JP2727607B2 - プラズマ装置のインピーダンス整合方法 - Google Patents
プラズマ装置のインピーダンス整合方法Info
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- JP2727607B2 JP2727607B2 JP63295262A JP29526288A JP2727607B2 JP 2727607 B2 JP2727607 B2 JP 2727607B2 JP 63295262 A JP63295262 A JP 63295262A JP 29526288 A JP29526288 A JP 29526288A JP 2727607 B2 JP2727607 B2 JP 2727607B2
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズ
マ装置のインピーダンス整合を自動的に行う方法に関す
るものである。
マ装置のインピーダンス整合を自動的に行う方法に関す
るものである。
第４図は、インピーダンス整合を自動的に行う従来の
プラズマ装置の概略構成図である。図において、１は例
えば2.45GHzのマイクロ波発振源、２は反射電力を吸収
するアイソレータ、３は入射電力及び反射電力を測定す
るパワーモニタ、４はマイクロ波発振源側インピーダン
スとプラズマ放電部側のインピーダンスとを整合するチ
ューナー、５は整合用制御装置、６は方形導波管であ
る。方形導波管６は、マイクロ波の基本モードTE10モー
ドを通過させるための導波管であって、例えばWRJ−２
が使用されている。11は円筒導波管12がTE11モードのマ
イクロ波が通過できるようにするためのテーパ接続変換
器である。13はプラズマ生成室14内にプラズマを有効に
貯え、かつ電子のサイクロトロン運動を利用したプラズ
マを生成するための磁場を発生させる円筒状の電磁コイ
ルであって、15はその励磁用電源である。16は被加工半
導体Ｗを加工するプラズマ加工チャンバであり、プラズ
マ加工チャンバ16の加工用ガス供給口16hから供給され
た加工用ガスを排出するガス排出口16jが設けられてい
る。
プラズマ装置の概略構成図である。図において、１は例
えば2.45GHzのマイクロ波発振源、２は反射電力を吸収
するアイソレータ、３は入射電力及び反射電力を測定す
るパワーモニタ、４はマイクロ波発振源側インピーダン
スとプラズマ放電部側のインピーダンスとを整合するチ
ューナー、５は整合用制御装置、６は方形導波管であ
る。方形導波管６は、マイクロ波の基本モードTE10モー
ドを通過させるための導波管であって、例えばWRJ−２
が使用されている。11は円筒導波管12がTE11モードのマ
イクロ波が通過できるようにするためのテーパ接続変換
器である。13はプラズマ生成室14内にプラズマを有効に
貯え、かつ電子のサイクロトロン運動を利用したプラズ
マを生成するための磁場を発生させる円筒状の電磁コイ
ルであって、15はその励磁用電源である。16は被加工半
導体Ｗを加工するプラズマ加工チャンバであり、プラズ
マ加工チャンバ16の加工用ガス供給口16hから供給され
た加工用ガスを排出するガス排出口16jが設けられてい
る。
ところで、チューナー４は、４本の同調棒（スタブ）
4a,4b,4c,4dが導波管の中心軸に沿って、例えばλg/8
（λg:平均管内波長）の間隔で導波管壁から管内に挿入
引出し自在に取付けられている。
4a,4b,4c,4dが導波管の中心軸に沿って、例えばλg/8
（λg:平均管内波長）の間隔で導波管壁から管内に挿入
引出し自在に取付けられている。
自動でインピーダンス整合を行う場合、パワーモニタ
３として、例えば方向性結合器で測定される各々の反射
電力量が許容基準値以下になるように、整合用制御装置
５からの出力信号により、同調棒4a,4c及び4b,4dの上端
に取付けられた図示しない各々のモータを駆動して、同
調棒4a〜4dの挿入深さを調整している。すなわち、同調
棒と導波管との静電容量が変化することを利用して、イ
ンピーダンス整合を行っている。
３として、例えば方向性結合器で測定される各々の反射
電力量が許容基準値以下になるように、整合用制御装置
５からの出力信号により、同調棒4a,4c及び4b,4dの上端
に取付けられた図示しない各々のモータを駆動して、同
調棒4a〜4dの挿入深さを調整している。すなわち、同調
棒と導波管との静電容量が変化することを利用して、イ
ンピーダンス整合を行っている。
従来の装置では、モータ駆動を伴うメカニカルな機構
により、インピーダンス整合を行うために、急激かつ微
細な負荷変動に対する高速応答ができない重要な問題点
がある。また、これに伴ってハンチング現象の問題が残
る。さらに、機構が複雑かつ構造が大きくなるために、
コストが高くなる問題点がある。
により、インピーダンス整合を行うために、急激かつ微
細な負荷変動に対する高速応答ができない重要な問題点
がある。また、これに伴ってハンチング現象の問題が残
る。さらに、機構が複雑かつ構造が大きくなるために、
コストが高くなる問題点がある。
本発明は、上記の問題点を解決するために、マイクロ
波の反射電力量または定在波量をフィードバックして、
プラズマ生成室の外周に配置した電磁コイルの励磁電流
を制御することにより、それに伴って制御される磁場の
強さに対応して生じる電子サイクロトロン共鳴位置を変
化させて、インピーダンス整合を行うことを特徴として
いる。
波の反射電力量または定在波量をフィードバックして、
プラズマ生成室の外周に配置した電磁コイルの励磁電流
を制御することにより、それに伴って制御される磁場の
強さに対応して生じる電子サイクロトロン共鳴位置を変
化させて、インピーダンス整合を行うことを特徴として
いる。
第１図は、本発明の方法を実施するためのプラズマ装
置の概略構成図であって、第４図と異なる点は、制御対
象をチューナー４の同調棒から励磁用電源15に変えて、
チューナー４を手動調整することによって、負荷の種類
に対応するようにインピーダンス整合を行う。また、制
御対象を励磁用電源にしたために、この電源を可変電流
制御形にしたことである。
置の概略構成図であって、第４図と異なる点は、制御対
象をチューナー４の同調棒から励磁用電源15に変えて、
チューナー４を手動調整することによって、負荷の種類
に対応するようにインピーダンス整合を行う。また、制
御対象を励磁用電源にしたために、この電源を可変電流
制御形にしたことである。
以上のような構成において、まず電磁コイル13の励磁
電流を種々に変化させると、それに伴って磁界も変化し
て、磁界分布は第２図の，，に示すようになり、
電子サイクロトロン共鳴条件の磁束密度Beが一定である
ために、電子サイクロトロン共鳴位置をZ1,Z2,Z3に変化
させることができる。
電流を種々に変化させると、それに伴って磁界も変化し
て、磁界分布は第２図の，，に示すようになり、
電子サイクロトロン共鳴条件の磁束密度Beが一定である
ために、電子サイクロトロン共鳴位置をZ1,Z2,Z3に変化
させることができる。
ここで、プラズマはＢ＞Beの領域では誘電体として、
またＢ＜Beの領域では導体として振舞うので、誘電体と
してのプラズマの誘電率及び位置を変えることによっ
て、負荷のインピーダンスが変わる。
またＢ＜Beの領域では導体として振舞うので、誘電体と
してのプラズマの誘電率及び位置を変えることによっ
て、負荷のインピーダンスが変わる。
すなわち、導波管側から見たプラズマ生成室側のイン
ピーダンスを変化させることによって、微細なインピー
ダンス整合を行うことができる。
ピーダンスを変化させることによって、微細なインピー
ダンス整合を行うことができる。
つぎに、整合用制御装置の動作を第３図に示すアルゴ
リズムで説明するが、ここでは反射電力量をフィードバ
ックするものとする。
リズムで説明するが、ここでは反射電力量をフィードバ
ックするものとする。
動作を開始させるに当っては、まず電磁コイル13の励
磁電流を増加させるか、または減少させるかを、後述す
るステップＧの電流スイッチによって選択する。
磁電流を増加させるか、または減少させるかを、後述す
るステップＧの電流スイッチによって選択する。
（１）パワーモニタ３で測定された反射電力量を読取る
（ステップＡ）。
（ステップＡ）。
（２）上述の反射電力量を記憶する（ステップＢ）。
（３）記憶した反射電力量Pr1と基準値Psとを比較し
て、Pr1＜Psであれば、ステップＡに戻って再び反射電
力量を読取る（ステップＣ）。
て、Pr1＜Psであれば、ステップＡに戻って再び反射電
力量を読取る（ステップＣ）。
（４）ステップＣでPr1＞Psであれば、後述するステッ
プＧの電流スイッチが電流を増加させる状態になってい
る場合は、強制的に電流を若干増加させる信号を出力し
て、この信号を励磁用電源15に入力する。逆に、電流ス
イッチが電流を減少させる状態になっている場合は、電
流を若干減少させる信号を出力する（ステップＤ）。
プＧの電流スイッチが電流を増加させる状態になってい
る場合は、強制的に電流を若干増加させる信号を出力し
て、この信号を励磁用電源15に入力する。逆に、電流ス
イッチが電流を減少させる状態になっている場合は、電
流を若干減少させる信号を出力する（ステップＤ）。
（５）ステップＤで電流を強制的に増加（減少）させた
ときに、反射電力量が増加するのか、または減少するの
かが不定のために、新たに反射電力量Pr2を読取る（ス
テップＥ）。
ときに、反射電力量が増加するのか、または減少するの
かが不定のために、新たに反射電力量Pr2を読取る（ス
テップＥ）。
（６）新たに読取った反射電力量Pr2とステップＢで記
憶した反射電力量Pr1とを比較して、Pr2＜Pr1であれ
ば、ステップＡに戻る（ステップＦ）。
憶した反射電力量Pr1とを比較して、Pr2＜Pr1であれ
ば、ステップＡに戻る（ステップＦ）。
（７）ステップＦでPr2＞Pr1であれば、電流スイッチが
電流を増加させる状態になっている場合は、電流スイッ
チを反転し、電流を減少させる信号を出力して、この信
号を励磁用電源15に入力する。逆に、電流スイッチが電
流を減少させる状態になっている場合は、電流を増加さ
せる信号を出力して、ステップＡに戻る（ステップ
Ｇ）。
電流を増加させる状態になっている場合は、電流スイッ
チを反転し、電流を減少させる信号を出力して、この信
号を励磁用電源15に入力する。逆に、電流スイッチが電
流を減少させる状態になっている場合は、電流を増加さ
せる信号を出力して、ステップＡに戻る（ステップ
Ｇ）。
以上のステップを繰返すことによって、反射電力量が
基準値以下となり、インピーダンス整合が完了する。
基準値以下となり、インピーダンス整合が完了する。
なお、定在波量をフィードバックする場合は、パワー
モニタ３として、少なくとも３本のアンテナを例えばλ
g/8（λg:平均管内波長）の間隔で導波管内に立てるこ
とによって、定在波量を測定することができる。
モニタ３として、少なくとも３本のアンテナを例えばλ
g/8（λg:平均管内波長）の間隔で導波管内に立てるこ
とによって、定在波量を測定することができる。
以上のように、本発明によれば、メカニカルな機構を
排除したことによって、例えば圧力・ガス流量等による
急激かつ微細な負荷変動に対するインピーダンス整合の
高速応答が可能となる。また、装置の構造が簡素化され
たために、コストの低減が図られる等の実用面での価値
が大である。
排除したことによって、例えば圧力・ガス流量等による
急激かつ微細な負荷変動に対するインピーダンス整合の
高速応答が可能となる。また、装置の構造が簡素化され
たために、コストの低減が図られる等の実用面での価値
が大である。
第１図は本発明の方法を実施するためのプラズマ装置の
概略構成図、第２図は励磁電流を種々に変化させたとき
の磁界分布及び電子サイクロトロン共鳴位置を示す図、
第３図は本発明の方法を実施するためのプラズマ装置の
整合用制御装置のアルゴリズムを示す図、第４図は従来
のプラズマ装置の概略構成図である。
概略構成図、第２図は励磁電流を種々に変化させたとき
の磁界分布及び電子サイクロトロン共鳴位置を示す図、
第３図は本発明の方法を実施するためのプラズマ装置の
整合用制御装置のアルゴリズムを示す図、第４図は従来
のプラズマ装置の概略構成図である。
Claims (1)
- 【請求項１】電子サイクロトロン共鳴を利用したプラズ
マ装置のインピーダンス整合方法において、マイクロ波
の反射電力量または定在波量をフィードバックして、プ
ラズマ生成室の外周に配置した電磁コイルの励磁電流を
制御することにより、それに伴って制御される磁場の強
さに対応して生じる電子サイクロトロン共鳴位置を変化
させて行うプラズマ装置のインピーダンス整合方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295262A JP2727607B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | プラズマ装置のインピーダンス整合方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63295262A JP2727607B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | プラズマ装置のインピーダンス整合方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02141101A JPH02141101A (ja) | 1990-05-30 |
| JP2727607B2 true JP2727607B2 (ja) | 1998-03-11 |
Family
ID=17818316
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63295262A Expired - Fee Related JP2727607B2 (ja) | 1988-11-22 | 1988-11-22 | プラズマ装置のインピーダンス整合方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2727607B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5065118A (en) * | 1990-07-26 | 1991-11-12 | Applied Materials, Inc. | Electronically tuned VHF/UHF matching network |
| JP2011525682A (ja) * | 2008-05-14 | 2011-09-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Ｒｆ電力供給のための時間分解チューニングスキームを利用したパルス化プラズマ処理の方法及び装置 |
-
1988
- 1988-11-22 JP JP63295262A patent/JP2727607B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02141101A (ja) | 1990-05-30 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |