JPWO2019004188A1 - プラズマ処理装置 - Google Patents

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Abstract

プラズマ処理装置は、第１入力端子、第２入力端子、第１出力端子および第２出力端子を有するバランと、真空容器と、前記第１出力端子に電気的に接続された第１電極と、前記第２出力端子に電気的に接続された第２電極と、前記真空容器と接地とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記接続部は、インダクタを含む。

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。
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。
特許文献１には、平衡不平衡変換器を備えたプラズマ表面処理装置が記載されている。このプラズマ表面処理装置は、高周波電源と、電力増幅器と、インピーダンス整合器と、同軸ケーブルと、真空容器と、放電ガス混合箱と、非接地電極と、接地電極と、トランス型平衡不平衡変器とを備えている。放電ガス混合箱、非接地電極、接地電極およびトランス型平衡不平衡変換器は、真空容器の中に配置されている。非接地電極は、絶縁物支持材および放電ガス混合箱を介して真空容器に設置されている。接地電極は、基板を支持する。また、接地電極は、真空容器に電気的に接続されている。高周波電源の出力は、電力増幅器、インピーダンス整合器、同軸ケーブルおよびトランス型平衡不平衡変換器を介して非接地電極と接地電極との間に供給される。特許文献１によると、接地電極に接続された真空容器の部材を介して流れる同相電流Ｉｘは、トランス型平衡不平衡変換器によって遮断される。
特許文献１では検討されていないが、本発明者の検討によれば、同相電流Ｉｘの大きさは、平衡不平衡変換器（以下、バラン）の巻き線のリアクタンスＸと、平衡不平衡変換器の出力側の負荷のインピーダンス（抵抗成分）Ｒｐとの比、即ちＸ/Ｒｐで決定される。Ｘ/Ｒｐが大きいほど平衡不平衡変換器の出力側（平衡回路側）と接地とのアイソレーション性能が向上し、同相電流Ｉｘが小さくなる。
本発明者の検討によれば、プラズマ処理装置にプラズマ密度が低くなる条件が設定されている場合、例えば、真空容器内の圧力が低い場合、電極間の距離が大きい場合、電極の面積が小さい場合、高周波源が発生する高周波の周波数が低い場合等において、バランから電極の側を見た負荷のインピーダンスＲｐが大きくなる。よって、インピーダンスＲｐが大きい場合、同相電流Ｉｘを小さくするべくＸ/Ｒｐを大きくするためには、バランの巻き線のリアクタンスＸを大きくする必要がある。そのため、巻き線の巻き数を増やしたり、トロイダルコアを大きくしたりする必要があるが、これは、バランの大型化を招く。
特開２００９−３０２５６６号公報
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、バランを大型化することなく同相電流を低減するために有利な技術を提供する。
本発明の１つの側面は、プラズマ処理装置に係り、前記プラズマ処理装置は、第１入力端子、第２入力端子、第１出力端子および第２出力端子を有するバランと、真空容器と、前記第１出力端子に電気的に接続された第１電極と、前記第２出力端子に電気的に接続された第２電極と、前記真空容器と接地とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記接続部は、インダクタを含む。
本発明の第１実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 バランの構成例を示す図。 バランの他の構成例を示す図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 バランおよび接続部の機能を説明する図。 接続部（インダクタ）によるアイソレーション性能の向上を例示する図。 本発明の第２実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第３実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第４実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第５実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第６実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第７実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第８実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。 本発明の第９実施形態のプラズマ処理装置の構成を模式的に示す図。
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。
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（平衡不平衡変換器）１０３と、真空容器１１０と、第１電極１０６と、第２電極１１１と、接続部１５０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、接続部１５０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。
真空容器１１０の少なくとも一部分は、導体で構成されうる。真空容器１１０は、導体で構成された部分を含みうる。接続部１５０は、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを電気的に接続する。接続部１５０は、インダクタを含み、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能、換言すると、接地に対するバラン１０３の出力（第１出力端子２１１、第２出力端子２１２）側のアイソレーション性能を向上させる。バラン１０３は、第１入力端子２０１、第２入力端子２０２、第１出力端子２１１および第２出力端子２１２を有する。
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出力端子２１１に電気的に接続され、第２電極１１１は、第２出力端子２１２に電気的に接続されている。第１電極１０６と第１出力端子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出力端子２１１との間で電流が流れるように第１電極１０６と第１出力端子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。
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出力端子２１１に電気的に接続され、第２端子２５２が第２出力端子２１２に電気的に接続された構成としても理解されうる。
第１実施形態では、第１電極１０６と第１出力端子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出力端子２１１と第１電極１０６との間（あるいは、第１出力端子２１１と第２出力端子２１２との間）を流れる直流電流を遮断する。これにより第１電極１０６にセルフバイアス電圧が発生しうる。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入力端子２０１と第２入力端子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。ターゲット１０９が絶縁材料である場合は、ブロッキングキャパシタ１０４が設けられなくてもよい。
第１電極１０６および第２電極１１１は、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）から絶縁されている。例えば、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、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。
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入力端子２０１と第２入力端子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。
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。
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入力端子２０１と第１出力端子２１１とを接続する第１コイル２２１と、第２入力端子２０２と第２出力端子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。
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入力端子２０１と第１出力端子２１１とを接続する第１コイル２２１と、第２入力端子２０２と第２出力端子２１２とを接続する第２コイル２２２とを有する。また、図２Ｂに示されたバラン１０３は、第１コイル２２１と鉄心を共有して第１コイル２２１と磁気的に結合された第３コイル２２３と、第２コイル２２２と鉄心を共有して第２コイル２２２と磁気的に結合された第４コイル２２４とを有しうる。第１出力端子２１１と第２出力端子２１２とは、第３コイル２２３および第４コイル２２４からなる直列回路によって接続されている。第１コイル２２１、第２コイル２２２、第３コイル２２３および第４コイル２２４は、同一の巻き数を有するコイルであり、鉄心を共有する。
図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、６Ａ、６Ｂおよび図７を参照しながらバラン１０３および接続部１５０の機能を説明する。第１入力端子２０１を流れる電流をＩ１、第１出力端子２１１を流れる電流をＩ２、第２入力端子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。Ｉ１、Ｉ２、Ｉ２’、Ｉ３は高周波電流である。Ｉ３＝０の場合、接地に対するバラン１０３の出力側のアイソレーション性能が最も良い。Ｉ３＝Ｉ２、即ち、第１出力端子２１１を流れる電流Ｉ２の全てが接地に対して流れる場合、接地に対するバラン１０３の出力側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。
ＩＳＯ［ｄＢ］＝２０ｌｏｇ（Ｉ３／Ｉ２’）
図３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、６Ａおよび６Ｂにおいて、Ｒｐ−ｊＸｐ（符号１６０で示されている）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出力端子２１１および第２出力端子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３Ａ、３Ｂ、４Ａ、４Ｂ、５Ａ、５Ｂ、６Ａおよび６Ｂ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。
アイソレーション性能を示すＩＳＯは、Ｘ／Ｒｐに対して相関を有する。具体的には、Ｘ/Ｒｐが大きいほどＩＳＯの値の絶対値が大きい。プラズマのインピーダンス（抵抗成分）が高い場合、Ｒｐが大きくなるため、Ｘ／Ｒｐを大きくするためには、バラン１０３の第１コイル２２１のリアクタンスＸを大きくする必要がある。その方法としては、第１コイル２２１の巻き数を増やす方法、および、バラン１０３のトライダルコア（鉄心）を大きくする方法がある。しかし、いずれの方法においても、バラン１０３が大型化しうる。
そこで、第１実施形態では、バラン１０３を大型化することなくアイソレーション性能を向上させるために、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを電気的に接続する接続部１５０が設けられうる。接続部１５０は、インダクタ１５１を含み、インダクタ１５１によって交流電流が抑制されるので、同相電流Ｉ３が低減される。図３Ａには、接続部１５０の第１構成例が示されている。
図７において、インダクタの有無によるアイソレーション性能の違いが例示されている。図５Ａ、５Ｂにおいて、「インダクタあり」は、図３Ａに示される第１構成例におけるＩ１、Ｉ２’、Ｉ３、ＩＳＯを示している。また、図５Ａ、５Ｂにおいて、「インダクタなし」は、接続部１５０（インダクタ１５１）がない場合におけるＩ１、Ｉ２’、Ｉ３、ＩＳＯを示している。接続部１５０（インダクタ１５１）がない場合にはアイソレーション性能を示すＩＳＯがが−８．８ｄＢであるのに対し、接続部１５０（インダクタ１５１）がある場合にはＩＳＯが−４３．１ｄＢまで向上する。
基板１１２に対する膜の形成の際に真空容器１１０の内面にも膜が形成されうる。これにより、真空容器１１０の内面の状態が変化する。アイソレーション性能が低いと、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が真空容器１１０の内面の状態に対して敏感になる。一方、アイソレーション性能が高いと、真空容器１１０の内部空間に形成されるプラズマの電位が真空容器１１０の内面の状態に対して鈍感になる。つまり、アイソレーション性能が高いと、プラズマ処理装置１の長期間の使用においてプラズマ電位を安定させることができる。
一方で、アイソレーション性能が高いと、高周波によって形成される電界が第１電極１０６と第２電極１１１との間の空間に集中するので、プラズマを着火しにくい場合がある。図３Ｂ、４Ａ、４Ｂを参照して説明する接続部１５０の第２構成例、第３構成例、第４構成例は、プラズマの着火を考慮したものである。
図３Ｂには、接続部１５０の第２構成例が示されている。第２構成例の接続部１５０は、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを電気的に接続するインダクタ１５１と、インダクタ１５１の２つの端子間を短絡可能なスイッチ１５２とを含む。スイッチ１５２は、例えば、リレーでありうる。プラズマ処理装置１は、プラズマを着火する際にスイッチ１５２を導通状態にし、プラズマが着火した後にスイッチ１５２を非導通状態にするコントローラ１９０を備えてもよい。
図４Ａには、接続部１５０の第３構成例が示されている。第３構成例の接続部１５０は、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを接続するインダクタ１５１’と、インダクタ１５１’の２つの端子間を短絡可能なスイッチ１５２とを含む。インダクタ１５１’のインダクタンスは、可変である。スイッチ１５２は、例えば、リレーでありうる。プラズマ処理装置１は、プラズマを着火する際にスイッチ１５２を導通状態にし、プラズマが着火した後にスイッチ１５２を非導通状態にするコントローラ１９０を備えてもよい。また、コントローラ１９０は、インダクタ１５１’のインダクタンスの値を制御することによってプラズマの状態を制御しうる。
図４Ｂには、接続部１５０の第４構成例が示されている。第４構成例の接続部１５０は、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを接続するインダクタ１５１’を含む。インダクタ１５１’のインダクタンスは、可変である。プラズマ処理装置１は、プラズマの着火後にプラズマの着火前よりもインダクタ１５１’のインダクタンスを大きくするコントローラ１９０を備えうる。
上記のように真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを電気的に接続する接続部１５０の代わりに、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続する接続部１５５を設けても同様の効果が得られる。更には、接続部１５０、１５５の双方が設けられてもよい。
図５Ａには、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続する接続部１５５の第１構成例が示されている。接続部１５５は、インダクタ１５６を含む。
第１接続部１５５を設けることによって高いアイソレーション性能が得られる。一方、上記のように、アイソレーション性能が高いと、高周波によって形成される電界が第１電極１０６と第２電極１１１との間の空間に集中するので、プラズマを着火しにくい場合がある。図５Ｂ、６Ａ、６Ｂを参照して説明する接続部１５５の第２構成例、第３構成例、第４構成例は、プラズマの着火を考慮したものである。
図５Ｂには、接続部１５５の第２構成例が示されている。第２構成例の接続部１５５は、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続するインダクタ１５６と、インダクタ１５６の２つの端子間を短絡可能なスイッチ１５７とを含む。スイッチ１５７は、例えば、リレーでありうる。プラズマ処理装置１は、プラズマを着火する際にスイッチ１５７を導通状態にし、プラズマが着火した後にスイッチ１５７を非導通状態にするコントローラ１９０を備えてもよい。
図６Ａには、接続部１５５の第３構成例が示されている。第３構成例の接続部１５５は、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを接続するインダクタ１５６’と、インダクタ１５６’の２つの端子間を短絡可能なスイッチ１５７とを含む。インダクタ１５６’のインダクタンスは、可変である。スイッチ１５７は、例えば、リレーでありうる。プラズマ処理装置１は、プラズマを着火する際にスイッチ１５７を導通状態にし、プラズマが着火した後にスイッチ１５７を非導通状態にするコントローラ１９０を備えてもよい。また、コントローラ１９０は、インダクタ１５６’のインダクタンスの値を制御することによってプラズマの状態を制御しうる。
図６Ｂには、接続部１５５の第４構成例が示されている。第４構成例の接続部１５５は、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを接続するインダクタ１５６’を含む。インダクタ１５６’のインダクタンスは、可変である。プラズマ処理装置１は、プラズマの着火後にプラズマの着火前よりもインダクタ１５６’のインダクタンスを大きくするコントローラ１９０を備えうる。
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実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。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出力端子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。第２実施形態においても、真空容器１１０（の少なくとも一部分を構成する導体）と接地とを電気的に接続する接続部１５０が設けられている。接続部１５０は、例えば、接続部１５０の第１乃至第４構成例のいずれかの構成を有しうる。
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実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。第１実施形態のプラズマ処理装置は、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電極１１１は、第１電極１０６を全周にわたって取り囲むように配置されうる。第２電極１１１は、例えば、筒形状を有しうる。第１電極１０６および第２電極１１１は、同軸構造を有することが望ましい。一例において、第１電極１０６は、仮想軸を中心とする円柱形状を有し、第２電極１１１は、該仮想軸を中心とする円筒形状を有する。
上記のような第１電極１０６および第２電極１１１の構成は、第１電極１０６と第２電極１１１との間のインピーダンスを低下させるために有利であり、これは、バラン１０３の出力側から接地に流れる電流、即ち同相電流Ｉ３を低下させるために有利である。同相電流Ｉ３を低下させることは、真空容器１１０をアノードとして機能させにくくすることを意味する。真空容器１１０の内壁の状態は、基板１１２のエッチングにともなって変化しうるが、真空容器１１０をアノードして機能させにくくすることによって、真空容器１１０の内壁の状態に対してプラズマ電位を鈍感にすることができる。これは、プラズマ処理装置１の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である。他の観点において、第１電極１０６と第２電極１１１との間のインピーダンスは、第１電極１０６と真空容器１１０との間のインピーダンスより小さいことが好ましい。これは、上記の同相電流Ｉ３を低下させるために有利である。
第１電極１０６と第２電極１１１との距離（間隙の大きさ）は、デバイ長以下であることが好ましい。これは、第１電極１０６と第２電極１１１との間隙にプラズマが入り込むことを抑制するために効果的である。
第３実施形態では、エッチング装置として動作するプラズマ処理装置１について説明したが、プラズマ処理装置１は、第１電極１０６によってターゲットを保持し、別途設けた基板保持部によって基板を保持し、ターゲットのスパッタリングによって基板に膜を形成するスパッタリング装置として動作するに構成されてもよい。
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１は、第３実施形態の変形例である。第４実施形態では、第２電極１１１は、第１電極１０６の表面および側面に対向する部分を含み、第１電極１０６の該表面および該側面を取り囲むように配置されている。第２電極１１１のうち第１電極１０６の側面に対向する部分（以下、側方部分）は、第１電極１０６を全周にわたって取り囲む形状、例えば、筒形状を有しうる。第１電極１０６および第２電極１１１の側方部分は、同軸構造を有することが望ましい。一例において、第１電極１０６は、仮想軸を中心とする円柱形状を有し、第２電極１１１の側方部分は、該仮想軸を中心とする円筒形状を有する。
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５実施形態として言及しない事項は、第１実施形態に従いうる。
プラズマ処理装置１は、バラン１０３と、真空容器１１０と、第１電極１０６と、第２電極１１１と、基板保持部１３２と、接続部１５０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、基板保持部１３２と、接続部１５０とを備え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。
第１電極１０６および第２電極１１１は、基板保持部１３２（基板保持部１３２によって保持される基板１１２）の側の空間に対向するように配置される。第２電極１１１は、第１電極１０６を全周にわたって取り囲むように配置されうる。第２電極１１１は、例えば、筒形状を有しうる。第１電極１０６および第２電極１１１は、同軸構造を有することが望ましい。一例において、第１電極１０６は、仮想軸を中心とする円柱形状を有し、第２電極１１１は、該仮想軸を中心とする円筒形状を有する。
上記のような第１電極１０６および第２電極１１１の構成は、第１電極１０６と第２電極１１１との間のインピーダンスを低下させるために有利であり、これは、バラン１０３の出力側から接地に流れる電流、即ち同相電流Ｉ３を低下させるために有利である。同相電流Ｉ３を低下させることは、真空容器１１０をアノードとして機能させにくくすることを意味する。真空容器１１０の内壁には、基板１１２への膜の形成にともなって意図しない膜が形成されうるが、真空容器１１０をアノードして機能させにくくすることによって、真空容器１１０の内壁の状態に対してプラズマ電位を鈍感にすることができる。これは、プラズマ処理装置１の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である。他の観点において、第１電極１０６と第２電極１１１との間のインピーダンスは、第１電極１０６と真空容器１１０との間のインピーダンスより小さいことが好ましい。これは、上記の同相電流を低下させるために有利である。
第１電極１０６と第２電極１１１との距離（間隙の大きさ）は、デバイ長以下であることが好ましい。これは、第１電極１０６と第２電極１１１との間隙にプラズマが入り込むことを抑制するために効果的である。
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６実施形態として言及しない事項は、第２実施形態に従いうる。第６実施形態では、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続する接続部１５５が設けられている。接続部１５５は、例えば、接続部１５５の第１乃至第４構成例のいずれかの構成を有しうる。
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実施形態として言及しない事項は、第３実施形態に従いうる。第７実施形態のプラズマ処理装置は、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７実施形態においても、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続する接続部１５５が設けられている。接続部１５５は、例えば、接続部１５５の第１乃至第４構成例のいずれかの構成を有しうる。
図１４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実施形態として言及しない事項は、第４実施形態に従いうる。第８実施形態においても、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続する接続部１５５が設けられている。接続部１５５は、例えば、接続部１５５の第１乃至第４構成例のいずれかの構成を有しうる。
図１５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９実施形態として言及しない事項は、第５実施形態に従いうる。第９実施形態においても、バラン１０３の第２入力端子２０２と接地とを電気的に接続する接続部１５５が設けられている。接続部１５５は、例えば、接続部１５５の第１乃至第４構成例のいずれかの構成を有しうる。
上記の接続部１５０、１５５は、真空容器１１０とバラン１０３の第２入力端子２０２とを接続する接続部としても理解することができる。真空容器１１０とバラン１０３の第２入力端子２０２とが接続部１５０又は１５５によって接続された構成において、真空容器１１０およびバラン１０３の第２入力端子２０２のいずれか一方が接地されうる。
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、１５０：接続部、１５１：インダクタ、１５１’：インダクタ、１５２：スイッチ、１５５：接続部、１５６：インダクタ、１５６’：インダクタ、１５７：スイッチ、１９０：コントローラ、２０１：第１入力端子、２０２：第２入力端子、２１１：第１出力端子、２１２：第２出力端子、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

Claims (17)

  1. 第１入力端子、第２入力端子、第１出力端子および第２出力端子を有するバランと、
    真空容器と、
    前記第１出力端子に電気的に接続された第１電極と、
    前記第２出力端子に電気的に接続された第２電極と、
    前記真空容器と接地とを電気的に接続する接続部と、を備え、
    前記接続部は、インダクタを含む、
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  2. 第１入力端子、第２入力端子、第１出力端子および第２出力端子を有するバランと、
    接地された真空容器と、
    前記第１出力端子に電気的に接続された第１電極と、
    前記第２出力端子に電気的に接続された第２電極と、
    前記第２入力端子と接地とを電気的に接続する接続部と、を備え、
    前記接続部は、インダクタを含む、
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  3. 第１入力端子、第２入力端子、第１出力端子および第２出力端子を有するバランと、
    真空容器と、
    前記第１出力端子に電気的に接続された第１電極と、
    前記第２出力端子に電気的に接続された第２電極と、
    前記真空容器と前記第２入力端子とを電気的に接続する接続部と、を備え、
    前記接続部は、インダクタを含む、
    ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  4. 前記接続部は、前記インダクタの２つの端子間を短絡可能なスイッチを更に含む、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  5. 前記スイッチは、リレーを含む、
    ことを特徴とする請求項４に記載のプラズマ処理装置。
  6. プラズマを着火する際に前記スイッチを導通状態にし、プラズマが着火した後に前記スイッチを非導通状態にするコントローラを更に備える、
    ことを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
  7. 前記インダクタのインダクタンスが可変である、
    ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  8. 前記インダクタのインダクタンスが可変であり、
    前記プラズマ処理装置は、プラズマの着火後にプラズマの着火前よりも前記インダクタンスを大きくするコントローラを更に備える、
    ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  9. 前記第２電極は、前記第１電極を全周にわたって取り囲むように配置されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  10. 前記第２電極は、筒形状を有する、
    ことを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
  11. 前記第１電極および前記第２電極は、同軸構造を構成するように配置されている、
    ことを特徴とする請求項１０に記載のプラズマ処理装置。
  12. 前記第２電極は、前記第１電極の表面および側面に対向する部分を含み、前記第１電極の前記表面および前記側面を取り囲むように配置されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  13. 前記第１電極は、カソードであり、前記第２電極は、アノードである、
    ことを特徴とする請求項１乃至１２のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  14. 前記第１出力端子と前記第１電極とがブロッキングキャパシタを介して電気的に接続されている、
    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。
  15. エッチング装置として構成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  16. スパッタリング装置として構成されている、
    ことを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
  17. 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１６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
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