JP2013125729A - プラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このプラズマ処理装置において、第1、第2および第3RFパワーモニタ94,96,98は、第1、第2および第3高周波給電ライン88,90,92上を第1、第2および第3高周波電源36,38,40から負荷側に向かってそれぞれ伝搬する高周波(進行波)のパワーと、負荷側から第1、第2および第3高周波電源36,38,40に向かってそれぞれ伝搬する高周波(反射波)のパワーとを同時にモニタリングする。主制御部82は、RFパワーモニタ94,96,98から送られてくるモニタ情報に基づいて3系統の高周波電源36,38,40、および整合器32,44,46を統括的に制御する。
【選択図】 図1
Description
[装置全体の構成及び作用]
[RFパワーモニタの構成及び作用]
[主制御部の機能]
±A[MHz]×m±B[MHz]×n±C[MHz]×l ・・(1)
[他の実施形態または変形例]
16 サセプタ(下部電極)
36 第1高周波電源
38 第2高周波電源
40 第3高周波電源
42 第1整合器
44 第2整合器
46 第3整合器
48 上部電極
60 処理ガス供給源
70 排気装置
82 主制御部
88 第1高周波給電ライン
90 第2高周波給電ライン
92 第3高周波給電ライン
94 第1RFパワーモニタ
96 第2RFパワーモニタ
98 第3RFパワーモニタ
Claims (16)
- 被処理基板を出し入れ可能に収容する真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で前記基板を載置して保持する第1の電極と、
前記処理容器内で前記第1の電極と対向して配置される第2の電極と、
前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
第1の周波数を有する第1の高周波を出力する第1の高周波電源と、
前記第1の高周波電源からの前記第1の高周波を前記第1の電極もしくは前記第2の電極に伝送する第1の高周波給電ラインと、
前記第1の高周波給電ライン上を前記第1の電極もしくは前記第2の電極から前記第1の高周波電源に向かって逆方向に伝搬する反射波のパワーを測定する第1の反射波パワー測定部と、
前記第1の周波数よりも低い第2の周波数を有する第2の高周波を出力する第2の高周波電源と、
前記第2の高周波電源からの前記第2の高周波を前記第1の電極まで伝送する第2の高周波給電ラインと、
前記第2の高周波給電ライン上を前記第1の電極から前記第2の高周波電源に向かって逆方向に伝搬する反射波のパワーを測定する第2の反射波パワー測定部と、
前記プラズマから前記第1の電極上の前記基板にイオンを引き込むための前記第2の周波数よりも低い第3の周波数を有する第3の高周波を出力する第3の高周波電源と、
前記第3の高周波電源からの前記第3の高周波を前記第1の電極まで伝送する第3の高周波給電ラインと、
前記第3の高周波給電ライン上を前記第1の電極から前記第3の高周波電源に向かって逆方向に伝搬する反射波のパワーを測定する第3の反射波パワー測定部と、
前記第1、第2および第3の反射波パワー測定部よりそれぞれ得られる第1、第2および第3の反射波パワー測定値信号に基づいて前記第1、第2および第3の高周波電源の各々を制御する制御部と
を有するプラズマ処理装置。 - 被処理基板を出し入れ可能に収容する真空排気可能な処理容器と、
前記処理容器内で前記基板を載置して保持する第1の電極と、
前記処理容器内で前記第1の電極と対向して配置される第2の電極と、
前記処理容器内に所望の処理ガスを供給する処理ガス供給部と、
第1の周波数を有する第1の高周波を出力する第1の高周波電源と、
前記第1の高周波電源からの前記第1の高周波を前記第1の電極もしくは前記第2の電極に伝送する第1の高周波給電ラインと、
前記プラズマ側の負荷インピーダンスを前記第1の高周波電源側のインピーダンスに整合させるために前記第1の高周波給電ライン上に設けられる第1の整合器と、
前記第1の高周波給電ライン上を前記第1の電極もしくは前記第2の電極から前記第1の高周波電源に向かって逆方向に伝搬する反射波のパワーを測定する第1の反射波パワー測定部と、
前記第1の周波数よりも低い第2の周波数を有する第2の高周波を出力する第2の高周波電源と、
前記第2の高周波電源からの前記第2の高周波を前記第1の電極まで伝送する第2の高周波給電ラインと、
前記プラズマ側の負荷インピーダンスを前記第2の高周波電源側のインピーダンスに整合させるために前記第2の高周波給電ライン上に設けられる第2の整合器と、
前記第2の高周波給電ライン上を前記第1の電極から前記第2の高周波電源に向かって逆方向に伝搬する反射波のパワーを測定する第2の反射波パワー測定部と、
前記プラズマから前記第1の電極上の前記基板にイオンを引き込むための前記第2の周波数よりも低い第3の周波数を有する第3の高周波を出力する第3の高周波電源と、
前記第3の高周波電源からの前記第3の高周波を前記第1の電極まで伝送する第3の高周波給電ラインと、
前記第3の高周波給電ライン上を前記第1の電極から前記第3の高周波電源に向かって逆方向に伝搬する反射波のパワーを測定する第3の反射波パワー測定部と、
前記プラズマ側の負荷インピーダンスを前記第2の高周波電源側のインピーダンスに整合させるために前記第3の高周波給電ライン上に設けられる第3の整合器と、
前記第1、第2および第3の反射波パワー測定部よりそれぞれ得られる第1、第2および第3の反射波パワー測定値信号に基づいて前記第1、第2および第3の整合器の各々を制御する制御部と
を有するプラズマ処理装置。 - 前記第1の反射波パワー測定部が、
前記第1の高周波給電ライン上の反射波を取り出す第1の方向性結合器と、
前記第1の周波数に対して前記第1の高周波給電ライン上の異周波反射波の中で最も近い周波数よりさらに近い第1の近傍周波数を有する第1の局部発振信号を発生する第1の局部発振器と、
前記第1の方向性結合器より取り出された反射波の信号と前記第1の局部発振信号とを混合する第1の混合器と、
前記第1の混合器より出力される信号のうち前記第1の周波数と前記第1の近傍周波数との差に相当する第1の中間周波数を有する第1の中間周波信号を選択的に通過させる第1のローパス・フィルタと、
前記第1のローパス・フィルタによって取り出された前記第1の中間周波信号を検波して、前記第1の反射波パワー測定値信号の一部を成す第1の基本反射波パワー測定値信号を出力する第1の検波器と
を有する、請求項1または請求項2に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第1の近傍周波数は、前記第1の周波数と前記第1の高周波給電ライン上の異周波反射波の中でそれに最も近い周波数との差の1/8〜1/3だけ前記第1の周波数からオフセットしている、請求項3に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の周波数に最も近い前記第1の高周波給電ライン上の異周波反射波の周波数は、次の式(1)を演算して決定される、請求項4に記載のプラズマ処理装置。
±A[MHz]×m±B[MHz]×n±C[MHz]×l ・・(1)
但し、Aは第1の周波数、mはAの高次係数(第m次高調波)、Bは第2の周波数、nはBの高次係数(第n次高調波)、Cは第3の周波数、lはCの高次係数(第l次高調波)である。 - 前記制御部が、前記式(1)を演算して、前記第1の周波数に最も近い前記異周波反射波の周波数を決定する、請求項5に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の反射波パワー測定部が、
前記第2の高周波給電ライン上の反射波を取り出す第2の方向性結合器と、
前記第2の周波数に対して前記第2の高周波給電ライン上の異周波反射波の中で最も近い周波数よりさらに近い第2の近傍周波数を有する第2の局部発振信号を発生する第2の局部発振器と、
前記第2の方向性結合器より取り出された反射波の信号と前記第2の局部発振信号とを混合する第2の混合器と、
前記第2の混合器より出力される信号のうち前記第2の周波数と前記第2の近傍周波数との差に相当する第2の中間周波数を有する第2の中間周波信号を選択的に通過させる第2のローパス・フィルタと、
前記第2のローパス・フィルタによって取り出された前記第2の中間周波信号を検波して、前記第2の反射波パワー測定値信号の一部を成す第2の基本反射波パワー測定値信号を出力する第2の検波器と
を有する、請求項1〜6のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第2の近傍周波数は、前記第2の周波数と前記第2の高周波給電ライン上の異周波反射波の中でそれに最も近い周波数との差の1/8〜1/3だけ前記第2の周波数からオフセットしている、請求項7に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第2の周波数に最も近い前記第2の高周波給電ライン上の異周波反射波の周波数は、次の式(2)を演算して決定される、請求項8に記載のプラズマ処理装置。
±A[MHz]×m±B[MHz]×n±C[MHz]×l ・・(2)
但し、Aは第1の周波数、mはAの高次係数(第m次高調波)、Bは第2の周波数、nはBの高次係数(第n次高調波)、Cは第3の周波数、lはCの高次係数(第l次高調波)である。 - 前記制御部が、前記式(2)を演算して、前記第1の周波数に最も近い前記異周波反射波の周波数を決定する、請求項9に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第3の反射波パワー測定部が、
前記第3の高周波給電ライン上の反射波を取り出す第3の方向性結合器と、
前記第3の周波数に対して前記第3の高周波給電ライン上の異周波反射波の中で最も近い周波数よりさらに近い第3の近傍周波数を有する第3の局部発振信号を発生する第3の局部発振器と、
前記第3の方向性結合器より取り出された反射波の信号と前記第3の局部発振信号とを混合する第3の混合器と、
前記第3の混合器より出力される信号のうち前記第3の周波数と前記第3の近傍周波数との差に相当する第3の中間周波数を有する第3の中間周波信号を選択的に通過させる第3のローパス・フィルタと、
前記第3のローパス・フィルタによって取り出された前記第3の中間周波信号を検波して、前記第3の反射波パワー測定値信号の一部を成す第3の基本反射波パワー測定値信号を出力する第3の検波器と
を有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。 - 前記第3の近傍周波数は、前記第3の周波数と前記第3の高周波給電ライン上の異周波反射波の中でそれに最も近い周波数との差の1/8〜1/3だけ前記第2の周波数からオフセットしている、請求項11に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第3の周波数に最も近い前記第3の高周波給電ライン上の異周波反射波の周波数は、次の式(3)を演算して決定される、請求項9に記載のプラズマ処理装置。
±A[MHz]×m±B[MHz]×n±C[MHz]×l ・・(3)
但し、Aは第1の周波数、mはAの高次係数(第m次高調波)、Bは第2の周波数、nはBの高次係数(第n次高調波)、Cは第3の周波数、lはCの高次係数(第l次高調波)である。 - 前記制御部が、前記式(3)を演算して、前記第1の周波数に最も近い前記異周波反射波の周波数を決定する、請求項13に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の周波数Aは40.68MHzであり、前記第2の周波数Bは12.88MHzであり、前記第3の周波数Cは3.2MHzである、請求項5,9,13のいずれか一項に記載のプラズマ処理装置。
- 前記第1の反射波パワー測定部が、前記第1の周波数を含む第1の周波数帯域内のトータルの反射波パワーを測定して、前記第1の反射波パワー測定値信号の一部を成す第1のトータル反射波パワー測定値信号を出力する第1のトータル反射波パワー測定回路を有し、
前記第2の反射波パワー測定部が、前記第2の周波数を含む第2の周波数帯域内のトータルの反射波パワーを測定して、前記第2の反射波パワー測定値信号の一部を成す第2のトータル反射波パワー測定値信号を出力する第2のトータル反射波パワー測定回路を有し、
前記第3の反射波パワー測定部が、前記第3の周波数を含む第3の周波数帯域内のトータルの反射波パワーを測定して、前記第3の反射波パワー測定値信号の一部を成す第3のトータル反射波パワー測定値信号を出力する第3のトータル反射波パワー測定回路を有する、
請求項1〜15のいずれか一項に記載プラズマ処理装置。
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