JP3860078B2 - プラズマ生成装置用高周波電源装置およびその制御方法 - Google Patents
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Description
【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、特に同じ周波数の高周波電力を各電極に印加する時に安定したプラズマを供給することができるプラズマ生成装置用高周波電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の装置は、特開平８−１６２２９２号公報に記載のように対向電極に対して、同じ周波数の高周波電力を各電極毎に、位相差を制御して、各電極へ印加する方法が知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来技術は、目標の位相差を設定して該位相差になるようにフィードバック制御しているが、高周波電力を印加した瞬間の位相差が不定であるため、プラズマが着火しない、または、プラズマが着火しても目標の位相差へ制御を行う途中にプラズマが消えたり、不安定になる問題があった。
【０００４】
また、プラズマの着火時には、ある位相差に設定し、その後に目標の位相差へ移行した方が安定した整合動作およびプラズマ状態であることが実験的にわかってきている。
【０００５】
本発明の目的は、安定したプラズマを供給することが出来るプラズマ生成装置用高周波電源装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、目標位相差の設定と独立した位相差の開始位置を任意に設定できる機能を有したものである。
【０００７】
また、プラズマの状態により位相差の開始位置を一定時間保持し、該時間が経過後に目標の位相差へ自動制御を行うようにしたものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明を適用するプラズマ発生装置の一実施例である。また、本実施例では高周波電力を印加する電極が２個の例であるが、複数個の電極を使用しても同様な考え方が適用できる。
【０００９】
図１において、真空容器１０１内に電極ａ１０２と電極ｂ１０３に同じ周波数の高周波電力を印加し、プラズマを発生させる。ウエハ処理装置の場合は、電極１０３にウエハが設置される。
【００１０】
次に高周波電源装置の概略動作を説明すると、電力の周波数発振部１１２及び位相差制御部１０８からなる位相コントロール部１０９からある位相差をもった２つの高周波信号ａ１１７と高周波信号ｂ１１８が、増幅部ａ１０６と増幅部
ｂ１１６にて増幅される。
【００１１】
増幅された高周波電力が整合器ａ１０５と整合器ｂ１１５を経由して真空容器内の電極に印加されプラズマを生成する。
【００１２】
また、位相差の制御は、位相の検出部ａ１０４と検出部ｂ１１４で検出されたフィードバック信号ａ１０７とフィードバック信号ｂ１１３を位相差制御部108に取り込み目標位相差設定信号１１１に合わせるように制御をおこなう。
【００１３】
本発明は、位相差初期値設定信号１１０であらかじめ開始位相差を決めて高周波電力を出力するため、プラズマが着火しやすい位相差に設定することができ、プラズマ着火性向上に効果がある。
【００１４】
図２に位相コントロール部のブロック図を示す。図２において、位相差初期値設定信号１１０で設定された位相差に制御する位相差制御部１２１の信号と、目標位相差設定信号１１１で設定された位相差に制御する位相差制御部１２６との独立した回路を保有し、前記位相差制御部１２１と１２６から出力された信号を切替える高周波信号切替え部１２７および切替えるタイミングを設定する切替えタイマー部１２８から構成される。
【００１５】
全体の動作としては、高周波出力をオンする前に位相差初期値設定信号１１０の指令値になるように位相差制御部１２１で制御を行う。
【００１６】
該位相差制御部１２１から増幅部ａ１０６への高周波信号１２２と、該高周波信号ａ１２２から設定された位相差をもつ高周波信号ｂ１２３が増幅部ｂ１１６への信号となる。この時、高周波信号切替え部１２７は、前記信号１２２と123が各々増幅部ａ１０６と増幅部ｂ１１６へ出力するようにする。
【００１７】
高周波出力をオンすると切替えタイマー部１２８が動作を開始し、設定された時間だけ保持する。位相差初期値設定信号１１０の値と切替えタイマー部１２８の時間は、プラズマの着火性および安定性を考慮した値にする必要がある。
【００１８】
次に、切替えタイマー部１２８で設定された時間が経過すると、処理プロセスで使用する目標位相差設定信号１１１で設定された位相差をもつ、高周波信号
ａ１２４と高周波信号ｂ１２５に切替え、各々増幅部ａ１０６と増幅部ｂ１１６へ出力し、所定のプロセスを実施する。
【００１９】
なお、切替えタイマー部１２８の時間設定を「ゼロ」にすることにより、高周波出力オンと同時に目標位相差でプロセスを開始することもできる。
【００２０】
また、プロセス条件によりタイマー時間を変更することにより、位相差をパラメータとしたステップ切替えが可能でもある。
【００２１】
【発明の効果】
本発明によれば、プラズマの着火性向上およびプラズマの安定性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示すプラズマ生成装置用高周波電源の説明図である。
【図２】位相コントロール部の詳細を示す説明図である。
【符号の説明】
１０１…真空容器、１０２，１０３…電極、１０４，１１４…位相検出部、
１０５，１１５…整合器、１０６，１１６…増幅部、１０７，１１３…位相のフィードバック信号、１０８，１２１，１２６…位相差制御部、１０９…位相コントロール部、１１０…位相差初期値設定信号、１１１…目標位相差設定信号、
１２７…高周波信号切替え部、１２８…切替えタイマー部。
Claims (2)
- 処理室内に設けた第１の電極と第２の電極と、高周波電力を発振する周波数発振部および位相差制御部からなる位相コントロール部と、位相差制御部からの第１の電極に供給する第１の高周波電力を増幅する第１の増幅部および第１の高周波電力の位相を検出する第１の位相検出部と、位相差制御部からの第２の電極に供給する第２の高周波電力を増幅する第２の増幅部および第２の高周波電力の位相を検出する第２の位相検出部とを備え、第１の電極および第２の電極に同じ周波数の高周波電力を印加するとともに、各電極に印加する周波数の位相を任意に制御できる機能を備えたプラズマ生成装置用高周波電源装置であって、
前記位相コントロール部は、
前記周波数発振部からの高周波の位相をプラズマ着火時の位相差初期設定信号に基づいて制御し第１の高周波信号を生成する第１の位相差制御部と、
前記周波数発振部からの高周波の位相をプラズマ処理時の目標位相差設定信号に基づいて制御し第２の高周波信号を生成する第２の位相差制御部と、
前記第１の電極および第２の電極への第１の高周波信号の印加から第２の高周波信号の印加までの時間を設定する切替タイマー部と、
前記切替タイマー部からの信号に基づいて前記高周波信号を第１の高周波信号または第２の高周波信号のいずれかを選択して前記第１の電極および第２の電極に印加する高周波信号切替部と
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。 - 処理室内に設けた第１の電極と第２の電極と、高周波電力を発振する周波数発振部および位相差制御部からなる位相コントロール部と、位相差制御部からの第１の電極に供給する第１の高周波電力を増幅する第１の増幅部および第１の高周波電力の位相を検出する第１の位相検出部と、位相差制御部からの第２の電極に供給する第２の高周波電力を増幅する第２の増幅部および第２の高周波電力の位相を検出する第２の位相検出部とを備え、第１の電極および第２の電極に同じ周波数の高周波電力を印加するとともに、各電極に印加する周波数の位相を任意に制御できる機能を備えたプラズマ生成装置用高周波電源装置の制御方法であって、
あらかじめ各電極へ印加する高周波電力の位相差とプラズマの安定領域を把握し、
前記プラズマ安定領域内にプラズマ着火時の位相制御の開始位相差である位相差初期値とプラズマ処理時の目標位相差値を設定し、
プラズマ着火時に位相差初期値を維持して第１の電極および第２の電極に同時に高周波電力を印加し、
一定時間経過後にプラズマ処理時の目標位相差値で第１の電極および第２の電極に同時に高周波電力を印加する
ことを特徴とするプラズマ生成装置用高周波電源装置の制御方法。
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