JP2003163099A - プラズマ発生のためのマッチング回路およびそのマッチング回路を利用したプラズマ発生駆動装置 - Google Patents
プラズマ発生のためのマッチング回路およびそのマッチング回路を利用したプラズマ発生駆動装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】高周波電流による高周波放電によってプラズマ
を均一に発生させるとことができ、プラズマエッチング
などのドライエッチングやプラズマＣＶＤにおいて、ス
パッタを起こさずに、所定のプラズマ処理を行うことが
でき、しかも簡単な回路構成のプラズマ発生のためのマ
ッチング回路を提供する。 【解決手段】二つの電極２、３に対し、それぞれのポー
ト１５、１６を介して高周波電流を供給してそれぞれ放
電を起こすことにより、プラズマを発生させるコイルと
容量とで構成されるプラズマ発生のためのマッチング回
路である。各電極２、３に直列にコイル１１、１２が接
続され、容量１３、１４がこれらのコイル１１、１２を
挟んでポート１５、１６間にそれぞれ並列に接続されて
いる。また電極２、３は同電位とされる。
を均一に発生させるとことができ、プラズマエッチング
などのドライエッチングやプラズマＣＶＤにおいて、ス
パッタを起こさずに、所定のプラズマ処理を行うことが
でき、しかも簡単な回路構成のプラズマ発生のためのマ
ッチング回路を提供する。 【解決手段】二つの電極２、３に対し、それぞれのポー
ト１５、１６を介して高周波電流を供給してそれぞれ放
電を起こすことにより、プラズマを発生させるコイルと
容量とで構成されるプラズマ発生のためのマッチング回
路である。各電極２、３に直列にコイル１１、１２が接
続され、容量１３、１４がこれらのコイル１１、１２を
挟んでポート１５、１６間にそれぞれ並列に接続されて
いる。また電極２、３は同電位とされる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グなどのドライエッチングや、プラズマＣＶＤおよびス
パッタリングにおいて、プラズマを発生させるためのマ
ッチング回路およびその駆動装置に関する。
グなどのドライエッチングや、プラズマＣＶＤおよびス
パッタリングにおいて、プラズマを発生させるためのマ
ッチング回路およびその駆動装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】基板に、薄膜を形成する技術として、特
開平５−２２２５３１号公報には、マグネトロンスパッ
タ源を用い、非導電性層を導電性ターゲットから被覆す
る方法およびその装置が記載されており、スパッタリン
グにおけるアーク放電を可能な限り消失させる方法が開
示されている。
開平５−２２２５３１号公報には、マグネトロンスパッ
タ源を用い、非導電性層を導電性ターゲットから被覆す
る方法およびその装置が記載されており、スパッタリン
グにおけるアーク放電を可能な限り消失させる方法が開
示されている。
【０００３】この技術は、図５に示すように、２個の並
列に配置したターゲットにそれぞれ導電的に接続された
カソード２０１、２０２、８〜７０ｋＨｚの周波数のＤ
Ｃ電圧を供給する中位周波数発生器２１３、変成器２１
２、チョークコイル２１４、結合回路網（２０８、２０
９、２１６、２１７）、コイル２１９およびコンデンサ
２１８からなる発振回路によって構成されている。これ
らの構成により、ある時点ではカソード２０１がマイナ
ス極、すなわち放電のスパッタ部を形成し、カソード２
０２が放電のプラス極を形成する。また、別の時点で
は、カソード１が放電のプラス極を形成し、カソード２
０２がマイナス極、すなわち放電のスパッタ部を形成す
る。このようなカソードの極***番は、コイル２１９お
よびコンデンサ２１８から形成される発振回路が動作周
波数よりも５０倍の周波数に調整されていることによる
もので、アーク放電を発生しようとするとき、この発振
回路の発振により、アーク放電は直ちに消失する構成と
なっている。この技術はスパッタリングを目的としてい
ることから、８〜７０ｋＨｚの周波数のＤＣ電圧を供給
することが条件とされている。
列に配置したターゲットにそれぞれ導電的に接続された
カソード２０１、２０２、８〜７０ｋＨｚの周波数のＤ
Ｃ電圧を供給する中位周波数発生器２１３、変成器２１
２、チョークコイル２１４、結合回路網（２０８、２０
９、２１６、２１７）、コイル２１９およびコンデンサ
２１８からなる発振回路によって構成されている。これ
らの構成により、ある時点ではカソード２０１がマイナ
ス極、すなわち放電のスパッタ部を形成し、カソード２
０２が放電のプラス極を形成する。また、別の時点で
は、カソード１が放電のプラス極を形成し、カソード２
０２がマイナス極、すなわち放電のスパッタ部を形成す
る。このようなカソードの極***番は、コイル２１９お
よびコンデンサ２１８から形成される発振回路が動作周
波数よりも５０倍の周波数に調整されていることによる
もので、アーク放電を発生しようとするとき、この発振
回路の発振により、アーク放電は直ちに消失する構成と
なっている。この技術はスパッタリングを目的としてい
ることから、８〜７０ｋＨｚの周波数のＤＣ電圧を供給
することが条件とされている。
【０００４】これに対し、例えばプラズマを発生させ
て、プラズマの反応を用いた基板への薄膜形成を行なう
技術やエッチングなどの技術が開発されている。こうし
た技術に適用されるプラズマ発生装置においても、上記
したようなターゲット電極に電圧をかけて、プラズマを
得る技術が利用されている。この場合には１ＭＨｚ〜１
００ＭＨｚの高周波電源が使用される。上記したような
二枚の電極に高周波電圧をかける構成とする場合、イン
ピーダンス整合を行なうマッチング回路が組み込まれ
る。こうしたマッチング回路としては、例えば、図７に
示すようなアンバランス型のマッチング回路７００が知
られている。このマッチング回路７００は、高周波電源
の出力端子４０から、ターゲット電極につながるポート
４１にコイル４３及び可変容量４４が直列に接続され、
出力端子４０とコイル４３間に可変容量４２が接地され
て接続されている。こうしたマッチング回路７００から
の出力電圧は、出力端子４５を介してターゲット電極に
かかるようになっている。
て、プラズマの反応を用いた基板への薄膜形成を行なう
技術やエッチングなどの技術が開発されている。こうし
た技術に適用されるプラズマ発生装置においても、上記
したようなターゲット電極に電圧をかけて、プラズマを
得る技術が利用されている。この場合には１ＭＨｚ〜１
００ＭＨｚの高周波電源が使用される。上記したような
二枚の電極に高周波電圧をかける構成とする場合、イン
ピーダンス整合を行なうマッチング回路が組み込まれ
る。こうしたマッチング回路としては、例えば、図７に
示すようなアンバランス型のマッチング回路７００が知
られている。このマッチング回路７００は、高周波電源
の出力端子４０から、ターゲット電極につながるポート
４１にコイル４３及び可変容量４４が直列に接続され、
出力端子４０とコイル４３間に可変容量４２が接地され
て接続されている。こうしたマッチング回路７００から
の出力電圧は、出力端子４５を介してターゲット電極に
かかるようになっている。
【０００５】このアンバランス型のマッチング回路７０
０を用いた従来のドライエッチング装置の回路模式図を
図６に示す。
０を用いた従来のドライエッチング装置の回路模式図を
図６に示す。
【０００６】この装置は、タンク６３に絶縁物６４を介
して取り付けた電極６２に、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの
高周波電流が、図７に示すアンバランス型マッチング回
路７００および直流バイアスカット用フィルタ６１を介
して供給され、電極６２近傍にプラズマが発生する。こ
の装置はＣＶＤにも適用されている。
して取り付けた電極６２に、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの
高周波電流が、図７に示すアンバランス型マッチング回
路７００および直流バイアスカット用フィルタ６１を介
して供給され、電極６２近傍にプラズマが発生する。こ
の装置はＣＶＤにも適用されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記の図５
に示す技術に適用されている２個の並列に配置したター
ゲット電極に対し８〜７０ｋＨｚの周波数の電流を供給
してスパッタリングを行う場合、上記したようにアーク
放電を回避でき、有効であることはすでに述べたが、こ
の装置において、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電流
を供給した場合、電極に自己バイアスは発生しないた
め、こうした高周波電流による高周波放電によってプラ
ズマを発生させる技術には適用できない。
に示す技術に適用されている２個の並列に配置したター
ゲット電極に対し８〜７０ｋＨｚの周波数の電流を供給
してスパッタリングを行う場合、上記したようにアーク
放電を回避でき、有効であることはすでに述べたが、こ
の装置において、１ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの高周波電流
を供給した場合、電極に自己バイアスは発生しないた
め、こうした高周波電流による高周波放電によってプラ
ズマを発生させる技術には適用できない。
【０００８】一方、図６に示したアンバランス型マッチ
ング回路をドライエッチングに適用した場合、電極周辺
のプラズマは電極の上下でプラズマ強度が大きく、均一
に分布されない問題がある。このため特に、大面積の基
板の処理ではバラツキが生じてしまう。また、放電はタ
ーゲット及びその周囲で起こり、電子が基板にも入射さ
れるため、高周波スパッタリングの場合、基板の温度上
昇が大きくなり、基板のダメージが大きくなるという問
題も生じる。
ング回路をドライエッチングに適用した場合、電極周辺
のプラズマは電極の上下でプラズマ強度が大きく、均一
に分布されない問題がある。このため特に、大面積の基
板の処理ではバラツキが生じてしまう。また、放電はタ
ーゲット及びその周囲で起こり、電子が基板にも入射さ
れるため、高周波スパッタリングの場合、基板の温度上
昇が大きくなり、基板のダメージが大きくなるという問
題も生じる。
【０００９】本発明は、高周波電流による高周波放電に
よってプラズマを均一に発生させるとことができるプラ
ズマ発生のためのマッチング回路を提供するとともに、
このマッチング回路を利用して、基板にダメージを与え
ず、効率よく処理することができ、しかも簡単な回路構
成のプラズマ発生駆動装置を提供することを目的とす
る。
よってプラズマを均一に発生させるとことができるプラ
ズマ発生のためのマッチング回路を提供するとともに、
このマッチング回路を利用して、基板にダメージを与え
ず、効率よく処理することができ、しかも簡単な回路構
成のプラズマ発生駆動装置を提供することを目的とす
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本請求項１に対応するマッチング回路（以下、発明
１という）は、二つの電極に対し、それぞれのポートを
介して高周波電流を供給してそれぞれ放電を起こすこと
により、プラズマを発生させるコイルと容量とで構成さ
れるプラズマ発生のためのマッチング回路であって、上
記各電極に直列にコイルが接続され、かつ、容量がこれ
らのコイルを挟んでポート間にそれぞれ並列に接続され
ているとともに、これらの両電極は同電位とされている
ことによって特徴付けられている。
め、本請求項１に対応するマッチング回路（以下、発明
１という）は、二つの電極に対し、それぞれのポートを
介して高周波電流を供給してそれぞれ放電を起こすこと
により、プラズマを発生させるコイルと容量とで構成さ
れるプラズマ発生のためのマッチング回路であって、上
記各電極に直列にコイルが接続され、かつ、容量がこれ
らのコイルを挟んでポート間にそれぞれ並列に接続され
ているとともに、これらの両電極は同電位とされている
ことによって特徴付けられている。
【００１１】また、本請求項２に対応するマッチング回
路（以下、発明２という）は、二つの電極に対し、それ
ぞれのポートを介して高周波電流を供給してそれぞれ放
電を起こすことにより、プラズマを発生させるコイルと
容量とで構成されるプラズマ発生のためのマッチング回
路であって、上記二つの電極にそれぞれ接続されるポー
ト間にコイルと容量が並列に接続された出力側結合回路
と、上記高周波電流を供給する高周波電源に接続された
２つのポート間にコイルと容量が並列に接続された入力
側結合回路とからなり、これらの結合回路により並列共
振とされているとともに、上記両電極は同電位とされて
いることによって特徴付けられている。
路（以下、発明２という）は、二つの電極に対し、それ
ぞれのポートを介して高周波電流を供給してそれぞれ放
電を起こすことにより、プラズマを発生させるコイルと
容量とで構成されるプラズマ発生のためのマッチング回
路であって、上記二つの電極にそれぞれ接続されるポー
ト間にコイルと容量が並列に接続された出力側結合回路
と、上記高周波電流を供給する高周波電源に接続された
２つのポート間にコイルと容量が並列に接続された入力
側結合回路とからなり、これらの結合回路により並列共
振とされているとともに、上記両電極は同電位とされて
いることによって特徴付けられている。
【００１２】以上の構成のマッチング回路によって、二
つの電極には同じポテンシャルの電位がかかり、自己バ
イアスも現れない。
つの電極には同じポテンシャルの電位がかかり、自己バ
イアスも現れない。
【００１３】請求項３に対応するプラズマ発生駆動装置
（以下、発明３という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源をそれぞれコイ
ルを介して接続する２つのポートと、これらのコイルを
挟んでポート間にそれぞれ並列に接続された容量とから
なり、これらの両電極は同電位とされていることによっ
て特徴付けられる。
（以下、発明３という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源をそれぞれコイ
ルを介して接続する２つのポートと、これらのコイルを
挟んでポート間にそれぞれ並列に接続された容量とから
なり、これらの両電極は同電位とされていることによっ
て特徴付けられる。
【００１４】請求項４に対応するプラズマ発生駆動装置
（以下、発明４という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源とを接続する２
つのポートと、これらポート間にコイルと容量が並列に
接続された出力側結合回路と、上記高周波電流を供給す
る高周波電源に接続された２つのポート間にコイルと容
量が並列に接続された入力側結合回路とからなり、これ
らの結合回路により並列共振とされているとともに、上
記両電極は同電位とされていることによって特徴付けら
れる。
（以下、発明４という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源とを接続する２
つのポートと、これらポート間にコイルと容量が並列に
接続された出力側結合回路と、上記高周波電流を供給す
る高周波電源に接続された２つのポート間にコイルと容
量が並列に接続された入力側結合回路とからなり、これ
らの結合回路により並列共振とされているとともに、上
記両電極は同電位とされていることによって特徴付けら
れる。
【００１５】以上の構成の発明３および発明４は、ＣＶ
Ｄやドライエッチングに適用でき、２つの電極間に均一
にプラズマが生成でき、大面積の基板処理が可能にな
る。
Ｄやドライエッチングに適用でき、２つの電極間に均一
にプラズマが生成でき、大面積の基板処理が可能にな
る。
【００１６】請求項５に対応するプラズマ発生駆動装置
（以下、発明５という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源をそれぞれ直列
に接続されたコイルとブロッキングコンデンサとを介し
て接続する２つのポートと、これらのコイルを挟んでポ
ート間にそれぞれ並列に接続された容量とからなる高周
波回路と；交流電源と、この交流電源に接続された１次
コイルおよび２次コイルからなる変成器とからなる交流
回路と；２次コイルの出力側にそれぞれ接続され、この
２次コイルの出力電流をローパスフィルタを介して上記
各ポートに重畳するための重畳用ポートとからなり、上
記交流回路の出力電流が上記高周波回路に重畳されてな
ることによって特徴付けられる。
（以下、発明５という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源をそれぞれ直列
に接続されたコイルとブロッキングコンデンサとを介し
て接続する２つのポートと、これらのコイルを挟んでポ
ート間にそれぞれ並列に接続された容量とからなる高周
波回路と；交流電源と、この交流電源に接続された１次
コイルおよび２次コイルからなる変成器とからなる交流
回路と；２次コイルの出力側にそれぞれ接続され、この
２次コイルの出力電流をローパスフィルタを介して上記
各ポートに重畳するための重畳用ポートとからなり、上
記交流回路の出力電流が上記高周波回路に重畳されてな
ることによって特徴付けられる。
【００１７】請求項６に対応するプラズマ発生駆動装置
（以下、発明６という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源とを接続する２
つのポートと、これらポート間にコイルと容量が並列に
接続された出力側結合回路と、上記高周波電流を供給す
る高周波電源に接続された２つのポート間にコイルと容
量が並列に接続された入力側結合回路とからなる並列共
振駆動回路と；交流電源と、この交流電源に接続された
１次コイルおよび２次コイルからなる変成器とからなる
交流回路と；２次コイルの出力側にそれぞれ接続され、
この２次コイルの出力電流をローパスフィルタを介して
上記各ポートに重畳するための重畳用ポートとからな
り、上記交流回路の出力電流が上記並列共振駆動回路に
重畳されてなることによって特徴付けられる。
（以下、発明６という）は、高周波電源と、二つの電極
と、これら二つの電極と上記高周波電源とを接続する２
つのポートと、これらポート間にコイルと容量が並列に
接続された出力側結合回路と、上記高周波電流を供給す
る高周波電源に接続された２つのポート間にコイルと容
量が並列に接続された入力側結合回路とからなる並列共
振駆動回路と；交流電源と、この交流電源に接続された
１次コイルおよび２次コイルからなる変成器とからなる
交流回路と；２次コイルの出力側にそれぞれ接続され、
この２次コイルの出力電流をローパスフィルタを介して
上記各ポートに重畳するための重畳用ポートとからな
り、上記交流回路の出力電流が上記並列共振駆動回路に
重畳されてなることによって特徴付けられる。
【００１８】以上の構成の発明５および発明６は、スパ
ッタリングに適用でき、数ｋＨｚの低周波数のスパッタ
リングに比べ、反応性スパッタにおける反応率が高くな
り、その結果、高速スパッタが可能となる。
ッタリングに適用でき、数ｋＨｚの低周波数のスパッタ
リングに比べ、反応性スパッタにおける反応率が高くな
り、その結果、高速スパッタが可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しつつ本発明の
実施の形態について説明する。
実施の形態について説明する。
【００２０】図１は発明１の実施の形態を示すマッチン
グ回路図である。このマッチング回路１００は、高周波
電源（図示せず）の出力端子１から分岐した各ポート１
５、１６において、コイル１１、１２が直列に接続され
ている。また、可変容量１３、１４が、コイル１１、１
２を挟んでそれぞれ並列に接続されており、可変容量１
３は、接続点１５ａと接続点１６ａに接続されており、
可変容量１４は、接続点１５ｂと接続点１６ｂに接続さ
れている。容量を可変容量とすることにより、電流の周
波数帯域を広げることができる。
グ回路図である。このマッチング回路１００は、高周波
電源（図示せず）の出力端子１から分岐した各ポート１
５、１６において、コイル１１、１２が直列に接続され
ている。また、可変容量１３、１４が、コイル１１、１
２を挟んでそれぞれ並列に接続されており、可変容量１
３は、接続点１５ａと接続点１６ａに接続されており、
可変容量１４は、接続点１５ｂと接続点１６ｂに接続さ
れている。容量を可変容量とすることにより、電流の周
波数帯域を広げることができる。
【００２１】図２は発明２の実施の形態を示すマッチン
グ回路図である。このマッチング回路１０１は、高周波
電圧を供給する高周波電源（図示せず）に接続された２
つのポート２５Ａ，２６Ａ間にコイル２１と可変容量２
３が並列に接続された入力側結合回路と、二つの電極
（図示せず）にそれぞれ接続されるポート２５Ｂ，２６
Ｂ間にコイル２２と可変容量２４が並列に接続された出
力側結合回路とからなる。これらの結合回路はコイル２
１とコイル２２が対向した形態をとり、並列共振回路を
形成する。
グ回路図である。このマッチング回路１０１は、高周波
電圧を供給する高周波電源（図示せず）に接続された２
つのポート２５Ａ，２６Ａ間にコイル２１と可変容量２
３が並列に接続された入力側結合回路と、二つの電極
（図示せず）にそれぞれ接続されるポート２５Ｂ，２６
Ｂ間にコイル２２と可変容量２４が並列に接続された出
力側結合回路とからなる。これらの結合回路はコイル２
１とコイル２２が対向した形態をとり、並列共振回路を
形成する。
【００２２】以上の実施の形態においては、１ＭＨｚ〜
１００ＭＨｚの周波数とされている。また、電極に供給
される高周波電流の位相差は１８０°とされており、こ
の位相差によって、両電極には常に均一なプラズマ分布
が得られる。
１００ＭＨｚの周波数とされている。また、電極に供給
される高周波電流の位相差は１８０°とされており、こ
の位相差によって、両電極には常に均一なプラズマ分布
が得られる。
【００２３】さらに、マッチング回路１００、１０１で
は、いずれも両電極が同電位とされることから、バラン
ス型マッチング回路と称する。従来のアンバランス型マ
ッチング回路をドライエッチングに適用した場合、電極
の上下でプラズマ強度が大きくなり、均一に分布され
ず、また、基板の温度上昇が大きくなるため基板のダメ
ージが大きくなる欠点があった。これに対し、このバラ
ンス型マッチング回路は、電極間における放電が効率よ
く行われることから、基板のダメージを少なくすること
ができる。
は、いずれも両電極が同電位とされることから、バラン
ス型マッチング回路と称する。従来のアンバランス型マ
ッチング回路をドライエッチングに適用した場合、電極
の上下でプラズマ強度が大きくなり、均一に分布され
ず、また、基板の温度上昇が大きくなるため基板のダメ
ージが大きくなる欠点があった。これに対し、このバラ
ンス型マッチング回路は、電極間における放電が効率よ
く行われることから、基板のダメージを少なくすること
ができる。
【００２４】こうしたマッチング回路１００、１０１の
構成を、スパッタリング、プラズマＣＶＤ，ドライエッ
チング、プラズマクリーニングおよびイオンプレーティ
ングに応用した場合、格段の効果を達成できることが判
明した。すなわち、従来の装置では、プラズマを均一に
分布させることが難しいため、磁石や電極の長さ、ガス
の入れ方などを調整することにより分布をとっていた
が、バランス型マッチング回路１００、１０１では、両
電極を同電位としているので分布をとるのが容易とな
り、さらに、大面積の基板の成膜を精度よく、効率的に
行なうことが可能となった。
構成を、スパッタリング、プラズマＣＶＤ，ドライエッ
チング、プラズマクリーニングおよびイオンプレーティ
ングに応用した場合、格段の効果を達成できることが判
明した。すなわち、従来の装置では、プラズマを均一に
分布させることが難しいため、磁石や電極の長さ、ガス
の入れ方などを調整することにより分布をとっていた
が、バランス型マッチング回路１００、１０１では、両
電極を同電位としているので分布をとるのが容易とな
り、さらに、大面積の基板の成膜を精度よく、効率的に
行なうことが可能となった。
【００２５】次に、発明１のマッチング回路をスパッタ
リングに適用した場合のプラズマ発生駆動装置の実施の
形態について説明する。
リングに適用した場合のプラズマ発生駆動装置の実施の
形態について説明する。
【００２６】図３はこの実施の形態の回路模式図であ
る。
る。
【００２７】この回路は、高周波電源の出力端子１と、
マッチング回路１００と、二つの電極と、これら二つの
電極とマッチング回路１００間にそれぞれ直列に接続さ
れたブロッキングコンデンサ１７、１８を備えた高周波
回路を備える。マッチング回路１００は、出力端子１か
ら分岐した各ポート１５、１６において、コイル１１、
１２が直列に接続されている。また、可変容量１３、１
４が、コイル１１、１２を挟んでそれぞれ並列に接続さ
れており、可変容量１３は、接続点１５ａと接続点１６
ａに接続されており、可変容量１４は、接続点１５ｂと
接続点１６ｂに接続されている。高周波電源は、１ＭＨ
ｚ〜１００ＭＨｚの周波数の電源とされている。
マッチング回路１００と、二つの電極と、これら二つの
電極とマッチング回路１００間にそれぞれ直列に接続さ
れたブロッキングコンデンサ１７、１８を備えた高周波
回路を備える。マッチング回路１００は、出力端子１か
ら分岐した各ポート１５、１６において、コイル１１、
１２が直列に接続されている。また、可変容量１３、１
４が、コイル１１、１２を挟んでそれぞれ並列に接続さ
れており、可変容量１３は、接続点１５ａと接続点１６
ａに接続されており、可変容量１４は、接続点１５ｂと
接続点１６ｂに接続されている。高周波電源は、１ＭＨ
ｚ〜１００ＭＨｚの周波数の電源とされている。
【００２８】さらに、この高周波回路に重畳するための
交流回路１１０を備える。この交流回路１１０は、交流
電源３８と、この交流電源３８に接続された巻数の異な
る２つのコイル、すなわち１次コイル３１および２次コ
イル３２からなり、これら１次コイル３１および２次コ
イル３２の相互誘導作用を利用した変成器３０とからな
る。また、２次コイルの出力側にそれぞれ接続され、ロ
ーパスフィルタ３３、３４を介して２次コイルの出力電
流を高周波回路側の各ポート１５、１６に重畳するため
の重畳用ポート３５、３６を備える。この重畳用ポート
３５、３６はそれぞれ接続点１５ｄ，１６ｄに接続され
る。交流電源３８は、４０ｋＨｚの周波数の電源とされ
ており、１〜３００ｋＨｚの範囲で設定される。
交流回路１１０を備える。この交流回路１１０は、交流
電源３８と、この交流電源３８に接続された巻数の異な
る２つのコイル、すなわち１次コイル３１および２次コ
イル３２からなり、これら１次コイル３１および２次コ
イル３２の相互誘導作用を利用した変成器３０とからな
る。また、２次コイルの出力側にそれぞれ接続され、ロ
ーパスフィルタ３３、３４を介して２次コイルの出力電
流を高周波回路側の各ポート１５、１６に重畳するため
の重畳用ポート３５、３６を備える。この重畳用ポート
３５、３６はそれぞれ接続点１５ｄ，１６ｄに接続され
る。交流電源３８は、４０ｋＨｚの周波数の電源とされ
ており、１〜３００ｋＨｚの範囲で設定される。
【００２９】以上の構成により、交流回路１１０の出力
電流が高周波回路に重畳される。
電流が高周波回路に重畳される。
【００３０】ブロッキングコンデンサ１７、１８は、重
畳の際、低周波数の電流をカットするために必要であ
る。このようにして、各電極２、３には、それぞれ接続
点１５ｄ，１６ｄを介して電圧がかかるようになってい
る。この時、各電極２、３に流れる高周波電圧は同電位
となり、かつ位相差は１８０°とされている。
畳の際、低周波数の電流をカットするために必要であ
る。このようにして、各電極２、３には、それぞれ接続
点１５ｄ，１６ｄを介して電圧がかかるようになってい
る。この時、各電極２、３に流れる高周波電圧は同電位
となり、かつ位相差は１８０°とされている。
【００３１】このマッチング回路１００のみでは、電極
２、３に直流自己バイアスは現れないので、スパッタは
されないが、この交流回路１１０と組み合わせることに
より、数ｋＨｚの低周波数のスパッタにはみられない、
反応率の高い反応性スパッタ、特に、Ａｌ，Ｔｉなどか
らＡｌ2 Ｏ3 ，ＡｌＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＮなどを作る反
応性スパッタや、低温で比抵抗の小さいＩＴＯのスパッ
タには有効である。また、結果として、これらのスパッ
タでは、高速スパッタが実現できる点でも有益といえ
る。
２、３に直流自己バイアスは現れないので、スパッタは
されないが、この交流回路１１０と組み合わせることに
より、数ｋＨｚの低周波数のスパッタにはみられない、
反応率の高い反応性スパッタ、特に、Ａｌ，Ｔｉなどか
らＡｌ2 Ｏ3 ，ＡｌＮ，ＴｉＯ2 ，ＴｉＮなどを作る反
応性スパッタや、低温で比抵抗の小さいＩＴＯのスパッ
タには有効である。また、結果として、これらのスパッ
タでは、高速スパッタが実現できる点でも有益といえ
る。
【００３２】なお、図３に示す実施の形態では、発明１
のマッチング回路を適用したが、これに替えて発明２の
マッチング回路を適用できることは言うまでもない。
のマッチング回路を適用したが、これに替えて発明２の
マッチング回路を適用できることは言うまでもない。
【００３３】次に、発明１のマッチング回路をプラズマ
ＣＶＤやドライエッチングに適用した場合のプラズマ発
生駆動装置の実施の形態について説明する。
ＣＶＤやドライエッチングに適用した場合のプラズマ発
生駆動装置の実施の形態について説明する。
【００３４】図４はその実施の形態の回路模式図であ
る。
る。
【００３５】この装置は、タンク６３に絶縁物６４を介
して並列に取り付けた電極２００、３００に、１ＭＨｚ
〜１００ＭＨｚの高周波電流が、図１に示すバランス型
マッチング回路１００を介して供給された構成となって
いる。この装置を用いることにより、プラズマは電極２
００および電極３００の間に均一に発生するので、プラ
ズマＣＶＤやドライエッチングを、効率よく行うことが
できる。
して並列に取り付けた電極２００、３００に、１ＭＨｚ
〜１００ＭＨｚの高周波電流が、図１に示すバランス型
マッチング回路１００を介して供給された構成となって
いる。この装置を用いることにより、プラズマは電極２
００および電極３００の間に均一に発生するので、プラ
ズマＣＶＤやドライエッチングを、効率よく行うことが
できる。
【００３６】なお、図４に示す実施の形態では、発明１
のマッチング回路を適用したが、これに替えて発明２の
マッチング回路を適用できることは言うまでもない。
のマッチング回路を適用したが、これに替えて発明２の
マッチング回路を適用できることは言うまでもない。
【００３７】以上のように、本発明はプラズマエッチン
グなどのドライエッチングや、プラズマＣＶＤおよびス
パッタリングに応用されるが、これらに限ることなく、
例えばプラズマクリーニング、イオンプレーティングな
どのプラプラズマを用いた他の処理に広く応用できる。
グなどのドライエッチングや、プラズマＣＶＤおよびス
パッタリングに応用されるが、これらに限ることなく、
例えばプラズマクリーニング、イオンプレーティングな
どのプラプラズマを用いた他の処理に広く応用できる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、発明１のマッチン
グ回路によれば、各電極に直列にコイルが接続され、か
つ、容量がこれらのコイルを挟んでポート間にそれぞれ
並列に接続されているとともに、これらの両電極は同電
位とされた構成としたので、２つの電極を放電させ、均
一なプラズマ分布を得ることができる。また、１ＭＨｚ
〜１００ＭＨｚの周波数とされた高周波数の電力では、
自己バイアスがかかることもないので、効率よくプラズ
マを利用することができる。
グ回路によれば、各電極に直列にコイルが接続され、か
つ、容量がこれらのコイルを挟んでポート間にそれぞれ
並列に接続されているとともに、これらの両電極は同電
位とされた構成としたので、２つの電極を放電させ、均
一なプラズマ分布を得ることができる。また、１ＭＨｚ
〜１００ＭＨｚの周波数とされた高周波数の電力では、
自己バイアスがかかることもないので、効率よくプラズ
マを利用することができる。
【００３９】また、発明２のマッチング回路によれば、
二つの電極にそれぞれ接続されるポート間にコイルと容
量が並列に接続された出力側結合回路と、上記高周波電
流を供給する高周波電源に接続された２つのポート間に
コイルと容量が並列に接続された入力側結合回路とから
なり、これらの結合回路により並列共振とされていると
ともに、上記両電極は同電位とされた構成としたので、
発明１と同様の効果を得ることができる。
二つの電極にそれぞれ接続されるポート間にコイルと容
量が並列に接続された出力側結合回路と、上記高周波電
流を供給する高周波電源に接続された２つのポート間に
コイルと容量が並列に接続された入力側結合回路とから
なり、これらの結合回路により並列共振とされていると
ともに、上記両電極は同電位とされた構成としたので、
発明１と同様の効果を得ることができる。
【００４０】発明３および発明４のプラズマ発生駆動装
置によれば、発明１および発明２のマッチング回路を備
えた構成としたから、ＣＶＤやドライエッチングに適用
でき、２つの電極間に均一にプラズマが生成するので、
大面積の基板処理を効率的に行うことができる。
置によれば、発明１および発明２のマッチング回路を備
えた構成としたから、ＣＶＤやドライエッチングに適用
でき、２つの電極間に均一にプラズマが生成するので、
大面積の基板処理を効率的に行うことができる。
【００４１】発明５および発明６のプラズマ発生駆動装
置によれば、発明１および発明２のマッチング回路を備
えた高周波回路に、それぞれ交流回路の出力電流が上記
高周波回路に重畳された構成としたので、数ｋＨｚの低
周波による放電では得られない放電効果、すなわち、両
電極間で均一なプラズマを発生させることができ、反応
性スパッタリングに適用することが可能となる。この場
合、数ｋＨｚの低周波数のスパッタリングに比べ、反応
率が高くなり、その結果、高速スパッタを実現すること
ができる。
置によれば、発明１および発明２のマッチング回路を備
えた高周波回路に、それぞれ交流回路の出力電流が上記
高周波回路に重畳された構成としたので、数ｋＨｚの低
周波による放電では得られない放電効果、すなわち、両
電極間で均一なプラズマを発生させることができ、反応
性スパッタリングに適用することが可能となる。この場
合、数ｋＨｚの低周波数のスパッタリングに比べ、反応
率が高くなり、その結果、高速スパッタを実現すること
ができる。
【図１】発明１の実施の形態を示すマッチング回路図を
有するプラズマ発生回路を示す図
有するプラズマ発生回路を示す図
【図２】発明２の実施の形態を示すマッチング回路図を
有するプラズマ発生回路を示す図
有するプラズマ発生回路を示す図
【図３】発明１のマッチング回路をスパッタリングに適
用した場合のプラズマ発生駆動装置の実施の形態の回路
模式図
用した場合のプラズマ発生駆動装置の実施の形態の回路
模式図
【図４】発明１のマッチング回路をプラズマＣＶＤやド
ライエッチングに適用した場合のプラズマ発生駆動装置
の実施の形態の回路模式図
ライエッチングに適用した場合のプラズマ発生駆動装置
の実施の形態の回路模式図
【図５】従来における基板の被覆装置の回路模式図
【図６】従来におけるドライエッチング装置の回路模式
図
図
【図７】アンバランス型のマッチング回路図
１‥‥高周波電源の出力端子
２、３、２００、３００‥‥電極
１１、１２、２１、２２‥‥コイル
１３、１４、２３、２４‥‥可変容量
１５、１６、２５Ａ、２５Ｂ、２６Ａ、２６Ｂ‥‥ポー
ト １７、１８‥‥ブロッキングコンデンサ ３０‥‥変成器 ３１‥‥１次コイル ３２‥‥２次コイル ３８‥‥交流電源 １００、１０１‥‥マッチング回路
ト １７、１８‥‥ブロッキングコンデンサ ３０‥‥変成器 ３１‥‥１次コイル ３２‥‥２次コイル ３８‥‥交流電源 １００、１０１‥‥マッチング回路
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/31 Ｄ
21/31 21/302 Ｃ
Ｆターム(参考） 4K029 BA03 BA17 BA44 BA48 BA58
BA60 CA06 EA06
4K030 BA02 BA18 BA38 BA43 BA46
FA01 KA30 KA41
5F004 BA04 BB13 BB32 BD04 BD05
5F045 AA08 EH01 EH12
Claims (6)
- 【請求項１】二つの電極に対し、それぞれのポートを介
して高周波電流を供給してそれぞれ放電を起こすことに
より、プラズマを発生させるコイルと容量とで構成され
るプラズマ発生のためのマッチング回路であって、上記
各電極に直列にコイルが接続され、かつ、容量がこれら
のコイルを挟んでポート間にそれぞれ並列に接続されて
いるとともに、これらの両電極は同電位とされているこ
とを特徴とするプラズマ発生のためのマッチング回路。 - 【請求項２】二つの電極に対し、それぞれのポートを介
して高周波電流を供給してそれぞれ放電を起こすことに
より、プラズマを発生させるコイルと容量とで構成され
るプラズマ発生のためのマッチング回路であって、上記
二つの電極にそれぞれ接続されるポート間にコイルと容
量が並列に接続された出力側結合回路と、上記高周波電
流を供給する高周波電源に接続された２つのポート間に
コイルと容量が並列に接続された入力側結合回路とから
なり、これらの結合回路により並列共振とされていると
ともに、上記両電極は同電位とされていることを特徴と
するプラズマ発生のためのマッチング回路。 - 【請求項３】高周波電源と、二つの電極と、これら二つ
の電極と上記高周波電源をそれぞれコイルを介して接続
する２つのポートと、これらのコイルを挟んでポート間
にそれぞれ並列に接続された容量とからなり、これらの
両電極は同電位とされてなるプラズマ発生駆動装置。 - 【請求項４】高周波電源と、二つの電極と、これら二つ
の電極と上記高周波電源とを接続する２つのポートと、
これらポート間にコイルと容量が並列に接続された出力
側結合回路と、上記高周波電流を供給する高周波電源に
接続された２つのポート間にコイルと容量が並列に接続
された入力側結合回路とからなり、これらの結合回路に
より並列共振とされているとともに、上記両電極は同電
位とされてなるプラズマ発生駆動装置。 - 【請求項５】高周波電源と、二つの電極と、これら二つ
の電極と上記高周波電源をそれぞれ直列に接続されたコ
イルとブロッキングコンデンサとを介して接続する２つ
のポートと、これらのコイルを挟んでポート間にそれぞ
れ並列に接続された容量とからなる高周波回路と；交流
電源と、この交流電源に接続された１次コイルおよび２
次コイルからなる変成器とからなる交流回路と；２次コ
イルの出力側にそれぞれ接続され、この２次コイルの出
力電流をローパスフィルタを介して上記各ポートに重畳
するための重畳用ポートとからなり、上記交流回路の出
力電流が上記高周波回路に重畳されてなるプラズマ発生
駆動装置。 - 【請求項６】高周波電源と、二つの電極と、これら二つ
の電極と上記高周波電源とを接続する２つのポートと、
これらポート間にコイルと容量が並列に接続された出力
側結合回路と、上記高周波電流を供給する高周波電源に
接続された２つのポート間にコイルと容量が並列に接続
された入力側結合回路とからなる並列共振駆動回路と；
交流電源と、この交流電源に接続された１次コイルおよ
び２次コイルからなる変成器とからなる交流回路と；２
次コイルの出力側にそれぞれ接続され、この２次コイル
の出力電流をローパスフィルタを介して上記各ポートに
重畳するための重畳用ポートとからなり、上記交流回路
の出力電流が上記並列共振駆動回路に重畳されてなるプ
ラズマ発生駆動装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001361162A JP3574104B2 (ja) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | プラズマ発生のためのマッチング回路を利用したプラズマ発生駆動装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001361162A JP3574104B2 (ja) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | プラズマ発生のためのマッチング回路を利用したプラズマ発生駆動装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003163099A true JP2003163099A (ja) | 2003-06-06 |
| JP3574104B2 JP3574104B2 (ja) | 2004-10-06 |
Family
ID=19171868
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001361162A Expired - Fee Related JP3574104B2 (ja) | 2001-11-27 | 2001-11-27 | プラズマ発生のためのマッチング回路を利用したプラズマ発生駆動装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3574104B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1791172A1 (en) * | 2004-09-06 | 2007-05-30 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| JP2007524963A (ja) * | 2003-06-19 | 2007-08-30 | プラスマ コントロール システムズ エルエルシー | プラズマ生成装置及び方法並びに可変デューティサイクルの高周波駆動回路 |
| KR101010716B1 (ko) * | 2007-07-25 | 2011-01-24 | 지에스나노텍 주식회사 | 비전도성 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의한 세라믹 박막의증착 방법 및 그를 위한 장치 |
| JP7489894B2 (ja) | 2020-10-20 | 2024-05-24 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ生成装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
-
2001
- 2001-11-27 JP JP2001361162A patent/JP3574104B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007524963A (ja) * | 2003-06-19 | 2007-08-30 | プラスマ コントロール システムズ エルエルシー | プラズマ生成装置及び方法並びに可変デューティサイクルの高周波駆動回路 |
| EP1791172A1 (en) * | 2004-09-06 | 2007-05-30 | Tokyo Electron Limited | Plasma processing apparatus |
| EP1791172A4 (en) * | 2004-09-06 | 2009-01-28 | Tokyo Electron Ltd | PLASMA TREATMENT APPARATUS |
| US8267041B2 (en) | 2004-09-06 | 2012-09-18 | Tokyo Electron Limited | Plasma treating apparatus |
| KR101010716B1 (ko) * | 2007-07-25 | 2011-01-24 | 지에스나노텍 주식회사 | 비전도성 타겟을 사용하는 스퍼터링에 의한 세라믹 박막의증착 방법 및 그를 위한 장치 |
| JP7489894B2 (ja) | 2020-10-20 | 2024-05-24 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ生成装置、プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
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| JP3574104B2 (ja) | 2004-10-06 |
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