JPH11297495A - プラズマ装置 - Google Patents
プラズマ装置Info
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- JPH11297495A JPH11297495A JP10097980A JP9798098A JPH11297495A JP H11297495 A JPH11297495 A JP H11297495A JP 10097980 A JP10097980 A JP 10097980A JP 9798098 A JP9798098 A JP 9798098A JP H11297495 A JPH11297495 A JP H11297495A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、電力損失の小さなプラズマ装置に
を提供する。 【解決手段】 本発明に係るプラズマ装置は、真空容器
と、被処理体を載置した電極と、高周波発振器、多段の
高周波増幅器及び整合回路から構成され、該電極に高周
波電力を印加するために用いる電力供給手段と、略々特
性インピーダンスの定まった分布定数線路と、整合回路
を有するマッチングボックスと、圧力制御手段と、原料
供給手段と、を備えたプラズマ装置において、前記電力
供給手段を構成する整合回路は、少なくともインダク
タ、キャパシタ及び可変キャパシタを有し、前記電極と
前記電力供給手段との間に前記分布定数線路及び前記マ
ッチングボックスを構成する整合回路を設けず、前記電
極と前記電力供給手段とを導体で直結させたことを特徴
とする。
を提供する。 【解決手段】 本発明に係るプラズマ装置は、真空容器
と、被処理体を載置した電極と、高周波発振器、多段の
高周波増幅器及び整合回路から構成され、該電極に高周
波電力を印加するために用いる電力供給手段と、略々特
性インピーダンスの定まった分布定数線路と、整合回路
を有するマッチングボックスと、圧力制御手段と、原料
供給手段と、を備えたプラズマ装置において、前記電力
供給手段を構成する整合回路は、少なくともインダク
タ、キャパシタ及び可変キャパシタを有し、前記電極と
前記電力供給手段との間に前記分布定数線路及び前記マ
ッチングボックスを構成する整合回路を設けず、前記電
極と前記電力供給手段とを導体で直結させたことを特徴
とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ装置に係る。
より詳細には、電力供給手段から電極に供給される電力
損失の小さなプラズマ装置に関する。
より詳細には、電力供給手段から電極に供給される電力
損失の小さなプラズマ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、プラズマ装置で処理される被処理
体、例えば半導体基板や液晶ディスプレイ用の基板は、
ますます大型化される傾向にある。従来のプラズマ装置
では、被処理体が載置される電極に高周波電力を印加さ
せて用いる場合が多々ある。
体、例えば半導体基板や液晶ディスプレイ用の基板は、
ますます大型化される傾向にある。従来のプラズマ装置
では、被処理体が載置される電極に高周波電力を印加さ
せて用いる場合が多々ある。
【０００３】その従来例としては、図５に示す構成の装
置が挙げられる。図５において、５０１は電力供給手
段、５０２は高周波発振器、５０３は多段の高周波増幅
器、４０４は整合回路、５０５は導体、５０６は真空容
器、５０７は電極、５０８は被処理体、５０９はプラズ
マ、５１０は分布定数線路、５１１はマッチングボック
ス、５１２は整合回路である。そして、図５における整
合回路５０４又は整合回路５１２は、例えば、図６に示
すような電気回路からなっている。すなわち、これらの
整合回路は、入力端６０１と出力端６０２との間に、イ
ンダクタ６０３、キャパシタ６０４及び可変キャパシタ
６０５が図のように接続された構成を有する。但し、可
変キャパシタ６０５として、整合回路５０４では半固定
可変キャパシタが、整合回路５１２では可変キャパシタ
が用いられるという違いがある。
置が挙げられる。図５において、５０１は電力供給手
段、５０２は高周波発振器、５０３は多段の高周波増幅
器、４０４は整合回路、５０５は導体、５０６は真空容
器、５０７は電極、５０８は被処理体、５０９はプラズ
マ、５１０は分布定数線路、５１１はマッチングボック
ス、５１２は整合回路である。そして、図５における整
合回路５０４又は整合回路５１２は、例えば、図６に示
すような電気回路からなっている。すなわち、これらの
整合回路は、入力端６０１と出力端６０２との間に、イ
ンダクタ６０３、キャパシタ６０４及び可変キャパシタ
６０５が図のように接続された構成を有する。但し、可
変キャパシタ６０５として、整合回路５０４では半固定
可変キャパシタが、整合回路５１２では可変キャパシタ
が用いられるという違いがある。
【０００４】上記構成の装置では、被処理体５０８のサ
イズが大型化するにつれて、この高周波電力が印加され
る電極５０７と接地電位（例えば真空容器５０６の壁
面）との間のインピーダンス、すなわちプラズマのイン
ピーダンスは減少する傾向にあった。具体的には、実用
化が目前となっている直径３００ｍｍウェハが被処理体
４０８の場合、プロセスに必要なプラズマ密度を得よう
とすると、プラズマのインピーダンスは１Ω以下になる
ことが、本発明者の研究により判明した。
イズが大型化するにつれて、この高周波電力が印加され
る電極５０７と接地電位（例えば真空容器５０６の壁
面）との間のインピーダンス、すなわちプラズマのイン
ピーダンスは減少する傾向にあった。具体的には、実用
化が目前となっている直径３００ｍｍウェハが被処理体
４０８の場合、プロセスに必要なプラズマ密度を得よう
とすると、プラズマのインピーダンスは１Ω以下になる
ことが、本発明者の研究により判明した。
【０００５】通常、電力供給手段５０１から出力された
高周波電力は、分布定数線路５１０とマッチングボック
ス５１１とを介して電極５０７に供給され、分布定数線
路５１０としては特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケ
ーブルが用いられる。すなわち、整合回路５１２には、
１Ω以下の負荷インピーダンスを５０Ωに整合させるこ
とが要求される。整合回路では、一般に負荷インピーダ
ンスと整合時の入力インピーダンスの差が大きいほど、
整合回路内部での電力損失が増加する傾向にある。特
に、上述したような大型の基板を用いた場合には、この
電力損失が３８％程度もあることが分かった。従って、
被処理体５０８のサイズが大型化した場合、整合回路５
１２内で多大な電力損失が発生し、プラズマに効率よく
高周波電力を供給できない、という問題があった。
高周波電力は、分布定数線路５１０とマッチングボック
ス５１１とを介して電極５０７に供給され、分布定数線
路５１０としては特性インピーダンスが５０Ωの同軸ケ
ーブルが用いられる。すなわち、整合回路５１２には、
１Ω以下の負荷インピーダンスを５０Ωに整合させるこ
とが要求される。整合回路では、一般に負荷インピーダ
ンスと整合時の入力インピーダンスの差が大きいほど、
整合回路内部での電力損失が増加する傾向にある。特
に、上述したような大型の基板を用いた場合には、この
電力損失が３８％程度もあることが分かった。従って、
被処理体５０８のサイズが大型化した場合、整合回路５
１２内で多大な電力損失が発生し、プラズマに効率よく
高周波電力を供給できない、という問題があった。
【０００６】このような電力損失は、電力供給手段５０
１の内部でも発生する。電力供給手段５０１、例えば出
力電力が数ｋＷ以下の高周波電源では、多段の高周波増
幅器５０３として機能する増幅素子としてバイポーラト
ランジスタや電界効果トランジスタなどが用いられてい
る。これらの増幅素子の出力インピーダンスは通常数Ω
であった。従って、電力供給手段５０１は、増幅素子の
出力インピーダンスを、分布定数線路５１０をなす同軸
ケーブルの特性インピーダンスである５０Ωに整合させ
るために、整合回路５０４を内蔵する必要があった。こ
の整合回路５０４の入出力間のインピーダンスの差が大
きいため、同様に多大な電力損失が発生するという問題
があった。
１の内部でも発生する。電力供給手段５０１、例えば出
力電力が数ｋＷ以下の高周波電源では、多段の高周波増
幅器５０３として機能する増幅素子としてバイポーラト
ランジスタや電界効果トランジスタなどが用いられてい
る。これらの増幅素子の出力インピーダンスは通常数Ω
であった。従って、電力供給手段５０１は、増幅素子の
出力インピーダンスを、分布定数線路５１０をなす同軸
ケーブルの特性インピーダンスである５０Ωに整合させ
るために、整合回路５０４を内蔵する必要があった。こ
の整合回路５０４の入出力間のインピーダンスの差が大
きいため、同様に多大な電力損失が発生するという問題
があった。
【０００７】上述したように、従来の装置は、被処理体
の大口径化に伴い、大きな電力損失の影響を受けて、高
いプラズマ密度が得られない、という問題が明らかにな
ってきた。その結果、電極に載置された被処理体に対す
るプラズマ処理速度が低くなってしまう傾向にあった。
の大口径化に伴い、大きな電力損失の影響を受けて、高
いプラズマ密度が得られない、という問題が明らかにな
ってきた。その結果、電極に載置された被処理体に対す
るプラズマ処理速度が低くなってしまう傾向にあった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、被処理体の
大口径化が図られても、電力供給手段から電極に供給さ
れる電力損失が小さいため、高いプラズマ密度を維持す
ることができる、プラズマ装置を提供することを目的と
する。
大口径化が図られても、電力供給手段から電極に供給さ
れる電力損失が小さいため、高いプラズマ密度を維持す
ることができる、プラズマ装置を提供することを目的と
する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明に係る第１のプラ
ズマ装置は、真空容器と、被処理体を載置すると共に、
該真空容器の内部空間にプラズマを発生させるため又は
該被処理体にバイアスを印加するために用いる電極と、
高周波発振器、多段の高周波増幅器及び整合回路から構
成され、該電極に高周波電力を印加するために用いる電
力供給手段と、該電力供給手段から出力された高周波電
力を伝達する、略々特性インピーダンスの定まった分布
定数線路と、該分布定数線路と該電極との間に配置さ
れ、整合回路を有するマッチングボックスと、該真空容
器の内部圧力を調整する圧力制御手段と、該真空容器の
内部に該プラズマの原料を導入する原料供給手段と、を
備えたプラズマ装置において、前記電力供給手段を構成
する整合回路は、少なくともインダクタ、キャパシタ及
び可変キャパシタを有し、前記電極と前記電力供給手段
との間に前記分布定数線路及び前記マッチングボックス
を構成する整合回路を設けず、前記電極と前記電力供給
手段とを導体で直結させたことを特徴とする。
ズマ装置は、真空容器と、被処理体を載置すると共に、
該真空容器の内部空間にプラズマを発生させるため又は
該被処理体にバイアスを印加するために用いる電極と、
高周波発振器、多段の高周波増幅器及び整合回路から構
成され、該電極に高周波電力を印加するために用いる電
力供給手段と、該電力供給手段から出力された高周波電
力を伝達する、略々特性インピーダンスの定まった分布
定数線路と、該分布定数線路と該電極との間に配置さ
れ、整合回路を有するマッチングボックスと、該真空容
器の内部圧力を調整する圧力制御手段と、該真空容器の
内部に該プラズマの原料を導入する原料供給手段と、を
備えたプラズマ装置において、前記電力供給手段を構成
する整合回路は、少なくともインダクタ、キャパシタ及
び可変キャパシタを有し、前記電極と前記電力供給手段
との間に前記分布定数線路及び前記マッチングボックス
を構成する整合回路を設けず、前記電極と前記電力供給
手段とを導体で直結させたことを特徴とする。
【００１０】上記第１のプラズマ装置の構成では、電極
と高周波増幅器の最終段との間に１つの整合回路のみを
設置すればよく、その整合回路の入出力間のインピーダ
ンスの差が小さいため、整合回路における電力損失は、
従来のプラズマ装置と比較して圧倒的に小さくすること
ができる。従って、被処理体の大口径化が図られても、
電力供給手段から電極に供給される電力損失は著しく小
さくなるので、高いプラズマ密度を維持できるプラズマ
装置が得られる。
と高周波増幅器の最終段との間に１つの整合回路のみを
設置すればよく、その整合回路の入出力間のインピーダ
ンスの差が小さいため、整合回路における電力損失は、
従来のプラズマ装置と比較して圧倒的に小さくすること
ができる。従って、被処理体の大口径化が図られても、
電力供給手段から電極に供給される電力損失は著しく小
さくなるので、高いプラズマ密度を維持できるプラズマ
装置が得られる。
【００１１】本発明に係る第２のプラズマ装置は、真空
容器と、被処理体を載置すると共に、該真空容器の内部
空間にプラズマを発生させるため又は該被処理体にバイ
アスを印加するために用いる電極と、高周波発振器、多
段の高周波増幅器及び整合回路から構成され、該電極に
高周波電力を印加するために用いる電力供給手段と、該
電力供給手段から出力された高周波電力を伝達する、略
々特性インピーダンスの定まった分布定数線路と、該分
布定数線路と該電極との間に配置され、整合回路を有す
るマッチングボックスと、該真空容器の内部圧力を調整
する圧力制御手段と、該真空容器の内部に該プラズマの
原料を導入する原料供給手段と、を備えたプラズマ装置
において、前記電力供給手段を構成する多段の高周波増
幅器のうち少なくとも最終段を、前記分布定数線路と前
記マッチングボックスを構成する整合回路との間に移設
したことを特徴とする。
容器と、被処理体を載置すると共に、該真空容器の内部
空間にプラズマを発生させるため又は該被処理体にバイ
アスを印加するために用いる電極と、高周波発振器、多
段の高周波増幅器及び整合回路から構成され、該電極に
高周波電力を印加するために用いる電力供給手段と、該
電力供給手段から出力された高周波電力を伝達する、略
々特性インピーダンスの定まった分布定数線路と、該分
布定数線路と該電極との間に配置され、整合回路を有す
るマッチングボックスと、該真空容器の内部圧力を調整
する圧力制御手段と、該真空容器の内部に該プラズマの
原料を導入する原料供給手段と、を備えたプラズマ装置
において、前記電力供給手段を構成する多段の高周波増
幅器のうち少なくとも最終段を、前記分布定数線路と前
記マッチングボックスを構成する整合回路との間に移設
したことを特徴とする。
【００１２】上記第２のプラズマ装置の構成では、第１
のプラズマ装置の場合と同様に、電極と高周波増幅器の
最終段との間に１つの整合回路のみを設置すればよく、
その整合回路の入出力間のインピーダンスの差が小さい
ため、整合回路における電力損失は、従来のプラズマ装
置と比較して圧倒的に小さくすることができる。また、
電力供給手段の一部のみがマッチングボックス内に移設
されるため、上記構成のプラズマ装置におけるマッチン
グボックスのサイズは、第１のプラズマ装置における電
力供給手段のサイズと比較して小さくできる。その結
果、プラズマ装置近傍における装置レイアウトの自由度
が向上する。
のプラズマ装置の場合と同様に、電極と高周波増幅器の
最終段との間に１つの整合回路のみを設置すればよく、
その整合回路の入出力間のインピーダンスの差が小さい
ため、整合回路における電力損失は、従来のプラズマ装
置と比較して圧倒的に小さくすることができる。また、
電力供給手段の一部のみがマッチングボックス内に移設
されるため、上記構成のプラズマ装置におけるマッチン
グボックスのサイズは、第１のプラズマ装置における電
力供給手段のサイズと比較して小さくできる。その結
果、プラズマ装置近傍における装置レイアウトの自由度
が向上する。
【００１３】本発明に係る第３のプラズマ装置は、真空
容器と、被処理体を載置すると共に、該真空容器の内部
空間にプラズマを発生させるため又は該被処理体にバイ
アスを印加するために用いる電極と、高周波発振器、多
段の高周波増幅器及び整合回路から構成され、該電極に
高周波電力を印加するために用いる電力供給手段と、該
電力供給手段から出力された高周波電力を伝達する、略
々特性インピーダンスの定まった分布定数線路と、該分
布定数線路と該電極との間に配置され、整合回路を有す
るマッチングボックスと、該真空容器の内部圧力を調整
する圧力制御手段と、該真空容器の内部に該プラズマの
原料を導入する原料供給手段と、を備えたプラズマ装置
において、前記分布定数線路の特性インピーダンスが１
０Ω以下であることを特徴とする。
容器と、被処理体を載置すると共に、該真空容器の内部
空間にプラズマを発生させるため又は該被処理体にバイ
アスを印加するために用いる電極と、高周波発振器、多
段の高周波増幅器及び整合回路から構成され、該電極に
高周波電力を印加するために用いる電力供給手段と、該
電力供給手段から出力された高周波電力を伝達する、略
々特性インピーダンスの定まった分布定数線路と、該分
布定数線路と該電極との間に配置され、整合回路を有す
るマッチングボックスと、該真空容器の内部圧力を調整
する圧力制御手段と、該真空容器の内部に該プラズマの
原料を導入する原料供給手段と、を備えたプラズマ装置
において、前記分布定数線路の特性インピーダンスが１
０Ω以下であることを特徴とする。
【００１４】上記第３のプラズマ装置の構成では、従来
のプラズマ装置と同様に電極と高周波増幅器の最終段と
の間に２つの整合回路が必要であるが、それら整合回路
の入出力間のインピーダンスの差が従来よりも小さいた
め、整合回路における電力損失を、従来のプラズマ装置
と比較して極めて小さくすることができる。
のプラズマ装置と同様に電極と高周波増幅器の最終段と
の間に２つの整合回路が必要であるが、それら整合回路
の入出力間のインピーダンスの差が従来よりも小さいた
め、整合回路における電力損失を、従来のプラズマ装置
と比較して極めて小さくすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下では、本発明に係る実施の形
態を図面を参照して説明する。
態を図面を参照して説明する。
【００１６】（第一の実施の形態）図１は、本発明に係
るプラズマ装置の一例を示す模式的な断面図であり、従
来の装置で用いられていた略々特性インピーダンスの定
まった分布定数線路及びマッチングボックスを構成する
整合回路を省き、電極と電力供給手段を導体で直結した
構成を有する。図１において、１０１は電力供給手段、
１０２は高周波発振器、１０３は多段の高周波増幅器、
１０４は整合回路、１０５は導体、１０６は真空容器、
１０７は電極、１０８は被処理体、１０９はプラズマで
ある。
るプラズマ装置の一例を示す模式的な断面図であり、従
来の装置で用いられていた略々特性インピーダンスの定
まった分布定数線路及びマッチングボックスを構成する
整合回路を省き、電極と電力供給手段を導体で直結した
構成を有する。図１において、１０１は電力供給手段、
１０２は高周波発振器、１０３は多段の高周波増幅器、
１０４は整合回路、１０５は導体、１０６は真空容器、
１０７は電極、１０８は被処理体、１０９はプラズマで
ある。
【００１７】電力供給手段１０１は、高周波発振器１０
２、多段の高周波増幅器１０３及び整合回路１０４から
構成されており、電力供給手段１０１の出力は導体１０
５を介して電極１０７に直結されている。電極１０７の
上には被処理体１０８が設けてある。多段の高周波増幅
器１０３としては、複数のバイポーラトランジスタ、イ
ンダクタ、キャパシタ、直流電源等から構成される電気
回路を、整合回路１０４としては、図６に示す電気回路
のものを用いた。但し、整合回路１０４では半固定可変
キャパシタではなく、可変キャパシタを用いた。
２、多段の高周波増幅器１０３及び整合回路１０４から
構成されており、電力供給手段１０１の出力は導体１０
５を介して電極１０７に直結されている。電極１０７の
上には被処理体１０８が設けてある。多段の高周波増幅
器１０３としては、複数のバイポーラトランジスタ、イ
ンダクタ、キャパシタ、直流電源等から構成される電気
回路を、整合回路１０４としては、図６に示す電気回路
のものを用いた。但し、整合回路１０４では半固定可変
キャパシタではなく、可変キャパシタを用いた。
【００１８】まず、原料供給手段（不図示）からプラズ
マ１０９の原料を導入した後、圧力制御手段（不図示）
を用いて真空容器１０６の内部を所定の圧力に調整し
た。
マ１０９の原料を導入した後、圧力制御手段（不図示）
を用いて真空容器１０６の内部を所定の圧力に調整し
た。
【００１９】次いで、電力供給手段１０１から電極１０
７に高周波電力を印加し、被処理体１０８の上空にプラ
ズマ１０９を発生させることによって、被処理体１０８
に対してプラズマ処理を行った。
７に高周波電力を印加し、被処理体１０８の上空にプラ
ズマ１０９を発生させることによって、被処理体１０８
に対してプラズマ処理を行った。
【００２０】その際、被処理体１０８と同じサイズの電
極１０７上に、被処理体１０８として直径が３００ｍｍ
のＳｉウェハを載置し、電力供給手段１０１から電極１
０７に高周波電力（周波数＝２７ＭＨｚ、電力＝２ｋ
Ｗ）を供給した。この場合、整合回路１０４における電
力損失は６％であることが分かった。ここで、電力損失
は、整合回路１０４の整合時の入力、及び出力端子の高
周波電流と高周波電圧の振動波形より算出した数値であ
る。
極１０７上に、被処理体１０８として直径が３００ｍｍ
のＳｉウェハを載置し、電力供給手段１０１から電極１
０７に高周波電力（周波数＝２７ＭＨｚ、電力＝２ｋ
Ｗ）を供給した。この場合、整合回路１０４における電
力損失は６％であることが分かった。ここで、電力損失
は、整合回路１０４の整合時の入力、及び出力端子の高
周波電流と高周波電圧の振動波形より算出した数値であ
る。
【００２１】一方、図５に示す従来の装置、すなわち、
電極５０７と電力供給手段５０１との間に分布定数線路
５１０及びマッチングボックス５１１を設けた装置にお
いて、被処理体５０８及び電極５０７のサイズと、電力
印加条件を上記同様とした場合には、整合回路５０４と
整合回路５１２の電力損失の和は４７％であった。
電極５０７と電力供給手段５０１との間に分布定数線路
５１０及びマッチングボックス５１１を設けた装置にお
いて、被処理体５０８及び電極５０７のサイズと、電力
印加条件を上記同様とした場合には、整合回路５０４と
整合回路５１２の電力損失の和は４７％であった。
【００２２】従って、図１に示すように、分布定数線路
及びマッチングボックスを構成する整合回路を省き、電
極と電力供給手段を導体で直結した構成とすることによ
って、電力損失を著しく改善できることが明らかとなっ
た。
及びマッチングボックスを構成する整合回路を省き、電
極と電力供給手段を導体で直結した構成とすることによ
って、電力損失を著しく改善できることが明らかとなっ
た。
【００２３】（第二の実施の形態）図２は、本発明に係
るプラズマ装置の他の一例を示す模式的な断面図であ
る。
るプラズマ装置の他の一例を示す模式的な断面図であ
る。
【００２４】図２のプラズマ装置は、電力供給手段を構
成する多段の高周波増幅器のうち少なくとも最終段を、
分布定数線路とマッチングボックスを構成する整合回路
との間に移設した構成を有する点が、図５に示した従来
のプラズマ装置と異なる。
成する多段の高周波増幅器のうち少なくとも最終段を、
分布定数線路とマッチングボックスを構成する整合回路
との間に移設した構成を有する点が、図５に示した従来
のプラズマ装置と異なる。
【００２５】図２において、２０１は電力供給手段、２
０２は高周波発振器、２０３’は多段の高周波増幅器の
うち最終段を取り除いた部分、２０３”は多段の高周波
増幅器のうち最終段のみ移設した部分、２０４は整合回
路、２０５は導体、２０６は真空容器、２０７は電極、
２０８は被処理体、２０９はプラズマ、２１０は分布定
数線路、２１１はマッチングボックス、２１２は整合回
路である。
０２は高周波発振器、２０３’は多段の高周波増幅器の
うち最終段を取り除いた部分、２０３”は多段の高周波
増幅器のうち最終段のみ移設した部分、２０４は整合回
路、２０５は導体、２０６は真空容器、２０７は電極、
２０８は被処理体、２０９はプラズマ、２１０は分布定
数線路、２１１はマッチングボックス、２１２は整合回
路である。
【００２６】電力供給手段２０１は、高周波発振器２０
２、多段の高周波増幅器のうち最終段を取り除いた部分
２０３’及び整合回路２０４から構成されている。マッ
チングボックス２１１は、多段の高周波増幅器のうち最
終段のみ移設した部分２０３”、及び、整合回路２１２
からなる。電力供給手段２０１の出力は、同軸ケーブル
からなる分布定数線路２１０、マッチングボックス２１
１、導体２０５の３つを介して電極２０７に直結されて
いる。多段の高周波増幅器のうち最終段を取り除いた部
分２０３’としては、水晶発振器、バイポーラトランジ
スタ、インダクタ、キャパシタ、直流電源等から構成さ
れる電気回路を、多段の高周波増幅器のうち最終段のみ
移設した部分２０３”としては、バイポーラトランジス
タ、インダクタ、キャパシタ等から構成される電気回路
を用いた。また、整合回路２０４及び整合回路２１２と
しては、図６に示す電気回路のものを用いた。但し、整
合回路２０４では半固定可変キャパシタを、整合回路２
１２では可変キャパシタを用いた。
２、多段の高周波増幅器のうち最終段を取り除いた部分
２０３’及び整合回路２０４から構成されている。マッ
チングボックス２１１は、多段の高周波増幅器のうち最
終段のみ移設した部分２０３”、及び、整合回路２１２
からなる。電力供給手段２０１の出力は、同軸ケーブル
からなる分布定数線路２１０、マッチングボックス２１
１、導体２０５の３つを介して電極２０７に直結されて
いる。多段の高周波増幅器のうち最終段を取り除いた部
分２０３’としては、水晶発振器、バイポーラトランジ
スタ、インダクタ、キャパシタ、直流電源等から構成さ
れる電気回路を、多段の高周波増幅器のうち最終段のみ
移設した部分２０３”としては、バイポーラトランジス
タ、インダクタ、キャパシタ等から構成される電気回路
を用いた。また、整合回路２０４及び整合回路２１２と
しては、図６に示す電気回路のものを用いた。但し、整
合回路２０４では半固定可変キャパシタを、整合回路２
１２では可変キャパシタを用いた。
【００２７】まず、原料供給手段（不図示）からプラズ
マ２０９の原料を導入した後、圧力制御手段（不図示）
を用いて真空容器２０６の内部を所定の圧力に調整し
た。
マ２０９の原料を導入した後、圧力制御手段（不図示）
を用いて真空容器２０６の内部を所定の圧力に調整し
た。
【００２８】次いで、電力供給手段２０１から電極２０
７に高周波電力を印加し、被処理体２０８の上空にプラ
ズマ２０９を発生させることによって、被処理体２０８
に対してプラズマ処理を行った。
７に高周波電力を印加し、被処理体２０８の上空にプラ
ズマ２０９を発生させることによって、被処理体２０８
に対してプラズマ処理を行った。
【００２９】その際、被処理体２０８と同じサイズの電
極２０７上に、被処理体２０８として直径が３００ｍｍ
のＳｉウェハを載置し、電力供給手段２０１から電極２
０７に高周波電力（周波数＝２７ＭＨｚ、電力＝２ｋ
Ｗ）を供給した。この場合、電力損失は６％であること
が分かった。
極２０７上に、被処理体２０８として直径が３００ｍｍ
のＳｉウェハを載置し、電力供給手段２０１から電極２
０７に高周波電力（周波数＝２７ＭＨｚ、電力＝２ｋ
Ｗ）を供給した。この場合、電力損失は６％であること
が分かった。
【００３０】一方、多段の高周波増幅器のうち最終段の
み移設しなかった装置、すなわち、図５に示す従来の装
置では、上述した通り電力損失が４７％であることか
ら、図２に示した構成の装置によっても、電力損失が大
幅に改善することが分かった。
み移設しなかった装置、すなわち、図５に示す従来の装
置では、上述した通り電力損失が４７％であることか
ら、図２に示した構成の装置によっても、電力損失が大
幅に改善することが分かった。
【００３１】（第三の実施の形態）図３は、本発明に係
るプラズマ装置の他の一例を示す模式的な断面図であ
る。
るプラズマ装置の他の一例を示す模式的な断面図であ
る。
【００３２】図３のプラズマ装置は、分布定数線路の特
性インピーダンスが１０Ω以下とした点が、図４に示し
た従来のプラズマ装置と異なる。
性インピーダンスが１０Ω以下とした点が、図４に示し
た従来のプラズマ装置と異なる。
【００３３】図３において、３０１は電力供給手段、３
０２は高周波発振器、３０３は多段の高周波増幅器、３
０４は整合回路、３０５は導体、３０６は真空容器、３
０７は電極、３０８は被処理体、３０９はプラズマ、３
１２は整合回路、３１３は分布定数線路である。ここ
で、整合回路３０４及び整合回路３１２としては、図５
に示す電気回路のものを用いた。但し、整合回路３０４
では半固定可変キャパシタを、整合回路３１２では可変
キャパシタを用いた。
０２は高周波発振器、３０３は多段の高周波増幅器、３
０４は整合回路、３０５は導体、３０６は真空容器、３
０７は電極、３０８は被処理体、３０９はプラズマ、３
１２は整合回路、３１３は分布定数線路である。ここ
で、整合回路３０４及び整合回路３１２としては、図５
に示す電気回路のものを用いた。但し、整合回路３０４
では半固定可変キャパシタを、整合回路３１２では可変
キャパシタを用いた。
【００３４】整合回路３１２における電力損失の分布定
数線路３１３の特性インピーダンスに対する依存性を調
査するため、以下の手順に従って電力損失を調べると
き、分布定数線路３１３の特性インピーダンスを１Ω〜
１００Ωの範囲で変えた。
数線路３１３の特性インピーダンスに対する依存性を調
査するため、以下の手順に従って電力損失を調べると
き、分布定数線路３１３の特性インピーダンスを１Ω〜
１００Ωの範囲で変えた。
【００３５】まず、原料供給手段（不図示）からプラズ
マ３０９の原料を導入した後、圧力制御手段（不図示）
を用いて真空容器３０６の内部を所定の圧力に調整し
た。
マ３０９の原料を導入した後、圧力制御手段（不図示）
を用いて真空容器３０６の内部を所定の圧力に調整し
た。
【００３６】次いで、電力供給手段３０１から電極３０
７に高周波電力を印加し、被処理体３０８の上空にプラ
ズマ３０９を発生させることによって、被処理体３０８
に対してプラズマ処理を行った。
７に高周波電力を印加し、被処理体３０８の上空にプラ
ズマ３０９を発生させることによって、被処理体３０８
に対してプラズマ処理を行った。
【００３７】その際、被処理体３０８と同じサイズの電
極３０７上に、被処理体３０８として直径が３００ｍｍ
のＳｉウェハを載置し、電力供給手段３０１から電極３
０７に高周波電力（周波数＝２７ＭＨｚ、電力＝２ｋ
Ｗ）を供給した。このとき、負荷インピーダンスは０．
４Ωであった。
極３０７上に、被処理体３０８として直径が３００ｍｍ
のＳｉウェハを載置し、電力供給手段３０１から電極３
０７に高周波電力（周波数＝２７ＭＨｚ、電力＝２ｋ
Ｗ）を供給した。このとき、負荷インピーダンスは０．
４Ωであった。
【００３８】図４は、電力損失と分布定数線路の特性イ
ンピーダンスとの関係を示すグラフである。縦軸は特性
インピーダンスを、横軸は電力損失を示す。
ンピーダンスとの関係を示すグラフである。縦軸は特性
インピーダンスを、横軸は電力損失を示す。
【００３９】図４から、以下の点が明らかとなった。 （１）分布定数線路の特性インピーダンスを、従来のプ
ラズマ装置（図５）の特性インピーダンス（＝５０Ω）
より小さくすることによって、電力損失を著しく改善で
きる。 （２）特に、特性インピーダンスを１０Ωとした場合、
電力損失を１０％以下に抑制できる。
ラズマ装置（図５）の特性インピーダンス（＝５０Ω）
より小さくすることによって、電力損失を著しく改善で
きる。 （２）特に、特性インピーダンスを１０Ωとした場合、
電力損失を１０％以下に抑制できる。
【００４０】従って、図３のプラズマ装置において、分
布定数線路の特性インピーダンスを１０Ω以下とするこ
とによって、電力損失の極めて小さな装置が実現できる
ことが分かった。
布定数線路の特性インピーダンスを１０Ω以下とするこ
とによって、電力損失の極めて小さな装置が実現できる
ことが分かった。
【００４１】図３では、電力供給手段３０１の中に整合
回路３０４及び整合回路３１２を一緒に設けた例を示し
たが、電力供給手段３０１とは分離された容器に整合回
路３１２のみ入れ、電力供給手段３０１と該分離された
容器との間に、特性インピーダンスが１０Ω以下の分布
定数線路を設けても、本願発明の構成を満たすことは言
うまでもない。
回路３０４及び整合回路３１２を一緒に設けた例を示し
たが、電力供給手段３０１とは分離された容器に整合回
路３１２のみ入れ、電力供給手段３０１と該分離された
容器との間に、特性インピーダンスが１０Ω以下の分布
定数線路を設けても、本願発明の構成を満たすことは言
うまでもない。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
被処理体の大口径化が図られても、電力供給手段から電
極に供給される電力損失が小さい、プラズマ装置が得ら
れる。その結果、被処理体の口径サイズに依存せず、高
いプラズマ密度を維持できるプラズマ装置の提供が可能
となる。
被処理体の大口径化が図られても、電力供給手段から電
極に供給される電力損失が小さい、プラズマ装置が得ら
れる。その結果、被処理体の口径サイズに依存せず、高
いプラズマ密度を維持できるプラズマ装置の提供が可能
となる。
【図１】本発明に係るプラズマ装置の一例を示す模式的
な断面図である。
な断面図である。
【図２】本発明に係るプラズマ装置の他の一例を示す模
式的な断面図である。
式的な断面図である。
【図３】本発明に係るプラズマ装置の他の一例を示す模
式的な断面図である。
式的な断面図である。
【図４】電力損失と分布定数線路の特性インピーダンス
との関係を示すグラフである。
との関係を示すグラフである。
【図５】従来のプラズマ装置を示す模式的な断面図であ
る。
る。
【図６】本発明に係るプラズマ装置で用いられる整合回
路の一例を示す電気回路図である。
路の一例を示す電気回路図である。
１０１ 電力供給手段、 １０２ 高周波発振器、 １０３ 多段の高周波増幅器、 １０４ 整合回路、 １０５ 導体、 １０６ 真空容器、 １０７ 電極、 １０８ 被処理体、 １０９ プラズマ領域、 ２０１ 電力供給手段、 ２０２ 高周波発振器、 ２０３’ 多段の高周波増幅器のうち最終段を取り除い
た部分、 ２０３” 多段の高周波増幅器のうち最終段のみ移設し
た部分、 ２０４ 整合回路、 ２０５ 導体、 ２０６ 真空容器、 ２０７ 電極、 ２０８ 被処理体、 ２０９ プラズマ領域、 ２１０ 分布定数線路、 ２１１ マッチングボックス、 ２１２ 整合回路、 ３０１ 電力供給手段、 ３０２ 高周波発振器、 ３０３ 多段の高周波増幅器、 ３０４ 整合回路、 ３０５ 導体、 ３０６ 真空容器、 ３０７ 電極、 ３０８ 被処理体、 ３０９ プラズマ領域、 ３１２ 整合回路、 ３１３ 分布定数線路、 ５０１ 電力供給手段、 ５０２ 高周波発振器、 ５０３ 多段の高周波増幅器、 ５０４ 整合回路、 ５０５ 導体、 ５０６ 真空容器、 ５０７ 電極、 ５０８ 被処理体、 ５０９ プラズマ、 ５１０ 分布定数線路、 ５１１ マッチングボックス、 ５１２ 整合回路、 ６０１ 入力端、 ６０２ 出力端、 ６０３ インダクタ、 ６０４ キャパシタ、 ６０５ 可変キャパシタ。
た部分、 ２０３” 多段の高周波増幅器のうち最終段のみ移設し
た部分、 ２０４ 整合回路、 ２０５ 導体、 ２０６ 真空容器、 ２０７ 電極、 ２０８ 被処理体、 ２０９ プラズマ領域、 ２１０ 分布定数線路、 ２１１ マッチングボックス、 ２１２ 整合回路、 ３０１ 電力供給手段、 ３０２ 高周波発振器、 ３０３ 多段の高周波増幅器、 ３０４ 整合回路、 ３０５ 導体、 ３０６ 真空容器、 ３０７ 電極、 ３０８ 被処理体、 ３０９ プラズマ領域、 ３１２ 整合回路、 ３１３ 分布定数線路、 ５０１ 電力供給手段、 ５０２ 高周波発振器、 ５０３ 多段の高周波増幅器、 ５０４ 整合回路、 ５０５ 導体、 ５０６ 真空容器、 ５０７ 電極、 ５０８ 被処理体、 ５０９ プラズマ、 ５１０ 分布定数線路、 ５１１ マッチングボックス、 ５１２ 整合回路、 ６０１ 入力端、 ６０２ 出力端、 ６０３ インダクタ、 ６０４ キャパシタ、 ６０５ 可変キャパシタ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 昌樹 宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉（無番地) 東北大学工学部電子工学科内 (72)発明者 新田 雄久 東京都文京区本郷４−１−４株式会社ウル トラクリーンテクノロジー開発研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 真空容器と、被処理体を載置すると共
に、該真空容器の内部空間にプラズマを発生させるため
又は該被処理体にバイアスを印加するために用いる電極
と、高周波発振器、多段の高周波増幅器及び整合回路か
ら構成され、該電極に高周波電力を印加するために用い
る電力供給手段と、該電力供給手段から出力された高周
波電力を伝達する、略々特性インピーダンスの定まった
分布定数線路と、該分布定数線路と該電極との間に配置
され、整合回路を有するマッチングボックスと、該真空
容器の内部圧力を調整する圧力制御手段と、該真空容器
の内部に該プラズマの原料を導入する原料供給手段と、
を備えたプラズマ装置において、 前記電力供給手段を構成する整合回路は、少なくともイ
ンダクタ、キャパシタ及び可変キャパシタを有し、 前記電極と前記電力供給手段との間に前記分布定数線路
及び前記マッチングボックスを構成する整合回路を設け
ず、 前記電極と前記電力供給手段とを導体で直結させたこと
を特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項２】 真空容器と、被処理体を載置すると共
に、該真空容器の内部空間にプラズマを発生させるため
又は該被処理体にバイアスを印加するために用いる電極
と、高周波発振器、多段の高周波増幅器及び整合回路か
ら構成され、該電極に高周波電力を印加するために用い
る電力供給手段と、該電力供給手段から出力された高周
波電力を伝達する、略々特性インピーダンスの定まった
分布定数線路と、該分布定数線路と該電極との間に配置
され、整合回路を有するマッチングボックスと、該真空
容器の内部圧力を調整する圧力制御手段と、該真空容器
の内部に該プラズマの原料を導入する原料供給手段と、
を備えたプラズマ装置において、 前記電力供給手段を構成する多段の高周波増幅器のうち
少なくとも最終段を、前記分布定数線路と前記マッチン
グボックスを構成する整合回路との間に移設したことを
特徴とするプラズマ装置。 - 【請求項３】 真空容器と、被処理体を載置すると共
に、該真空容器の内部空間にプラズマを発生させるため
又は該被処理体にバイアスを印加するために用いる電極
と、高周波発振器、多段の高周波増幅器及び整合回路か
ら構成され、該電極に高周波電力を印加するために用い
る電力供給手段と、該電力供給手段から出力された高周
波電力を伝達する、略々特性インピーダンスの定まった
分布定数線路と、該分布定数線路と該電極との間に配置
され、整合回路を有するマッチングボックスと、該真空
容器の内部圧力を調整する圧力制御手段と、該真空容器
の内部に該プラズマの原料を導入する原料供給手段と、
を備えたプラズマ装置において、 前記分布定数線路の特性インピーダンスが１０Ω以下で
あることを特徴とするプラズマ装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09798098A JP3812862B2 (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | プラズマ装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP09798098A JP3812862B2 (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | プラズマ装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11297495A true JPH11297495A (ja) | 1999-10-29 |
| JP3812862B2 JP3812862B2 (ja) | 2006-08-23 |
Family
ID=14206819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP09798098A Expired - Fee Related JP3812862B2 (ja) | 1998-04-09 | 1998-04-09 | プラズマ装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3812862B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003249400A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-09-05 | Alps Electric Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2006524422A (ja) * | 2003-04-17 | 2006-10-26 | プラズマ コントロール システムズ，エルエルシー | プラズマ発生装置、方法、および調整可能デューティサイクルを有するｒｆ駆動回路 |
| CN100347817C (zh) * | 2001-11-27 | 2007-11-07 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置 |
| JP2009071149A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 高周波電力発生装置 |
-
1998
- 1998-04-09 JP JP09798098A patent/JP3812862B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003249400A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-09-05 | Alps Electric Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| CN100347817C (zh) * | 2001-11-27 | 2007-11-07 | 东京毅力科创株式会社 | 等离子体处理装置 |
| JP2006524422A (ja) * | 2003-04-17 | 2006-10-26 | プラズマ コントロール システムズ，エルエルシー | プラズマ発生装置、方法、および調整可能デューティサイクルを有するｒｆ駆動回路 |
| JP2009071149A (ja) * | 2007-09-14 | 2009-04-02 | Hitachi High-Technologies Corp | 高周波電力発生装置 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3812862B2 (ja) | 2006-08-23 |
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