JP2003179030A - 高周波電源及びその制御方法 - Google Patents
高周波電源及びその制御方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は、プラズマ生成時に発生する高調波
や変調波を精度よく除去して誤動作を防止すると共に、
適正な高周波をプラズマ処理装置に印加することができ
る高周波電源及びその制御方法を提供する。 【解決手段】 プラズマ処理装置用の高周波電源は、方
向性結合器２１と、ミキサー２２と、１００ｋＨｚのロ
ーパスフィルタ２３と、低周波検波器２４と、発振器２
５とで構成されたパワーモニタを備え、方向性結合器２
１により取り出された変調波等を含む周波数１００ＭＨ
ｚの高周波と発振器２５により発振された周波数９９．
９ＭＨｚの高周波とをミキサー２２により加算し、その
出力をローパスフィルタ２３及び低周波検波器２４によ
り１００ｋＨｚに変換して検波を行う。
や変調波を精度よく除去して誤動作を防止すると共に、
適正な高周波をプラズマ処理装置に印加することができ
る高周波電源及びその制御方法を提供する。 【解決手段】 プラズマ処理装置用の高周波電源は、方
向性結合器２１と、ミキサー２２と、１００ｋＨｚのロ
ーパスフィルタ２３と、低周波検波器２４と、発振器２
５とで構成されたパワーモニタを備え、方向性結合器２
１により取り出された変調波等を含む周波数１００ＭＨ
ｚの高周波と発振器２５により発振された周波数９９．
９ＭＨｚの高周波とをミキサー２２により加算し、その
出力をローパスフィルタ２３及び低周波検波器２４によ
り１００ｋＨｚに変換して検波を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高周波電源及びそ
の制御方法に関し、特に、半導体ウエハに対してプラズ
マ処理を行うプラズマ処理装置の高周波電源及びその制
御方法に関する。
の制御方法に関し、特に、半導体ウエハに対してプラズ
マ処理を行うプラズマ処理装置の高周波電源及びその制
御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体デバイスの製造プロセスで
は、比較的低圧の雰囲気内で高密度のプラズマを生成し
て半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にエ
ッチングを行うプラズマ処理装置が用いられている。例
えば、平行平板プラズマ処理装置は、プラズマチャンバ
内に一対の平行平板電極（上部及び下部電極）を配置
し、処理ガスを該チャンバ内に導入すると共に、電極の
一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を生成し、
この高周波電界により処理ガスのプラズマを生成してウ
エハにエッチングを行っている。
は、比較的低圧の雰囲気内で高密度のプラズマを生成し
て半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にエ
ッチングを行うプラズマ処理装置が用いられている。例
えば、平行平板プラズマ処理装置は、プラズマチャンバ
内に一対の平行平板電極（上部及び下部電極）を配置
し、処理ガスを該チャンバ内に導入すると共に、電極の
一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を生成し、
この高周波電界により処理ガスのプラズマを生成してウ
エハにエッチングを行っている。
【０００３】このようなプラズマ処理装置は、エッチン
グを効率よく行うため下部電極にプラズマ生成用の高周
波とプラズマ中のイオンを引き込むためのバイアス用の
高周波とを重畳して同時に印加する。具体的には、プラ
ズマ生成用の高周波電源を整合回路（以下「マッチング
ボックス」という。）を介して下部電極に接続すると共
に、バイアス用の高周波電源をマッチングボックスを介
して下部電極に接続して２つの高周波を重畳させる。プ
ラズマ生成用高周波は、プラズマの生成効率を考慮して
１００ＭＨｚの周波数に設定されている一方、バイアス
用高周波は、３．２ＭＨｚの周波数に設定されている。
グを効率よく行うため下部電極にプラズマ生成用の高周
波とプラズマ中のイオンを引き込むためのバイアス用の
高周波とを重畳して同時に印加する。具体的には、プラ
ズマ生成用の高周波電源を整合回路（以下「マッチング
ボックス」という。）を介して下部電極に接続すると共
に、バイアス用の高周波電源をマッチングボックスを介
して下部電極に接続して２つの高周波を重畳させる。プ
ラズマ生成用高周波は、プラズマの生成効率を考慮して
１００ＭＨｚの周波数に設定されている一方、バイアス
用高周波は、３．２ＭＨｚの周波数に設定されている。
【０００４】上記プラズマ処理装置では、プラズマ処理
の際に、主周波数である１００ＭＨｚ，３．２ＭＨｚそ
れぞれに対応する高調波や変調波が発生し、これら高調
波や変調波が入射波（Ｐｆ）の主周波数近傍に現れると
共に（図４（ａ））、反射波（Ｐｒ）の主周波数近傍に
も現れて（図４（ｂ））、マッチングボックスや高周波
電源に誤動作等を引き起こしている。そのため、高周波
電源は、入射波及び反射波を検出して高周波出力を制御
するパワーモニタを備えており、該パワーモニタがＬＣ
回路から成るバンドパスフィルタ等を含む検波回路（図
５）により高調波や変調波を除去している。
の際に、主周波数である１００ＭＨｚ，３．２ＭＨｚそ
れぞれに対応する高調波や変調波が発生し、これら高調
波や変調波が入射波（Ｐｆ）の主周波数近傍に現れると
共に（図４（ａ））、反射波（Ｐｒ）の主周波数近傍に
も現れて（図４（ｂ））、マッチングボックスや高周波
電源に誤動作等を引き起こしている。そのため、高周波
電源は、入射波及び反射波を検出して高周波出力を制御
するパワーモニタを備えており、該パワーモニタがＬＣ
回路から成るバンドパスフィルタ等を含む検波回路（図
５）により高調波や変調波を除去している。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、上
記従来のバンドパスフィルタを備える高周波電源では、
入射波であるプラズマ生成用高周波とバイアス用高周波
との周波数の差が大きくなると、反射波に含まれる主周
波数と変調波等の周波数との差が小さくなり、ＬＣ回路
で構成されたバンドパスフィルタにより変調波等の減衰
を十分に行えず、その結果、変調波等を反射波と見なし
てしまい、高周波電源が誤動作を起こすおそれがあっ
た。
記従来のバンドパスフィルタを備える高周波電源では、
入射波であるプラズマ生成用高周波とバイアス用高周波
との周波数の差が大きくなると、反射波に含まれる主周
波数と変調波等の周波数との差が小さくなり、ＬＣ回路
で構成されたバンドパスフィルタにより変調波等の減衰
を十分に行えず、その結果、変調波等を反射波と見なし
てしまい、高周波電源が誤動作を起こすおそれがあっ
た。
【０００６】また、変調波等の減衰が十分に行えない
と、プラズマ処理時に適正な高周波を印加することが困
難であった。
と、プラズマ処理時に適正な高周波を印加することが困
難であった。
【０００７】本発明は、上記問題に鑑みて成されたもの
であり、プラズマ生成時に発生する高調波や変調波を精
度よく除去して誤動作を防止すると共に、適正な高周波
をプラズマ処理装置に印加することができる高周波電源
及びその制御方法を提供することを目的とする。
であり、プラズマ生成時に発生する高調波や変調波を精
度よく除去して誤動作を防止すると共に、適正な高周波
をプラズマ処理装置に印加することができる高周波電源
及びその制御方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の高周波電源は、プラズマ処理装置の
処理容器内にプラズマを生成するための高周波を発生す
る高周波発生源と、前記プラズマの生成時に発生する高
調波及び変調波を除去して前記高周波を制御する制御手
段とを備える高周波電源において、前記制御手段は、前
記高周波の周波数を所定の周波数に変換した後、前記高
調波及び前記変調波を除去して検波を行うことを特徴と
する。
に、請求項１記載の高周波電源は、プラズマ処理装置の
処理容器内にプラズマを生成するための高周波を発生す
る高周波発生源と、前記プラズマの生成時に発生する高
調波及び変調波を除去して前記高周波を制御する制御手
段とを備える高周波電源において、前記制御手段は、前
記高周波の周波数を所定の周波数に変換した後、前記高
調波及び前記変調波を除去して検波を行うことを特徴と
する。
【０００９】請求項２記載の高周波電源は、請求項１記
載の高周波電源において、前記制御手段は、前記高周波
を取り出す高周波取り出し手段と、前記高周波と異なる
周波数の他の高周波を発振する発振手段と、前記高周波
取り出し手段により取り出された高周波及び前記発振手
段により発振された他の高周波を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された結果から前記所定の周波
数を検波する検波手段とを備え、前記所定の周波数に基
づいて前記高調波及び前記変調波を除去して検波を行う
ことを特徴とする。
載の高周波電源において、前記制御手段は、前記高周波
を取り出す高周波取り出し手段と、前記高周波と異なる
周波数の他の高周波を発振する発振手段と、前記高周波
取り出し手段により取り出された高周波及び前記発振手
段により発振された他の高周波を乗算する乗算手段と、
前記乗算手段により乗算された結果から前記所定の周波
数を検波する検波手段とを備え、前記所定の周波数に基
づいて前記高調波及び前記変調波を除去して検波を行う
ことを特徴とする。
【００１０】請求項３記載の高周波電源は、請求項１又
は２記載の高周波電源において、前記検波手段は、前記
乗算手段により乗算された結果から高周波分を減衰する
高周波減衰手段を備え、当該減衰した結果から前記所定
の周波数を検波することを特徴とする。
は２記載の高周波電源において、前記検波手段は、前記
乗算手段により乗算された結果から高周波分を減衰する
高周波減衰手段を備え、当該減衰した結果から前記所定
の周波数を検波することを特徴とする。
【００１１】請求項４記載の高周波電源は、請求項１乃
至３のいずれか１項に記載の高周波電源において、前記
所定の周波数は１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲にあるこ
とを特徴とする。
至３のいずれか１項に記載の高周波電源において、前記
所定の周波数は１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲にあるこ
とを特徴とする。
【００１２】上記目的を達成するために、請求項５記載
の高周波電源の制御方法は、プラズマ処理装置の処理容
器内にプラズマを生成するための高周波を発生する高周
波発生源と、前記プラズマの生成時に発生する高調波及
び変調波を除去して前記高周波を制御する制御手段とを
備える高周波電源の制御方法において、前記高周波と異
なる周波数の他の高周波を発振する発振工程と、前記高
周波及び前記発振工程にて発振された他の高周波を乗算
する乗算工程と、前記乗算工程にて乗算された結果から
高周波分を減衰する高周波減衰工程と、前記高周波減衰
工程にて減衰された結果から前記所定の周波数を検波す
る検波工程とを備え、前記所定の周波数に基づいて前記
高調波及び前記変調波を除去して検波を行うことを特徴
とする。
の高周波電源の制御方法は、プラズマ処理装置の処理容
器内にプラズマを生成するための高周波を発生する高周
波発生源と、前記プラズマの生成時に発生する高調波及
び変調波を除去して前記高周波を制御する制御手段とを
備える高周波電源の制御方法において、前記高周波と異
なる周波数の他の高周波を発振する発振工程と、前記高
周波及び前記発振工程にて発振された他の高周波を乗算
する乗算工程と、前記乗算工程にて乗算された結果から
高周波分を減衰する高周波減衰工程と、前記高周波減衰
工程にて減衰された結果から前記所定の周波数を検波す
る検波工程とを備え、前記所定の周波数に基づいて前記
高調波及び前記変調波を除去して検波を行うことを特徴
とする。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して詳細に説明する。
を参照して詳細に説明する。
【００１４】図１は、本発明の実施の形態に係る高周波
電源を備えるプラズマ処理装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。
電源を備えるプラズマ処理装置の全体構成を示すブロッ
ク図である。
【００１５】図１において、プラズマ処理装置１は、プ
ラズマ処理容器であるプラズマチャンバ２と、プラズマ
チャンバ２内の不図示の下部電極に接続された第１のマ
ッチングボックス３と、第１のマッチングボックス３に
接続された第１の高周波電源４と、プラズマチャンバ２
内の前記電極にローパスフィルタ７を介して接続された
第２のマッチングボックス５と、第２のマッチングボッ
クス５に接続された第２の高周波電源６とで構成され
る。
ラズマ処理容器であるプラズマチャンバ２と、プラズマ
チャンバ２内の不図示の下部電極に接続された第１のマ
ッチングボックス３と、第１のマッチングボックス３に
接続された第１の高周波電源４と、プラズマチャンバ２
内の前記電極にローパスフィルタ７を介して接続された
第２のマッチングボックス５と、第２のマッチングボッ
クス５に接続された第２の高周波電源６とで構成され
る。
【００１６】プラズマ処理装置１は、プラズマチャンバ
２内に不図示の一対の平行平板電極（上部電極及び下部
電極）を配置して処理ガスを導入すると共に、当該電極
の一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を形成
し、この高周波電界によりプラズマを生成して半導体ウ
エハ（以下「ウエハ」という。）にプラズマ処理を行
う。
２内に不図示の一対の平行平板電極（上部電極及び下部
電極）を配置して処理ガスを導入すると共に、当該電極
の一方に高周波を印加して電極間に高周波電界を形成
し、この高周波電界によりプラズマを生成して半導体ウ
エハ（以下「ウエハ」という。）にプラズマ処理を行
う。
【００１７】第１の高周波電源４は、プラズマチャンバ
２に進行する入射波（入射電力：Ｐｆ）及びプラズマ生
成時にプラズマチャンバ２から戻ってくる反射波（反射
電力：Ｐｒ）を検出して高周波出力を制御するパワーモ
ニタ８と、１００ＭＨｚの高周波を発生する高周波発生
源１０とを備え、１００ＭＨｚのプラズマ生成用高周波
電力を出力する。また、第１の高周波電源４は、高周波
発生源１０から発生した高周波をパワーモニタ８により
制御して第１のマッチングボックス３へ出力する。
２に進行する入射波（入射電力：Ｐｆ）及びプラズマ生
成時にプラズマチャンバ２から戻ってくる反射波（反射
電力：Ｐｒ）を検出して高周波出力を制御するパワーモ
ニタ８と、１００ＭＨｚの高周波を発生する高周波発生
源１０とを備え、１００ＭＨｚのプラズマ生成用高周波
電力を出力する。また、第１の高周波電源４は、高周波
発生源１０から発生した高周波をパワーモニタ８により
制御して第１のマッチングボックス３へ出力する。
【００１８】第１のマッチングボックス３は、１００Ｍ
Ｈｚの高周波を検波するＲＦセンサ（不図示）と、可変
コンデンサ及びコイル等から成る回路（不図示）とを備
え、反射波を最も少なくするようにプラズマチャンバ２
側の負荷インピーダンスを第１の高周波電源４側の電源
インピーダンスに合わせるための整合回路である。特
に、第１のマッチングボックス３の入力側からみた負荷
インピーダンスと第１の高周波電源４の出力側からみた
インピーダンスとが同じ（５０Ω）になるように設定さ
れている。
Ｈｚの高周波を検波するＲＦセンサ（不図示）と、可変
コンデンサ及びコイル等から成る回路（不図示）とを備
え、反射波を最も少なくするようにプラズマチャンバ２
側の負荷インピーダンスを第１の高周波電源４側の電源
インピーダンスに合わせるための整合回路である。特
に、第１のマッチングボックス３の入力側からみた負荷
インピーダンスと第１の高周波電源４の出力側からみた
インピーダンスとが同じ（５０Ω）になるように設定さ
れている。
【００１９】第２の高周波電源６は、入射波と反射波と
を検出して高周波出力を制御するパワーモニタ９と、高
周波発生源１０が発生する周波数と異なる３．２ＭＨｚ
の高周波を発生する高周波発生源１１とを備え、３．２
ＭＨｚのバイアス用高周波電力を出力する。
を検出して高周波出力を制御するパワーモニタ９と、高
周波発生源１０が発生する周波数と異なる３．２ＭＨｚ
の高周波を発生する高周波発生源１１とを備え、３．２
ＭＨｚのバイアス用高周波電力を出力する。
【００２０】第２のマッチングボックス５は、３．２Ｍ
Ｈｚの高周波を検波するＲＦセンサ（不図示）と、可変
コンデンサ及びコイル等から成る回路（不図示）とを備
え、反射波を最も少なくするようにプラズマチャンバ２
側の負荷インピーダンスを第２の高周波電源６側の電源
インピーダンスに合わせるための整合回路である。ロー
パスフィルタ７は、第１の高周波電源４からの１００Ｍ
Ｈｚの高周波から第２のマッチングボックス５及び第２
の高周波電源６を保護し、反射波を減衰させるものであ
る。
Ｈｚの高周波を検波するＲＦセンサ（不図示）と、可変
コンデンサ及びコイル等から成る回路（不図示）とを備
え、反射波を最も少なくするようにプラズマチャンバ２
側の負荷インピーダンスを第２の高周波電源６側の電源
インピーダンスに合わせるための整合回路である。ロー
パスフィルタ７は、第１の高周波電源４からの１００Ｍ
Ｈｚの高周波から第２のマッチングボックス５及び第２
の高周波電源６を保護し、反射波を減衰させるものであ
る。
【００２１】プラズマ処理時には、第１の高周波電源４
により出力されたプラズマ生成用の高周波と、第２の高
周波電源６により出力され、プラズマ放電中のイオンを
引き込むためのバイアス用の高周波とを重畳したものを
プラズマチャンバ２内の下部電極（不図示）に印加す
る。
により出力されたプラズマ生成用の高周波と、第２の高
周波電源６により出力され、プラズマ放電中のイオンを
引き込むためのバイアス用の高周波とを重畳したものを
プラズマチャンバ２内の下部電極（不図示）に印加す
る。
【００２２】図２は、図１におけるパワーモニタ８の内
部構成を示す概略図である。
部構成を示す概略図である。
【００２３】図２において、パワーモニタ８は、方向性
結合器２１と、２入力１出力の乗算器（ＤＢＭ：ダブル
バランスドミキサー）であるミキサー２２と、１００ｋ
Ｈｚのローパスフィルタ２３と、低周波検波器２４と、
所定の周波数を発振する発振器２５とを備え、プラズマ
生成時に発生する高調波及び変調波を除去して検波を行
うと共に、プラズマ生成時に所定の高周波をプラズマチ
ャンバ２に印加する制御装置である。
結合器２１と、２入力１出力の乗算器（ＤＢＭ：ダブル
バランスドミキサー）であるミキサー２２と、１００ｋ
Ｈｚのローパスフィルタ２３と、低周波検波器２４と、
所定の周波数を発振する発振器２５とを備え、プラズマ
生成時に発生する高調波及び変調波を除去して検波を行
うと共に、プラズマ生成時に所定の高周波をプラズマチ
ャンバ２に印加する制御装置である。
【００２４】方向性結合器２１は、高周波発生源１０か
ら発生した１００ＭＨｚの高周波を取り出してミキサー
２２に入力する。発振器２５は、増幅器（不図示）や２
倍の周波数逓倍器（不図示）、４９．９５ＭＨｚの水晶
発振器（不図示）等を備え、ミキサー２２に９９．９Ｍ
Ｈｚの高周波を入力する。ミキサー２２は、方向性結合
器２１により取り出された高周波と発振器２５により入
力された高周波とを乗算して周波数混合を行う。ローパ
スフィルタ２３は、ミキサー２２からの出力のうち高周
波分を減衰する。低周波検波器２４は、増幅器（不図
示）や１００ｋＨｚの理想検波器（不図示）等を備え、
ローパスフィルタ２３からの出力のうち１００ｋＨｚの
低周波を検波してＤＣ出力（検波出力）とする。図２の
パワーモニタ８における検波（ビートダウン式）と図５
における従来の検波（フィルタ式）の周波数特性を図３
に示す。
ら発生した１００ＭＨｚの高周波を取り出してミキサー
２２に入力する。発振器２５は、増幅器（不図示）や２
倍の周波数逓倍器（不図示）、４９．９５ＭＨｚの水晶
発振器（不図示）等を備え、ミキサー２２に９９．９Ｍ
Ｈｚの高周波を入力する。ミキサー２２は、方向性結合
器２１により取り出された高周波と発振器２５により入
力された高周波とを乗算して周波数混合を行う。ローパ
スフィルタ２３は、ミキサー２２からの出力のうち高周
波分を減衰する。低周波検波器２４は、増幅器（不図
示）や１００ｋＨｚの理想検波器（不図示）等を備え、
ローパスフィルタ２３からの出力のうち１００ｋＨｚの
低周波を検波してＤＣ出力（検波出力）とする。図２の
パワーモニタ８における検波（ビートダウン式）と図５
における従来の検波（フィルタ式）の周波数特性を図３
に示す。
【００２５】次に、パワーモニタ８の動作について説明
する。
する。
【００２６】例えば、プラズマチャンバ２内のプラズマ
負荷の変調により生成された±３．２ＭＨｚのサイドバ
ンド成分を含んだ主周波数１００ＭＨｚの高周波は、方
向性結合器２１により取り出されてミキサー２２に入力
される。一方、発振器２５からの９９．９ＭＨｚの高周
波がミキサー２２に入力される。ミキサー２２では、こ
れらの入力された高周波を乗算し、その結果、１９９．
９ＭＨｚ±３．２ＭＨｚ、１００ＭＨｚ＋３．２ＭＨｚ
等の信号がローパスフィルタ２３に出力される。
負荷の変調により生成された±３．２ＭＨｚのサイドバ
ンド成分を含んだ主周波数１００ＭＨｚの高周波は、方
向性結合器２１により取り出されてミキサー２２に入力
される。一方、発振器２５からの９９．９ＭＨｚの高周
波がミキサー２２に入力される。ミキサー２２では、こ
れらの入力された高周波を乗算し、その結果、１９９．
９ＭＨｚ±３．２ＭＨｚ、１００ＭＨｚ＋３．２ＭＨｚ
等の信号がローパスフィルタ２３に出力される。
【００２７】ミキサー２２からの出力のうち、周波数が
１９９．９±３．２ＭＨｚや３．２ＭＨｚのものがロー
パスフィルタ２３により減衰・除去され、低周波検波器
２４へ出力される。低周波検波器２４では、ローパスフ
ィルタ２３からの出力である周波数が１００ｋＨｚの低
周波をＤＣ出力として誤差増幅回路（不図示）へと出力
される。この誤差増幅回路では、低周波検出器からの直
流電圧（ＤＣ）と、出力を設定するための基準電圧とを
比較して、この比較結果に応じて高周波増幅器（不図
示）に比較電圧を与え、出力の制御を行う。これによ
り、プラズマ生成時に発生した高調波や変調波を精度よ
く除去して第１の高周波電源４の誤動作を防止すると共
に、適正な高周波をプラズマ処理装置１に印加すること
ができる。
１９９．９±３．２ＭＨｚや３．２ＭＨｚのものがロー
パスフィルタ２３により減衰・除去され、低周波検波器
２４へ出力される。低周波検波器２４では、ローパスフ
ィルタ２３からの出力である周波数が１００ｋＨｚの低
周波をＤＣ出力として誤差増幅回路（不図示）へと出力
される。この誤差増幅回路では、低周波検出器からの直
流電圧（ＤＣ）と、出力を設定するための基準電圧とを
比較して、この比較結果に応じて高周波増幅器（不図
示）に比較電圧を与え、出力の制御を行う。これによ
り、プラズマ生成時に発生した高調波や変調波を精度よ
く除去して第１の高周波電源４の誤動作を防止すると共
に、適正な高周波をプラズマ処理装置１に印加すること
ができる。
【００２８】主周波数の１００ＭＨｚに対して発振器２
５からの周波数を９９．９ＭＨｚに選ぶことで、サイド
バンド成分がローパスフィルタ２３のカットオフ周波数
から十分離れた周波数となるため、ローパスフィルタ２
３が簡易な構成であってもサイドバンド成分を十分に除
去することが可能である。また、変調波が主周波数に近
い場合であっても、ローパスフィルタ２３のカットオフ
周波数を変調周波数に対して十分に低い値に選ぶこと
で、変調波成分を除去することができる。
５からの周波数を９９．９ＭＨｚに選ぶことで、サイド
バンド成分がローパスフィルタ２３のカットオフ周波数
から十分離れた周波数となるため、ローパスフィルタ２
３が簡易な構成であってもサイドバンド成分を十分に除
去することが可能である。また、変調波が主周波数に近
い場合であっても、ローパスフィルタ２３のカットオフ
周波数を変調周波数に対して十分に低い値に選ぶこと
で、変調波成分を除去することができる。
【００２９】上記実施の形態によれば、方向性結合器２
１により取り出された変調波等を含む主周波数１００Ｍ
Ｈｚの高周波と発振器２５により発振された周波数９
９．９ＭＨｚの高周波とをミキサー２２により加算し、
その出力をローパスフィルタ２３及び低周波検波器２４
により１００ｋＨｚに変換して検波を行うので、プラズ
マ生成時に発生する高調波や変調波を精度よく除去して
第１の高周波電源４の誤動作を防止すると共に、適正な
高周波をプラズマチャンバ２に印加することができる。
１により取り出された変調波等を含む主周波数１００Ｍ
Ｈｚの高周波と発振器２５により発振された周波数９
９．９ＭＨｚの高周波とをミキサー２２により加算し、
その出力をローパスフィルタ２３及び低周波検波器２４
により１００ｋＨｚに変換して検波を行うので、プラズ
マ生成時に発生する高調波や変調波を精度よく除去して
第１の高周波電源４の誤動作を防止すると共に、適正な
高周波をプラズマチャンバ２に印加することができる。
【００３０】上記実施の形態では、平行平板プラズマ処
理装置１について説明したが、例えば、マイクロ波プラ
ズマ処理装置、ＥＣＲ（electron coupling resonanc
e）プラズマ処理装置等の種々のプラズマソースを有す
るプラズマ処理装置に適応することが可能である。
理装置１について説明したが、例えば、マイクロ波プラ
ズマ処理装置、ＥＣＲ（electron coupling resonanc
e）プラズマ処理装置等の種々のプラズマソースを有す
るプラズマ処理装置に適応することが可能である。
【００３１】また、上記実施の形態におけるパワーモニ
タ８は、１００ＭＨｚの主周波数を１００ｋＨｚに変換
して検波を行ったが、それに限られず、１００ＭＨｚ以
外、例えば、７０ＭＨｚ以上の主周波数を１００ｋＨｚ
に変換して検波を行うようにしてもよい。さらに、検波
を行う周波数を１００ｋＨｚ以外の周波数、例えば、１
０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲の周波数にしてもよく、ま
た、制御ループとしての十分速い応答速度を得たい場合
には、１５Ｈｚ〜５００ｋＨｚ程度の値に設定するのが
望ましい。
タ８は、１００ＭＨｚの主周波数を１００ｋＨｚに変換
して検波を行ったが、それに限られず、１００ＭＨｚ以
外、例えば、７０ＭＨｚ以上の主周波数を１００ｋＨｚ
に変換して検波を行うようにしてもよい。さらに、検波
を行う周波数を１００ｋＨｚ以外の周波数、例えば、１
０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲の周波数にしてもよく、ま
た、制御ループとしての十分速い応答速度を得たい場合
には、１５Ｈｚ〜５００ｋＨｚ程度の値に設定するのが
望ましい。
【００３２】なお、上記実施の形態における第１のマッ
チングボックス３及び第２のマッチングボックス５にお
ける整合回路は、可変コンデンサ及びコイルで構成され
ていたが、例えば、７０ＭＨｚ以上の高周波を印加する
場合には、特開２００１−１１８７００号公報に開示さ
れた整合器を用いて構成してもよい。
チングボックス３及び第２のマッチングボックス５にお
ける整合回路は、可変コンデンサ及びコイルで構成され
ていたが、例えば、７０ＭＨｚ以上の高周波を印加する
場合には、特開２００１−１１８７００号公報に開示さ
れた整合器を用いて構成してもよい。
【００３３】また、パワーモニタ８は、第１の高周波電
源４内に内蔵されているが、第１の高周波電源４に代え
て第１のマッチングボックス５に内蔵されるようにして
もよく、その場合、検波回路に代えて位相検出回路や演
算回路を用い、ＲＦセンサとして使用するようにしても
よい。
源４内に内蔵されているが、第１の高周波電源４に代え
て第１のマッチングボックス５に内蔵されるようにして
もよく、その場合、検波回路に代えて位相検出回路や演
算回路を用い、ＲＦセンサとして使用するようにしても
よい。
【００３４】
【発明の効果】以上詳細に説明したように、請求項１記
載の装置によれば、制御手段は、高周波の周波数を所定
の周波数に変換した後、高調波及び変調波を除去して検
波を行うので、プラズマ生成時に発生する高調波や変調
波を精度よく除去して誤動作を防止すると共に、適正な
高周波をプラズマ処理装置に印加することができる。
載の装置によれば、制御手段は、高周波の周波数を所定
の周波数に変換した後、高調波及び変調波を除去して検
波を行うので、プラズマ生成時に発生する高調波や変調
波を精度よく除去して誤動作を防止すると共に、適正な
高周波をプラズマ処理装置に印加することができる。
【００３５】請求項２記載の装置によれば、高周波取り
出し手段により取り出された高周波及び発振手段により
発振された他の高周波を乗算し、乗算された結果から所
定の周波数を検波し、所定の周波数に基づいて高調波及
び変調波を除去して検波を行うので、請求項１記載の装
置の効果を確実に奏することができる。
出し手段により取り出された高周波及び発振手段により
発振された他の高周波を乗算し、乗算された結果から所
定の周波数を検波し、所定の周波数に基づいて高調波及
び変調波を除去して検波を行うので、請求項１記載の装
置の効果を確実に奏することができる。
【００３６】請求項４記載の装置によれば、所定の周波
数は１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲にあるので、簡易な
フィルタにより高調波や変調波を除去することができ
る。
数は１０Ｈｚ〜５００ｋＨｚの範囲にあるので、簡易な
フィルタにより高調波や変調波を除去することができ
る。
【００３７】請求項５記載の方法によれば、高周波取り
出し工程にて取り出された高周波及び発振工程にて発振
された他の高周波を乗算し、乗算された結果から所定の
周波数を検波し、所定の周波数に基づいて高調波及び変
調波を除去して検波を行うので、プラズマ生成時に発生
する高調波や変調波を精度よく除去して誤動作を防止す
ると共に、適正な高周波をプラズマ処理装置に印加する
ことができる。
出し工程にて取り出された高周波及び発振工程にて発振
された他の高周波を乗算し、乗算された結果から所定の
周波数を検波し、所定の周波数に基づいて高調波及び変
調波を除去して検波を行うので、プラズマ生成時に発生
する高調波や変調波を精度よく除去して誤動作を防止す
ると共に、適正な高周波をプラズマ処理装置に印加する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る高周波電源を備える
プラズマ処理装置の全体構成を示すブロック図である。
プラズマ処理装置の全体構成を示すブロック図である。
【図２】図１におけるパワーモニタ８の内部構成を示す
概略図である。
概略図である。
【図３】図２のパワーモニタ８における検波（ビートダ
ウン式）と図５における従来の検波（フィルタ式）の周
波数特性を示す図である。
ウン式）と図５における従来の検波（フィルタ式）の周
波数特性を示す図である。
【図４】従来のプラズマ処理装置における入出力の変調
波スペクトルを示す図であり、（ａ）は入射波、（ｂ）
は反射波である。
波スペクトルを示す図であり、（ａ）は入射波、（ｂ）
は反射波である。
【図５】従来のプラズマ処理装置におけるパワーモニタ
の内部構成を示す概略図である。
の内部構成を示す概略図である。
１ プラズマ処理装置
２ プラズマチャンバ
３ 第１のマッチングボックス
４ 第１の高周波電源
５ 第２のマッチングボックス
６ 第２の高周波電源
７ ローパスフィルタ
８，９ パワーモニタ
１０，１１ 高周波発生源
２１ 方向性結合器
２２ ミキサー
２３ ローパスフィルタ
２４ 低周波検波器
２５ 発振器
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 大瀬 剛
東京都港区赤坂五丁目３番６号 ＴＢＳ放
送センター 東京エレクトロン株式会社内
(72)発明者 高平 淳一
埼玉県新座市畑中３丁目１番１号 株式会
社東京ハイパワー内
(72)発明者 島田 淳一
埼玉県新座市畑中３丁目１番１号 株式会
社東京ハイパワー内
Ｆターム(参考） 5F004 BA04 BA14 BB11 CA03
Claims (5)
- 【請求項１】 プラズマ処理装置の処理容器内にプラズ
マを生成するための高周波を発生する高周波発生源と、
前記プラズマの生成時に発生する高調波及び変調波を除
去して前記高周波を制御する制御手段とを備える高周波
電源において、 前記制御手段は、前記高周波の周波数を所定の周波数に
変換した後、前記高調波及び前記変調波を除去して検波
を行うことを特徴とする高周波電源。 - 【請求項２】 前記制御手段は、前記高周波を取り出す
高周波取り出し手段と、 前記高周波と異なる周波数の他の高周波を発振する発振
手段と、 前記高周波取り出し手段により取り出された高周波及び
前記発振手段により発振された他の高周波を乗算する乗
算手段と、 前記乗算手段により乗算された結果から前記所定の周波
数を検波する検波手段とを備え、 前記所定の周波数に基づいて前記高調波及び前記変調波
を除去して検波を行うことを特徴とする請求項１記載の
高周波電源。 - 【請求項３】 前記検波手段は、前記乗算手段により乗
算された結果から高周波分を減衰する高周波減衰手段を
備え、当該減衰した結果から前記所定の周波数を検波す
ることを特徴とする請求項１又は２記載の高周波電源。 - 【請求項４】 前記所定の周波数は１０Ｈｚ〜５００ｋ
Ｈｚの範囲にあることを特徴とする請求項１乃至３のい
ずれか１項に記載の高周波電源。 - 【請求項５】 プラズマ処理装置の処理容器内にプラズ
マを生成するための高周波を発生する高周波発生源と、
前記プラズマの生成時に発生する高調波及び変調波を除
去して前記高周波を制御する制御手段とを備える高周波
電源の制御方法において、 前記高周波と異なる周波数の他の高周波を発振する発振
工程と、 前記高周波及び前記発振工程にて発振された他の高周波
を乗算する乗算工程と、 前記乗算工程にて乗算された結果から高周波分を減衰す
る高周波減衰工程と、 前記高周波減衰工程にて減衰された結果から前記所定の
周波数を検波する検波工程とを備え、 前記所定の周波数に基づいて前記高調波及び前記変調波
を除去して検波を行うことを特徴とする高周波電源の制
御方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375961A JP4131793B2 (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 高周波電源及びその制御方法、並びにプラズマ処理装置 |
| AU2002354459A AU2002354459A1 (en) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | High-frequency power source and its control method, and plasma processor |
| PCT/JP2002/012937 WO2003055286A1 (fr) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | Source de puissance haute frequence et son procede de commande, et processeur a plasma |
| CNB028245776A CN1305353C (zh) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | 高频电源及其控制方法、和等离子体处理装置 |
| KR1020047008844A KR100557842B1 (ko) | 2001-12-10 | 2002-12-10 | 고주파 전원 및 그 제어 방법 및 플라즈마 처리 장치 |
| US10/864,538 US8286581B2 (en) | 2001-12-10 | 2004-06-10 | High frequency power source and its control method, and plasma processing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001375961A JP4131793B2 (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 高周波電源及びその制御方法、並びにプラズマ処理装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003179030A true JP2003179030A (ja) | 2003-06-27 |
| JP4131793B2 JP4131793B2 (ja) | 2008-08-13 |
Family
ID=19184247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001375961A Expired - Lifetime JP4131793B2 (ja) | 2001-12-10 | 2001-12-10 | 高周波電源及びその制御方法、並びにプラズマ処理装置 |
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-
2001
- 2001-12-10 JP JP2001375961A patent/JP4131793B2/ja not_active Expired - Lifetime
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