JPH0240570A - プラズマ炉内の放電のインピーダンス決定方法および装置、ならびに炉内の放電のインピーダンス調整装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、同調箱（チューニング・ボックス〕と連係す
るプラズマ炉（プラズマ会すアクタ〕内の放電のインピ
ーダンス全決定するためのプラズマ炉内の放電のインピ
ーダンス決定方法および装置に関するものである。より
詳細ＶＣは、本発明は炉内の放電のインピーダンスま之
ハイオン流の調整に適用される。

本発明は１発生器の出力インピーダンスが炉の入力イン
ピーダンスに適合させられることができる同調箱によっ
て高周波電磁波の発生器（エリ簡単に高周波発生器と呼
ばれる）Ｉｃ↓って供給される食刻またに堆積炉（例え
ば霧化による堆積）とともＶＣ使用されることができる
。本発明は１例えば反応イオンエツチング型の反応炉、
マグネトロン全使用する反応炉、３極子を使用する反応
炉に通用される。

用語「高周波」はＩＱＧＨｚ（無線周波数、ハイパー周
波数　ａ・０・〕より低い周波数を意味すると理解され
たい。

エツチングまたは堆積反応炉内の放電のインピーダンス
は炉の基本的な特徴である。このようなインピーダンス
の知見はイオン流（またはイオン流密度〕およびイオン
のエネルギのような作動中の炉の必須な特注ＶＣ接近を
許す。エリ詳細にはこれらの特性は非常に高い集積回路
の製造に必須の役割を演する等方性のエツチングが行な
われるとき重要である。

放電のインピーダンスに作動の間中炉の端子間に存在す
る正弦波電圧とかつまた炉を通ってその場合に流れてい
る電流の正弦波強度■との間の比に等しい複素数２であ
る。

プラズマ炉内の放電のインビーダンスケ測定するために
３つの技術が丁でに知られている。

第１の公知技術は電圧Ｖ、強度工およびそれらの間の移
相を測定する一方Ｖおよび工の多くの高調波成分を除去
しようとすることにある。この第１の公知技術は工業的
なプラズマ炉に使用するのが困難である適宜な構体を必
要とする。

第２の公知技術は炉と連係する同調箱の出力インピーダ
ンスを測定するかまたは計算することからなる。

この第２の公知技術ｆ１１９８３年３月１日にＡｐｐｌ
、Ｐｈｙａ、Ｌａｔｔ　　４２　（５）の第４１６〜４
１８頁に発表された「Ｒ？インピーダンスからのプラズ
マパラメータ評価」と題するニー・ジエー・ファン会ル
ースマレンによる論文、かつまた１９７９年のパーガモ
ン・ブレス・バキューム、第２９巻、第１０号の第３４
１〜３５０頁に発表された「ＲＦスパッタリングおよび
プラズマ化学において使用の几めにインピーダンス整合
網を計算するための実験力１つ設計情報」と題するエヌ
・ノーストロンＶＣよる論文に開示されている。

しかしながら、この第２の公知技術は欠点すなわち、こ
の技術ＶＣよれば放電のインピーダンスはそれ自体で測
定されないが、測定はま几炉と同調箱かつまた炉のオフ
ロード・インピーダンスとの間のリンクのインピーダン
スについて行なわれ、その結果正確な分析は補正式に導
入されねばならないこれらのインピーダンスについて行
なわれねばならない。さらに、同調、山は不完全なイン
ピーダンス・アダプタである。すなわち、その中の入射
エネルギの比は炉と同調箱および炉のオフロード・イン
ピーダンスとの間のリンクのインピーダンスによって示
される標遊インピーダンスの評価を阻止する幾ら刀λ長
い走行において、ジュール効果によってまたは電磁放射
線によって失なわれる。

第３の公知技術は、１９８７年６月１５日にソシエラ・
フランセーズ・デュ・ビデ、アンテイベにエリＣＩＰＧ
８７の作業報告の第１０６〜１０９頁に発表された「容
量結合Ｖｃよるプラズマエツチング機の電気的特性化方
法」と題するビー・アンドリース等による論文に記載さ
れている。この第３の公知技術はオフされ几予め同調し
た炉に接続された同調箱の分散要因（ｒｓパラメータ」
として知られる〕の測定から放電のインピーダンスを計
算することからなる。炉はその入力インピーダンスが炉
供給ラインのインピーダンスに等シくすれるとき同調さ
れ、かかるインピーダンスは、発生器に向って反射され
る電力全無効にするように一般に５０オームである。こ
れらの測定は通常１五５６ＭＨｚである発生器周波叙に
おいてベクトル分針器全使用して行なわれる。

第３の技術は、すべての寄生インピーダンスの作用を積
分することＩｃエリ、放電のインピーダンス２の有効な
計算を許容し、そして完全な同調箱−丁なわち、その中
のエネルギ損失の不存在−を必要としない。し刀）しな
がら、第３の公知技術は欠点、すなわち放電のインピー
ダンスをリアルタイムで−すなわち連続的に一炉が作動
している（例えば、エツチングの間中）とき測定するこ
とができない。さらに、ベクトル分析器は高価な装置で
あり、そして工業的炉について永続的に残されるエツチ
ングをするのは困難である。

本発明の目的は、プラズマ炉内の放電のインピーダンス
を決定することができ、工業用炉で使用されることがで
きそして放電のインピーダンスを炉上のベクトル分析器
の不動化を必要とする同調ね内のエネルギ損失の不存在
を仮定することなくすべての寄生インピーダンスの作用
を積分することにより決定することができ、かつエリ詳
しくはプラズマを妨害することなく、放電のインピーダ
ンスＺｉリアルタイムで決定することができる方法およ
び装置を提供することにエリ上述した欠点を除去するこ
とである。

しかしながら、放電のインピーダンスを永続的に知るの
に有効であるかも知れない。すなわち、集積回路のエツ
チング（食刻）ＶＣおいて、例えばインピーダンスはエ
ツチングの終りに変化しかりその知見ぼ集積回路の攻卓
の終りに検印することができ、ま几、炉が時が経つにつ
れて汚染されかつこの汚染がインピーダンスの変化によ
って示されることが知られ、そこで放電のインピーダン
スを知ることはこのような汚染ｔ＠矧するのに有利であ
る。ｉｋ後に、工９詳しくは、半導体ウエーノ１のエツ
チングの場合において、放電のインピーダンスにイオン
流および炉内のイオンエネルギと数学的に間係づけられ
ることができ、そして放′亀インピーダンスの永続的な
知見がイオン流およびイオンエネルギに工って形成され
る２つのパラメータの時の経過Ｖｃよるドリフトの制６
１１’に許容し、パラメータはエツチングのために必須
であることが知られている。

とくに、本発明は、まず、可変コンデンサのそれぞれの
状態が決定され；そして放電のインピーダンスが一方で
可変コンデンサたつ他方で放電のインピーダンスによっ
て採用され易い状態間の予め確立した対応に工ってそれ
ぞれの状態に依存して決定される工程からなることを特
徴とする特許変コンデンサからなる同調箱と連係する高
周波プラズマ炉内の放電のインピーダンスを決定する方
法に関する。

また、炉の端子間に印加された高周波電圧に依存して炉
内の放′鑞に対するイオン流、可変コンデンサのそれぞ
れの状態および一方で可変コンデンサかつ他方で放電の
インピーダンスＶＣよって採用され易い状態との間の予
め確立した対応全決定することができる。

さらＶｃ＝９詳しくは、イオンａは放電のインピーダン
スヲ適宜な放電モデルＩＣＬつてシースおよび放電のプ
ラズマに接続することにエリ放電のインピーダンスから
決定される。シースおよび放電のインピーダンスの（か
つ炉の端子間に印加された電圧の〕知見に次いでイオン
流を決定することができる。

放電モデルは１９８６年３月１５日にＡｐｐｌ。

Ｐｈｙａ、　（応用物理）５９Ｃ６）の第１８９０〜１
９０３頁に発表された「無線周波数グロー放′亀装置に
おけるイオン・ボンバードメント・エネルギ分布」と題
するトンプソン等による論文および１９８１年１２月の
応用物理、５２　（１２）の第７０６４〜７０６６頁に
発表された「プラズマ励起周波数に対するイオン応答」
と題するアール・エッチ・ブルースによる論文に付与さ
れる。

本発明はまた、可変コンデンサのそれぞれの状態を示す
信号全供給すべくなされたピックアップ；これらの信号
によって放電のインピーダンスおよび一方で可変コンデ
ンサかつ他方で放電のインピーダンスによって採用され
易い状態間の予め確立し几それに記憶される対応を決定
すべく設けられ几電子的処理手段で）らなることを特徴
とする、可変コンデ／すからなる同調箱と連係する高周
波プラズマ炉内の放電インピーダンスを決定するための
装置に関する。

本発明の他の特徴ＶＣよれば、電子的処理手段は炉の端
子間に印加された高周波電圧によって炉内の放電に対し
てイオン流を、ピックアップによって供給される信号を
、および一方で可変コンデンサおよびかつ他方で放電の
インピーダンスによつて採用され易い状態との間の予め
確立した対応を決定するために設けられ、かかる対応が
電子的処理手段に記憶される。

それゆえ１本発明の必須の態様は、 −オフ状態の炉のインピーダンスが関連の同調箱の可変
コンデンサの調整がどうであっても一定であると仮定し
て、同調箱の可変コンデンサの状態〔「位置」と後述さ
れる〕と放電のインピーダンス（および多分炉の端子間
に印加され几一定の高周波電圧についてのかかる放電に
関するイオン流〕との間の全単写対応の存在の認知、お
よび−前記予め確立した対応によって放電のインピーダ
ンスかつ多分イオン流をちょうどそのとき決定するよう
に与えられた時機における同調箱の可変コンデンサの状
態の使用である。

最後に、本発明は、自動同真手段と連係する同調箱全介
して高周波発生器によって供給される高周波プラズマ炉
内の放電のインピーダンスま几はイオン流を調整するた
めの装置であって、同調箱が可変コンデ／すからなりか
つ炉の入力インビーダンスに発生器の出力インピーダン
スを適合させるために設けられ、自動同調手段が５発生
器に向って反射された電力を無効にするように、同調箱
の可変コンデンサの状態をかで為る状態を変化するため
の手段を介して調整するように設けられ、装置は本発明
による装ｆからなり、発生器の電力が調整されることが
でき、装置が含んでいる電子的処理手段がこれが決定す
る放電のインピーダンスまたはイオン流が所望の値に等
しく維持されるように発生器の電力を制御すべく設けら
れることを特徴とする高周波プラズマ炉内の放電インピ
ーダンスまたはイオン電流′ｔ−調整するための装置に
関する。

装置を変更するための手段はモータでありそしてピック
アップはポテンショメータの株類からなりかつそれぞれ
モータ軸に取り付けられる。

本発明は添付図面に基づく以下の単なる例示の非限定的
実施例の説明からエリ明瞭に理解される。

第１図は、例えば半導体ウエーノ・の食刻に適合させら
れる高周波プラズマ炉２ｔ−制御するための従来装置全
略示する。炉２は同調箱６を介して高周波発生器４（例
えば無線周波数）Ｋよって供給される。装置はまた発生
器と炉との間の最適同調全永続的に維持する几めに設け
られる自動同調手段８からなる。

同調箱６はそれらの状態（’ｊｔは位りが自動同調手段
８Ｖｃよって制−されるモータ１４および１６によって
それぞれ発生される可変コンデンサ１０および１２から
なる。このために自動同調手段８ｉｊこれと発生器４？
同調箱６に接続するライン２０（一般には同軸ケーブル
）との間に確立された誘導結合１８全使用する。

第１図はまた最適同調（自動同調手段８の不存在におい
てかつ例えば、炉２の予備試験のための）を発生すべく
それぞれ手で制御される工うな同調箱６の可変コンデン
サ１０および１２の位置を可能にするボタン２２および
２４紫示す。各コンデンサは可動部および固定部（いず
れも図示せず〕からな！ｌｌ炉つ対応するボタンは可動
部に堅固ＶＣ接続される。

第２図は同調箱６用の考え得る電気回路を示し、該回路
は可変コンデンサ１０（同調コンデンサ）および可変コ
ンデンサ１２（負荷コンデンサ）からなる。

コンデンサ１０の一方の端子は接地される一方、その他
方の端子は発生器からのラインに（まｔは工り正確ＶＣ
はそのプレーディング（組み紐）が接地される同軸ケー
ブル２０のコアＩｃ）かつま几他方の端子がコンデンサ
１２の端子に接続されるインダクタンス２６の端子に接
続される。コンデンサ１２の他方の端子１３は炉２の２
つの電極の一方に接続され、このような炉の他方の電極
８２は接地されている。

電極Ｂ１はそれを介して高周波電圧が炉全作鯛させるよ
うに印加されかつその中で放ｉｔ−発生するのＶＣ使用
する電極であり、一方接地される電極Ｒ２は基準電位と
して使用される。

すでに前に示したように、存在は（ａ）基準位置に関連
するコンデンサ１０および１２のそれぞれの位置Ｐ１お
よびＰ２と作動して、いる炉２内の放電のインピーダン
ス２との間の、かつまた（ｂｌこの工う１位置とこのよ
うな放電（炉の端子間に印加され之一定の高周波電圧に
対する〕に関するイオン流Ｊとの間の全単写（パイジエ
クティブ〕対応について示され友。これらの量ｚおよび
Ｊはそれゆえプラズマ発生器ガスの一定の組成およびか
かるガスの一定の圧力に対するカップル（ｐｌ、ｐ２）
の関数である。

第６図は確立されるべきこの対応を許容する構体を略示
する。該構体において発生器４は炉２に接続されるか″
またはそれから１例えばスイッチ２７（後述）ＶＣ工っ
て、解除されることができ、該スイッチを介して発生器
４は同調箱が含む可変コンデンサを制御するためのボタ
ン２２および２４′ｆ：有する同調箱６に接続される。

ボタン２２および２４は手動でもまたに自動でも制御さ
れることができる。

対比において、自動同調手段８およびこれと連係する誘
導結合１８は除去される。

ベクトル分析器２８および方向電力計３０が同ｖＩ４箱
６の入力と出力との間に、スイッチ２７および他のスイ
ッチ２７ａ（後述参照〕全弁して、取り付けられる（対
応の確立の間中のみ〕。ベクトル分析器２８および電力
計３０はｚ２決定することができる。

第３図に示し几構体がそのため使用される上述の対応の
確立は一方で、すでに示したように、同調箱の制御がど
のようであってもオフ状態の炉のインピーダンスは一定
であると仮定し、そして他方において同調箱によって形
成される４極子の基準面を正確に画成することができる
〔後述参照〕と仮定する。用語基準面はベクトル分析器
および電力計が同調箱の両側で接続される場所を意味す
る。エリ詳細ＶＣハ、出力基準面一すなわち、同調箱の
出力への分析器および電力計の接続場所は。

第２の公知技術（従来技術の説明を参照）に関連して前
述された標遊インピーダンスを最大範囲に考慰するよう
に、それらの間で放電が行なわれる端子にでへるだけ近
接しなければならない。

このために金属線３２〔第４図〕が使用され、該金１線
３２は一方で炉の電極Ｂ１にかつ他方で他の端子が同調
箱に電気的に接続されるタップ点３６の端子１ｃかつ分
析器および電力計に工って形成されかつその遮蔽が炉の
接地されたフレーム３８に接続される構体に接続される
。好都合ＶＣは金属線３２は３ａαＬり長くない。

第３図はスイッチ２７が２つの互いに排他的な位置、す
なわち、 発生器４が同調箱に接続される位置Ｑｌ。

同調箱の入力が刀１力≧る入力の側で分析器２８および
電力計３０によって分配される漏子ＶＣ腰続される位ｆ
ｉｔＱ２に有することを示す。

ま几理解されることができるのに、スイッチ２７＆が、
同調箱出力の側で分析器２８と電力計３０によって分配
された端子を、タップ場所３６の適Ｘな端子に接続する
かま几はそれから清除するように設けられるということ
である。

したがって、対応の確立の几めに、スイッチ２７は位置
Ｑ２（発生器が解除される）ＩＣありそしてスイッチ２
７ａは閉止される（両スイッチは同調箱に分析器および
電力計全接続する〕。対比において、炉が作動している
（対応の罹立後）とき、スイッチ２７１１ｍ位ｔ＆Ｑ１
（発生器が同調節に接続される）にあ０かつスイッチ２
７　ａＨ開放される（分析器お工ひ゛電力計は同調箱Ｉ
Ｃ接続されずかつ除去されることができる）。

同調箱６に４億子であるとみなされ（第５図）かつ炉２
（−双極子であるとみなされ、構体は４極子を形成する
。炉２、発生器４および同調器６によって形成される装
置が作動しているとき、同調箱６は発生器４から振幅＆
１の入射波全受信しかつ振幅ｂ１の波を発生器の方向に
反射する。同調箱６ぼＩた炉の方向に去幅ｂ２の入射波
を送信しかつそれから振幅ａ２の反射波を受信する。

同調箱６および炉２によって形成される４極子は分散係
数として矧られかつその構体が４極子の分散マトリクス
（前述したビー拳アンドリース等ＶＣよる論文３摸〕と
呼ばれるもの全形成する４つの複合係数８１１．Ｓ１２
，８２１および６２２にＬりて特徴づけられる。

４極子が受動素子からのみ作られるので、量８１２およ
び８２１は等しい。

対応は以下のようＶＣ確立される。すなわち１発生器に
解除され刀為り分析器および電力計によって形成される
構体が接続され（スイッチ２７は位置Ｑ２にありかつス
イッチ２７ａが閉止される〕、それゆえ炉はオフされ、
位ｔｐ１は範囲（入１８１）にわｔって変化することが
できかつ位置ｐ２は範囲（Ａ２，８２）にわたって変化
することができ、ｐｌおよびｐ２の値はそれぞれの範囲
において選択され力為つし九がって可変コンデンサ１゜
および１２はそれぞれボタン２２および２４によって調
整される。

複合３１８１１，８１２および８２２は次いでベクトル
分析器および方向電力計によって決定される。この丸め
に公矧の方法においてベクトル分析器にインピーダンス
Ｚｃの独特な負荷で同調箱に基準波を送り、そしてベク
トル分析器および電力計によって形成される構体は次い
で分析器に向って反射され九波に対応する移相および減
衰全測定する。インピーダンスＺｃは炉を同調箱に接続
するラインの独特なインピーダンスと同等であり。

この工うなインピーダンスは一般に５０オームである。

基準ｒｉまたプラズマ（炉が作動していると仮定される
〕の反射要因（または反射係数）を形成するｉｉａ　２
１０２に示すのに便用される。その実部（プラズマのイ
ンピーダンス〕および虚部（放電のシースのインピーダ
ンス〕がそれぞれＲおＬび−Ｘで示される放電のインピ
ーダンスｚｈ。

Ｚ　＝Ｒ−ｊ　Ｘ＝Ｚｃ　（１＋ｒ）（１−ｒ）’″ｌ
　　ｊ２＝。

である。

今、炉が作動しているとき、以下の装置の式が曹かれる
ことができる。

ｂ　１　＝　８１１＊ａ１−１−８１２＊ａ２ｂ　２＝
＋３２１−ａ１＋８２２・ａ２量８１２と８２１が等し
く、ａ２がｒ＠ｂ２に等しくそしてｂｌが炉が同調され
ているときゼロに等しいという事実を考慮して、この装
置は、０＝８１１ｓａ１−１−８１２ｏｒ＠ｂ２ｂ　　
２＝　８１２・ａ１＋ｌ３２２会ｒＩＩｂ２となる。

この装置はまた。

８１１＊ａ１＋−８１２＊ｒ＠ｂ２＝０８１２ｓａ１＋
（８２２＊ｒ）−１）ｂ２＝０　　　　（１）と書かれ
ることができる。

この最後の装置のＩｌａ　１および６２はゼロでないの
で、この最後の装置の決定子はゼロである。

結果は ８１１　１１８２２　　壷　ｒ−８１１＝（８１２）　
　　ｒである。

これから我々はｒの値。

ｒ＝８１１１１（８１１・８１２−（８１２））を引き
出す。

それゆえ、複合１１ｓ１１．ｓｌ２および８２２の測定
は複合量ｒかつそれゆえ放電のインピーダンス２そして
結果として２の実部および虚部の決定を可能にする。さ
らに、１を力出力Ｗｕの決定は炉の端子間の高周波電圧
ｖＨＰが式、 Ｖ　　＝　（２Ｗｕ　（Ｒ２＋Ｘ”）　Ｒ″″ｌ）ｌ／
２！（Ｐ によって計算されるのｔ可能にする。

電力出力Ｗｕは高周波発生器ＶＣよって供給される電力
Ｗの測定（該測定はこの場合に作動していると仮定され
た発生器で実施される〕からの計算によっておよび効率
ｎ　＝　Ｗ　ｕ　／　Ｗの計算から決定されることがで
きる。

これから我々はＷ　ｕ　＝　ｎ　＠Ｗ　ｆ引き出す。

以下は効率ｎの計算である。

我々は、ｗ　ｕ　＝　ｆｂ２１”　−１ａ２１２＝ｌＰ
２１　　（１−１１） さらに、　　Ｗ＝１８１１　　１ｂ１１２同調されると
き、それゆえ、Ｗは１ａ１１　　に等しくかつ効率ｎ　
ｆ３　したがりて ｎ　＝　Ｗ　ｕ　／　Ｗ　＝　１　ｂ　２／　ａ　１１
２・（１−ｔｒｉ２）に等しい。

しかしながら、前に示され九式（１）はｂ２／ａ２＝８
１２／（１−ｒＢ２２）と書くことができる。

これから、 ｎ　＝＝　１８１２１　（ｒ−１ｒｌ　）／１ｌ−ｒ−
ｓ・８２２１２それゆえ、効率ｎは量８１１，８１２お
よびＳ２２から計算されることができる。

電圧ｖ１！Ｆ　（与えられた電力ＷＩＣ対する〕はま几
炉（この場合に作動していると仮定される）の端子間で
百康行なわれる測定によって決定されることができる。

次いでイオン流Ｊがチャイルド・ラングミュアの法則を
使用することＩｃ工って決定されることができる。その
場合にイオン電流は Ｊ　＝　Ｋ１　（Ｖ　　）　３”　ｘ−”に等しい。

量に１は経験的条件（ガスの組成物および発生器Ｖｒ−
接続された′ＭＬ極の表面）に依存し〃≧つ８Ｆ。

および２２６　ｅＡの発生器に接続された電極面につい
ては１α６６となる定数である（　Ｊ　、　ＶＨ，およ
びＸはそれぞれＡ”ＤＩ　　　ボルトおよびオームで表
わされる〕。

好ましいならば、衝突放電の法則を使用することにより
、イオン流Ｊは、 Ｊ　＝＝　Ａ２（Ｖ　　）３７２Ｘ−２°５ＩＰ のようになる。

ｔｋ２は再び経験的な条件に依存しかつ２０ミリトール
（約２６６Ｐａ）の圧力においてＳＦ６について２．６
７になる定数である。

それゆえ、我々は１つのカップル（ｐ　１　ｚ　ｐ　２
　）について２およびＪを有する。明らかな工うに、そ
れゆえ、２およびＪはどのようなカップル（ｐｌ。

ｐ２）についても決定されることができ、ｐｌは範囲（
ＡＩ、ｓｌ）内でかりｐ２は範囲（Ａ２゜８２〕内で選
択される。

結果は、付与されたカップル（ｐ　１　＃　ｐ２）につ
いて、予め定めた放電インピーダンス２（付与されｔ電
力Ｗについて決定されたイオン流Ｊ）ｉｃ関連まる要求
された対応である。この対応は、例えば、表の形で表わ
されることができる。

表において範囲（ＡＩ、８１）および（Ａ２゜８２）の
各々は副範囲に細分され、その結果我々は２つのシリー
ズの値入１．・・・ｐｌ、、ｐｌｉや、。

・・・−１８１およびＡ２．・・・ｐ２　　ｐ２　　　
・■・、Ｂ２１１　　　１ｕｌｌ を有し、１および１は整数である。各シリーズにおいて
値は一定のピンチだけ互いに離れており、このようなピ
ッチは正確な計算全許容するように十分に小さくなって
いる。表は２重記入全有しかつどのカップル（ｐ１□、
ｐ２□〕についてもＲお工□ｘ（かつそれゆえＺ）を付
与する。変形として、如何なるカップル（ｐｌｌ、ｐ２
□）ＶＣついてもノくラメータＥ！１１，８１２および
８２２に付与する表が形成されることができ、これらの
パラメータは、前述され几ように％一定のＺｃについて
２およびＪが計算される（一定のＷＩＣついて〕こと全
可能にする。このような表はプラズマおよび／まｆｃハ
イオン流Ｊ（公知のＪＩＣ対して、好都合には、変形と
して以下に示される表、または同等の表が使用される。

）のインピーダンスｚをリアルタイムで知る之め、かつ
あるいは、前に示し几ように、このようなイノビーダン
スのまたはプラズマ炉内のイオン流の調整の丸めに使用
されることができる。

Ｚおよび／またはＪの永続的（まｆｃはエリ簡単に周期
的〕知見は食刻または堆積過程の間中追従されるエラな
プラズマのこのふ７ｈｉｄこれらの重要なパラメータの
展開を可能にする。この知見はま几それぞれの位置を続
いて使用する几めに各食刻まｆｃは堆積過程に対応する
同調箱の町変コンデンサのそれぞれの位置の記憶を許容
する。

その場合に食刻作業が回生可能である（Ｐｌ−のものが
１つのウェーハから次のウエーノ為に生じる〕ので、例
えば半導体ウェー）Ｓの食刻の場合において炉内の一定
のイオン流Ｊ全維持するのに好都合である。

第６図はプラズマ炉２を制御する几めの装置會略示する
。該装置はまた要求時またはいつでもま九は周期的に１
例えば２度づつ本発明にエリ類られるような作動中のプ
ラズマ炉内のインピーダンスおよび／ま７′ｃはイオン
流を許容する。

第６図に示した装置は、Ｊ：り詳しくは同一方法におい
て配置された第２図に示した装置のすべての要素を含み
１発生器４は調整可能な電力（）くワー〕からなる◎ 炉ＶＣ向調箱を接続するライン４１は同軸ケーブルの形
を取ることができ、そのコアはコンデンサ１２の端子１
３全炉の″ｆＪＬ極Ｅ１に接続しかつプレーディングは
廣地されるがま九は金属箔リボンに工って端子１６を電
極Ｅ１に接続する。

装置はまた、後で見られる工うに、同調箱の町変コンデ
ンサ１０および１２とそれぞれ連係されかつ２）−２）
−るコンデンサ１０お工ひ１２のそれぞれの位ｔｉｔヲ
示する電気信号を供給するように設けられるピックアッ
プ４２および４４からなる。信号はそれぞれ適宜な増幅
器４６および４８に工って増幅されかつアナログ／デジ
タル変換器５０および５２によってデジタル化される。

装ｆｋハまた、Ｒおよびｘ’ｌ付与する表がｐｌおよび
ｐ２Ｖｃ依存して記憶される（またｆｌ　Ｚ　ｃおよび
変形として前に付与された表が記憶される〕電子的処理
手段５４からなり、該手段は入力においてアナログ／デ
ジタル変換器５０および５２刀為ら到来するデジタル信
号を受信じ〃１つ同調箱のコンデンサの位置全示するこ
れらの信号の関数として放電のインピーダンスｚ２決定
するように設けられる。

電子的処理手段５４はこのようにして決定される放電の
インピーダンスの値を表示することができる表示手段５
６に接続される。

変形として、電子的処理手段５４は発生器４［工つて供
給され九電力Ｗの値で付与されることができ、電子的処
理手段が炉内のイオン流Ｊを決定しく要求時ま７ｔはい
つでもまたは周期的に）刀）つこのようにして決定され
比値を可視手段５６上で表示することができる。その場
合に変形として前に付与された表（または同等の表〕を
かつもちろん、上述したパラメータに１ま７″ｃはに２
ｉ電子的処理手段に記憶することが好ましい。さらに、
′成力Ｗの値は以下のように手段５４に供給されること
ができる。すなわち、発生器はアナログの形でこのＷの
値を付与する出力力為らなり、この出力はアナログ／デ
ジタル変換器５７を介して手段５４の適宜な入力ＶＣ接
続される。

そのように望まれるならば、電子的処理手段は２および
Ｊｉ決定しかつそれらを可視手段５６ｖｃ表示すること
ができる。

電子的処理手段において、ピックアップによって供給さ
れる２つの値ｐ１お工ひｐ２が付与されこれらの値に対
応するＲおよびＸ（またμ８１１゜８１２．８２２の〕
の決定は、例えば％２つの変形による直線補間技術によ
って行なわれることができる。

第６図に略示した装置は一定値Ｊ　ｃ　Ｔｉｃ　Ｊが維
持されることができるように達成されることができる。

この几めに発生器４はアナログ電圧によって制（財）さ
れることができる高周波発生器５ＢＶＣよって置き換え
られる。この変形された装置において電子的処理手段５
４はピックアップ４２および４４に工って供給される信
号に依存してイオン流Ｊを決定し、記憶され几所望の値
Ｊｃｔ−比較しそしてもしＪがＪｃと異なるならば、発
生器５８の電力を変更すべくなされたデジタル誤差信号
を供給するように設けられる。このため、装置はま友誤
差信号を受信してこれをその出力が発生器５８ｆｆｉ制
御する適宜な増幅手段６２によって増幅されるアナログ
電圧信号に変換するデジタル／アナログ変換器６０たら
なる。

ＪがＪｃ工り低いとき、電子的処理手段において発生さ
れる誤差信号は発生器５８の電力（パワー〕全増加する
のに設けられそして逆に、ＪがＪｃ工り高いとき、′電
子的処理手段に発生される誤差信号は発生器５８の電力
を減少するために設けられる。

ｚはもちろん、ピックアップ４２および４４に工って供
給される信号から２を決定するように電子的処理手段５
４を適宜に適合させることＶＣより、この装置によって
所望の値ＺＣＩＣ保持されることができ１手段５４は２
を記憶された値ＺＣと比較しそしてもし２がＺＣと異な
るならば、したがって発生器５８の電力を変更すべくな
された誤差信号全交付する。

第７図はピックアップ４２および４４の特別な実施例全
略示する。この特別な実施例において、各ピックアップ
４２ま几は４４はポテンショメータの種類からなり、対
応するモータのｔｌｌ１６４ＶＣ取り付けられるポテン
ショメータからなっている。

ピックアップはこの工うな軸６４に対して垂直な平面に
おいて、モータに関連して固着されたつモータ軸６４の
一端と反対に配置される電気抵抗性トラック６６からな
る。この端部は一端によって抵抗性トラック６６を擦す
るように設けられる導電性カーソル６８Ｖｃ堅固１ｃ接
続される。トラック６６の一端は定電圧ｖｄｄＶｃよっ
て供給され、トラック６６の他端は接地される。カーソ
ル６８の他端はたくして電圧Ｖ　ｐを供給し、該電圧は
その軸６４が可変コンデンサの可動部（図示せず〕に堅
固に接続されたつ常にかかる可動部と同一角度だけ回転
するモータと連係する可変コンデンサの位置に比例する
係数に工って乗算されたｖｄｄに等しい。

記憶されるべき表の確立のために、種々選択されたカッ
プル（ｐ１□、ｐ２□〕を電子的処理手段５４のメモリ
（図示せず）に戻丁工うに増幅器４６゜４８および変換
器５０．５２と連係するピックアップ４２および４４が
使用される。

もちろん、他の位置ピックアップが本発明によれば使用
されることができる。すなわち、ポテンショメータ型ピ
ックアップに代えて、タシメトリック・ダイナモ、磁気
ピンクアップ、ホール効果ピックアップ、光学ピックア
ップ、機械的ピックアップ（例えばカウントホイールま
几ハ二−ドルヲ有する）、または角度検知器が使用され
ることができる。

さらに、デジタルに代えて、イオン流Ｊまたはインピー
ダンス２はアナログ様式で制御されることができ、この
几め比例、一体かつ誘導作用を有する開ループが使用さ
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はプラズマ炉を制御するための公知の装置の概略
図、 第２図は炉と連係する同調箇月の考え得る電気回路を示
す回路図。 第３図は同調論の可変コンデンサの状態と炉内の放電の
インピーダンスかつおそらく炉内のイオン流との間の対
応の確立を許容する構体を示す概略図、 第４図はこのような対応の確立のために炉に実施される
構体を示す概略図、 第５図は同調箱が４極子とみなされることができ、炉が
双極子とみなされることができかつ同調箱に加えて炉に
よって形成される構体が４極子とみなされることができ
ることを示す説明図、第６図はプラズマ炉を制（財）す
るための本発明による装置の特別な実施例を示す概略図
、第７図は同調箱の可変コンデンサの状態を示す信号全
供給すべくなされ定特別なピックアップを示す概略図で
ある。 図中、符号２はプラズマ炉、４，５８は高周波発生器、
６μ同調箱、８は自動同調手段、１０゜１２はコ／デン
サ、１４．１６はモータ、１８は誘導カップリング、２
０はライン、２２．２４Ｈボタン、２７はスイッチ、４
２．４４Ｕピツクアツプ、４６．４８は増幅器、５０．
５２はアナログ／デジタル変換器、５４は電子的処理手
段、６０はデジタル／アナログ変換器である。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）可変コンデンサからなる同調箱と連係する高周波
   プラズマ炉内のインピーダンスを決定するためのプラズ
   マ炉内の放電のインピーダンス決定方法において、 前記可変コンデンサのそれぞれの状態が決定され、 放電のインピーダンスが一方で可変コンデンサかつ他方
   で放電のインピーダンスによつて採用され易い状態間の
   予め確立した対応によってそれぞれの状態に依存して決
   定される工程からなることを特徴とするプラズマ炉内放
   電のインピーダンス決定方法。
2. （２）前記炉の端子間に印加された高周波電圧に依存し
   て前記炉内の放電に対するイオン流、前記可変コンデン
   サのそれぞれの状態および一方で可変コンデンサかつ他
   方で放電のインピーダンスによつて採用され易い状態と
   の間の予め確立した対応が決定されることを特徴とする
   請求項１に記載のプラズマ炉内の放電のインピーダンス
   決定方法。
3. （３）可変コンデンサからなる同調箱と連係する高周波
   プラズマ炉内の放電のインピーダンスを決定するための
   プラズマ炉内の放電のインピーダンス決定装置において
   、 前記可変コンデンサのそれぞれの状態を示す信号を供給
   すべくなされたピックアップ、 これらの信号によつて放電のインピーダンスおよび一方
   で可変コンデンサかつ他方で放電のインピーダンスによ
   つて採用され易い状態間の予め確立したそれに記憶され
   る対応を決定すべく設けられた電子的処理手段からなる
   ことを特徴とするプラズマ炉内の放電のインピーダンス
   決定装置。
4. （４）前記電子的処理手段は前記炉の端子間に印加され
   た高周波電圧によって前記炉内の放電に対してイオン流
   を、前記ピックアップによつて供給される信号を、およ
   び一方で前記可変コンデンサおよびかつ他方で放電のイ
   ンピーダンスによつて採用され易い状態との間の予め確
   立した対応を決定するために設けられ、かかる対応が前
   記電子的処理手段に記憶されることを特徴とする請求項
   ５に記載のプラズマ炉内の放電のインピーダンス決定装
   置。
5. （５）自動同調手段と連係する同調箱を介して高周波発
   生器によつて供給される高周波プラズマ炉内の放電のイ
   ンピーダンスまたはイオン流を調整するための装置であ
   つて、前記同調箱が可変コンデンサからなりかつ前記炉
   の入力インピーダンスに前記発生器の出力インピーダン
   スを適合させるために設けられ、前記自動同調手段が、
   前記発生器に向つて反射された電力を無効にするように
   、前記同調箱の前記可変コンデンサの状態をかかる状態
   を変化するための手段を介して調整するように設けられ
   るプラズマ炉内の放電のインピーダンス調整装置におい
   て、 前記装置は請求項３に記載の装置からなり、前記発生器
   の電力が調整されることができ、前記装置が含んでいる
   前記電子的処理手段がこれが決定する放電のインピーダ
   ンスまたはイオン流が所望の値に等しく維持されるよう
   に前記発生器の電力を制御するように設けられることを
   特徴とするプラズマ炉内の放電のインピーダンス調整装
   置。
6. （６）前記装置を変更するための手段はモータでありそ
   して前記ピックアップはポテンショメータの種類からな
   りかつそれぞれモータの軸に取り付けられることを特徴
   とする請求項１に記載のプラズマ炉内の放電のインピー
   ダンス調整装置。