ乃至２００Ｍ
    Ｈｚであることを特徴とする請求項１６または１８記載
    のプラズマ処理装置。
21. 【請求項２１】 第１可変リアクタンス素子が、可変コ
    ンデンサであることを特徴とする請求項１６または１８
    記載のプラズマ処理装置。
22. 【請求項２２】 第２可変リアクタンス素子が、可変コ
    ンデンサであることを特徴とする請求項１６または１８
    記載のプラズマ処理装置。
23. 【請求項２３】 アンテナと真空容器の間に誘電板が挟
    まれており、アンテナ及び誘電板が真空容器内に突出し
    た構造をなし、誘電板の中心付近に設けられた貫通穴を
    介してアンテナに高周波電力を給電し、誘電板の中心と
    も周辺とも異なる複数の部位に設けられ、かつ、アンテ
    ナの中心に対してほぼ等配置されている複数の貫通穴を
    介して、アンテナと真空容器とを複数のショートピンに
    よって短絡したことを特徴とする請求項１６または１８
    記載のプラズマ処理装置。