JP2008210599A - Plasma processing device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマの発生状態を判別可能に構成されたプラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus configured to be able to determine the generation state of plasma.
この種のプラズマ処理装置として、特開平7−41954号公報に開示されたプラズマ処理装置が知られている。このプラズマ処理装置は、真空容器内の放電電位および放電電流を検出する放電電位・電流検出手段と、真空容器内の放電圧力を測る圧力測定手段と、真空容器内の放電パワーを測る放電パワー測定手段と、これらの各手段による放電電位・電流、放電圧力、放電パワーの検出値に生じた変化の大小を比較する比較手段と、検出値を監視し、比較手段による比較結果に応じて原料ガスおよびマイクロ波の導入制御を行う制御装置とを備えている。このプラズマ処理装置では、プラズマ放電が停止したときに、放電空間の電流・電圧がゼロになったり、また放電圧力が低下したり、さらにこれまで消費していたマイクロ波のパワーが増えたりすることに着目し、これらの各状態の変化を放電電位・電流検出手段、圧力測定手段および放電パワー測定手段が検出し、比較手段が各手段で検出された変化の大小に応じて、プラズマ放電が停止したか否かを検知する。また、このプラズマ処理装置では、真空容器内に導体からなる検出棒が配設され、電流検出手段(電流計)および放電電位検出手段(電圧計)はこの検出棒にそれぞれ接続されている。
ところが、この従来のプラズマ処理装置には、以下の問題点がある。すなわち、このプラズマ処理装置では、検出棒が真空容器内に配設されているため、検出棒を構成する材料が真空容器内に発生したプラズマによって分解されて処理対象に付着する現象(コンタミネーション)が発生して、被処理体を汚染するおそれがあるという問題点が存在している。この問題点を回避するために、例えば、光学的装置を真空容器の外部に設けてプラズマの状態を光学的に測定する方法が考えられるが、真空容器に観測用窓を設ける必要があるため、真空容器の構造が複雑化するという他の問題点が発生する。 However, this conventional plasma processing apparatus has the following problems. That is, in this plasma processing apparatus, since the detection rod is disposed in the vacuum vessel, the phenomenon that the material constituting the detection rod is decomposed by the plasma generated in the vacuum vessel and adheres to the processing object (contamination). Has occurred, and there is a problem that the object to be processed may be contaminated. In order to avoid this problem, for example, a method of optically measuring the plasma state by providing an optical device outside the vacuum vessel can be considered, but it is necessary to provide an observation window in the vacuum vessel. Another problem is that the structure of the vacuum vessel is complicated.
本発明は、かかる問題点に鑑みてなされたものであり、コンタミネーションを回避しつつ簡易な構成でプラズマの状態を検出し得るプラズマ処理装置を提供することを主目的とする。 The present invention has been made in view of such problems, and a main object of the present invention is to provide a plasma processing apparatus capable of detecting a plasma state with a simple configuration while avoiding contamination.
上記目的を達成すべく請求項1記載のプラズマ処理装置は、高周波信号を出力する高周波電源と、前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していない状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ消滅時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別する。
In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to
また、請求項2記載のプラズマ処理装置は、高周波信号を出力する高周波電源と、前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生している状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶する記憶部を備え、前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ発生時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別する。
The plasma processing apparatus according to
また、請求項3記載のプラズマ処理装置は、請求項1または2記載のプラズマ処理装置において、前記制御部は、前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していると判別した後に、当該プラズマ発生部において前記プラズマが消滅したと判別したときに前記高周波電源を制御して前記高周波信号の出力を停止させる。 According to a third aspect of the present invention, in the plasma processing apparatus according to the first or second aspect, after the control unit determines that the plasma is generated in the plasma generation unit, the plasma generation unit When it is determined that the plasma has been extinguished, the high-frequency power supply is controlled to stop the output of the high-frequency signal.
請求項1記載のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部においてプラズマが発生していない状態での整合要素の位置における方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶部に予め記憶させ、制御部が、方向性結合器から出力されている進行波成分信号および反射波成分信号に基づいて算出された方向性結合器の入力インピーダンスと、記憶部に記憶されているプラズマ消滅時情報とを比較して、入力インピーダンスがプラズマ消滅時情報の範囲内に含まれているときにプラズマが停止状態であり、入力インピーダンスがプラズマ消滅時情報の範囲から外れているときにプラズマが発生状態(着火している状態)であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置によれば、検出棒をプラズマの発生している領域に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室内でプラズマを発生させる構成とした場合においてもプラズマ処理室に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理装置の構造を簡易に構成することができる。
In the plasma processing apparatus according to
請求項2記載のプラズマ処理装置では、プラズマ発生部においてプラズマが発生している状態での整合要素の位置における方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶部に予め記憶させ、制御部が、方向性結合器から出力されている進行波成分信号および反射波成分信号に基づいて算出された方向性結合器の入力インピーダンスと、記憶部に記憶されているプラズマ発生時情報とを比較して、入力インピーダンスがプラズマ発生時情報の範囲内に含まれているときにプラズマが発生状態(着火している状態)であり、入力インピーダンスがプラズマ発生時情報の範囲から外れているときにプラズマが停止状態であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置によれば、検出棒をプラズマの発生している領域に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室内でプラズマを発生させる構成とした場合においてもプラズマ処理室に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理装置の構造を簡易に構成することができる。
In the plasma processing apparatus according to
請求項3記載のプラズマ処理装置によれば、プラズマの着火後において、プラズマが消滅したと判別したときに制御部が高周波電源を制御して高周波信号の出力を停止させることにより、高周波信号が無駄に出力され続ける事態を確実に回避できる結果、プラズマ処理装置の電源効率や安全性を十分に高めることができる。 According to the plasma processing apparatus of claim 3, after the ignition of the plasma, when it is determined that the plasma is extinguished, the control unit controls the high frequency power supply to stop the output of the high frequency signal, so that the high frequency signal is wasted. As a result, the power supply efficiency and safety of the plasma processing apparatus can be sufficiently improved.
以下、添付図面を参照して、本発明に係るプラズマ処理装置の最良の形態について説明する。 Hereinafter, the best mode of a plasma processing apparatus according to the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
図1に示すプラズマ処理装置1は、高周波電源2、整合器3、プラズマ処理室4、ガス供給装置5、ガス排気装置6、統括制御部7、記憶部8および出力部9を備えている。このプラズマ処理装置1は、高周波電源2において生成された高周波信号(例えばマイクロ波)Sを整合器3を介してプラズマ処理室4に供給することによってプラズマ処理室4内にプラズマを発生させて、プラズマ処理室4内に収容されている被処理物10に対するプラズマ処理を実行可能に構成されている。
A
高周波電源2は、図1に示すように、高周波制御部2aおよび高周波発生部2bを備え、高周波信号(一例として、2.45GHz程度のマイクロ波)Sを連続波として生成して、整合器3に出力する。具体的には、高周波制御部2aは、統括制御部7から制御信号S1を入力しているときには、高周波発生部2bを作動させて高周波信号Sを出力させる。一方、高周波制御部2aは、統括制御部7からの制御信号S1の入力が停止したときには、高周波発生部2bの作動を停止させて、高周波信号Sの出力を停止させる。
As shown in FIG. 1, the high-
整合器3は、図1に示すように、方向性結合器3a、検波器3b、整合器本体3c、移動機構3d、および整合器制御部3eを備えている。方向性結合器3aは、入力した高周波信号Sを整合器本体3cに出力すると共に、高周波信号Sの進行波および反射波を検出して進行波の電圧に応じた電圧の進行波成分信号(以下、「進行波」ともいう)Sfと反射波の電圧に応じた電圧の反射波成分信号(以下、「反射波」ともいう)Srを検波器3bに出力する。検波器3bは、進行波Sfおよび反射波Srを入力して、進行波Sfの電力Pf、反射波Srの電力Pr、および進行波Sfと反射波Srとの間の位相差θを検出して出力する。
As shown in FIG. 1, the matching unit 3 includes a directional coupler 3a, a
整合器本体3cは、一例として、図2に示すように、管状(円筒状)の外部導体11、外部導体11内に互いの軸線同士が一致するように配設された円柱状の内部導体12、および外部導体11の内面と内部導体12の外面との間の隙間内に配設された2組の誘電体(本発明における整合要素。一例としてスラグ)13,14を備えたいわゆるスラグチューナとして構成され、方向性結合器3aとプラズマ処理室4との間に配設されている。また、外部導体11には、その長手方向に沿ってスリットSLが1つ形成されている。また、入力端側(図2中の左端側)のスラグ13は、誘電体材料で形成されたスラグ13a,13bと、スラグ13a,13bを連結すると共に移動機構3dによって移動される移動用ブラケット13cとを備えている。この場合、移動用ブラケット13cは、スリットSLに挿入されてその端部(図2中の上端)がスリットSLから外部導体11の外部に突出している。出力端側(図2中の右端側)のスラグ14は、スラグ13と同様にして、誘電体材料で形成されたスラグ14a,14bと、スラグ14a,14bを連結すると共に移動機構3dによって移動される移動用ブラケット14cとを備えている。この場合、各スラグ13a,13b,14a,14bの厚みL1はλ/4(λは、整合器本体3c内における高周波信号Sの管内波長)に設定され、スラグ13a,13bの間隔L2およびスラグ14a,14bの間隔L2もλ/4に設定されている。また、同図中のパラメータXはスラグ13とスラグ14との距離を示す。また、パラメータYは、スラグ13とスラグ14との間の中間点と、整合器本体3cの出力基準点(外部導体11の右端)との間の距離を示す。この整合器3では、スラグ13,14をスライド(移動)させて各スラグ13,14の位置を変化させ、これによって各パラメータX,Yを変化させることにより、インピーダンス整合が可能となっている。
For example, as shown in FIG. 2, the matching unit
移動機構3dは、図2に示すように、スラグ13を移動させる移動機構21とスラグ14を移動させる移動機構22とで構成されている。移動機構21は、外部導体11の各端部近傍に配置された一対のプーリー21a,21bと、一対のプーリー21a,21b間に掛け渡されたワイヤーロープ21cと、ワイヤーロープ21cを回転駆動するモータ21dとを備えて構成され、ワイヤーロープ21cにスラグ13の移動用ブラケット13cが連結されている。この構成により、モータ21dによってワイヤーロープ21cが回転駆動された際には、移動用ブラケット13cと共にスラグ13が外部導体11内をスライドする。一方、移動機構22は、外部導体11の各端部近傍に配置された一対のプーリー22a,22b間に掛け渡されたワイヤーロープ22cと、ワイヤーロープ22cを回転駆動するモータ22dとを備えて構成され、ワイヤーロープ22cにスラグ14の移動用ブラケット14cが連結されている。この構成により、モータ22dによってワイヤーロープ22cが回転駆動された際には、移動用ブラケット14cと共にスラグ14が外部導体11内をスライドする。
As illustrated in FIG. 2, the
整合器制御部3eは、統括制御部7と共に本発明における制御部を構成し、CPUおよび内部メモリなどを備えて構成されている。また、整合器制御部3eは、検波器3bから出力される電力Pf、電力Prおよび位相差θに基づいて、高周波電源2からの高周波信号Sの出力状態(高周波信号Sが高周波電源2から出力されているか否か)をリアルタイムで判別すると共に、整合器3の入力インピーダンスZをリアルタイムで算出する。また、整合器制御部3eは、統括制御部7から制御信号S2を入力しているときにインピーダンス整合処理を実行する。このインピーダンス整合処理は、電力Pfに対する電力Prの割合(比率)Dp(=Pr×100/Pf)を算出しつつ、割合Dpが小さくなるように移動機構3dを制御して整合器本体3cの各スラグ13,14をスライドさせて、割合Dpが最小となる位置に各スラグ13,14を移動させる処理をいう。また、整合器制御部3eは、判別した高周波信号Sの出力状態を示す高周波出力情報D1、算出した入力インピーダンスZ、および整合器本体3c内での現在の各スラグ13,14についての位置情報D2を統括制御部7に出力する。
The matching
プラズマ処理室4は、内部にプラズマ発生部4aが配設されると共に、被処理物10を収容可能に構成されている。プラズマ発生部4aは、高周波信号Sを入力してプラズマを発生させる。ガス供給装置5は、統括制御部7から制御信号S3を入力しているときに作動して、プラズマ発生用のガスを生成すると共にプラズマ処理室4内に供給する。ガス排気装置6は、統括制御部7から制御信号S4を入力しているときに作動して、プラズマ処理室4内のプラズマ発生用のガスをプラズマ処理室4外に所定量ずつ排出する。
The
統括制御部7は、CPUおよび内部メモリなどを備えて構成されている。また、統括制御部7は、各制御信号S1,S2,S3,S4を高周波制御部2a、整合器制御部3e、ガス供給装置5およびガス排気装置6に出力することにより、これらの構成要素を制御する。また、統括制御部7は、整合器制御部3eから入力した整合器3の入力インピーダンスZと記憶部8に記憶されているプラズマ消滅時情報D3(以下、「消滅情報D3」ともいう)とに基づいて、プラズマ処理室4内においてプラズマが発生しているか否かを判別するプラズマ状態判別処理を実行する。記憶部8は、ROMおよびRAMで構成されて、消滅情報D3と共に統括制御部7用の動作プログラムを記憶する。出力部9は、一例としてディスプレイ装置で構成されて、統括制御部7からの制御信号S5に応じた情報を表示する。
The
この場合、消滅情報D3とは、高周波電源2からプラズマ処理室4に対して高周波信号Sが供給されているものの、プラズマ処理室4内にプラズマが発生していない状態(例えば、低レベルの高周波信号Sが供給されている状態)において、整合器3の入力インピーダンスZを測定しつつ、スラグ14を外部導体11の出力基準点から入力端に向けて少しずつずらしつつ、スラグ14の各位置において、スラグ13をスラグ14に接触させた状態から外部導体11の入力端まで少しずつずらしたときのスラグ13,14の各位置において測定された整合器3の入力インピーダンスZについての情報である。また、本例では、消滅情報D3は、一例として、入力インピーダンスZの測定誤差やばらつきを考慮して、スラグ13,14の各位置で測定された入力インピーダンスZに対して、その入力インピーダンスZを中心とした所定の広さの範囲データとして設定されている。理解を容易にするために、スラグ13,14の1つの位置における消滅情報D3をスミスチャート上で示すと、図4に示すように、この1つの位置で測定された上記入力インピーダンスZを含む範囲データ(斜線を付した部分)として表される。
In this case, the extinction information D3 is a state in which a high frequency signal S is supplied from the high
次に、本発明に係るプラズマ処理装置1の動作について図3を参照して説明する。
Next, the operation of the
プラズマ処理装置1の作動時には、統括制御部7が、まず、ガス供給装置5およびガス排気装置6に制御信号S3,S4を出力して作動を開始させると共に、制御信号S1の高周波電源2への出力を開始して、高周波電源2の作動を開始させる(ステップ51)。また、整合器3では、方向性結合器3aが進行波Sfおよび反射波Srの検出を開始し、検波器3bがこの進行波Sfおよび反射波Srに基づいて進行波Sfの電力Pf、反射波Srの電力Pr、および進行波Sfと反射波Srとの間の位相差θを検出して出力する処理を開始する。また、整合器制御部3eは、進行波Sfの電力Pfに基づいて、高周波電源2から高周波信号Sが確実に出力されているか否か(高周波信号Sの出力状態)を検出して(ステップ52)、その検出結果を高周波出力情報D1として統括制御部7に出力する処理を開始する。
When the
次いで、統括制御部7は、整合器制御部3eから出力される高周波出力情報D1の内容に基づき、高周波電源2から高周波信号Sが確実に出力されていると判別したときには、制御信号S5を出力して出力部9に「プラズマ着火中」を示す情報を表示させ(ステップ53)、高周波電源2から高周波信号Sが出力されていないと判別したときには、制御信号S5を出力して出力部9に「プラズマ停止」を示す情報を表示させる(ステップ54)。
Next, when the
この場合、統括制御部7は、整合器制御部3eからの高周波出力情報D1の内容を繰り返し判別しつつ、その内容が高周波信号Sが出力されていない旨のときには、高周波信号Sの未出力状態が制御信号S1の高周波電源2への出力開始から規定時間(例えば時間T1)継続しているか否かを検出する(ステップ55)。この検出の結果、高周波信号Sの未出力状態が規定時間T1継続したと判別したときには、統括制御部7は、ガス供給装置5への制御信号S3の出力を停止することにより、プラズマ処理室4に対するガスの供給を停止させると共に、出力部9に制御信号S5を出力してアラーム情報(例えば「高周波電源2の異常」)を表示させて(ステップ56)、このプラズマ発生処理を終了させる。これにより、高周波電源2を作動させたにも拘わらず、高周波電源2、および高周波電源2と整合器3との間の信号ラインの少なくとも一方の異常によって高周波信号Sが整合器3に入力されない事態が長時間に亘って放置されることが防止される。
In this case, the
続いて、統括制御部7は、上記ステップ53において出力部9に「プラズマ着火中」を示す情報を表示させた後に、整合器制御部3eに対して制御信号S2を出力してインピーダンス整合処理を開始させる(ステップ57)。このインピーダンス整合処理は、プラズマ処理室4にプラズマが発生していない状況下での整合処理であり、整合器制御部3eは、検波器3bから出力される電力Pf、電力Prおよび位相差θに基づいて、整合器3の入力インピーダンスZをリアルタイムで算出すると共に、電力Pfに対する電力Prの割合Dpを算出して、割合Dpが最小となる位置への各スラグ13,14の移動を制御する。また、整合器制御部3eは、算出した入力インピーダンスZ、および整合器本体3c内での現在の各スラグ13,14についての位置情報D2の統括制御部7への出力を開始する。
Subsequently, the
次いで、統括制御部7は、整合器制御部3eから各スラグ13,14の入力インピーダンスZおよび位置情報D2を入力し、入力した位置情報D2によって特定される各スラグ13,14の外部導体11内での現在位置に対応する消滅情報D3を記憶部8から読み出して、読み出した消滅情報D3の範囲内に入力インピーダンスZが含まれているか否かを検出する(ステップ58)。この場合、高周波電源2からプラズマ処理室4への高周波信号Sの供給が開始されている状況において、整合器制御部3eがインピーダンス整合処理を開始することにより、整合器3の入力インピーダンスZが高周波電源2の出力インピーダンスに徐々に整合されるため、プラズマ処理室4に供給される高周波信号Sの電力が徐々に上昇する。このため、プラズマ処理装置1が正常なときには、高周波電源2からプラズマ処理室4への高周波信号Sの供給開始直後の短い期間だけ入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内に含まれるものの、プラズマ処理室4への高周波信号Sの供給開始から規定時間(例えば時間T2)を経過する前に、プラズマ処理室4に供給されている高周波信号Sの電力が着火に必要な電力に達してプラズマが着火する。これにより、入力インピーダンスZは、この規定時間T2の経過前に図4において黒塗りの四角形で示すように消滅情報D3の範囲外に移行する(範囲外の値となる)。
Next, the
したがって、統括制御部7は、ステップ58において、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内であるときには、この状態がプラズマ処理室4への高周波信号Sの供給開始から(具体的には、「プラズマ着火中」を示す内容の高周波出力情報D1の入力から)規定時間T2継続しているか否かを判別しつつ(ステップ59)、ステップ57,58,59を繰り返し実行する。この結果、ステップ59において、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内となる状態が規定時間T2継続したときには、統括制御部7は、プラズマ処理装置1に異常が発生していると判別して、高周波電源2への制御信号S1の出力を停止して作動(高周波信号Sの出力)を停止させると共に、ガス供給装置5への制御信号S3の出力を停止してプラズマ処理室4に対するガスの供給を停止させる。また、統括制御部7は、整合器制御部3eへの制御信号S2の出力を停止してインピーダンス整合処理を終了させると共に、出力部9に制御信号S5を出力してアラーム情報(例えば「プラズマ処理室4の異常」)を表示させて(ステップ60)、このプラズマ発生処理を終了させる。
Therefore, in
一方、規定時間T2に達する前に、ステップ58において、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲外に移行したことを検出したときには、統括制御部7は、プラズマ処理室4内においてプラズマが着火(発生)した(放電が開始された)と判別して、制御信号S5を出力部9に出力することにより、プラズマ処理室4内のプラズマが発生状態である旨の情報(例えば、「発生中」の文字)を出力部9に表示させる(ステップ61)。プラズマの発生開始により、プラズマ処理室4の入力インピーダンスが変化し、これに起因して整合器3の入力インピーダンスZも変化するが、整合器3では、整合器制御部3eが、引き続いてインピーダンス整合処理を実行しているため、プラズマ処理室4にプラズマが発生している状態においても、整合器3の入力インピーダンスZが高周波電源2の出力インピーダンスに徐々に整合されて、プラズマ処理室4への高周波信号Sの供給が効率よく行われる。
On the other hand, when it is detected in
その後、統括制御部7は、ステップ58と同様の動作を繰り返し実行することにより、整合器制御部3eから出力された入力インピーダンスZが記憶部8から読み出した消滅情報D3の範囲内に再度含まれるか否かを検出する(ステップ62)。この検出の結果、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内に再度含まれたときには、統括制御部7は、何らかの原因により、プラズマ処理室4内のプラズマが消滅したと判別して、制御信号S5を出力部9に出力することにより、プラズマ処理室4内のプラズマが消滅した旨の情報(例えば、「プラズマ停止」の文字)を出力部9に表示させる(ステップ63)。次いで、統括制御部7は、プラズマ処理装置1に対して再着火を許容する設定がなされているか否かを判別して(ステップ64)、再着火が許容されているときには、ステップ52に移行して、再度プラズマ発生処理を実行する。一方、再着火が許容されていないときには、上記したステップ60を実行した後、このプラズマ発生処理を終了させる。このようにして、プラズマが一旦着火した後に消滅したときに、高周波電源2による高周波信号Sの発生が統括制御部7によって停止させられるため、高周波信号Sが無駄に出力され続ける事態が回避されて、プラズマ処理装置1の電源効率や安全性が十分に高められている。
Thereafter, the
このように、このプラズマ処理装置1では、プラズマ処理室4においてプラズマが発生していない状態での各スラグ13,14の各位置における整合器3の入力インピーダンスZ(つまり方向性結合器3aの入力インピーダンス)についての情報を消滅情報D3として記憶部8に予め記憶させ、統括制御部7が、方向性結合器3aから出力されている進行波Sfおよび反射波Srに基づいて整合器制御部3eによって算出された入力インピーダンスZと、記憶部8に記憶されている消滅情報D3とを比較して、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲内に含まれているときにプラズマが停止状態であり、入力インピーダンスZが消滅情報D3の範囲から外れているときにプラズマが発生状態(着火している状態)であると判別する。したがって、このプラズマ処理装置1によれば、従来例の構成とは異なり、検出棒をプラズマ処理室4内に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室4に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理室4の構造、ひいてはプラズマ処理装置1自体の構造を簡易に構成することができる。
As described above, in this
また、このプラズマ処理装置1によれば、統括制御部7が、プラズマの着火後において、プラズマが消滅したと判別したときに高周波電源2を制御して高周波信号Sの出力を停止させることにより、高周波信号Sが無駄に出力され続ける事態を確実に回避できる結果、プラズマ処理装置1の電源効率や安全性を十分に高めることができる。
Further, according to the
なお、本発明は、上記した実施の形態に示した構成に限定されない。例えば、上記の実施の形態では、高周波電源2からプラズマ処理室4に対して高周波信号Sが供給されているものの、プラズマ処理室4内にプラズマが発生していない状態において測定されたスラグ13,14の各位置における整合器3の入力インピーダンスZについての情報である消滅情報D3を用いてプラズマの発生(着火)および停止(消滅)を判別しているが、これに限定されるものではない。例えば、プラズマ処理室4においてプラズマが発生している状態での各スラグ13,14の各位置における整合器3の入力インピーダンスZ(つまり方向性結合器3aの入力インピーダンス)についての情報をプラズマ発生時情報(以下、着火情報D4)として記憶部8に予め記憶させ、統括制御部7が、入力インピーダンスZが着火情報D4の範囲内に含まれているときに、プラズマが発生状態であり、入力インピーダンスZが着火情報D4の範囲から外れているときにプラズマが停止状態であると判別する構成を採用することもできる。この構成においても、検出棒をプラズマ処理室4内に配設する必要がないため、コンタミネーションを確実に回避できると共に、プラズマ処理室4に観測用窓を設ける必要がないため、プラズマ処理室4の構造、ひいてはプラズマ処理装置1自体の構造を簡易に構成することができる。
The present invention is not limited to the configuration shown in the above embodiment. For example, in the above embodiment, the
ただし、プラズマ処理室4で発生しているプラズマの状態は、ガス供給装置5からプラズマ処理室4に供給されているガスの種類、ガスの供給圧(単位時間当たりの流量)、また高周波信号Sの電力などの様々な要因によって変化し、これによってプラズマ処理室4の入力インピーダンス、ひいては整合器3の入力インピーダンスZも変化する。このため、着火情報D4は、その情報量が膨大なものとなる。一方、消滅情報D3は、プラズマ処理室4にプラズマが発生していないときの情報であるため、その情報量が少ない。したがって、着火情報D4を用いる構成と比較して、消滅情報D3を用いる構成の方が、データ取得のために要する時間および費用を大幅に低減することができる結果、装置コストを十分に低減することができる。
However, the state of the plasma generated in the
また、上記した消滅情報D3や着火情報D4として、スラグ13,14の各位置において測定される整合器3の入力インピーダンスZについての情報を使用しているが、スラグ13,14をスライドさせて上記したパラメータX,Yを変えたときの入力インピーダンスZを測定して、パラメータX,Yの各値と測定した各入力インピーダンスZとを対応させた情報を使用することもできる。また、上記した消滅情報D3や着火情報D4として、整合器3の入力インピーダンスZを使用しているが、電力Pfに対する電力Prの割合Dp、および進行波Sfと反射波Srとの間の位相差θも実質的に入力インピーダンスZを示すパラメータとなるため、割合Dpや位相差θを使用してもよいのは勿論である。
Further, as the above-described extinction information D3 and ignition information D4, information about the input impedance Z of the matching unit 3 measured at each position of the
また、整合器制御部3eと統括制御部7とを別個に配設する構成を採用したが、整合器制御部3eの機能を統括制御部7に含めて、整合器制御部3eを省略する構成を採用することもできる。また、上記の移動機構3dについては、ワイヤーロープ21c,22cに代えて、タイミングベルト、スチールベルト、Vベルト、平ベルトおよびギヤ(ラックとピニオン)などを用いて構成することもできる。また、ベルト類を用いることなくボールねじなどを使用して移動機構を構成することもできる。また、一対のスラグ13a,13bを有するスラグ13、および一対のスラグ14a,14bを有するスラグ14を備えた整合器本体3cを用いて構成された整合器3を例に挙げて説明したが、整合器3の構成はこれに限定されず、他の構成の整合器3を使用することもできる。
Moreover, although the structure which arrange | positions the matching
また、プラズマ処理室4(例えばチャンバ)内にプラズマ発生部4aを配設して、プラズマ処理室4内で被処理物10を処理する構成について上記したが、この構成に代えて、プラズマトーチを使用して大気中でプラズマを発生させて被処理物10を処理する構成を採用することもできる。この構成において、プラズマの発生を確認するために、従来は、プラズマトーチ内部のプラズマ箇所に近い点に観測用窓を設ける方法や、被処理物10を暗所に配置してプラズマトーチから噴出されたプラズマで処理しつつ、噴出されたプラズマの光を検出する方法などの光学的な手法が一般的に採用されているが、観測用窓を設ける方法については電気的に影響があり、また噴出されたプラズマの光を検出する方法については処理環境が限定されるなどの問題があった。しかしながら、本願発明を採用することにより、プラズマトーチを使用する構成においても、これらの問題の発生を回避しつつ、プラズマの発生を確実に検出することができる。
Further, the configuration in which the
1 プラズマ処理装置
2 高周波電源
3 整合器
3a 方向性結合器
3c 整合器本体
3e 整合器制御部
4 プラズマ処理室
4a プラズマ発生部
7 統括制御部
8 記憶部
13,14 スラグ
D3 消滅情報
D4 着火情報
S 高周波信号
Sf 進行波
Sr 反射波
Z 入力インピーダンス
θ 位相差
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、
前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、
前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生していない状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ消滅時情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ消滅時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別するプラズマ処理装置。 A high-frequency power source that outputs a high-frequency signal;
A plasma generator for generating plasma by inputting the high-frequency signal;
A directional coupler that is disposed between the high-frequency power source and the plasma generator and detects a traveling wave component signal and a reflected wave component signal for the high-frequency signal output from the high-frequency power source;
A matching unit body which is arranged between the directional coupler and the plasma generation unit and matches the impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit by changing a position of a built-in matching element;
A plasma processing apparatus comprising: a control unit that changes the position of the matching element based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal to match impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit. And
A storage unit for storing information on the input impedance of the directional coupler at each position of the matching element in a state where the plasma is not generated in the plasma generation unit as plasma extinction information;
The control unit stores an input impedance of the directional coupler calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the storage unit. A plasma processing apparatus for determining a generation state of the plasma in the plasma generation unit by comparing the information at the time of extinction of the plasma.
前記高周波信号を入力してプラズマを発生させるプラズマ発生部と、
前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間に配設されて当該高周波電源から出力された前記高周波信号についての進行波成分信号および反射波成分信号を検出する方向性結合器と、
前記方向性結合器および前記プラズマ発生部の間に配設されると共に内蔵する整合要素の位置が変化させられることによって前記高周波電源および当該プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる整合器本体と、
前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて前記整合要素の前記位置を変化させて前記高周波電源および前記プラズマ発生部の間のインピーダンスを整合させる制御部とを備えたプラズマ処理装置であって、
前記プラズマ発生部において前記プラズマが発生している状態での前記整合要素の各位置における前記方向性結合器の入力インピーダンスについての情報をプラズマ発生時情報として記憶する記憶部を備え、
前記制御部は、前記方向性結合器から出力されている前記進行波成分信号および前記反射波成分信号に基づいて算出された前記方向性結合器の入力インピーダンスと、前記記憶部に記憶されている前記プラズマ発生時情報とを比較することにより、前記プラズマ発生部での前記プラズマの発生状態を判別するプラズマ処理装置。 A high-frequency power source that outputs a high-frequency signal;
A plasma generator for generating plasma by inputting the high-frequency signal;
A directional coupler that is disposed between the high-frequency power source and the plasma generator and detects a traveling wave component signal and a reflected wave component signal for the high-frequency signal output from the high-frequency power source;
A matching unit body which is arranged between the directional coupler and the plasma generation unit and matches the impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit by changing a position of a built-in matching element;
A plasma processing apparatus comprising: a control unit that changes the position of the matching element based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal to match impedance between the high-frequency power source and the plasma generation unit. And
A storage unit for storing information about the input impedance of the directional coupler at each position of the matching element in a state where the plasma is generated in the plasma generation unit as plasma generation time information;
The control unit stores an input impedance of the directional coupler calculated based on the traveling wave component signal and the reflected wave component signal output from the directional coupler, and the storage unit. A plasma processing apparatus for discriminating a generation state of the plasma in the plasma generation unit by comparing the information at the time of plasma generation.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011070819A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 株式会社新川 | Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device |
JP2012049139A (en) * | 2011-10-05 | 2012-03-08 | Shinkawa Ltd | Plasma ignition apparatus, plasma ignition method, and plasma generator |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02195698A (en) * | 1989-01-24 | 1990-08-02 | Shimadzu Corp | High-frequency plasm detection apparatus |
JPH05109667A (en) * | 1991-10-16 | 1993-04-30 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Microwave etching system |
JP2003344465A (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Nagano Japan Radio Co | Phase difference detection method, impedance detection method, measuring instrument, and coaxial-type impedance matching device |
JP2004152832A (en) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Nagano Japan Radio Co | Plasma generating method, plasma apparatus, and semiconductor manufacturing device |
-
2007
- 2007-02-26 JP JP2007044929A patent/JP2008210599A/en active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02195698A (en) * | 1989-01-24 | 1990-08-02 | Shimadzu Corp | High-frequency plasm detection apparatus |
JPH05109667A (en) * | 1991-10-16 | 1993-04-30 | Tokyo Ohka Kogyo Co Ltd | Microwave etching system |
JP2003344465A (en) * | 2002-05-31 | 2003-12-03 | Nagano Japan Radio Co | Phase difference detection method, impedance detection method, measuring instrument, and coaxial-type impedance matching device |
JP2004152832A (en) * | 2002-10-29 | 2004-05-27 | Nagano Japan Radio Co | Plasma generating method, plasma apparatus, and semiconductor manufacturing device |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011070819A1 (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-16 | 株式会社新川 | Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device |
JP2011124087A (en) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Shinkawa Ltd | Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device |
CN102687597A (en) * | 2009-12-10 | 2012-09-19 | 株式会社新川 | Plasma ignition device, plasma ignition method, and plasma generation device |
US8716939B2 (en) | 2009-12-10 | 2014-05-06 | Shinkawa Ltd. | Plasma ignition system, plasma ignition method, and plasma generating apparatus |
JP2012049139A (en) * | 2011-10-05 | 2012-03-08 | Shinkawa Ltd | Plasma ignition apparatus, plasma ignition method, and plasma generator |
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