JP2530560B2 - Impedance matching device for high frequency plasma - Google Patents
Impedance matching device for high frequency plasmaInfo
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、高周波プラズマ用イン
ピーダンス整合装置に関するものであり、より特定すれ
ば、高周波電力で励起したプラズマ中での化学反応及び
物理現象を利用したプラズマＣＶＤ、プラズマエッチン
グ、プラズマアッシング装置など、主として半導体製造
ライン内のプラズマ加工装置における反応チャンバー
に、インピーダンス整合素子を介して高周波電力を供給
する回路の終段トランス接続に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an impedance matching device for high frequency plasma, and more particularly, to plasma CVD, plasma etching, which utilizes chemical reactions and physical phenomena in plasma excited by high frequency power. The present invention mainly relates to a final stage transformer connection of a circuit for supplying high frequency power to a reaction chamber in a plasma processing apparatus in a semiconductor manufacturing line such as a plasma ashing apparatus via an impedance matching element.
【０００２】[0002]
【従来の技術】高周波プラズマ電源から供給された高周
波電力エネルギーをプラズマ反応チャンバー内の負荷抵
抗に効率よく伝達させるためには、π型、Ｌ型、又はＴ
型回路等からなる高周波プラズマ用インピーダンス整合
装置が使用され、高周波プラズマ電源の等価出力インピ
ーダンス（通常５０Ω）をプラズマ反応チャンバーのイ
ンピーダンス（Ｚ＝Ｒ±ｊＸ）に整合させている。2. Description of the Related Art In order to efficiently transfer high frequency power energy supplied from a high frequency plasma power source to a load resistance in a plasma reaction chamber, a π type, an L type, or a T type.
An impedance matching device for high frequency plasma including a mold circuit is used to match the equivalent output impedance (usually 50Ω) of the high frequency plasma power source with the impedance (Z = R ± jX) of the plasma reaction chamber.
【０００３】近年の半導体製造プロセスにおいては、パ
ターンの細密化と薄膜化の要求が高まり、それにはプラ
ズマ反応チャンバー内のプラズマの安定性を高めること
が必要である。すなわち、チャンバーから電源への反射
波電力をいかに少なくし、かつ短時間にプラズマ励起電
力を一定にできるかということ、及びチャンバー側面の
影響（後述）を避け、必要とされる安定かつ高密度な正
規電極間のプラズマを発生させられるかという点であ
る。In recent semiconductor manufacturing processes, there is an increasing demand for pattern miniaturization and film thinning, and it is necessary to enhance the stability of plasma in the plasma reaction chamber. That is, how to reduce the reflected wave power from the chamber to the power supply, and to keep the plasma excitation power constant in a short time, and avoid the influence of the side surface of the chamber (described later) to achieve the required stable and high density. The point is whether plasma can be generated between the regular electrodes.
【０００４】それらを解決する一般的な試みとしては、
２台の高周波プラズマ電源と位相シフターを使用し、２
枚の電極に前記２台の高周波プラズマ電源から得られる
互いに１８０°相差の高周波電位を印加して動作させ、
各電極とチャンバー側面との間の電界による影響を避
け、プラズマを電極間だけに有効に、そして高密度かつ
安定に発生させようとする方法も行われている。すなわ
ち、いずれかの電極とチャンバー側壁との間に積極的な
電気接続がなければ、後者はほぼゼロ電位となり、高周
波電流の通過する道筋はゼロ電位の両側に対称的な交番
電位をもつ電極間に定まるため、この道筋外への漏洩電
流が防止される。したがって、必要とされる電極間だけ
に有効なプラズマが高密度かつ安定に発生する。As a general attempt to solve them,
2 high-frequency plasma power supplies and phase shifter
The electrodes are operated by applying high-frequency potentials of 180 ° phase difference obtained from the two high-frequency plasma power supplies to each other,
There is also a method for avoiding the influence of an electric field between each electrode and the side surface of the chamber and effectively and stably generating plasma between the electrodes at a high density. That is, if there is no positive electrical connection between any of the electrodes and the side wall of the chamber, the latter has almost zero potential, and the route through which the high-frequency current passes is between electrodes with symmetrical alternating potentials on both sides of zero potential. Therefore, the leakage current to the outside of the route is prevented. Therefore, effective plasma is generated with high density and stable only between the required electrodes.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、現在使
用されているほとんどのプラズマ反応チャンバー装置
は、二つの電極のうち一つを高周波のグラウンド（接
地）とし、かつ筐体と同じ電位（接地電位）にして使用
されている。そのため二つの対向電極間だけのプラズマ
発生にとどまらず、非接地側の電極と側面やその対向電
位となる近くの筐体との間においても放電し、必要とさ
れる電極間だけに有効にプラズマを高密度かつ安定に発
生させていない。However, most of the plasma reaction chamber devices currently used have one of two electrodes as a high frequency ground (ground) and have the same potential as the housing (ground potential). Has been used. Therefore, plasma is generated not only between the two opposing electrodes, but also between the non-grounded electrode and the side surface or a nearby case where the opposing potential is generated, plasma is effectively generated only between the required electrodes. Is not generated at high density and stably.
【０００６】高周波プラズマ電源から供給された高周波
電力エネルギーをプラズマ反応チャンバー内の負荷抵抗
に対して、より効率的に消費させるためには、前述の通
り高周波プラズマ用インピーダンス整合装置を介して高
周波電力エネルギーを伝達させているが、現実には大電
力、すなわち高密度プラズマとなって行くにつれてプラ
ズマ反応チャンバー内のインピーダンス（Ｚ＝Ｒ±ｊ
Ｘ）の純抵抗分（Ｒ）も虚数抵抗（±ｊＸ）も低くな
り、当然ながら電流が大きくなる。そのため高周波プラ
ズマ用インピーダンス整合装置に使用しているコイルと
コンデンサーの発熱が大きくなる。In order to more efficiently consume the high frequency power energy supplied from the high frequency plasma power source with respect to the load resistance in the plasma reaction chamber, the high frequency power energy is supplied through the high frequency plasma impedance matching device as described above. However, the impedance (Z = R ± j
Both the pure resistance component (R) of X) and the imaginary resistance (± jX) become low, and the current naturally increases. Therefore, the heat generation of the coil and the capacitor used in the impedance matching device for high-frequency plasma increases.
【０００７】また、高周波プラズマ電源の出力インピー
ダンス５０Ωに対してプラズマ反応チャンバーのインピ
ーダンス（Ｚ＝Ｒ±ｊＸ）が相対的にきわめて小さいイ
ンピーダンスになるため整合装置による整合自体もとり
にくくなるという問題が生じる。Further, since the impedance (Z = R ± jX) of the plasma reaction chamber becomes an extremely small impedance with respect to the output impedance of 50 Ω of the high frequency plasma power source, there is a problem that the matching itself by the matching device becomes difficult.
【０００８】さらに、周波数に応じてコイルはωＬの誘
導性リアクタンス（ＸL ）を有し、コンデンサーは１／
ωＣの容量性リアクタンス（ＸC ）を有するため、電流
が増えることは電流が通過するＬ、Ｃ部品の両端に発生
する電圧が高くなり、耐電圧及び電流容量の大きい部品
を使用しなければならない。同時に、Ｌ、Ｃ部品の発熱
が大きいことは、本来プラズマ反応チャンバー内の負荷
抵抗で消費すべき高周波エネルギーの増加分を高周波プ
ラズマ用インピーダンス整合装置内の部品の発熱として
消費していることであり、これはプラズマ反応装置の効
率的なエネルギー消費を達成するためにも避けなければ
ならない。Further, depending on the frequency, the coil has an inductive reactance (X L ) of ωL, and the capacitor is 1 /
Since it has a capacitive reactance (X C ) of ωC, an increase in current increases the voltage generated at both ends of the L and C parts through which the current passes, and a part with a large withstand voltage and current capacity must be used. . At the same time, the large heat generation of the L and C components means that the increased amount of high frequency energy that should be consumed by the load resistance in the plasma reaction chamber is consumed as the heat generation of the components in the impedance matching device for high frequency plasma. , This must also be avoided in order to achieve efficient energy consumption of the plasma reactor.
【０００９】本発明は上述した問題点に鑑み、インピー
ダンス整合素子における無効な発熱による電力の消費を
避け、かつ整合を確実に行うとともに、電極間だけに有
効にプラズマを高密度かつ安定に発生させることができ
る高周波プラズマ用インピーダンス整合装置を提供しよ
うとするものである。In view of the above-mentioned problems, the present invention avoids power consumption due to ineffective heat generation in the impedance matching element, ensures matching, and effectively and stably generates plasma only between the electrodes. The present invention is intended to provide an impedance matching device for high-frequency plasma.
【００１０】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明の基本的構成は、
高周波プラズマ用電源とプラズマ反応チャンバ内に設け
られた一対の非接地電極との間に挿入されたインピーダ
ンス整合装置であって、前記一対の非接地電極に導かれ
る一対の出力ライン中にｎ２：１型インピーダンス変換
器として接続された伝送線路トランス（但し、ｎ＝２以
上の整数）を挿入し、これによって電源の出力インピー
ダンス値に対し、１／ｎ２の定格負荷インピーダンス値
となるプラズマ反応チャンバーにインピーダンス変換さ
せ、電力供給するようにしたことを特徴とするものであ
る。The basic structure of the present invention is as follows:
It provided high frequency plasma power and the plasma reaction chamber
An impedance matching device inserted between the pair of non-grounded electrodes and a transmission line connected as an n 2 : 1 type impedance converter in the pair of output lines guided to the pair of non-grounded electrodes. A transformer (however, n = an integer greater than or equal to 2) was inserted so that the output impedance value of the power source was impedance-converted into the plasma reaction chamber having a rated load impedance value of 1 / n 2 to supply power. It is characterized by that.
【００１１】本発明の第２の構成は、前記インピーダン
ス整合装置における電源側端子の一つ、及び前記プラズ
マ反応チャンバーの構成壁体を接地接続したことを特徴
とするものである。 A second structure of the present invention is characterized in that one of the power supply side terminals in the impedance matching device and the constituent wall of the plasma reaction chamber are grounded.
It is what
【００１２】[0012]
【作用】本発明の基本構成によれば、伝送線路トランス
のインピーダンス変換比ｎ2 ：１により回路に流れる電
流を少なく（１／ｎに低下）し、これにともなってイン
ピーダンス整合用コイルとコンデンサーに流れる電流を
小さくすることによりコイルとコンデンサーの発熱を抑
え、電力をより効率的にプラズマ反応チャンバーに供給
することができる。According to the basic configuration of the present invention, the impedance conversion ratio n 2 : 1 of the transmission line transformer reduces the current flowing in the circuit (reduces to 1 / n), and the impedance matching coil and the capacitor are accordingly reduced. By reducing the flowing current, the heat generation of the coil and the capacitor can be suppressed, and the electric power can be more efficiently supplied to the plasma reaction chamber.
【００１３】また、本発明の構成においては、前記伝送
線路トランスの入出力間アイソレーション機能により、
プラズマ反応チャンバーの両電極電位はゼロ電位の両側
で対称的に（１８０°相差で）振動するため、特にチャ
ンバー壁が接地接続されている場合電極間だけに有効に
プラズマが発生するように高周波電流の通過する道筋が
定まり（換言すれば、チャンバー側壁が余分な電極とな
らないで）、これによって外側への漏洩電流を防ぎ、電
極間だけに有効なプラズマを高密度かつ安定に発生させ
ることができる高周波プラズマ用インピーダンス整合装
置を提供するものである。Further, in the structure of the present invention, due to the isolation function between the input and output of the transmission line transformer,
Since both electrode potentials of the plasma reaction chamber oscillate symmetrically (with 180 ° phase difference) on both sides of the zero potential, especially
If the chamber wall is grounded, the path for the high-frequency current to pass is determined so that plasma is effectively generated only between the electrodes (in other words, the chamber side wall does not become an extra electrode), and this allows (EN) An impedance matching device for high frequency plasma, which can prevent leakage current and can generate effective plasma only between electrodes at high density and stably.
【００１４】さらに、上記各構成を通じ、伝送線路トラ
ンスは伝達すべき高周波電力エネルギーをほとんど消費
することなくプラズマ反応チャンバー負荷に伝達できる
ため、挿入損失はほとんどない。Furthermore, since the transmission line transformer can transmit the high frequency power energy to be transmitted to the plasma reaction chamber load through the above-mentioned respective configurations, the transmission line transformer has almost no insertion loss.
【００１５】また、使用する電力が大電力になるに従っ
て回路に流れる電流が必然的に大きくなること自体によ
る発熱の問題や、高周波プラズマ電源の５０Ωの出力イ
ンピーダンスに対してプラズマ反応チャンバーのインピ
ーダンス（Ｚ＝Ｒ±ｊＸ）が非常に小さいインピーダン
スになるため整合がとりにくくなるという問題も、伝送
線路トランスのｎ2 ：１インピーダンス変換比を利用し
て容易に解決することができる。Further, the problem of heat generation due to the fact that the current flowing through the circuit inevitably increases as the power used increases, and the impedance of the plasma reaction chamber (Z = R ± jX) has a very small impedance, which makes it difficult to achieve matching, and can be easily solved by utilizing the n 2 : 1 impedance conversion ratio of the transmission line transformer.
【００１６】[0016]
【実施例】図１は本発明において４：１型インピーダン
ス変換器として接続された伝送線路トランスを用いる場
合の原理を示す等価回路図である。図において、１は高
周波プラズマ用電源の等価出力電源であり、２は４Ｒ＝
２Ｚ0 で代表するその出力インピーダンスである。伝送
線路トランス回路３を構成するトランスＴ1 及びＴ2 の
各一次巻線は、端子電圧２Ｅを提供する前記電源回路の
出力端子ａ及びｂにそれぞれ伝送線路として接続され
る。トランスＴ1 、Ｔ2 の各二次巻線の電源側端子は互
いに接続されるとともに、各出力側端子は互いに他方の
トランスの一次巻線の出力側端子と合流する形で交差状
に接続される。このように各合流接続点において提供さ
れる伝送線路トランス回路３の出力端子ｃ及びｄ間には
Ｒ＝Ｚ0／２で代表されるプラズマチャンバー４の一対
の電極が接続される。この伝送線路トランス回路３が
４：１インピーダンス変換器となる理由はこれらのトラ
ンスＴ1 及びＴ2 がそれぞれ１：１の巻数比を有する変
流器であると考えて、各一次巻線にＩ／２の電流が流入
及び流出した場合を仮定すると、トランスＴ2 の二次巻
線に誘導される電流Ｉ／２はＴ1 の一次巻線電流Ｉ／２
と合流し、したがって、端子ｃには電流Ｉが流入し、こ
の電流Ｉがプラズマ反応チャンバー４を通って端子ｄか
ら電源側に戻るときはトランスＴ1 の二次巻線及びトラ
ンスＴ2 の一次巻線にＩ／２を分流し、結局、電源端子
ｂにはＩ／２が還流することになる。したがって、電源
の出力インピーダンス４ＲにＩ／２の電流が流れること
による端子電圧はＩ／２×４Ｒ＝２ＩＲ、反応チャンバ
ーの抵抗Ｒの両端に発生する電圧はＩＲとなり、電源側
の電圧２Ｅに対して負荷側はその半分（Ｅ）となるた
め、一次側の消費電力は（Ｉ／２）2 ×４Ｒ＝Ｉ2 Ｒ、
したがって、出力側の消費電力Ｉ2 Ｒと同一であり、結
局、電源側出力インピーダンス４Ｒに対する負荷インピ
ーダンスＲにおいてインピーダンス整合が得られたこと
を示している。なお、図１は原理図であるため、インピ
ーダンス整合回路のコイル及びコンデンサーによるリア
クタンス分は回路全体として相殺されたものとして図か
ら削除されている。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is an equivalent circuit diagram showing the principle when a transmission line transformer connected as a 4: 1 type impedance converter is used in the present invention. In the figure, 1 is an equivalent output power source of a high frequency plasma power source, and 2 is 4R =
The output impedance is represented by 2Z 0 . The respective primary windings of the transformers T 1 and T 2 constituting the transmission line transformer circuit 3 are respectively connected as transmission lines to the output terminals a and b of the power supply circuit for providing the terminal voltage 2E. The power supply side terminals of the secondary windings of the transformers T 1 and T 2 are connected to each other, and the output side terminals are connected to each other in an intersecting manner so as to merge with the output side terminal of the primary winding of the other transformer. It Thus Between the output terminals c and d of the transmission line transformer circuit 3 provided in the confluence connection point is connected a pair of electrodes of the plasma chamber 4 which is represented by R = Z 0/2. The reason why the transmission line transformer circuit 3 is a 4: 1 impedance converter is that each of the transformers T 1 and T 2 is a current transformer having a turn ratio of 1: 1 and I Assuming that a current of / 2 flows in and out, the current I / 2 induced in the secondary winding of the transformer T 2 is the primary winding current I / 2 of T 1.
Therefore, when the current I flows into the terminal c and returns from the terminal d to the power supply side through the plasma reaction chamber 4, the secondary winding of the transformer T 1 and the primary of the transformer T 2 I / 2 is shunted to the winding, and eventually I / 2 is circulated to the power supply terminal b. Therefore, the terminal voltage due to the current of I / 2 flowing through the output impedance 4R of the power source is I / 2 × 4R = 2IR, the voltage generated across the resistance R of the reaction chamber is IR, and the voltage of the power source side is 2E. Since the load side is half of that (E), the power consumption on the primary side is (I / 2) 2 × 4R = I 2 R,
Therefore, it is the same as the power consumption I 2 R on the output side, which means that impedance matching is finally obtained in the load impedance R with respect to the power source side output impedance 4R. Since FIG. 1 is a principle diagram, the reactance component due to the coil and the capacitor of the impedance matching circuit is deleted from the diagram as being canceled out as the entire circuit.
【００１７】図２は負荷及びインピーダンス整合回路に
おいて実際にあり得べき抵抗値及びリアクタンス値を明
示したものである。すなわち、電源端子ａ及びｂにはＸ
L 、Ｘl 、Ｘc2からなる直列リアクタンスとＸc1からな
る並列リアクタンスを有するインピーダンス整合回路５
を接続し、このインピーダンス整合回路５と出力端子ｃ
及びｄとの間に図１と同様な４：１型インピーダンス変
換器としての伝送線路トランス回路３を接続し、端子ｃ
及びｄ間に接続される反応チャンバーの定格負荷インピ
ーダンスはＲ＝５（Ω）とＸ＝−ｊ２５（Ω）の直列回
路において代表されている。等価回路において、負荷イ
ンピーダンスのリアクタンス分Ｘ＝−ｊ２５（Ω）はそ
の４倍の値、すなわち−ｊ１００となり、この値はイン
ピーダンス整合回路におけるｊ（Ｘl −Ｘc2）＝＋ｊ１
００と相殺され、ＸL ＝＋ｊ２４．５Ωと電源側に換算
した負荷インピーダンス（実数分）２０Ωの直列回路に
−ｊ４０．６ΩのリアクタンスＸc1を有する並列コンデ
ンサが並列接続された形となり、これが電源側から見て
５０Ωの純抵抗に等しくなるわけである。この場合、イ
ンピーダンス整合回路５のインダクタンス及びキャパシ
タンスはそれぞれＸL ＋Ｘl ＝２．３８μＨ、Ｃ１＝２
８９ｐＦ、そして、Ｃ２＝１５０ｐＦであり、これらが
１３．５６ＭＨｚにおいて前述したリアクタンスとな
り、電力１ＫＷでの整合を与えるものである。FIG. 2 clearly shows resistance values and reactance values which are actually possible in the load and impedance matching circuit. That is, X is applied to the power terminals a and b.
An impedance matching circuit 5 having a series reactance composed of L , X l and X c2 and a parallel reactance composed of X c1.
Is connected to the impedance matching circuit 5 and the output terminal c.
A transmission line transformer circuit 3 as a 4: 1 type impedance converter similar to that shown in FIG.
The rated load impedance of the reaction chamber connected between d and d is represented by a series circuit of R = 5 (Ω) and X = −j25 (Ω). In the equivalent circuit, reactance X = -j25 (Ω) is four times the value of the load impedance, i.e. becomes -J100, this value j in the impedance matching circuit (X l -X c2) = + j1
00 is canceled, X L = + j24.5Ω and load impedance in terms of the power supply side (real component) will form parallel capacitor connected in parallel with a reactance X c1 of -j40.6Ω the series circuit of 20 [Omega, which is the power supply It is equal to a pure resistance of 50Ω when viewed from the side. In this case, impedance matching circuits, respectively 5 of the inductance and capacitance X L + X l = 2.38μH, C1 = 2
89 pF and C2 = 150 pF, which are the reactances described above at 13.56 MHz, and provide matching at a power of 1 KW.
【００１８】図３はプラズマ反応チャンバー４の対向電
極６ａ及び６ｂのいずれも接地接続しない、いわゆる伝
送線路トランスのアイソレーション機能を利用した実施
例を示すものである。ここに、５’は図２に示したと同
様なインピーダンス整合機能を発揮するためのインピー
ダンス整合回路であり、伝送線路トランス回路３も同様
に４：１型インピーダンス変換器の機能を有し、電源端
子ａ及びｂ’と出力端子ｃ及びｄ間におけるこれらの接
続の全体においてインピーダンス整合装置を構成してい
る。FIG. 3 shows an embodiment utilizing the so-called transmission line transformer isolation function in which neither of the counter electrodes 6a and 6b of the plasma reaction chamber 4 is grounded. Here, 5'is an impedance matching circuit for exhibiting the same impedance matching function as shown in FIG. 2, and the transmission line transformer circuit 3 also has a function of a 4: 1 type impedance converter, and a power supply terminal. The impedance matching device is constituted by the whole of these connections between a and b'and the output terminals c and d.
【００１９】図４は従来型のいわゆる対向電極片側接地
タイプにおいて図３と同様なインピーダンス整合装置を
構成した比較例を示している。すなわち、対向電極の一
方６ｂ’がチャンバー構成壁とともに接地接続されたも
のである。この場合、他方の電極６ａは対向電極６ｂ’
だけでなく、チャンバー構成壁に対しても同一の高周波
電位をもつことになるが、インピーダンス整合回路を流
れる電流を（１／ｎに）低下できる効果は変わらないた
め、不規則な漏洩高周波電力をなくすことはできない
が、整合回路素子の発熱を抑え、高周波エネルギーを効
率よくプラズマチャンバーに伝達供給できる効果を有し
ている。FIG. 4 shows a comparative example in which an impedance matching device similar to that of FIG. That is, one of the counter electrodes 6b 'is grounded together with the chamber constituting wall. In this case, the other electrode 6a is the counter electrode 6b '.
Not only does it have the same high-frequency potential on the chamber walls, but the effect of reducing the current flowing in the impedance matching circuit (to 1 / n) remains the same, so irregular leakage high-frequency power is generated. Although it cannot be eliminated, it has an effect of suppressing heat generation of the matching circuit element and efficiently transmitting and supplying high frequency energy to the plasma chamber.
【００２０】図５Ａ及びＢは図４の比較例における伝送
線路トランス回路の具体的接続例３ａ及び３ｂを示すた
め、インピーダンス整合回路を省略してそれぞれ作図し
た等価回路であり、前者（３ａ）では２個のトランスを
用い、後者（３ｂ）では１個のトランスのみを用いてｎ
２：１インピーダンス変換を行うものである。FIGS. 5A and 5B show concrete connection examples 3a and 3b of the transmission line transformer circuit in the comparative example of FIG. 4, so they are equivalent circuits drawn without the impedance matching circuit, and in the former (3a). Two transformers are used, and in the latter (3b), only one transformer is used.
2 : 1 impedance conversion is performed.
【００２１】以上述べた実施例において、実際の回路接
続を用いて示した伝送線路トランスのインピーダンス変
換比ｎ2 ：１はｎ＝２（変換比、４：１）を典型例とす
るものであったが、ｎ＝３（変換比、９：１）において
も十分な結果が得られた。結局、このｎ2 ：１は電源側
の出力インピーダンスと、プラズマチャンバーの定格負
荷インピーダンスの比率によって決まることであり、そ
の意味でｎ＝４以上の場合も構成されるであろう。In the above-mentioned embodiments, the impedance conversion ratio n 2 : 1 of the transmission line transformer shown by using the actual circuit connection is typically n = 2 (conversion ratio 4: 1). However, sufficient results were obtained even at n = 3 (conversion ratio, 9: 1). After all, this n 2 : 1 is determined by the ratio of the output impedance on the power source side and the rated load impedance of the plasma chamber, and in that sense, it may be configured even when n = 4 or more.
【００２２】[0022]
【発明の効果】本発明は以上の通りであり、インピーダ
ンス整合装置の出力側に挿入した伝送線路トランスは高
周波電力エネルギーをほとんど消費することなく、プラ
ズマ反応チャンバー負荷に伝達でき、かつ対向電極非接
地タイプのプラズマ反応チャンバーに対しては伝送線路
トランスのアイソレーション機能により不規則な漏洩高
周波電力を完全になくすことができる。The present invention is as described above, and the transmission line transformer inserted on the output side of the impedance matching device can transmit the high frequency power energy to the plasma reaction chamber load with little consumption, and the counter electrode is not grounded. For the plasma reaction chamber of the type, the irregular leakage RF power can be completely eliminated by the isolation function of the transmission line transformer.
【００２３】また、本発明の構成は、通じてｎ2 ：１型
伝送線路トランスの機能により入力側（インピーダンス
整合装置）回路を流れる電流を少なく（１／ｎに低下）
し、これに伴って整合回路素子の発熱を抑え、その結
果、高周波電力エネルギーを効率よく、プラズマ反応チ
ャンバーに伝達供給できるという前述した効果を発揮す
る他、プラズマ反応チャンバーへの供給電力の増大にと
もなう反応チャンバーのインピーダンス（Ｚ＝Ｒ±ｊ
Ｘ）が非常に小さくなるということも等価回路ではその
値をｎ2 倍として取り扱えるため、整合操作も容易であ
るという効果を有するものである。Further, according to the configuration of the present invention, the current flowing through the input side (impedance matching device) circuit is reduced (reduced to 1 / n) by the function of the n 2 : 1 type transmission line transformer.
In addition to this, the heat generation of the matching circuit element is suppressed, and as a result, the high-frequency power energy can be efficiently transmitted and supplied to the plasma reaction chamber, and the power supplied to the plasma reaction chamber can be increased. Impedance of the accompanying reaction chamber (Z = R ± j
The fact that X) becomes very small also has the effect that the matching operation is easy because the value can be handled as n 2 times in the equivalent circuit.
【図１】実施例の単純化された基本原理を示す回路図で
ある。FIG. 1 is a circuit diagram showing a simplified basic principle of an embodiment.
【図２】実施例の具体的なインピーダンス値を用いて説
明する基本原理を示す回路図である。FIG. 2 is a circuit diagram showing a basic principle explained by using a specific impedance value of an example.
【図３】本発明の好ましい実施例における接続状態を示
すブロック線図である。FIG. 3 is a block diagram showing a connection state in a preferred embodiment of the present invention.
【図４】従来多用されてきた対向電極片側接地タイプに
おいてｎ ２ ：１型伝送線路トランスを適用した比較例の
ブロック線図である。FIG. 4 is a block diagram of a comparative example in which an n 2 : 1 type transmission line transformer is applied to a counter electrode one-side ground type that has been frequently used.
【図５】図４の実施例における伝送線路トランス回路の
接続例Ａ及びＢを示すための等価回路図である。5 is an equivalent circuit diagram for showing connection examples A and B of the transmission line transformer circuit in the embodiment of FIG.
１ 高周波プラズマ電源 ２ 電源出力インピーダンス ３ 伝送線路トランス回路 ４ 負荷インピーダンス（プラズマ反応チャンバー） ５ インピーダンス整合回路 ６ａ、６ｂ 対向電極 1 high frequency plasma power supply 2 power supply output impedance 3 transmission line transformer circuit 4 load impedance (plasma reaction chamber) 5 impedance matching circuit 6a, 6b counter electrode
Claims (2)
ャンバ内に設けられた一対の非接地電極との間に挿入さ
れたインピーダンス整合装置であって、前記一対の非接
地電極に導かれる一対の出力ライン中にｎ２：１型イン
ピーダンス変換器として接続された伝送線路トランス
（但し、ｎ＝２以上の整数）を挿入し、これによって電
源の出力インピーダンス値の１／ｎ２の定格負荷インピ
ーダンス値となるプラズマ反応チャンバーに電力供給す
るようにしたことを特徴とする高周波プラズマ用インピ
ーダンス整合装置。1. A inserted impedance matching device between the pair of non-grounded electrode provided on the high frequency plasma power and the plasma reaction chamber, said pair of non-contact
A transmission line transformer (provided that n is an integer of 2 or more) connected as an n 2 : 1 type impedance converter is inserted into a pair of output lines guided to the ground electrode. An impedance matching device for high-frequency plasma, characterized in that electric power is supplied to a plasma reaction chamber having a rated load impedance value of n 2 .
源側端子の一つ、及び前記プラズマ反応チャンバーの構
成壁体を接地接続したことを特徴とする請求項１記載の
装置。 2. The one of the power supply side terminals in the impedance matching device and the constituent wall of the plasma reaction chamber are grounded.
apparatus.
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