JP4727377B2 - 真空処理装置、真空処理装置における高周波電力供給方法 - Google Patents
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Description
本発明の実施の形態1に係わる真空処理装置の概略構成を図2に示す。本実施の形態に係わる真空処理装置50は、プラズマガスを発生するための真空室62内のグランド上に設置される、例えば太陽電池パネル用の大型ガラス基板63に対向して、真空チャンバ51の内壁に支持絶縁ガイシ53を介して配設されるプラズマ電極54と、プラズマ電極54に対して大型ガラス基板63と反対方向に設置され、真空室62内部に設置されている基板63以外の構成要素にプラズマ電極54により発生されるプラズマからの生成物が付着するのを防止するための防着板64とを備えている。また、真空室62内に設置されるプラズマ電極54には、真空室外部に設置される高周波電源58Aおよび58Bから出力される高周波電力を伝送するための給電線路がそれぞれプラズマ電極54の上下端部を介して接続されている。特に、本実施の形態に係わる真空処理装置50においては、真空室62内部における給電線路として、大電力を伝送することのできるマイクロストリップライン52Aおよび52Bを備えている。
本実施の形態に係わる真空処理装置50が起動すると、高周波電源58Aおよび58Bから、規定された同じ周波数を有する高周波電力が、同じ電圧位相で出力される。同じ電圧位相で出力された高周波電力は、高周波電源58A、58Bとそれぞれの給電線路(50Ω)とのインピーダンス整合をするためのインピーダンス整合回路59A、59Bを介して分配器60A、60Bに入力される。分配器60Bから出力された電力は、同軸ケーブル61Bを通って導入端子57bを介して真空室62内部に導入される。そして、導入端子57bとマイクロストリップライン52Bを電気的に接続する銅やステンレスなどの導体板56bを通って真空室62の真空チャンバ51内壁面をグランドとするマイクロストリップライン52Bに入力される。そして当該高周波電力は、マイクロストリップライン52Bを伝送し、最終的に電極の上端部とマイクロストリップライン52Bとを電気的に接続する銅やステンレスなどの導体板55bを介してプラズマ電極54に入力される。一方、分配器60Aから出力された高周波電力は、同軸ケーブル61Aを通って導入端子57aを介して真空室62内部に導入される。そして、導入端子57bとマイクロストリップライン52Bを電気的に接続する銅やステンレスなどの導体板56aを通って真空室62の真空チャンバ51内壁面をグランドとするマイクロストリップライン52Aに入力される。そして当該高周波電力は、マイクロストリップライン52Aを伝送し、最終的に電極の下端部とマイクロストリップライン52Aとを電気的に接続する銅やステンレスなどの導体板55aを介してプラズマ電極54に入力される。
本発明の実施の形態2に係わる真空処理装置の基本的な構成および当該真空処理装置における高周波電力供給方法は、実施の形態1におけるそれらと同様である。但し、本実施の形態に係わる真空処理装置50に備わるマイクロストリップラインのパターンは、実施の形態1におけるマイクロストリップラインが、真空チャンバ51の壁面に設けられた導入端子57a、57bとプラズマ電極54との間におけるインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合部となる。
(d)インピーダンス整合部(導体52b2、アルミナ基板52a2)となるマイクロストリップラインにおいて、導入端子57a、57bとプラズマ電極54との間におけるインピーダンス整合を行うことにより、高周波電源58A、58Bから見た電圧定在波比(VSWR)を小さくすることが出来る。これにより、給電線路上において定在波に起因するジュール発熱を抑制することができる、信頼性の高い真空処理装置を実現できる。
本発明の実施の形態3に係わる真空処理装置の基本的な構成および当該真空処理装置における高周波電力供給方法は、実施の形態2におけるそれらと同様である。但し、本実施の形態に係わる真空処理装置50に備わるマイクロストリップラインのパターンは、さらに、実施の形態2に備えられているインピーダンス整合部に対して並列に接続される、あるいは当該インピーダンス整合部とプラズマ電極54の上端部あるいは下端部との間に直列に接続される、上記インピーダンス整合部の出力端部から見たインピーダンスが純抵抗分となるようにするリアクタンス整合部を備えている。
(f)実施の形態2に備えられているインピーダンス整合部に加えて、さらにインピーダンス整合部の出力端部から見たインピーダンスが純抵抗分となるようにするリアクタンス整合部を備えているため、高周波電源58A,58B側から見たプラズマ電極54の負荷が純抵抗になっている。このため、高周波電源58A,58B側から見ると、プラズマ電極54に対して完全な整合を取ることができ、電力損失を0.1%というレベルにまで抑制することができる。
本発明の実施の形態4に係わる真空処理装置の基本的な構成および当該真空処理装置における高周波電力供給方法は、実施の形態3におけるそれらと同様である。但し、本実施の形態に係わる真空処理装置50に備わるマイクロストリップラインのパターンにおいては、より広帯域な周波数に対応するために、インピーダンス整合部が多段構造を有している。
(g)プラズマ電極54におけるプラズマコントロールにおいて、位相変調以外に複数周波数の重畳や周波数変調による方法の適用が容易となる。このため、高周波電源58A,58B側から見ると、実施の形態1〜3よりさらに広帯域な周波数に渡って、プラズマ電極54に対する完全整合を取ることができる。
1B…高周波電源B
2A、2B…マッチングボックス
3A、3B…電力分配器
4A、4B…ガスヘッダ
5…ラダー電極
6…基板
7…アース電極
8…同軸ケーブル(上側)
9…同軸ケーブル(下側)
10…真空チャンバ
11…防着板
50…真空処理装置
51…真空チャンバ(壁)
52…マイクロストリップライン
52a、52a1、52a2、52a3、52a4…導体
52b、52b1、52b2、52b3、52b4…誘電体
52c…カバー材
53…支持絶縁ガイシ
54…プラズマ電極
55a、55b、56a、56b…導体板
57…導入端子
58A、58B…高周波電源
59A、59B…整合回路
60A、60B…分配器
61A、61B…同軸ケーブル
62…真空室
63…基板
64…防着板
70、72…穴
71、73…長穴
74…固定ボルト
75…絶縁ボルト
Claims (7)
- 真空室と、
前記真空室の内壁に設定されるグランド上に載置される基板に対向するように配設される電極と、
前記電極に対して前記基板と反対方向に配設され、前記グランドと電気的に接続される防着板と、
前記電極の両方の端部それぞれと、前記電極の両方の端部それぞれに対応して、外部に配置されている高周波電源から出力される高周波電力を前記真空室の内部に導入するための前記真空室の壁部に設けられる導入端子とを接続し、前記高周波電源から出力される前記高周波電力を前記電極の両方の前記端部それぞれに伝送するためのマイクロストリップラインと
を具備し、
前記マイクロストリップラインは、それぞれ前記マイクロストリップラインのグランドが前記真空室の内壁に設定される前記グランドと一致するように配設され、
また、前記マイクロストリップラインは、
前記高周波電源から出力される電力の周波数における電磁波波長の4分の1の長さに設定された、前記導入端子と前記電極との間におけるインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合部を含み、前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記導入端子のインピーダンスと前記電極のインピーダンスの中間の値とされる第1マイクロストリップライン、
前記高周波電源から出力される電力の周波数における電磁波波長の4分の1の長さに設定され、前記インピーダンス整合部とリアクタンス整合部を含み、前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記導入端子のインピーダンスと前記電極のインピーダンスとの中間の値とされるとともに、該リアクタンス整合部はリアクタンス成分を除去してインピーダンスが純抵抗成分となり、前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記電極のインピーダンスの値とされるとされる第2マイクロストリップライン、
及び前記高周波電源から出力される電力の周波数における電磁波波長の4分の1の2倍の長さに設定されるとともに、多段構造の前記インピーダンス整合部とリアクタンス整合部を含み、該リアクタンス整合部はリアクタンス成分を除去してインピーダンスが純抵抗成分となり、該多段構造の前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記電極のインピーダンスの値とされる第3マイクロストリップラインの何れかとされる真空処理装置。 - 請求項1に記載の真空処理装置において、
第3マイクロストリップラインの前記インピーダンス整合部は、複数の線路幅を有する導体パターンにより構成される真空処理装置。 - 請求項1または2に記載の真空処理装置において、
前記第2マイクロストリップライン又は前記第3マイクロストリップラインは、前記インピーダンス整合部に対して並列に接続される、あるいは前記インピーダンス整合部と前記電極の前記端部との間に直列に接続される、前記インピーダンス整合部の出力端部から見たインピーダンスが純抵抗分となるようにする前記リアクタンス整合部を備える真空処理装置。 - 請求項1から3までの少なくとも一項に記載の真空処理装置において、
前記マイクロストリップラインの導体部は、全周を誘電体で充填される真空処理装置。 - 請求項1から4までの少なくとも一項に記載の真空処理装置において、
外部に配置されている前記高周波電源から出力される前記高周波電力の電流周波数は、10MHzから200MHzまでの周波数帯域を包括する真空処理装置。 - 真空室と、
前記真空室の内壁に設定されるグランド上に載置される基板に対向するように配設される電極と、
前記電極に対して前記基板と反対方向に配設され、前記グランドと電気的に接続される防着板と、
前記電極の両方の端部それぞれと、前記電極の両方の端部それぞれに対応して、外部に配置されている高周波電源から出力される高周波電力を前記真空室の内部に導入するための前記真空室の壁部に設けられる導入端子とを接続し、前記高周波電源から出力される前記高周波電力を前記電極の両方の前記端部それぞれに伝送するためのマイクロストリップラインと
を具備し、
前記マイクロストリップラインは、それぞれ前記マイクロストリップラインのグランドが前記真空室の内壁に設定される前記グランドと一致するように配設され、
また、前記マイクロストリップラインは、
前記高周波電源から出力される電力の周波数における電磁波波長の4分の1の長さに設定された、前記導入端子と前記電極との間におけるインピーダンスを整合するためのインピーダンス整合部を含み、前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記導入端子のインピーダンスと前記電極のインピーダンスの中間の値とされる第1マイクロストリップライン、
前記高周波電源から出力される電力の周波数における電磁波波長の4分の1の長さに設定され、前記インピーダンス整合部とリアクタンス整合部を含み、前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記導入端子のインピーダンスと前記電極のインピーダンスとの中間の値とされるとともに、該リアクタンス整合部はリアクタンス成分を除去してインピーダンスが純抵抗成分となり、前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記電極のインピーダンスの値とされるとされる第2マイクロストリップライン、
及び前記高周波電源から出力される電力の周波数における電磁波波長の4分の1の2倍の長さに設定されるとともに、多段構造の前記インピーダンス整合部とリアクタンス整合部を含み、該リアクタンス整合部はリアクタンス成分を除去してインピーダンスが純抵抗成分となり、該多段構造の前記インピーダンス整合部のインピーダンスの値が前記電極のインピーダンスの値とされる第3マイクロストリップライン
の何れかとされる真空処理装置の高周波電力供給方法であって、
外部に配置されている高周波電源から出力される高周波電力を真空室の内部に導入するための前記真空室の壁部に設けられる導入端子に供給する高周波電力供給ステップと、
前記導入端子と接続されるマイクロストリップラインを介して、前記電極のそれぞれの前記端部に前記高周波電力を入力する高周波電力入力ステップとを具備する高周波電力供給方法。 - 請求項6に記載の真空処理装置における高周波電力供給方法において、
前記高周波電力入力ステップは、前記第2マイクロストリップライン又は前記第3マイクロストリップラインが、前記インピーダンス整合部に対して並列に接続される、あるいは前記インピーダンス整合部と前記電極の前記端部との間に直列に接続される、前記インピーダンス整合部の出力端部から見たインピーダンスが純抵抗分となるようにする前記リアクタンス整合部を備えたマイクロストリップラインを介して、前記電極のそれぞれの前記端部に前記高周波電力を入力する高周波電力供給方法。
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