JP2003249400A - プラズマ処理装置 - Google Patents
プラズマ処理装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 プラズマ処理室のインピーダンスに対するイ
ンピーダンス調整が容易で、かつ調整感度が低く負荷変
動に対する安定性を確保できる整合回路を有するプラズ
マ処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置は、高周波電
源１及びプラズマ処理室ＣＮの間のインピーダンス整合
を行う整合回路2Aを有し、この整合回路2Aと高周波電源
1との間にインピーダンス変換回路2Bを１つまたは複数
設け、このインピーダンス変換回路2Bにより、インピー
ダンス変換を行うことにより、整合回路2Aの整合するイ
ンピーダンスの差を狭めることができ、整合回路2A内部
の可変受動素子であるロードコンデンサ206，チューニ
ングコンデンサ205のキャパシタンス調整つまみの移動
量に対して、出力インピーダンスの変化量を小さくし、
プラズマ処理室CNのインピーダンスZ1の変動に対して微
調整を可能とする。
ンピーダンス調整が容易で、かつ調整感度が低く負荷変
動に対する安定性を確保できる整合回路を有するプラズ
マ処理装置を提供する。 【解決手段】 本発明のプラズマ処理装置は、高周波電
源１及びプラズマ処理室ＣＮの間のインピーダンス整合
を行う整合回路2Aを有し、この整合回路2Aと高周波電源
1との間にインピーダンス変換回路2Bを１つまたは複数
設け、このインピーダンス変換回路2Bにより、インピー
ダンス変換を行うことにより、整合回路2Aの整合するイ
ンピーダンスの差を狭めることができ、整合回路2A内部
の可変受動素子であるロードコンデンサ206，チューニ
ングコンデンサ205のキャパシタンス調整つまみの移動
量に対して、出力インピーダンスの変化量を小さくし、
プラズマ処理室CNのインピーダンスZ1の変動に対して微
調整を可能とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ処理に用
いられるプラズマ処理装置、及びこのプラズマ処理装置
のプラズマ処理室のインピーダンスに対応した整合回路
を有するプラズマ処理装置に係わるものである。
いられるプラズマ処理装置、及びこのプラズマ処理装置
のプラズマ処理室のインピーダンスに対応した整合回路
を有するプラズマ処理装置に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】ＣＶＤ（ chemical vapor depositio
n）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング
等のプラズマ処理をおこなうプラズマ処理装置の一例と
しては、従来から、図４に示すような、いわゆる１周波
励起タイプのものが知られている。図４に示すプラズマ
処理装置は、高周波電源１とプラズマ励起電極４との間
に、図５に示す整合回路２Ｃが介在されている。整合回
路２Ｃはこれら高周波電源１とプラズマ励起電極４との
間のインピーダンスの整合を得るための回路として設け
られている。
n）、スパッタリング、ドライエッチング、アッシング
等のプラズマ処理をおこなうプラズマ処理装置の一例と
しては、従来から、図４に示すような、いわゆる１周波
励起タイプのものが知られている。図４に示すプラズマ
処理装置は、高周波電源１とプラズマ励起電極４との間
に、図５に示す整合回路２Ｃが介在されている。整合回
路２Ｃはこれら高周波電源１とプラズマ励起電極４との
間のインピーダンスの整合を得るための回路として設け
られている。
【０００３】高周波電源１からの高周波電力は整合回路
２Ｃを通して給電板３によりプラズマ励起電極４へ供給
される。この整合回路２Ｃは導電体からなるハウジング
により形成されるマッチングボックス２内に収納されて
おり、プラズマ励起電極４および給電板３は、導体から
なるシャーシ２１によって覆われている。プラズマ励起
電極（カソード電極）４の下側には凸部４ａが設けられ
るとともに、このプラズマ励起電極４の下には、多数の
孔７が形成されているシャワープレート５が凸部４ａに
接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシ
ャワープレート５との間には空間６が形成されている。
この空間６にはガス導入管１７が接続されており、導体
からなるガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａが挿入
されてプラズマ励起電極４側とガス供給源側とが絶縁さ
れている。
２Ｃを通して給電板３によりプラズマ励起電極４へ供給
される。この整合回路２Ｃは導電体からなるハウジング
により形成されるマッチングボックス２内に収納されて
おり、プラズマ励起電極４および給電板３は、導体から
なるシャーシ２１によって覆われている。プラズマ励起
電極（カソード電極）４の下側には凸部４ａが設けられ
るとともに、このプラズマ励起電極４の下には、多数の
孔７が形成されているシャワープレート５が凸部４ａに
接して設けられている。これらプラズマ励起電極４とシ
ャワープレート５との間には空間６が形成されている。
この空間６にはガス導入管１７が接続されており、導体
からなるガス導入管１７の途中には絶縁体１７ａが挿入
されてプラズマ励起電極４側とガス供給源側とが絶縁さ
れている。
【０００４】ガス導入管１７から導入されたガスは、シ
ャワープレート５の孔７を介してチャンバ壁１０により
形成されたチャンバ室６０内に供給される。なお、符号
９はチャンバ壁１０とプラズマ励起電極４とを絶縁する
絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。一
方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励
起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設
けられており、シャフト１３で支持されている。
ャワープレート５の孔７を介してチャンバ壁１０により
形成されたチャンバ室６０内に供給される。なお、符号
９はチャンバ壁１０とプラズマ励起電極４とを絶縁する
絶縁体である。また、排気系の図示は省略してある。一
方、チャンバ室６０内には基板１６を載置しプラズマ励
起電極ともなるウエハサセプタ（サセプタ電極）８が設
けられており、シャフト１３で支持されている。
【０００５】シャフト１３の下端部とチャンバ底部１０
Ａとがベローズ１１により密閉接続されている。これ
ら、ウエハサセプタ８およびシャフト１３は、ベローズ
１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極
４，８間の距離の調整ができる。ウエハサセプタ８は直
流的に接地され、チャンバ壁１０と直流的に同電位とさ
れている。
Ａとがベローズ１１により密閉接続されている。これ
ら、ウエハサセプタ８およびシャフト１３は、ベローズ
１１により上下動可能となっており、プラズマ励起電極
４，８間の距離の調整ができる。ウエハサセプタ８は直
流的に接地され、チャンバ壁１０と直流的に同電位とさ
れている。
【０００６】上記のプラズマ処理装置においては、一般
的に４０.６８ＭＨｚ程度の周波数の電力を投入して、
両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマに
より、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッ
タリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ
処理を行うものである。
的に４０.６８ＭＨｚ程度の周波数の電力を投入して、
両電極４，８の間でプラズマを生成し、このプラズマに
より、ＣＶＤ（ chemical vapor deposition）、スパッ
タリング、ドライエッチング、アッシング等のプラズマ
処理を行うものである。
【０００７】しかし、従来、上記のプラズマ処理装置に
おいては、プラズマ処理室を含めたプラズマ処理装置本
体が装置メーカにより製作され、整合回路が高周波電源
を作成した電源メーカにより製作されている。そして、
ユーザは、スパッタリング、ドライエッチング、アッシ
ング等のプラズマ処理毎に、これらプラズマ処理室と高
周波電源との間のインピーダンス整合を上記整合回路２
Ｃにより行う。ここで、プラズマ処理室のインピーダン
ス（負荷インピーダンス）としては、プラズマが発生す
る前のインピーダンスＺ0と、プラズマが発生した後の
インピーダンスＺ1との２種類がある。
おいては、プラズマ処理室を含めたプラズマ処理装置本
体が装置メーカにより製作され、整合回路が高周波電源
を作成した電源メーカにより製作されている。そして、
ユーザは、スパッタリング、ドライエッチング、アッシ
ング等のプラズマ処理毎に、これらプラズマ処理室と高
周波電源との間のインピーダンス整合を上記整合回路２
Ｃにより行う。ここで、プラズマ処理室のインピーダン
ス（負荷インピーダンス）としては、プラズマが発生す
る前のインピーダンスＺ0と、プラズマが発生した後の
インピーダンスＺ1との２種類がある。
【０００８】インピーダンスＺ0は、装置メーカである
程度設計上で決定され、正確な数値が測定されるもので
あるが、機械的寸法誤差等により、完全に同一のプラズ
マ処理装置が製作される訳ではないので、製作されるプ
ラズマ処理室毎に異なった値を有している。プラズマが
発生すると、インピーダンスＺ1は、処理に用いるガス
の流量，プラズマ処理室の真空度，及び両電極４，８の
間隔により変化するため、同一のプラズマ処理装置にお
いても、処理するプラズマ処理により異なることとな
る。
程度設計上で決定され、正確な数値が測定されるもので
あるが、機械的寸法誤差等により、完全に同一のプラズ
マ処理装置が製作される訳ではないので、製作されるプ
ラズマ処理室毎に異なった値を有している。プラズマが
発生すると、インピーダンスＺ1は、処理に用いるガス
の流量，プラズマ処理室の真空度，及び両電極４，８の
間隔により変化するため、同一のプラズマ処理装置にお
いても、処理するプラズマ処理により異なることとな
る。
【０００９】例えば、インピーダンスＺ1は、ドライエ
ッチング装置の場合、どのような材料で形成されている
薄膜を、どのような条件（エッチング速度、エッチング
形状等）でエッチングするかにより異なったものとな
り、成膜装置の場合も、薄膜をどのようなガスで、どの
ような条件（成膜速度、薄膜構造など）で成膜するかに
より異なったものとなる。そして、ユーザは、プラズマ
処理開始時に、整合回路２Ｃの出力インピーダンスをイ
ンピーダンスＺ0に調整し、プラズマ放電を開始させ、
上記インピーダンスＺ1に対応させて、プラズマ放電を
安定化させる。
ッチング装置の場合、どのような材料で形成されている
薄膜を、どのような条件（エッチング速度、エッチング
形状等）でエッチングするかにより異なったものとな
り、成膜装置の場合も、薄膜をどのようなガスで、どの
ような条件（成膜速度、薄膜構造など）で成膜するかに
より異なったものとなる。そして、ユーザは、プラズマ
処理開始時に、整合回路２Ｃの出力インピーダンスをイ
ンピーダンスＺ0に調整し、プラズマ放電を開始させ、
上記インピーダンスＺ1に対応させて、プラズマ放電を
安定化させる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高周波
電源１の電力供給系の特性インピーダンスが５０Ωであ
るのに対して、プラズマ処理室ＣＮのインピーダンス
（Ｚ0及びＺ1）が１０Ω未満であるため、両者の差が大
きい。図５は、整合回路２Ｃの回路構成の概略を示す概
念図である。ここで、高周波電源１は、プラズマ放電の
ための電力を、プラズマ処理室ＣＮへ、同軸ケーブル１
Ｃ及び整合回路２Ｃを介して給電する。同軸ケーブル１
Ｃは特性インピーダンスが５０Ωであり、プラズマ放電
に使用される高周波電力の周波数が４０.６８ＭＨｚで
あり、インピーダンスＺ1が「３.６Ω＋ｊ１.４Ω」で
あるとする。この場合、同軸ケーブルの特性インピーダ
ンスとプラズマ処理室のインピーダンスとの整合を取る
ため、整合回路２Ｃを構成する各受動素子のパラメータ
として、チューニングインダクタＬＴを１５０ｎＨで固
定としているので、ロードコンデンサＣLは２８１ｐＦ
となり、チューニングコンデンサＣTは１４６ｐＦとな
る。
電源１の電力供給系の特性インピーダンスが５０Ωであ
るのに対して、プラズマ処理室ＣＮのインピーダンス
（Ｚ0及びＺ1）が１０Ω未満であるため、両者の差が大
きい。図５は、整合回路２Ｃの回路構成の概略を示す概
念図である。ここで、高周波電源１は、プラズマ放電の
ための電力を、プラズマ処理室ＣＮへ、同軸ケーブル１
Ｃ及び整合回路２Ｃを介して給電する。同軸ケーブル１
Ｃは特性インピーダンスが５０Ωであり、プラズマ放電
に使用される高周波電力の周波数が４０.６８ＭＨｚで
あり、インピーダンスＺ1が「３.６Ω＋ｊ１.４Ω」で
あるとする。この場合、同軸ケーブルの特性インピーダ
ンスとプラズマ処理室のインピーダンスとの整合を取る
ため、整合回路２Ｃを構成する各受動素子のパラメータ
として、チューニングインダクタＬＴを１５０ｎＨで固
定としているので、ロードコンデンサＣLは２８１ｐＦ
となり、チューニングコンデンサＣTは１４６ｐＦとな
る。
【００１１】図６に示すスミスチャートにより、上述し
た各受動素子のパラメータと整合されるインピーダンス
Ｚ1との関係を確認する。ここで、スミスチャートは、
電源系の特性インピーダンス「５０Ω」で正規化してあ
る。まず、整合される被整合インピーダンスの出発点と
して、Ａ点は同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンス
「５０Ω」の値を示している。そして、被整合インピー
ダンスは、ロードコンデンサＣLにより、アドミタンス
チャート上をＡ点からＢ点の値に移動される。このＢ点
において、被整合インピーダンスは、実数部が「３.６
Ω」に対応した値となっている。そして、被整合インピ
ーダンスは、チューニングインダクタＬTにより、イン
ピーダンスチャート上を上記Ｂ点からＣ点の値に移動さ
れる。最終的に、被整合インピーダンスは、チューニン
グコンデンサＣTのキャパシタンスを調整することによ
り、点Ｄの値、すなわちインピーダンスＺ1の値に整合
される。
た各受動素子のパラメータと整合されるインピーダンス
Ｚ1との関係を確認する。ここで、スミスチャートは、
電源系の特性インピーダンス「５０Ω」で正規化してあ
る。まず、整合される被整合インピーダンスの出発点と
して、Ａ点は同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンス
「５０Ω」の値を示している。そして、被整合インピー
ダンスは、ロードコンデンサＣLにより、アドミタンス
チャート上をＡ点からＢ点の値に移動される。このＢ点
において、被整合インピーダンスは、実数部が「３.６
Ω」に対応した値となっている。そして、被整合インピ
ーダンスは、チューニングインダクタＬTにより、イン
ピーダンスチャート上を上記Ｂ点からＣ点の値に移動さ
れる。最終的に、被整合インピーダンスは、チューニン
グコンデンサＣTのキャパシタンスを調整することによ
り、点Ｄの値、すなわちインピーダンスＺ1の値に整合
される。
【００１２】ここで、プロセスの条件などにより、イン
ピーダンスＺ1が５０％変動する（負荷変動の範囲）と
仮定すると、すなわち実数部「３.６Ω」が「５.４Ω」
と「１.８Ω」との間で変動することとなる。このと
き、ロードコンデンサＣLの調整範囲は、「２７５ｐ
Ｆ」を中心として、インピーダンスの実数部を「３.６
Ω」から「５.４Ω」に調整するため「４０５ｐＦ」と
し、また、「３.６Ω」から「１.８Ω」に調整するため
「２２５ｐＦ」となる。したがって、ロードコンデンサ
ＣLキャパシタンスは、２７５ｐＦを中心として「＋４
４％（４０５ｐＦ）」と「−２０％（２２５ｐＦ）」と
の範囲で調整される。この調整範囲の割合が小さいと、
例えば、ロードコンデンサＣLのキャパシタンスの変化
に対して、出力インピーダンスの変化が大きく、すなわ
ちキャパシタンス調整つまみの動きに対する出力インピ
ーダンスの調整感度が高くなる。このため、インピーダ
ンスの整合調整を、上記ロードコンデンサＣLなどの可
変受動素子で構成される整合回路で行う場合、可変受動
素子の調整感度が高くなり、負荷（プラズマ処理室ＣＮ
のインピーダンス）変動に対する整合の安定性に問題が
ある。上記負荷変動は、同じ装置であっても、プラズマ
処理室ＣＮで行うプロセスの条件，ウェハの大きさ／
数，及びプラズマ処理で生成される反応副生成物の影響
などにより、処理するロット間及びウェハ間で起こる。
ピーダンスＺ1が５０％変動する（負荷変動の範囲）と
仮定すると、すなわち実数部「３.６Ω」が「５.４Ω」
と「１.８Ω」との間で変動することとなる。このと
き、ロードコンデンサＣLの調整範囲は、「２７５ｐ
Ｆ」を中心として、インピーダンスの実数部を「３.６
Ω」から「５.４Ω」に調整するため「４０５ｐＦ」と
し、また、「３.６Ω」から「１.８Ω」に調整するため
「２２５ｐＦ」となる。したがって、ロードコンデンサ
ＣLキャパシタンスは、２７５ｐＦを中心として「＋４
４％（４０５ｐＦ）」と「−２０％（２２５ｐＦ）」と
の範囲で調整される。この調整範囲の割合が小さいと、
例えば、ロードコンデンサＣLのキャパシタンスの変化
に対して、出力インピーダンスの変化が大きく、すなわ
ちキャパシタンス調整つまみの動きに対する出力インピ
ーダンスの調整感度が高くなる。このため、インピーダ
ンスの整合調整を、上記ロードコンデンサＣLなどの可
変受動素子で構成される整合回路で行う場合、可変受動
素子の調整感度が高くなり、負荷（プラズマ処理室ＣＮ
のインピーダンス）変動に対する整合の安定性に問題が
ある。上記負荷変動は、同じ装置であっても、プラズマ
処理室ＣＮで行うプロセスの条件，ウェハの大きさ／
数，及びプラズマ処理で生成される反応副生成物の影響
などにより、処理するロット間及びウェハ間で起こる。
【００１３】また、この負荷変動は、プラズマ処理装置
のメンテナンス作業において、プラズマ処理室ＣＮを解
放して、プラズマ処理室ＣＮ内の部品交換など、装置の
寸法に影響を与える処理を行うため、プラズマ処理室Ｃ
Ｎのインピーダンスがメンテナンス前後で変動し、プラ
ズマ放電後のプラズマ処理室Ｚ1の変動となって現れる
場合もある。さらに、この負荷変動は、複数のプラズマ
処理室を有するプラズマ処理装置や、複数のプラズマ処
理装置から構成されるプラズマ処理システムにおいて、
装置製造時におけるバラツキに伴い、同一機種であって
もプラズマ処理室毎に機差があるため、プラズマ処理室
毎にインピーダンスのバラツキが生じ、プラズマ放電後
のプラズマ処理室間のインピーダンス変動となって現れ
る場合もある。このため、従来の整合回路には、インピ
ーダンスの整合の調整を、可変受動素子で構成される整
合回路で行う場合、可変受動素子の調整感度が高いと、
負荷変動に対する整合の調整が微妙になり、容易に調整
できずに、また、わずかな負荷変動などでも調整の範囲
がずれて、通常の使用時においても安定性に問題があ
る。
のメンテナンス作業において、プラズマ処理室ＣＮを解
放して、プラズマ処理室ＣＮ内の部品交換など、装置の
寸法に影響を与える処理を行うため、プラズマ処理室Ｃ
Ｎのインピーダンスがメンテナンス前後で変動し、プラ
ズマ放電後のプラズマ処理室Ｚ1の変動となって現れる
場合もある。さらに、この負荷変動は、複数のプラズマ
処理室を有するプラズマ処理装置や、複数のプラズマ処
理装置から構成されるプラズマ処理システムにおいて、
装置製造時におけるバラツキに伴い、同一機種であって
もプラズマ処理室毎に機差があるため、プラズマ処理室
毎にインピーダンスのバラツキが生じ、プラズマ放電後
のプラズマ処理室間のインピーダンス変動となって現れ
る場合もある。このため、従来の整合回路には、インピ
ーダンスの整合の調整を、可変受動素子で構成される整
合回路で行う場合、可変受動素子の調整感度が高いと、
負荷変動に対する整合の調整が微妙になり、容易に調整
できずに、また、わずかな負荷変動などでも調整の範囲
がずれて、通常の使用時においても安定性に問題があ
る。
【００１４】上述した問題を解決するための構成とし
て、プラズマ処理室ＣＮ直上に設置された整合回路にイ
ンピーダンス変換も兼ねた増幅器を内蔵して、微妙なイ
ンピーダンス調整を行わない様にする方法がある。しか
しながら、このプラズマ処理室は、プロセスプロセスの
内容に対応させ、温度を上昇させて用いるため、この温
度上昇に対応して、直上にある整合回路に熱ストレスが
かかり、増幅回路を構成している能動素子の特性が温度
により変動して、インピーダンス変換での安定性がなく
なり、また、熱ストレスにより素子が故障するなどの問
題がある。
て、プラズマ処理室ＣＮ直上に設置された整合回路にイ
ンピーダンス変換も兼ねた増幅器を内蔵して、微妙なイ
ンピーダンス調整を行わない様にする方法がある。しか
しながら、このプラズマ処理室は、プロセスプロセスの
内容に対応させ、温度を上昇させて用いるため、この温
度上昇に対応して、直上にある整合回路に熱ストレスが
かかり、増幅回路を構成している能動素子の特性が温度
により変動して、インピーダンス変換での安定性がなく
なり、また、熱ストレスにより素子が故障するなどの問
題がある。
【００１５】また、従来例としては、整合回路の入力イ
ンピーダンスとプラズマ処理室のインピーダンスとのイ
ンピーダンス差を小さくし、高周波電源から整合回路へ
電力を供給する同軸ケーブルの特性インピーダンスを５
０Ω未満として、整合回路の出力インピーダンスに近づ
け、整合回路の調整感度を下げ、負荷変動に対して整合
のずれを少なくする構成もある。しかしながら、この構
成には、同軸ケーブルの特性インピーダンスが規格化さ
れているため、複数のパラメータに基づいて変化するプ
ラズマ処理室のインピーダンスに対応させようとする
と、インピーダンスに対応させた複数種類の同軸ケーブ
ルを特別に注文して製作することとなり、規格外の同軸
ケーブルとして非常に高価なものとなる欠点がある。
ンピーダンスとプラズマ処理室のインピーダンスとのイ
ンピーダンス差を小さくし、高周波電源から整合回路へ
電力を供給する同軸ケーブルの特性インピーダンスを５
０Ω未満として、整合回路の出力インピーダンスに近づ
け、整合回路の調整感度を下げ、負荷変動に対して整合
のずれを少なくする構成もある。しかしながら、この構
成には、同軸ケーブルの特性インピーダンスが規格化さ
れているため、複数のパラメータに基づいて変化するプ
ラズマ処理室のインピーダンスに対応させようとする
と、インピーダンスに対応させた複数種類の同軸ケーブ
ルを特別に注文して製作することとなり、規格外の同軸
ケーブルとして非常に高価なものとなる欠点がある。
【００１６】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、プラズマ処理室のインピーダンスに対するイ
ンピーダンス調整が容易で、かつ調整感度が低く負荷変
動に対する安定性を確保できる整合回路を有するプラズ
マ処理装置を提供する。
のであり、プラズマ処理室のインピーダンスに対するイ
ンピーダンス調整が容易で、かつ調整感度が低く負荷変
動に対する安定性を確保できる整合回路を有するプラズ
マ処理装置を提供する。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明のプラズマ処理装
置は、高周波電源（高周波電源１）と、プラズマ処理室
（プラズマ処理室ＣＮ）と、前記高周波電源及び前記プ
ラズマ処理室の間のインピーダンス整合を行う整合手段
（整合回路２Ａ）を有し、この整合手段と前記高周波電
源との間にインピーダンス変換手段（インピーダンス変
換回路２Ｂ）を１つまたは複数設け、このインピーダン
ス変換手段により、インピーダンス変換を行うことによ
り、上記整合回路の整合するインピーダンスの差を狭め
ることができ、整合回路内部の可変受動素子（ロードコ
ンデンサ２０６，チューニングコンデンサ２０５）の可
変範囲を広くすることが可能となる。すなわち、上記イ
ンピーダンス変換手段が、同軸ケーブル（同軸ケーブル
１Ｃ）の特性インピーダンスを、プラズマ処理室のイン
ピーダンスの近傍の値に変換するので、整合回路は従来
整合する必要のあった上記特性インピーダンスとプラズ
マ処理室のインピーダンスとの差に対して、この差がイ
ンピーダンス変換により縮小されるため、上記近傍の値
とプラズマ処理室のインピーダンスとのわずかな差に対
して整合を行うこととなる。
置は、高周波電源（高周波電源１）と、プラズマ処理室
（プラズマ処理室ＣＮ）と、前記高周波電源及び前記プ
ラズマ処理室の間のインピーダンス整合を行う整合手段
（整合回路２Ａ）を有し、この整合手段と前記高周波電
源との間にインピーダンス変換手段（インピーダンス変
換回路２Ｂ）を１つまたは複数設け、このインピーダン
ス変換手段により、インピーダンス変換を行うことによ
り、上記整合回路の整合するインピーダンスの差を狭め
ることができ、整合回路内部の可変受動素子（ロードコ
ンデンサ２０６，チューニングコンデンサ２０５）の可
変範囲を広くすることが可能となる。すなわち、上記イ
ンピーダンス変換手段が、同軸ケーブル（同軸ケーブル
１Ｃ）の特性インピーダンスを、プラズマ処理室のイン
ピーダンスの近傍の値に変換するので、整合回路は従来
整合する必要のあった上記特性インピーダンスとプラズ
マ処理室のインピーダンスとの差に対して、この差がイ
ンピーダンス変換により縮小されるため、上記近傍の値
とプラズマ処理室のインピーダンスとのわずかな差に対
して整合を行うこととなる。
【００１８】これにより、本発明のプラズマ処理装置
は、放電後におけるプラズマ処理室のインピーダンスが
変動した（負荷変動）とき、可変受動素子の数値を調整
して整合させようとする場合、従来例に比較して、可変
受動素子の可変範囲の中心の値に対して、可変範囲の割
合を広くできるため、例えば、調整つまみの移動量に対
して、可変受動素子の数値の変化量を小さくすることが
できるため、プラズマ処理室のインピーダンスに対する
整合において微調整が可能となり、調整つまみを動かす
とインピーダンスが大きく変化することがなくなり、イ
ンピーダンス整合の調整を容易とし、プラズマ放電状態
の安定性を増すことができる。したがって、本発明のプ
ラズマ処理装置は、インピーダンスＺ1の変動があった
としても、インピーダンス整合の微調整が可能なため、
プラズマ放電状態の再現性を向上させることができ、プ
ラズマ処理室におけるプラズマ空間への安定した電力の
投入が可能となるので、被処理デバイスに対して均質な
プラズマ処理結果を得ることができる。
は、放電後におけるプラズマ処理室のインピーダンスが
変動した（負荷変動）とき、可変受動素子の数値を調整
して整合させようとする場合、従来例に比較して、可変
受動素子の可変範囲の中心の値に対して、可変範囲の割
合を広くできるため、例えば、調整つまみの移動量に対
して、可変受動素子の数値の変化量を小さくすることが
できるため、プラズマ処理室のインピーダンスに対する
整合において微調整が可能となり、調整つまみを動かす
とインピーダンスが大きく変化することがなくなり、イ
ンピーダンス整合の調整を容易とし、プラズマ放電状態
の安定性を増すことができる。したがって、本発明のプ
ラズマ処理装置は、インピーダンスＺ1の変動があった
としても、インピーダンス整合の微調整が可能なため、
プラズマ放電状態の再現性を向上させることができ、プ
ラズマ処理室におけるプラズマ空間への安定した電力の
投入が可能となるので、被処理デバイスに対して均質な
プラズマ処理結果を得ることができる。
【００１９】また、本発明のプラズマ処理装置は、上記
インピーダンス変換手段が、コンデンサ及びインダクタ
などの数値固定の受動素子から構成されるため、従来例
で示した増幅回路に比較して熱ストレスに強く、高い信
頼性が得られる。さらに、上記インピーダンス変換手段
は、コンデンサ及びインダクタなどの数値固定の受動素
子から構成されるため、市販の安価な部品を利用するこ
とができ、従来例のように高価な特注部品を使用するこ
となく、プラズマ処理装置の価格を上昇させることがな
い。
インピーダンス変換手段が、コンデンサ及びインダクタ
などの数値固定の受動素子から構成されるため、従来例
で示した増幅回路に比較して熱ストレスに強く、高い信
頼性が得られる。さらに、上記インピーダンス変換手段
は、コンデンサ及びインダクタなどの数値固定の受動素
子から構成されるため、市販の安価な部品を利用するこ
とができ、従来例のように高価な特注部品を使用するこ
となく、プラズマ処理装置の価格を上昇させることがな
い。
【００２０】さらに、本発明のプラズマ処理装置は、上
記１つまたは複数のインピーダンス変換手段が、出力イ
ンピーダンスを、前記高周波電源の出力インピーダンス
と、前記プラズマ処理室のインピーダンスとの間で、か
つこのプラズマ処理室のインピーダンス近傍の値に変換
することで、インピーダンス変換回路の出力インピーダ
ンスと、プラズマ処理室のインピーダンスとの差を縮小
することができ、従来例に比較して微調整を可能とし、
インピーダンスＺ1を変更した場合に、安定したプラズ
マ放電状態に対応した整合回路の調整の容易性を向上さ
せることができる。
記１つまたは複数のインピーダンス変換手段が、出力イ
ンピーダンスを、前記高周波電源の出力インピーダンス
と、前記プラズマ処理室のインピーダンスとの間で、か
つこのプラズマ処理室のインピーダンス近傍の値に変換
することで、インピーダンス変換回路の出力インピーダ
ンスと、プラズマ処理室のインピーダンスとの差を縮小
することができ、従来例に比較して微調整を可能とし、
インピーダンスＺ1を変更した場合に、安定したプラズ
マ放電状態に対応した整合回路の調整の容易性を向上さ
せることができる。
【００２１】加えて、本発明のプラズマ処理装置は、前
記１つまたは複数のインピーダンス変換手段が同軸ケー
ブルの特性インピーダンスを５０Ωから、１０Ω以下へ
変換することにより、プラズマ処理室のインピーダンス
が１０Ω未満であるため、可変受動素子における中心値
の値に対して調整範囲の割合を広げることができ、従来
例に比較して可変受動素子の変化量の微調整を可能と
し、インピーダンスＺ1が変化した場合に、安定したプ
ラズマ放電状態に対応した整合回路の調整の容易性を向
上させることができる。
記１つまたは複数のインピーダンス変換手段が同軸ケー
ブルの特性インピーダンスを５０Ωから、１０Ω以下へ
変換することにより、プラズマ処理室のインピーダンス
が１０Ω未満であるため、可変受動素子における中心値
の値に対して調整範囲の割合を広げることができ、従来
例に比較して可変受動素子の変化量の微調整を可能と
し、インピーダンスＺ1が変化した場合に、安定したプ
ラズマ放電状態に対応した整合回路の調整の容易性を向
上させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るプラズマ処理
装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は
本実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
り、マッチングボックス２の側面を透視し、内部の整合
回路２Ａ及びインピーダンス変換回路２Ｂの構成が分か
るように図示してある。この図１において、図４と同様
な構成要素については同一の符号を付け、説明を省略す
る。本発明の特徴は、整合回路２Ａにおいてインピーダ
ンス変換の微調整を可能とする目的で、整合回路２Ａ
が、入力インピーダンスと出力インピーダンス（プラズ
マ処理室のインピーダンス）との間の、整合するインピ
ーダンス差を縮小するため、すなわち整合回路２Ａの入
力インピーダンスを低くするため、同軸ケーブル１Ｃと
整合回路２Ａとの間にインピーダンス変換回路２Ｂを介
挿した点にある。以下、この構成について、詳細に説明
する。
装置の一実施形態を、図面に基づいて説明する。図１は
本実施形態のプラズマ処理装置の概略構成を示す図であ
り、マッチングボックス２の側面を透視し、内部の整合
回路２Ａ及びインピーダンス変換回路２Ｂの構成が分か
るように図示してある。この図１において、図４と同様
な構成要素については同一の符号を付け、説明を省略す
る。本発明の特徴は、整合回路２Ａにおいてインピーダ
ンス変換の微調整を可能とする目的で、整合回路２Ａ
が、入力インピーダンスと出力インピーダンス（プラズ
マ処理室のインピーダンス）との間の、整合するインピ
ーダンス差を縮小するため、すなわち整合回路２Ａの入
力インピーダンスを低くするため、同軸ケーブル１Ｃと
整合回路２Ａとの間にインピーダンス変換回路２Ｂを介
挿した点にある。以下、この構成について、詳細に説明
する。
【００２３】高周波電源１は、マッチングボックス２を
介してプラズマ処理装置２１に、プラズマ放電のための
電力を供給する。整合回路２Ａは、マッチングボックス
２内に格納され、高周波電源１の出力インピーダンスと
プラズマ処理室ＣＮの負荷インピーダンスとの整合をと
る。この整合回路２Ａは、ロードコンデンサ２０６及び
チューニングコンデンサ２０５が調整されることによ
り、出力インピーダンスをプラズマ処理室ＣＮの負荷イ
ンピーダンスと整合させる。これにより、高周波電源１
は、インピーダンスの不整合による反射波の発生を防止
し、整合回路２Ａを介して、プラズマ処理室ＣＮへ、効
率的にプラズマ放電のための電力を供給することができ
る。
介してプラズマ処理装置２１に、プラズマ放電のための
電力を供給する。整合回路２Ａは、マッチングボックス
２内に格納され、高周波電源１の出力インピーダンスと
プラズマ処理室ＣＮの負荷インピーダンスとの整合をと
る。この整合回路２Ａは、ロードコンデンサ２０６及び
チューニングコンデンサ２０５が調整されることによ
り、出力インピーダンスをプラズマ処理室ＣＮの負荷イ
ンピーダンスと整合させる。これにより、高周波電源１
は、インピーダンスの不整合による反射波の発生を防止
し、整合回路２Ａを介して、プラズマ処理室ＣＮへ、効
率的にプラズマ放電のための電力を供給することができ
る。
【００２４】ここで、インピーダンス変換回路２Ｂは、
同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンスの数値を、プラ
ズマ処理室ＣＮの負荷インピーダンスの近傍の数値に変
換している。例えば、以下の説明では、高周波電源１か
ら供給される高周波電力の周波数を「４０.６８ＭＨ
ｚ」とし、このときのインピーダンスＺ1（＝Ｒ１＋ｊ
Ｘ１）を「３.６Ω＋ｊ１.４Ω」とし、電力供給系の同
軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンスを「５０Ω」とし
て、以下の説明を行う。このため、インピーダンス変換
回路２Ｂは、上記特性インピーダンスの「５０Ω」を、
この特性インピーダンスとインピーダンスＺ1との間と
して「１０Ω」へ変換する。
同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンスの数値を、プラ
ズマ処理室ＣＮの負荷インピーダンスの近傍の数値に変
換している。例えば、以下の説明では、高周波電源１か
ら供給される高周波電力の周波数を「４０.６８ＭＨ
ｚ」とし、このときのインピーダンスＺ1（＝Ｒ１＋ｊ
Ｘ１）を「３.６Ω＋ｊ１.４Ω」とし、電力供給系の同
軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンスを「５０Ω」とし
て、以下の説明を行う。このため、インピーダンス変換
回路２Ｂは、上記特性インピーダンスの「５０Ω」を、
この特性インピーダンスとインピーダンスＺ1との間と
して「１０Ω」へ変換する。
【００２５】このときの、整合回路２Ａ及びインピーダ
ンス変換回路２Ｂの構成を、図２を用いて説明する。図
２は、整合回路２Ａ及びインピーダンス変換回路２Ｂの
概略構成を示す図である。インピーダンス変換回路２Ｂ
は、インダクタ２０７及びコンデンサ２０８から構成さ
れている。ここで、インダクタ２０７はインダクタンス
として「７８ｎＨ」であり、コンデンサ２０８はキャパ
シタンスとして「１５６ｐＦ」である。これにより、イ
ンピーダンス変換回路２Ｂは、高周波電力の周波数が
「４０.６８ＭＨｚ」のとき、同軸ケーブル１Ｃの特性
インピーダンス「５０Ω」を、「１０Ω」に変換する。
ンス変換回路２Ｂの構成を、図２を用いて説明する。図
２は、整合回路２Ａ及びインピーダンス変換回路２Ｂの
概略構成を示す図である。インピーダンス変換回路２Ｂ
は、インダクタ２０７及びコンデンサ２０８から構成さ
れている。ここで、インダクタ２０７はインダクタンス
として「７８ｎＨ」であり、コンデンサ２０８はキャパ
シタンスとして「１５６ｐＦ」である。これにより、イ
ンピーダンス変換回路２Ｂは、高周波電力の周波数が
「４０.６８ＭＨｚ」のとき、同軸ケーブル１Ｃの特性
インピーダンス「５０Ω」を、「１０Ω」に変換する。
【００２６】次に、図３に示すスミスチャートにより、
上述した各受動素子のパラメータと整合されるインピー
ダンスＺ1との関係を確認する。まず、整合される被整
合インピーダンスの出発点として、Ａ点は同軸ケーブル
１Ｃの特性インピーダンス「５０Ω」の値を示してい
る。インピーダンス変換回路２Ｂは、この「５０Ω」を
「１０Ω」へ変換、すなわち点Ａから点Ａ'を経由し、
点Ｅの位置に被整合インピーダンスの値を移動させる。
より具体的には、整合回路２Ａの出力インピーダンス
は、コンデンサ２０８により、点Ａから点Ａ'に移動さ
せられ、インダクタ２０７により点Ａ'から点Ｅへ移動
させられる。これにより、ロードコンデンサ２０６の調
整範囲が大幅に狭くなり、ロードコンデンサ２０６のキ
ャパシタンスは「５２２ｐＦ」となる。また、Ｄ点が最
終的な整合回路２Ｃの出力インピーダンスであり、プラ
ズマ処理室ＣＮのインピーダンス（負荷インピーダン
ス）に対して、共役複素インピーダンスの数値となるた
め、点ＤのインピーダンスＺ1*の数値は「３.６Ω−ｊ
１.４Ω」となる。ここで、インピーダンスＺ1*は、イ
ンピーダンスＺ1の共役複素インピーダンスである。
上述した各受動素子のパラメータと整合されるインピー
ダンスＺ1との関係を確認する。まず、整合される被整
合インピーダンスの出発点として、Ａ点は同軸ケーブル
１Ｃの特性インピーダンス「５０Ω」の値を示してい
る。インピーダンス変換回路２Ｂは、この「５０Ω」を
「１０Ω」へ変換、すなわち点Ａから点Ａ'を経由し、
点Ｅの位置に被整合インピーダンスの値を移動させる。
より具体的には、整合回路２Ａの出力インピーダンス
は、コンデンサ２０８により、点Ａから点Ａ'に移動さ
せられ、インダクタ２０７により点Ａ'から点Ｅへ移動
させられる。これにより、ロードコンデンサ２０６の調
整範囲が大幅に狭くなり、ロードコンデンサ２０６のキ
ャパシタンスは「５２２ｐＦ」となる。また、Ｄ点が最
終的な整合回路２Ｃの出力インピーダンスであり、プラ
ズマ処理室ＣＮのインピーダンス（負荷インピーダン
ス）に対して、共役複素インピーダンスの数値となるた
め、点ＤのインピーダンスＺ1*の数値は「３.６Ω−ｊ
１.４Ω」となる。ここで、インピーダンスＺ1*は、イ
ンピーダンスＺ1の共役複素インピーダンスである。
【００２７】次に、被整合インピーダンスの値は、上記
ロードコンデンサ２０６のキャパシタンスにより点Ｅか
ら点Ｆの位置へ移動する。このＦ点において、被整合イ
ンピーダンスは、実数部が「３.６Ω」に対応した値と
なっている。そして、被整合インピーダンスは、チュー
ニングインダクタ２０４「１５０ｎＨ」により、上記Ｆ
点からＣ点の値に移動される。最終的に、被整合インピ
ーダンスは、チューニングコンデンサ２０５のキャパシ
タンスを調整することにより、点Ｄの値、すなわちイン
ピーダンスＺ1の値に整合される。
ロードコンデンサ２０６のキャパシタンスにより点Ｅか
ら点Ｆの位置へ移動する。このＦ点において、被整合イ
ンピーダンスは、実数部が「３.６Ω」に対応した値と
なっている。そして、被整合インピーダンスは、チュー
ニングインダクタ２０４「１５０ｎＨ」により、上記Ｆ
点からＣ点の値に移動される。最終的に、被整合インピ
ーダンスは、チューニングコンデンサ２０５のキャパシ
タンスを調整することにより、点Ｄの値、すなわちイン
ピーダンスＺ1の値に整合される。
【００２８】ここで、プロセスの条件などにより、イン
ピーダンスＺ1が５０％変動する（負荷変動の範囲）と
仮定すると、すなわち実数部「３.６Ω」が「５.４Ω」
と「１.８Ω」との間で変動することとなる。このと
き、ロードコンデンサ２０６の調整範囲は、「５２２ｐ
Ｆ」を中心として、インピーダンスの実数部を「３.６
Ω」から「５.４Ω」に調整するため「３６１ｐＦ」と
し、また、「３.６Ω」から「１.８Ω」に調整するため
「８３５ｐＦ」となる。したがって、ロードコンデンサ
２０６のキャパシタンスは、５２２ｐＦ（調整範囲の中
心値）を中心として「＋６０％（８３５ｐＦ）」と「−
３１％（３６１ｐＦ）」との範囲（ΔＣ、すなわち調整
範囲）で調整される。
ピーダンスＺ1が５０％変動する（負荷変動の範囲）と
仮定すると、すなわち実数部「３.６Ω」が「５.４Ω」
と「１.８Ω」との間で変動することとなる。このと
き、ロードコンデンサ２０６の調整範囲は、「５２２ｐ
Ｆ」を中心として、インピーダンスの実数部を「３.６
Ω」から「５.４Ω」に調整するため「３６１ｐＦ」と
し、また、「３.６Ω」から「１.８Ω」に調整するため
「８３５ｐＦ」となる。したがって、ロードコンデンサ
２０６のキャパシタンスは、５２２ｐＦ（調整範囲の中
心値）を中心として「＋６０％（８３５ｐＦ）」と「−
３１％（３６１ｐＦ）」との範囲（ΔＣ、すなわち調整
範囲）で調整される。
【００２９】この本発明の調整範囲の割合は、従来例に
おける２８１ｐＦを中心として「＋４４％（４０５ｐ
Ｆ）」と「−２０％（２２５ｐＦ）」との調整範囲に対
して調整範囲が広がっているため、例えば、ロードコン
デンサ２０６のキャパシタンスの変化量に対して、出力
インピーダンスの変化が小さく、すなわちロードコンデ
ンサ２０６のキャパシタンス調整つまみの動きに対する
出力インピーダンスの調整感度が低くなる。このため、
インピーダンスの整合調整を、上記ロードコンデンサ２
０６などの可変受動素子で構成される整合回路で行う場
合、可変受動素子の調整感度が低くなると、負荷（プラ
ズマ処理室ＣＮのインピーダンス）変動に対する整合の
安定性が向上する。
おける２８１ｐＦを中心として「＋４４％（４０５ｐ
Ｆ）」と「−２０％（２２５ｐＦ）」との調整範囲に対
して調整範囲が広がっているため、例えば、ロードコン
デンサ２０６のキャパシタンスの変化量に対して、出力
インピーダンスの変化が小さく、すなわちロードコンデ
ンサ２０６のキャパシタンス調整つまみの動きに対する
出力インピーダンスの調整感度が低くなる。このため、
インピーダンスの整合調整を、上記ロードコンデンサ２
０６などの可変受動素子で構成される整合回路で行う場
合、可変受動素子の調整感度が低くなると、負荷（プラ
ズマ処理室ＣＮのインピーダンス）変動に対する整合の
安定性が向上する。
【００３０】すなわち、調整感度が低くなると言うこと
は、キャパシタンス調整つまみの移動量に対して、出力
インピーダンスの変化量が小さくなることであり、細か
い出力インピーダンスの調整、すなわち出力インピーダ
ンスの微調整が可能となることである。これにより、整
合回路２Ａは、インピーダンスＺ1が変動し、ロードキ
ャパシタンス２０６の調整に基づく出力インピーダンス
の微調整が可能となるため、調整つまみの移動量に対し
て、ロードコンデンサ２０６のキャパシタンスの変化量
を小さくすることができ、プラズマ処理室ＣＮのインピ
ーダンスＺ1に対するインピーダンス整合において出力
インピーダンスの微調整が可能となり、調整つまみを動
かすと出力インピーダンスが大きく変化することがなく
なり、インピーダンス整合の調整を容易とし、プラズマ
放電状態の安定性を増すことができる。したがって、整
合回路２Ａは、インピーダンスＺ1の変動があったとし
ても、インピーダンス整合における出力インピーダンス
の微調整が可能なため、プラズマ放電状態の再現性を向
上させることができ、プラズマ処理室ＣＮにおけるプラ
ズマ空間への安定した放電電力の投入が可能となるの
で、被処理デバイスに対して均質なプラズマ処理結果を
得ることができる。
は、キャパシタンス調整つまみの移動量に対して、出力
インピーダンスの変化量が小さくなることであり、細か
い出力インピーダンスの調整、すなわち出力インピーダ
ンスの微調整が可能となることである。これにより、整
合回路２Ａは、インピーダンスＺ1が変動し、ロードキ
ャパシタンス２０６の調整に基づく出力インピーダンス
の微調整が可能となるため、調整つまみの移動量に対し
て、ロードコンデンサ２０６のキャパシタンスの変化量
を小さくすることができ、プラズマ処理室ＣＮのインピ
ーダンスＺ1に対するインピーダンス整合において出力
インピーダンスの微調整が可能となり、調整つまみを動
かすと出力インピーダンスが大きく変化することがなく
なり、インピーダンス整合の調整を容易とし、プラズマ
放電状態の安定性を増すことができる。したがって、整
合回路２Ａは、インピーダンスＺ1の変動があったとし
ても、インピーダンス整合における出力インピーダンス
の微調整が可能なため、プラズマ放電状態の再現性を向
上させることができ、プラズマ処理室ＣＮにおけるプラ
ズマ空間への安定した放電電力の投入が可能となるの
で、被処理デバイスに対して均質なプラズマ処理結果を
得ることができる。
【００３１】また、上記インピーダンス変換回路２Ｂ
は、コンデンサ２０８及びインダクタ２０７の数値固定
の受動素子から構成されるため、従来例で示した増幅回
路に比較して熱ストレスに強く、高い信頼性が得られ
る。さらに、上記インピーダンス変換回路２Ｂは、コン
デンサ２０８及びインダクタ２０７などの数値固定の受
動素子から構成されるため、市販の安価な部品を利用す
ることができ、従来例のように高価な特注部品を使用す
ることなく、プラズマ処理装置の価格を上昇させること
がない。さらに、上記インピーダンス変換回路２Ｂは、
出力インピーダンスを、高周波電源１の出力インピーダ
ンス（同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンス）と、前
記プラズマ処理室のインピーダンスとの間で、かつこの
プラズマ処理室のインピーダンス（例えば、インピーダ
ンスＺ1）近傍の値に変換する。これにより、インピー
ダンス変換回路２Ｂの出力インピーダンスと、プラズマ
処理室ＣＮの負荷インピーダンスとの差を縮小すること
ができ、従来例に比較して微調整を可能とし、インピー
ダンスＺ1が変化した場合に、安定したプラズマ放電状
態に対応した整合回路２Ａの調整の容易性を向上させる
ことができる。
は、コンデンサ２０８及びインダクタ２０７の数値固定
の受動素子から構成されるため、従来例で示した増幅回
路に比較して熱ストレスに強く、高い信頼性が得られ
る。さらに、上記インピーダンス変換回路２Ｂは、コン
デンサ２０８及びインダクタ２０７などの数値固定の受
動素子から構成されるため、市販の安価な部品を利用す
ることができ、従来例のように高価な特注部品を使用す
ることなく、プラズマ処理装置の価格を上昇させること
がない。さらに、上記インピーダンス変換回路２Ｂは、
出力インピーダンスを、高周波電源１の出力インピーダ
ンス（同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンス）と、前
記プラズマ処理室のインピーダンスとの間で、かつこの
プラズマ処理室のインピーダンス（例えば、インピーダ
ンスＺ1）近傍の値に変換する。これにより、インピー
ダンス変換回路２Ｂの出力インピーダンスと、プラズマ
処理室ＣＮの負荷インピーダンスとの差を縮小すること
ができ、従来例に比較して微調整を可能とし、インピー
ダンスＺ1が変化した場合に、安定したプラズマ放電状
態に対応した整合回路２Ａの調整の容易性を向上させる
ことができる。
【００３２】加えて、インピーダンス変換回路２Ｂは、
同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンスを５０Ωから、
１０Ω近傍へ変換することにより、プラズマ処理室ＣＮ
の負荷インピーダンスが１０Ω以下であるため、ロード
コンデンサ２０６における中心値の値に対して調整範囲
の割合を、従来例に比して広げることができ、従来例に
比較してロードコンデンサ２０６の変化量の微調整を可
能とし、インピーダンスＺ1が変化した場合に、安定し
たプラズマ放電状態に対応した整合回路２Ａの調整の容
易性を向上させることができる。
同軸ケーブル１Ｃの特性インピーダンスを５０Ωから、
１０Ω近傍へ変換することにより、プラズマ処理室ＣＮ
の負荷インピーダンスが１０Ω以下であるため、ロード
コンデンサ２０６における中心値の値に対して調整範囲
の割合を、従来例に比して広げることができ、従来例に
比較してロードコンデンサ２０６の変化量の微調整を可
能とし、インピーダンスＺ1が変化した場合に、安定し
たプラズマ放電状態に対応した整合回路２Ａの調整の容
易性を向上させることができる。
【００３３】以上、本発明の一実施形態を図面を参照し
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。
て詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限ら
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設
計変更等があっても本発明に含まれる。
【００３４】
【発明の効果】本発明のプラズマ処理装置によれば、整
合回路２Ａは、インピーダンスＺ1が変動した場合に、
ロードキャパシタンスのキャパシタンスの微調整が可能
となるため、キャパシタンス調整つまみの移動量に対し
て、出力インピーダンスの変化量を小さくすることがで
き、プラズマ処理室ＣＮのインピーダンスＺ1に対する
インピーダンス整合において出力インピーダンスの微調
整が可能となり、調整つまみを動かすとインピーダンス
Ｚ1が大きく変化することがなくなり、インピーダンス
整合の調整を容易とし、プラズマ放電状態の安定性を増
すことができる。また、本発明のプラズマ処理装置によ
れば、インピーダンス変換手段が数値固定の受動素子か
ら構成されるため、熱ストレスに強く、高い信頼性が得
られ、かつ、市販の安価な部品を利用することができ、
従来例のように高価な特注部品を使用することなく、プ
ラズマ処理装置の価格を上昇させることがない。
合回路２Ａは、インピーダンスＺ1が変動した場合に、
ロードキャパシタンスのキャパシタンスの微調整が可能
となるため、キャパシタンス調整つまみの移動量に対し
て、出力インピーダンスの変化量を小さくすることがで
き、プラズマ処理室ＣＮのインピーダンスＺ1に対する
インピーダンス整合において出力インピーダンスの微調
整が可能となり、調整つまみを動かすとインピーダンス
Ｚ1が大きく変化することがなくなり、インピーダンス
整合の調整を容易とし、プラズマ放電状態の安定性を増
すことができる。また、本発明のプラズマ処理装置によ
れば、インピーダンス変換手段が数値固定の受動素子か
ら構成されるため、熱ストレスに強く、高い信頼性が得
られ、かつ、市販の安価な部品を利用することができ、
従来例のように高価な特注部品を使用することなく、プ
ラズマ処理装置の価格を上昇させることがない。
【図１】 本発明の一実施形態によるプラズマ処理装置
の概要を示す概念図である。
の概要を示す概念図である。
【図２】 図１におけるマッチングボックス２内の整合
回路２Ａの構成例を示す概念図である。
回路２Ａの構成例を示す概念図である。
【図３】 図２の整合回路２Ａ及びインピーダンス変換
回路２Ｂの各受動素子のパラメータと整合されるインピ
ーダンスＺ1の関係を示すスミスチャートである。
回路２Ｂの各受動素子のパラメータと整合されるインピ
ーダンスＺ1の関係を示すスミスチャートである。
【図４】 従来例によるプラズマ処理装置の概要を示す
概念図である。
概念図である。
【図５】 図４におけるマッチングボックス２内の整合
回路２Ｃの構成を示す概念図である。
回路２Ｃの構成を示す概念図である。
【図６】 図３の整合回路２Ｃの各受動素子のパラメー
タと整合されるインピーダンスＺ1の関係を示すスミス
チャートである。
タと整合されるインピーダンスＺ1の関係を示すスミス
チャートである。
１ 高周波電源
１Ｃ 同軸ケーブル
２ マッチングボックス
２Ａ 整合回路
２Ｂ インピーダンス変換回路
３ 給電板
４ プラズマ励起電極
５ シャワープレート
６ 空間
７ 孔
８ ウェハサセプタ
９ 絶縁体
１０ チャンバ壁
１１ ベローズ
１３ シャフト
１６ 基板
１７ ガス導入管
２１ シャーシ
６０ チャンバ室
２０４ チューニングインダクタ
２０５ チューニングコンデンサ
２０６ ロードコンデンサ
２０７ インダクタ
２０８ コンデンサ
ＣＮ プラズマ処理室
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 熊谷 雅
東京都大田区雪谷大塚町１番７号 アルプ
ス電気株式会社内
(72)発明者 大見 忠弘
宮城県仙台市青葉区米ケ袋２−１−17−
301
Ｆターム(参考） 4G075 AA30 BC02 BC04 BC06 BC10
DA02 DA18 EB41 EC21 EE02
EE12 FA01 FA12
4K030 FA01 KA30
5F004 BA04 BB11 BB32 BD01 BD04
BD05 CA03
5F045 AA08 DP03 EH01 EH13 EH19
GB08
Claims (4)
- 【請求項１】 高周波電源と、プラズマ処理室と、前記
高周波電源及び前記プラズマ処理室の間のインピーダン
ス整合を行う整合手段を有し、この整合手段と前記高周
波電源との間にインピーダンス変換手段が１つまたは複
数設けられていることを特徴とするプラズマ処理装置。 - 【請求項２】 前記インピーダンス変換手段が受動素子
で構成されていることを特徴とする請求項１記載のプラ
ズマ処理装置。 - 【請求項３】 前記１つまたは複数のインピーダンス変
換手段が、出力インピーダンスを、前記高周波電源の出
力インピーダンスと、前記チャンバのインピーダンスと
の間で、かつ前記チャンバのインピーダンス近傍の値に
変換することを特徴とする請求項１または請求項２に記
載のプラズマ処理装置。 - 【請求項４】 前記１つまたは複数のインピーダンス変
換手段がインピーダンスを５０Ωから１０Ω以下へ変換
することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか
に記載のプラズマ処理装置。
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