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JP2020074272A - Plasma processing device - Google Patents

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JP2020074272A
JP2020074272A JP2019177727A JP2019177727A JP2020074272A JP 2020074272 A JP2020074272 A JP 2020074272A JP 2019177727 A JP2019177727 A JP 2019177727A JP 2019177727 A JP2019177727 A JP 2019177727A JP 2020074272 A JP2020074272 A JP 2020074272A
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正治 田名部
一成 関谷
Kazunari Sekiya
一成 関谷
忠 井上
Tadashi Inoue
忠 井上
浩 笹本
Hiroshi Sasamoto
浩 笹本
辰憲 佐藤
Tatsunori Sato
辰憲 佐藤
信昭 土屋
Nobuaki Tsuchiya
信昭 土屋
竹田 敦
Atsushi Takeda
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Abstract

【課題】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な技術を提供する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、第1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、第1電極に印加される第1電圧と第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、第1不平衡端子と第2不平衡端子との間に供給される高周波を発生する高周波電源と、基板を保持する基板保持部と、基板保持部を回転させる駆動機構と、を備え、高周波電源は、高周波の周波数を変更可能であり、周波数の変更によって関係が調整される。
【選択図】図17
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an advantageous technique for stabilizing a plasma potential in long-term use.
A plasma processing apparatus includes a balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal and a second balanced terminal, a grounded vacuum container, and an electrically connected first balanced terminal. Affects the relationship between the first electrode connected, the second electrode electrically connected to the second balanced terminal, and the first voltage applied to the first electrode and the second voltage applied to the second electrode. Adjusting reactance for giving a high frequency, a high frequency power source for generating a high frequency supplied between the first unbalanced terminal and the second unbalanced terminal, a substrate holding unit for holding the substrate, and a drive mechanism for rotating the substrate holding unit. , And the high frequency power supply can change the frequency of the high frequency, and the relationship is adjusted by changing the frequency.
[Selection diagram] Fig. 17

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。   The present invention relates to a plasma processing device.

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。   There is a plasma processing apparatus that generates a plasma by applying a high frequency between two electrodes and processes a substrate with the plasma. Such a plasma processing apparatus may operate as a sputtering apparatus or an etching apparatus depending on the area ratio of two electrodes and / or the bias. A plasma processing apparatus configured as a sputtering apparatus has a first electrode that holds a target and a second electrode that holds a substrate, and a high frequency is applied between the first electrode and the second electrode. Plasma is generated between the electrode and the second electrode (between the target and the substrate). The plasma generation creates a self-bias voltage on the surface of the target, which causes the ions to strike the target and eject the particles of the material that make it up.

特許文献1には、接地されたチャンバと、インピーダンス整合回路網を介してRF発生源に接続されたターゲット電極と、基板電極同調回路を介して接地された基板保持電極とを有するスパッタリング装置が記載されている。   Patent Document 1 describes a sputtering apparatus having a grounded chamber, a target electrode connected to an RF generation source via an impedance matching network, and a substrate holding electrode grounded via a substrate electrode tuning circuit. Has been done.

特許文献1に記載されたようなスパッタリング装置では、基板保持電極の他、チャンバがアノードとして機能しうる。セルフバイアス電圧は、カソードとして機能しうる部分の状態およびアノードとして機能しうる部分の状態に依存しうる。よって、基板保持電極の他にチャンバもアノードとして機能する場合、セルバイアス電圧は、チャンバのうちアノードとして機能する部分の状態にも依存して変化しうる。セルフバイアス電圧の変化は、プラズマ電位の変化をもたらし、プラズマ電位の変化は、形成される膜の特性に影響を与えうる。   In the sputtering apparatus described in Patent Document 1, the chamber may function as an anode in addition to the substrate holding electrode. The self-bias voltage may depend on the state of the part that can function as the cathode and the state of the part that can function as the anode. Therefore, when the chamber functions as the anode in addition to the substrate holding electrode, the cell bias voltage may change depending on the state of the portion of the chamber functioning as the anode. Changes in the self-bias voltage cause changes in the plasma potential, and changes in the plasma potential can affect the characteristics of the film formed.

スパッタリング装置によって基板に膜を形成すると、チャンバの内面にも膜が形成されうる。これによってチャンバのうちアノードとして機能しうる部分の状態が変化しうる。そのため、スパッタリング装置を継続して使用すると、チャンバの内面に形成される膜によってセルフバイアス電圧が変化し、プラズマ電位も変化しうる。よって、従来は、スパッタリング装置を長期にわたって使用した場合において、基板の上に形成される膜の特性を一定に維持することが難しかった。   When the film is formed on the substrate by the sputtering apparatus, the film may be formed on the inner surface of the chamber. This can change the state of the portion of the chamber that can function as the anode. Therefore, if the sputtering apparatus is continuously used, the self-bias voltage may change due to the film formed on the inner surface of the chamber, and the plasma potential may also change. Therefore, conventionally, it has been difficult to maintain constant characteristics of the film formed on the substrate when the sputtering apparatus is used for a long period of time.

同様に、エッチング装置が長期にわたって使用された場合においても、チャンバの内面に形成される膜によってセルフバイアス電圧が変化し、これによってプラズマ電位も変化しうるので、基板のエッチング特性を一定に維持することが難しかった。   Similarly, even when the etching apparatus is used for a long period of time, the self-bias voltage may be changed by the film formed on the inner surface of the chamber, which may change the plasma potential, so that the etching characteristics of the substrate may be kept constant. It was difficult.

特公昭55−35465号公報Japanese Patent Publication No. 55-35465

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、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な技術を提供する。
本発明の第1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不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、前記第1不平衡端子と前記第2不平衡端子との間に供給される高周波を発生する高周波電源と、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる駆動機構と、を備え、前記高周波電源は、前記高周波の周波数を変更可能であり、前記周波数の変更によって前記関係が調整される。
The present invention has been made based on the above recognition of the problem, and provides an advantageous technique for stabilizing the plasma potential in long-term use.
A first aspect of the present invention relates to a plasma processing apparatus, which is grounded to a balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal and a second balanced terminal. A vacuum container, a first electrode electrically connected to the first balanced terminal, a second electrode electrically connected to the second balanced terminal, and a first voltage applied to the first electrode. A regulated reactance that influences a relationship with a second voltage applied to the second electrode, and a high frequency power supply that generates a high frequency supplied between the first unbalanced terminal and the second unbalanced terminal, The high frequency power supply is capable of changing the frequency of the high frequency, and the relationship is adjusted by changing the frequency.

本発明の第2の側面は、プラズマ処理方法に係り、前記プラズマ処理方法は、1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、前記第1不平衡端子と前記第2不平衡端子との間に供給される高周波を発生する高周波電源と、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる駆動機構と、を備えるプラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、前記関係が調整されるように前記高周波電源が発生する周波数を調整する工程と、前記工程の後に、前記基板を前記駆動機構によって回転させながら処理する工程とを含む。   A second aspect of the present invention relates to a plasma processing method, which includes a balun having one unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal, and a second balanced terminal, and a grounded vacuum. A container; a first electrode electrically connected to the first balanced terminal; a second electrode electrically connected to the second balanced terminal; a first voltage applied to the first electrode; A regulated reactance that affects the relationship with the second voltage applied to the second electrode, a high frequency power supply that generates a high frequency supplied between the first unbalanced terminal and the second unbalanced terminal, and a substrate A plasma processing method for processing a substrate in a plasma processing apparatus comprising: a substrate holding unit for holding a substrate; and a drive mechanism for rotating the substrate holding unit, wherein the high-frequency power supply is generated so that the relationship is adjusted. Frequency adjustment If, after the step, and a step of processing while rotating the substrate by the drive mechanism.

本発明の第1実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 1st Embodiment of this invention. バランの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of a balun. バランの他の構成例を示す図。The figure which shows the other structural example of a balun. バラン103の機能を説明する図。The figure explaining the function of the balun 103. 電流I1(=I2)、I2’、I3、ISO、α(=X/Rp)の関係を例示する図。The figure which illustrates the relationship of electric current I1 (= I2), I2 ', I3, ISO, and (= X / Rp). 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and cathode potential in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and cathode potential in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and cathode potential in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma potential and cathode potential in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and the cathode electric potential when not satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and the cathode electric potential when not satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and the cathode electric potential when not satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位およびカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of having simulated the plasma electric potential and the cathode electric potential when not satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. Rp−jXpの確認方法を例示する図。The figure which illustrates the confirmation method of Rp-jXp. 本発明の第2実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第3実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 3rd Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第5実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 5th Embodiment of this invention. 本発明の第6実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 6th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 7th Embodiment of this invention. 本発明の第7実施形態のバランの機能を説明する図。The figure explaining the function of the balun of 7th Embodiment of this invention. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case of satisfy | filling 1.5 <= X / Rp <5000. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case where 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case where 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case where 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. 1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および2つのカソード電位をシミュレーションした結果を示す図。The figure which shows the result of simulating the plasma potential and two cathode potentials in the case where 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. 本発明の第8実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 8th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第10実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 10th Embodiment of this invention. 本発明の第11実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 11th Embodiment of this invention. 本発明の第12実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 12th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において基板に形成された膜の正規化された厚さ分布を示す図。The figure which shows the normalized thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において高周波の周波数を変化させた場合における第1電極の電圧(第1電圧)および第2電極の電圧(第2電圧)の変化を例示する図。The figure which illustrates the change of the voltage (1st voltage) of a 1st electrode, and the voltage (2nd voltage) of a 2nd electrode when changing the frequency of a high frequency in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第13実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 13th Embodiment of this invention. 本発明の第14実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 14th Embodiment of this invention. 本発明の第15実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 15th Embodiment of this invention. 本発明の第16実施形態のプラズマ処理装置1の構成を模式的に示す図。The figure which shows typically the structure of the plasma processing apparatus 1 of 16th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1においてTS距離を120mmとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film formed in the board | substrate when TS distance is 120 mm in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1においてTS距離を105mmとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film formed in the board | substrate when TS distance is 105 mm in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1においてTS距離を100mmとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when TS distance is 100 mm in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波の周波数を12.56MHzとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the frequency of a high frequency is set to 12.56 MHz in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波の周波数を13.06MHzとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the frequency of a high frequency is set to 13.06 MHz in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波の周波数を13.56MHzとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the frequency of a high frequency is set to 13.56 MHz in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波の周波数を14.06MHzとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the frequency of a high frequency is set to 14.06 MHz in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention. 本発明の第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波の周波数を14.56MHzとしたときに基板に形成された膜の厚さ分布を例示する図。The figure which illustrates the thickness distribution of the film | membrane formed in the board | substrate when the frequency of a high frequency is set to 14.56 MHz in the plasma processing apparatus 1 of 9th Embodiment of this invention.

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。   Hereinafter, the present invention will be described through exemplary embodiments thereof with reference to the accompanying drawings.

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(平衡不平衡変換回路)103と、真空容器110と、第1電極106と、第2電極111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。   FIG. 1 schematically shows the configuration of a plasma processing apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the first embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. The plasma processing apparatus 1 includes a balun (balance / unbalance conversion circuit) 103, a vacuum container 110, a first electrode 106, and a second electrode 111. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 may be understood to include the balun 103 and the main body 10, and the main body 10 includes the vacuum container 110, the first electrode 106, and the second electrode 111. The main body 10 has a first terminal 251 and a second terminal 252. The first electrode 106 may be arranged so as to cooperate with the vacuum container 110 to separate the vacuum space and the external space (that is, to form a part of the vacuum partition wall), or the first electrode 106 of the vacuum container 110. It may be placed inside. The second electrode 111 may be arranged so as to cooperate with the vacuum container 110 to separate the vacuum space and the external space (that is, to form a part of the vacuum partition wall), or the second electrode 111 of the vacuum container 110. It may be placed inside.

バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、導体で構成され、接地されている。   The balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211, and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the balun 103, and a balanced circuit is connected to the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the balun 103. Connected. The vacuum container 110 is made of a conductor and is grounded.

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平衡端子211に電気的に接続され、第2電極111は、第2平衡端子212に電気的に接続されている。第1電極106と第1平衡端子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平衡端子211との間で電流が流れるように第1電極106と第1平衡端子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。   In the first embodiment, the first electrode 106 is a cathode and holds the target 109. The target 109 can be, for example, an insulator material or a conductor material. In addition, in the first embodiment, the second electrode 111 is an anode and holds the substrate 112. The plasma processing apparatus 1 of the first embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering the target 109. The first electrode 106 is electrically connected to the first balanced terminal 211, and the second electrode 111 is electrically connected to the second balanced terminal 212. The fact that the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 are electrically connected means that the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 are connected so that a current flows between the first electrode 106 and the first balanced terminal 211. This means that a current path is formed between the current path and the point 211. Similarly, in this specification, “a and b are electrically connected” means that a current path is formed between a and b so that a current flows between a and b. means.

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平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第2平衡端子212に電気的に接続された構成としても理解されうる。   In the above structure, the first electrode 106 is electrically connected to the first terminal 251, the second electrode 111 is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is electrically connected to the first balanced terminal 211. And the second terminal 252 is electrically connected to the second balanced terminal 212.

第1実施形態では、第1電極106と第1平衡端子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平衡端子211と第1電極106との間(あるいは、第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。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不平衡端子201と第2不平衡端子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。第1電極106は、絶縁体107を介して真空容器110によって支持されうる。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。あるいは、第2電極111と真空容器110との間に絶縁体108が配置されうる。   In the first embodiment, the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) are electrically connected via the blocking capacitor 104. The blocking capacitor 104 blocks a direct current between the first balanced terminal 211 and the first electrode 106 (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212). Instead of providing the blocking capacitor 104, an impedance matching circuit 102, which will be described later, may be configured to block a direct current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202. The first electrode 106 may be supported by the vacuum container 110 via the insulator 107. The second electrode 111 may be supported by the vacuum container 110 via the insulator 108. Alternatively, the insulator 108 may be disposed between the second electrode 111 and the vacuum container 110.

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不平衡端子201と第2不平衡端子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。   The plasma processing apparatus 1 may further include a high frequency power supply 101, and an impedance matching circuit 102 arranged between the high frequency power supply 101 and the balun 103. The high frequency power supply 101 supplies a high frequency (high frequency current, high frequency voltage, high frequency power) between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the balun 103 via the impedance matching circuit 102. In other words, the high frequency power supply 101 supplies a high frequency (high frequency current, high frequency voltage, high frequency power) between the first electrode 106 and the second electrode 111 via the impedance matching circuit 102, the balun 103 and the blocking capacitor 104. .. Alternatively, the high frequency power supply 101 can also be understood as a high frequency power supply between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the impedance matching circuit 102 and the balun 103.

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。   Gas (for example, Ar, Kr, or Xe gas) is supplied to the internal space of the vacuum container 110 through a gas supply unit (not shown) provided in the vacuum container 110. Further, a high frequency is supplied between the first electrode 106 and the second electrode 111 by the high frequency power supply 101 via the impedance matching circuit 102, the balun 103 and the blocking capacitor 104. As a result, plasma is generated between the first electrode 106 and the second electrode 111, a self-bias voltage is generated on the surface of the target 109, ions in the plasma collide with the surface of the target 109, and the ions from the target 109 are deviated. Particles of the material making up are released. Then, the particles form a film on the substrate 112.

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不平衡端子201と第1平衡端子211とを接続する第1コイル221と、第2不平衡端子202と第2平衡端子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。   FIG. 2A shows a configuration example of the balun 103. The balun 103 shown in FIG. 2A includes a first coil 221 that connects the first unbalanced terminal 201 and the first balanced terminal 211, and a second coil 221 that connects the second unbalanced terminal 202 and the second balanced terminal 212. And a coil 222. The first coil 221 and the second coil 222 are coils having the same number of turns and share the iron core.

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不平衡端子201と第1平衡端子211とを接続する第1コイル221と、第2不平衡端子202と第2平衡端子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。また、図2Bに示されたバラン103は、第1平衡端子211と第2平衡端子212との間に接続された第3コイル223および第4コイル224を更に有し、第3コイル223および第4コイル224は、第3コイル223と第4コイル224との接続ノード213の電圧を第1平衡端子211の電圧と第2平衡端子212の電圧との中点とするように構成されている。第3コイル223および第4コイル224は、同一巻き数のコイルであり、鉄心を共有する。接続ノード213は、接地されてもよいし、真空容器110に接続されてもよいし、フローティングにされてもよい。   FIG. 2B shows another configuration example of the balun 103. The balun 103 shown in FIG. 2B includes a first coil 221 connecting the first unbalanced terminal 201 and the first balanced terminal 211, and a second coil 221 connecting the second unbalanced terminal 202 and the second balanced terminal 212. And a coil 222. The first coil 221 and the second coil 222 are coils having the same number of turns and share the iron core. Further, the balun 103 shown in FIG. 2B further includes a third coil 223 and a fourth coil 224 connected between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212, and the third coil 223 and the fourth coil 223 are connected to each other. The 4-coil 224 is configured so that the voltage of the connection node 213 between the third coil 223 and the fourth coil 224 is set to the midpoint between the voltage of the first balanced terminal 211 and the voltage of the second balanced terminal 212. The third coil 223 and the fourth coil 224 are coils having the same number of turns and share the iron core. The connection node 213 may be grounded, may be connected to the vacuum container 110, or may be floating.

図3を参照しながらバラン103の機能を説明する。第1不平衡端子201を流れる電流をI1、第1平衡端子211を流れる電流をI2、第2不平衡端子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。I3=0、即ち、平衡回路の側で接地に電流が流れない場合、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能が最も良い。I3=I2、即ち、第1平衡端子211を流れる電流I2の全てが接地に対して流れる場合、接地に対する平衡回路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。   The function of the balun 103 will be described with reference to FIG. It is assumed that the current flowing through the first unbalanced terminal 201 is I1, the current flowing through the first balanced terminal 211 is I2, the current flowing through the second unbalanced terminal 202 is I2 ', and the current flowing out of the current I2 to ground is I3. When I3 = 0, that is, when no current flows to the ground on the side of the balance circuit, the isolation performance of the balance circuit with respect to the ground is the best. When I3 = I2, that is, when all of the current I2 flowing through the first balanced terminal 211 flows with respect to the ground, the isolation performance of the balanced circuit with respect to the ground is the worst. The index ISO indicating the degree of such isolation performance can be given by the following formula. Under this definition, the larger the absolute value of ISO, the better the isolation performance.

ISO[dB]=20log(I3/I2’)
図3において、Rp−jXp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平衡端子211および第2平衡端子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3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。ISOは、X/Rpに対して相関を有する。
ISO [dB] = 20 log (I3 / I2 ')
In FIG. 3, Rp-jXp is the side of the first electrode 106 and the second electrode 111 (from the side of the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 in the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110). The impedance (including the reactance of the blocking capacitor 104) when looking at the main body 10 side is shown. Rp represents a resistance component and -Xp represents a reactance component. Further, in FIG. 3, X indicates the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the balun 103. ISO has a correlation to X / Rp.

図4には、電流I1(=I2)、I2’、I3、ISO、α(=X/Rp)の関係が例示されている。本発明者は、バラン103を介して高周波電源101から第1電極106と第2電極111との間に高周波を供給する構成、特に、該構成において1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、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(プラズマ電位)を真空容器110の内面の状態に対して鈍感にするために有利であることを見出した。ここで、プラズマ電位が真空容器110の内面の状態に対して鈍感になることは、プラズマ処理装置1を長期間にわたって使用した場合においてもプラズマ電位を安定させることができることを意味する。1.5≦X/Rp≦5000は、−10.0dB≧ISO≧−80dBに相当する。   FIG. 4 illustrates the relationship among the currents I1 (= I2), I2 ', I3, ISO, and α (= X / Rp). The present inventor has a configuration in which a high frequency is supplied from the high frequency power supply 101 to the first electrode 106 and the second electrode 111 via the balun 103, and particularly, in the configuration, 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is satisfied. However, in order to make the electric potential of the plasma (plasma electric potential) formed in the internal space of the vacuum container 110 (the space between the first electrode 106 and the second electrode 111) insensitive to the state of the inner surface of the vacuum container 110. It has been found to be advantageous to. Here, the fact that the plasma potential is insensitive to the state of the inner surface of the vacuum container 110 means that the plasma potential can be stabilized even when the plasma processing apparatus 1 is used for a long period of time. 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 corresponds to −10.0 dB ≧ ISO ≧ −80 dB.

図5A〜5Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位および第1電極106の電位(カソード電位)をシミュレーションした結果が示されている。図5Aは、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図5A〜図5Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内面が種々の状態においてプラズマ電位を安定させるために有利であることが理解される。   5A to 5D show the results of simulating the plasma potential and the potential (cathode potential) of the first electrode 106 when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is satisfied. FIG. 5A shows the plasma potential and the cathode potential in the state where the film is not formed on the inner surface of the vacuum container 110. FIG. 5B shows the plasma potential and the cathode potential in the state where the resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. FIG. 5C shows the plasma potential and the cathode potential in the state where the inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. FIG. 5D shows the plasma potential and the cathode potential when the capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. From FIGS. 5A to 5D, it is understood that satisfying 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the plasma potential of the inner surface of the vacuum container 110 in various states.

図6(a)〜図6(d)には、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位および第1電極106の電位(カソード電位)をシミュレーションした結果が示されている。図6(a)は、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6(b)は、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6(c)は、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6(d)は、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位およびカソード電位を示している。図6(a)〜図6(d)より、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合は、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化しうることが理解される。   FIG. 6A to FIG. 6D show the results of simulating the plasma potential and the potential (cathode potential) of the first electrode 106 when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. .. FIG. 6A shows the plasma potential and the cathode potential in the state where the film is not formed on the inner surface of the vacuum container 110. FIG. 6B shows the plasma potential and the cathode potential when the resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. FIG. 6C shows the plasma potential and the cathode potential when the inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. FIG. 6D shows the plasma potential and the cathode potential in the state where the capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. From FIGS. 6A to 6D, it is understood that the plasma potential may change depending on the state of the inner surface of the vacuum container 110 when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied. ..

ここで、X/Rp>5000(例えば、X/Rp=∞)である場合とX/Rp<1.5である場合(例えば、X/Rp=1.0、X/Rp=0.5)との双方において、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化しやすい。X/Rp>5000である場合は、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態では、第1電極106と第2電極111との間でのみ放電が起こる。しかし、X/Rp>5000である場合、真空容器110の内面に膜が形成され始めると、それに対してプラズマ電位が敏感に反応し、図6(a)〜図6(d)に例示されるような結果となる。一方、X/Rp<1.5である場合は、真空容器110を介して接地に流れ込む電流が大きいので、真空容器110の内面の状態(内面に形成される膜の電気的な特性)による影響が顕著となり、膜の形成に依存してプラズマ電位が変化する。したがって、前述のように、1.5≦X/Rp≦5000を満たすようにプラズマ処理装置1を構成することが有利である。   Here, X / Rp> 5000 (for example, X / Rp = ∞) and X / Rp <1.5 (for example, X / Rp = 1.0, X / Rp = 0.5) In both cases, the plasma potential is likely to change depending on the state of the inner surface of the vacuum container 110. When X / Rp> 5000, electric discharge occurs only between the first electrode 106 and the second electrode 111 in the state where the film is not formed on the inner surface of the vacuum container 110. However, in the case of X / Rp> 5000, when a film starts to be formed on the inner surface of the vacuum container 110, the plasma potential reacts sensitively thereto, which is illustrated in FIGS. 6A to 6D. The result is as follows. On the other hand, in the case of X / Rp <1.5, the current flowing into the ground through the vacuum container 110 is large, so that the influence of the state of the inner surface of the vacuum container 110 (electrical characteristics of the film formed on the inner surface) is affected. Becomes remarkable, and the plasma potential changes depending on the film formation. Therefore, as described above, it is advantageous to configure the plasma processing apparatus 1 so as to satisfy 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000.

図7を参照しながらRp−jXp(実際に知りたいものはRpのみ)の決定方法を例示する。まず、プラズマ処理装置1からバラン103を取り外し、インピーダンス整合回路102の出力端子230を本体10の第1端子251(ブロッキングキャパシタ104)に接続する。また、本体10の第2端子252(第2電極111)を接地する。この状態で高周波電源101からインピーダンス整合回路102を通して本体10の第1端子251に高周波を供給する。図7に示された例では、インピーダンス整合回路102は、等価的に、コイルL1、L2および可変キャパシタVC1、VC2で構成される。可変キャパシタVC1、VC2の容量値を調整することによってプラズマを発生させることができる。プラズマが安定した状態において、インピーダンス整合回路102のインピーダンスは、プラズマが発生しているときの本体10の側(第1電極106および第2電極111の側)のインピーダンスRp−jXpに整合している。このときのインピーダンス整合回路102のインピーダンスは、Rp+jXpである。   An example of a method of determining Rp-jXp (only Rp is the one that one actually wants to know) will be described with reference to FIG. 7. First, the balun 103 is removed from the plasma processing apparatus 1, and the output terminal 230 of the impedance matching circuit 102 is connected to the first terminal 251 (blocking capacitor 104) of the main body 10. In addition, the second terminal 252 (second electrode 111) of the main body 10 is grounded. In this state, high frequency power is supplied from the high frequency power supply 101 to the first terminal 251 of the main body 10 through the impedance matching circuit 102. In the example shown in FIG. 7, the impedance matching circuit 102 is equivalently composed of coils L1 and L2 and variable capacitors VC1 and VC2. Plasma can be generated by adjusting the capacitance values of the variable capacitors VC1 and VC2. When the plasma is stable, the impedance of the impedance matching circuit 102 matches the impedance Rp-jXp of the body 10 side (the first electrode 106 and the second electrode 111 side) when the plasma is generated. .. The impedance of the impedance matching circuit 102 at this time is Rp + jXp.

よって、インピーダンスが整合したときのインピーダンス整合回路102のインピーダンスRp+jXpに基づいて、Rp−jXp(実際に知りたいものはRpのみ)を得ることができる。Rp−jXpは、その他、例えば、設計データに基づいてシミュレーションによって求めることができる。   Therefore, based on the impedance Rp + jXp of the impedance matching circuit 102 when the impedances match, Rp−jXp (only Rp is the one that one actually wants to know) can be obtained. Besides, Rp-jXp can be obtained by simulation based on design data, for example.

このようにして得られたRpに基づいて、X/Rpを特定することができる。例えば、1.5≦X/Rp≦5000を満たすように、Rpに基づいて、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)Xを決定することができる。   X / Rp can be specified based on the Rp thus obtained. For example, the reactance component (inductance component) X of the impedance of the first coil 221 of the balun 103 can be determined based on Rp so as to satisfy 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000.

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平衡端子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。換言すると、第2実施形態のプラズマ処理装置1では、ブロッキングキャパシタ104が第1電極106と第1平衡端子211との電気的な接続経路に配置されている。   FIG. 8 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the second embodiment can operate as an etching apparatus that etches the substrate 112. In the second embodiment, the first electrode 106 is a cathode and holds the substrate 112. In addition, in the second embodiment, the second electrode 111 is an anode. In the plasma processing apparatus 1 of the second embodiment, the first electrode 106 and the first balanced terminal 211 are electrically connected via the blocking capacitor 104. In other words, in the plasma processing apparatus 1 of the second embodiment, the blocking capacitor 104 is arranged in the electrical connection path between the first electrode 106 and the first balanced terminal 211.

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実施形態のプラズマ処理装置1は、第1実施形態のプラズマ処理装置1の変形例であり、第2電極111を昇降させる機構および第2電極111を回転させる機構の少なくとも一方を更に備える。図9に示された例では、プラズマ処理装置1は、第2電極111を昇降させる機構および第2電極111を回転させる機構の双方を含む駆動機構114を備える。真空容器110と駆動機構114との間には、真空隔壁を構成するベローズ113が設けられうる。   FIG. 9 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the third embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the third embodiment is a modification of the plasma processing apparatus 1 of the first embodiment, and further includes at least one of a mechanism for moving the second electrode 111 up and down and a mechanism for rotating the second electrode 111. In the example shown in FIG. 9, the plasma processing apparatus 1 includes a drive mechanism 114 including both a mechanism for moving the second electrode 111 up and down and a mechanism for rotating the second electrode 111. A bellows 113 forming a vacuum partition may be provided between the vacuum container 110 and the driving mechanism 114.

同様に、第2実施形態のプラズマ処理装置1も、第1電極106を昇降させる機構および第2電極106を回転させる機構の少なくとも一方を更に備えうる。   Similarly, the plasma processing apparatus 1 of the second embodiment may further include at least one of a mechanism for moving the first electrode 106 up and down and a mechanism for rotating the second electrode 106.

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4実施形態のプラズマ処理装置1として言及しない事項は、第1乃至第3実施形態に従いうる。プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、真空容器110と、第1組を構成する第1電極106および第2電極135と、第2組を構成する第1電極141および第2電極145とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1組を構成する第1電極106および第2電極135と、第2組を構成する第1電極141および第2電極145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、第2端子252、第3端子451、第4端子452を有する。   FIG. 10 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the fourth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the fourth embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. Matters not mentioned as the plasma processing apparatus 1 of the fourth embodiment can be according to the first to third embodiments. The plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, a vacuum container 110, a first electrode 106 and a second electrode 135 forming a first set, and a first electrode 141 forming a second set. And a second electrode 145. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum container 110 and a first electrode 106 and a second electrode 135 that form a first set. And a first electrode 141 and a second electrode 145 forming a second set. The main body 10 has a first terminal 251, a second terminal 252, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。第1バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。第2バラン303は、第1バラン103と同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第1不平衡端子401、第2不平衡端子402、第1平衡端子411および第2平衡端子412を有する。第2バラン303の第1不平衡端子401および第2不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。   The first balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211 and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 side of the first balun 103, and the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 side of the first balun 103 are connected to each other. , A balanced circuit is connected. The second balun 303 may have the same configuration as the first balun 103. The second balun 303 has a first unbalanced terminal 401, a second unbalanced terminal 402, a first balanced terminal 411 and a second balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the sides of the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and a side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303 is connected. , A balanced circuit is connected. The vacuum container 110 is grounded.

第1組の第1電極106は、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。第1組の第2電極135は、第1電極106の周囲に配置される。第1組の第1電極106は、第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第1組の第2電極135は、第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続されている。第2組の第1電極141は、基板112を保持する。第2組の第2電極145は、第1電極141の周囲に配置される。第2組の第1電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第2組の第2電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The first electrode 106 of the first set holds the target 109. The target 109 can be, for example, an insulator material or a conductor material. The first set of second electrodes 135 is arranged around the first electrode 106. The first electrode 106 of the first set is electrically connected to the first balanced terminal 211 of the first balun 103, and the second electrode 135 of the first set is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. It is connected to the. The first electrode 141 of the second set holds the substrate 112. The second set of second electrodes 145 is arranged around the first electrode 141. The first electrode 141 of the second set is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the second electrode 145 of the second set is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303. It is connected to the.

上記の構成は、第1組の第1電極106が第1端子251に電気的に接続され、第1組の第2電極135が第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第2組の第1電極141が第3端子451に電気的に接続され、第2組の第2電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first electrode 106 of the first set is electrically connected to the first terminal 251, the second electrode 135 of the first set is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is It can be understood as a configuration in which the first balanced terminal 211 of the first balun 103 is electrically connected and the second terminal 252 is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. In addition, in the above configuration, the first electrode 141 of the second set is electrically connected to the third terminal 451, the second electrode 145 of the second set is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal It can be understood that 451 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the fourth terminal 452 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1組の第1電極106と第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、ブロッキングキャパシタ104を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104は、第1バラン103の第1平衡端子211と第1組の第1電極106との間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ104を設ける代わりに、第1インピーダンス整合回路102が、第1バラン103の第1不平衡端子201と第2不平衡端子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。第1組の第1電極106および第2電極135は、絶縁体132を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 106 of the first set and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 may be electrically connected via the blocking capacitor 104. The blocking capacitor 104 is provided between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the first electrode 106 of the first set (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103). Cut off the DC current. Instead of providing the blocking capacitor 104, the first impedance matching circuit 102 may be configured to cut off the direct current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103. Good. The first electrode 106 and the second electrode 135 of the first set may be supported by the vacuum container 110 via the insulator 132.

第2組の第1電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第2組の第1電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子201と第2不平衡端子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。第2組の第1電極141および第2電極145は、絶縁体142を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 141 of the second set and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 may be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 is provided between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the first electrode 141 of the second set (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). Cut off the DC current. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to cut off a direct current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the second balun 303. Good. The first electrode 141 and the second electrode 145 of the second set may be supported by the vacuum container 110 via the insulator 142.

プラズマ処理装置1は、第1高周波電源101と、第1高周波電源101と第1バラン103との間に配置された第1インピーダンス整合回路102とを備えうる。第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102を介して第1バラン103の第1不平衡端子201と第2不平衡端子202との間に高周波を供給する。換言すると、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1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135との間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1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。第1バラン103並びに第1組の第1電極106および第2電極135は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第1高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 may include a first high frequency power supply 101 and a first impedance matching circuit 102 arranged between the first high frequency power supply 101 and the first balun 103. The first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the first balun 103 via the first impedance matching circuit 102. In other words, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first electrode 106 and the second electrode 135 via the first impedance matching circuit 102, the first balun 103 and the blocking capacitor 104. Alternatively, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the first impedance matching circuit 102 and the first balun 103. The first balun 103 and the first set of the first electrode 106 and the second electrode 135 form a first high frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum container 110.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。換言すると、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第2組の第1電極141と第2電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。第2バラン303並びに第2組の第1電極141および第2電極145は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第2高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 may include a second high frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 arranged between the second high frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. In other words, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first electrode 141 and the second electrode 145 of the second set via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303 and the blocking capacitor 304. .. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303. The second balun 303 and the second set of the first electrode 141 and the second electrode 145 form a second high frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum container 110.

第1高周波電源101からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1組の第1電極106および第2電極135の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp1−jXp1とする。また、第1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X1とする。この定義において、1.5≦X1/Rp1≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   In the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110 by the supply of the high frequency from the first high frequency power supply 101, the first set of the first balance terminal 211 and the second balance terminal 212 of the first balun 103 are connected to the first set of the first set. The impedance when looking at the side of the 1st electrode 106 and the 2nd electrode 135 (the side of the main body 10) is set to Rp1-jXp1. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103 is X1. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X1 / Rp1 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of plasma formed in the internal space of the vacuum container 110.

また、第2高周波電源301からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側から第2組の第1電極141および第2電極145の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp2−jXp2とする。また、第2バラン303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X2とする。この定義において、1.5≦X2/Rp2≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   Further, in the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110 by the supply of the high frequency from the second high frequency power supply 301, the second set from the side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303. The impedance when the side of the first electrode 141 and the side of the second electrode 145 (the side of the main body 10) is viewed as Rp2-jXp2. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the second balun 303 is X2. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X2 / Rp2 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of plasma formed in the internal space of the vacuum container 110.

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実施形態の装置1は、第4実施形態のプラズマ処理装置1に対して駆動機構114、314を追加した構成を有する。駆動機構114は、第1電極141を昇降させる機構および第1電極141を回転させる機構の少なくとも一方を備えうる。駆動機構314は、第2電極145を昇降させる機構を備えうる。   FIG. 11 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the fifth embodiment of the present invention. The apparatus 1 of the fifth embodiment has a configuration in which drive mechanisms 114 and 314 are added to the plasma processing apparatus 1 of the fourth embodiment. The drive mechanism 114 can include at least one of a mechanism for moving the first electrode 141 up and down and a mechanism for rotating the first electrode 141. The driving mechanism 314 may include a mechanism for moving the second electrode 145 up and down.

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6実施形態として言及しない事項は、第1乃至第5実施形態に従いうる。第6実施形態のプラズマ処理装置1は、複数の第1高周波供給部と、少なくとも1つの第2高周波供給部とを備えている。複数の第1高周波供給部のうちの1つは、第1電極106aと、第2電極135aと、第1バラン103aとを含みうる。複数の第1高周波供給部のうちの他の1つは、第1電極106bと、第2電極135bと、第1バラン103bとを含みうる。ここでは、複数の第1高周波供給部が2つの高周波供給部で構成される例を説明する。また、2つの高周波供給部およびそれに関連する構成要素を添え字a、bで相互に区別する。同様に、2つのターゲットについても、添え字a、bで相互に区別する。   FIG. 12 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the sixth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the sixth embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. Matters not mentioned as the sixth embodiment can comply with the first to fifth embodiments. The plasma processing apparatus 1 of the sixth embodiment includes a plurality of first high frequency supply units and at least one second high frequency supply unit. One of the plurality of first high frequency power supply units may include the first electrode 106a, the second electrode 135a, and the first balun 103a. The other one of the plurality of first high frequency supply units may include the first electrode 106b, the second electrode 135b, and the first balun 103b. Here, an example will be described in which the plurality of first high-frequency supply units are composed of two high-frequency supply units. Further, the two high-frequency supply units and the components related thereto are distinguished from each other by subscripts a and b. Similarly, the two targets are also distinguished from each other by the subscripts a and b.

他の観点において、プラズマ処理装置1は、複数の第1バラン103a、103bと、第2バラン303と、真空容器110と、第1電極106aおよび第2電極135aと、第1電極106bおよび第2電極135bと、第1電極141および第2電極145とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、複数の第1バラン103a、103bと、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1電極106aおよび第2電極135aと、第1電極106bおよび第2電極135bと、第1電極141および第2電極145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251a、251b、第2端子252a、252b、第3端子451、第4端子452を有する。   In another aspect, the plasma processing apparatus 1 includes a plurality of first baluns 103a and 103b, a second balun 303, a vacuum container 110, a first electrode 106a and a second electrode 135a, a first electrode 106b and a second electrode 106b. The electrode 135b and the 1st electrode 141 and the 2nd electrode 145 are provided. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a plurality of first baluns 103a and 103b, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes the vacuum container 110, the first electrode 106a, and the second electrode 135a. It may be understood as including the first electrode 106b and the second electrode 135b, and the first electrode 141 and the second electrode 145. The main body 10 has first terminals 251a and 251b, second terminals 252a and 252b, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103aは、第1不平衡端子201a、第2不平衡端子202a、第1平衡端子211aおよび第2平衡端子212aを有する。第1バラン103aの第1不平衡端子201aおよび第2不平衡端子202aの側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103aの第1平衡端子211aおよび第2平衡端子212aの側には、平衡回路が接続される。第1バラン103bは、第1不平衡端子201b、第2不平衡端子202b、第1平衡端子211bおよび第2平衡端子212bを有する。第1バラン103bの第1不平衡端子201bおよび第2不平衡端子202bの側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103bの第1平衡端子211bおよび第2平衡端子212bの側には、平衡回路が接続される。   The first balun 103a has a first unbalanced terminal 201a, a second unbalanced terminal 202a, a first balanced terminal 211a, and a second balanced terminal 212a. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201a and the second unbalanced terminal 202a of the first balun 103a, and the first balanced terminal 211a and the second balanced terminal 212a of the first balun 103a are connected to each other. , A balanced circuit is connected. The first balun 103b has a first unbalanced terminal 201b, a second unbalanced terminal 202b, a first balanced terminal 211b, and a second balanced terminal 212b. The unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201b and the second unbalanced terminal 202b of the first balun 103b, and the first balanced terminal 211b and the second balanced terminal 212b of the first balun 103b are connected to each other. , A balanced circuit is connected.

第2バラン303は、第1バラン103a、103bと同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第1不平衡端子401、第2不平衡端子402、第1平衡端子411および第2平衡端子412を有する。第2バラン303の第1不平衡端子401および第2不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。   The second balun 303 may have the same configuration as the first balun 103a and 103b. The second balun 303 has a first unbalanced terminal 401, a second unbalanced terminal 402, a first balanced terminal 411 and a second balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the sides of the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and a side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303 is connected. , A balanced circuit is connected. The vacuum container 110 is grounded.

第1電極106a、106bは、それぞれターゲット109a、109bを保持する。ターゲット109a、109bは、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第2電極135a、135bは、それぞれ第1電極106a、106bの周囲に配置される。第1電極106a、106bは、それぞれ第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211bに電気的に接続され、第2電極135a、135bは、それぞれ第1バラン103a、103bの第2平衡端子212a、212bに電気的に接続されている。   The first electrodes 106a and 106b hold targets 109a and 109b, respectively. The targets 109a and 109b can be, for example, an insulator material or a conductor material. The second electrodes 135a and 135b are arranged around the first electrodes 106a and 106b, respectively. The first electrodes 106a and 106b are electrically connected to the first balanced terminals 211a and 211b of the first baluns 103a and 103b, respectively, and the second electrodes 135a and 135b are the second balanced terminals of the first baluns 103a and 103b, respectively. It is electrically connected to 212a and 212b.

第1電極141は、基板112を保持する。第2電極145は、第1電極141の周囲に配置される。第1電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第2電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The first electrode 141 holds the substrate 112. The second electrode 145 is arranged around the first electrode 141. The first electrode 141 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the second electrode 145 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

上記の構成は、第1電極106a、106bがそれぞれ第1端子251a、251bに電気的に接続され、第2電極135a、135bがそれぞれ第2端子252a、252bに電気的に接続され、第1端子251a、251bがそれぞれ第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、111bに電気的に接続され、第2端子252a、252bがそれぞれ第1バラン103a、103bの第2平衡端子212a、212bに電気的に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第1電極141が第3端子451に電気的に接続され、第2電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first electrodes 106a and 106b are electrically connected to the first terminals 251a and 251b, respectively, and the second electrodes 135a and 135b are electrically connected to the second terminals 252a and 252b, respectively. 251a and 251b are electrically connected to the first balanced terminals 211a and 111b of the first baluns 103a and 103b, respectively, and the second terminals 252a and 252b are electrically connected to the second balanced terminals 212a and 212b of the first baluns 103a and 103b, respectively. Can be understood as an electrically connected configuration. In addition, in the above configuration, the first electrode 141 is electrically connected to the third terminal 451, the second electrode 145 is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal 451 is the first terminal of the second balun 303. It can be understood as being electrically connected to the first balanced terminal 411 and the fourth terminal 452 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1電極106a、106bと第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211b(第1端子251a、251b)とは、それぞれブロッキングキャパシタ104a、104bを介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104a、104bは、第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211bと第1電極106a、106bとの間(あるいは、第1バラン103a、103bの第1平衡端子211a、211bと第2平衡端子212a、212bとの間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ104a、104bを設ける代わりに、第1インピーダンス整合回路102a、102bが、第1バラン103a、103bの第1不平衡端子201a、201bと第2不平衡端子202a、202b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。あるいは、ブロッキングキャパシタ104a、104bは、第2電極135a、135bと第1バラン103a、103bの第2平衡端子212a、212b(第2端子252a、252b)との間に配置されてもよい。第1電極106a、106bおよび第2電極135a、135bは、それぞれ絶縁体132a、132bを介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrodes 106a and 106b and the first balanced terminals 211a and 211b (first terminals 251a and 251b) of the first baluns 103a and 103b may be electrically connected via blocking capacitors 104a and 104b, respectively. The blocking capacitors 104a and 104b are disposed between the first balanced terminals 211a and 211b of the first baluns 103a and 103b and the first electrodes 106a and 106b (or the first balanced terminals 211a and 211b of the first baluns 103a and 103b and the first balanced terminals 211a and 211b and DC current is cut off between the two balanced terminals 212a and 212b). Instead of providing the blocking capacitors 104a and 104b, the first impedance matching circuits 102a and 102b cause direct current to flow between the first unbalanced terminals 201a and 201b and the second unbalanced terminals 202a and 202b of the first baluns 103a and 103b. It may be configured to interrupt the current. Alternatively, the blocking capacitors 104a and 104b may be arranged between the second electrodes 135a and 135b and the second balanced terminals 212a and 212b (second terminals 252a and 252b) of the first baluns 103a and 103b. The first electrode 106a, 106b and the second electrode 135a, 135b may be supported by the vacuum container 110 via insulators 132a, 132b, respectively.

第1電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第1電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子201と第2不平衡端子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。あるいは、ブロッキングキャパシタ304は、第2電極145と第2バラン303の第2平衡端子412(第4端子452)との間に配置されてもよい。第1電極141および第2電極145は、絶縁体142を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 141 and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 may be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 generates a direct current between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the first electrode 141 (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). Cut off. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to cut off a direct current flowing between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 of the second balun 303. Good. Alternatively, the blocking capacitor 304 may be arranged between the second electrode 145 and the second balanced terminal 412 (fourth terminal 452) of the second balun 303. The first electrode 141 and the second electrode 145 may be supported by the vacuum container 110 via the insulator 142.

プラズマ処理装置1は、複数の第1高周波電源101a、101bと、複数の第1高周波電源101a、101bと複数の第1バラン103a、103bとの間にそれぞれ配置された第1インピーダンス整合回路102a、102bとを備えうる。第1高周波電源101a、101bは、それぞれ第1インピーダンス整合回路102a、102bを介して第1バラン103a、103bの第1不平衡端子201a、201bと第2不平衡端子202a、202bとの間に高周波を供給する。換言すると、第1高周波電源101a、101bは、それぞれ第1インピーダンス整合回路102a、102b、第1バラン103a、103bおよびブロッキングキャパシタ104a、104bを介して、第1電極106a、106bと第2電極135a、135bとの間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101a、101bは、第1インピーダンス整合回路102a、102b、第1バラン103a、103bを介して、本体10の第1端子251a、251bと第2端子252a、252bとの間に高周波を供給する。   The plasma processing apparatus 1 includes a plurality of first high frequency power supplies 101a and 101b, a first impedance matching circuit 102a arranged between the plurality of first high frequency power supplies 101a and 101b and a plurality of first baluns 103a and 103b, respectively. 102b. The first high-frequency power sources 101a and 101b generate high-frequency waves between the first unbalanced terminals 201a and 201b and the second unbalanced terminals 202a and 202b of the first baluns 103a and 103b via the first impedance matching circuits 102a and 102b, respectively. To supply. In other words, the first high-frequency power supplies 101a and 101b have the first impedance matching circuits 102a and 102b, the first baluns 103a and 103b, and the blocking capacitors 104a and 104b, respectively, and the first electrodes 106a and 106b and the second electrode 135a. A high frequency wave is supplied to 135b. Alternatively, the first high frequency power supplies 101a and 101b are connected between the first terminals 251a and 251b and the second terminals 252a and 252b of the main body 10 via the first impedance matching circuits 102a and 102b and the first baluns 103a and 103b. Supply high frequency.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。換言すると、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第1電極141と第2電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。   The plasma processing apparatus 1 may include a second high frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 arranged between the second high frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. In other words, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first electrode 141 and the second electrode 145 via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303 and the blocking capacitor 304. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303.

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7実施形態のプラズマ処理装置1として言及しない事項は、第1乃至第6実施形態に従いうる。プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、真空容器110と、第1組を構成する第1電極105aおよび第2電極105bと、第2組を構成する第1電極141および第2電極145とを備えている。あるいは、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1組を構成する第1電極105aおよび第2電極105bと、第2組を構成する第1電極141および第2電極145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、第2端子252、第3端子451、第4端子452を有する。   FIG. 13 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the seventh embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the seventh embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. Matters not mentioned as the plasma processing apparatus 1 of the seventh embodiment can be according to the first to sixth embodiments. The plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, a vacuum container 110, a first electrode 105a and a second electrode 105b that form a first set, and a first electrode 141 that forms a second set. And a second electrode 145. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum container 110 and a first electrode 105a and a second electrode 105b that form a first set. And a first electrode 141 and a second electrode 145 forming a second set. The main body 10 has a first terminal 251, a second terminal 252, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。第1バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。第2バラン303は、第1バラン103と同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第1不平衡端子401、第2不平衡端子402、第1平衡端子411および第2平衡端子412を有する。第2バラン303の第1不平衡端子401および第2不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。   The first balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211 and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 side of the first balun 103, and the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 side of the first balun 103 are connected to each other. , A balanced circuit is connected. The second balun 303 may have the same configuration as the first balun 103. The second balun 303 has a first unbalanced terminal 401, a second unbalanced terminal 402, a first balanced terminal 411 and a second balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the sides of the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303, and a side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303 is connected. , A balanced circuit is connected. The vacuum container 110 is grounded.

第1組の第1電極105aは、第1ターゲット109aを保持し、第1ターゲット109aを介して基板112の側の空間と対向する。第1組の第2電極105bは、第1電極105aの隣に配置され、第2ターゲット109bを保持し、第2ターゲット109bを介して基板112の側の空間と対向する。ターゲット109aおよび109bは、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第1組の第1電極105aは、第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第1組の第2電極105bは、第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続されている。   The first electrode 105a of the first set holds the first target 109a and faces the space on the substrate 112 side through the first target 109a. The second electrode 105b of the first set is arranged next to the first electrode 105a, holds the second target 109b, and faces the space on the substrate 112 side through the second target 109b. The targets 109a and 109b can be, for example, an insulator material or a conductor material. The first electrode 105a of the first set is electrically connected to the first balanced terminal 211 of the first balun 103, and the second electrode 105b of the first set is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. It is connected to the.

第2組の第1電極141は、基板112を保持する。第2組の第2電極145は、第1電極141の周囲に配置される。第2組の第1電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第2組の第2電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The first electrode 141 of the second set holds the substrate 112. The second set of second electrodes 145 is arranged around the first electrode 141. The first electrode 141 of the second set is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the second electrode 145 of the second set is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303. It is connected to the.

上記の構成は、第1組の第1電極105aが第1端子251に電気的に接続され、第1組の第2電極105bが第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第1バラン103の第2平衡端子212に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第2組の第1電極141が第3端子451に電気的に接続され、第2組の第2電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に接続されているものとして理解されうる。   In the above structure, the first electrode 105a of the first set is electrically connected to the first terminal 251, the second electrode 105b of the first set is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is It can be understood as a configuration in which the first balanced terminal 211 of the first balun 103 is electrically connected and the second terminal 252 is connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. In addition, in the above configuration, the first electrode 141 of the second set is electrically connected to the third terminal 451, the second electrode 145 of the second set is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal It can be understood that 451 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the fourth terminal 452 is connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1組の第1電極105aと第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、ブロッキングキャパシタ104aを介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104aは、第1バラン103の第1平衡端子211と第1組の第1電極105aとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。第1組の第2電極105bと第1バラン103の第2平衡端子212(第2端子252)とは、ブロッキングキャパシタ104bを介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ104bは、第1バラン103の第2平衡端子212と第1組の第2電極105bとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断する。第1組の第1電極105a、第2電極105bは、それぞれ絶縁体132a、132bを介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 105a of the first set and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 may be electrically connected via the blocking capacitor 104a. The blocking capacitor 104a is between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the first electrode 105a of the first set (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103). Cut off the DC current. The second electrode 105b of the first set and the second balanced terminal 212 (second terminal 252) of the first balun 103 may be electrically connected via the blocking capacitor 104b. The blocking capacitor 104b is provided between the second balanced terminal 212 of the first balun 103 and the second electrode 105b of the first set (or between the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 of the first balun 103). Cut off the DC current. The first electrode 105a and the second electrode 105b of the first set can be supported by the vacuum container 110 via insulators 132a and 132b, respectively.

第2組の第1電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第2組の第1電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402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。第2組の第1電極141、第2電極145は、それぞれ絶縁体142、146を介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 141 of the second set and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 may be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 is provided between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the first electrode 141 of the second set (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). Cut off the DC current. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to cut off a direct current flowing between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303. Good. The first electrode 141 and the second electrode 145 of the second set may be supported by the vacuum container 110 via insulators 142 and 146, respectively.

プラズマ処理装置1は、第1高周波電源101と、第1高周波電源101と第1バラン103との間に配置された第1インピーダンス整合回路102とを備えうる。第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103、およびブロッキングキャパシタ104a、104bを介して、第1電極105aと第2電極105bとの間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1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。第1バラン103並びに第1組の第1電極105aおよび第2電極105bは、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第1高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 may include a first high frequency power supply 101 and a first impedance matching circuit 102 arranged between the first high frequency power supply 101 and the first balun 103. The first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first electrode 105a and the second electrode 105b via the first impedance matching circuit 102, the first balun 103, and the blocking capacitors 104a and 104b. Alternatively, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the first impedance matching circuit 102 and the first balun 103. The first balun 103 and the first set of the first electrode 105a and the second electrode 105b form a first high frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum container 110.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第2組の第1電極141と第2電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。第2バラン303並びに第2組の第1電極141および第2電極145は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第2高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 may include a second high frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 arranged between the second high frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first electrode 141 and the second electrode 145 of the second set via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303 and the blocking capacitor 304. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303. The second balun 303 and the second set of the first electrode 141 and the second electrode 145 form a second high frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum container 110.

第1高周波電源101からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1組の第1電極105aおよび第2電極105bの側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp1−jXp1とする。また、第1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X1とする。この定義において、1.5≦X1/Rp1≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   In the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110 by the supply of the high frequency from the first high frequency power supply 101, the first set of the first balance terminal 211 and the second balance terminal 212 of the first balun 103 are connected to the first set of the first set. The impedance when the side of the 1st electrode 105a and the 2nd electrode 105b (the side of the main body 10) is seen is set to Rp1-jXp1. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103 is X1. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X1 / Rp1 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of plasma formed in the internal space of the vacuum container 110.

また、第2高周波電源301からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側から第2組の第1電極127および第2電極130の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp2−jXp2とする。また、第2バラン303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X2とする。この定義において、1.5≦X2/Rp2≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために有利である。   Further, in the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110 by the supply of the high frequency from the second high frequency power supply 301, the second set from the side of the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303. The impedance when the side of the first electrode 127 and the second electrode 130 (the side of the main body 10) is viewed as Rp2-jXp2. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the second balun 303 is X2. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X2 / Rp2 ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the potential of plasma formed in the internal space of the vacuum container 110.

第7実施形態のプラズマ処理装置1は、第2組を構成する第1電極141を昇降させる機構および第2組を構成する第1電極141を回転させる機構の少なくとも一方を更に備えうる。図13に示された例では、プラズマ処理装置1は、第1電極141を昇降させる機構および第1電極141を回転させる機構の双方を含む駆動機構114を備える。また、図13に示された例では、プラズマ処理装置1は、第2組を構成する第2電極145を昇降させる機構314を備える。真空容器110と駆動機構114、314との間には、真空隔壁を構成するベローズが設けられうる。   The plasma processing apparatus 1 of the seventh embodiment may further include at least one of a mechanism for moving up and down the first electrode 141 forming the second set and a mechanism for rotating the first electrode 141 forming the second set. In the example shown in FIG. 13, the plasma processing apparatus 1 includes a drive mechanism 114 including both a mechanism for moving the first electrode 141 up and down and a mechanism for rotating the first electrode 141. Further, in the example shown in FIG. 13, the plasma processing apparatus 1 includes a mechanism 314 that moves up and down the second electrodes 145 that form the second set. A bellows forming a vacuum partition may be provided between the vacuum container 110 and the driving mechanisms 114 and 314.

図14を参照しながら、図13に示された第7実施形態のプラズマ処理装置1における第1バラン103の機能を説明する。第1不平衡端子201を流れる電流をI1、第1平衡端子211を流れる電流をI2、第2不平衡端子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。I3=0、即ち、平衡回路の側で接地に電流が流れない場合、接地に対する平衡回路のアイソレーション性能が最も良い。I3=I2、即ち、第1平衡端子211を流れる電流I2の全てが接地に対して流れる場合、接地に対する平衡回路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、第1乃至第5実施形態と同様に、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。   The function of the first balun 103 in the plasma processing apparatus 1 of the seventh embodiment shown in FIG. 13 will be described with reference to FIG. It is assumed that the current flowing through the first unbalanced terminal 201 is I1, the current flowing through the first balanced terminal 211 is I2, the current flowing through the second unbalanced terminal 202 is I2 ', and the current flowing out of the current I2 to ground is I3. When I3 = 0, that is, when no current flows to the ground on the side of the balance circuit, the isolation performance of the balance circuit with respect to the ground is the best. When I3 = I2, that is, when all of the current I2 flowing through the first balanced terminal 211 flows with respect to the ground, the isolation performance of the balanced circuit with respect to the ground is the worst. The index ISO indicating the degree of isolation performance can be given by the following equation, as in the first to fifth embodiments. Under this definition, the larger the absolute value of ISO, the better the isolation performance.

ISO[dB]=20log(I3/I2’)
図14において、Rp−jXp(=Rp/2−jXp/2+Rp/2−jXp/2)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平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1電極105aおよび第2電極105b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104a及び104b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14において、Xは、第1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。ISOは、X/Rpに対して相関を有する。
ISO [dB] = 20 log (I3 / I2 ')
In FIG. 14, Rp-jXp (= Rp / 2-jXp / 2 + Rp / 2-jXp / 2) is the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal in the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110. The impedance (including the reactances of the blocking capacitors 104a and 104b) when the first electrode 105a and the second electrode 105b (the body 10 side) are viewed from the 212 side is shown. Rp represents a resistance component and -Xp represents a reactance component. Further, in FIG. 14, X indicates the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103. ISO has a correlation to X / Rp.

第1実施形態の説明において参照した図4には、電流I1(=I2)、I2’、I3、ISO、α(=X/Rp)の関係が例示されている。図4の関係は、第7実施形態においても成り立つ。本発明者は、第7実施形態においても、1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内部空間(第1電極105aと第2電極105bとの間の空間)に形成されるプラズマの電位(プラズマ電位)を真空容器110の内面の状態に対して鈍感にするために有利であることを見出した。ここで、プラズマ電位が真空容器110の内面の状態に対して鈍感になることは、プラズマ処理装置1を長期間にわたって使用した場合においてもプラズマ電位を安定させることができることを意味する。1.5≦X/Rp≦5000は、−10.0dB≧ISO≧−80dBに相当する。   FIG. 4 referred to in the description of the first embodiment illustrates the relationship among the currents I1 (= I2), I2 ', I3, ISO, and α (= X / Rp). The relationship of FIG. 4 holds in the seventh embodiment as well. Also in the seventh embodiment, the present inventor forms in the internal space of the vacuum container 110 (the space between the first electrode 105a and the second electrode 105b) that 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is satisfied. It has been found that it is advantageous for making the potential of the generated plasma (plasma potential) insensitive to the state of the inner surface of the vacuum container 110. Here, the fact that the plasma potential is insensitive to the state of the inner surface of the vacuum container 110 means that the plasma potential can be stabilized even when the plasma processing apparatus 1 is used for a long period of time. 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 corresponds to −10.0 dB ≧ ISO ≧ −80 dB.

図15A〜15Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たす場合におけるプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)をシミュレーションした結果示されている。図15Aは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1mΩ)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図15A〜15Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たすことが、真空容器110の内面が種々の状態においてプラズマ電位を安定させるために有利であることが理解される。   15A to 15D show the results of simulating the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential) and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is satisfied. It is shown. FIG. 15A shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) when a resistive film (1 mΩ) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Is shown. FIG. 15B shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential) and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) when the resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Is shown. FIG. 15C shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2) when an inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Potential). FIG. 15D shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2) when the capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Potential). From FIGS. 15A to 15D, it is understood that satisfying 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is advantageous for stabilizing the plasma potential in various states of the inner surface of the vacuum container 110.

図16A〜16Dには、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合におけるプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)をシミュレーションした結果が示されている。図16Aは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1mΩ)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16Bは、真空容器110の内面に抵抗性の膜(1000Ω)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16Cは、真空容器110の内面に誘導性の膜(0.6μH)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16Dは、真空容器110の内面に容量性の膜(0.1nF)が形成された状態でのプラズマ電位、第1電極105aの電位(カソード1電位)および第2電極105bの電位(カソード2電位)を示している。図16A〜16Dより、1.5≦X/Rp≦5000を満たさない場合は、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化することが理解される。   16A to 16D, the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential) and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) in the case where 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 are not satisfied are simulated. Results are shown. FIG. 16A shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential) and the potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) in the state where the resistive film (1 mΩ) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Is shown. FIG. 16B shows a plasma potential, a potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential) and a potential of the second electrode 105b (cathode 2 potential) in a state where a resistive film (1000Ω) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Is shown. FIG. 16C shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2) when an inductive film (0.6 μH) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Potential). FIG. 16D shows the plasma potential, the potential of the first electrode 105a (cathode 1 potential), and the potential of the second electrode 105b (cathode 2) when the capacitive film (0.1 nF) is formed on the inner surface of the vacuum container 110. Potential). From FIGS. 16A to 16D, it is understood that when 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000 is not satisfied, the plasma potential changes depending on the state of the inner surface of the vacuum container 110.

ここで、X/Rp>5000(例えば、X/Rp=∞)である場合とX/Rp<1.5である場合(例えば、X/Rp=1.16、X/Rp=0.87)との双方において、真空容器110の内面の状態に依存してプラズマ電位が変化しやすい。X/Rp>5000である場合は、真空容器110の内面に膜が形成されていない状態では、第1電極105aと第2電極105bの間でのみ放電が起こる。しかし、X/Rp>5000である場合、真空容器110の内面に膜が形成され始めると、それに対してプラズマ電位が敏感に反応し、図16A〜16Dに例示されるような結果となる。一方、X/Rp<1.5である場合は、真空容器110を介して接地に流れ込む電流が大きいので、真空容器110の内面の状態(内面に形成される膜の電気的な特性)による影響が顕著となり、膜の形成に依存してプラズマ電位が変化する。したがって、前述のように、1.5≦X/Rp≦5000を満たすようにプラズマ処理装置1を構成することが有利である。   Here, X / Rp> 5000 (for example, X / Rp = ∞) and X / Rp <1.5 (for example, X / Rp = 1.16, X / Rp = 0.87). In both cases, the plasma potential is likely to change depending on the state of the inner surface of the vacuum container 110. When X / Rp> 5000, discharge is generated only between the first electrode 105a and the second electrode 105b in a state where no film is formed on the inner surface of the vacuum container 110. However, in the case of X / Rp> 5000, when a film starts to be formed on the inner surface of the vacuum container 110, the plasma potential reacts sensitively thereto, resulting in the results illustrated in FIGS. On the other hand, in the case of X / Rp <1.5, the current flowing into the ground through the vacuum container 110 is large, so that the influence of the state of the inner surface of the vacuum container 110 (electrical characteristics of the film formed on the inner surface) is affected. Becomes remarkable, and the plasma potential changes depending on the film formation. Therefore, as described above, it is advantageous to configure the plasma processing apparatus 1 so as to satisfy 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000.

図17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8実施形態のプラズマ処理装置1として言及しない事項は、第1乃至第7実施形態に従いうる。第8実施形態のプラズマ処理装置1は、バラン(第1バラン)103と、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105b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105aと、第2電極105b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。   FIG. 17 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the eighth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus of the eighth embodiment can operate as a sputtering apparatus that forms a film on the substrate 112 by sputtering. Matters not mentioned as the plasma processing apparatus 1 of the eighth embodiment can be according to the first to seventh embodiments. The plasma processing apparatus 1 of the eighth embodiment includes a balun (first balun) 103, a vacuum container 110, a first electrode 105a, and a second electrode 105b. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 may be understood to include the balun 103 and the main body 10, and the main body 10 includes the vacuum container 110, the first electrode 105a, and the second electrode 105b. The main body 10 has a first terminal 251 and a second terminal 252.

第1電極105aは、第1部材としての第1ターゲット109aを保持する第1保持面HS1を有し、第2電極105bは、第2部材としての第2ターゲット109bを保持する第2保持面HS2を有しうる。第1保持面HS1および第2保持面HS2は、1つの平面PLに属しうる。   The first electrode 105a has a first holding surface HS1 that holds a first target 109a as a first member, and the second electrode 105b has a second holding surface HS2 that holds a second target 109b as a second member. Can have. The first holding surface HS1 and the second holding surface HS2 can belong to one plane PL.

第8実施形態のプラズマ処理装置1は、更に、第2バラン303と、第3電極141と、第4電極145とを備えてもよい。換言すると、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105bと、第3電極141と、第4電極145とを備えうる。あるいは、プラズマ処理装置1は、第1バラン103と、第2バラン303と、本体10とを備え、本体10が、真空容器110と、第1電極105aと、第2電極105bと、第3電極141と、第4電極145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、第2端子252、第3端子451、第4端子452を有する。   The plasma processing apparatus 1 of the eighth embodiment may further include the second balun 303, the third electrode 141, and the fourth electrode 145. In other words, the plasma processing apparatus 1 includes the first balun 103, the second balun 303, the vacuum container 110, the first electrode 105a, the second electrode 105b, the third electrode 141, and the fourth electrode 145. Can be prepared. Alternatively, the plasma processing apparatus 1 includes a first balun 103, a second balun 303, and a main body 10, and the main body 10 includes a vacuum container 110, a first electrode 105a, a second electrode 105b, and a third electrode. It may be understood as including 141 and the fourth electrode 145. The main body 10 has a first terminal 251, a second terminal 252, a third terminal 451, and a fourth terminal 452.

第1バラン103は、第1不平衡端子201、第2不平衡端子202、第1平衡端子211および第2平衡端子212を有する。第1バラン103の第1不平衡端子201および第2不平衡端子202の側には、不平衡回路が接続され、第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側には、平衡回路が接続される。第2バラン303は、第1バラン103と同様の構成を有しうる。第2バラン303は、第3不平衡端子401、第4不平衡端子402、第3平衡端子411および第4平衡端子412を有する。第2バラン303の第3不平衡端子401および第4不平衡端子402の側には、不平衡回路が接続され、第2バラン303の第3平衡端子411および第4平衡端子412の側には、平衡回路が接続される。真空容器110は、接地されている。バラン103、303は、例えば、図2A、2B(図14)に記載された構成を有しうる。   The first balun 103 has a first unbalanced terminal 201, a second unbalanced terminal 202, a first balanced terminal 211 and a second balanced terminal 212. An unbalanced circuit is connected to the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202 side of the first balun 103, and the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212 side of the first balun 103 are connected to each other. , A balanced circuit is connected. The second balun 303 may have the same configuration as the first balun 103. The second balun 303 has a third unbalanced terminal 401, a fourth unbalanced terminal 402, a third balanced terminal 411, and a fourth balanced terminal 412. An unbalanced circuit is connected to the third unbalanced terminal 401 and the fourth unbalanced terminal 402 side of the second balun 303, and a third balanced terminal 411 and a fourth balanced terminal 412 side of the second balun 303 are connected. , A balanced circuit is connected. The vacuum container 110 is grounded. The baluns 103 and 303 may have the configuration described in FIGS. 2A and 2B (FIG. 14), for example.

第1電極105aは、第1ターゲット109aを保持し、第1ターゲット109aを介して処理対象の基板112の側の空間と対向する。第2電極105bは、第1電極105aの隣に配置され、第2ターゲット109bを保持し、第2ターゲット109bを介して処理対象の基板112の側の空間と対向する。ターゲット109aおよび109bは、例えば、絶縁体材料または導電体材料でありうる。第1電極105aは、第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2電極105bは、第1バラン103の第2平衡端子212に電気的に接続されている。   The first electrode 105a holds the first target 109a and faces the space on the substrate 112 side to be processed with the first target 109a interposed therebetween. The second electrode 105b is arranged next to the first electrode 105a, holds the second target 109b, and faces the space on the side of the substrate 112 to be processed via the second target 109b. The targets 109a and 109b can be, for example, an insulator material or a conductor material. The first electrode 105 a is electrically connected to the first balanced terminal 211 of the first balun 103, and the second electrode 105 b is electrically connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103.

第3電極141は、基板112を保持する。第4電極145は、第1電極141の周囲に配置されうる。第3電極141は、第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4電極145は、第2バラン303の第2平衡端子412に電気的に接続されている。   The third electrode 141 holds the substrate 112. The fourth electrode 145 may be arranged around the first electrode 141. The third electrode 141 is electrically connected to the first balanced terminal 411 of the second balun 303, and the fourth electrode 145 is electrically connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

上記の構成は、第1電極105aが第1端子251に電気的に接続され、第2電極105bが第2端子252に電気的に接続され、第1端子251が第1バラン103の第1平衡端子211に電気的に接続され、第2端子252が第1バラン103の第2平衡端子212に接続された構成として理解されうる。また、上記の構成は、第3電極141が第3端子451に電気的に接続され、第4電極145が第4端子452に電気的に接続され、第3端子451が第2バラン303の第1平衡端子411に電気的に接続され、第4端子452が第2バラン303の第2平衡端子412に接続されているものとして理解されうる。   In the above configuration, the first electrode 105a is electrically connected to the first terminal 251, the second electrode 105b is electrically connected to the second terminal 252, and the first terminal 251 is the first balance of the first balun 103. It can be understood as a configuration in which the second terminal 252 is electrically connected to the terminal 211 and the second terminal 252 is connected to the second balanced terminal 212 of the first balun 103. In addition, in the above configuration, the third electrode 141 is electrically connected to the third terminal 451, the fourth electrode 145 is electrically connected to the fourth terminal 452, and the third terminal 451 is the first terminal of the second balun 303. It can be understood as being electrically connected to the first balanced terminal 411 and the fourth terminal 452 is connected to the second balanced terminal 412 of the second balun 303.

第1電極105aと第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、第1経路PTH1によって電気的に接続されうる。第1経路PTH1には、リアクタンス511aが配置されうる。換言すると、第1電極105aと第1バラン103の第1平衡端子211(第1端子251)とは、リアクタンス511aを介して電気的に接続されうる。リアクタンス511aは、キャパシタを含むことができ、該キャパシタは、第1バラン103の第1平衡端子211と第1電極105aとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断するブロッキングキャパシタとして機能しうる。第2電極105bと第1バラン103の第2平衡端子212(第2端子252)とは、第2経路PTH2によって電気的に接続されうる。第2経路PTH2には、リアクタンス511bが配置されうる。換言すると、第2電極105bと第1バラン103の第2平衡端子212(第3端子252)とは、リアクタンス511bを介して電気的に接続されうる。リアクタンス511bは、キャパシタを含むことができ、該キャパシタは、第1バラン103の第2平衡端子212と第2電極105bとの間(あるいは、第1バラン103の第1平衡端子211と第2平衡端子212との間)で直流電流を遮断するブロッキングキャパシタとして機能しうる。第1電極105a、第2電極105bは、それぞれ絶縁体132a、132bを介して真空容器110によって支持されうる。   The first electrode 105a and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 may be electrically connected by the first path PTH1. The reactance 511a may be arranged on the first path PTH1. In other words, the first electrode 105a and the first balanced terminal 211 (first terminal 251) of the first balun 103 can be electrically connected via the reactance 511a. The reactance 511a may include a capacitor, and the capacitor may be provided between the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the first electrode 105a (or the second balanced terminal 211 of the first balun 103 and the second balanced terminal 211). It can function as a blocking capacitor that blocks a DC current (between the terminal 212). The second electrode 105b and the second balanced terminal 212 (second terminal 252) of the first balun 103 may be electrically connected by the second path PTH2. The reactance 511b may be arranged on the second path PTH2. In other words, the second electrode 105b and the second balanced terminal 212 (third terminal 252) of the first balun 103 can be electrically connected via the reactance 511b. The reactance 511b may include a capacitor, and the capacitor may be disposed between the second balanced terminal 212 of the first balun 103 and the second electrode 105b (or the first balanced terminal 211 of the first balun 103 and the second balanced terminal 211). It can function as a blocking capacitor that blocks a DC current (between the terminal 212). The first electrode 105a and the second electrode 105b can be supported by the vacuum container 110 via insulators 132a and 132b, respectively.

プラズマ処理装置1は、第1電極105aと接地との間に配置されたリアクタンス521aを備えうる。プラズマ処理装置1は、第2電極105bと接地との間に配置されたリアクタンス521bを備えうる。プラズマ処理装置1は、第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続するリアクタンス530を備えうる。   The plasma processing apparatus 1 may include a reactance 521a arranged between the first electrode 105a and the ground. The plasma processing apparatus 1 may include a reactance 521b arranged between the second electrode 105b and the ground. The plasma processing apparatus 1 may include a reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2.

1つの構成例において、プラズマ処理装置1は、第1電極105aに印加される第1電圧と第2電極105bに印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスとして、(a)第1平衡端子211と第1電極105aとを接続する第1経路PTH1に配置されたリアクタンス511a、(b)第1電極105aと接地との間に配置されたリアクタンス521a、(c)第2平衡端子212と第2電極105bとを接続する第2経路PTH2に配置されたリアクタンス511b、(d)第2電極105bと接地との間に配置されたリアクタンス521b、および、(e)第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続するリアクタンス530、の少なくとも1つを含む。   In one configuration example, the plasma processing apparatus 1 uses (a) the first as the adjusting reactance that influences the relationship between the first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b. 1 reactance 511a arranged in the first path PTH1 connecting the first balanced terminal 211 and the first electrode 105a, (b) reactance 521a arranged between the first electrode 105a and the ground, (c) second balanced terminal And the reactance 511b arranged on the second path PTH2 connecting the second electrode 105b and the second electrode 105b, (d) the reactance 521b arranged between the second electrode 105b and the ground, and (e) the first path PTH1. At least one of the reactance 530 connecting to the second path PTH2 is included.

第3電極141と第2バラン303の第1平衡端子411(第3端子451)とは、ブロッキングキャパシタ304を介して電気的に接続されうる。ブロッキングキャパシタ304は、第2バラン303の第1平衡端子411と第3電極141との間(あるいは、第2バラン303の第1平衡端子411と第2平衡端子412との間)で直流電流を遮断する。ブロッキングキャパシタ304を設ける代わりに、第2インピーダンス整合回路302が、第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402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。第3電極141、第4電極145は、それぞれ絶縁体142、146を介して真空容器110によって支持されうる。   The third electrode 141 and the first balanced terminal 411 (third terminal 451) of the second balun 303 may be electrically connected via the blocking capacitor 304. The blocking capacitor 304 generates a direct current between the first balanced terminal 411 of the second balun 303 and the third electrode 141 (or between the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 of the second balun 303). Cut off. Instead of providing the blocking capacitor 304, the second impedance matching circuit 302 may be configured to cut off a direct current flowing between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303. Good. The third electrode 141 and the fourth electrode 145 may be supported by the vacuum container 110 via insulators 142 and 146, respectively.

プラズマ処理装置1は、第1不平衡端子と201と第2不平衡端子202との間に供給される高周波を発生する第1高周波電源101を備えうる。高周波電源101は、第1不平衡端子と201と第2不平衡端子202との間に供給される高周波の周波数を変更可能である。該周波数を変更することによって、第1電極105aに印加される第1電圧および第2電極105bに印加される第2電圧を調整することができる。あるいは、該周波数を変更することによって、第1電極105aに印加される第1電圧と第2電極105bに印加される第2電圧との関係を調整することができる。   The plasma processing apparatus 1 may include a first high frequency power supply 101 that generates a high frequency supplied between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202. The high frequency power supply 101 can change the frequency of the high frequency supplied between the first unbalanced terminal 201 and the second unbalanced terminal 202. By changing the frequency, the first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b can be adjusted. Alternatively, the relationship between the first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b can be adjusted by changing the frequency.

したがって、該周波数を調整することによって、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量との関係を調整することができる。あるいは、該周波数を調整することによって、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量とのバランスを調整することができる。これにより、第1ターゲット109aの消費量と第2ターゲット109bの消費量との関係を調整することができる。あるいは、第1ターゲット109aの消費量と第2ターゲット109bの消費量とのバランスを調整することができる。このような構成は、例えば、第1ターゲット109aの交換タイミングと第2ターゲット109bの交換タイミングとを同じタイミングにし、プラズマ処理装置1のダウンタイムを低減するために有利である。また、該周波数を調整することによって、基板112に形成される膜の厚さ分布を調整することもできる。   Therefore, by adjusting the frequency, the relationship between the amount by which the first target 109a is sputtered and the amount by which the second target 109b is sputtered can be adjusted. Alternatively, by adjusting the frequency, the balance between the amount by which the first target 109a is sputtered and the amount by which the second target 109b is sputtered can be adjusted. Thereby, the relationship between the consumption amount of the first target 109a and the consumption amount of the second target 109b can be adjusted. Alternatively, the balance between the consumption amount of the first target 109a and the consumption amount of the second target 109b can be adjusted. Such a configuration is advantageous, for example, in that the replacement timing of the first target 109a and the replacement timing of the second target 109b are the same, and downtime of the plasma processing apparatus 1 is reduced. Further, by adjusting the frequency, it is possible to adjust the thickness distribution of the film formed on the substrate 112.

プラズマ処理装置1は、第1高周波電源101と第1バラン103との間に配置された第1インピーダンス整合回路102を更に備えうる。第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1バラン103および第1経路PTH1を介して、第1電極105aと第2電極105bとの間に高周波を供給する。あるいは、第1高周波電源101は、第1インピーダンス整合回路102、第1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。第1バラン103並びに第1電極105aおよび第2電極105bは、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第1高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 may further include a first impedance matching circuit 102 arranged between the first high frequency power supply 101 and the first balun 103. The first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first electrode 105a and the second electrode 105b via the first impedance matching circuit 102, the first balun 103 and the first path PTH1. Alternatively, the first high frequency power supply 101 supplies a high frequency between the first terminal 251 and the second terminal 252 of the main body 10 via the first impedance matching circuit 102 and the first balun 103. The first balun 103 and the first electrode 105a and the second electrode 105b form a first high frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum container 110.

プラズマ処理装置1は、第2高周波電源301と、第2高周波電源301と第2バラン303との間に配置された第2インピーダンス整合回路302とを備えうる。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302を介して第2バラン303の第1不平衡端子401と第2不平衡端子402との間に高周波を供給する。第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303およびブロッキングキャパシタ304を介して、第3電極141と第4電極145との間に高周波を供給する。あるいは、第2高周波電源301は、第2インピーダンス整合回路302、第2バラン303を介して、本体10の第3端子451と第4端子452との間に高周波を供給する。第2バラン303並びに第3電極141および第4電極145は、真空容器110の内部空間に高周波を供給する第2高周波供給部を構成する。   The plasma processing apparatus 1 may include a second high frequency power supply 301 and a second impedance matching circuit 302 arranged between the second high frequency power supply 301 and the second balun 303. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the first unbalanced terminal 401 and the second unbalanced terminal 402 of the second balun 303 via the second impedance matching circuit 302. The second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third electrode 141 and the fourth electrode 145 via the second impedance matching circuit 302, the second balun 303 and the blocking capacitor 304. Alternatively, the second high frequency power supply 301 supplies a high frequency between the third terminal 451 and the fourth terminal 452 of the main body 10 via the second impedance matching circuit 302 and the second balun 303. The second balun 303, the third electrode 141, and the fourth electrode 145 form a second high frequency supply unit that supplies a high frequency to the internal space of the vacuum container 110.

プラズマ処理装置1は、基板保持部として機能する第3電極141を回転させることによって基板112を回転させる駆動機構114を備えうる。駆動機構114は、基板保持部として機能する第3電極141を昇降させることによって基板112を昇降させる昇降機構を含んでもよい。真空容器110と駆動機構114との間には、真空隔壁を構成するベローズ113が設けられうる。   The plasma processing apparatus 1 may include a drive mechanism 114 that rotates the substrate 112 by rotating the third electrode 141 that functions as a substrate holder. The drive mechanism 114 may include an elevating mechanism that elevates and lowers the substrate 112 by elevating and lowering the third electrode 141 that functions as a substrate holding unit. A bellows 113 forming a vacuum partition may be provided between the vacuum container 110 and the driving mechanism 114.

第1高周波電源101からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第1バラン103の第1平衡端子211および第2平衡端子212の側から第1電極105aおよび第2電極105bの側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp1−jXp1とする。また、第1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X1とする。この定義において、1.5≦X1/Rp1≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために特に有利である。ただし、1.5≦X/Rp1≦5000という条件を満たすことは、第8実施形態において必須ではなく、有利な条件であることに留意されたい。第8実施形態では、バラン103を設けることによって、バラン103を設けない場合よりも、プラズマの電位を安定させることができる。また、発生する高周波の周波数を変更可能な高周波電源101を設けることによって、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量との関係を調整することができる。また、基板112を駆動機構114によって回転させながら基板112に膜を形成することによって、基板112の面内における該膜の厚さばらつきを低減することができる。   In the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110 by the supply of the high frequency from the first high frequency power supply 101, the first electrode 105a and the first balanced terminal 211 of the first balun 103 are connected to the first balanced terminal 211 and the second balanced terminal 212. The impedance when the side of the second electrode 105b (the side of the main body 10) is viewed is Rp1-jXp1. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the first balun 103 is X1. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X1 / Rp1 ≦ 5000 is particularly advantageous for stabilizing the potential of plasma formed in the internal space of the vacuum container 110. However, it should be noted that satisfying the condition of 1.5 ≦ X / Rp1 ≦ 5000 is not essential in the eighth embodiment but is an advantageous condition. In the eighth embodiment, by providing the balun 103, the plasma potential can be stabilized more than in the case where the balun 103 is not provided. Further, by providing the high frequency power supply 101 capable of changing the frequency of the generated high frequency, the relationship between the amount of the first target 109a sputtered and the amount of the second target 109b sputtered can be adjusted. Further, by forming the film on the substrate 112 while rotating the substrate 112 by the driving mechanism 114, it is possible to reduce variation in the thickness of the film in the plane of the substrate 112.

また、第2高周波電源301からの高周波の供給によって真空容器110の内部空間にプラズマが発生している状態で第2バラン303の第1平衡端子411および第2平衡端子412の側から第3電極141および第4電極145の側(本体10の側)を見たときのインピーダンスをRp2−jXp2とする。また、第2バラン303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X2とする。この定義において、1.5≦X2/Rp2≦5000を満たすことは、真空容器110の内部空間に形成されるプラズマの電位を安定させるために特に有利である。ただし、1.5≦X/Rp2≦5000という条件を満たすことは、第8実施形態において必須ではなく、有利な条件であることに留意されたい。   Further, in the state where plasma is generated in the internal space of the vacuum container 110 by the supply of the high frequency from the second high frequency power source 301, the third balun 303 is connected from the first balanced terminal 411 and the second balanced terminal 412 side to the third electrode. The impedance when looking at the side of 141 and the 4th electrode 145 (the side of the main body 10) is Rp2-jXp2. Further, the reactance component (inductance component) of the impedance of the first coil 221 of the second balun 303 is X2. In this definition, satisfying 1.5 ≦ X2 / Rp2 ≦ 5000 is particularly advantageous for stabilizing the potential of plasma formed in the internal space of the vacuum container 110. However, it should be noted that satisfying the condition of 1.5 ≦ X / Rp2 ≦ 5000 is not essential in the eighth embodiment and is an advantageous condition.

以下、図18〜図23、図28A〜図28Cおよび図29A〜図29Eを参照しながら、第8実施形態のプラズマ処理装置1を具体化した第9乃至第12実施形態を説明する。図18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実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第9実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス511a、および、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス511b、の少なくとも1つを含む。ここで、プラズマ処理装置1は、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス511a、および、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス511bの双方を含むことが好ましい。   Hereinafter, ninth to twelfth embodiments in which the plasma processing apparatus 1 of the eighth embodiment is embodied will be described with reference to FIGS. 18 to 23, FIGS. 28A to 28C, and FIGS. 29A to 29E. FIG. 18 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the ninth embodiment of the present invention. Matters not mentioned as the ninth embodiment can comply with the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment includes at least one of the reactance 511a arranged on the first path PTH1 and the reactance 511b arranged on the second path PTH2. Here, the plasma processing apparatus 1 preferably includes both the reactance 511a arranged on the first path PTH1 and the reactance 511b arranged on the second path PTH2.

第1リアクタンス511aは、インダクタ601aおよびキャパシタ602aを含みうる。インダクタ601aは、第1平衡端子211(第1端子251)とキャパシタ602aとの間に配置されてもよいし、キャパシタ602aと第1電極105aとの間に配置されてもよい。第2リアクタンス511bは、インダクタ601bおよびキャパシタ602bを含みうる。インダクタ601bは、第2平衡端子212(第2端子252)とキャパシタ602bとの間に配置されてもよいし、キャパシタ602bと第2電極105bとの間に配置されてもよい。   The first reactance 511a may include an inductor 601a and a capacitor 602a. The inductor 601a may be arranged between the first balanced terminal 211 (first terminal 251) and the capacitor 602a, or may be arranged between the capacitor 602a and the first electrode 105a. The second reactance 511b may include an inductor 601b and a capacitor 602b. The inductor 601b may be arranged between the second balanced terminal 212 (second terminal 252) and the capacitor 602b, or may be arranged between the capacitor 602b and the second electrode 105b.

プラズマ処理装置1は、基板保持部として機能する第3電極141を回転させることによって基板112を回転させる駆動機構114を備えうる。駆動機構114は、基板保持部として機能する第3電極141を昇降させることによって基板112を昇降させる昇降機構を含んでもよい。真空容器110と駆動機構114との間には、真空隔壁を構成するベローズ113が設けられうる。   The plasma processing apparatus 1 may include a drive mechanism 114 that rotates the substrate 112 by rotating the third electrode 141 that functions as a substrate holder. The drive mechanism 114 may include an elevating mechanism that elevates and lowers the substrate 112 by elevating and lowering the third electrode 141 that functions as a substrate holding unit. A bellows 113 forming a vacuum partition may be provided between the vacuum container 110 and the driving mechanism 114.

図22には、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波電源101が発生する高周波の周波数を12.56MHzに設定した場合に基板112に形成された膜の正規化された厚さ分布が示されている。また、図22には、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波電源101が発生する高周波の周波数を13.56MHzに設定した場合に基板112に形成された膜の正規化された厚さ分布が示されている。横軸は、図18における横方向(基板112の表面に平行な方向)の位置であり、基板112の中心からの距離を示している。高周波電源101が発生する高周波の周波数が12.56MHzであるときは、基板112の中心の左側と右側とで膜の厚さ分布が大きく異なっている。一方、高周波電源101が発生する高周波の周波数が13.56MHzであるときは、基板112の中心の左側と右側とで膜の厚さ分布の対称性が高い。高周波電源101が発生する高周波の周波数が13.56MHzである場合の方が、高周波電源101が発生する高周波の周波数が12.56MHzである場合よりも、第1電極105aに与えられる第1電圧と第2電極105bに与えられる第2電圧とのバランスが良い。   FIG. 22 shows the normalized thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is set to 12.56 MHz in the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment. It is shown. Further, in FIG. 22, in the plasma processing apparatus 1 according to the ninth embodiment, the normalized thickness of the film formed on the substrate 112 when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is set to 13.56 MHz. The distribution is shown. The horizontal axis is the position in the horizontal direction (direction parallel to the surface of the substrate 112) in FIG. 18, and indicates the distance from the center of the substrate 112. When the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 12.56 MHz, the thickness distribution of the film is greatly different between the left side and the right side of the center of the substrate 112. On the other hand, when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 13.56 MHz, the film thickness distribution is highly symmetrical between the left side and the right side of the center of the substrate 112. When the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 13.56 MHz, the first voltage applied to the first electrode 105a is higher than that when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 12.56 MHz. Good balance with the second voltage applied to the second electrode 105b.

図23には、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波電源101が発生する高周波の周波数を変化させた場合における第1電極105aの電圧(第1電圧)および第2電極105bの電圧(第2電圧)が例示されている。高周波電源101が発生する高周波の周波数を変化させることによって第1電極105aの電圧(第1電圧)および第2電極105bの電圧(第2電圧)を調整することができる。あるいは、高周波電源101が発生する高周波の周波数を変化させることによって第1電極105aの電圧(第1電圧)と第2電極105bの電圧(第2電圧)との関係を調整することができる。例えば、高周波電源101が発生する高周波の周波数は、第1電極105aの電圧(第1電圧)と第2電極105bの電圧(第2電圧)とが等しくなるように調整されうる。これにより、第1ターゲット109aがスパッタリングされる量と第2ターゲット109bがスパッタリングされる量とを同じにすることができる。これは、例えば、第1ターゲット109aの交換タイミングと第2ターゲット109bの交換タイミングとを同じタイミングにし、プラズマ処理装置1のダウンタイムを低減するために有利である。   In the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment, FIG. 23 shows the voltage (first voltage) of the first electrode 105a and the voltage (second voltage) of the second electrode 105b when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is changed. The second voltage) is illustrated. The voltage of the first electrode 105a (first voltage) and the voltage of the second electrode 105b (second voltage) can be adjusted by changing the frequency of the high frequency generated by the high-frequency power supply 101. Alternatively, the relationship between the voltage of the first electrode 105a (first voltage) and the voltage of the second electrode 105b (second voltage) can be adjusted by changing the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101. For example, the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 can be adjusted so that the voltage of the first electrode 105a (first voltage) and the voltage of the second electrode 105b (second voltage) become equal. This makes it possible to make the amount of the first target 109a sputtered equal to the amount of the second target 109b sputtered. This is advantageous, for example, to make the replacement timing of the first target 109a and the replacement timing of the second target 109b the same, and to reduce the downtime of the plasma processing apparatus 1.

図28A〜28Cには、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、基板112とターゲット109a、10bとの距離(鉛直方向の距離)であるTS距離を120mm、105mm、100mmとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布が例示されている。ここで、図28Aは、TS距離を120mmのときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図28Bは、TS距離を105mmのときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図28Cは、TS距離を100mmのときに基板112に形成された膜の厚さ分布を示している。基板112への膜の形成は、駆動機構114によって基板112を回転させながら実施された。   28A to 28C, in the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment, when the TS distance, which is the distance (vertical distance) between the substrate 112 and the targets 109a and 10b, is 120 mm, 105 mm, and 100 mm, the substrate 112 is shown. The thickness distribution of the film formed in FIG. Here, FIG. 28A is a film thickness distribution formed on the substrate 112 when the TS distance is 120 mm, and FIG. 28B is a film thickness distribution formed on the substrate 112 when the TS distance is 105 mm. 28C shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the TS distance is 100 mm. The film formation on the substrate 112 was performed while the substrate 112 was rotated by the driving mechanism 114.

図29A〜図29Eには、第9実施形態のプラズマ処理装置1において、高周波電源101が発生する高周波の周波数を12.56MHz、13.06MHz、13.56MHz、14.06MHz、14.56MHzとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布が例示されている。ここで、図29Aは、高周波の周波数を12.56MHzとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図29Bは、高周波の周波数を13.06MHzとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図29Cは、高周波の周波数を13.56MHzとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布を示している。図29Dは、高周波の周波数を14.06MHzとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布、図29Eは、高周波の周波数を14.56MHzとしたときに基板112に形成された膜の厚さ分布を示している。   29A to 29E, in the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment, the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 12.56 MHz, 13.06 MHz, 13.56 MHz, 14.06 MHz, 14.56 MHz. Sometimes the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 is illustrated. Here, FIG. 29A is a film thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the high frequency frequency is 12.56 MHz, and FIG. 29B is formed on the substrate 112 when the high frequency frequency is 13.06 MHz. FIG. 29C shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the high frequency is 13.56 MHz. FIG. 29D shows the thickness distribution of the film formed on the substrate 112 when the high frequency is set to 14.06 MHz, and FIG. 29E shows the film thickness formed on the substrate 112 when the high frequency is set to 14.56 MHz. The thickness distribution is shown.

図29A〜29Eにおいて、高周波電源101が発生する高周波の周波数が14.06MHzである場合に、基板112に形成される膜の厚さばらつきが最も小さくなった。図23に示された結果より、高周波電源101が発生する高周波の周波数が13.4MHz付近である場合に第1電極105aに与えられる電圧と第2電極105bに与えられる電圧とが略等しくなることが分かる。一方、図29A〜29Eに示された結果より、高周波電源101が発生する高周波の周波数が14.06MHzである場合に、基板112に形成された膜の厚さばらつきが最も小さい。このことより、基板112を回転させる場合において、第1電極105aに与えられる電圧と第2電極105bに与えられる電圧とが略等しい場合に基板112に形成される膜の厚さばらつきが最も小さくなるとは限らないことが理解される。したがって、基板112を回転させながら膜を形成する場合、基板112に形成される膜の厚さばらつきが最も小さくなるように高周波電源101が発生する高周波の周波数が決定されるべきである。高周波電源101が発生する高周波の周波数は、実験を通して、または、シミュレーションを通して決定されうる。   29A to 29E, when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 14.06 MHz, the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is the smallest. From the results shown in FIG. 23, the voltage applied to the first electrode 105a and the voltage applied to the second electrode 105b are substantially equal when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is around 13.4 MHz. I understand. On the other hand, according to the results shown in FIGS. 29A to 29E, when the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is 14.06 MHz, the variation in the thickness of the film formed on the substrate 112 is the smallest. From this, when the substrate 112 is rotated, when the voltage applied to the first electrode 105a is substantially equal to the voltage applied to the second electrode 105b, the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is minimized. It is understood that is not always the case. Therefore, when the film is formed while rotating the substrate 112, the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 should be determined so that the thickness variation of the film formed on the substrate 112 is minimized. The frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 can be determined through an experiment or a simulation.

図19には、本発明の第10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10実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第10実施形態のプラズマ処理装置1は、第1電極105aと接地との間に配置されたリアクタンス521a、および、第2電極105bと接地との間に配置されたリアクタンス521bの少なくとも1つを備えている。リアクタンス521aは、例えば、インダクタ607aおよびキャパシタ606aを含みうる。リアクタンス521bは、例えば、インダクタ607bおよびキャパシタ606bを含みうる。   FIG. 19 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the tenth embodiment of the present invention. Matters not mentioned in the tenth embodiment can comply with the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 of the tenth embodiment includes at least one of a reactance 521a arranged between the first electrode 105a and the ground and a reactance 521b arranged between the second electrode 105b and the ground. ing. The reactance 521a can include, for example, an inductor 607a and a capacitor 606a. The reactance 521b can include, for example, an inductor 607b and a capacitor 606b.

プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス511a(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス511b(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance 511a (in this example, the inductor 603a and the capacitor 602a) arranged on the first path PTH1 and a reactance 511b (in this example, the inductor 603b and the capacitor 602a) arranged on the second path PTH2. 602b).

図20には、本発明の第11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11実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第11実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続するリアクタンス530としてのインダクタ608を備えている。プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス511a(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス511b(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   FIG. 20 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the eleventh embodiment of the present invention. Matters not mentioned in the eleventh embodiment can comply with the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 of the eleventh embodiment includes an inductor 608 as a reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2. The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance 511a (in this example, the inductor 603a and the capacitor 602a) arranged on the first path PTH1 and a reactance 511b (in this example, the inductor 603b and the capacitor 602a) arranged on the second path PTH2. 602b).

図21には、本発明の第12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12実施形態として言及しない事項は、第8実施形態に従いうる。第12実施形態のプラズマ処理装置1は、第1経路PTH1と第2経路PTH2とを接続する可変リアクタンス530としてのキャパシタ609を備えている。プラズマ処理装置1は、更に、第1経路PTH1に配置されたリアクタンス511a(この例では、インダクタ603a、キャパシタ602a)と、第2経路PTH2に配置されたリアクタンス511b(この例では、インダクタ603b、キャパシタ602b)とを備えうる。   FIG. 21 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the twelfth embodiment of the present invention. Matters not mentioned in the twelfth embodiment can comply with the eighth embodiment. The plasma processing apparatus 1 of the twelfth embodiment includes a capacitor 609 as a variable reactance 530 that connects the first path PTH1 and the second path PTH2. The plasma processing apparatus 1 further includes a reactance 511a (in this example, the inductor 603a and the capacitor 602a) arranged on the first path PTH1 and a reactance 511b (in this example, the inductor 603b and the capacitor 602a) arranged on the second path PTH2. 602b).

以下、図24〜図27を参照しながら、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2に基づいて、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する動作を説明する。図24には、本発明の第13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13実施形態のプラズマ処理装置1は、図18に示された第9実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値になるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する指令値CNTを発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   Hereinafter, an operation of adjusting the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 based on the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b will be described with reference to FIGS. To do. FIG. 24 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the thirteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the thirteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 of the ninth embodiment shown in FIG. The control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b have respective target values. For example, the control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. A command value CNT is generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図25には、本発明の第14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14実施形態のプラズマ処理装置1は、図19に示された第10実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する指令値CNTを発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 25 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 of the fourteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the fourteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 of the tenth embodiment shown in FIG. The controller 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. For example, the control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. A command value CNT is generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図26には、本発明の第15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15実施形態のプラズマ処理装置1は、図20に示された第11実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値になるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する指令値CNTを発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 26 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the fifteenth embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the fifteenth embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 of the eleventh embodiment shown in FIG. The control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b have respective target values. For example, the control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. A command value CNT is generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図27には、本発明の第16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16実施形態のプラズマ処理装置1は、図21に示された第12実施形態のプラズマ処理装置1に対して制御部700を追加した構成を有する。制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2に基づいて、例えば、第1電圧V1と第2電圧V2とが等しくなるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する。例えば、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2がそれぞれ目標値V1T、V2Tになるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する指令値CNTを発生する。目標値V1T、V2Tは、基板112に形成される膜の厚さが目標ばらつきに収まるように予め決定されうる。   FIG. 27 schematically shows the configuration of the plasma processing apparatus 1 according to the 16th embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus 1 of the 16th embodiment has a configuration in which a control unit 700 is added to the plasma processing apparatus 1 of the 12th embodiment shown in FIG. The control unit 700 controls the high frequency power supply 101 so that, for example, the first voltage V1 and the second voltage V2 are equal based on the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b. Adjust the frequency of the generated high frequency. For example, the control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 so that the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b become the target values V1T and V2T, respectively. A command value CNT is generated. The target values V1T and V2T can be determined in advance so that the thickness of the film formed on the substrate 112 falls within the target variation.

図24〜図27を参照して説明した第13乃至第16実施形態では、制御部700は、第1電極105aの第1電圧V1および第2電極105bの第2電圧V2に基づいて高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する。このような構成に代えて、制御部700は、第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度と第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度とに基づいて高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整するように構成されてもよい。第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度は、例えば、光電変換装置によって検出されうる。同様に、第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度は、例えば、光電変換装置によって検出されうる。制御部700は、第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度と第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度とに基づいて、例えば、第1電極105aの近傍におけるプラズマ強度と第2電極105bの近傍におけるプラズマ強度とが等しくなるように、高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整するように構成されうる。   In the thirteenth to sixteenth embodiments described with reference to FIGS. 24 to 27, the control unit 700 controls the high frequency power supply 101 based on the first voltage V1 of the first electrode 105a and the second voltage V2 of the second electrode 105b. Adjust the frequency of the high frequency generated. Instead of such a configuration, the control unit 700 adjusts the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 based on the plasma intensity near the first electrode 105a and the plasma intensity near the second electrode 105b. It may be configured. The plasma intensity in the vicinity of the first electrode 105a can be detected by, for example, a photoelectric conversion device. Similarly, the plasma intensity in the vicinity of the second electrode 105b can be detected by, for example, a photoelectric conversion device. The control unit 700 uses, for example, the plasma intensity in the vicinity of the first electrode 105a and the plasma intensity in the vicinity of the second electrode 105b based on the plasma intensity in the vicinity of the first electrode 105a and the plasma intensity in the vicinity of the second electrode 105b. The frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 can be adjusted so that and become equal to each other.

次に、本発明の第17実施形態としてのプラズマ処理方法を説明する。第17実施形態としてのプラズマ処理方法は、第8乃至第16実施形態のいずれかのプラズマ処理装置1において基板112を処理する。該プラズマ処理方法は、第1電極105aに印加される第1電圧と第2電極105bに印加される第2電圧との関係が調整されるように高周波電源101が発生する高周波の周波数を調整する工程と、該工程の後に、基板112を駆動機構114によって回転させながら処理する工程と、を含みうる。該処理は、基板112にスパッタリングによって膜を形成する工程、または、基板112をエッチングする工程を含みうる。   Next, a plasma processing method as a seventeenth embodiment of the present invention will be described. In the plasma processing method according to the seventeenth embodiment, the substrate 112 is processed in the plasma processing apparatus 1 according to any one of the eighth to sixteenth embodiments. In the plasma processing method, the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply 101 is adjusted so that the relationship between the first voltage applied to the first electrode 105a and the second voltage applied to the second electrode 105b is adjusted. The method may include a step and a step of processing the substrate 112 while rotating the substrate 112 by the driving mechanism 114 after the step. The treatment may include forming a film on the substrate 112 by sputtering, or etching the substrate 112.

本発明は上記実施の形態に制限されるものではなく、本発明の精神及び範囲から離脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。従って、本発明の範囲を公にするために、以下の請求項を添付する。   The present invention is not limited to the above embodiments, and various changes and modifications can be made without departing from the spirit and scope of the present invention. Therefore, in order to make the scope of the present invention public, the following claims are attached.

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、201:第1不平衡端子、202:第2不平衡端子、211:第1平衡端子、212:第2平衡端子、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、511a、511b、521a、521b、530:リアクタンス、700:制御部 1: Plasma processing apparatus, 10: Main body, 101: High frequency power supply, 102: Impedance matching circuit, 103: Balun, 104: Blocking capacitor, 106: First electrode, 107, 108: Insulator, 109: Target, 110: Vacuum Container, 111: second electrode, 112: substrate, 201: first unbalanced terminal, 202: second unbalanced terminal, 211: first balanced terminal, 212: second balanced terminal, 251: first terminal, 252: 2nd terminal, 221: 1st coil, 222: 2nd coil, 223: 3rd coil, 224: 4th coil, 511a, 511b, 521a, 521b, 530: reactance, 700: control part

Claims (20)

第1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、
接地された真空容器と、
前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、
前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、
前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、
前記第1不平衡端子と前記第2不平衡端子との間に供給される高周波を発生する高周波電源と、
基板を保持する基板保持部と、
前記基板保持部を回転させる駆動機構と、を備え、
前記高周波電源は、前記高周波の周波数を変更可能であり、前記周波数の変更によって前記関係が調整される、
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
A balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal and a second balanced terminal;
A grounded vacuum container,
A first electrode electrically connected to the first balanced terminal;
A second electrode electrically connected to the second balanced terminal;
An adjusted reactance that affects the relationship between a first voltage applied to the first electrode and a second voltage applied to the second electrode;
A high frequency power supply for generating a high frequency supplied between the first unbalanced terminal and the second unbalanced terminal;
A substrate holding unit that holds the substrate;
A drive mechanism for rotating the substrate holder,
The high frequency power source is capable of changing the frequency of the high frequency, and the relationship is adjusted by changing the frequency.
A plasma processing apparatus characterized by the above.
前記第1電極は、第1部材を保持する第1保持面を有し、前記第2電極は、第2部材を保持する第2保持面を有し、前記第1保持面および前記第2保持面は、1つの平面に属している、
ことを特徴とする請求項1に記載のプラズマ処理装置。
The first electrode has a first holding surface that holds a first member, the second electrode has a second holding surface that holds a second member, and the first holding surface and the second holding surface. Faces belong to one plane,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein:
前記第1電極は、第1ターゲットを保持し、前記第2電極は、第2ターゲットを保持し、前記第1電極は前記第1ターゲットを介して前記基板の側の空間と対向し、前記第2電極は前記第2ターゲットを介して前記空間と対向する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のプラズマ処理装置。
The first electrode holds a first target, the second electrode holds a second target, the first electrode faces a space on the side of the substrate through the first target, and The two electrodes face the space through the second target,
The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記調整リアクタンスは、(a)前記第1平衡端子と前記第1電極とを接続する第1経路に配置されたリアクタンス、(b)前記第1電極と接地との間に配置されたリアクタンス、(c)前記第2平衡端子と前記第2電極とを接続する第2経路に配置されたリアクタンス、(d)前記第2電極と接地との間に配置されたリアクタンス、および、(e)前記第1経路と前記第2経路とを接続するリアクタンス、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjusted reactance is (a) a reactance arranged in a first path connecting the first balanced terminal and the first electrode, (b) a reactance arranged between the first electrode and ground, ( c) a reactance arranged on a second path connecting the second balanced terminal and the second electrode, (d) a reactance arranged between the second electrode and ground, and (e) the first reactance. At least one of reactance connecting one path and the second path,
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記調整リアクタンスは、前記第1平衡端子と前記第1電極とを接続する第1経路に配置された第1リアクタンス、および、前記第2平衡端子と前記第2電極とを接続する第2経路に配置された第2リアクタンス、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjusted reactance is applied to a first reactance arranged in a first path connecting the first balanced terminal and the first electrode, and to a second path connecting the second balanced terminal and the second electrode. A second reactance arranged in at least one of,
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第1リアクタンスは、インダクタを含み、
前記第2リアクタンスは、インダクタを含む、
ことを特徴とする請求項5に記載のプラズマ処理装置。
The first reactance includes an inductor,
The second reactance includes an inductor,
The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第1リアクタンスは、キャパシタを含み、
前記第2リアクタンスは、キャパシタを含む、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載のプラズマ処理装置。
The first reactance includes a capacitor,
The second reactance includes a capacitor,
The plasma processing apparatus according to claim 5, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記調整リアクタンスは、前記第1電極と接地とを接続する第3経路に配置された第3リアクタンス、および、前記第2電極と接地とを接続する第4経路に配置された第4リアクタンス、の少なくとも1つを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjusted reactance includes a third reactance arranged on a third path connecting the first electrode and the ground, and a fourth reactance arranged on a fourth path connecting the second electrode and the ground. Including at least one,
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第3リアクタンスは、キャパシタを含み、
前記第4リアクタンスは、キャパシタを含む、
ことを特徴とする請求項8に記載のプラズマ処理装置。
The third reactance includes a capacitor,
The fourth reactance includes a capacitor,
The plasma processing apparatus according to claim 8, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第3リアクタンスは、インダクタを含み、
前記第4リアクタンスは、インダクタを含む、
ことを特徴とする請求項8又は9に記載のプラズマ処理装置。
The third reactance includes an inductor,
The fourth reactance includes an inductor,
The plasma processing apparatus according to claim 8 or 9, characterized in that.
前記調整リアクタンスは、前記第1平衡端子と前記第1電極とを接続する第1経路と前記第2平衡端子と前記第2電極とを接続する第2経路とを接続するリアクタンスを含む、
ことを特徴とする請求項3に記載のプラズマ処理装置。
The adjusted reactance includes a reactance that connects a first path that connects the first balanced terminal and the first electrode, and a second path that connects the second balanced terminal and the second electrode,
The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記リアクタンスは、インダクタを含む、
ことを特徴とする請求項11に記載のプラズマ処理装置。
The reactance includes an inductor,
The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記リアクタンスは、キャパシタを含む、
ことを特徴とする請求項11又は12に記載のプラズマ処理装置。
The reactance includes a capacitor,
The plasma processing apparatus according to claim 11, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第1電極の電圧と前記第2電極の電圧とに基づいて前記高周波電源が発生する前記高周波の周波数を制御する制御部を更に備える、
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。
A control unit that controls the frequency of the high frequency generated by the high frequency power source based on the voltage of the first electrode and the voltage of the second electrode;
14. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第1電極の近傍におけるプラズマ強度と前記第2電極の近傍におけるプラズマ強度とに基づいて前記高周波電源が発生する前記高周波の周波数を制御する制御部を更に備える、
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。
A control unit that controls the frequency of the high frequency generated by the high frequency power source based on the plasma intensity in the vicinity of the first electrode and the plasma intensity in the vicinity of the second electrode;
14. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記第1平衡端子および前記第2平衡端子の側から前記第1電極および前記第2電極の側を見たときの前記第1平衡端子と前記第2平衡端子との間の抵抗成分をRpとし、前記第1不平衡端子と前記第1平衡端子との間のインダクタンスをXとしたときに、1.5≦X/Rp≦5000を満たす、
ことを特徴とする請求項1乃至15のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
Rp is a resistance component between the first balanced terminal and the second balanced terminal when the first electrode and the second electrode are viewed from the first balanced terminal and the second balanced terminal. , 1.5 ≦ X / Rp ≦ 5000, where X is the inductance between the first unbalanced terminal and the first balanced terminal,
16. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記バランは、前記第1不平衡端子と前記第1平衡端子とを接続する第1コイルと、前記第2不平衡端子と前記第2平衡端子とを接続する第2コイルとを有する、
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。
The balun has a first coil that connects the first unbalanced terminal and the first balanced terminal, and a second coil that connects the second unbalanced terminal and the second balanced terminal.
17. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
前記バランは、前記第1平衡端子と前記第2平衡端子との間に接続された第3コイルおよび第4コイルを更に有し、前記第3コイルおよび前記第4コイルは、前記第3コイルと前記第4コイルとの接続ノードの電圧を前記第1平衡端子の電圧と前記第2平衡端子の電圧との中点とするように構成されている、
ことを特徴とする請求項17に記載のプラズマ処理装置。
The balun further has a third coil and a fourth coil connected between the first balanced terminal and the second balanced terminal, and the third coil and the fourth coil are connected to the third coil. The voltage at the connection node with the fourth coil is set to the midpoint between the voltage at the first balanced terminal and the voltage at the second balanced terminal,
The plasma processing apparatus of claim 17, wherein the plasma processing apparatus is a plasma processing apparatus.
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18のいずれか1項に記載のプラズマ処理装置。
An impedance matching circuit arranged between the high frequency power supply and the balun,
The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising:
第1不平衡端子、第2不平衡端子、第1平衡端子および第2平衡端子を有するバランと、接地された真空容器と、前記第1平衡端子に電気的に接続された第1電極と、前記第2平衡端子に電気的に接続された第2電極と、前記第1電極に印加される第1電圧と前記第2電極に印加される第2電圧との関係に影響を与える調整リアクタンスと、前記第1不平衡端子と前記第2不平衡端子との間に供給される高周波を発生する高周波電源と、基板を保持する基板保持部と、前記基板保持部を回転させる駆動機構と、を備えるプラズマ処理装置において基板を処理するプラズマ処理方法であって、
前記関係が調整されるように前記高周波電源が発生する前記高周波の周波数を調整する工程と、
前記工程の後に、前記基板を前記駆動機構によって回転させながら処理する工程と、
を含むことを特徴とするプラズマ処理方法。
A balun having a first unbalanced terminal, a second unbalanced terminal, a first balanced terminal and a second balanced terminal, a vacuum container grounded, and a first electrode electrically connected to the first balanced terminal, A second electrode electrically connected to the second balanced terminal, and a regulating reactance that affects the relationship between the first voltage applied to the first electrode and the second voltage applied to the second electrode. A high frequency power source for generating a high frequency supplied between the first unbalanced terminal and the second unbalanced terminal, a substrate holding unit for holding a substrate, and a drive mechanism for rotating the substrate holding unit. A plasma processing method for processing a substrate in a plasma processing apparatus comprising:
Adjusting the frequency of the high frequency generated by the high frequency power supply so that the relationship is adjusted;
After the step, processing the substrate while rotating the substrate by the drive mechanism;
A plasma processing method comprising:
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