JP2020024926A - Plasma processing apparatus - Google Patents

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Abstract

To provide a technique advantageous to stabilization of plasma potential in long-term use.SOLUTION: A plasma processing apparatus 1 comprises: a balun 103 that has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211 and a second balanced terminal 212; a grounded vacuum container 110; a first electrode electrically connected with the first balanced terminal; a second electrode electrically connected with the second balanced terminal; an adjustment reactance that affects a relation between a first voltage applied to the first electrode and a second voltage applied to the second electrode; a substrate holding part that holds a substrate 112; and a drive mechanism that rotates the substrate holding part.SELECTED DRAWING: Figure 17

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing apparatus.

2つの電極の間に高周波を印加することによってプラズマを発生し該プラズマによって基板を処理するプラズマ処理装置がある。このようなプラズマ処理装置は、2つの電極の面積比および/またはバイアスによってスパッタリング装置として動作したり、エッチング装置として動作したりしうる。スパッタリング装置として構成されたプラズマ処理装置は、ターゲットを保持する第1電極と、基板を保持する第2電極とを有し、第1電極と第2電極との間に高周波が印加され、第1電極と第2電極との間(ターゲットと基板との間)にプラズマが生成される。プラズマの生成によってターゲットの表面にセルフバイアス電圧が発生し、これによってターゲットにイオンが衝突し、ターゲットからそれを構成する材料の粒子が放出される。   There is a plasma processing apparatus that generates plasma by applying a high frequency between two electrodes and processes a substrate with the plasma. Such a plasma processing apparatus can operate as a sputtering apparatus or operate as an etching apparatus depending on the area ratio and / or bias of two electrodes. A plasma processing apparatus configured as a sputtering apparatus has a first electrode that holds a target and a second electrode that holds a substrate, and a high frequency is applied between the first electrode and the second electrode. Plasma is generated between the electrode and the second electrode (between the target and the substrate). The generation of the plasma generates a self-bias voltage on the surface of the target, which causes ions to bombard the target and emit particles of the constituent material from the target.

特許文献1には、接地されたチャンバと、インピーダンス整合回路網を介してRF発生源に接続されたターゲット電極と、基板電極同調回路を介して接地された基板保持電極とを有するスパッタリング装置が記載されている。   Patent Document 1 describes a sputtering apparatus having a grounded chamber, a target electrode connected to an RF generator via an impedance matching network, and a substrate holding electrode grounded via a substrate electrode tuning circuit. Have been.

特許文献1に記載されたようなスパッタリング装置では、基板保持電極の他、チャンバがアノードとして機能しうる。セルフバイアス電圧は、カソードとして機能しうる部分の状態およびアノードとして機能しうる部分の状態に依存しうる。よって、基板保持電極の他にチャンバもアノードとして機能する場合、セルバイアス電圧は、チャンバのうちアノードとして機能する部分の状態にも依存して変化しうる。セルフバイアス電圧の変化は、プラズマ電位の変化をもたらし、プラズマ電位の変化は、形成される膜の特性に影響を与えうる。   In the sputtering apparatus described in Patent Document 1, in addition to the substrate holding electrode, the chamber can function as an anode. The self-bias voltage may depend on the state of the part that can function as a cathode and the state of the part that can function as an anode. Therefore, when the chamber also functions as an anode in addition to the substrate holding electrode, the cell bias voltage may change depending on the state of a portion of the chamber that functions as an anode. A change in the self-bias voltage results in a change in the plasma potential, and the change in the plasma potential can affect the properties of the formed film.

スパッタリング装置によって基板に膜を形成すると、チャンバの内面にも膜が形成されうる。これによってチャンバのうちアノードとして機能しうる部分の状態が変化しうる。そのため、スパッタリング装置を継続して使用すると、チャンバの内面に形成される膜によってセルフバイアス電圧が変化し、プラズマ電位も変化しうる。よって、従来は、スパッタリング装置を長期にわたって使用した場合において、基板の上に形成される膜の特性を一定に維持することが難しかった。   When a film is formed on a substrate by a sputtering apparatus, a film may be formed on the inner surface of the chamber. This can change the state of a portion of the chamber that can function as an anode. Therefore, if the sputtering apparatus is continuously used, the self-bias voltage changes depending on the film formed on the inner surface of the chamber, and the plasma potential may change. Therefore, conventionally, when a sputtering apparatus has been used for a long period of time, it has been difficult to keep the characteristics of a film formed on a substrate constant.

同様に、エッチング装置が長期にわたって使用された場合においても、チャンバの内面に形成される膜によってセルフバイアス電圧が変化し、これによってプラズマ電位も変化しうるので、基板のエッチング特性を一定に維持することが難しかった。   Similarly, even when the etching apparatus is used for a long period of time, the film formed on the inner surface of the chamber changes the self-bias voltage, which may change the plasma potential, so that the etching characteristics of the substrate are kept constant. It was difficult.

特公昭55−35465号公報JP-B-55-35465

本発明は、上記の課題認識に基づいてなされたものであり、長期間の使用においてプラズマ電位を安定させるために有利な技術を提供する。
本発明の第1の側面は、プラズマ処理装置に係り、前記プラズマ処理装置は、第1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる駆動機構とを備える。
The present invention has been made based on the recognition of the above problems, and provides an advantageous technique for stabilizing a plasma potential in long-term use.
A first aspect of the present invention relates to a plasma processing apparatus, wherein the plasma processing apparatus is grounded with a balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal, and a second balanced terminal. A vacuum vessel, a first electrode electrically connected to the first balanced terminal, a second electrode electrically connected to the second balanced terminal, and a first voltage applied to the first electrode. An adjusting reactance that affects a relationship with a second voltage applied to the second electrode; a substrate holding unit that holds a substrate; and a driving mechanism that rotates the substrate holding unit.

本発明の第2の側面は、プラズマ処理方法に係り、前記プラズマ処理方法は、1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる駆動機構とを備えるプラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記関係が調整されるように前記リアクタンスを調整する工程と、前記工程の後に、前記基板を前記駆動機構によって回転させながら処理する工程とを含む。   A second aspect of the present invention relates to a plasma processing method, wherein the plasma processing method includes a balun having one unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal and a second balanced terminal, and a grounded vacuum. A container, a first electrode electrically connected to the first balanced terminal, a second electrode electrically connected to the second balanced terminal, and a first voltage applied to the first electrode. Processing a substrate in a plasma processing apparatus including an adjustment reactance that affects a relationship with a second voltage applied to a second electrode, a substrate holding unit that holds the substrate, and a driving mechanism that rotates the substrate holding unit. A plasma processing method, comprising: a step of adjusting the reactance such that the relationship is adjusted; and, after the step, a step of processing while rotating the substrate by the driving mechanism.

本発明の第1実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. バランの構成例を示す図。The figure which shows the example of a structure of a balun. バランの他の構成例を示す図。The figure which shows the other example of a structure of a balun. バラン103の機能を説明する図。FIG. 4 is a diagram illustrating functions of a balun 103. 電流I1(=I2)、I2’、I3、ISO、α(=X/Rp)の関係を例示する図。The figure which illustrates the relationship of current I1 (= I2), I2 ', I3, ISO, and alpha (= X / Rp). 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case where 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfied. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case where 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfied. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case where 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfied. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and the cathode potential in the case where 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfied. Rp−jXpの確認方法を例示する図。The figure which illustrates the confirmation method of Rp-jXp. 本発明の第2実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態のバランの機能を説明する図。The figure explaining the function of the balun of 7th Embodiment of this invention. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and two cathode potentials in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and two cathode potentials in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and two cathode potentials in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and two cathode potentials in the case of 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and two cathode electric potential when 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfy | filled. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and two cathode electric potential when 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfy | filled. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and two cathode electric potential when 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfy | filled. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and two cathode electric potential when 1.5 <X / Rp <5000 is not satisfy | filled. 本発明の第8実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 12th Embodiment of this invention. 本発明の第13実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 14th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1の機能を説明する図。The figure explaining the function of the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1の機能を説明する図。The figure explaining the function of the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第15実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 15th Embodiment of this invention. 本発明の第16実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 16th Embodiment of this invention. 本発明の第17実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 17th Embodiment of this invention. 本発明の第18実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 18th Embodiment of this invention. 本発明の第19実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 19th Embodiment of this invention. 本発明の第20実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 20th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1においてTS距離を120mmとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when TS distance was 120 mm in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1においてTS距離を105mmとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when TS distance was 105 mm in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1においてTS距離を100mmとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when TS distance was 100 mm in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、TS距離を110mmとして、可変インダクタの値を200nHとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the TS distance is 110 mm and the value of a variable inductor is 200 nH in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、TS距離を110mmとして、可変インダクタの値を400nHとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the TS distance is 110 mm and the value of a variable inductor is 400 nH in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、TS距離を110mmとして、可変インダクタの値を300nHとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the TS distance is 110 mm and the value of a variable inductor is 300 nH in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention.

以下、添付図面を参照しながら本発明をその例示的な実施形態を通して説明する。   Hereinafter, the present invention will be described through exemplary embodiments with reference to the accompanying drawings.

図1には、本発明の第1実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第1実施形態のプラズマ処理装置は、スパッタリングによって基板112に膜を形成するスパッタリング装置として動作しうる。プラズマ処理装置1は、バラン(平衡不平衡変換回路)103と、真空容器110と、第1電極106と、第2電極111とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、バラン103と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1電極106と、第2電極111とを備えているものとして理解されてもよい。本体10は、第1端子251および第2端子252を有する。第1電極106は、真空容器110と協働して真空空間と外部空間とを分離するように(即ち、真空隔壁の一部を構成するように)配置されてもよいし、真空容器110の中に配置されてもよい。第2電極111は、真空容器110と協働して真空空間と外部空間とを分離するように(即ち、真空隔壁の一部を構成するように)配置されてもよいし、真空容器110の中に配置されてもよい。   FIG. 1 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a first embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the first embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. The plasma processing apparatus 1 includes a balun (balance-unbalance conversion circuit) 103, a vacuum vessel 110, a first electrode 106, and a second electrode 111. Alternatively, it may be understood that the plasma processing apparatus 1 includes the balun 103 and the main body 10, and the main body 10 includes the vacuum vessel 110, the first electrode 106, and the second electrode 111. The main body 10 has a first terminal 251 and a second terminal 252. The first electrode 106 may be arranged so as to cooperate with the vacuum vessel 110 to separate the vacuum space and the external space (that is, to constitute a part of a vacuum partition), It may be arranged inside. The second electrode 111 may be arranged so as to cooperate with the vacuum container 110 to separate the vacuum space and the external space (that is, to form a part of a vacuum partition), It may be arranged inside.

バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、導体で構成され、接地されている。   The balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211, and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the balun 103, and a balanced circuit is connected to the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the balun 103. Connected. The vacuum vessel 110 is made of a conductor and is grounded.

第1実施形態では、第1電極106は、カソードであり、ターゲット109を保持する。ターゲット109は、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。また、第1実施形態では、第2電極111は、アノードであり、基板112を保持する。第1実施形態のプラズマ処理装置1は、ターゲット109のスパッタリングによって基板112に膜を形成するスパッタリング装置として動作しうる。第1電極106は、第1平衡端子211に電気的に接続され、第2電極111は、第2平衡端子212に電気的に接続されている。第1電極106と第1平衡端子211とが電気的に接続されていることは、第1電極106と第1平衡端子211との間で電流が流れるように第1電極106と第1平衡端子211との間に電流経路が構成されていることを意味する。同様に、この明細書において、aとbとが電気的に接続されているとは、aとbとの間で電流が流れるようにaとbとの間に電流経路が構成されることを意味する。   In the first embodiment, the first electrode 106 is a cathode and holds the target 109. The target 109 can be, for example, an insulator material or a conductor material. In the first embodiment, the second electrode 111 is an anode and holds the substrate 112. The plasma processing apparatus 1 of the first embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering the target 109. The first electrode 106 is electrically connected to the first balanced terminal 211, and the second electrode 111 is electrically connected to the second balanced terminal 212. The fact that the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 are electrically connected means that the current flows between the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 so that the current flows between the first electrode 106 and the first balanced terminal 211. 211 means that a current path is formed. Similarly, in this specification, “a and b are electrically connected” means that a current path is configured between a and b so that a current flows between a and b. means.

上記の構成は、第1電極106が第1端子251に電気的に接続され、第2電極111が第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第2平衡端子212に電気的に接続された構成としても理解されうる。   In the above configuration, the first electrode 106 is electrically connected to the first terminal 251, the second electrode 111 is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is electrically connected to the first balanced terminal 211. , And the second terminal 252 is electrically connected to the second balanced terminal 212.

第1実施形態では、第1電極106と第1平衡端子211(第1端子251)とがブロッキングキャパシタ104を介して電気的に接続されている。ブロッキングキャパシタ104は、第1平衡端子211と第1電極106との間(あるいは、第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ104を設ける代わりに、後述のインピーダンス整合回路102が、第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。第1電極106は、絶縁体107を介して真空容器110によって支持されうる。第2電極111は、絶縁体108を介して真空容器110によって支持されうる。あるいは、第2電極111と真空容器110との間に絶縁体108が配置されうる。   In the first embodiment, the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) are electrically connected via the blocking capacitor 104. The blocking capacitor 104 blocks DC current between the first balanced terminal 211 and the first electrode 106 (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212). Instead of providing the blocking capacitor 104, an impedance matching circuit 102 described later may be configured to block a direct current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202. The first electrode 106 can be supported by the vacuum vessel 110 via the insulator 107. The second electrode 111 can be supported by the vacuum vessel 110 via the insulator 108. Alternatively, the insulator 108 may be disposed between the second electrode 111 and the vacuum vessel 110.

プラズマ処理装置1は、高周波電源101と、高周波電源101とバラン103との間に配置されたインピーダンス整合回路102とを更に備えうる。高周波電源101は、インピーダンス整合回路102を介してバラン103の第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間に高周波(高周波電流、高周波電圧、高周波電力)を供給する。換言すると、高周波電源101は、インピーダンス整合回路102、バラン103およびブロッキングキャパシタ104を介して、第1電極106と第2電極111との間に高周波(高周波電流、高周波電圧、高周波電力)を供給する。あるいは、高周波電源101は、インピーダンス整合回路102およびバラン103を介して、本体10の第1端子251と第2端子252との間に高周波を供給するものとしても理解されうる。   The plasma processing apparatus 1 may further include a high-frequency power supply 101 and an impedance matching circuit 102 disposed between the high-frequency power supply 101 and the balun 103. The high frequency power supply 101 supplies a high frequency (high frequency current, high frequency voltage, high frequency power) between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the balun 103 via the impedance matching circuit 102. In other words, the high frequency power supply 101 supplies a high frequency (high frequency current, high frequency voltage, high frequency power) between the first electrode 106 and the second electrode 111 via the impedance matching circuit 102, the balun 103, and the blocking capacitor 104. . Alternatively, the high-frequency power supply 101 may be understood as supplying high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the impedance matching circuit 102 and the balun 103.

真空容器110の内部空間には、真空容器110に設けられた不図示のガス供給部を通してガス(例えば、Ar、KrまたはXeガス)が供給される。また、第1電極106と第2電極111との間には、インピーダンス整合回路102、バラン103およびブロッキングキャパシタ104を介して高周波電源101によって高周波が供給される。これにより、第1電極106と第2電極111との間にプラズマが生成され、ターゲット109の表面にセルフバイアス電圧が発生し、プラズマ中のイオンがターゲット109の表面に衝突し、ターゲット109からそれを構成する材料の粒子が放出される。そして、この粒子によって基板112の上に膜が形成される。   Gas (for example, Ar, Kr or Xe gas) is supplied to the internal space of the vacuum vessel 110 through a gas supply unit (not shown) provided in the vacuum vessel 110. A high frequency is supplied between the first electrode 106 and the second electrode 111 by the high frequency power supply 101 via the impedance matching circuit 102, the balun 103, and the blocking capacitor 104. As a result, plasma is generated between the first electrode 106 and the second electrode 111, a self-bias voltage is generated on the surface of the target 109, and ions in the plasma collide with the surface of the target 109 and are deflected from the target 109. The particles of the material comprising are released. Then, a film is formed on the substrate 112 by the particles.

図2Aには、バラン103の一構成例が示されている。図2Aに示されたバラン103は、第1不平衡端子201と第1平衡端子211とを接続する第1コイル221と、第2不平衡端子202と第2平衡端子212とを接続する第2コイル222とを有する。第1コイル221および第2コイル222は、同一巻き数のコイルであり、鉄心を共有する。   FIG. 2A shows one configuration example of the balun 103. The balun 103 shown in FIG. 2A includes a first coil 221 that connects the first unbalanced terminal 201 and the first balanced terminal 211, and a second coil 221 that connects the second unbalanced terminal 202 and the second balanced terminal 212. And a coil 222. The first coil 221 and the second coil 222 are coils having the same number of turns and share an iron core.

図2Bには、バラン103の他の構成例が示されている。図2Bに示されたバラン103は、第1不平衡端子201と第1平衡端子211とを接続する第1コイル221と、第2不平衡端子202と第2平衡端子212とを接続する第2コイル222とを有する。第1コイル221および第2コイル222は、同一巻き数のコイルであり、鉄心を共有する。また、図2Bに示されたバラン103は、第1平衡端子211と第2平衡端子212との間に接続された第3コイル223および第4コイル224を更に有し、第3コイル223および第4コイル224は、第3コイル223と第4コイル224との接続ノード213の電圧を第1平衡端子211の電圧と第2平衡端子212の電圧との中点とするように構成されている。第3コイル223および第4コイル224は、同一巻き数のコイルであり、鉄心を共有する。接続ノード213は、接地されてもよいし、真空容器110に接続されてもよいし、フローティングにされてもよい。   FIG. 2B shows another configuration example of the balun 103. The balun 103 illustrated in FIG. 2B includes a first coil 221 that connects the first unbalanced terminal 201 and the first balanced terminal 211, and a second coil that connects the second unbalanced terminal 202 and the second balanced terminal 212. And a coil 222. The first coil 221 and the second coil 222 are coils having the same number of turns and share an iron core. The balun 103 shown in FIG. 2B further includes a third coil 223 and a fourth coil 224 connected between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212. The four coil 224 is configured so that the voltage at the connection node 213 between the third coil 223 and the fourth coil 224 is the midpoint between the voltage at the first balanced terminal 211 and the voltage at the second balanced terminal 212. The third coil 223 and the fourth coil 224 are coils having the same number of turns and share an iron core. The connection node 213 may be grounded, may be connected to the vacuum vessel 110, or may be floating.

図3を参照しながらバラン103の機能を説明する。第1不平衡端子201を流れる電流をI1、第1平衡端子211を流れる電流をI2、第2不平衡端子202を流れる電流をI2’、電流I2のうち接地に流れる電流をI3とする。I3=0、即ち、平衡回路の側で接地に電流が流れない場合、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能が最も良い。I3=I2、即ち、第1平衡端子211を流れる電流I2の全てが接地に対して流れる場合、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能が最も悪い。このようなアイソレーション性能の程度を示す指標ISOは、以下の式で与えられうる。この定義の下では、ISOの値の絶対値が大きい方が、アイソレーション性能が良い。   The function of the balun 103 will be described with reference to FIG. The current flowing through the first unbalanced terminal 201 is denoted by I1, the current flowing through the first balanced terminal 211 is denoted by I2, the current flowing through the second unbalanced terminal 202 is denoted by I2 ', and the current I2 flowing to the ground is denoted by I3. When I3 = 0, that is, when no current flows to the ground on the side of the balanced circuit, the isolation performance of the balanced circuit with respect to the ground is the best. When I3 = I2, that is, when all of the current I2 flowing through the first balanced terminal 211 flows with respect to the ground, the isolation performance of the balanced circuit with respect to the ground is the worst. The index ISO indicating the degree of such isolation performance can be given by the following equation. Under this definition, the larger the absolute value of the ISO value, the better the isolation performance.

ISO[dB]=20log(I3/I2’)
図3において、Rp−jXpは、真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1電極106および第2電極111の側(本体10の側)を見たときのインピーダンス(ブロッキングキャパシタ104のリアクタンスを含む)を示している。Rpは抵抗成分、−Xpはリアクタンス成分を示している。また、図3において、Xは、バラン103の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)を示している。ISOは、X/Rpに対して相関を有する。
ISO [dB] = 20 log (I3 / I2 ′)
In FIG. 3, Rp-jXp is from the side of the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 to the side of the first electrode 106 and the second electrode 111 in a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110. The figure shows the impedance (including the reactance of the blocking capacitor 104) when looking at the side of the main body 10). Rp indicates a resistance component, and -Xp indicates a reactance component. In FIG. 3, X indicates a reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the balun 103. ISO has a correlation to X / Rp.

図4には、電流I1(=I2)、I2’、I3、ISO、α(=X/Rp)の関係が例示されている。本発明者は、バラン103を介して高周波電源101から第1電極106と第2電極111との間に高周波を供給する構成、特に、該構成において1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内部空間(第1電極106と第2電極111との間の空間)に形成されるプラズマの電位(プラズマ電位)を真空容器110の内面の状態に対して鈍感にするために有利であることを見出した。ここで、プラズマ電位が真空容器110の内面の状態に対して鈍感になることは、プラズマ処理装置1を長期間にわたって使用した場合においてもプラズマ電位を安定させることができることを意味する。1.5≦X/Rp≦5000は、−10.0dB≧ISO≧−80dBに相当する。   FIG. 4 illustrates the relationship among the currents I1 (= I2), I2 ', I3, ISO, and α (= X / Rp). The present inventor has a configuration in which high frequency is supplied between the first electrode 106 and the second electrode 111 from the high frequency power supply 101 via the balun 103, and in particular, the configuration satisfies 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000. Is to make the potential (plasma potential) of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110 (the space between the first electrode 106 and the second electrode 111) insensitive to the state of the inner surface of the vacuum vessel 110. Was found to be advantageous. Here, the fact that the plasma potential becomes insensitive to the state of the inner surface of the vacuum vessel 110 means that the plasma potential can be stabilized even when the plasma processing apparatus 1 is used for a long period of time. 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 corresponds to −10.0 dB ≧ ISO ≧ −80 dB.

図5A〜5Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および第1電極106の電位(カソード電位)をシミュレーションした結果が示されている。図5Aは、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5A〜5Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内面が種々の状態においてプラズマ電位を安定させるために有利であることが理解される。   5A to 5D show simulation results of the plasma potential and the potential (cathode potential) of the first electrode 106 when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is satisfied. FIG. 5A shows the plasma potential and the cathode potential when no film is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. FIG. 5B shows the plasma potential and the cathode potential when a resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. FIG. 5C shows the plasma potential and the cathode potential when an inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. FIG. 5D shows the plasma potential and the cathode potential when a capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. 5A to 5D, it is understood that satisfying 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the plasma potential of the inner surface of the vacuum vessel 110 in various states.

図6A〜6Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および第1電極106の電位(カソード電位)をシミュレーションした結果が示されている。図6Aは、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6A〜6Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合は、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化しうることが理解される。   6A to 6D show the results of simulating the plasma potential and the potential (cathode potential) of the first electrode 106 when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. FIG. 6A shows the plasma potential and the cathode potential when no film is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. FIG. 6B shows the plasma potential and the cathode potential when a resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. FIG. 6C shows the plasma potential and the cathode potential when an inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. FIG. 6D shows the plasma potential and the cathode potential when a capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. 6A to 6D, it is understood that when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied, the plasma potential may change depending on the state of the inner surface of the vacuum vessel 110.

ここで、X/Rp>5000(例えば、X/Rp=∞)である場合とX/Rp<1.5である場合(例えば、X/Rp=1.0、X/Rp=0.5)との双方において、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化しやすい。X/Rp>5000である場合は、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態では、第1電極106と第2電極111との間でのみ放電が起こる。しかし、X/Rp>5000である場合、真空容器110の内面に膜が形成され始めると、それに対してプラズマ電位が敏感に反応し、図6A〜6Dに例示されるような結果となる。一方、X/Rp<1.5である場合は、真空容器110を介して接地に流れ込む電流が大きいので、真空容器110の内面の状態(内面に形成される膜の電気的な特性)による影響が顕著となり、膜の形成に依存してプラズマ電位が変化する。したがって、前述のように、1.5≦X/Rp≦5000を満たすようにプラズマ処理装置1を構成することが有利である。   Here, X / Rp> 5000 (for example, X / Rp = ∞) and X / Rp <1.5 (for example, X / Rp = 1.0, X / Rp = 0.5) In both cases, the plasma potential is likely to change depending on the state of the inner surface of the vacuum vessel 110. When X / Rp> 5000, a discharge occurs only between the first electrode 106 and the second electrode 111 in a state where a film is not formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. However, when X / Rp> 5000, when a film starts to form on the inner surface of the vacuum vessel 110, the plasma potential reacts sensitively to the film, resulting in the results illustrated in FIGS. 6A to 6D. On the other hand, when X / Rp <1.5, since a large amount of current flows into the ground via the vacuum vessel 110, the influence of the state of the inner surface of the vacuum vessel 110 (electrical characteristics of a film formed on the inner surface) is obtained. And the plasma potential changes depending on the film formation. Therefore, as described above, it is advantageous to configure the plasma processing apparatus 1 so as to satisfy 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000.

図7を参照しながらRp−jXp(実際に知りたいものはRpのみ)の決定方法を例示する。まず、プラズマ処理装置1からバラン103を取り外し、インピーダンス整合回路102の出力端子230を本体10の第1端子251(ブロッキングキャパシタ104)に接続する。また、本体10の第2端子252(第2電極111)を接地する。この状態で高周波電源101からインピーダンス整合回路102を通して本体10の第1端子251に高周波を供給する。図7に示された例では、インピーダンス整合回路102は、等価的に、コイルL1、L2および可変キャパシタVC1、VC2で構成される。可変キャパシタVC1、VC2の容量値を調整することによってプラズマを発生させることができる。プラズマが安定した状態において、インピーダンス整合回路102のインピーダンスは、プラズマが発生しているときの本体10の側(第1電極106および第2電極111の側)のインピーダンスRp−jXpに整合している。このときのインピーダンス整合回路102のインピーダンスは、Rp+jXpである。   An example of a method of determining Rp-jXp (only Rp that one actually wants to know) will be described with reference to FIG. First, the balun 103 is removed from the plasma processing apparatus 1, and the output terminal 230 of the impedance matching circuit 102 is connected to the first terminal 251 (blocking capacitor 104) of the main body 10. Further, the second terminal 252 (second electrode 111) of the main body 10 is grounded. In this state, high frequency is supplied from the high frequency power supply 101 to the first terminal 251 of the main body 10 through the impedance matching circuit 102. In the example shown in FIG. 7, the impedance matching circuit 102 is equivalently composed of coils L1 and L2 and variable capacitors VC1 and VC2. By adjusting the capacitance values of the variable capacitors VC1 and VC2, plasma can be generated. When the plasma is stable, the impedance of the impedance matching circuit 102 matches the impedance Rp-jXp of the main body 10 (the first electrode 106 and the second electrode 111) when the plasma is generated. . At this time, the impedance of the impedance matching circuit 102 is Rp + jXp.

よって、インピーダンスが整合したときのインピーダンス整合回路102のインピーダンスRp+jXpに基づいて、Rp−jXp(実際に知りたいものはRpのみ)を得ることができる。Rp−jXpは、その他、例えば、設計データに基づいてシミュレーションによって求めることができる。   Therefore, based on the impedance Rp + jXp of the impedance matching circuit 102 when the impedance is matched, it is possible to obtain Rp-jXp (only Rp is what one actually wants to know). Rp-jXp can be obtained by simulation based on design data, for example.

このようにして得られたRpに基づいて、X/Rpを特定することができる。例えば、1.5≦X/Rp≦5000を満たすように、Rpに基づいて、バラン103の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)Xを決定することができる。   X / Rp can be specified based on Rp thus obtained. For example, the reactance component (inductance component) X of the impedance of the first coil 221 of the balun 103 can be determined based on Rp so as to satisfy 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000.

図8には、本発明の第2実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第2実施形態のプラズマ処理装置1は、基板112をエッチングするエッチング装置として動作しうる。第2実施形態では、第1電極106は、カソードであり、基板112を保持する。また、第2実施形態では、第2電極111は、アノードである。第2実施形態のプラズマ処理装置1では、第1電極106と第1平衡端子211とがブロッキングキャパシタ104を介して電気的に接続されている。換言すると、第2実施形態のプラズマ処理装置1では、ブロッキングキャパシタ104が第1電極106と第1平衡端子211との電気的な接続経路に配置されている。   FIG. 8 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the second embodiment can operate as an etching apparatus for etching the substrate 112. In the second embodiment, the first electrode 106 is a cathode and holds the substrate 112. In the second embodiment, the second electrode 111 is an anode. In the plasma processing apparatus 1 of the second embodiment, the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 are electrically connected via the blocking capacitor 104. In other words, in the plasma processing apparatus 1 according to the second embodiment, the blocking capacitor 104 is disposed in an electrical connection path between the first electrode 106 and the first balanced terminal 211.

図9には、本発明の第3実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第3実施形態のプラズマ処理装置1は、第1実施形態のプラズマ処理装置1の変形例であり、第2電極111を昇降させる機構および第2電極111を回転させる機構の少なくとも一方を更に備える。図9に示された例では、プラズマ処理装置1は、第2電極111を昇降させる機構および第2電極111を回転させる機構の双方を含む駆動機構114を備える。真空容器110と駆動機構114との間には、真空隔壁を構成するベローズ113が設けられうる。   FIG. 9 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 according to the third embodiment is a modification of the plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment, and further includes at least one of a mechanism for moving the second electrode 111 up and down and a mechanism for rotating the second electrode 111. In the example illustrated in FIG. 9, the plasma processing apparatus 1 includes a driving mechanism 114 including both a mechanism for moving the second electrode 111 up and down and a mechanism for rotating the second electrode 111. A bellows 113 constituting a vacuum partition may be provided between the vacuum vessel 110 and the driving mechanism 114.

同様に、第2実施形態のプラズマ処理装置1も、第1電極106を昇降させる機構および第2電極106を回転させる機構の少なくとも一方を更に備えうる。   Similarly, the plasma processing apparatus 1 of the second embodiment can further include at least one of a mechanism for moving the first electrode 106 up and down and a mechanism for rotating the second electrode 106.

図10には、本発明の第4実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第4実施形態のプラズマ処理装置は、スパッタリングによって基板112に膜を形成するスパッタリング装置として動作しうる。第4実施形態のプラズマ処理装置1として言及しない事項は、第1乃至第3実施形態に従いうる。プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、真空容器110と、第1組を構成する第1電極106および第2電極135と、第2組を構成する第1電極141および第2電極145とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1組を構成する第1電極106および第2電極135と、第2組を構成する第1電極141および第2電極145とを備えているものとして理解されてもよい。本体10は、第1端子251、第2端子252、第3端子451、第4端子452を有する。   FIG. 10 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a fourth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the fourth embodiment can operate as a sputtering apparatus for forming a film on the substrate 112 by sputtering. Items not mentioned as the plasma processing apparatus 1 of the fourth embodiment can follow the first to third embodiments. The plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, a vacuum vessel 110, a first electrode 106 and a second electrode 135 forming a first set, and a first electrode 141 forming a second set. And a second electrode 145. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum vessel 110, a first electrode 106 and a second electrode 135 forming a first set. And the first electrode 141 and the second electrode 145 that constitute the second set. The main body 10 has a first terminal 251, a second terminal 252, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。第1バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。第2バラン303は、第1バラン103と同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第1不平衡端子401、第2不平衡端子402、第1平衡端子411および第2平衡端子412を有する。第2バラン303の第1不平衡端子401および第2不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。   The first balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211, and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103, and the unbalanced circuit is connected to the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103. , A balancing circuit is connected. The second balun 303 can have the same configuration as the first balun 103. The second balun 303 has a first unbalanced terminal 401, a second unbalanced terminal 402, a first balanced terminal 411, and a second balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and the unbalanced circuit is connected to the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303. , A balancing circuit is connected. The vacuum vessel 110 is grounded.

第1組の第1電極106は、ターゲット109を保持する。ターゲット109は、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第1組の第2電極135は、第1電極106の周囲に配置される。第1組の第1電極106は、第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第1組の第2電極135は、第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続されている。第2組の第1電極141は、基板112を保持する。第2組の第2電極145は、第1電極141の周囲に配置される。第2組の第1電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第2組の第2電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The first set of first electrodes 106 holds a target 109. The target 109 can be, for example, an insulator material or a conductor material. The first set of second electrodes 135 is arranged around the first electrode 106. The first set of first electrodes 106 is electrically connected to the first balanced terminal 211 of the first balun 103, and the first set of second electrodes 135 is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. It is connected to the. The second set of first electrodes 141 holds the substrate 112. The second set of second electrodes 145 is arranged around the first electrode 141. The second set of first electrodes 141 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the second set of second electrodes 145 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303. It is connected to the.

上記の構成は、第1組の第1電極106が第1端子251に電気的に接続され、第1組の第2電極135が第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第2組の第1電極141が第3端子451に電気的に接続され、第2組の第2電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first set of first electrodes 106 is electrically connected to the first terminal 251, the first set of second electrodes 135 is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is connected to the first terminal 251. It can be understood as a configuration in which the first balun 103 is electrically connected to the first balanced terminal 211 and the second terminal 252 is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. Further, in the above configuration, the second set of first electrodes 141 is electrically connected to the third terminal 451, the second set of second electrodes 145 is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal 451 may be understood as being electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the fourth terminal 452 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1組の第1電極106と第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、ブロッキングキャパシタ104を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104は、第1バラン103の第1平衡端子211と第1組の第1電極106との間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ104を設ける代わりに、第1インピーダンス整合回路102が、第1バラン103の第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。第1組の第1電極106および第2電極135は、絶縁体132を介して真空容器110によって支持されうる。   The first pair of first electrodes 106 and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 can be electrically connected via the blocking capacitor 104. The blocking capacitor 104 is between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the first set of first electrodes 106 (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103). To cut off the DC current. Instead of providing the blocking capacitor 104, the first impedance matching circuit 102 may be configured to cut off a DC current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103. Good. The first set of the first electrode 106 and the second electrode 135 may be supported by the vacuum vessel 110 via the insulator 132.

第2組の第1電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第2組の第1電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。第2組の第1電極141および第2電極145は、絶縁体142を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 141 of the second set and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 can be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 is provided between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the second set of first electrodes 141 (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). To cut off the DC current. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to block a DC current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the second balun 303. Good. The second pair of the first electrode 141 and the second electrode 145 may be supported by the vacuum vessel 110 via the insulator 142.

プラズマ処理装置1は、第1高周波電源101と、第1高周波電源101と第1バラン103との間に配置された第1インピーダンス整合回路102とを備えうる。第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102を介して第1バラン103の第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間に高周波を供給する。換言すると、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103およびブロッキングキャパシタ104を介して、第1電極106と第2電極135との間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103を介して、本体10の第1端子251と第2端子252との間に高周波を供給する。第1バラン103並びに第1組の第1電極106および第2電極135は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第1高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 can include a first high-frequency power supply 101 and a first impedance matching circuit 102 disposed between the first high-frequency power supply 101 and the first balun 103. The first high-frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103 via the first impedance matching circuit 102. In other words, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first electrode 106 and the second electrode 135 via the first impedance matching circuit 102, the first balun 103, and the blocking capacitor 104. Alternatively, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the first impedance matching circuit 102 and the first balun 103. The first balun 103 and the first set of the first electrode 106 and the second electrode 135 constitute a first high-frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum vessel 110.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。換言すると、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第2組の第1電極141と第2電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。第2バラン303並びに第2組の第1電極141および第2電極145は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第2高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 can include a second high-frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 disposed between the second high-frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. In other words, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first electrode 141 and the second electrode 145 of the second set via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303, and the blocking capacitor 304. . Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303. The second balun 303 and the second set of the first electrode 141 and the second electrode 145 constitute a second high-frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum vessel 110.

第1高周波電源101からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1組の第1電極106および第2電極135の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp1−jXp1とする。また、第1バラン103の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)をX1とする。この定義において、1.5≦X1/Rp1≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   In a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110 by the supply of high frequency from the first high frequency power supply 101, a first set of first and second balanced terminals 211 and 212 of the first balun 103 are arranged from the side of the first and second balanced terminals 211 and 212. The impedance when viewing the side of the first electrode 106 and the second electrode 135 (the side of the main body 10) is defined as Rp1-jXp1. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103 is defined as X1. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X1 / Rp1 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110.

また、第2高周波電源301からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側から第2組の第1電極141および第2電極145の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp2−jXp2とする。また、第2バラン303の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)をX2とする。この定義において、1.5≦X2/Rp2≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   Further, in a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110 by the supply of high frequency from the second high frequency power supply 301, the second pair of the second balun 303 from the side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412. Let Rp2-jXp2 be the impedance when viewing the first electrode 141 and the second electrode 145 (the side of the main body 10). Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the second balun 303 is defined as X2. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X2 / Rp2 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110.

図11には、本発明の第5実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第5実施形態の装置1は、第4実施形態のプラズマ処理装置1に対して駆動機構114、314を追加した構成を有する。駆動機構114は、第1電極141を昇降させる機構および第1電極141を回転させる機構の少なくとも一方を備えうる。駆動機構314は、第2電極145を昇降させる機構を備えうる。   FIG. 11 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a fifth embodiment of the present invention. The apparatus 1 of the fifth embodiment has a configuration in which driving mechanisms 114 and 314 are added to the plasma processing apparatus 1 of the fourth embodiment. The driving mechanism 114 can include at least one of a mechanism for moving the first electrode 141 up and down and a mechanism for rotating the first electrode 141. The drive mechanism 314 may include a mechanism that moves the second electrode 145 up and down.

図12には、本発明の第6実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第6実施形態のプラズマ処理装置は、スパッタリングによって基板112に膜を形成するスパッタリング装置として動作しうる。第6実施形態として言及しない事項は、第1乃至第5実施形態に従いうる。第6実施形態のプラズマ処理装置1は、複数の第1高周波供給部と、少なくとも1つの第2高周波供給部とを備えている。複数の第1高周波供給部のうちの1つは、第1電極106aと、第2電極135aと、第1バラン103aとを含みうる。複数の第1高周波供給部のうちの他の1つは、第1電極106bと、第2電極135bと、第1バラン103bとを含みうる。ここでは、複数の第1高周波供給部が2つの高周波供給部で構成される例を説明する。また、2つの高周波供給部およびそれに関連する構成要素を添え字a、bで相互に区別する。同様に、2つのターゲットについても、添え字a、bで相互に区別する。   FIG. 12 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a sixth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the sixth embodiment can operate as a sputtering apparatus for forming a film on the substrate 112 by sputtering. Items not mentioned in the sixth embodiment can follow the first to fifth embodiments. The plasma processing apparatus 1 according to the sixth embodiment includes a plurality of first high-frequency supply units and at least one second high-frequency supply unit. One of the plurality of first high-frequency supply units may include a first electrode 106a, a second electrode 135a, and a first balun 103a. Another one of the plurality of first high-frequency supply units may include a first electrode 106b, a second electrode 135b, and a first balun 103b. Here, an example in which the plurality of first high-frequency supply units are configured by two high-frequency supply units will be described. Further, the two high-frequency supply units and components related thereto are distinguished from each other by subscripts a and b. Similarly, the two targets are distinguished from each other by subscripts a and b.

他の観点において、プラズマ処理装置1は、複数の第1バラン103a、103bと、第2バラン303と、真空容器110と、第1電極106aおよび第2電極135aと、第1電極106bおよび第2電極135bと、第1電極141および第2電極145とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、複数の第1バラン103a、103bと、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1電極106aおよび第2電極135aと、第1電極106bおよび第2電極135bと、第1電極141および第2電極145とを備えているものとして理解されてもよい。本体10は、第1端子251a、251b、第2端子252a、252b、第3端子451、第4端子452を有する。   In another aspect, the plasma processing apparatus 1 includes a plurality of first baluns 103a and 103b, a second balun 303, a vacuum vessel 110, a first electrode 106a and a second electrode 135a, a first electrode 106b and a second An electrode 135b, a first electrode 141 and a second electrode 145 are provided. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a plurality of first baluns 103a and 103b, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum vessel 110, a first electrode 106a and a second electrode 135a, It may be understood as including the first electrode 106b and the second electrode 135b, and the first electrode 141 and the second electrode 145. The main body 10 has first terminals 251a and 251b, second terminals 252a and 252b, third terminals 451, and fourth terminals 452.

第1バラン103aは、第1不平衡端子201a、第2不平衡端子202a、第1平衡端子211aおよび第2平衡端子212aを有する。第1バラン103aの第1不平衡端子201aおよび第2不平衡端子202aの側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103aの第1平衡端子211aおよび第2平衡端子212aの側には、平衡回路が接続される。第1バラン103bは、第1不平衡端子201b、第2不平衡端子202b、第1平衡端子211bおよび第2平衡端子212bを有する。第1バラン103bの第1不平衡端子201bおよび第2不平衡端子202bの側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103bの第1平衡端子211bおよび第2平衡端子212bの側には、平衡回路が接続される。   The first balun 103a has a first unbalanced terminal 201a, a second unbalanced terminal 202a, a first balanced terminal 211a, and a second balanced terminal 212a. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201a and the second unbalanced terminal 202a of the first balun 103a, and to the first balanced terminal 211a and the second balanced terminal 212a of the first balun 103a. , A balancing circuit is connected. The first balun 103b has a first unbalanced terminal 201b, a second unbalanced terminal 202b, a first balanced terminal 211b, and a second balanced terminal 212b. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201b and the second unbalanced terminal 202b of the first balun 103b, and to the first balanced terminal 211b and the second balanced terminal 212b of the first balun 103b. , A balancing circuit is connected.

第2バラン303は、第1バラン103a、103bと同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第1不平衡端子401、第2不平衡端子402、第1平衡端子411および第2平衡端子412を有する。第2バラン303の第1不平衡端子401および第2不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。   The second balun 303 can have the same configuration as the first baluns 103a and 103b. The second balun 303 has a first unbalanced terminal 401, a second unbalanced terminal 402, a first balanced terminal 411, and a second balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and the unbalanced circuit is connected to the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303. , A balancing circuit is connected. The vacuum vessel 110 is grounded.

第1電極106a、106bは、それぞれターゲット109a、109bを保持する。ターゲット109a、109bは、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第2電極135a、135bは、それぞれ第1電極106a、106bの周囲に配置される。第1電極106a、106bは、それぞれ第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211bに電気的に接続され、第2電極135a、135bは、それぞれ第1バラン103a、103bの第2平衡端子212a、212bに電気的に接続されている。   The first electrodes 106a and 106b hold targets 109a and 109b, respectively. The targets 109a, 109b can be, for example, an insulator material or a conductor material. The second electrodes 135a and 135b are arranged around the first electrodes 106a and 106b, respectively. The first electrodes 106a and 106b are electrically connected to the first balanced terminals 211a and 211b of the first baluns 103a and 103b, respectively, and the second electrodes 135a and 135b are respectively connected to the second balanced terminals of the first baluns 103a and 103b. It is electrically connected to 212a and 212b.

第1電極141は、基板112を保持する。第2電極145は、第1電極141の周囲に配置される。第1電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第2電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The first electrode 141 holds the substrate 112. The second electrode 145 is disposed around the first electrode 141. The first electrode 141 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the second electrode 145 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

上記の構成は、第1電極106a、106bがそれぞれ第1端子251a、251bに電気的に接続され、第2電極135a、135bがそれぞれ第2端子252a、252bに電気的に接続され、第1端子251a、251bがそれぞれ第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、111bに電気的に接続され、第2端子252a、252bがそれぞれ第1バラン103a、103bの第2平衡端子212a、212bに電気的に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第1電極141が第3端子451に電気的に接続され、第2電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first electrodes 106a and 106b are electrically connected to the first terminals 251a and 251b, respectively, and the second electrodes 135a and 135b are electrically connected to the second terminals 252a and 252b, respectively. 251a and 251b are electrically connected to the first balanced terminals 211a and 111b of the first baluns 103a and 103b, respectively, and the second terminals 252a and 252b are electrically connected to the second balanced terminals 212a and 212b of the first baluns 103a and 103b, respectively. It can be understood as a configuration that is physically connected. In the above configuration, the first electrode 141 is electrically connected to the third terminal 451, the second electrode 145 is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal 451 is connected to the second balun 303. It can be understood that the fourth terminal 452 is electrically connected to the first balanced terminal 411 and the fourth terminal 452 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1電極106a、106bと第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211b(第1端子251a、251b)とは、それぞれブロッキングキャパシタ104a、104bを介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104a、104bは、第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211bと第1電極106a、106bとの間(あるいは、第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211bと第2平衡端子212a、212bとの間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ104a、104bを設ける代わりに、第1インピーダンス整合回路102a、102bが、第1バラン103a、103bの第1不平衡端子201a、201bと第2不平衡端子202a、202bとの間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。あるいは、ブロッキングキャパシタ104a、104bは、第2電極135a、135bと第1バラン103a、103bの第2平衡端子212a、212b(第2端子252a、252b)との間に配置されてもよい。第1電極106a、106bおよび第2電極135a、135bは、それぞれ絶縁体132a、132bを介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrodes 106a and 106b and the first balanced terminals 211a and 211b (first terminals 251a and 251b) of the first baluns 103a and 103b can be electrically connected through the blocking capacitors 104a and 104b, respectively. The blocking capacitors 104a and 104b are connected between the first balanced terminals 211a and 211b of the first baluns 103a and 103b and the first electrodes 106a and 106b (or between the first balanced terminals 211a and 211b of the first baluns 103a and 103b and the second balanced terminals 211a and 211b). DC current is cut off between the two balanced terminals 212a and 212b). Instead of providing the blocking capacitors 104a and 104b, the first impedance matching circuits 102a and 102b are connected to the first baluns 103a and 103b by the direct current flowing between the first unbalanced terminals 201a and 201b and the second unbalanced terminals 202a and 202b. It may be configured to interrupt the current. Alternatively, the blocking capacitors 104a and 104b may be arranged between the second electrodes 135a and 135b and the second balanced terminals 212a and 212b (second terminals 252a and 252b) of the first baluns 103a and 103b. The first electrodes 106a and 106b and the second electrodes 135a and 135b can be supported by the vacuum vessel 110 via insulators 132a and 132b, respectively.

第1電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第1電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。あるいは、ブロッキングキャパシタ304は、第2電極145と第2バラン303の第2平衡端子412(第4端子452)との間に配置されてもよい。第1電極141および第2電極145は、絶縁体142を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 141 and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 can be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 supplies a DC current between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the first electrode 141 (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). Cut off. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to block a DC current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the second balun 303. Good. Alternatively, the blocking capacitor 304 may be disposed between the second electrode 145 and the second balanced terminal 412 (the fourth terminal 452) of the second balun 303. The first electrode 141 and the second electrode 145 can be supported by the vacuum vessel 110 via the insulator 142.

プラズマ処理装置1は、複数の第1高周波電源101a、101bと、複数の第1高周波電源101a、101bと複数の第1バラン103a、103bとの間にそれぞれ配置された第1インピーダンス整合回路102a、102bとを備えうる。第1高周波電源101a、101bは、それぞれ第1インピーダンス整合回路102a、102bを介して第1バラン103a、103bの第1不平衡端子201a、201bと第2不平衡端子202a、202bとの間に高周波を供給する。換言すると、第1高周波電源101a、101bは、それぞれ第1インピーダンス整合回路102a、102b、第1バラン103a、103bおよびブロッキングキャパシタ104a、104bを介して、第1電極106a、106bと第2電極135a、135bとの間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101a、101bは、第1インピーダンス整合回路102a、102b、第1バラン103a、103bを介して、本体10の第1端子251a、251bと第2端子252a、252bとの間に高周波を供給する。   The plasma processing apparatus 1 includes a plurality of first high-frequency power supplies 101a and 101b, and a first impedance matching circuit 102a disposed between the plurality of first high-frequency power supplies 101a and 101b and the plurality of first baluns 103a and 103b. 102b. The first high-frequency power supplies 101a and 101b are connected between the first unbalanced terminals 201a and 201b and the second unbalanced terminals 202a and 202b of the first baluns 103a and 103b via the first impedance matching circuits 102a and 102b, respectively. Supply. In other words, the first high-frequency power supplies 101a and 101b are connected to the first electrodes 106a and 106b and the second electrodes 135a via the first impedance matching circuits 102a and 102b, the first baluns 103a and 103b, and the blocking capacitors 104a and 104b, respectively. 135b. Alternatively, the first high-frequency power supplies 101a and 101b are connected between the first terminals 251a and 251b and the second terminals 252a and 252b of the main body 10 via the first impedance matching circuits 102a and 102b and the first baluns 103a and 103b. Supply high frequency.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。換言すると、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第1電極141と第2電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。   The plasma processing apparatus 1 can include a second high-frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 disposed between the second high-frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. In other words, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first electrode 141 and the second electrode 145 via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303, and the blocking capacitor 304. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303.

図13には、本発明の第7実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第7実施形態のプラズマ処理装置は、スパッタリングによって基板112に膜を形成するスパッタリング装置として動作しうる。第7実施形態のプラズマ処理装置1として言及しない事項は、第1乃至第6実施形態に従いうる。プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、真空容器110と、第1組を構成する第1電極105aおよび第2電極105bと、第2組を構成する第1電極141および第2電極145とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1組を構成する第1電極105aおよび第2電極105bと、第2組を構成する第1電極141および第2電極145とを備えているものとして理解されてもよい。本体10は、第1端子251、第2端子252、第3端子451、第4端子452を有する。   FIG. 13 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a seventh embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the seventh embodiment can operate as a sputtering apparatus for forming a film on the substrate 112 by sputtering. Items not mentioned as the plasma processing apparatus 1 of the seventh embodiment can follow the first to sixth embodiments. The plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, a vacuum vessel 110, a first electrode 105a and a second electrode 105b forming a first set, and a first electrode 141 forming a second set. And a second electrode 145. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum vessel 110, a first electrode 105a and a second electrode 105b forming a first set. And the first electrode 141 and the second electrode 145 that constitute the second set. The main body 10 has a first terminal 251, a second terminal 252, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。第1バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。第2バラン303は、第1バラン103と同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第1不平衡端子401、第2不平衡端子402、第1平衡端子411および第2平衡端子412を有する。第2バラン303の第1不平衡端子401および第2不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。   The first balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211, and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103, and the unbalanced circuit is connected to the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103. , A balancing circuit is connected. The second balun 303 can have the same configuration as the first balun 103. The second balun 303 has a first unbalanced terminal 401, a second unbalanced terminal 402, a first balanced terminal 411, and a second balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and the unbalanced circuit is connected to the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303. , A balancing circuit is connected. The vacuum vessel 110 is grounded.

第1組の第1電極105aは、第1ターゲット109aを保持し、第1ターゲット109aを介して基板112の側の空間と対向する。第1組の第2電極105bは、第1電極105aの隣に配置され、第2ターゲット109bを保持し、第2ターゲット109bを介して基板112の側の空間と対向する。ターゲット109aおよび109bは、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第1組の第1電極105aは、第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第1組の第2電極105bは、第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続されている。   The first set of first electrodes 105a holds the first target 109a and faces the space on the substrate 112 side via the first target 109a. The first set of second electrodes 105b is arranged next to the first electrodes 105a, holds the second target 109b, and faces the space on the substrate 112 side via the second target 109b. Targets 109a and 109b can be, for example, an insulator material or a conductor material. The first set of first electrodes 105a is electrically connected to the first balanced terminal 211 of the first balun 103, and the first set of second electrodes 105b is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. It is connected to the.

第2組の第1電極141は、基板112を保持する。第2組の第2電極145は、第1電極141の周囲に配置される。第2組の第1電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第2組の第2電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The second set of first electrodes 141 holds the substrate 112. The second set of second electrodes 145 is arranged around the first electrode 141. The second set of first electrodes 141 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the second set of second electrodes 145 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303. It is connected to the.

上記の構成は、第1組の第1電極105aが第1端子251に電気的に接続され、第1組の第2電極105bが第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第1バラン103の第2平衡端子212に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第2組の第1電極141が第3端子451に電気的に接続され、第2組の第2電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first set of first electrodes 105a is electrically connected to the first terminals 251; the first set of second electrodes 105b is electrically connected to the second terminals 252; It can be understood as a configuration in which the first balun 103 is electrically connected to the first balanced terminal 211 and the second terminal 252 is connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. Further, in the above configuration, the second set of first electrodes 141 is electrically connected to the third terminal 451, the second set of second electrodes 145 is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal 451 can be understood as being electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the fourth terminal 452 being connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1組の第1電極105aと第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、ブロッキングキャパシタ104aを介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104aは、第1バラン103の第1平衡端子211と第1組の第1電極105aとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。第1組の第2電極105bと第1バラン103の第2平衡端子212(第2端子252)とは、ブロッキングキャパシタ104bを介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104bは、第1バラン103の第2平衡端子212と第1組の第2電極105bとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。第1組の第1電極105a、第2電極105bは、それぞれ絶縁体132a、132bを介して真空容器110によって支持されうる。   The first set of first electrodes 105a and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 may be electrically connected via the blocking capacitor 104a. The blocking capacitor 104a is between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the first set of first electrodes 105a (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103). To cut off the DC current. The first pair of second electrodes 105b and the second balanced terminal 212 (second terminal 252) of the first balun 103 can be electrically connected via the blocking capacitor 104b. The blocking capacitor 104b is provided between the second balanced terminal 212 of the first balun 103 and the first set of second electrodes 105b (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103). To cut off the DC current. The first set of the first electrode 105a and the second electrode 105b can be supported by the vacuum vessel 110 via insulators 132a and 132b, respectively.

第2組の第1電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第2組の第1電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。第2組の第1電極141、第2電極145は、それぞれ絶縁体142、146を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 141 of the second set and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 can be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 is between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the second set of first electrodes 141 (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). To cut off the DC current. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to block a DC current flowing between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303. Good. The second set of the first electrode 141 and the second electrode 145 can be supported by the vacuum vessel 110 via insulators 142 and 146, respectively.

プラズマ処理装置1は、第1高周波電源101と、第1高周波電源101と第1バラン103との間に配置された第1インピーダンス整合回路102とを備えうる。第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103、およびブロッキングキャパシタ104a、104bを介して、第1電極105aと第2電極105bとの間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103を介して、本体10の第1端子251と第2端子252との間に高周波を供給する。第1バラン103並びに第1組の第1電極105aおよび第2電極105bは、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第1高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 can include a first high-frequency power supply 101 and a first impedance matching circuit 102 disposed between the first high-frequency power supply 101 and the first balun 103. The first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first electrode 105a and the second electrode 105b via the first impedance matching circuit 102, the first balun 103, and the blocking capacitors 104a and 104b. Alternatively, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the first impedance matching circuit 102 and the first balun 103. The first balun 103 and the first set of the first electrode 105a and the second electrode 105b constitute a first high-frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum vessel 110.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第2組の第1電極141と第2電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。第2バラン303並びに第2組の第1電極141および第2電極145は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第2高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 can include a second high-frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 disposed between the second high-frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first electrode 141 and the second electrode 145 of the second set via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303, and the blocking capacitor 304. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303. The second balun 303 and the second set of the first electrode 141 and the second electrode 145 constitute a second high-frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum vessel 110.

第1高周波電源101からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1組の第1電極105aおよび第2電極105bの側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp1−jXp1とする。また、第1バラン103の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)をX1とする。この定義において、1.5≦X1/Rp1≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   In a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110 by the supply of high frequency from the first high frequency power supply 101, a first set of first and second balanced terminals 211 and 212 of the first balun 103 are arranged from the side of the first and second balanced terminals 211 and 212. The impedance when viewing the side of the first electrode 105a and the second electrode 105b (the side of the main body 10) is Rp1-jXp1. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103 is defined as X1. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X1 / Rp1 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110.

また、第2高周波電源301からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側から第2組の第1電極127および第2電極130の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp2−jXp2とする。また、第2バラン303の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)をX2とする。この定義において、1.5≦X2/Rp2≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   Further, in a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110 by the supply of high frequency from the second high frequency power supply 301, the second pair of the second balun 303 from the side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412. Let Rp2-jXp2 be the impedance when looking at the first electrode 127 and second electrode 130 sides (the side of the main body 10). Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the second balun 303 is defined as X2. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X2 / Rp2 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110.

第7実施形態のプラズマ処理装置1は、第2組を構成する第1電極141を昇降させる機構および第2組を構成する第1電極141を回転させる機構の少なくとも一方を更に備えうる。図13に示された例では、プラズマ処理装置1は、第1電極141を昇降させる機構および第1電極141を回転させる機構の双方を含む駆動機構114を備える。また、図13に示された例では、プラズマ処理装置1は、第2組を構成する第2電極145を昇降させる機構314を備える。真空容器110と駆動機構114、314との間には、真空隔壁を構成するベローズが設けられうる。   The plasma processing apparatus 1 of the seventh embodiment may further include at least one of a mechanism for moving up and down the first electrode 141 forming the second set and a mechanism for rotating the first electrode 141 forming the second set. In the example illustrated in FIG. 13, the plasma processing apparatus 1 includes a driving mechanism 114 including both a mechanism for moving the first electrode 141 up and down and a mechanism for rotating the first electrode 141. In the example illustrated in FIG. 13, the plasma processing apparatus 1 includes a mechanism 314 that raises and lowers the second electrode 145 included in the second set. Bellows constituting a vacuum partition may be provided between the vacuum vessel 110 and the driving mechanisms 114 and 314.

図14を参照しながら、図13に示された第7実施形態のプラズマ処理装置1における第1バラン103の機能を説明する。第1不平衡端子201を流れる電流をI1、第1平衡端子211を流れる電流をI2、第2不平衡端子202を流れる電流をI2’、電流I2のうち接地に流れる電流をI3とする。I3=0、即ち、平衡回路の側で接地に電流が流れない場合、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能が最も良い。I3=I2、即ち、第1平衡端子211を流れる電流I2の全てが接地に対して流れる場合、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能が最も悪い。このようなアイソレーション性能の程度を示す指標ISOは、第1乃至第5実施形態と同様に、以下の式で与えられうる。この定義の下では、ISOの値の絶対値が大きい方が、アイソレーション性能が良い。   The function of the first balun 103 in the plasma processing apparatus 1 according to the seventh embodiment shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. The current flowing through the first unbalanced terminal 201 is denoted by I1, the current flowing through the first balanced terminal 211 is denoted by I2, the current flowing through the second unbalanced terminal 202 is denoted by I2 ', and the current I2 flowing to the ground is denoted by I3. When I3 = 0, that is, when no current flows to the ground on the side of the balanced circuit, the isolation performance of the balanced circuit with respect to the ground is the best. When I3 = I2, that is, when all of the current I2 flowing through the first balanced terminal 211 flows to the ground, the isolation performance of the balanced circuit to the ground is the worst. The index ISO indicating the degree of the isolation performance can be given by the following equation, as in the first to fifth embodiments. Under this definition, the larger the absolute value of the ISO value, the better the isolation performance.

ISO[dB]=20log(I3/I2’)
図14において、Rp−jXp(=Rp/2−jXp/2+Rp/2−jXp/2)は、真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1電極105aおよび第2電極105bの側(本体10の側)を見たときのインピーダンス(ブロッキングキャパシタ104a及び104bのリアクタンスを含む)を示している。Rpは抵抗成分、−Xpはリアクタンス成分を示している。また、図14において、Xは、第1バラン103の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)を示している。ISOは、X/Rpに対して相関を有する。
ISO [dB] = 20 log (I3 / I2 ')
In FIG. 14, Rp−jXp (= Rp / 2−jXp / 2 + Rp / 2−jXp / 2) denotes a first balanced terminal 211 and a second balanced terminal in a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110. The impedance (including the reactance of the blocking capacitors 104a and 104b) when viewing the first electrode 105a and the second electrode 105b side (the side of the main body 10) from the side 212 is shown. Rp indicates a resistance component, and -Xp indicates a reactance component. In FIG. 14, X represents a reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103. ISO has a correlation to X / Rp.

第1実施形態の説明において参照した図4には、電流I1(=I2)、I2’、I3、ISO、α(=X/Rp)の関係が例示されている。図4の関係は、第7実施形態においても成り立つ。本発明者は、第7実施形態においても、1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内部空間(第1電極105aと第2電極105bとの間の空間)に形成されるプラズマの電位(プラズマ電位)を真空容器110の内面の状態に対して鈍感にするために有利であることを見出した。ここで、プラズマ電位が真空容器110の内面の状態に対して鈍感になることは、プラズマ処理装置1を長期間にわたって使用した場合においてもプラズマ電位を安定させることができることを意味する。1.5≦X/Rp≦5000は、−10.0dB≧ISO≧−80dBに相当する。   FIG. 4 referred to in the description of the first embodiment illustrates the relationship among the currents I1 (= I2), I2 ', I3, ISO, and α (= X / Rp). The relationship shown in FIG. 4 holds in the seventh embodiment. The inventor of the present invention also satisfies 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 in the internal space of the vacuum chamber 110 (the space between the first electrode 105a and the second electrode 105b) in the seventh embodiment. It has been found that it is advantageous to make the potential (plasma potential) of the plasma to be made insensitive to the state of the inner surface of the vacuum vessel 110. Here, the fact that the plasma potential becomes insensitive to the state of the inner surface of the vacuum vessel 110 means that the plasma potential can be stabilized even when the plasma processing apparatus 1 is used for a long period of time. 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 corresponds to −10.0 dB ≧ ISO ≧ −80 dB.

図15A〜15Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)をシミュレーションした結果が示されている。図15Aは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1mΩ)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15A〜15Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内面が種々の状態においてプラズマ電位を安定させるために有利であることが理解される。   FIGS. 15A to 15D show simulation results of the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is satisfied. It is shown. FIG. 15A shows a plasma potential, a potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and a potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) when a resistive film (1 mΩ) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Is shown. FIG. 15B shows a plasma potential, a potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and a potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) in a state where a resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Is shown. FIG. 15C shows a plasma potential, a potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and a potential of the second electrode 105b (cathode 2) when an inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Potential). FIG. 15D shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2) when a capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Potential). It is understood from FIGS. 15A to 15D that satisfying 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the plasma potential of the inner surface of the vacuum vessel 110 in various states.

図16A〜16Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)をシミュレーションした結果が示されている。図16Aは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1mΩ)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16A〜16Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合は、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化することが理解される。   16A to 16D simulate the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. The results are shown. FIG. 16A shows a plasma potential, a potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and a potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) in a state where a resistive film (1 mΩ) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Is shown. FIG. 16B shows a plasma potential, a potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and a potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) in a state where a resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Is shown. FIG. 16C shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2) when an inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. Potential). FIG. 16D shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 Potential). 16A to 16D, when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied, it is understood that the plasma potential changes depending on the state of the inner surface of the vacuum vessel 110.

ここで、X/Rp>5000(例えば、X/Rp=∞)である場合とX/Rp<1.5である場合(例えば、X/Rp=1.16、X/Rp=0.87)との双方において、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化しやすい。X/Rp>5000である場合は、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態では、第1電極105aと第2電極105bの間でのみ放電が起こる。しかし、X/Rp>5000である場合、真空容器110の内面に膜が形成され始めると、それに対してプラズマ電位が敏感に反応し、図16A〜16Dに例示されるような結果となる。一方、X/Rp<1.5である場合は、真空容器110を介して接地に流れ込む電流が大きいので、真空容器110の内面の状態(内面に形成される膜の電気的な特性)による影響が顕著となり、膜の形成に依存してプラズマ電位が変化する。したがって、前述のように、1.5≦X/Rp≦5000を満たすようにプラズマ処理装置1を構成することが有利である。   Here, X / Rp> 5000 (for example, X / Rp = ∞) and X / Rp <1.5 (for example, X / Rp = 1.16, X / Rp = 0.87) In both cases, the plasma potential is likely to change depending on the state of the inner surface of the vacuum vessel 110. When X / Rp> 5000, a discharge occurs only between the first electrode 105a and the second electrode 105b when no film is formed on the inner surface of the vacuum vessel 110. However, when X / Rp> 5000, when a film starts to be formed on the inner surface of the vacuum vessel 110, the plasma potential reacts sensitively to the film, with the result illustrated in FIGS. 16A to 16D. On the other hand, when X / Rp <1.5, since a large amount of current flows into the ground via the vacuum vessel 110, the influence of the state of the inner surface of the vacuum vessel 110 (electrical characteristics of the film formed on the inner surface) And the plasma potential changes depending on the film formation. Therefore, as described above, it is advantageous to configure the plasma processing apparatus 1 so as to satisfy 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000.

図17には、本発明の第8実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第8実施形態のプラズマ処理装置は、スパッタリングによって基板112に膜を形成するスパッタリング装置として動作しうる。第8実施形態のプラズマ処理装置1として言及しない事項は、第1乃至第7実施形態に従いうる。第8実施形態のプラズマ処理装置1は、バラン(第1バラン)103と、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105bとを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、バラン103と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105bとを備えているものとして理解されてもよい。本体10は、第1端子251および第2端子252を有する。   FIG. 17 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the eighth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus according to the eighth embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. Items not mentioned as the plasma processing apparatus 1 of the eighth embodiment can follow the first to seventh embodiments. The plasma processing apparatus 1 according to the eighth embodiment includes a balun (first balun) 103, a vacuum vessel 110, a first electrode 105a, and a second electrode 105b. Alternatively, it may be understood that the plasma processing apparatus 1 includes the balun 103 and the main body 10, and the main body 10 includes the vacuum vessel 110, the first electrode 105a, and the second electrode 105b. The main body 10 has a first terminal 251 and a second terminal 252.

第1電極105aは、第1部材としての第1ターゲット109aを保持する第1保持面HS1を有し、第2電極105bは、第2部材としての第2ターゲット109bを保持する第2保持面HS2を有しうる。第1保持面HS1および第2保持面HS2は、1つの平面PLに属しうる。   The first electrode 105a has a first holding surface HS1 holding a first target 109a as a first member, and the second electrode 105b has a second holding surface HS2 holding a second target 109b as a second member. May be provided. The first holding surface HS1 and the second holding surface HS2 can belong to one plane PL.

第8実施形態のプラズマ処理装置1は、更に、第2バラン303と、第3電極141と、第4電極145とを備えてもよい。換言すると、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105bと、第3電極141(基板保持部)と、第4電極145とを備えうる。あるいは、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105bと、第3電極141と、第4電極145とを備えているものとして理解されてもよい。本体10は、第1端子251、第2端子252、第3端子451、第4端子452を有する。   The plasma processing apparatus 1 according to the eighth embodiment may further include a second balun 303, a third electrode 141, and a fourth electrode 145. In other words, the plasma processing apparatus 1 includes the first balun 103, the second balun 303, the vacuum vessel 110, the first electrode 105a, the second electrode 105b, the third electrode 141 (substrate holding unit), And four electrodes 145. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum vessel 110, a first electrode 105a, a second electrode 105b, and a third electrode 141 and the fourth electrode 145. The main body 10 has a first terminal 251, a second terminal 252, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。第1バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。第2バラン303は、第1バラン103と同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第3不平衡端子401、第4不平衡端子402、第3平衡端子411および第4平衡端子412を有する。第2バラン303の第3不平衡端子401および第4不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第3平衡端子411および第4平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。バラン103、303は、例えば、図2A、2B(図14)に記載された構成を有しうる。   The first balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211, and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103, and the unbalanced circuit is connected to the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103. , A balancing circuit is connected. The second balun 303 can have the same configuration as the first balun 103. The second balun 303 has a third unbalanced terminal 401, a fourth unbalanced terminal 402, a third balanced terminal 411, and a fourth balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the third unbalanced terminal 401 and the fourth unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and the unbalanced circuit is connected to the third balanced terminal 411 and the fourth balanced terminal 412 of the second balun 303. , A balancing circuit is connected. The vacuum vessel 110 is grounded. Each of the baluns 103 and 303 may have, for example, the configuration illustrated in FIGS. 2A and 2B (FIG. 14).

第1電極105aは、第1ターゲット109aを保持し、第1ターゲット109aを介して処理対象の基板112の側の空間と対向する。第2電極105bは、第1電極105aの隣に配置され、第2ターゲット109bを保持し、第2ターゲット109bを介して処理対象の基板112の側の空間と対向する。ターゲット109aおよび109bは、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第1電極105aは、第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2電極105bは、第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続されている。   The first electrode 105a holds the first target 109a, and faces the space on the side of the substrate 112 to be processed via the first target 109a. The second electrode 105b is arranged next to the first electrode 105a, holds the second target 109b, and faces the space on the substrate 112 side to be processed via the second target 109b. Targets 109a and 109b can be, for example, an insulator material or a conductor material. The first electrode 105a is electrically connected to the first balanced terminal 211 of the first balun 103, and the second electrode 105b is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103.

第3電極141は、基板112を保持する基板保持部として機能しうる。第4電極145は、第3電極141の周囲に配置されうる。第3電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The third electrode 141 can function as a substrate holding unit that holds the substrate 112. The fourth electrode 145 may be disposed around the third electrode 141. The third electrode 141 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the fourth electrode 145 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

上記の構成は、第1電極105aが第1端子251に電気的に接続され、第2電極105bが第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第1バラン103の第2平衡端子212に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第3電極141が第3端子451に電気的に接続され、第4電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first electrode 105 a is electrically connected to the first terminal 251, the second electrode 105 b is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is connected to the first balanced balun 103. It can be understood as a configuration in which the second terminal 252 is electrically connected to the terminal 211 and the second terminal 252 is connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. In the above configuration, the third electrode 141 is electrically connected to the third terminal 451, the fourth electrode 145 is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal 451 is electrically connected to the second balun 303. It can be understood that the fourth terminal 452 is electrically connected to the first balanced terminal 411 and the fourth terminal 452 is connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1電極105aと第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、第1経路PTH1によって電気的に接続されうる。第1経路PTH1には、可変リアクタンス511aが配置されうる。換言すると、第1電極105aと第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、可変リアクタンス511aを介して電気的に接続されうる。可変リアクタンス511aは、キャパシタを含むことができ、該キャパシタは、第1バラン103の第1平衡端子211と第1電極105aとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断するブロッキングキャパシタとして機能しうる。第2電極105bと第1バラン103の第2平衡端子212(第2端子252)とは、第2経路PTH2によって電気的に接続されうる。第2経路PTH2には、可変リアクタンス511bが配置されうる。換言すると、第2電極105bと第1バラン103の第2平衡端子212(第3端子252)とは、可変リアクタンス511bを介して電気的に接続されうる。可変リアクタンス511bは、キャパシタを含むことができ、該キャパシタは、第1バラン103の第2平衡端子212と第2電極105bとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断するブロッキングキャパシタとして機能しうる。第1電極105a、第2電極105bは、それぞれ絶縁体132a、132bを介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 105a and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 can be electrically connected by the first path PTH1. A variable reactance 511a may be arranged in the first path PTH1. In other words, the first electrode 105a and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 can be electrically connected via the variable reactance 511a. The variable reactance 511a may include a capacitor, which is connected between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the first electrode 105a (or between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the second balanced terminal 211). (Between the balanced terminal 212) can function as a blocking capacitor that blocks DC current. The second electrode 105b and the second balanced terminal 212 (second terminal 252) of the first balun 103 can be electrically connected by the second path PTH2. A variable reactance 511b may be arranged in the second path PTH2. In other words, the second electrode 105b and the second balanced terminal 212 (third terminal 252) of the first balun 103 can be electrically connected via the variable reactance 511b. The variable reactance 511b may include a capacitor between the second balanced terminal 212 of the first balun 103 and the second electrode 105b (or the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the second balanced terminal 211b). (Between the balanced terminal 212) can function as a blocking capacitor that blocks DC current. The first electrode 105a and the second electrode 105b can be supported by the vacuum vessel 110 via insulators 132a and 132b, respectively.

プラズマ処理装置1は、第1電極105aと接地との間に配置された可変リアクタンス521aを備えうる。プラズマ処理装置1は、第2電極105bと接地との間に配置された可変リアクタンス521bを備えうる。プラズマ処理装置1は、第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続する可変リアクタンス530を備えうる。   The plasma processing apparatus 1 may include a variable reactance 521a disposed between the first electrode 105a and the ground. The plasma processing apparatus 1 may include a variable reactance 521b disposed between the second electrode 105b and the ground. The plasma processing apparatus 1 may include a variable reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2.

1つの構成例において、プラズマ処理装置1は、第1電極105aに印加される第1電圧と第2電極105bに印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスとして、(a)第1平衡端子211と第1電極105aとを接続する第1経路PTH1に配置された可変リアクタンス511a、(b)第1電極105aと接地との間に配置された可変リアクタンス521a、(c)第2平衡端子212と第2電極105bとを接続する第2経路PTH2に配置された可変リアクタンス511b、(d)第2電極105bと接地との間に配置された可変リアクタンス521b、および、(e)第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続する可変リアクタンス530、の少なくとも1つを含む。   In one configuration example, the plasma processing apparatus 1 includes, as the adjusted reactance that affects the relationship between the first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b, (a) A variable reactance 511a disposed on the first path PTH1 connecting the first balanced terminal 211 and the first electrode 105a; (b) a variable reactance 521a disposed between the first electrode 105a and the ground; (D) a variable reactance 521b disposed between the second electrode 105b and the ground, and (e) a variable reactance 521b disposed on the second path PTH2 connecting the balanced terminal 212 and the second electrode 105b. And at least one variable reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2.

第1電極105aに印加される第1電圧と第2電極105bに印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスの値を調整することによって、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量との関係を調整することができる。あるいは、調整リアクタスの値を調整することによって、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量とのバランスを調整することができる。これにより、第1ターゲット109aの消費量と第2ターゲット109bの消費量との関係を調整することができる。あるいは、第1ターゲット109aの消費量と第2ターゲット109bの消費量とのバランスを調整することができる。このような構成は、例えば、第1ターゲット109aの交換タイミングと第2ターゲット109bの交換タイミングとを同じタイミングにし、プラズマ処理装置1のダウンタイムを低減するために有利である。また、基板112に形成される膜の厚さ分布を調整することもできる。   By adjusting the value of the adjustment reactance that affects the relationship between the first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b, the amount by which the first target 109a is sputtered is reduced. The relationship with the amount of the second target 109b to be sputtered can be adjusted. Alternatively, the balance between the amount of the first target 109a sputtered and the amount of the second target 109b sputtered can be adjusted by adjusting the value of the adjustment reactor. Thus, the relationship between the consumption of the first target 109a and the consumption of the second target 109b can be adjusted. Alternatively, the balance between the consumption of the first target 109a and the consumption of the second target 109b can be adjusted. Such a configuration is advantageous, for example, in that the replacement timing of the first target 109a and the replacement timing of the second target 109b are made the same, and the downtime of the plasma processing apparatus 1 is reduced. Further, the thickness distribution of a film formed on the substrate 112 can be adjusted.

第3電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第3電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間を流れる直流電流を遮断するように構成されてもよい。第3電極141、第4電極145は、それぞれ絶縁体142、146を介して真空容器110によって支持されうる。   The third electrode 141 and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 can be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 applies a DC current between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the third electrode 141 (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). Cut off. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to block a DC current flowing between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303. Good. The third electrode 141 and the fourth electrode 145 can be supported by the vacuum vessel 110 via insulators 142 and 146, respectively.

プラズマ処理装置1は、第1高周波電源101と、第1高周波電源101と第1バラン103との間に配置された第1インピーダンス整合回路102とを備えうる。第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103および第1経路PTH1を介して、第1電極105aと第2電極105bとの間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103を介して、本体10の第1端子251と第2端子252との間に高周波を供給する。第1バラン103並びに第1電極105aおよび第2電極105bは、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第1高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 can include a first high-frequency power supply 101 and a first impedance matching circuit 102 disposed between the first high-frequency power supply 101 and the first balun 103. The first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first electrode 105a and the second electrode 105b via the first impedance matching circuit 102, the first balun 103, and the first path PTH1. Alternatively, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the first impedance matching circuit 102 and the first balun 103. The first balun 103, the first electrode 105a, and the second electrode 105b constitute a first high-frequency supply unit that supplies high frequency to the internal space of the vacuum vessel 110.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第3電極141と第4電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。第2バラン303並びに第3電極141および第4電極145は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第2高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 can include a second high-frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 disposed between the second high-frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third electrode 141 and the fourth electrode 145 via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303, and the blocking capacitor 304. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303. The second balun 303 and the third electrode 141 and the fourth electrode 145 constitute a second high-frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum vessel 110.

プラズマ処理装置1は、基板保持部として機能する第3電極141を回転させることによって基板112を回転させる駆動機構114を備えうる。駆動機構114は、基板保持部として機能する第3電極141を昇降させることによって基板112を昇降させる昇降機構を含んでもよい。真空容器110と駆動機構114との間には、真空隔壁を構成するベローズ113が設けられうる。   The plasma processing apparatus 1 can include a driving mechanism 114 that rotates the substrate 112 by rotating the third electrode 141 that functions as a substrate holding unit. The drive mechanism 114 may include a lifting mechanism that raises and lowers the substrate 112 by raising and lowering the third electrode 141 that functions as a substrate holding unit. A bellows 113 constituting a vacuum partition may be provided between the vacuum vessel 110 and the driving mechanism 114.

第1高周波電源101からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1電極105aおよび第2電極105bの側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp1−jXp1とする。また、第1バラン103の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)をX1とする。この定義において、1.5≦X1/Rp1≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために特に有利である。ただし、1.5≦X/Rp1≦5000という条件を満たすことは、第8実施形態において必須ではなく、有利な条件であることに留意されたい。第8実施形態では、バラン103を設けることによって、バラン103を設けない場合よりも、プラズマの電位を安定させることができる。また、調整リアクタンスを設けることによって、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量との関係を調整することができる。また、基板112を駆動機構114によって回転させながら基板112に膜を形成することによって、基板112の面内における該膜の厚さばらつきを低減することができる。   In a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110 by the supply of the high frequency from the first high frequency power supply 101, the first electrode 105a and the first The impedance when viewing the side of the second electrode 105b (the side of the main body 10) is defined as Rp1-jXp1. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103 is defined as X1. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X1 / Rp1 ≦ 5000 is particularly advantageous for stabilizing the potential of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110. However, it should be noted that satisfying the condition of 1.5 ≦ X / Rp1 ≦ 5000 is not essential in the eighth embodiment and is an advantageous condition. In the eighth embodiment, by providing the balun 103, the potential of the plasma can be stabilized more than when the balun 103 is not provided. Further, by providing the adjustment reactance, it is possible to adjust the relationship between the amount of the first target 109a sputtered and the amount of the second target 109b sputtered. In addition, by forming a film on the substrate 112 while the substrate 112 is rotated by the driving mechanism 114, variation in the thickness of the film in the plane of the substrate 112 can be reduced.

また、第2高周波電源301からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側から第3電極141および第4電極145の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp2−jXp2とする。また、第2バラン303の第1コイル221のインピーダンスのリアクタンス成分(インダクタンス成分)をX2とする。この定義において、1.5≦X2/Rp2≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために特に有利である。ただし、1.5≦X/Rp2≦5000という条件を満たすことは、第8実施形態において必須ではなく、有利な条件であることに留意されたい。   In a state where plasma is generated in the internal space of the vacuum vessel 110 by the supply of high frequency from the second high frequency power supply 301, the third electrode of the second balun 303 from the side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412. The impedance when viewing the side of 141 and the fourth electrode 145 (the side of the main body 10) is Rp2-jXp2. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the second balun 303 is defined as X2. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X2 / Rp2 ≦ 5000 is particularly advantageous for stabilizing the potential of the plasma formed in the internal space of the vacuum vessel 110. However, it should be noted that satisfying the condition of 1.5 ≦ X / Rp2 ≦ 5000 is not essential in the eighth embodiment and is an advantageous condition.

以下、図18〜図25、図32A〜32Cおよび図33A〜33Cを参照しながら、第8実施形態のプラズマ処理装置1を具体化した第9乃至第14実施形態を説明する。図18には、本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第9実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第9実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1に配置された可変リアクタンス511a、および、第2経路PTH2に配置された可変リアクタンス511b、の少なくとも1つを含む。ここで、プラズマ処理装置1は、第1経路PTH1に配置された可変リアクタンス511a、および、第2経路PTH2に配置された可変リアクタンス511bの双方を含むことが好ましいが、いずれか一方は、値が固定のリアクタンスであってもよい。   Hereinafter, ninth to fourteenth embodiments that embody the plasma processing apparatus 1 of the eighth embodiment will be described with reference to FIGS. 18 to 25, FIGS. 32A to 32C, and FIGS. 33A to 33C. FIG. 18 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a ninth embodiment of the present invention. Items not mentioned in the ninth embodiment can follow the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 according to the ninth embodiment includes at least one of a variable reactance 511a arranged on the first path PTH1 and a variable reactance 511b arranged on the second path PTH2. Here, the plasma processing apparatus 1 preferably includes both the variable reactance 511a disposed on the first path PTH1 and the variable reactance 511b disposed on the second path PTH2. A fixed reactance may be used.

第1可変リアクタンス511aは、少なくとも可変インダクタ601aを含み、好ましくは、可変インダクタ601aおよびキャパシタ602aを含みうる。可変インダクタ601aは、第1平衡端子211(第1端子251)とキャパシタ602aとの間に配置されてもよいし、キャパシタ602aと第1電極105aとの間に配置されてもよい。第2可変リアクタンス511bは、少なくとも可変インダクタ601bを含み、好ましくは、可変インダクタ601bおよびキャパシタ602bを含みうる。可変インダクタ601bは、第2平衡端子212(第2端子252)とキャパシタ602bとの間に配置されてもよいし、キャパシタ602bと第2電極105bとの間に配置されてもよい。   The first variable reactance 511a includes at least the variable inductor 601a, and may preferably include the variable inductor 601a and the capacitor 602a. The variable inductor 601a may be arranged between the first balanced terminal 211 (first terminal 251) and the capacitor 602a, or may be arranged between the capacitor 602a and the first electrode 105a. The second variable reactance 511b includes at least the variable inductor 601b, and may preferably include the variable inductor 601b and the capacitor 602b. The variable inductor 601b may be arranged between the second balanced terminal 212 (second terminal 252) and the capacitor 602b, or may be arranged between the capacitor 602b and the second electrode 105b.

プラズマ処理装置1は、基板保持部として機能する第3電極141を回転させることによって基板112を回転させる駆動機構114を備えうる。駆動機構114は、基板保持部として機能する第3電極141を昇降させることによって基板112を昇降させる昇降機構を含んでもよい。真空容器110と駆動機構114との間には、真空隔壁を構成するベローズ113が設けられうる。   The plasma processing apparatus 1 can include a driving mechanism 114 that rotates the substrate 112 by rotating the third electrode 141 that functions as a substrate holding unit. The drive mechanism 114 may include a lifting mechanism that raises and lowers the substrate 112 by raising and lowering the third electrode 141 that functions as a substrate holding unit. A bellows 113 constituting a vacuum partition may be provided between the vacuum vessel 110 and the driving mechanism 114.

図24には、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、第1経路PTH1の可変インダクタ601aおよび第2経路PTH2の可変インダクタ601bの値を200nHに設定した場合に基板112に形成された膜の厚さ分布が示されている。また、図24には、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、第1経路PTH1の可変インダクタ601aおよび第2経路PTH2の可変インダクタ601bの値を400nHに設定した場合に基板112に形成された膜の厚さ分布が示されている。横軸は、図18における横方向(基板112の表面に平行な方向)の位置であり、基板112の中心からの距離を示している。可変インダクタ601a、601bの値が400nHであるときは、基板112の中心の左側と右側とで膜の厚さ分布が大きく異なっている。一方、可変インダクタ601a、601bの値が200nHであるときは、基板112の中心の左側と右側とで膜の厚さ分布の対称性が高い。可変インダクタ601a、601bの値が200nHである場合の方が、可変インダクタ601a、601bの値が400nHである場合よりも、第1電極105aに与えられる第1電圧と第2電極105bに与えられる第2電圧とのバランスが良い。   FIG. 24 shows a diagram of a film formed on the substrate 112 when the value of the variable inductor 601a of the first path PTH1 and the value of the variable inductor 601b of the second path PTH2 are set to 200 nH in the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment. The thickness distribution is shown. FIG. 24 shows a case where the value of the variable inductor 601a of the first path PTH1 and the value of the variable inductor 601b of the second path PTH2 are set to 400 nH in the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment. The thickness distribution of the film is shown. The horizontal axis is the position in the horizontal direction (the direction parallel to the surface of the substrate 112) in FIG. 18, and indicates the distance from the center of the substrate 112. When the values of the variable inductors 601a and 601b are 400 nH, the thickness distribution of the film is significantly different between the left side and the right side of the center of the substrate 112. On the other hand, when the values of the variable inductors 601a and 601b are 200 nH, the symmetry of the film thickness distribution is high between the left side and the right side of the center of the substrate 112. The first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b are higher when the value of the variable inductors 601a and 601b is 200 nH than when the value of the variable inductors 601a and 601b is 400 nH. Good balance with 2 voltages.

図25には、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、第1経路PTH1の可変インダクタ601aおよび第2経路PTH2の可変インダクタ601bの値を変更したときの第1電極105a、第2電極105bの電圧が示されている。可変インダクタ601a、601bの値が約225nHである場合に、第1電極105aに与えられる電圧と第2電極105bに与えられる電圧とが略等しくなっている。   FIG. 25 shows the plasma processing apparatus 1 according to the ninth embodiment in which the values of the variable inductor 601a of the first path PTH1 and the variable inductor 601b of the second path PTH2 are changed. Voltages are shown. When the values of the variable inductors 601a and 601b are approximately 225 nH, the voltage applied to the first electrode 105a is substantially equal to the voltage applied to the second electrode 105b.

図32A〜32Cには、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、基板112とターゲット109a、109bとの距離(鉛直方向の距離)であるTS距離を120mm、105mm、100mmとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布が例示されている。ここで、図32Aは、TS距離を120mmのときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図32Bは、TS距離を105mmのときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図32Cは、TS距離を100mmのときに基板112に形成された膜の厚さ分布を示している。基板112への膜の形成は、駆動機構110によって基板112を回転させながら実施された。   32A to 32C show that, in the plasma processing apparatus 1 according to the ninth embodiment, when the TS distance, which is the distance (vertical distance) between the substrate 112 and the targets 109a and 109b, is 120 mm, 105 mm, and 100 mm, The thickness distribution of the film formed in FIG. Here, FIG. 32A shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the TS distance is 120 mm, and FIG. 32B shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the TS distance is 105 mm. 32C shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the TS distance is 100 mm. The formation of the film on the substrate 112 was performed while rotating the substrate 112 by the driving mechanism 110.

図33A〜33Cには、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、TS距離を110mmとして、可変インダクタ601aの値を200nH、400nH、300nHとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布が例示されている。ここで、図33Aは、可変インダクタ601aの値を200nHとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図33Bは、可変インダクタ601aの値を400nHとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図33Cは、可変インダクタ601aの値を300nHとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布を示している。   33A to 33C show the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the TS distance is 110 mm and the values of the variable inductor 601a are 200 nH, 400 nH, and 300 nH in the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment. Is exemplified. Here, FIG. 33A shows the thickness distribution of a film formed on the substrate 112 when the value of the variable inductor 601a is 200 nH, and FIG. 33B shows the thickness distribution formed on the substrate 112 when the value of the variable inductor 601a is 400 nH. FIG. 33C shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the value of the variable inductor 601a is 300 nH.

図33A〜33Cにおいて、可変インダクタ601aの値が300nHである場合に、基板112に形成される膜の厚さばらつきが最も小さくなった。図25に示された結果より、可変インダクタ601aの値が225nHである場合に第1電極105aに与えられる電圧と第2電極105bに与えられる電圧とが略等しくなることが分かる。一方、図33A〜33Cに示された結果より、可変インダクタ601aの値が300nHである場合に、基板112に形成された膜の厚さばらつきが最も小さい。このことより、基板112を回転させる場合において、第1電極105aに与えられる電圧と第2電極105bに与えられる電圧とが略等しい場合に基板112に形成される膜の厚さばらつきが最も小さくなるとは限らないことが理解される。したがって、基板112を回転させながら膜を形成する場合、基板112に形成される膜の厚さばらつきが最も小さくなるように可変インダクタ601aの値が決定されるべきである。可変インダクタ601aの値は、実験を通して、または、シミュレーションを通して決定されうる。   33A to 33C, when the value of the variable inductor 601a is 300 nH, the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is the smallest. From the results shown in FIG. 25, it can be seen that when the value of the variable inductor 601a is 225 nH, the voltage applied to the first electrode 105a is substantially equal to the voltage applied to the second electrode 105b. On the other hand, from the results shown in FIGS. 33A to 33C, when the value of the variable inductor 601 a is 300 nH, the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is the smallest. Accordingly, when the substrate 112 is rotated, when the voltage applied to the first electrode 105a is substantially equal to the voltage applied to the second electrode 105b, the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is minimized. It is understood that there is no limit. Therefore, when a film is formed while rotating the substrate 112, the value of the variable inductor 601a should be determined so that the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is minimized. The value of the variable inductor 601a can be determined through experimentation or through simulation.

図19には、本発明の第10実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第10実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第10実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1に配置された可変リアクタンス511a、および、第2経路PTH2に配置された可変リアクタンス511b、の少なくとも1つを含む。ここで、プラズマ処理装置1は、第1経路PTH1に配置された可変リアクタンス511a、および、第2経路PTH2に配置された可変リアクタンス511bの双方を含むことが好ましいが、いずれか一方は、値が固定のリアクタンスであってもよい。   FIG. 19 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the tenth embodiment of the present invention. Items not mentioned in the tenth embodiment can follow the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 of the tenth embodiment includes at least one of a variable reactance 511a disposed on the first path PTH1 and a variable reactance 511b disposed on the second path PTH2. Here, the plasma processing apparatus 1 preferably includes both the variable reactance 511a disposed on the first path PTH1 and the variable reactance 511b disposed on the second path PTH2. A fixed reactance may be used.

第1可変リアクタンス511aは、少なくとも可変キャパシタ604aを含み、好ましくは、可変キャパシタ604aおよびインダクタ603aを含みうる。可変キャパシタ604aは、インダクタ603aと第1電極105aとの間に配置されてもよいし、第1平衡端子211(第1端子251)とインダクタ603aとの間に配置されてもよい。第2可変リアクタンス511bは、少なくとも可変キャパシタ604bを含み、好ましくは、可変キャパシタ604bおよびインダクタ603bを含みうる。可変キャパシタ604bは、インダクタ603bと第2電極105bとの間に配置されてもよいし、第2平衡端子212(第2端子252)とインダクタ603bとの間に配置されてもよい。   The first variable reactance 511a includes at least the variable capacitor 604a, and may preferably include the variable capacitor 604a and the inductor 603a. The variable capacitor 604a may be arranged between the inductor 603a and the first electrode 105a, or may be arranged between the first balanced terminal 211 (first terminal 251) and the inductor 603a. The second variable reactance 511b includes at least the variable capacitor 604b, and may preferably include the variable capacitor 604b and the inductor 603b. The variable capacitor 604b may be arranged between the inductor 603b and the second electrode 105b, or may be arranged between the second balanced terminal 212 (second terminal 252) and the inductor 603b.

図20には、本発明の第11実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第11実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第11実施形態のプラズマ処理装置1は、第1電極105aと接地との間に配置された可変リアクタンス521aとしての可変キャパシタ605a、および、第2電極105bと接地との間に配置された可変リアクタンス521bとしての可変キャパシタ605bの少なくとも1つを備えている。プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   FIG. 20 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to an eleventh embodiment of the present invention. Items not mentioned in the eleventh embodiment can conform to the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 according to the eleventh embodiment includes a variable capacitor 605a as a variable reactance 521a disposed between the first electrode 105a and the ground, and a variable reactance disposed between the second electrode 105b and the ground. At least one of the variable capacitors 605b as 521b is provided. The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance (in this example, an inductor 603a and a capacitor 602a) disposed on the first path PTH1, and a reactance (inductor 603b and capacitor 602b in this example) disposed on the second path PTH2. May be provided.

図21には、本発明の第12実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第12実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第12実施形態のプラズマ処理装置1は、第1電極105aと接地との間に配置された可変リアクタンス521a、および、第2電極105bと接地との間に配置された可変リアクタンス521bの少なくとも1つを備えている。可変リアクタンス521aは、少なくとも可変インダクタ607aを含み、例えば、可変インダクタ607aおよびキャパシタ606aを含みうる。可変リアクタンス521bは、少なくとも可変インダクタ607bを含み、例えば、可変インダクタ607bおよびキャパシタ606bを含みうる。   FIG. 21 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a twelfth embodiment of the present invention. Items not mentioned in the twelfth embodiment can conform to the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 according to the twelfth embodiment has at least one of a variable reactance 521a disposed between the first electrode 105a and the ground and a variable reactance 521b disposed between the second electrode 105b and the ground. It has. The variable reactance 521a includes at least the variable inductor 607a, and may include, for example, the variable inductor 607a and the capacitor 606a. The variable reactance 521b includes at least the variable inductor 607b, and may include, for example, the variable inductor 607b and the capacitor 606b.

プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance (in this example, an inductor 603a and a capacitor 602a) disposed on the first path PTH1, and a reactance (inductor 603b and capacitor 602b in this example) disposed on the second path PTH2. May be provided.

図22には、本発明の第13実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第13実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第13実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続する可変リアクタンス530としての可変インダクタ608を備えている。プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   FIG. 22 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a thirteenth embodiment of the present invention. Matters not mentioned in the thirteenth embodiment can conform to the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 according to the thirteenth embodiment includes a variable inductor 608 as a variable reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2. The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance (in this example, an inductor 603a and a capacitor 602a) disposed on the first path PTH1, and a reactance (inductor 603b and capacitor 602b in this example) disposed on the second path PTH2. May be provided.

図23には、本発明の第14実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第14実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第14実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続する可変リアクタンス530としての可変キャパシタ609を備えている。プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   FIG. 23 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a fourteenth embodiment of the present invention. Matters that are not mentioned in the fourteenth embodiment can conform to the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 according to the fourteenth embodiment includes a variable capacitor 609 as a variable reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2. The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance (in this example, an inductor 603a and a capacitor 602a) arranged on the first path PTH1, and a reactance (inductor 603b and capacitor 602b in this example) arranged on the second path PTH2. May be provided.

以下、図26〜図31を参照しながら、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2に基づいて調整リアクタンスの値を調整する動作を説明する。図26には、本発明の第15実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第15実施形態のプラズマ処理装置1は、図18に示された第9実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、可変インダクタ601a、601bの値をそれぞれ調整する第1指令値CNT1、第2指令値CNT2を発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   Hereinafter, the operation of adjusting the value of the adjustment reactance based on the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b will be described with reference to FIGS. FIG. 26 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a fifteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 according to the fifteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 according to the ninth embodiment shown in FIG. The control section 700 adjusts the value of the adjustment reactance such that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. For example, the control unit 700 adjusts the values of the variable inductors 601a and 601b so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. The first command value CNT1 and the second command value CNT2 are generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図27には、本発明の第16実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第16実施形態のプラズマ処理装置1は、図19に示された第10実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、可変キャパシタ604a、604bの値をそれぞれ調整する第1指令値CNT1、第2指令値CNT2を発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 27 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a sixteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 according to the sixteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 according to the tenth embodiment shown in FIG. The control section 700 adjusts the value of the adjustment reactance such that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. For example, the control unit 700 adjusts the values of the variable capacitors 604a and 604b so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. The first command value CNT1 and the second command value CNT2 are generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図28には、本発明の第17実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第17実施形態のプラズマ処理装置1は、図20に示された第11実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、可変キャパシタ605a、605bの値をそれぞれ調整する第1指令値CNT1、第2指令値CNT2を発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 28 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a seventeenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the seventeenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 of the eleventh embodiment shown in FIG. The control section 700 adjusts the value of the adjustment reactance such that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. For example, the control unit 700 adjusts the values of the variable capacitors 605a and 605b so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. The first command value CNT1 and the second command value CNT2 are generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図29には、本発明の第18実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第18実施形態のプラズマ処理装置1は、図21に示された第12実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2に基づいて、例えば、第1電圧V1と第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、可変インダクタ607a、607bの値をそれぞれ調整する第1指令値CNT1、第2指令値CNT2を発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 29 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to an eighteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 according to the eighteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 according to the twelfth embodiment shown in FIG. The control unit 700 sets the first voltage V1 and the second voltage V2 to target values V1T and V2T based on the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b, for example. Adjust the value of the adjustment reactance. For example, the control unit 700 adjusts the values of the variable inductors 607a and 607b so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. The first command value CNT1 and the second command value CNT2 are generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図30には、本発明の第19実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第19実施形態のプラズマ処理装置1は、図22に示された第13実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、可変インダクタ608の値を調整する指令値CNTを発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 30 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a nineteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the nineteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 of the thirteenth embodiment shown in FIG. The control section 700 adjusts the value of the adjustment reactance such that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. For example, the control unit 700 sets the command value CNT for adjusting the value of the variable inductor 608 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. appear. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図31には、本発明の第20実施形態のプラズマ処理装置1の構成が模式的に示されている。第20実施形態のプラズマ処理装置1は、図23に示された第14実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように可変キャパシタ609の値を調整する指令値CNTを発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 31 schematically shows a configuration of a plasma processing apparatus 1 according to a twentieth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 according to the twentieth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 according to the fourteenth embodiment shown in FIG. The control section 700 adjusts the value of the adjustment reactance such that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. For example, the control unit 700 generates a command value CNT for adjusting the value of the variable capacitor 609 such that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. I do. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図26〜図31を参照して説明した第15乃至第20実施形態では、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように調整リアクタンスの値を調整する。このような構成に代えて、制御部700は、第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度と第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度とに基づいて調整リアクタンスを調整するように構成されてもよい。第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度は、例えば、光電変換装置によって検出されうる。同様に、第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度は、例えば、光電変換装置によって検出されうる。制御部700は、第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度と第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度とがそれぞれ目標値になるように調整リアクタンスの値を調整するように構成されうる。   In the fifteenth to twentieth embodiments described with reference to FIGS. 26 to 31, the control unit 700 sets the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b to the target value V1T, respectively. The value of the adjustment reactance is adjusted so as to be V2T. Instead of such a configuration, the control unit 700 may be configured to adjust the adjustment reactance based on the plasma intensity near the first electrode 105a and the plasma intensity near the second electrode 105b. The plasma intensity near the first electrode 105a can be detected by, for example, a photoelectric conversion device. Similarly, the plasma intensity near the second electrode 105b can be detected by, for example, a photoelectric conversion device. The control unit 700 can be configured to adjust the value of the adjustment reactance such that the plasma intensity near the first electrode 105a and the plasma intensity near the second electrode 105b become target values.

次に、本発明の第21実施形態としてのプラズマ処理方法を説明する。第21実施形態としてのプラズマ処理方法は、第8乃至第20実施形態のいずれかのプラズマ処理装置1において基板112を処理する。該プラズマ処理方法は、第1電極105aに印加される第1電圧と第2電極105bに印加される第2電圧との関係が調整されるように調整リアクタンスを調整する工程と、該工程の後に、基板112を駆動機構114によって回転させながら処理する工程と、を含みうる。該処理は、基板112にスパッタリングによって膜を形成する工程、または、基板112をエッチングする工程を含みうる。   Next, a plasma processing method according to a twenty-first embodiment of the present invention will be described. In the plasma processing method according to the twenty-first embodiment, the substrate 112 is processed in the plasma processing apparatus 1 according to any of the eighth to twentieth embodiments. The plasma processing method includes a step of adjusting an adjustment reactance such that a relationship between a first voltage applied to the first electrode 105a and a second voltage applied to the second electrode 105b is adjusted, and after the step, And processing while rotating the substrate 112 by the driving mechanism 114. The treatment may include a step of forming a film on the substrate 112 by sputtering or a step of etching the substrate 112.

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, to make the scope of the present invention public, the following claims are appended.

1:プラズマ処理装置、10:本体、101:高周波電源、102:インピーダンス整合回路、103:バラン、104:ブロッキングキャパシタ、106:第1電極、107、108:絶縁体、109:ターゲット、110:真空容器、111:第2電極、112:基板、201:第1不平衡端子、202:第2不平衡端子、211:第1平衡端子、212:第2平衡端子、251:第1端子、252:第2端子、221:第1コイル、222:第2コイル、223:第3コイル、224:第4コイル、511a、511b、521a、521b、530:可変リアクタンス、700:制御部 1: plasma processing apparatus, 10: main body, 101: high frequency power supply, 102: impedance matching circuit, 103: balun, 104: blocking capacitor, 106: first electrode, 107, 108: insulator, 109: target, 110: vacuum Vessel, 111: second electrode, 112: substrate, 201: first unbalanced terminal, 202: second unbalanced terminal, 211: first balanced terminal, 212: second balanced terminal, 251: first terminal, 252: Second terminal, 221: first coil, 222: second coil, 223: third coil, 224: fourth coil, 511a, 511b, 521a, 521b, 530: variable reactance, 700: control unit

Claims (20)

第1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、
接地された真空容器と、
前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、
前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、
前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転させる駆動機構と、
を備えることを特徴とするプラズマ処理装置。
A balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal, and a second balanced terminal;
A grounded vacuum vessel,
A first electrode electrically connected to the first balanced terminal;
A second electrode electrically connected to the second balanced terminal;
An adjusting reactance that affects a relationship between a first voltage applied to the first electrode and a second voltage applied to the second electrode;
A substrate holding unit for holding the substrate,
A drive mechanism for rotating the substrate holding unit,
A plasma processing apparatus comprising:
前記第1電極は、第1部材を保持する第1保持面を有し、前記第2電極は、第2部材を保持する第2保持面を有し、前記第1保持面および前記第2保持面は、1つの平面に属している、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
The first electrode has a first holding surface for holding a first member, the second electrode has a second holding surface for holding a second member, and the first holding surface and the second holding surface. Faces belong to one plane,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1電極は、第1ターゲットを保持し、前記第2電極は、第2ターゲットを保持し、前記第1電極は前記第1ターゲットを介して前記基板の側の空間と対向し、前記第2電極は前記第2ターゲットを介して前記空間と対向する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
The first electrode holds a first target, the second electrode holds a second target, the first electrode faces a space on the side of the substrate via the first target, and The two electrodes face the space via the second target,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記調整リアクタンスは、(a)前記第1平衡端子と前記第1電極とを接続する第1経路に配置された可変リアクタンス、(b)前記第1電極と接地との間に配置された可変リアクタンス、(c)前記第2平衡端子と前記第2電極とを接続する第2経路に配置された可変リアクタンス、(d)前記第2電極と接地との間に配置された可変リアクタンス、および、(e)前記第1経路と前記第2経路とを接続する可変リアクタンス、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjustment reactance includes: (a) a variable reactance disposed on a first path connecting the first balanced terminal and the first electrode; and (b) a variable reactance disposed between the first electrode and ground. (C) a variable reactance disposed in a second path connecting the second balanced terminal and the second electrode; (d) a variable reactance disposed between the second electrode and ground; e) at least one of a variable reactance connecting the first path and the second path;
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein:
前記調整リアクタンスは、前記第1平衡端子と前記第1電極とを接続する第1経路に配置された第1可変リアクタンス、および、前記第2平衡端子と前記第2電極とを接続する第2経路に配置された第2可変リアクタンス、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjustment reactance includes a first variable reactance disposed on a first path connecting the first balanced terminal and the first electrode, and a second path connecting the second balanced terminal and the second electrode. At least one of a second variable reactance disposed at
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein:
前記第1可変リアクタンスは、可変インダクタを含み、
前記第2可変リアクタンスは、可変インダクタを含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。
The first variable reactance includes a variable inductor,
The second variable reactance includes a variable inductor,
The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein:
前記第1可変リアクタンスは、可変キャパシタを含み、
前記第2可変リアクタンスは、可変キャパシタを含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。
The first variable reactance includes a variable capacitor,
The second variable reactance includes a variable capacitor,
The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein:
前記調整リアクタンスは、前記第1電極と接地とを接続する第3経路に配置された第3可変リアクタンス、および、前記第2電極と接地とを接続する第4経路に配置された第4可変リアクタンス、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjustment reactance includes a third variable reactance disposed on a third path connecting the first electrode and ground, and a fourth variable reactance disposed on a fourth path connecting the second electrode and ground. Including at least one of
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein:
前記第3可変リアクタンスは、可変キャパシタを含み、
前記第4可変リアクタンスは、可変キャパシタを含む、
ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装置。
The third variable reactance includes a variable capacitor,
The fourth variable reactance includes a variable capacitor,
The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein:
前記第3可変リアクタンスは、可変インダクタを含み、
前記第4可変リアクタンスは、可変インダクタを含む、
ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装置。
The third variable reactance includes a variable inductor,
The fourth variable reactance includes a variable inductor,
The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein:
前記調整リアクタンスは、前記第1平衡端子と前記第1電極とを接続する第1経路と前記第2平衡端子と前記第2電極とを接続する第2経路とを接続する可変リアクタンスを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjustment reactance includes a variable reactance that connects a first path connecting the first balanced terminal and the first electrode and a second path connecting the second balanced terminal and the second electrode.
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein:
前記可変リアクタンスは、可変インダクタを含む、
ことを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理装置。
The variable reactance includes a variable inductor,
The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein:
前記可変リアクタンスは、可変キャパシタを含む、
ことを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理装置。
The variable reactance includes a variable capacitor,
The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein:
前記第1電極の電圧と前記第2電極の電圧とに基づいて前記調整リアクタンスを制御する制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
A control unit that controls the adjustment reactance based on the voltage of the first electrode and the voltage of the second electrode,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1電極の近傍におけるプラズマ強度と前記第2電極の近傍におけるプラズマ強度とに基づいて前記調整リアクタンスを制御する制御部を更に備える、
ことを特徴とする請求項1乃至13のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
A control unit that controls the adjusted reactance based on the plasma intensity near the first electrode and the plasma intensity near the second electrode;
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1平衡端子および前記第2平衡端子の側から前記第1電極および前記第2電極の側を見たときの前記第1平衡端子と前記第2平衡端子との間の抵抗成分をRpとし、前記第1不平衡端子と前記第1平衡端子との間のインダクタンスをXとしたときに、1.5≦X/Rp≦5000を満たす、
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
A resistance component between the first balanced terminal and the second balanced terminal when the first electrode and the second electrode are viewed from the first balanced terminal and the second balanced terminal is represented by Rp. , Satisfying 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000, where X is an inductance between the first unbalanced terminal and the first balanced terminal.
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 15, wherein:
前記バランは、前記第1不平衡端子と前記第1平衡端子とを接続する第1コイルと、前記第2不平衡端子と前記第2平衡端子とを接続する第2コイルとを有する、
ことを特徴とする請求項1乃至16のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
The balun includes a first coil that connects the first unbalanced terminal and the first balanced terminal, and a second coil that connects the second unbalanced terminal and the second balanced terminal.
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記バランは、前記第1平衡端子と前記第2平衡端子との間に接続された第3コイルおよび第4コイルを更に有し、前記第3コイルおよび前記第4コイルは、前記第3コイルと前記第4コイルとの接続ノードの電圧を前記第1平衡端子の電圧と前記第2平衡端子の電圧との中点とするように構成されている、
ことを特徴とする請求項17に記載のプラズマ処理装置。
The balun further includes a third coil and a fourth coil connected between the first balanced terminal and the second balanced terminal, wherein the third coil and the fourth coil are connected to the third coil. A voltage at a connection node with the fourth coil is set to a midpoint between a voltage at the first balanced terminal and a voltage at the second balanced terminal.
The plasma processing apparatus according to claim 17, wherein:
高周波電源と、
前記高周波電源と前記バランとの間に配置されたインピーダンス整合回路と、
を更に備えることを特徴とする請求項1乃至18のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
A high frequency power supply,
An impedance matching circuit disposed between the high-frequency power supply and the balun;
The plasma processing apparatus according to any one of claims 1 to 18, further comprising:
第1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる駆動機構と、を備えるプラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記関係が調整されるように前記調整リアクタンスを調整する工程と、
前記工程の後に、前記基板を前記駆動機構によって回転させながら処理する工程と、
を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
A balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal, and a second balanced terminal; a grounded vacuum vessel; and a first electrode electrically connected to the first balanced terminal. A second electrode electrically connected to the second balanced terminal; an adjusting reactance that affects a relationship between a first voltage applied to the first electrode and a second voltage applied to the second electrode; A substrate processing method for processing a substrate in a plasma processing apparatus including a substrate holding unit that holds a substrate, and a driving mechanism that rotates the substrate holding unit,
Adjusting the adjustment reactance such that the relationship is adjusted;
After the step, processing while rotating the substrate by the drive mechanism,
A plasma processing method comprising:
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