【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、半導体製造装置や液晶製造装置を構成する真空装置に用いて好適なマッチング制御装置及びマッチング制御方法及び、真空装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体製造装置や液晶製造装置内の基板やウェハを成膜あるいはエッチング処理を行う真空装置に用いられる高周波電源のマッチング制御方法としては、基板やウェハ毎に自動マッチング制御を行うか、あるいは予め決められた回数に基づいて自動マッチングを行う周期を決定して、放電をかけるようにしている。
【０００３】
ところで、マッチング制御装置の動作寿命を延ばすという目的で、従来は回数を設定して自動マッチングを行う周期を決定する方式がよく利用されている。
図３は、回数設定方式による従来のマッチング制御処理を示すフローチャートである。
この図において、放電準備が完了すると（ステップ１）、固定マッチング動作を行うかあるいは自動マッチング動作を行うかを、予め設定された回数に基づいて判定する（ステップ２）。設定回数未満で固定マッチング動作を行う場合はステップ２からステップ３へ進み、固定マッチング動作で放電を開始する（ステップ６）。これに対し、設定回数に達し自動マッチング動作を行う場合はステップ２からステップ４へ進み、回数設定を決めるカウンタをクリア（ステップ５）した後、自動マッチング動作で放電を開始する（ステップ６）。
【０００４】
一方、瞬時的な負荷変動に対しては応答することなく安定なインピーダンスのマッチング動作を可能にした従来技術として、高周波電源への反射電力を検出して、変化があった場合に一定時間だけ自動マッチング動作を停止させるようにしたものがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平７−３２１５８９号公報（第３頁、図１）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来のマッチング制御方法においては、予め決められた回数に基づいて自動マッチング動作と固定マッチング動作との切り替えを行うようにしているが、除々に変化するプロセス状態に対しては十分に対応することができず、このため放電エラーが生じたり、マッチング制御装置の寿命が低下するという問題がある。
【０００７】
また、反射電力が変化した場合にのみ自動マッチング動作を停止させるものにおいては、安定なインピーダンスのマッチング動作を実現できるものの、反射波以外の変化があった場合には十分な対処が困難であるという問題がある。
【０００８】
本発明は係る点に鑑みてなされたものであり、除々に変化するプロセス状態に対して十分に対応することができ、また反射波以外の変化があった場合でも対応できて、装置の長寿命化を図ることができるマッチング制御装置及びマッチング制御方法及び、上記マッチング制御装置を用いた真空装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明のマッチング制御装置は、高周波電源と真空チャンバとの間のインピーダンスの整合をとる整合器を有し、この整合器のマッチング動作を制御するマッチング制御装置において、前記高周波電源によって前記真空チャンバに高周波電力を印加することで真空チャンバ内にプラズマを発生させて、前記高周波電源の出力から進行波及び反射波夫々の信号を収集するとともに、前記整合器からＶｐｐ信号及びＶｄｃ信号並びにマッチング位置に関する情報を収集する切替判定情報収集手段と、前記切替判定情報収集手段で収集された各種データが、予め必要最低限の自動マッチング回数となるように演算し放電条件に応じた値とした許容値内にあれば前記整合器を固定マッチング動作に切り替え、前記許容値外であれば前記整合器を自動マッチング動作に切り替えるマッチング動作制御手段と、を具備することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に係る発明のマッチング制御方法は、高周波電源と真空チャンバとの間のインピーダンスの整合をとる整合器を有し、この整合器のマッチング動作を制御するマッチング制御方法において、前記高周波電源によって前記真空チャンバに高周波電力を印加することで真空チャンバ内にプラズマを発生させて、前記高周波電源の出力から進行波及び反射波夫々の信号を収集するとともに、前記整合器からＶｐｐ信号及びＶｄｃ信号並びにマッチング位置に関するデータを収集し、収集した各種データが、予め必要最低限の自動マッチング回数となるように演算し放電条件に応じた値とした許容値内にある間は前記整合器を固定マッチング動作させ、前記許容値外であれば自動マッチング動作させることを特徴とする。
【００１１】
請求項１及び請求項２によれば、高周波電源によって真空チャンバに高周波電力を印加することで真空チャンバ内にプラズマを発生させて、高周波電源の出力から得られる、放電に関する情報即ち進行波、反射波、Ｖｐｐ信号、Ｖｄｃ信号及びマッチング位置に関する情報が所定の許容値内にあれば整合器を固定マッチング動作に切り替え、許容値外であれば整合器を自動マッチング動作に切り替える。許容値については、必要最低限の自動マッチング回数となるように演算し放電条件に応じた値とする。
【００１２】
したがって、放電条件に関する各種信号及びデータと比較する許容値を、必要最小限の値に設定することでマッチング動作回数の低減が可能となり、また進行波、反射波、Ｖｐｐ信号、Ｖｄｃ信号及びマッチング位置に関する情報に基づいてマッチング動作を制御するので、除々に変化するプロセス状態に対して十分に対応することができ、これにより装置の長寿命化が可能となる。また、反射波以外の変化があった場合でもマッチング動作を制御することができる。
【００１３】
請求項３に係る発明の真空装置は、真空チャンバと、高周波電源と、請求項１に記載のマッチング制御装置と、を具備したことを特徴とする。
【００１４】
この構成によれば、請求項１に記載のマッチング制御装置を具備するので、長期に亘って使用可能な信頼性の高い真空装置を実現することができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るマッチング制御装置を具備した真空装置の構成を示すブロック図である。なお、この真空装置は半導体製造装置や液晶製造装置に用いられるものである。
図１において、真空装置１は、高周波電源２と、高周波電源２と真空チャンバ３との間のインピーダンスマッチングを行う整合器４と、この整合器４におけるマッチング動作を制御するマッチング制御装置５とを備えて構成される。
【００１６】
高周波電源２は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を出力する。高周波電源２によって真空チャンバ３に高周波電力を印加し真空チャンバ３にプラズマを発生させることによって、整合器４からＶｐｐ信号及びＶｄｃ信号が出力される。また、高周波電源２による高周波電力の印加後、整合器４からマッチング位置に関する情報が得られる。
マッチング制御装置５は、図示せぬマイクロコンピュータ（以下、マイコンと言う）とこのマイコンを制御するためのプログラムを書き込んだメモリを有しており、高周波電源２の出力から進行波及び反射波夫々の信号を収集するとともに、整合器４からのＶｐｐ信号及びＶｄｃ信号並びにマッチング位置に関する情報などの放電に関するデータを収集する切替判定情報収集手段５ａと、これらの収集したデータが予め設定された許容値内にある間は整合器４を固定マッチング動作に切り替え、許容値外になるとその時点で自動マッチング動作に切り替えるマッチング動作制御手段５ｂとを具備して構成される。このマッチング動作の切り替え指示は、コントロール信号にて行われる。
【００１７】
上記許容値は、予め必要最低限の自動マッチング回数となるように演算し、放電条件に応じた値としたものである。許容値をこのような値に設定することで整合器４におけるマッチング動作回数の低減が可能となり、これによりマッチング制御装置５の長寿命化が可能となる。
【００１８】
次に、図２に示すフローチャートを参照してマッチング制御装置５の動作について説明する。
高周波電源２により真空チャンバ３に高周波電力を印加して真空チャンバ３にプラズマを発生させるための放電準備が完了すると（ステップ１０）、マッチング制御装置５は自動マッチング実行フラグがオンになっているかどうかを判定する（ステップ１１）。自動マッチング実行フラグがオンになっている場合は、自動マッチング動作を選択する（ステップ１２）。これに対して、自動マッチング実行フラグがオフになっている場合は、固定マッチング動作を選択する（ステップ１３）。
【００１９】
自動マッチング動作又は固定マッチング動作のいずれかを選択した後、高周波電源２に放電を開始する指令を与える（ステップ１４）。そして、高周波電源２による高周波電力の印加後、放電に関するデータの収集を行う（ステップ１５）。すなわち、高周波電源２からは進行波及び反射波を収集し、整合器４からはＶｐｐ信号及びＶｄｃ信号並びにマッチング位置に関する情報を収集する。
【００２０】
放電に関するデータを収集した後、これらのデータが予め設定された許容値内であるか否かを判定する（ステップ１６）。この判定において、許容値内である場合は自動マッチング動作フラグをオフに設定し（ステップ１７）、許容値外である場合は自動マッチング動作フラグをオンに設定する（ステップ１８）。自動マッチング動作フラグをオフ又はオンのいずれかに設定した後、放電処理を完了する（ステップ１９）。
【００２１】
このように、本実施の形態の真空装置１は、高周波電源２による高周波電力の印加後、マッチング制御装置５は切替判定情報収集手段５ａが放電に関する情報即ち進行波、反射波、Ｖｐｐ信号、Ｖｄｃ信号及びマッチング位置に関する情報が所定の許容値内にあるかどうかを判定し、許容値内にあればマッチング動作制御手段５ｂが整合器４を固定マッチング動作に切り替え、許容値外であれば整合器４を自動マッチング動作に切り替える。
【００２２】
したがって、放電条件に関する各種信号及びデータと比較する許容値を必要最小限の値に設定することでマッチング動作回数の低減が可能となり、また進行波、反射波、Ｖｐｐ信号、Ｖｄｃ信号及びマッチング位置に関する情報に基づいてマッチング動作を制御するので、除々に変化するプロセス状態に対して十分に対応することができ、これにより長寿命化が図れるマッチング制御装置を実現できる。また、反射波以外の変化があった場合でもマッチング動作を制御することができる。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１及び請求項２に係る発明のマッチング制御装置及びマッチング制御方法によれば、高周波電源により真空チャンバに高周波電力を印加して真空チャンバにプラズマを発生させる放電開始後、放電に関する情報即ち進行波、反射波、Ｖｐｐ信号、Ｖｄｃ信号及びマッチング位置に関する情報が所定の許容値内にあれば整合器を固定マッチング動作に切り替え、許容値外であれば整合器を自動マッチング動作に切り替えるので、放電条件に関する各種信号及びデータと比較する許容値を必要最小限の値に設定することでマッチング動作回数の低減が可能となり、また進行波、反射波、Ｖｐｐ信号、Ｖｄｃ信号及びマッチング位置に関する情報に基づいてマッチング動作を制御するので、除々に変化するプロセス状態に対して十分に対応することができ、これにより装置の長寿命化が可能となる。また、反射波以外の変化があった場合でもマッチング動作を制御することができる。
【００２４】
請求項３に係る発明の真空装置によれば、請求項１に記載のマッチング制御装置を具備するので、長期に亘って使用可能な信頼性の高い真空装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係る真空装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る真空装置におけるマッチング制御を説明するためのフローチャートである。
【図３】従来のマッチング制御装置の動作を説明するためのフローチャートである。
【符号の説明】
１ 真空装置
２ 高周波電源
３ 真空チャンバ
４ 整合器
５ マッチング制御装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a matching control device, a matching control method, and a vacuum device suitable for use in, for example, a vacuum device constituting a semiconductor manufacturing device or a liquid crystal manufacturing device.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as a matching control method of a high-frequency power supply used for a vacuum apparatus for forming or etching a substrate or a wafer in a semiconductor manufacturing apparatus or a liquid crystal manufacturing apparatus, automatic matching control is performed for each substrate or wafer, or The period for performing the automatic matching is determined based on the determined number of times, and discharge is performed.
[0003]
By the way, for the purpose of extending the operating life of the matching control device, a method of setting the number of times and determining a period for performing the automatic matching is often used.
FIG. 3 is a flowchart showing a conventional matching control process using the number-of-times setting method.
In this figure, when the preparation for discharging is completed (step 1), it is determined whether to perform the fixed matching operation or the automatic matching operation based on a preset number of times (step 2). When the fixed matching operation is performed with less than the set number of times, the process proceeds from step 2 to step 3 to start discharging by the fixed matching operation (step 6). On the other hand, when the set number of times has been reached and the automatic matching operation is to be performed, the process proceeds from step 2 to step 4, where the counter for setting the number of times is cleared (step 5), and then the discharge is started by the automatic matching operation (step 6).
[0004]
On the other hand, as a conventional technology that enables stable impedance matching operation without responding to instantaneous load fluctuation, the reflected power to the high-frequency power supply is detected, and if there is a change, it is automatically set for a certain period of time. There is one in which the matching operation is stopped (for example, see Patent Document 1).
[0005]
[Patent Document 1]
JP-A-7-321589 (page 3, FIG. 1)
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional matching control method, the switching between the automatic matching operation and the fixed matching operation is performed based on a predetermined number of times, but it sufficiently responds to the gradually changing process state. Therefore, there is a problem that a discharge error occurs and the life of the matching control device is shortened.
[0007]
Also, in the case where the automatic matching operation is stopped only when the reflected power changes, a stable impedance matching operation can be realized, but it is difficult to sufficiently cope with a change other than the reflected wave. There's a problem.
[0008]
The present invention has been made in view of the above point, and can sufficiently cope with a gradually changing process state, and can cope with a change other than a reflected wave, and has a long service life of the device. It is an object of the present invention to provide a matching control device and a matching control method capable of realizing, and a vacuum device using the above matching control device.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
A matching control device according to a first aspect of the present invention includes a matching device that matches impedance between a high-frequency power supply and a vacuum chamber, and controls a matching operation of the matching device. A plasma is generated in the vacuum chamber by applying high-frequency power to the vacuum chamber, and signals of the traveling wave and the reflected wave are collected from the output of the high-frequency power supply, and the Vpp signal and the Vdc signal and the Switching determination information collecting means for collecting information about the matching position, and various data collected by the switching determination information collecting means are calculated in advance so as to be the minimum necessary number of automatic matchings and set to a value according to a discharge condition. If it is within the allowable value, the matching device is switched to the fixed matching operation. Characterized by comprising a matching operation control means for switching the vessel the automatic matching operation, the.
[0010]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a matching control method including a matching device for matching impedance between a high-frequency power supply and a vacuum chamber, and controlling a matching operation of the matching device. A plasma is generated in the vacuum chamber by applying high-frequency power to the vacuum chamber, and signals of the traveling wave and the reflected wave are collected from the output of the high-frequency power supply, and the Vpp signal and the Vdc signal and the Data on the matching position is collected, and while the collected various data are within the allowable value which is calculated in advance to be the minimum necessary number of automatic matchings and is a value corresponding to the discharge condition, the matching device is fixedly matched. The automatic matching operation is performed when the value is outside the allowable value.
[0011]
According to claims 1 and 2, plasma is generated in the vacuum chamber by applying high-frequency power to the vacuum chamber by the high-frequency power supply, and information on discharge, that is, traveling wave, reflection obtained from the output of the high-frequency power supply. If the information on the wave, the Vpp signal, the Vdc signal, and the matching position is within a predetermined allowable value, the matching device is switched to the fixed matching operation, and if not, the matching device is switched to the automatic matching operation. The allowable value is calculated so as to be the minimum necessary number of automatic matchings, and is set to a value according to the discharge condition.
[0012]
Therefore, the number of matching operations can be reduced by setting the permissible value to be compared with various signals and data relating to the discharge condition to the necessary minimum value, and the traveling wave, reflected wave, Vpp signal, Vdc signal and matching position can be reduced. Since the matching operation is controlled on the basis of the information on the process information, it is possible to sufficiently cope with the gradually changing process state, thereby making it possible to extend the life of the apparatus. Further, even when there is a change other than the reflected wave, the matching operation can be controlled.
[0013]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a vacuum apparatus including a vacuum chamber, a high-frequency power supply, and the matching control device according to the first aspect.
[0014]
According to this configuration, since the matching control device according to the first aspect is provided, a highly reliable vacuum device that can be used for a long time can be realized.
[0015]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vacuum device provided with a matching control device according to one embodiment of the present invention. This vacuum device is used in a semiconductor manufacturing device or a liquid crystal manufacturing device.
In FIG. 1, a vacuum apparatus 1 includes a high-frequency power supply 2, a matching device 4 that performs impedance matching between the high-frequency power supply 2 and the vacuum chamber 3, and a matching control device 5 that controls a matching operation in the matching device 4. It is configured with.
[0016]
The high frequency power supply 2 outputs, for example, 13.56 MHz high frequency power. By applying high-frequency power to the vacuum chamber 3 by the high-frequency power supply 2 to generate plasma in the vacuum chamber 3, the matching unit 4 outputs a Vpp signal and a Vdc signal. After the application of the high-frequency power by the high-frequency power supply 2, information on the matching position is obtained from the matching unit 4.
The matching control device 5 includes a microcomputer (not shown) (not shown) and a memory in which a program for controlling the microcomputer is written. A switching determination information collecting unit 5a for collecting signals and discharging data such as a Vpp signal and a Vdc signal from the matching unit 4 and information on a matching position; And the matching operation control means 5b which switches the matching device 4 to the fixed matching operation during the period, and switches to the automatic matching operation at the time when the matching device 4 is out of the allowable value. This matching operation switching instruction is performed by a control signal.
[0017]
The above-mentioned allowable value is calculated in advance so as to be the minimum necessary number of automatic matchings, and is set to a value according to the discharge condition. By setting the allowable value to such a value, the number of matching operations in the matching device 4 can be reduced, and the life of the matching control device 5 can be extended.
[0018]
Next, the operation of the matching control device 5 will be described with reference to the flowchart shown in FIG.
When the high-frequency power supply 2 applies high-frequency power to the vacuum chamber 3 to prepare for discharge for generating plasma in the vacuum chamber 3 (step 10), the matching control device 5 determines whether the automatic matching execution flag is on. Is determined (step 11). If the automatic matching execution flag is on, an automatic matching operation is selected (step 12). On the other hand, when the automatic matching execution flag is off, the fixed matching operation is selected (step 13).
[0019]
After selecting either the automatic matching operation or the fixed matching operation, a command to start discharging is given to the high-frequency power supply 2 (step 14). Then, after the application of the high-frequency power by the high-frequency power supply 2, data on the discharge is collected (step 15). That is, a traveling wave and a reflected wave are collected from the high-frequency power supply 2, and a Vpp signal and a Vdc signal, and information on a matching position are collected from the matching unit 4.
[0020]
After collecting data on the discharge, it is determined whether or not these data are within a preset allowable value (step 16). In this determination, if it is within the allowable value, the automatic matching operation flag is set to off (step 17), and if it is outside the allowable value, the automatic matching operation flag is set to on (step 18). After setting the automatic matching operation flag to either OFF or ON, the discharging process is completed (step 19).
[0021]
As described above, in the vacuum apparatus 1 of the present embodiment, after the high-frequency power is applied by the high-frequency power supply 2, the matching control device 5 switches the switching determination information collecting means 5a to the information on the discharge, that is, the traveling wave, the reflected wave, the Vpp signal, the Vdc It is determined whether the signal and the information on the matching position are within a predetermined allowable value. If the information is within the allowable value, the matching operation control means 5b switches the matching device 4 to the fixed matching operation. 4 is switched to an automatic matching operation.
[0022]
Therefore, the number of matching operations can be reduced by setting the permissible value to be compared with various signals and data relating to the discharge condition to the minimum necessary value, and the traveling wave, the reflected wave, the Vpp signal, the Vdc signal, and the matching position can be reduced. Since the matching operation is controlled based on the information, it is possible to sufficiently cope with a gradually changing process state, thereby realizing a matching control device having a longer life. Further, even when there is a change other than the reflected wave, the matching operation can be controlled.
[0023]
【The invention's effect】
According to the matching control device and the matching control method according to the first and second aspects of the present invention, after starting discharge to generate plasma in the vacuum chamber by applying high-frequency power to the vacuum chamber from the high-frequency power source, information on the discharge, that is, progress is performed. If the information on the wave, the reflected wave, the Vpp signal, the Vdc signal, and the matching position is within a predetermined allowable value, the matching device is switched to the fixed matching operation. If the information is outside the allowable value, the matching device is switched to the automatic matching operation. The number of matching operations can be reduced by setting the permissible value to be compared with various signals and data related to conditions to the minimum necessary value, and based on information on traveling waves, reflected waves, Vpp signals, Vdc signals, and matching positions. Control the matching operation, so that it can sufficiently cope with gradually changing process conditions. It can and thereby enabling long life of the device. Further, even when there is a change other than the reflected wave, the matching operation can be controlled.
[0024]
According to the third aspect of the present invention, since the matching apparatus according to the first aspect is provided, a highly reliable vacuum apparatus that can be used for a long period of time can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a vacuum device according to one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart for explaining matching control in the vacuum apparatus according to one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a flowchart for explaining the operation of a conventional matching control device.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum apparatus 2 High frequency power supply 3 Vacuum chamber 4 Matching device 5 Matching control device
