JP2003309000A - インピーダンス整合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】複数負荷に対して出力電力が同振幅かつ同位相
となる電力供給が可能なインピーダンス整合器及びプラ
ズマ成膜装置を提供することを目的とする。 【解決手段】筐体５０に取り付けられた入力端子１０
と、複数の出力端子（ここでは出力端子２０ａ及び２０
ｂ）と、キャパシタ４１及び４２とインダクタ４３とか
らなる整合回路４０と、インピーダンス調整用伝送線２
１とからなり、整合回路４０からの出力はインピーダン
ス調整用伝送線２１の分岐位置をスライダ３０にて調整
することにより、出力端子２０ａ及び２０ｂからの出力
電圧及び出力電流が同振幅かつ同位相となるようにす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数の同一特性を
有する負荷に対して均等に電力を供給可能なインピーダ
ンス整合器及びプラズマ成膜装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ＩＣ、ＬＣＤ（液晶ディスプレ
イ）等の製造過程においては、エッチング、スパッタリ
ング、薄膜成長等を行う際に、プラズマを用いるプロセ
ス（プラズマプロセスという）が行われる。プラズマプ
ロセスにおいては、エッチング、スパッタリング、薄膜
成長等の処理を行うチャンバ内に設けた電極に高周波電
力を供給して、チャンバ内にプラズマを発生させてい
る。このように、プラズマを生じさせる負荷（プラズマ
負荷という）に高周波電力を供給する場合には、高周波
電源とプラズマ負荷との間のインピーダンス整合をとる
ことが必要である。

【０００３】一般的にプラズマプロセスは低圧力雰囲気
下で行われる場合が多いため、真空排気及び大気開放の
手順と時間を必要とするため、1回の処理動作によって
たった1つの対象物に対して処理を施すのでは生産性が
悪い。そのため、1回の処理動作により複数の対象物に
対して同時に処理を行うことが生産性を向上させるには
有効である。その場合、高周波電力を分配し、複数の電
極に対して同時に電力を付加し、複数のプロセスチャン
バ内にプラズマを発生させる。このとき、各チャンバに
対して均等に電力を加えることがプラズマ処理のばらつ
きを無くすためには重要となる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来、電力の均等分配
を行う場合には、高周波電源に電力を分配するための分
配器を接続し、それにより分配された各系についてそれ
ぞれインピーダンス整合器を設け、各々インピーダンス
整合を行いプラズマを発生させる。これにより電力の均
等分配が可能となるが、装置が高価でサイズが大きなも
のになってしまうという問題がある。

【０００５】そこで、電力の分配をインピーダンス整合
器内で行い、複数負荷に対して同時に電力供給をするこ
とを試みた。しかし、電力分配が均等ではなく、プラズ
マ処理状態も各チャンバで異なる結果となった。その原
因はインピーダンス整合器が有する複数の出力端子にお
いて、各出力電圧及び出力電流の振幅、位相が異なって
いることが分かった。

【０００６】本発明は上記問題点に鑑み考案されたもの
で、複数負荷に対して出力電圧及び出力電流が同振幅か
つ同位相となる電力供給が可能なインピーダンス整合器
及びプラズマ成膜装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に於いて上記課題
を達成するために、まず請求項１においては、複数の出
力端子を有し、各出力端子における出力電圧及び出力電
流が同振幅かつ同位相であるインピーダンス整合器とし
たものである。

【０００８】また、請求項２においては、前記出力端子
が二つであり、キャパシタ、インダクタ等からなる整合
回路素子の位置が筐体内でそれぞれの出力端子から等距
離にあることを特徴とする請求項１記載のインピーダン
ス整合器としたものである。

【０００９】また、請求項３においては、前記キャパシ
タ、インダクタ等からなる整合回路からインピーダンス
調整用伝送線を経て複数の出力端子へ電力を出力する
際、出力インピーダンスに応じて出力電圧及び出力電流
が同振幅かつ同位相となるようにインピーダンス調整用
伝送線の分岐位置を変えられるようにしたことを特徴と
する請求項１記載のインピーダンス整合器としたもので
ある。

【００１０】さらにまた、請求項４においては、請求項
１ないし３のいずれか１項に記載のインピーダンス整合
器を備えることを特徴とするプラズマ成膜装置としたも
のである。高周波電源に本発明のインピーダンス整合器
を接続しその出力端子から、プラズマ成膜装置の各チャ
ンバに電力の供給を行うことにより、均等な電力分配が
可能で、かつ安価でサイズの小さい装置を実現すること
ができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態につき説
明する。本発明の請求項１に係るインピーダンス整合器
は、筐体５０に取り付けられた入力端子１０と、複数の
出力端子（ここでは出力端子２０ａ及び２０ｂ）と、筐
体５０内にキャパシタ４１及び４２とインダクタ４３と
を有する整合回路４０とからなり、出力端子２０ａ及び
２０ｂからの出力電圧及び出力電流が同振幅かつ同位相
になるようにしたものである（図１参照）。図１は請求
項２に係るインピーダンス整合器の内部構成の一実施例
を示す説明図である。図２は請求項３に係るインピーダ
ンス整合器の内部構成の一実施例を示す説明図である。
請求項２に係るインピーダンス整合器は、図１に示すよ
うに、筐体５０に取り付けられた入力端子１０と、複数
の出力端子（ここでは出力端子２０ａ及び２０ｂ）と、
キャパシタ４１及び４２とインダクタ４３とを有する整
合回路４０とからなり、筐体５０内の整合回路４０の全
ての素子の位置を出力端子から等距離になるように配置
することにより、入力端子１０に高周波電力を入力した
場合各出力端子２０ａ及び２０ｂには同振幅かつ同位相
の高周波電力が出力されるようにしたものである。

【００１２】具体的には、２つの出力端子２０ａ及び２
０ｂの出力電圧及び出力電流を同振幅かつ同位相にする
ために、出力端子２０ａに対するキャパシタ４１及び４
２、インダクタ４３などを含む全ての素子の配置と、出
力端子２０ｂに対するキャパシタ４１及び４２、インダ
クタ４３などを含む全ての素子の配置を筐体５０内の出
力端子から等距離になるように配置する。これにより入
力端子１０から出力端子２０ａまで、入力端子１０から
出力端子２０ｂまでの２つの電力伝搬経路のインピーダ
ンスを完全に一致させている。これにより、２つの出力
端子における出力電圧及び出力電流を同振幅かつ同位相
となる。

【００１３】請求項３に係るインピーダンス整合器は、
図２に示すように、筐体５０に取り付けられた入力端子
１０と、複数の出力端子（ここでは出力端子２０ａ及び
２０ｂ）と、キャパシタ４１及び４２とインダクタ４３
とからなる整合回路４０と、インピーダンス調整用伝送
線２１とからなり、整合回路４０からの出力はインピー
ダンス調整用伝送線２１の分岐位置をスライダ３０にて
調整することにより、出力端子２０ａ及び２０ｂからの
出力電圧及び出力電流が同振幅かつ同位相となるように
したものである。

【００１４】具体的には、出力端子２０ａ及び２０ｂは
インピーダンス調整用伝送線２１に接続され、整合回路
４０の出力と接続されているスライダ３０にて分岐位置
を調整することにより電力分岐点より出力端子２０ａ及
び２０ｂまでの長さを調整している。

【００１５】出力端子２０ａ及び２０ｂでの出力を同振
幅かつ同位相するには、例えば次のような手順でインピ
ーダンス調整用伝送線２１の設定を行う。まず、インピ
ーダンス調整用伝送線２１の分岐位置はスライダ３０に
てインピーダンス調整用伝送線２１の中心とする。次
に、出力端子２０ａにキャパシタ、抵抗などの疑似負荷
を取り付け、入力端子１０にネットワークアナライザを
接続して回路のインピーダンスを測定する。同様に、出
力端子２０ｂに同じ疑似負荷を取り付け回路のインピー
ダンスを測定する。両者のインピーダンスが同じであれ
ば、出力端子２０ａ及び２０ｂの出力電圧及び出力電流
は同振幅かつ同位相となる。インピーダンスが異なって
いた場合はインピーダンス調整用伝送線２１の分岐位置
をスライダ３０にて調整し、同様の測定を行い出力端子
２０ａ及び２０ｂのインピーダンスが同じになるように
調整を行う。これにより出力端子２０ａ及び２０ｂの出
力電圧及び出力電流は同振幅かつ同位相となる。

【００１６】図３は、本発明のインピーダンス整合器を
用いて電力供給を行い、プラズマ成膜を行うプラズマ成
膜装置の一実施例を示す説明図である。請求項４に係る
プラズマ成膜装置は、図３に示すように、高周波電源６
０、インピーダンス整合器２００、平行平板型の電極２
１０、２２０、２３０及び２４０を備えたプラズマ成膜
装置３００から構成されている。インピーダンス整合器
２００の出力端子２０ａからプラズマ成膜装置３００の
入力端子２５０へ、インピーダンス整合器２００の出力
端子２０ｂからプラズマ成膜装置３００の入力端子２６
０へ高周波電力が分配供給される。さらに、入力端子２
５０からの高周波電力はプラズマ成膜装置３００の平行
平板型の電極２１０及び２２０へ、入力端子２６０から
の高周波電力はプラズマ成膜装置３００の平行平板型の
電極２３０及び２４０へ、それぞれ分岐印加されプラズ
マ処理が行われる。本発明のインピーダンス整合器２０
０を用いてプラズマ処理した場合上記したように、出力
インピーダンスの整合がインピーダンス整合器２００内
でできるため、プラズマ成膜装置３００の各平行平板型
の電極２１０、２２０、２３０、２４０でのプラズマ処
理の均一化が図れる。

【００１７】

【実施例】以下実施例により本発明を詳細に説明する。
図４は、本発明のインピーダンス整合器２００を用いて
２つの電極７０及び８０に電力を分配供給している状態
を示す説明図である。 ＜実施例１＞周波数１３．５６ＭＨｚの高周波電源６０
よりインピーダンス整合器２００の入力端子１０に同軸
ケーブルを用いて接続し電力の供給を行う。プラズマを
発生させるための電極７０、８０は平行平板型電極であ
り、インピーダンス整合器１００の出力端子２０ａ、２
０ｂにそれぞれ接続した。

【００１８】まず、出力端子２０ａ及び２０ｂに電極７
０及び８０が取り付けられた状態で、入力端子１０にネ
ットワークアナライザを接続して回路のインピーダンス
を測定し、出力端子２０ａ及び２０ｂの出力インピーダ
ンスが同じになるように、インピーダンス調整用伝送線
２１の分岐位置をスライダ３０にて調整し、２つの電極
７０及び８０は静特性において同じインピーダンスをも
つことを確認した。次に、高周波電源６０より１００Ｗ
の電力をインピーダンス整合器２００の入力端子１０に
供給し、このときの電極７０及び８０のグランドに対す
る電圧波形を同時に計測した。その結果、電極７０にお
ける電圧波形の振幅は１０９０Ｖ、電極８０における電
圧波形の振幅は１１００Ｖであった。２つの電極７０及
び８０に供給されている波形に位相差はなく、２つの電
極に均等な電力が供給できていることが確認された。

【００１９】

【発明の効果】上記したように、本発明のインピーダン
ス整合器を用いることにより、複数電極に同振幅かつ同
位相の均等な電力を供給でき、かつ安価でサイズの小さ
いインピーダンス整合器を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のインピーダンス整合器の一実施例を示
す説明図である。

【図２】本発明のインピーダンス整合器の他の実施例を
示す説明図である。

【図３】本発明のプラズマ成膜装置の一実施例を示す説
明図である。

【図４】本発明のインピーダンス整合器を用いて２つの
電極に電力を分配供給している状態を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１０……入力端子 ２０ａ、２０ｂ……出力端子 ２１……インピーダンス調整用伝送線 ３０……スライダ ４０……整合回路 ４１、４２……キャパシタ ４３……インダクタ ５０……筐体 ６０……高周波電源 １００、２００……インピーダンス整合器 ２１０、２２０、２３０、２４０……電極 ２５０、２６０……入力端子 ３００……プラズマ成膜装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 英実 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 (72)発明者 原田 隆宏 東京都台東区台東１丁目５番１号 凸版印 刷株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 EH19

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数の出力端子を有し、各出力端子におけ
   る出力電圧及び出力電流が同振幅かつ同位相であるイン
   ピーダンス整合器。
2. 【請求項２】前記出力端子が二つであり、キャパシタ、
   インダクタ等からなる整合回路素子の位置が筐体内でそ
   れぞれの出力端子から等距離にあることを特徴とする請
   求項１記載のインピーダンス整合器。
3. 【請求項３】前記キャパシタ、インダクタ等からなる整
   合回路からインピーダンス調整用伝送線を経て複数の出
   力端子へ電力を出力する際、出力インピーダンスに応じ
   て出力電圧及び出力電流が同振幅かつ同位相となるよう
   に前記インピーダンス調整用伝送線の分岐位置を変えら
   れるようにしたことを特徴とする請求項１記載のインピ
   ーダンス整合器。
4. 【請求項４】請求項１ないし３のいずれか１項に記載の
   インピーダンス整合器を備えることを特徴とするプラズ
   マ成膜装置。