JP7202199B2 - プラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、プラズマ処理装置に関する。

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。

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。

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。

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。

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。

特公昭５５－３５４６５号公報

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１つの側面は、プラズマ処理装置に係り、前記プラズマ処理装置は、高周波電源と、インピーダンス整合回路と、前記インピーダンス整合回路を介して前記高周波電源に電気的に接続された第１不平衡端子、接地された第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、前記真空容器の中に配置され、前記第１平衡端子にブロッキングキャパシタを介して電気的に接続された第１電極と、前記真空容器の中において前記第１電極に対向するように配置され、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電極と前記第２電極との間の空間に基板が面するように前記真空容器の中で前記基板を保持する基板保持部と、を備え、前記第１電極がターゲットを保持し、前記空間にプラズマを発生させることにより、スパッタリングによって前記基板に膜を形成するスパッタリング装置として構成され、前記第１電極の面積が前記第２電極の面積より小さく、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。

本発明によれば、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が提供される。

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。 バランの構成例を示す図。 バランの構成例を示す図。 バラン１０３の機能を説明する図。 電流Ｉ１（＝Ｉ２）、Ｉ２’、Ｉ３、ＩＳＯ、α（＝Ｘ／Ｒｐ）の関係を例示する図。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 Ｒｐ－ｊＸｐの確認方法を例示する図。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 本発明の第６実施形態のバランの機能を説明する図。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。 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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図５（ａ）から図５（ｄ）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５（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５（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５（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５（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５（ａ）～図５（ｄ）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。

図６（ａ）から図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。

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）～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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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を昇降させる駆動機構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。

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。

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。

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。

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。

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の内面が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。

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。

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１は、第１又は第２実施形態のプラズマ処理装置１の変形例であり、基板１１２から離隔した位置にプラズマＰを発生することによって基板１１２を処理する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は、例えば、スパッタリング装置、エッチング装置またはＣＶＤ装置として動作するように構成されうる。

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、基板保持部５１１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、基板保持部５１１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。

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。

第８実施形態では、第１電極１０６は、カソードである。また、第８実施形態では、第２電極１１１は、アノードである。第１電極１０６は、真空容器１１０の中に配置され、第１平衡端子２１１に電気的に接続される。第２電極１１１は、真空容器１１０の中において第１電極１０６に対向するように配置され、第２平衡端子２１２に電気的に接続される。高周波電源１０１からバラン１０３を介して第１電極１０６と第２電極１１１との間に高周波が供給されることによって、第１電極１０６と第２電極１１１との間の空間にプラズマＰが発生する。基板保持部５１１は、第１電極１０６と第２電極１１１との間の空間（プラズマＰ）に基板１１２（の表面）が面するように真空容器１１０の中で基板１１２を保持する。

バラン１０３を介してインピーダンス整合回路１０２から第１電極１０６と第２電極１１１との間に高周波が供給される構成では、プラズマＰが接地（真空容器１１０）に対して分離されているので、プラズマＰが第１電極１０６と第２電極１１１との間の空間に閉じ込められうる。また、プラズマＰから離れた位置に基板１１２が配置される構成によれば、プラズマＰの中の荷電粒子によって基板１１２に与えられるダメージが抑えられる。

一例において、第１電極１０６と第１平衡端子２１１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。換言すると、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うる。このような構成に代えて、第２平衡端子２１２と第２電極１１１とがブロッキングキャパシタを介して電気的に接続されてもよい。あるいは、第１平衡端子２１１と第１電極１０６とがブロッキングキャパシタを介して電気的に接続され、第２平衡端子２１２と第２電極１１１とがブロッキングキャパシタを介して電気的に接続されてもよい。

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実施形態のプラズマ処理装置１は、第８実施形態のプラズマ処理装置１の変形例であり、第１電極１０６の面積と第２電極１１１の面積とが異なる。具体的には、第９実施形態では、第１電極１０６の面積が第２電極１１１の面積より小さい。第１電極１０６は、ターゲット１０９を保持し、プラズマ処理装置１は、第１電極１０６と第２電極１１１との間にプラズマＰを発生し、プラズマＰによってターゲット１０９をスパッタリングすることによって基板１１２の上に膜を形成するスパッタリング装置として動作する。

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。

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、５１１：基板保持部

Claims (10)

1. 高周波電源と、
   インピーダンス整合回路と、
   前記インピーダンス整合回路を介して前記高周波電源に電気的に接続された第１不平衡端子、接地された第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、
   前記真空容器の中に配置され、前記第１平衡端子にブロッキングキャパシタを介して電気的に接続された第１電極と、
   前記真空容器の中において前記第１電極に対向するように配置され、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電極と前記第２電極との間の空間に基板が面するように前記真空容器の中で前記基板を保持する基板保持部と、を備え、
   前記第１電極がターゲットを保持し、前記空間にプラズマを発生させることにより、スパッタリングによって前記基板に膜を形成するスパッタリング装置として構成され、前記第１電極の面積が前記第２電極の面積より小さく、
   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、
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 高周波電源と、
   インピーダンス整合回路と、
   前記インピーダンス整合回路を介して前記高周波電源に電気的に接続された第１不平衡端子、接地された第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、
   前記真空容器の中に配置され、前記第１平衡端子にブロッキングキャパシタを介して電気的に接続された第１電極と、
   前記真空容器の中において前記第１電極に対向するように配置され、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電極と前記第２電極との間の空間に基板が面するように前記真空容器の中で前記基板を保持する基板保持部と、を備え、
   前記第１電極および前記第２電極のいずれも接地されず、
   前記基板保持部は、前記第１電極および前記第２電極に対して前記基板が垂直に配置されるように前記真空容器の中で前記基板を保持し、
   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、
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
3. 前記第２平衡端子と前記第２電極とが第２のブロッキングキャパシタを介して電気的に接続されている、
   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。
4. 高周波電源と、
   インピーダンス整合回路と、
   前記インピーダンス整合回路を介して前記高周波電源に電気的に接続された第１不平衡端子、接地された第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、
   前記真空容器の中に配置され、前記第１平衡端子に電気的に接続された第１電極と、
   前記真空容器の中において前記第１電極に対向するように配置され、前記第２平衡端子にブロッキングキャパシタを介して電気的に接続された第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間の空間に基板が面するように前記真空容器の中で前記基板を保持する基板保持部と、を備え、
   前記第１電極がターゲットを保持し、前記空間にプラズマを発生させることにより、スパッタリングによって前記基板に膜を形成するスパッタリング装置として構成され、前記第１電極の面積が前記第２電極の面積より小さく、
   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、
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 高周波電源と、
   インピーダンス整合回路と、
   前記インピーダンス整合回路を介して前記高周波電源に電気的に接続された第１不平衡端子、接地された第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、
   前記真空容器の中に配置され、前記第１平衡端子に電気的に接続された第１電極と、
   前記真空容器の中において前記第１電極に対向するように配置され、前記第２平衡端子にブロッキングキャパシタを介して電気的に接続された第２電極と、
   前記第１電極と前記第２電極との間の空間に基板が面するように前記真空容器の中で前記基板を保持する基板保持部と、を備え、
   前記第１電極および前記第２電極のいずれも接地されず、
   前記基板保持部は、前記第１電極および前記第２電極に対して前記基板が垂直に配置されるように前記真空容器の中で前記基板を保持し、
   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、
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 前記第１平衡端子と前記第１電極とが第２のブロッキングキャパシタを介して電気的に接続されている、
   ことを特徴とする請求項４又は５に記載のプラズマ処理装置。
7. 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６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
8. 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７に記載のプラズマ処理装置。
9. 前記空間にプラズマを発生させることにより前記基板をエッチングするエッチング装置として構成されている、
   ことを特徴とする請求項２又は５に記載のプラズマ処理装置。
10. 前記空間にプラズマを発生させることにより前記基板に膜を形成するＣＶＤ装置として構成されている、
    ことを特徴とする請求項２又は５に記載のプラズマ処理装置。

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