JP2003257699A - High frequency power supply device for plasma generating device - Google Patents

High frequency power supply device for plasma generating device

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JP2003257699A JP2002058903A JP2002058903A JP2003257699A JP 2003257699 A JP2003257699 A JP 2003257699A JP 2002058903 A JP2002058903 A JP 2002058903A JP 2002058903 A JP2002058903 A JP 2002058903A JP 2003257699 A JP2003257699 A JP 2003257699A
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frequency power
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洋二 ▲高▼橋
Yoji Takahashi
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Tsuyoshi Umemoto
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high frequency power supply device for a plasma generating device capable of enhancing the output accuracy of the high frequency output emitted intermittently. <P>SOLUTION: The high frequency power supply device includes a first control loop (22, 24, 29) furnished with a peak value sensing part to sense the peak value of the high frequency output emitted intermittently and an output control part 22 which compares the peak value sensed by the sensing part with the set value of the output peak predetermined and controls the output peak to the set value and a second control loop (24, 28, 35a) equipped with a monitor part to sense the mean of the high frequency output emitted intermittently, a calculating means to calculate the mean of the high frequency output on the basis of the set value of peak and the duty ratio set value, and a pulse generation part 35 to generate modulation reference signals for controlling a modulation part on the basis of the mean of the high frequency output sensed by the monitor part and the mean of the high frequency output calculated by the calculating means. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はプラズマ生成装置用
高周波電源装置に係り、特に電源出力を断続してその平
均出力を制御することのできるプラズマ生成装置用高周
波電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high frequency power supply device for a plasma generator, and more particularly to a high frequency power supply device for a plasma generator capable of intermittently controlling a power output and controlling an average output thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】まず、ECR(電子サイクロトロン共
鳴)方式と呼ばれるプラズマ処理装置を例に従来技術を
説明する。このECR方式のプラズマ処理装置では、外
部より磁場を印加した真空容器中にマイクロ波を導入す
ることによりプラズマを発生する。電子は磁場によりサ
イクロトロン運動を行う。このサイクロトロン運動の周
波数とマイクロ波の周波数を共鳴させることで効率良く
プラズマを発生できる。また、試料に入射するイオンを
加速するために、試料には高周波電圧が印加される。プ
ラズマとなるガスには塩素やフッ素などのハロゲンガス
が用いられる。
2. Description of the Related Art First, a conventional technique will be described by taking a plasma processing apparatus called an ECR (electron cyclotron resonance) system as an example. In this ECR type plasma processing apparatus, plasma is generated by introducing microwaves into a vacuum container to which a magnetic field is applied from the outside. Electrons perform cyclotron motion by a magnetic field. Plasma can be efficiently generated by resonating the frequency of the cyclotron motion with the frequency of the microwave. Further, a high frequency voltage is applied to the sample in order to accelerate the ions incident on the sample. A halogen gas such as chlorine or fluorine is used as the plasma gas.

【0003】このようなプラズマ処理装置では、加工の
高精度化を図る目的で試料(ウエハ)に印加する前記高
周波電源の出力をオンオフ制御してその出力を制御して
いる。これによりエッチングしたい物質であるシリコン
(Si)と下地酸化膜との選択比を高くでき、かつアス
ペクト比依存性を低減できる。
In such a plasma processing apparatus, the output of the high frequency power source applied to a sample (wafer) is controlled to be turned on and off to control the output for the purpose of improving the accuracy of processing. This makes it possible to increase the selection ratio between silicon (Si), which is the substance to be etched, and the underlying oxide film, and reduce the aspect ratio dependency.

【0004】また、ウエハに印加する高周波電源の出力
をオンオフ制御することにより、ウエハの処理速度を低
下させずに、試料台の消耗を減らすことが可能となる。
このため、試料台交換のメンテナンス頻度を少なくする
ことができ、装置のスループットを向上させることがで
きる。
Further, by controlling the output of the high frequency power source applied to the wafer on and off, it is possible to reduce the consumption of the sample table without lowering the processing speed of the wafer.
Therefore, the frequency of maintenance for exchanging the sample table can be reduced, and the throughput of the apparatus can be improved.

【0005】図6は、平均出力とピーク出力値の関係を
説明する図である。図において、141は高周波電源の
出力の波形である。144はパルス出力のオン時間、1
45はパルス出力のオフ時間である。142は前記高周
波電源が出力する出力のピーク値であり、143は平均
出力を示すものある。 例えば、Poly Siをエッ
チングする場合、平均出力として10Wから100Wを
供給する。
FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the average output and the peak output value. In the figure, 141 is a waveform of the output of the high frequency power supply. 144 is the ON time of pulse output, 1
45 is the off time of the pulse output. 142 is a peak value of the output output from the high frequency power source, and 143 is an average output. For example, when etching Poly Si, 10 W to 100 W is supplied as an average output.

【0006】また、オンオフ制御での代表的なデューテ
ィー比(オン時間比)は20%程度であり、高周波電源
の出力のピーク出力値が200Wの場合は高周波電源の
平均出力は40W程度となる。
A typical duty ratio (ON time ratio) in the on / off control is about 20%, and when the peak output value of the high frequency power supply is 200 W, the average output of the high frequency power supply is about 40 W.

【0007】図7は、従来のプラズマ生成装置用高周波
電源装置を示す図である。1は高周波電源を操作する制
御マイコン、20はプラズマ生成装置用高周波電源装置
(以下単に高周波電源と呼ぶ)、21は高周波電源出力
のピーク値を設定するピーク値設定信号、36はオンオ
フ制御の繰り返し周波数を設定する繰り返し周波数設定
信号、37はオンオフ制御する際のオン時間幅を設定す
るオン時間幅設定信号、22は前記ピーク値設定信号2
1及びフィードバックされたピーク値検出信号30をも
とに出力ピークを操作する操作信号23を生成する出力
制御部、24は操作信号23及び後述する変調基準信号
38をもとに断続する高周波出力25を生成する変調
部、29は前記断続する高周波出力をパルス基準信号の
タイミングで検出するピーク値検出部、35は制御マイ
コンが供給する繰り返し周波数の設定信号36及びオン
時間幅設定信号37をもとに変調基準信号31及びパル
ス基準信号38を生成するパルス生成部である。パルス
生成部35は前記繰り返し周波数及びオン時間幅を表す
信号をもとに所定デューティ比を持つ矩形波を生成し、
該矩形波をパルス基準信号38とし、該パルス基準信号
38と高周波基準信号(発振器出力)を乗算した信号を
変調基準信号31として出力する。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional high frequency power supply device for a plasma generator. Reference numeral 1 is a control microcomputer for operating a high frequency power supply, 20 is a high frequency power supply device for a plasma generator (hereinafter simply referred to as a high frequency power supply), 21 is a peak value setting signal for setting a peak value of the high frequency power supply output, and 36 is on / off control repetition A repetition frequency setting signal for setting a frequency, 37 an on-time width setting signal for setting an on-time width when performing on / off control, and 22 for the peak value setting signal 2
1 and an output control unit for generating an operation signal 23 for operating an output peak based on the fed back peak value detection signal 30, and a high-frequency output 25 which is intermittent based on the operation signal 23 and a modulation reference signal 38 described later. Is a peak value detecting section for detecting the intermittent high frequency output at the timing of the pulse reference signal, and 35 is a repeat frequency setting signal 36 and an ON time width setting signal 37 supplied by the control microcomputer. It is a pulse generator that generates the modulation reference signal 31 and the pulse reference signal 38. The pulse generation unit 35 generates a rectangular wave having a predetermined duty ratio based on the signal indicating the repetition frequency and the ON time width,
The rectangular wave is used as a pulse reference signal 38, and a signal obtained by multiplying the pulse reference signal 38 and a high frequency reference signal (oscillator output) is output as a modulation reference signal 31.

【0008】まず、制御マイコン1によりピーク値設定
信号21が設定される。出力制御部22は、ピーク値設
定信号21とピーク値検出部29で検出されたピーク値
信号30をもとに高周波電源20から出力させるピーク
値を制御する操作信号23を出力する。変調部24は操
作信号23とパルス生成部35で生成された変調基準信
号をもとに断続する高周波出力25を生成する。ピーク
値検出部29はパルス基準信号38が供給されるタイミ
ングで断続する高周波出力を検出する。これにより前記
検出部は前記高周波出力のピーク値(前記断続する高周
波出力のオン期間におけるピーク出力値)を検出するこ
とができる。パルス生成部35は前記繰り返し周波数を
表す信号36及びオン時間幅を表す信号37をもとに所
定デューティ比を持つ矩形波を生成し、該矩形波をパル
ス基準信号38としてピーク値検出部29に供給しピー
ク値を検出するためのタイミング情報として使用する。
また前記パルス基準信号38と同じタイミングで断続す
る信号を変調基準信号31として生成し、該信号31を
変調器24に供給する。変調器24は前記ピーク値操作
信号23及び変調基準信号31をもとに、ピーク値操作
信号で示すピーク値並びに変調基準信号で示すデューテ
ィ比及び繰り返し周波数を持つ高周波出力を25を生成
する。
First, the control microcomputer 1 sets the peak value setting signal 21. The output control unit 22 outputs an operation signal 23 for controlling the peak value output from the high frequency power supply 20 based on the peak value setting signal 21 and the peak value signal 30 detected by the peak value detection unit 29. The modulator 24 generates an intermittent high frequency output 25 based on the operation signal 23 and the modulation reference signal generated by the pulse generator 35. The peak value detector 29 detects a high frequency output which is intermittent at the timing when the pulse reference signal 38 is supplied. Accordingly, the detection unit can detect the peak value of the high frequency output (the peak output value during the ON period of the intermittent high frequency output). The pulse generator 35 generates a rectangular wave having a predetermined duty ratio based on the signal 36 representing the repetition frequency and the signal 37 representing the ON time width, and the rectangular wave is supplied to the peak value detector 29 as a pulse reference signal 38. Used as timing information to supply and detect peak value.
Further, a signal intermittently generated at the same timing as the pulse reference signal 38 is generated as the modulation reference signal 31, and the signal 31 is supplied to the modulator 24. The modulator 24 generates a high frequency output 25 having the peak value indicated by the peak value operation signal, the duty ratio indicated by the modulation reference signal, and the repetition frequency based on the peak value operation signal 23 and the modulation reference signal 31.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】前述したような断続す
る高周波出力の平均値は、ピーク値検出部が検出したピ
ーク値にデューティ比(オン期間/オン期間+オフ期
間)を乗算することにより演算することができる。すな
わち、ピーク値検出部が検出したピーク値並びに繰り返
し周波数設定信号及びオン期間設定信号をモニタするこ
とにより所望の平均値を有する高周波出力を負荷に供給
することができる。
The average value of the intermittent high frequency output as described above is calculated by multiplying the peak value detected by the peak value detecting section by the duty ratio (ON period / ON period + OFF period). can do. That is, a high frequency output having a desired average value can be supplied to the load by monitoring the peak value detected by the peak value detection unit and the repetition frequency setting signal and the ON period setting signal.

【0010】しかしながら、断続制御された高周波出力
の実際の出力波形(パルス波形)は矩形波から歪みを生
じる。図8は断続する高周波出力の波形を示す図であ
り、図8(a)は高周波出力の断続波形、図8(b)は
その一部の拡大図である。図に示すように、前記変調部
の応答特性、部品レベルの固体差等により出力電力の立
ち上がり時や立ち下がり時の波形に差が生じる。従っ
て、前記ピーク値のモニタのみによる制御では、実際の
出力値(平均値)を前述の方法で正確に演算することは
できない。
However, the actual output waveform (pulse waveform) of the intermittently controlled high-frequency output is distorted from the rectangular wave. FIG. 8 is a diagram showing a waveform of intermittent high-frequency output, FIG. 8A is an intermittent waveform of the high-frequency output, and FIG. 8B is an enlarged view of a part thereof. As shown in the figure, there is a difference in the waveform at the time of rising or falling of the output power due to the response characteristics of the modulator, individual differences in component level, and the like. Therefore, the actual output value (average value) cannot be accurately calculated by the above-mentioned method only by controlling the peak value only by monitoring.

【0011】なお、前記負荷に供給する平均出力の変動
は半導体処理プロセスにおいて、ウエハに与えるエッチ
ング特性に大きな影響を及ぼす。また同時に同仕様の高
周波電源を使用する場合においても、例えばウエハ表面
のエッチング速度に相違が生じ、プロセス性能が異なっ
てしまうという問題が生じる。
The fluctuation of the average output supplied to the load has a great influence on the etching characteristics given to the wafer in the semiconductor processing process. Further, even when high-frequency power supplies having the same specifications are used at the same time, there arises a problem that, for example, the etching rate on the wafer surface is different, resulting in different process performance.

【0012】本発明はこれらの問題点に鑑みてなされた
もので、断続する高周波出力の出力精度を向上すること
のできるプラズマ生成装置用高周波電源装置を提供す
る。
The present invention has been made in view of these problems, and provides a high-frequency power supply device for a plasma generator capable of improving the output accuracy of intermittent high-frequency output.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記の課題を
解決するために次のような手段を採用した。
The present invention adopts the following means in order to solve the above problems.

【0014】変調基準信号及びピーク値設定信号をもと
に断続する高周波出力を生成する変調部を備えたプラズ
マ生成装置用高周波電源装置であって、該高周波電源装
置は、前記断続する高周波出力のピーク値を検出するピ
ーク値検出部、及び該ピーク値検出部が検出した前記断
続する高周波出力のピーク値と予め設定した高周波出力
のピーク設定値とを比較して前記高周波出力のピーク値
を前記ピーク設定値に制御する出力制御部を備えた第1
の制御ループと、前記断続する高周波出力の平均値を検
出するモニタ部と、前記予め設定したピーク設定値及び
デューティ比設定値をもとに前記断続する高周波出力の
平均値を演算する演算手段を備え、前記モニタ部が検出
した高周波出力の平均値と前記演算手段が演算した高周
波出力の平均値をもとに、前記変調部を制御する変調基
準信号を生成するパルス生成部を備えた第2の制御ルー
プを有する。
A high frequency power supply device for a plasma generator, comprising: a modulator for generating an intermittent high frequency output based on a modulation reference signal and a peak value setting signal, the high frequency power supply device comprising: A peak value detecting section for detecting a peak value, and comparing the peak value of the intermittent high-frequency output detected by the peak value detecting section and a preset peak value of the high-frequency output with the peak value of the high-frequency output. 1st equipped with the output control part which controls to a peak set value
Of the control loop, a monitor unit for detecting an average value of the intermittent high-frequency output, and a calculating means for calculating an average value of the intermittent high-frequency output based on the preset peak setting value and duty ratio setting value. And a pulse generator for generating a modulation reference signal for controlling the modulator based on the average value of the high frequency output detected by the monitor and the average value of the high frequency output calculated by the calculator. Control loop.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照しながら説明する。図1は、本発明の実施形態
にかかるプラズマ生成装置用の高周波電源装置を示す図
である。図において、28は断続する高周波出力の平均
値を検出するモニタ部、35aは制御マイコン1が供給
するピーク値設定信号21、繰り返し周波数の設定信号
36及びオン時間幅設定信号37をもとに変調基準信号
31及びパルス基準信号38を生成するパルス生成部で
ある。パルス生成部35aは後述するように、前記ピー
ク値設定信号、繰り返し周波数及びオン時間幅を表す信
号をもとに演算した出力の平均値と前記モニタ部がモニ
タした出力の平均値をもとに所定デューティ比を持つ矩
形波を生成し、該矩形波をパルス基準信号38として生
成する。また、該パルス基準信号38と高周波基準信号
(発振器出力)を乗算して変調基準信号31を生成す
る。39は高周波電源装置の状態を表示する表示部であ
る。なお、図において図7に示される部分と同一部分に
ついては同一符号を付してその説明を省略する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 is a diagram showing a high frequency power supply device for a plasma generation device according to an embodiment of the present invention. In the figure, 28 is a monitor unit for detecting the average value of intermittent high frequency output, and 35a is a modulation based on the peak value setting signal 21, the repetition frequency setting signal 36 and the ON time width setting signal 37 supplied from the control microcomputer 1. It is a pulse generator that generates the reference signal 31 and the pulse reference signal 38. As will be described later, the pulse generator 35a uses the average value of the outputs calculated based on the peak value setting signal, the repetition frequency and the signal representing the ON time width and the average value of the outputs monitored by the monitor unit. A rectangular wave having a predetermined duty ratio is generated, and the rectangular wave is generated as the pulse reference signal 38. Further, the pulse reference signal 38 and the high frequency reference signal (oscillator output) are multiplied to generate the modulation reference signal 31. Reference numeral 39 is a display unit for displaying the state of the high frequency power supply device. In the figure, the same parts as those shown in FIG. 7 are designated by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.

【0016】図2は、パルス生成部35aの詳細を示す
図である。図において、351はピーク値設定信号2
1、オン時間幅設定信号37及び周波数設定信号36を
もとに平均出力を演算し、該演算した平均出力とモニタ
部28が測定した平均出力34をもとに前記オン時間幅
を再設定して、オン時間幅再設定信号353を生成する
するオン時間幅再設定部、352はオン時間幅再設定信
号353及び繰り返し周波数設定信号36をもとにパル
ス基準信号38を生成するパルス基準信号生成部、35
4は負荷に供給する電力の周波数の基準となる高周波基
準信号355(例えば400kHz)を発振する発振
器、356は掛け算器であり、前記高周波基準信号35
5とパルス基準信号を乗算して変調基準信号31を生成
する。
FIG. 2 is a diagram showing the details of the pulse generator 35a. In the figure, 351 is a peak value setting signal 2
1. The average output is calculated based on the ON time width setting signal 37 and the frequency setting signal 36, and the ON time width is reset based on the calculated average output and the average output 34 measured by the monitor unit 28. And an on-time width resetting unit for generating an on-time width reset signal 353, and a pulse reference signal generation unit for generating a pulse reference signal 38 based on the on-time width reset signal 353 and the repetition frequency setting signal 36. Part, 35
Reference numeral 4 denotes an oscillator that oscillates a high-frequency reference signal 355 (for example, 400 kHz) that serves as a reference for the frequency of the power supplied to the load, and 356 is a multiplier.
5 is multiplied by the pulse reference signal to generate the modulation reference signal 31.

【0017】次に、前記オン時間幅再設定部351の詳
細を説明する。まず、ピーク値設定信号21、繰り返し
周波数設定信号36及びオン時間幅信号37から、出力
すべき平均出力を算出する。例えばピーク値設定信号2
1の設定値が200W、オン時間幅設定信号37及び繰
り返し周波数設定信号36をもとに設定したデューティ
ー比の値が20%(オン時間比)であるとき、平均出力
値が40Wとなるような出力設定値を演算する。なお、
オン時間幅設定信号37に代えてデューティ比を表す信
号を入力することができる。この場合は繰り返し周波数
設定信号36は不要となる。
Next, details of the on-time width resetting unit 351 will be described. First, the average output to be output is calculated from the peak value setting signal 21, the repetition frequency setting signal 36, and the ON time width signal 37. For example, peak value setting signal 2
When the set value of 1 is 200 W and the value of the duty ratio set based on the ON time width setting signal 37 and the repetition frequency setting signal 36 is 20% (ON time ratio), the average output value becomes 40 W. Calculate the output set value. In addition,
Instead of the ON time width setting signal 37, a signal representing the duty ratio can be input. In this case, the repetition frequency setting signal 36 becomes unnecessary.

【0018】次いで、前記演算した出力設定値と前記モ
ニタ部が測定した平均出力値と比較し、この比較結果を
もとに前記オン時間幅を再設定して、オン時間幅再設定
信号353を生成する。例えば、モニタ部で測定した平
均出力34の値が、基準値となる時間平均出力信号40
Wよりも大きい場合は、高周波電源から出力される平均
出力が大きいと判断し、オン時間幅を狭くして平均出力
値を下げるようにオン時間幅を設定したオン時間幅再設
定信号353を出力する。また、モニタ部で測定した平
均出力34の値が、基準値となる時間平均出力40Wよ
りも小さい場合は、高周波電源から出力される平均出力
が小さいと判断し、オン時間幅を広くして平均出力値を
上げるようにオン時間幅を設定したオン時間幅再設定信
号353を出力する。
Next, the calculated output set value is compared with the average output value measured by the monitor unit, and the ON time width is reset based on the comparison result, and the ON time width reset signal 353 is set. To generate. For example, the value of the average output 34 measured by the monitor unit serves as a reference value for the time average output signal 40.
When it is larger than W, it is determined that the average output output from the high frequency power supply is large, and the ON time width reset signal 353 in which the ON time width is set so as to narrow the ON time width and lower the average output value is output. To do. Further, when the value of the average output 34 measured by the monitor unit is smaller than the time average output 40W serving as the reference value, it is determined that the average output output from the high frequency power source is small, and the ON time width is widened to average. An on-time width reset signal 353 in which the on-time width is set so as to increase the output value is output.

【0019】パルス基準信号生成部352は前記再設定
信号353及び周波数設定信号36をもとにパルス基準
信号38を生成し、更にパルス基準信号38は掛け算器
356により高周波基準信号355と乗算されて変調基
準信号31を生成する。
The pulse reference signal generator 352 generates a pulse reference signal 38 based on the reset signal 353 and the frequency setting signal 36, and the pulse reference signal 38 is multiplied by a high frequency reference signal 355 by a multiplier 356. The modulated reference signal 31 is generated.

【0020】図3は、パルス生成部の各部波形を示す図
であり、図3(a)は高周波基準信号355の波形、図
3(b)はパルス基準信号38の波形、図3(c)は変
調基準信号をそれぞれ示す。なお、図において、111
はパルス基準信号及び変調基準信号のオン期間、112
はパルス基準信号及び変調基準信号のオフ期間、113
は繰り返し周波数設定信号の周波数(周期)を示す。
3A and 3B are diagrams showing waveforms of various parts of the pulse generator. FIG. 3A shows the waveform of the high frequency reference signal 355, FIG. 3B shows the waveform of the pulse reference signal 38, and FIG. 3C. Denote modulation reference signals, respectively. In the figure, 111
Is the ON period of the pulse reference signal and the modulation reference signal, 112
Is an off period of the pulse reference signal and the modulation reference signal, 113
Indicates the frequency (cycle) of the repetition frequency setting signal.

【0021】図4は、表示部39を備えた高周波電源装
置20の例を示す図である。図において、41は高周波
電源本体を収納したケース、42はケース前面に配置し
たパネル、43,44,45はそれぞれ表示器であり、
前記デューティ比、繰り返し周波数、ピーク値設定信
号、モニタ部で測定した平均出力等を表示する。また、
46,47,48,は設定ボタンであり、前記デューテ
ィ比、繰り返し周波数、ピーク値設定信号等を設定入力
することができる。また、前記前記デューティ比、繰り
返し周波数、ピーク値設定信号等から設定される出力の
指令値及び前記平均出力との偏差を表示し、更に警報す
ることもできる。なお、前記設定ボタンを備えることに
より、制御マイコン1の設置場所まで出向くことなく各
種設定を行うことができる。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the high frequency power supply device 20 provided with the display unit 39. In the figure, 41 is a case accommodating the high frequency power supply main body, 42 is a panel arranged on the front of the case, and 43, 44 and 45 are indicators,
The duty ratio, repetition frequency, peak value setting signal, average output measured by the monitor unit, etc. are displayed. Also,
Reference numerals 46, 47, and 48 denote setting buttons, through which the duty ratio, repetition frequency, peak value setting signal, etc. can be set and input. Further, it is also possible to display the command value of the output set from the duty ratio, the repetition frequency, the peak value setting signal, etc. and the deviation from the average output, and to give an alarm. By providing the setting button, various settings can be performed without going to the installation place of the control microcomputer 1.

【0022】次に、図1に示す高周波電源装置の動作を
説明する。図に示すように本実施形態に係る高周波電源
装置は、高周波電源出力のピーク値を制御するフィード
バックループ(出力制御部22、変調部24,ピーク値
検出部29)である第1の制御ループと、高周波電源出
力の平均出力を制御するフィードバックループ(変調部
24,モニタ部28、パルス生成部35a)である第2
の制御ループを備える。
Next, the operation of the high frequency power supply device shown in FIG. 1 will be described. As shown in the figure, the high frequency power supply device according to the present embodiment includes a first control loop that is a feedback loop (output control unit 22, modulation unit 24, peak value detection unit 29) that controls the peak value of the high frequency power supply output. A second feedback loop (modulation unit 24, monitor unit 28, pulse generation unit 35a) for controlling the average output of the high frequency power supply output
Control loop.

【0023】まず第1制御ループの説明を行う。制御マ
イコン1によりピーク値設定信号21を設定する。出力
制御部22では、ピーク値設定信号21とピーク値検出
部29で検出されたピーク値信号30によりピーク値操
作信号23を出力する。変調部24は前記操作信号23
と、パルス生成部35aで生成さた図3(c)に示す変
調基準信号(高周波電源の出力基本周波数成分、所定デ
ューティ比でパルス状にオンオフを繰り返すパルス基準
信号成分を含む)を乗算して変調及び増幅し、増幅出力
を図示しない負荷に供給する。ピーク値検出部29は、
前記増幅出力、すなわち断続する高周波出力を検出し、
検出したピーク値信号を出力制御部22にフィードバッ
クする。なお、このとき、前記検出したピーク値信号を
制御マイコン1に供給し、制御マイコン側でデータを収
集できるようにしておくとよい。
First, the first control loop will be described. The peak value setting signal 21 is set by the control microcomputer 1. The output control unit 22 outputs the peak value operation signal 23 based on the peak value setting signal 21 and the peak value signal 30 detected by the peak value detection unit 29. The modulation unit 24 uses the operation signal 23
And the modulation reference signal (including the output reference frequency component of the high-frequency power supply and the pulse reference signal component that repeats ON / OFF in a pulse shape at a predetermined duty ratio) shown in FIG. 3C generated by the pulse generation unit 35a. It is modulated and amplified, and the amplified output is supplied to a load (not shown). The peak value detection unit 29
The amplified output, that is, the intermittent high-frequency output is detected,
The detected peak value signal is fed back to the output control unit 22. At this time, it is preferable to supply the detected peak value signal to the control microcomputer 1 so that the control microcomputer side can collect data.

【0024】次に第2の制御ループの説明を行う。前記
モニタ部28は断続する高周波出力25の時間平均値を
モニタリングする。モニタリングの方法としては、例え
ば熱電対のように高周波出力を熱起電力に変換して検出
する熱電対方式が知られている。前記モニタ部28のモ
ニタ出力(断続する高周波出力25の時間平均値)32
は前記パルス生成部35a及び制御マイコン1にフィー
ドバックする。このときモニタ出力32を表示部39に
表示することができる。
Next, the second control loop will be described. The monitor unit 28 monitors the time average value of the intermittent high frequency output 25. As a monitoring method, for example, a thermocouple method in which a high-frequency output is converted into a thermoelectromotive force and detected, such as a thermocouple, is known. Monitor output of the monitor unit 28 (time average value of intermittent high-frequency output 25) 32
Feeds back to the pulse generator 35a and the control microcomputer 1. At this time, the monitor output 32 can be displayed on the display unit 39.

【0025】図5は高周波電源装置20の他の例を示す
図である。モニタ部28は外付けとすることができる。
すなわち小型化が困難であるモニタ部を高周波電源20
とは別体とすることにより、前記高周波電源装置を小型
軽量とすることができる。
FIG. 5 is a diagram showing another example of the high frequency power supply device 20. The monitor unit 28 can be externally attached.
That is, it is difficult to reduce the size of the monitor unit by using the high frequency power source 20.
By making it separate from, the high-frequency power supply device can be made compact and lightweight.

【0026】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、高周波電源出力の平均出力を制御するフィードバッ
クループ(変調部24,モニタ部28、パルス生成部3
5a)である第2の制御ループを備え、前記断続する高
周波出力の平均値をモニタリングしながら高周波電源出
力のデューティ比を制御するので、例えば、前記変調部
の応答特性、部品レベルの固体差等により出力出力の立
ち上がり時や立ち下がり時の波形に差が生じる場合であ
っても、所望の出力値を有する高周波出力を得ることが
できる。従って、この電源を用いることにより、半導体
プロセスに与える影響を低減することができる。例え
ば、ウエハに与えるエッチング特性のばらつきを低減し
均質なウエハ処理を行うことができる。また、前記第1
のフィードバックループを備えることにより更に変動の
少ない高周波出力の平均値を得ることができる。
As described above, according to this embodiment, the feedback loop (modulation unit 24, monitor unit 28, pulse generation unit 3) for controlling the average output of the high frequency power supply output.
5a), which controls the duty ratio of the high-frequency power supply output while monitoring the average value of the intermittent high-frequency output, so that, for example, the response characteristic of the modulator, individual difference in component level, etc. As a result, a high-frequency output having a desired output value can be obtained even when there is a difference in the waveform of the output when the output rises or falls. Therefore, by using this power supply, the influence on the semiconductor process can be reduced. For example, it is possible to reduce variations in etching characteristics given to the wafer and perform uniform wafer processing. Also, the first
By providing the feedback loop (1), it is possible to obtain the average value of the high frequency output with less fluctuation.

【0027】なお、制御マイコン1はピーク値設定信号
21を予め設定した複数の設定信号(例えば第1,第2
の設定信号)から選択して出力することができる。この
場合、変調部は、例えば前記変調基準信号のオン期間に
前記第1の設定信号で示す振幅の高周波出力を生成し、
前記変調基準信号のオフ期間に前記第2の設定信号で示
す振幅の高周波出力を生成するようにしてもよい。この
場合は断続する高周波出力に代えて振幅が前記第1及び
第2の設定信号で示す値間で変動する高周波出力とな
る。例えば第1の設定信号が高電位に、第2の設定信号
が低電位に設定している場合において、例えば出力が低
下した場合は前記オン期間を増大するように、また出力
が上昇した場合は前記オン期間を減少するように制御す
ればよい。
The control microcomputer 1 uses the plurality of setting signals (eg, the first and second setting signals) in which the peak value setting signal 21 is set in advance.
Setting signal) can be selected and output. In this case, the modulator generates a high frequency output having the amplitude indicated by the first setting signal during the ON period of the modulation reference signal, for example.
A high frequency output having the amplitude indicated by the second setting signal may be generated during the off period of the modulation reference signal. In this case, instead of the intermittent high-frequency output, the high-frequency output whose amplitude fluctuates between the values indicated by the first and second setting signals is obtained. For example, when the first setting signal is set to a high potential and the second setting signal is set to a low potential, for example, when the output decreases, the ON period is increased, and when the output increases. The on period may be controlled to be reduced.

【0028】[0028]

【発明の効果】以上説明したように、断続する高周波出
力の出力精度を向上することのできるプラズマ生成装置
用高周波電源装置を提供することができる。
As described above, it is possible to provide a high-frequency power supply device for a plasma generator, which can improve the output accuracy of intermittent high-frequency output.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の実施形態にかかるプラズマ生成処理装
置用電源装置を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a power supply device for a plasma generation processing apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】パルス生成部の詳細を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing details of a pulse generation unit.

【図3】パルス生成部の各部波形を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a waveform of each part of a pulse generator.

【図4】表示部を備えた高周波電源装置を示す図であ
る。
FIG. 4 is a diagram showing a high frequency power supply device including a display unit.

【図5】高周波電源装置の他の例を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another example of a high frequency power supply device.

【図6】平均出力とピーク出力の関係を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing a relationship between average output and peak output.

【図7】従来のプラズマ生成装置用高周波電源装置を示
す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a conventional high-frequency power supply device for a plasma generation device.

【図8】断続する高周波出力の出力波形を示す図であ
る。
FIG. 8 is a diagram showing an output waveform of intermittent high-frequency output.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 制御マイコン 20 高周波電源装置 22 出力制御部 24 変調部 28 モニタ部 29 ピーク値検出部 35、35a パルス生成部 39 出力表示部、 351 オン時間幅再設定部 352 パルス基準信号生成部 354 発振器 356 掛け算器 1 control microcomputer 20 high frequency power supply 22 Output control unit 24 Modulator 28 Monitor 29 Peak value detector 35, 35a pulse generator 39 Output display, 351 ON time width resetting section 352 pulse reference signal generator 354 oscillator 356 multiplier

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ▲高▼橋 洋二 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立ハイテクノロジーズ設計・製造統括 本部笠戸事業所内 (72)発明者 金清 任光 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立ハイテクノロジーズ設計・製造統括 本部笠戸事業所内 (72)発明者 梅本 強志 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立ハイテクノロジーズ設計・製造統括 本部笠戸事業所内   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor ▲ Takahashi Yoji             Yamaguchi Prefecture Kudamatsu City Oita Toyoi 794 Stock Association             Hitachi High-Technologies Corporation Design / Manufacturing             Headquarters Kasado Office (72) Inventor Kim Kiyoshi Nemitsu             Yamaguchi Prefecture Kudamatsu City Oita Toyoi 794 Stock Association             Hitachi High-Technologies Corporation Design / Manufacturing             Headquarters Kasado Office (72) Inventor Tsuyoshi Umemoto             Yamaguchi Prefecture Kudamatsu City Oita Toyoi 794 Stock Association             Hitachi High-Technologies Corporation Design / Manufacturing             Headquarters Kasado Office

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 変調基準信号及びピーク値設定信号をも
とに断続する高周波出力を生成する変調部を備えたプラ
ズマ生成装置用高周波電源装置であって、該高周波電源
装置は、 前記断続する高周波出力のピーク値を検出するピーク値
検出部、及び該ピーク値検出部が検出した前記断続する
高周波出力のピーク値と予め設定した高周波出力のピー
ク設定値とを比較して前記高周波出力のピーク値を前記
ピーク設定値に制御する出力制御部を備えた第1の制御
ループと、 前記断続する高周波出力の平均値を検出するモニタ部
と、前記予め設定したピーク設定値及びデューティ比設
定値をもとに前記断続する高周波出力の平均値を演算す
る演算手段を備え、前記モニタ部が検出した高周波出力
の平均値と前記演算手段が演算した高周波出力の平均値
をもとに、前記変調部を制御する変調基準信号を生成す
るパルス生成部を備えた第2の制御ループを有すること
を特徴とするプラズマ生成装置用高周波電源装置。
1. A high frequency power supply device for a plasma generator, comprising: a modulator for generating an intermittent high frequency output based on a modulation reference signal and a peak value setting signal, wherein the high frequency power supply device is the intermittent high frequency power supply. A peak value detection unit for detecting a peak value of the output, and a peak value of the high frequency output by comparing a peak value of the intermittent high frequency output detected by the peak value detection unit with a preset peak value of the high frequency output A first control loop including an output control unit for controlling the peak set value, a monitor unit for detecting an average value of the intermittent high-frequency output, and a preset peak set value and duty ratio set value. And a calculation means for calculating an average value of the intermittent high-frequency output, and an average value of the high-frequency output detected by the monitor section and an average value of the high-frequency output calculated by the calculation means. Based on a plasma generating device for high-frequency power supply device, characterized in that it comprises a second control loop which includes a pulse generator for generating a modulation reference signal for controlling the modulation unit.
【請求項2】 請求項1の記載において、 前記高周波電源装置は前記ピーク値設定信号を切り替え
て設定する設定切り替え手段を備えたことを特徴とする
プラズマ生成装置用高周波電源装置。
2. The high frequency power supply device for a plasma generator according to claim 1, wherein the high frequency power supply device includes a setting switching unit that switches and sets the peak value setting signal.
【請求項3】 請求項1ないし請求項2の何れか1の記
載において、 前記出力モニタ部は熱電対方式のモニタであることを特
徴とするプラズマ生成装置用高周波電源装置。
3. The high frequency power supply device for a plasma generator according to claim 1, wherein the output monitor unit is a thermocouple monitor.
【請求項4】 請求項1ないし請求項3の何れか1の記
載において、 前記パルス生成部は、少なくとも前記モニタ部が検出し
た高周波出力の平均値及び前記演算手段が演算した高周
波出力の平均値を表示する表示部を備えたことを特徴と
するプラズマ生成装置用高周波電源装置。
4. The pulse generation unit according to claim 1, wherein the pulse generation unit has at least an average value of high-frequency outputs detected by the monitor unit and an average value of high-frequency outputs calculated by the calculation unit. A high-frequency power supply device for a plasma generation device, comprising: a display unit for displaying.
【請求項5】 変調基準信号をもとに断続する高周波出
力を生成する変調部を備えたプラズマ生成装置用高周波
電源装置であって、該高周波電源装置は、 前記断続する高周波出力の平均値を検出するモニタ部
と、前記高周波出力のピーク値設定信号及びデューティ
比設定信号をもとに前記断続する高周波出力の平均値を
演算する演算手段を備え、 前記モニタ部が検出した高周波出力の平均値と前記演算
手段が演算した高周波出力の平均値をもとに、前記変調
部を制御することを特徴とするプラズマ生成装置用高周
波電源装置。
5. A high-frequency power supply device for a plasma generator, comprising: a modulator for generating an intermittent high-frequency output based on a modulation reference signal, wherein the high-frequency power supply device calculates an average value of the intermittent high-frequency output. An average value of the high frequency output detected by the monitor section, comprising a monitor section for detecting, and a calculating means for calculating the average value of the intermittent high frequency output based on the peak value setting signal and the duty ratio setting signal of the high frequency output. And a high-frequency power supply device for a plasma generator, which controls the modulator based on an average value of the high-frequency output calculated by the calculation means.
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