JPH04901A - プラズマ装置の高周波給電方法及び装置 - Google Patents
プラズマ装置の高周波給電方法及び装置Info
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- JPH04901A JPH04901A JP2100356A JP10035690A JPH04901A JP H04901 A JPH04901 A JP H04901A JP 2100356 A JP2100356 A JP 2100356A JP 10035690 A JP10035690 A JP 10035690A JP H04901 A JPH04901 A JP H04901A
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- impedance
- frequency power
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05H—PLASMA TECHNIQUE; PRODUCTION OF ACCELERATED ELECTRICALLY-CHARGED PARTICLES OR OF NEUTRONS; PRODUCTION OR ACCELERATION OF NEUTRAL MOLECULAR OR ATOMIC BEAMS
- H05H1/00—Generating plasma; Handling plasma
- H05H1/24—Generating plasma
- H05H1/46—Generating plasma using applied electromagnetic fields, e.g. high frequency or microwave energy
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03H—IMPEDANCE NETWORKS, e.g. RESONANT CIRCUITS; RESONATORS
- H03H7/00—Multiple-port networks comprising only passive electrical elements as network components
- H03H7/38—Impedance-matching networks
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、高周波励振によるプラズマ装置の給電方法
及びその装置に関する。
及びその装置に関する。
一般に、プラズマ装置では反応室内に電極が配置され、
この電極にマツチングボックスを介して高周波電源が接
続される。マツチングボックスは、高周波電源の電源イ
ンピーダンスと反応室内に形成されるプラズマのインピ
ーダンスとの整合をとるためのものであり、集中定数回
路から構成されている。
この電極にマツチングボックスを介して高周波電源が接
続される。マツチングボックスは、高周波電源の電源イ
ンピーダンスと反応室内に形成されるプラズマのインピ
ーダンスとの整合をとるためのものであり、集中定数回
路から構成されている。
マツチングボックスと反応室の電極とは給電ケーブルで
接続されるが、この給電ケーブルが電気長的にみて無視
できる長さ、例えば２５ｃｍ程度以下の場合には、プラ
ズマインピーダンスが実質的にマツチングボックスの出
力側に直付けされた状態になり、電力を効率よく伝送す
ることができる。
接続されるが、この給電ケーブルが電気長的にみて無視
できる長さ、例えば２５ｃｍ程度以下の場合には、プラ
ズマインピーダンスが実質的にマツチングボックスの出
力側に直付けされた状態になり、電力を効率よく伝送す
ることができる。
ところが、反応室内外の構造により実際にはマツチング
ボックスを電極近辺に設置することは困難であり、給電
ケーブルは電気長的に無視できない長さとなっていた。
ボックスを電極近辺に設置することは困難であり、給電
ケーブルは電気長的に無視できない長さとなっていた。
このため、給電ケーブル内に反射による定在波が発生し
、給電ケーブルにおける損失が大きくなり、電力の伝送
効率が低下していた。
、給電ケーブルにおける損失が大きくなり、電力の伝送
効率が低下していた。
従来、このような給電ケーブルに発生する定在波の比を
小さくするため、第１１図に示すように、給電ケーブル
として複数本の同軸ケーブル（３）を並列に用いてマツ
チングボックス（４）からプラズマチャンバ（１）内の
電極（２）に給電する方法があった。
小さくするため、第１１図に示すように、給電ケーブル
として複数本の同軸ケーブル（３）を並列に用いてマツ
チングボックス（４）からプラズマチャンバ（１）内の
電極（２）に給電する方法があった。
ここで、同軸ケーブルの単位長さ当たりのインダクタン
ス及び容量をそれぞれＬｏ及びＣ８とすると、このケー
ブルの特性インピーダンスＺｃは次式で表される。
ス及び容量をそれぞれＬｏ及びＣ８とすると、このケー
ブルの特性インピーダンスＺｃは次式で表される。
Ｚｅ＝ （Ｌ−／Ｃｏν／２
０１． ［１コこのケーブルをＮ本並列接続
した場合のインダクタンスはり。／Ｎ、容量はＮＣｏと
なり、このときの特性インピーダンスＺｃ、は、 Ｚｅ＋ ＃（（Ｌｏ／Ｎ）／ＮＣ０）”’＝ Ｚｃ／Ｎ
・・・［２］となる１例えば、特性インピーダ
ンス５０Ωの同軸ケーブルを２本並列接続すれば、その
特性インピーダンスは２５Ωとなる。従って、同軸ケー
ブルを複数本並列接続することにより、給電ケーブルの
特性インピーダンスをプラズマインピーダンスの値に近
付けることができる。
０１． ［１コこのケーブルをＮ本並列接続
した場合のインダクタンスはり。／Ｎ、容量はＮＣｏと
なり、このときの特性インピーダンスＺｃ、は、 Ｚｅ＋ ＃（（Ｌｏ／Ｎ）／ＮＣ０）”’＝ Ｚｃ／Ｎ
・・・［２］となる１例えば、特性インピーダ
ンス５０Ωの同軸ケーブルを２本並列接続すれば、その
特性インピーダンスは２５Ωとなる。従って、同軸ケー
ブルを複数本並列接続することにより、給電ケーブルの
特性インピーダンスをプラズマインピーダンスの値に近
付けることができる。
しかしながら、プラズマインピーダンスは容量性負荷で
あるため、以上の方法では完全な整合をとることは困難
であり、給電ケーブルに定在波が発生して電力の伝送効
率が低下するという問題点があった。
あるため、以上の方法では完全な整合をとることは困難
であり、給電ケーブルに定在波が発生して電力の伝送効
率が低下するという問題点があった。
この発明はこのような問題点を解消するためになされた
もので、高周波電源がらプラズマ装置の電極に電力を効
率よく伝送することのできるプラズマ装置の高周波給電
方法を提供することを目的とする。
もので、高周波電源がらプラズマ装置の電極に電力を効
率よく伝送することのできるプラズマ装置の高周波給電
方法を提供することを目的とする。
また、この発明はプラズマ装置の電極に高周波電力を効
率よく伝送することのできるプラズマ装置の高周波給電
装置を提供することも目的としている。
率よく伝送することのできるプラズマ装置の高周波給電
装置を提供することも目的としている。
この発明に係るプラズマ装置の高周波給電方法は、高周
波電源から給電ケーブルを介してプラズマ装置の電極に
高周波電力を伝送し、プラズマ装置内に形成されるプラ
ズマのインピーダンスの容量分を打ち消すと共にプラズ
マのインピーダンスの抵抗分を給電ケーブルの特性イン
ピーダンスと等しくすることにより給電ケーブルの特性
インピーダンスとプラズマのインピーダンスとの整合を
とる方法である。
波電源から給電ケーブルを介してプラズマ装置の電極に
高周波電力を伝送し、プラズマ装置内に形成されるプラ
ズマのインピーダンスの容量分を打ち消すと共にプラズ
マのインピーダンスの抵抗分を給電ケーブルの特性イン
ピーダンスと等しくすることにより給電ケーブルの特性
インピーダンスとプラズマのインピーダンスとの整合を
とる方法である。
また、この発明に係るプラズマ装置の高周波給電装置は
、プラズマ装置の電極に高周波電力を供給する給電装置
であって、高周波電力を発生する高周波電源と、高周波
電源とプラズマ装置の電極とを接続する給電ケーブルと
、プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダン
スの容量分を打ち消すと共にプラズマのインピーダンス
の抵抗分を給電ケーブルの特性インピーダンスと等しく
することにより給電ケーブルの特性インピーダンスとプ
ラズマのインピーダンスとの整合をとる整合手段とを備
えたものである。
、プラズマ装置の電極に高周波電力を供給する給電装置
であって、高周波電力を発生する高周波電源と、高周波
電源とプラズマ装置の電極とを接続する給電ケーブルと
、プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダン
スの容量分を打ち消すと共にプラズマのインピーダンス
の抵抗分を給電ケーブルの特性インピーダンスと等しく
することにより給電ケーブルの特性インピーダンスとプ
ラズマのインピーダンスとの整合をとる整合手段とを備
えたものである。
尚、整合手段は、給電ケーブルに接続された少なくとも
一つのスタブから構成することもでき、また給電ケーブ
ルに接続された３スタブ構成の移相回路から構成するこ
ともできる。
一つのスタブから構成することもでき、また給電ケーブ
ルに接続された３スタブ構成の移相回路から構成するこ
ともできる。
この発明に係るプラズマ装置の高周波給電方法において
は、プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダ
ンスの容量分が打ち消されると共にプラズマのインピー
ダンスの抵抗分が給電ケーブルの特性インピーダンスと
等しくなり、これにより給電ケーブルの特性インピーダ
ンスとプラズマのインピーダンスとの整合がとられる。
は、プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダ
ンスの容量分が打ち消されると共にプラズマのインピー
ダンスの抵抗分が給電ケーブルの特性インピーダンスと
等しくなり、これにより給電ケーブルの特性インピーダ
ンスとプラズマのインピーダンスとの整合がとられる。
また、この発明に係るプラズマ装置の高周波給電装置に
おいては、整合手段が、プラズマ装置内に形成されるプ
ラズマのインピーダンスの容量分を打ち消すと共にプラ
ズマのインピーダンスの抵抗分を給電ケーブルの特性イ
ンピーダンスと等しくし、これにより給電ケーブルの特
性インピーダンスとプラズマのインピーダンスとの整合
をとる。
おいては、整合手段が、プラズマ装置内に形成されるプ
ラズマのインピーダンスの容量分を打ち消すと共にプラ
ズマのインピーダンスの抵抗分を給電ケーブルの特性イ
ンピーダンスと等しくし、これにより給電ケーブルの特
性インピーダンスとプラズマのインピーダンスとの整合
をとる。
以下、この発明の実施例を添付図面に基づいて説明する
。
。
第１図はこの発明の第１実施例に係るプラズマ装置の高
周波給電装置を示す、プラズマ装置（１０）のプラズマ
チャンバ（１１）内に一対の放電用電極（１２）が配置
されており、これら電極（１２）に同軸ケーブルからな
る給電ケーブル（１３）の一端Ｐが接続されている。給
電ケーブル（１３）の他端Ｑには集中定数回路から構成
されるマツチングボックス（１４）を介して高周波電源
（１５）が接続されている。また、給電ケーブル（１３
）にはその一端Ｐから長さ１１の箇所に先端が短絡され
た長さ１２の同軸ケーブルからなるスタブ（１６）が接
続されている。このスタブ（１６）により整合手段が形
成されている。
周波給電装置を示す、プラズマ装置（１０）のプラズマ
チャンバ（１１）内に一対の放電用電極（１２）が配置
されており、これら電極（１２）に同軸ケーブルからな
る給電ケーブル（１３）の一端Ｐが接続されている。給
電ケーブル（１３）の他端Ｑには集中定数回路から構成
されるマツチングボックス（１４）を介して高周波電源
（１５）が接続されている。また、給電ケーブル（１３
）にはその一端Ｐから長さ１１の箇所に先端が短絡され
た長さ１２の同軸ケーブルからなるスタブ（１６）が接
続されている。このスタブ（１６）により整合手段が形
成されている。
この実施例の原理図を第２図に示す。第２図において、
給電ケーブル（２３）の一端に負荷としてプラズマイン
ピーダンスＺ９が接続され、この負荷端から長さ１１離
れた箇所で給電ケーブル（２３）に長さ１２の先端短絡
ケーブル（２６）が接続されている。尚、ｚｏは給電ケ
ーブル（２３）の特性インピーダンスを示す。
給電ケーブル（２３）の一端に負荷としてプラズマイン
ピーダンスＺ９が接続され、この負荷端から長さ１１離
れた箇所で給電ケーブル（２３）に長さ１２の先端短絡
ケーブル（２６）が接続されている。尚、ｚｏは給電ケ
ーブル（２３）の特性インピーダンスを示す。
一般に、高周波の給電ケーブルにおいて反射が生じてい
るときは、給電ケーブルのインピーダンスＺｌはそのケ
ーブルの電気長に応じて変化し、次のように表される。
るときは、給電ケーブルのインピーダンスＺｌはそのケ
ーブルの電気長に応じて変化し、次のように表される。
Ｚｌ＝ Ｚｏ（Ｚｐ＋ｊＺｏｔａｎＡｉ’）／（Ｚｏ”
ｊＺｐｔａｎβ１）＝Ｚｏ（ｚｐ＋ｊｔａｎβＺ＞／（
１＋ｊｚ、ｔａｎＢｉ’） ・・・［３］ただし、
Ｚｐは規格化されたプラズマインピーダンス、βｐは負
荷端からのケーブル長ｒを電気長に換算したもので位相
値を示す。
ｊＺｐｔａｎβ１）＝Ｚｏ（ｚｐ＋ｊｔａｎβＺ＞／（
１＋ｊｚ、ｔａｎＢｉ’） ・・・［３］ただし、
Ｚｐは規格化されたプラズマインピーダンス、βｐは負
荷端からのケーブル長ｒを電気長に換算したもので位相
値を示す。
上記の［３］式をアドミタンス表示すれば次の［４］式
のようになる。
のようになる。
ｙｌ＝Ｉ／Ｚｌ
−（１／２ｏ）（Ｚｏ＋ｊＺｐｔａｎＢｌ）／（Ｚｐ＋
ｊＺｏｔａｎβｒ）＝ Ｙｏ（１＋、＋（１／ｙ−）ｔ
ａｎ６Ｚｌ／ ０１／ｙ、）４３ｔａｒｌｌｉ’）＝
Ｙｏ（ｙｐ＋ｊｔａｎβＮ）／（Ｄｊｙ、ｔａｎβ１＞
−−−［４］ただし、ｙｌは電気長βｌに対するア
ドミタンス、Ｙ。
ｊＺｏｔａｎβｒ）＝ Ｙｏ（１＋、＋（１／ｙ−）ｔ
ａｎ６Ｚｌ／ ０１／ｙ、）４３ｔａｒｌｌｉ’）＝
Ｙｏ（ｙｐ＋ｊｔａｎβＮ）／（Ｄｊｙ、ｔａｎβ１＞
−−−［４］ただし、ｙｌは電気長βｌに対するア
ドミタンス、Ｙ。
は給電ケーブルのアドミタンス、ｙ２はプラズマインピ
ーダンスの規格化されたアドミタンスを示す。
ーダンスの規格化されたアドミタンスを示す。
［３］式あるいは［４］式を図示したのが第３図に示す
スミスチャートである。このスミスチャートは、インピ
ーダンスチャートとしてもアドミタンスチャートとして
も使用できる。第３図において、プラズマインピーダン
スｚｐを給電ケーブルの特性インピーダンスＺ０で規格
化したインピーダンス２．を点ａ、とすると、この点ａ
１を１８０°回転した点ａ２が規格化されたアドミタン
スｙ、に相当する。この点ａ２をさらに電源側に回転し
てアドミタンスＧ−１のコンダクタンス線上の点ｂ１ま
で移動させる。
スミスチャートである。このスミスチャートは、インピ
ーダンスチャートとしてもアドミタンスチャートとして
も使用できる。第３図において、プラズマインピーダン
スｚｐを給電ケーブルの特性インピーダンスＺ０で規格
化したインピーダンス２．を点ａ、とすると、この点ａ
１を１８０°回転した点ａ２が規格化されたアドミタン
スｙ、に相当する。この点ａ２をさらに電源側に回転し
てアドミタンスＧ−１のコンダクタンス線上の点ｂ１ま
で移動させる。
次に、点ｂ１をアドミタンスＧ＋−１のコンダクタンス
線上に沿って整合点ｂ２に移動させる。点ｂｔのアドミ
タンスは虚数部を＋ｊｘとすると１＋」×で表されるの
で、この点す、に異符号のアドミタンス−ｊ×を並列に
接続することにより点ｂ２へと移動し整合がとれる。
線上に沿って整合点ｂ２に移動させる。点ｂｔのアドミ
タンスは虚数部を＋ｊｘとすると１＋」×で表されるの
で、この点す、に異符号のアドミタンス−ｊ×を並列に
接続することにより点ｂ２へと移動し整合がとれる。
尚、スミスチャートでは半波長て３６０°回転する。
このため、点ａ２から点ｂ＋へ移動する綜の電気角θ及
び点ｂ１から点ｂ２へ移動する際の電気角θ２がそれぞ
れ、 θ、＝２ｅ１． ・・・［
５］θ２−２β１２ ・・・
［６］となるように、第２図における給電ケーブルクｚ
３）の負荷端からの長さ１１及び先端短絡ケーブル（２
６）の長さ１２を決定する。これにより、点ａ、から整
合点ｂ２への移動がなされ、プラズマインピーダンスＺ
ｐの容量分が打ち消されると共にプラズマインピーダン
スＺｐの抵抗分が給電ケーブル（２３）の特性インピー
ダンス２つと等しくなる。すなわち、給電ケーブル（２
３）の特性インピーダンスＺ０とプラズマインピーダン
スＺｐとの完全なる整合がとられることとなる。
び点ｂ１から点ｂ２へ移動する際の電気角θ２がそれぞ
れ、 θ、＝２ｅ１． ・・・［
５］θ２−２β１２ ・・・
［６］となるように、第２図における給電ケーブルクｚ
３）の負荷端からの長さ１１及び先端短絡ケーブル（２
６）の長さ１２を決定する。これにより、点ａ、から整
合点ｂ２への移動がなされ、プラズマインピーダンスＺ
ｐの容量分が打ち消されると共にプラズマインピーダン
スＺｐの抵抗分が給電ケーブル（２３）の特性インピー
ダンス２つと等しくなる。すなわち、給電ケーブル（２
３）の特性インピーダンスＺ０とプラズマインピーダン
スＺｐとの完全なる整合がとられることとなる。
第２図の回路を同軸ケーブルを用いて構成したものが、
第１図の実施例である。高周波電源（１５）から高周波
電力がマツチングボックス（１４）及び給電ケーブル（
１３）を介してプラズマ装置（１０）の電極（１２）に
伝送される。一方、プラズマチャンバ（１１）内は予め
所定圧力の反応ガスで満たされる。これにより、プラズ
マチャンバ（１１）内にプラズマ（１７）が形成される
。
第１図の実施例である。高周波電源（１５）から高周波
電力がマツチングボックス（１４）及び給電ケーブル（
１３）を介してプラズマ装置（１０）の電極（１２）に
伝送される。一方、プラズマチャンバ（１１）内は予め
所定圧力の反応ガスで満たされる。これにより、プラズ
マチャンバ（１１）内にプラズマ（１７）が形成される
。
このとき、給電ケーブル（１３）に接続されたスタブ（
１６）により、プラズマ（１７）のインピーダンスの容
量分が打ち消されると共にプラズマ（１７）のインピー
ダンスの抵抗分が給電ケーブル（１３）の特性インピー
ダンスと等しくなる。すなわち、給電ケーブル（１３）
の特性インピーダンスとプラズマ（１７）のインピーダ
ンスとの整合がとられる。このため、高周波電力の伝送
効率の向上が図られ、プラズマ（１７）の強度を上げる
ことが可能となる。
１６）により、プラズマ（１７）のインピーダンスの容
量分が打ち消されると共にプラズマ（１７）のインピー
ダンスの抵抗分が給電ケーブル（１３）の特性インピー
ダンスと等しくなる。すなわち、給電ケーブル（１３）
の特性インピーダンスとプラズマ（１７）のインピーダ
ンスとの整合がとられる。このため、高周波電力の伝送
効率の向上が図られ、プラズマ（１７）の強度を上げる
ことが可能となる。
尚、給電ケーブル（１３）は同軸ケーブルの他、銅板ス
トラップ等から形成することができる。
トラップ等から形成することができる。
また、第４図に示すように、給電ケーブル（２３）に互
いに１７４波長（１／４λ）の間隔を隔てて３本の先端
短絡ケーブル（２６，）〜（２６，）を接続して並列ス
タブを構成すれば、これらスタブの給電ケーブル（２３
）への接続位置に拘わらずどのようなプラズマインピー
ダンスＺｐにも整合をとることができる。
いに１７４波長（１／４λ）の間隔を隔てて３本の先端
短絡ケーブル（２６，）〜（２６，）を接続して並列ス
タブを構成すれば、これらスタブの給電ケーブル（２３
）への接続位置に拘わらずどのようなプラズマインピー
ダンスＺｐにも整合をとることができる。
第５図にこの発明の第２実施例のブロック図を示す。こ
の第２実施例は、第１図の第１実施例においてスタブ（
１６）の代わりに整合手段として移相回路（３１）を給
電ケーブル（１３）に接続したものである。移相回路（
３１）は、それぞれ１／４波長のケーブルに相当する二
つの９０°移相器（３２）と、それぞれ可変長スタブに
相当する三つの０〜１８０゛の可変移相器（３３）とか
ら構成されている。具体的には、第６図に示すように、
９０”移相器（３２）はインダクタンスとキャパシタン
スからなるπ回路により、可変移相器（３３）はスライ
ド式にインダクタンスとキャパシタンスを変えられる移
相器によりそれぞれ形成されている。
の第２実施例は、第１図の第１実施例においてスタブ（
１６）の代わりに整合手段として移相回路（３１）を給
電ケーブル（１３）に接続したものである。移相回路（
３１）は、それぞれ１／４波長のケーブルに相当する二
つの９０°移相器（３２）と、それぞれ可変長スタブに
相当する三つの０〜１８０゛の可変移相器（３３）とか
ら構成されている。具体的には、第６図に示すように、
９０”移相器（３２）はインダクタンスとキャパシタン
スからなるπ回路により、可変移相器（３３）はスライ
ド式にインダクタンスとキャパシタンスを変えられる移
相器によりそれぞれ形成されている。
特性インピーダンスをＲΩとして９０”移相器（３２）
を形成するπ回路の構成を第７図に示す、インダクタン
スＬのコイル（３４）の両端にそれぞれキャパシタンス
Ｃ／２のコンデンサ（３５）及び（３６）が接続されて
いる。このπ回路において、入力電圧及び電流をＶ、及
びＩ、、コイル（３４）の電圧及び電流をｖＬ及びＩＬ
、 Ｈの電圧及びｔａをＶ、及び１２、コンデンサ（３
５）及び（３６）を流れる電流をＩｅｌ及びｌｅ２、移
相角をθとすると、これらは互いに第８図に示すベクト
ル図のような関係を有する。また、角周波数を−とする
と次式が成り立つ。
を形成するπ回路の構成を第７図に示す、インダクタン
スＬのコイル（３４）の両端にそれぞれキャパシタンス
Ｃ／２のコンデンサ（３５）及び（３６）が接続されて
いる。このπ回路において、入力電圧及び電流をＶ、及
びＩ、、コイル（３４）の電圧及び電流をｖＬ及びＩＬ
、 Ｈの電圧及びｔａをＶ、及び１２、コンデンサ（３
５）及び（３６）を流れる電流をＩｅｌ及びｌｅ２、移
相角をθとすると、これらは互いに第８図に示すベクト
ル図のような関係を有する。また、角周波数を−とする
と次式が成り立つ。
＆Ｌ＝ ＩＶＬＩ／＋１Ｌ＋
＝”１Ｌｌｓｉｎ（θ／２）／ ｌ Ｉ２１ ・ｅｏｓ
（θ／２）＝２Ｒ−ｓｉｎ（θ／２）ｃｏｓ（θ／２）
−Ｒ−ｓｉｎθ ・・・［７］ｉ
ｉＣ／２＝ ＋１ｃ２＋／１Ｖ２ ＝ｌＩ、１ｔａｎ（θ／２）／ＩＶ２ ＝ （１／Ｒ）ｊａｎ（θ／２）
・・・ ［８］これら［７］及び［８］式
に基づき、周波数１３．５６ＭＨｚでθ＝９０°、Ｒ；
５０ΩとしてＬ及びＣを求めると、Ｌζ０，７０５μＨ Ｃζ４７０ｐＦ となる。従って、インダクタンスＬ＝０．７０５μＨの
コイル（３４）と、キャパシタンスＣ／２ ＝ ２３５
ｐＦのコンデンサ（３５）及び（３６）とを用いて第７
図のπ回路を構成すれば、５０Ω系で９０°の移相器と
なる。
（θ／２）＝２Ｒ−ｓｉｎ（θ／２）ｃｏｓ（θ／２）
−Ｒ−ｓｉｎθ ・・・［７］ｉ
ｉＣ／２＝ ＋１ｃ２＋／１Ｖ２ ＝ｌＩ、１ｔａｎ（θ／２）／ＩＶ２ ＝ （１／Ｒ）ｊａｎ（θ／２）
・・・ ［８］これら［７］及び［８］式
に基づき、周波数１３．５６ＭＨｚでθ＝９０°、Ｒ；
５０ΩとしてＬ及びＣを求めると、Ｌζ０，７０５μＨ Ｃζ４７０ｐＦ となる。従って、インダクタンスＬ＝０．７０５μＨの
コイル（３４）と、キャパシタンスＣ／２ ＝ ２３５
ｐＦのコンデンサ（３５）及び（３６）とを用いて第７
図のπ回路を構成すれば、５０Ω系で９０°の移相器と
なる。
一方、可変移相器（３３）としては、第９図に示される
ように先端が開放されたコイル（３７）に短絡スライダ
（３８）を摺動させる構造でも、あるいは第１０図に示
されるように先端が短絡されたコイル（３９）にスライ
ダ（４０）を摺動させる構造でもよい。
ように先端が開放されたコイル（３７）に短絡スライダ
（３８）を摺動させる構造でも、あるいは第１０図に示
されるように先端が短絡されたコイル（３９）にスライ
ダ（４０）を摺動させる構造でもよい。
このような可変移相器（３３）ではスライド式にインダ
クタンスとキャパシタンスを変えるので、移相角θの分
解能を１〜２°として上記の［７］及び［８］式から単
位長さ当たりのインダクタンス及びキャパシタンスが与
えられる。また、可変移相器（３３）として市販のパワ
ー系の遅延回路を用いることもできる。
クタンスとキャパシタンスを変えるので、移相角θの分
解能を１〜２°として上記の［７］及び［８］式から単
位長さ当たりのインダクタンス及びキャパシタンスが与
えられる。また、可変移相器（３３）として市販のパワ
ー系の遅延回路を用いることもできる。
以上のような９０°移相器（３２）と可変移相器（３３
）とを第５図のように組み合わせることにより、第４図
に示した３スタブ構成の整合手段と同様に機能する移相
器ｎ （３１）が精成される。プラズマ形成に多く採用
される１３，５６ＭＨｚ帯において第４図に示す並列ス
タブを精成すると、各先端短絡ケーブル（２６，）〜（
２６３）の長さが長くなり装置が大型化するが、この第
２実施例の移相器Ｎ （３１）は小型化が可能である。
）とを第５図のように組み合わせることにより、第４図
に示した３スタブ構成の整合手段と同様に機能する移相
器ｎ （３１）が精成される。プラズマ形成に多く採用
される１３，５６ＭＨｚ帯において第４図に示す並列ス
タブを精成すると、各先端短絡ケーブル（２６，）〜（
２６３）の長さが長くなり装置が大型化するが、この第
２実施例の移相器Ｎ （３１）は小型化が可能である。
さらに、移相回路（３１）を第５図の高周波電源（１５
）内に組み込んで、外付けのマツチングボックス（１４
）を省略することもできる。このようにすれば、−層高
周波給電装置の小型化を図ることができる。
）内に組み込んで、外付けのマツチングボックス（１４
）を省略することもできる。このようにすれば、−層高
周波給電装置の小型化を図ることができる。
以上説明したように、この発明に係るプラズマ装置の高
周波給電方法は、高周波電源から給電ケーブルを介して
プラズマ装置の電極に高周波電力を伝送し、プラズマ装
置内に形成されるプラズマのインピーダンスの容量分を
打ち消すと共にプラズマのインピーダンスの抵抗分を給
電ケーブルの特性インピーダンスと等しくすることによ
り給電ケーブルの特性インピーダンスとプラズマのイン
ピーダンスとの整合をとるので、高周波電力は高周波電
源からプラズマ装置の電極に効率よく伝送される。
周波給電方法は、高周波電源から給電ケーブルを介して
プラズマ装置の電極に高周波電力を伝送し、プラズマ装
置内に形成されるプラズマのインピーダンスの容量分を
打ち消すと共にプラズマのインピーダンスの抵抗分を給
電ケーブルの特性インピーダンスと等しくすることによ
り給電ケーブルの特性インピーダンスとプラズマのイン
ピーダンスとの整合をとるので、高周波電力は高周波電
源からプラズマ装置の電極に効率よく伝送される。
また、この発明に係るプラズマ装置の高周波給電装置は
、プラズマ装置の電極に高周波電力を供給する給電装置
であって、高周波電力を発生する高周波電源と、高周波
電源とプラズマ装置の電極とを接続する給電ケーブルと
、プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダン
スの容量分を打ち消すと共にプラズマのインピーダンス
の抵抗分を給電ケーブルの特性インピーダンスと等しく
することにより給電ケーブルの特性インピーダンスとプ
ラズマのインピーダンスとの整合をとる整合手段とを備
えているので、プラズマ装置の電極に高周波電力を効率
よく伝送することが可能となる。
、プラズマ装置の電極に高周波電力を供給する給電装置
であって、高周波電力を発生する高周波電源と、高周波
電源とプラズマ装置の電極とを接続する給電ケーブルと
、プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダン
スの容量分を打ち消すと共にプラズマのインピーダンス
の抵抗分を給電ケーブルの特性インピーダンスと等しく
することにより給電ケーブルの特性インピーダンスとプ
ラズマのインピーダンスとの整合をとる整合手段とを備
えているので、プラズマ装置の電極に高周波電力を効率
よく伝送することが可能となる。
第１図はこの発明の第１実施例に係るプラズマ装置の高
周波給電装置を示すブロック図、第２図は第１実施例の
原理を示す図、第３図は第１実施例の作用を説明するた
めのスミスチャート、第４図は第１実施例の変形例を原
理的に示す図、第５図はこの発明の第２実施例を示すブ
ロック図、第６図は第２実施例の移相回路を示す回路図
、第７図は第６図の移相回路内の９０°移相器を示す回
路図、第８図は第７図の９０°移相器におけるベクトル
図、第９図及び第１０図はそれぞれ第６図の移相回路内
の可変移相器を原理的に示す回路図、第１１図は従来の
高周波給電装置の要部を示すブロック図である。 図において、（１０）はプラズマ装置、（１２）は電極
、（１３）及び（２３）は給電ケーブル、（１６）はス
タブ、（］７）はプラズマ、（２６）、（２６，）〜（
２６，）は先端短絡ケーブル、（３１〉は移相回路であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
周波給電装置を示すブロック図、第２図は第１実施例の
原理を示す図、第３図は第１実施例の作用を説明するた
めのスミスチャート、第４図は第１実施例の変形例を原
理的に示す図、第５図はこの発明の第２実施例を示すブ
ロック図、第６図は第２実施例の移相回路を示す回路図
、第７図は第６図の移相回路内の９０°移相器を示す回
路図、第８図は第７図の９０°移相器におけるベクトル
図、第９図及び第１０図はそれぞれ第６図の移相回路内
の可変移相器を原理的に示す回路図、第１１図は従来の
高周波給電装置の要部を示すブロック図である。 図において、（１０）はプラズマ装置、（１２）は電極
、（１３）及び（２３）は給電ケーブル、（１６）はス
タブ、（］７）はプラズマ、（２６）、（２６，）〜（
２６，）は先端短絡ケーブル、（３１〉は移相回路であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- （１）高周波電源から給電ケーブルを介してプラズマ装
置の電極に高周波電力を伝送し、前記プラズマ装置内に
形成されるプラズマのインピーダンスの容量分を打ち消
すと共に前記プラズマのインピーダンスの抵抗分を前記
給電ケーブルの特性インピーダンスと等しくすることに
より前記給電ケーブルの特性インピーダンスと前記プラ
ズマのインピーダンスとの整合をとる ことを特徴とするプラズマ装置の高周波給電方法。 - （２）プラズマ装置の電極に高周波電力を供給する給電
装置であって、 高周波電力を発生する高周波電源と、 前記高周波電源と前記プラズマ装置の電極とを接続する
給電ケーブルと、 前記プラズマ装置内に形成されるプラズマのインピーダ
ンスの容量分を打ち消すと共に前記プラズマのインピー
ダンスの抵抗分を前記給電ケーブルの特性インピーダン
スと等しくすることにより前記給電ケーブルの特性イン
ピーダンスと前記プラズマのインピーダンスとの整合を
とる整合手段と を備えたことを特徴とするプラズマ装置の高周波給電装
置。 - （３）前記整合手段は、前記給電ケーブルに接続された
少なくとも一つのスタブからなる請求項２の装置。 - （４）前記整合手段は、前記給電ケーブルに接続された
３スタブ構成の移相回路からなる請求項２の装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100356A JPH04901A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | プラズマ装置の高周波給電方法及び装置 |
| US07/616,994 US5077499A (en) | 1990-04-18 | 1990-11-21 | High-frequency feeding method for use in plasma apparatus and device for carrying out the method |
| DE4112590A DE4112590A1 (de) | 1990-04-18 | 1991-04-17 | Verfahren und einrichtung zur hochfrequenzversorgung zur verwendung in einer plasmavorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2100356A JPH04901A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | プラズマ装置の高周波給電方法及び装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04901A true JPH04901A (ja) | 1992-01-06 |
Family
ID=14271813
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2100356A Pending JPH04901A (ja) | 1990-04-18 | 1990-04-18 | プラズマ装置の高周波給電方法及び装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5077499A (ja) |
| JP (1) | JPH04901A (ja) |
| DE (1) | DE4112590A1 (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5363514A (en) * | 1993-06-07 | 1994-11-15 | Lee Seong Kyu | Portable bedpan |
| JP2002510841A (ja) * | 1998-03-31 | 2002-04-09 | ラム リサーチ コーポレーション | 並列アンテナ・トランスフォーマー・カップルド・プラズマ発生システム |
| JP2002373883A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマエッチング装置、プラズマエッチング方法および半導体装置 |
| JP2003249400A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-09-05 | Alps Electric Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2006502529A (ja) * | 2001-12-19 | 2006-01-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 半導体ワークピースを処理するためのプラズマリアクタ |
| JP2006507665A (ja) * | 2002-09-04 | 2006-03-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマを径方向に均一に分布する容量結合プラズマリアクタ |
| JP2006122881A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 高圧反応装置 |
| JP2008128975A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 液体の特性測定方法及び特性測定装置 |
Families Citing this family (39)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5288971A (en) * | 1991-08-09 | 1994-02-22 | Advanced Energy Industries, Inc. | System for igniting a plasma for thin film processing |
| US5325019A (en) * | 1992-08-21 | 1994-06-28 | Sematech, Inc. | Control of plasma process by use of harmonic frequency components of voltage and current |
| DE4242894A1 (de) * | 1992-12-18 | 1994-06-23 | Leybold Ag | Vorrichtung zur Mehrfacheinspeisung von HF-Leistung in Kathodenkörpern |
| AU2003195A (en) | 1994-06-21 | 1996-01-04 | Boc Group, Inc., The | Improved power distribution for multiple electrode plasma systems using quarter wavelength transmission lines |
| IT1269413B (it) * | 1994-10-21 | 1997-04-01 | Proel Tecnologie Spa | Sorgente di plasma a radiofrequenza |
| US5866985A (en) * | 1996-12-03 | 1999-02-02 | International Business Machines Corporation | Stable matching networks for plasma tools |
| DE19758343B4 (de) * | 1997-06-24 | 2007-10-18 | Samsung Corning Co., Ltd. | Impedanzanpassungsgerät für eine SiO2-Beschichtungsanlage |
| JPH1183907A (ja) * | 1997-09-03 | 1999-03-26 | Mitsubishi Electric Corp | 高周波電流の測定方法 |
| KR20010031093A (ko) | 1997-10-14 | 2001-04-16 | 로버트 엠. 포터 | 신속한 전압 상승에 의한 플라즈마 점화용 시스템 |
| US7141757B2 (en) | 2000-03-17 | 2006-11-28 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with overhead RF source power electrode having a resonance that is virtually pressure independent |
| US7220937B2 (en) | 2000-03-17 | 2007-05-22 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with overhead RF source power electrode with low loss, low arcing tendency and low contamination |
| US7196283B2 (en) | 2000-03-17 | 2007-03-27 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor overhead source power electrode with low arcing tendency, cylindrical gas outlets and shaped surface |
| US8617351B2 (en) | 2002-07-09 | 2013-12-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with minimal D.C. coils for cusp, solenoid and mirror fields for plasma uniformity and device damage reduction |
| US6894245B2 (en) | 2000-03-17 | 2005-05-17 | Applied Materials, Inc. | Merie plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma with arcing suppression |
| US6528751B1 (en) * | 2000-03-17 | 2003-03-04 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor with overhead RF electrode tuned to the plasma |
| US8048806B2 (en) | 2000-03-17 | 2011-11-01 | Applied Materials, Inc. | Methods to avoid unstable plasma states during a process transition |
| DE10015699B4 (de) * | 2000-03-27 | 2004-03-18 | Forschungs- Und Applikationslabor Plasmatechnik Gmbh Dresden | Schaltungsanordnung zur Impedanzkompensation |
| TWI283899B (en) | 2002-07-09 | 2007-07-11 | Applied Materials Inc | Capacitively coupled plasma reactor with magnetic plasma control |
| US7795153B2 (en) | 2003-05-16 | 2010-09-14 | Applied Materials, Inc. | Method of controlling a chamber based upon predetermined concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of selected chamber parameters |
| US7247218B2 (en) | 2003-05-16 | 2007-07-24 | Applied Materials, Inc. | Plasma density, energy and etch rate measurements at bias power input and real time feedback control of plasma source and bias power |
| US7901952B2 (en) | 2003-05-16 | 2011-03-08 | Applied Materials, Inc. | Plasma reactor control by translating desired values of M plasma parameters to values of N chamber parameters |
| US7470626B2 (en) | 2003-05-16 | 2008-12-30 | Applied Materials, Inc. | Method of characterizing a chamber based upon concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of source power, bias power and chamber pressure |
| US7910013B2 (en) | 2003-05-16 | 2011-03-22 | Applied Materials, Inc. | Method of controlling a chamber based upon predetermined concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of source power, bias power and chamber pressure |
| US7452824B2 (en) | 2003-05-16 | 2008-11-18 | Applied Materials, Inc. | Method of characterizing a chamber based upon concurrent behavior of selected plasma parameters as a function of plural chamber parameters |
| US7431857B2 (en) * | 2003-08-15 | 2008-10-07 | Applied Materials, Inc. | Plasma generation and control using a dual frequency RF source |
| US7510665B2 (en) * | 2003-08-15 | 2009-03-31 | Applied Materials, Inc. | Plasma generation and control using dual frequency RF signals |
| US20050106873A1 (en) * | 2003-08-15 | 2005-05-19 | Hoffman Daniel J. | Plasma chamber having multiple RF source frequencies |
| US7838430B2 (en) * | 2003-10-28 | 2010-11-23 | Applied Materials, Inc. | Plasma control using dual cathode frequency mixing |
| JP2005142486A (ja) * | 2003-11-10 | 2005-06-02 | Pearl Kogyo Co Ltd | 整合器 |
| US20110104381A1 (en) * | 2004-01-15 | 2011-05-05 | Stefan Laure | Plasma Treatment of Large-Scale Components |
| US20060027329A1 (en) * | 2004-08-09 | 2006-02-09 | Sinha Ashok K | Multi-frequency plasma enhanced process chamber having a torroidal plasma source |
| DE112006001571A5 (de) * | 2005-04-11 | 2008-03-27 | Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zur Plasmabeschichtung |
| US7359177B2 (en) | 2005-05-10 | 2008-04-15 | Applied Materials, Inc. | Dual bias frequency plasma reactor with feedback control of E.S.C. voltage using wafer voltage measurement at the bias supply output |
| WO2008104160A2 (de) * | 2007-02-26 | 2008-09-04 | Dr. Laure Plasmatechnologie Gmbh | Vorrichtung und ein verfahren zur plasmagestützten beschichtung und oberflächenbehandlung grossvolumiger bauteile |
| US7736914B2 (en) * | 2007-11-29 | 2010-06-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma control using dual cathode frequency mixing and controlling the level of polymer formation |
| SG11201912569UA (en) * | 2017-06-27 | 2020-01-30 | Canon Anelva Corp | Plasma processing apparatus |
| EP3540940A1 (en) * | 2018-03-13 | 2019-09-18 | BAE SYSTEMS plc | Improvements in and relating to impedance matching |
| US11070188B2 (en) | 2018-03-13 | 2021-07-20 | Bae Systems Plc | Impedance matching |
| CN110473764B (zh) * | 2019-09-06 | 2022-03-29 | 深圳市恒运昌真空技术有限公司 | 一种基于射频电源的阻抗调节方法及射频电源系统 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3569777A (en) * | 1969-07-28 | 1971-03-09 | Int Plasma Corp | Impedance matching network for plasma-generating apparatus |
| AT388814B (de) * | 1985-11-15 | 1989-09-11 | Paar Anton Kg | Verfahren und vorrichtung zum erzeugen eines hf-induzierten edelgasplasmas |
| US4792732A (en) * | 1987-06-12 | 1988-12-20 | United States Of America As Represented By The Secretary Of The Air Force | Radio frequency plasma generator |
| US4887005A (en) * | 1987-09-15 | 1989-12-12 | Rough J Kirkwood H | Multiple electrode plasma reactor power distribution system |
| US4956582A (en) * | 1988-04-19 | 1990-09-11 | The Boeing Company | Low temperature plasma generator with minimal RF emissions |
-
1990
- 1990-04-18 JP JP2100356A patent/JPH04901A/ja active Pending
- 1990-11-21 US US07/616,994 patent/US5077499A/en not_active Expired - Fee Related
-
1991
- 1991-04-17 DE DE4112590A patent/DE4112590A1/de not_active Ceased
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5363514A (en) * | 1993-06-07 | 1994-11-15 | Lee Seong Kyu | Portable bedpan |
| JP2002510841A (ja) * | 1998-03-31 | 2002-04-09 | ラム リサーチ コーポレーション | 並列アンテナ・トランスフォーマー・カップルド・プラズマ発生システム |
| JP2002373883A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Mitsubishi Electric Corp | プラズマエッチング装置、プラズマエッチング方法および半導体装置 |
| JP4605940B2 (ja) * | 2001-06-15 | 2011-01-05 | 三菱電機株式会社 | プラズマエッチング装置、プラズマエッチング方法および半導体装置の製造方法 |
| JP2003249400A (ja) * | 2001-11-27 | 2003-09-05 | Alps Electric Co Ltd | プラズマ処理装置 |
| JP2006502529A (ja) * | 2001-12-19 | 2006-01-19 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | 半導体ワークピースを処理するためのプラズマリアクタ |
| JP2006507665A (ja) * | 2002-09-04 | 2006-03-02 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | プラズマを径方向に均一に分布する容量結合プラズマリアクタ |
| JP2006122881A (ja) * | 2004-11-01 | 2006-05-18 | Toshiba Corp | 高圧反応装置 |
| JP2008128975A (ja) * | 2006-11-24 | 2008-06-05 | Matsushita Electric Works Ltd | 液体の特性測定方法及び特性測定装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4112590A1 (de) | 1991-10-24 |
| US5077499A (en) | 1991-12-31 |
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