JPH0888097A - プラズマ装置用マッチング回路 - Google Patents
プラズマ装置用マッチング回路Info
- Publication number
- JPH0888097A JPH0888097A JP6221660A JP22166094A JPH0888097A JP H0888097 A JPH0888097 A JP H0888097A JP 6221660 A JP6221660 A JP 6221660A JP 22166094 A JP22166094 A JP 22166094A JP H0888097 A JPH0888097 A JP H0888097A
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- JP
- Japan
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- variable capacitor
- load
- coil
- matching circuit
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 負荷インピーダンスの変動の大きい誘導結合
型プラズマ装置に対するマッチング回路を提供する。 【構成】 １）電源と誘導性負荷との間に, 直列にコイ
ルと第１の可変コンデンサを接続し，第１の可変コンデ
ンサと負荷の接続点から電源に並列に第２の可変コンデ
ンサを接続してなるマッチング回路， ２）電源と誘導性負荷との間に, 直列にコイルと第３の
可変コンデンサを接続し，コイルと第３の可変コンデン
サの接続点から電源に並列に第２の可変コンデンサを接
続してなるマッチング回路， ３）電源と誘導性負荷との間に, 直列にコイルと第１の
可変コンデンサと第３の可変コンデンサとを接続し，第
１の可変コンデンサと第３の可変コンデンサの接続点か
ら電源に並列に第２の可変コンデンサを接続してなるマ
ッチング回路。
型プラズマ装置に対するマッチング回路を提供する。 【構成】 １）電源と誘導性負荷との間に, 直列にコイ
ルと第１の可変コンデンサを接続し，第１の可変コンデ
ンサと負荷の接続点から電源に並列に第２の可変コンデ
ンサを接続してなるマッチング回路， ２）電源と誘導性負荷との間に, 直列にコイルと第３の
可変コンデンサを接続し，コイルと第３の可変コンデン
サの接続点から電源に並列に第２の可変コンデンサを接
続してなるマッチング回路， ３）電源と誘導性負荷との間に, 直列にコイルと第１の
可変コンデンサと第３の可変コンデンサとを接続し，第
１の可変コンデンサと第３の可変コンデンサの接続点か
ら電源に並列に第２の可変コンデンサを接続してなるマ
ッチング回路。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は誘導結合型プラズマ装置
用のマッチング回路に関する。誘導結合型プラズマエッ
チング装置は, 無磁場で且つ数mTorr から数10mTorrの
低圧力下で, 大きな領域に且つ均一な高密度プラズマが
得られるので，従来多用されている容量結合型プラズマ
装置に代わって, 最近特に注目されている。
用のマッチング回路に関する。誘導結合型プラズマエッ
チング装置は, 無磁場で且つ数mTorr から数10mTorrの
低圧力下で, 大きな領域に且つ均一な高密度プラズマが
得られるので，従来多用されている容量結合型プラズマ
装置に代わって, 最近特に注目されている。
【０００２】
【従来の技術】誘導結合型プラズマ装置は, 電源と誘導
的に且つ容量的に結合しているため,電源と負荷間で共
振が起こりやすい。そのために, 負荷インピーダンス
は, 電源インピーダンス50Ωより, かなり小さい値から
かなり大きい値まで広い範囲で変化する。
的に且つ容量的に結合しているため,電源と負荷間で共
振が起こりやすい。そのために, 負荷インピーダンス
は, 電源インピーダンス50Ωより, かなり小さい値から
かなり大きい値まで広い範囲で変化する。
【０００３】従来の平行平板型プラズマ装置のような容
量性負荷用のマッチング回路は, 負荷側のインピーダン
スが電源インピーダンスより小さい場合に対して構成さ
れており，これと同一の回路構成により, 上記のような
幅広い範囲の負荷に対してマッチングをとることは困難
である。
量性負荷用のマッチング回路は, 負荷側のインピーダン
スが電源インピーダンスより小さい場合に対して構成さ
れており，これと同一の回路構成により, 上記のような
幅広い範囲の負荷に対してマッチングをとることは困難
である。
【０００４】図５は容量性負荷に対するマッチング回路
例を示す図である。容量性負荷56は，その抵抗成分の値
が電源51のそれよりも小さい。従って，図示のように電
源に並列に可変コンデンサ52を接続して, 電源の抵抗成
分を負荷と同じになるまで下げる。次いで, 電源, 負荷
間にインダクタ53及び可変コンデンサ54が直列接続され
た位相調節回路により，電源, 負荷間のリアクタンス成
分をキャンセルする。
例を示す図である。容量性負荷56は，その抵抗成分の値
が電源51のそれよりも小さい。従って，図示のように電
源に並列に可変コンデンサ52を接続して, 電源の抵抗成
分を負荷と同じになるまで下げる。次いで, 電源, 負荷
間にインダクタ53及び可変コンデンサ54が直列接続され
た位相調節回路により，電源, 負荷間のリアクタンス成
分をキャンセルする。
【０００５】また，整合領域を拡げるために, 負荷に並
列にコンデンサ55を接続する場合もある。図６(A),(B)
は誘導性負荷に対する従来のマッチング回路例を示す図
である。
列にコンデンサ55を接続する場合もある。図６(A),(B)
は誘導性負荷に対する従来のマッチング回路例を示す図
である。
【０００６】図６(A) は，負荷のインダクタンスが小さ
く，容量成分がインダクタンスと同程度の場合のマッチ
ング回路例を示す。この場合は，電源61と負荷64に並列
接続された可変コンデンサ62の値を調整することにより
マッチングをとることができる。
く，容量成分がインダクタンスと同程度の場合のマッチ
ング回路例を示す。この場合は，電源61と負荷64に並列
接続された可変コンデンサ62の値を調整することにより
マッチングをとることができる。
【０００７】図６(B) は負荷のインダクタンスが大きい
場合のマッチング回路例を示す。この場合は誘導加熱型
プラズマ装置等の誘導性負荷に相当し，負荷のインダク
タンス成分を可変コンデンサ63でキャンセルし，その後
は図６(A) の場合と同様に調整する。
場合のマッチング回路例を示す。この場合は誘導加熱型
プラズマ装置等の誘導性負荷に相当し，負荷のインダク
タンス成分を可変コンデンサ63でキャンセルし，その後
は図６(A) の場合と同様に調整する。
【０００８】しかし，いずれの場合も, 負荷のインピー
ダンスが電源インピーダンスよりも小さい場合に限られ
る。従って, 負荷インピーダンスの抵抗成分が大きい場
合に対応することができない。
ダンスが電源インピーダンスよりも小さい場合に限られ
る。従って, 負荷インピーダンスの抵抗成分が大きい場
合に対応することができない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】本発明は負荷インピー
ダンスの変動の大きい誘導結合型プラズマ装置（誘導性
負荷）に対するマッチング回路の提供を目的とする。
ダンスの変動の大きい誘導結合型プラズマ装置（誘導性
負荷）に対するマッチング回路の提供を目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題の解決は， １）高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷との間に, 直
列にコイルと第１の可変コンデンサを接続し，該第１の
可変コンデンサと該負荷の接続点から該電源に並列に第
２の可変コンデンサを接続してなるプラズマ装置用マッ
チング回路，あるいは ２）高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷との間に, 直
列にコイルと第３の可変コンデンサを接続し，該コイル
と該第３の可変コンデンサの接続点から該電源に並列に
第２の可変コンデンサを接続してなるプラズマ装置用マ
ッチング回路，あるいは ３）高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷との間に, 直
列にコイルと第１の可変コンデンサと第３の可変コンデ
ンサとを接続し，該第１の可変コンデンサと該第３の可
変コンデンサの接続点から該電源に並列に第２の可変コ
ンデンサを接続してなるプラズマ装置用マッチング回路
により達成される。
列にコイルと第１の可変コンデンサを接続し，該第１の
可変コンデンサと該負荷の接続点から該電源に並列に第
２の可変コンデンサを接続してなるプラズマ装置用マッ
チング回路，あるいは ２）高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷との間に, 直
列にコイルと第３の可変コンデンサを接続し，該コイル
と該第３の可変コンデンサの接続点から該電源に並列に
第２の可変コンデンサを接続してなるプラズマ装置用マ
ッチング回路，あるいは ３）高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷との間に, 直
列にコイルと第１の可変コンデンサと第３の可変コンデ
ンサとを接続し，該第１の可変コンデンサと該第３の可
変コンデンサの接続点から該電源に並列に第２の可変コ
ンデンサを接続してなるプラズマ装置用マッチング回路
により達成される。
【００１１】
【作用】図１は本発明の原理説明図である。図におい
て， 1は電源, 2はコイル (インダクタ), 3は第１の可
変コンデンサ, 4は第２の可変コンデンサ, 5は第３の
可変コンデンサ, 6は負荷である。
て， 1は電源, 2はコイル (インダクタ), 3は第１の可
変コンデンサ, 4は第２の可変コンデンサ, 5は第３の
可変コンデンサ, 6は負荷である。
【００１２】純抵抗である電源インピーダンス50Ωの電
源に, コイル 2を直列に接続し，コイル 2及び電源に並
列に第２の可変コンデンサ 4を接続すると, 共振回路が
構成される。このような共振回路は図２に示されるよう
に，共振を起こす第２の可変コンデンサ 4の容量値より
大きい容量値の範囲で, 第２の可変コンデンサ 4の容量
値を変えることにより, 電源側の抵抗成分の値を50Ωよ
り, かなり小さい値からかなり大きい値まで広い範囲で
調整可能である。
源に, コイル 2を直列に接続し，コイル 2及び電源に並
列に第２の可変コンデンサ 4を接続すると, 共振回路が
構成される。このような共振回路は図２に示されるよう
に，共振を起こす第２の可変コンデンサ 4の容量値より
大きい容量値の範囲で, 第２の可変コンデンサ 4の容量
値を変えることにより, 電源側の抵抗成分の値を50Ωよ
り, かなり小さい値からかなり大きい値まで広い範囲で
調整可能である。
【００１３】負荷インピーダンスを抵抗成分にするため
の位相調整は, 第２の可変コンデンサ 4と負荷 6との間
に接続された第３の可変コンデンサ 5により調整する。
さらに, 第２の可変コンデンサ 4とコイル 2との間に接
続された第１の可変コンデンサ 3と第３の可変コンデン
サ 5により調整すれば, より広い範囲でマッチング調整
が可能である。
の位相調整は, 第２の可変コンデンサ 4と負荷 6との間
に接続された第３の可変コンデンサ 5により調整する。
さらに, 第２の可変コンデンサ 4とコイル 2との間に接
続された第１の可変コンデンサ 3と第３の可変コンデン
サ 5により調整すれば, より広い範囲でマッチング調整
が可能である。
【００１４】このようにして，誘導結合型プラズマ装置
で，ガス種, ガス圧力, 印加電力等の処理条件で負荷イ
ンピーダンスが変化しても，本発明は広い範囲でマッチ
ング調整が可能である。
で，ガス種, ガス圧力, 印加電力等の処理条件で負荷イ
ンピーダンスが変化しても，本発明は広い範囲でマッチ
ング調整が可能である。
【００１５】
【実施例】図３は本発明の実施例の説明図である。図に
おいて， 1は周波数 3.4 MHzの高周波電源, 6は誘導結
合型プラズマ装置で，口径 500mm, 高さ 200mm, 厚さ 5
mmの石英製ベルジャの外周に, 厚さ 0.2mm, 幅10mm, 長
さ10m の銅帯を 2〜8 回巻いた。ここで，コイルの巻き
方は単位長当たりの巻数は変えていない。
おいて， 1は周波数 3.4 MHzの高周波電源, 6は誘導結
合型プラズマ装置で，口径 500mm, 高さ 200mm, 厚さ 5
mmの石英製ベルジャの外周に, 厚さ 0.2mm, 幅10mm, 長
さ10m の銅帯を 2〜8 回巻いた。ここで，コイルの巻き
方は単位長当たりの巻数は変えていない。
【００１６】コイル 2及び第１の可変コンデンサ 3，第
２の可変コンデンサ 4, 第３の可変コンデンサ 5は誘導
結合型プラズマ装置のマッチング回路素子である。コイ
ル 2は, 水冷可能な銅パイプで, そのインダクタンスの
値は16μH である。可変コンデンサ 3，4, 5は耐圧 3 k
V の真空可変コンデンサであり，その可変範囲は 3，4
が 300〜2000 pF, 5が 100〜300 pFである。
２の可変コンデンサ 4, 第３の可変コンデンサ 5は誘導
結合型プラズマ装置のマッチング回路素子である。コイ
ル 2は, 水冷可能な銅パイプで, そのインダクタンスの
値は16μH である。可変コンデンサ 3，4, 5は耐圧 3 k
V の真空可変コンデンサであり，その可変範囲は 3，4
が 300〜2000 pF, 5が 100〜300 pFである。
【００１７】以上の回路構成で，高周波電源 1の電力を
100〜3000 W, ガス種アルゴン(Ar), ガス圧力 1〜50 m
Torrの条件でプラズマを発生させ, 各条件に対する反射
電力を測定して, これが０になるように上記３つの可変
コンデンサを調整してマッチングをとった。
100〜3000 W, ガス種アルゴン(Ar), ガス圧力 1〜50 m
Torrの条件でプラズマを発生させ, 各条件に対する反射
電力を測定して, これが０になるように上記３つの可変
コンデンサを調整してマッチングをとった。
【００１８】図４は本発明の効果を示す図で，マッチン
グ調整が可能であったときの，電源の入力電力に対する
プラズマ（負荷）の抵抗成分の関係を示す。各条件は以
下の通りである。
グ調整が可能であったときの，電源の入力電力に対する
プラズマ（負荷）の抵抗成分の関係を示す。各条件は以
下の通りである。
【００１９】 条件 ガス圧力(mTorr) 負荷側コイル巻数 １ 50 5 ２ 20 5 ３ 10 5 ４ 10 4 ５ 10 2 ６ 10 8 図示のように，負荷インピーダンス（抵抗成分）が 0.1
〜300 Ωの範囲で, 同一回路構成のマッチング回路でマ
ッチング調整が可能である。
〜300 Ωの範囲で, 同一回路構成のマッチング回路でマ
ッチング調整が可能である。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば，負荷インピーダンスの
変動の大きい誘導結合型プラズマ装置に対して，広い範
囲の負荷インピーダンスに対してマッチング調整が可能
となる。
変動の大きい誘導結合型プラズマ装置に対して，広い範
囲の負荷インピーダンスに対してマッチング調整が可能
となる。
【図１】 本発明の原理説明図
【図２】 並列共振の説明図
【図３】 本発明の実施例の説明図
【図４】 本発明の効果を説明する図
【図５】 容量性負荷に対するマッチング回路例を示す
図
図
【図６】 誘導性負荷に対する従来のマッチング回路例
を示す図
を示す図
1 高周波電源 2 コイル (インダクタ） 3 第１の可変コンデンサ 4 第２の可変コンデンサ 5 第３の可変コンデンサ 6 負荷（誘導結合型プラズマ装置）
Claims (3)
- 【請求項１】 高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷と
の間に, 直列にコイルと第１の可変コンデンサを接続
し，該第１の可変コンデンサと該負荷の接続点から該電
源に並列に第２の可変コンデンサを接続してなることを
特徴とするプラズマ装置用マッチング回路。 - 【請求項２】 高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷と
の間に, 直列にコイルと第３の可変コンデンサを接続
し，該コイルと該第３の可変コンデンサの接続点から該
電源に並列に第２の可変コンデンサを接続してなること
を特徴とするプラズマ装置用マッチング回路。 - 【請求項３】 高周波電源と誘導結合型プラズマ負荷と
の間に, 直列にコイルと第１の可変コンデンサと第３の
可変コンデンサとを接続し，該第１の可変コンデンサと
該第３の可変コンデンサの接続点から該電源に並列に第
２の可変コンデンサを接続してなることを特徴とするプ
ラズマ装置用マッチング回路。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221660A JPH0888097A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | プラズマ装置用マッチング回路 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6221660A JPH0888097A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | プラズマ装置用マッチング回路 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0888097A true JPH0888097A (ja) | 1996-04-02 |
Family
ID=16770268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6221660A Withdrawn JPH0888097A (ja) | 1994-09-16 | 1994-09-16 | プラズマ装置用マッチング回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0888097A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1187271A (ja) * | 1997-05-16 | 1999-03-30 | Applied Materials Inc | コイルスパッタ分布を制御するための可変インピーダンスの使用 |
| JPH11509976A (ja) * | 1996-05-23 | 1999-08-31 | ラム リサーチ コーポレーション | Ｒｆ源とｒｆプラズマ・プロセッサの間に接続された整合ネットワークのリアクタンス性インピーダンスを制御する方法および装置 |
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| WO2011062940A3 (en) * | 2009-11-17 | 2011-09-22 | Applied Materials, Inc. | Large area plasma processing chamber with at-electrode rf matching |
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| US20240364293A1 (en) * | 2023-04-25 | 2024-10-31 | Young In Ace Co., Ltd. | Impedance Matching Circuit Using Insulated Air Core Transformer and Mass Spectrometer Including the Same |
-
1994
- 1994-09-16 JP JP6221660A patent/JPH0888097A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP4948703B2 (ja) * | 1998-01-09 | 2012-06-06 | ラム リサーチ コーポレーション | 高周波プロセッサ内のプラズマ不安定性を最小化するための高周波電磁界供給方法、装置及び高周波電磁界供給装置に用いるメモリ |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20011120 |