JPH0243320B2 - - Google Patents
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- JPH0243320B2 JPH0243320B2 JP57017659A JP1765982A JPH0243320B2 JP H0243320 B2 JPH0243320 B2 JP H0243320B2 JP 57017659 A JP57017659 A JP 57017659A JP 1765982 A JP1765982 A JP 1765982A JP H0243320 B2 JPH0243320 B2 JP H0243320B2
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- 239000003990 capacitor Substances 0.000 claims description 23
- 230000005284 excitation Effects 0.000 claims description 13
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 9
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 10
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 10
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 5
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
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- Plasma Technology (AREA)
- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
（発明の属する技術分野）
本発明は、例えばプラズマ気相成長装置等の真
空容器内に高周波エネルギーを与えてほぼ一定の
プラズマを発生させるための高周波電源となる高
周波電力供給装置に関するものである。
空容器内に高周波エネルギーを与えてほぼ一定の
プラズマを発生させるための高周波電源となる高
周波電力供給装置に関するものである。
（従来技術とその問題点）
プラズマを利用して微細加工や半導体膜の成長
などを安定に行うには、プラズマの動作（ふるま
い）を常に一定に保つことが必要である。
などを安定に行うには、プラズマの動作（ふるま
い）を常に一定に保つことが必要である。
このようなプラズマの励起に高周波電力を用い
る従来の装置では、プラズマの制御手段として、
プラズマに流れる電流を制御するもの、印加電圧
を制御するもの、または高周波電力を制御するも
のなどがある。しかし、これらはプラズマの状態
を検出することはなく一方的に電力エネルギーを
プラズマに与えているに過ぎない。そもそも、高
周波電力を供給してプラズマを発生させてイオン
または励起分子（または原子）を利用する装置
は、その処理時間および性能の再現性に乏しい。
すなわち、プラズマを利用する種々な加工方法で
は、プロセスと時間によつてプラズマの強さの変
化が大きいとか、プラズマを常時発生させている
間は割合に安定であるが長時間使用しない場合に
は再現性がないなどの欠点がある。
る従来の装置では、プラズマの制御手段として、
プラズマに流れる電流を制御するもの、印加電圧
を制御するもの、または高周波電力を制御するも
のなどがある。しかし、これらはプラズマの状態
を検出することはなく一方的に電力エネルギーを
プラズマに与えているに過ぎない。そもそも、高
周波電力を供給してプラズマを発生させてイオン
または励起分子（または原子）を利用する装置
は、その処理時間および性能の再現性に乏しい。
すなわち、プラズマを利用する種々な加工方法で
は、プロセスと時間によつてプラズマの強さの変
化が大きいとか、プラズマを常時発生させている
間は割合に安定であるが長時間使用しない場合に
は再現性がないなどの欠点がある。
（発明の目的）
本発明の目的は、前述のような従来の装置の欠
点を除くために行つたもので、プラズマのイオン
または励起分子（原子）の温度、エネルギーを、
予め最適値として知られている一定値に合わせる
ようにしてプラズマの動作を一定に保つようにし
たプラズマ励起用高周波電力供給装置を提供する
ことにある。
点を除くために行つたもので、プラズマのイオン
または励起分子（原子）の温度、エネルギーを、
予め最適値として知られている一定値に合わせる
ようにしてプラズマの動作を一定に保つようにし
たプラズマ励起用高周波電力供給装置を提供する
ことにある。
（発明の構成と作用）
本発明のプラズマ励起用高周波電力供給装置
は、高周波電源部の出力をインピーダンス整合用
可変コンデンサを備えた整合器を介して負荷とな
るプラズマ励起部に供給する高周波電力供給装置
において、 前記プラズマ励起部に発生するプラズマの等価
抵抗値に応じて変化する前記整合用可変コンデン
サの容量値を検出し該容量値に対応する検出信号
を出力するプラズマ等価抵抗検出器と、 前記プラズマ励起部に発生するプラズマが安定
状態のときの該プラズマの等価抵抗値に対応する
前記検出信号の値が基準値として予め設定され、
該基準値と前記検出信号の値との差に対応する出
力設定信号を出力するプラズマ等価抵抗設定器と を備え、該出力設定信号によつて前記高周波電源
部の出力を該基準値と前記検出信号との差が零に
なるように制御するように構成したことを特徴と
するものである。
は、高周波電源部の出力をインピーダンス整合用
可変コンデンサを備えた整合器を介して負荷とな
るプラズマ励起部に供給する高周波電力供給装置
において、 前記プラズマ励起部に発生するプラズマの等価
抵抗値に応じて変化する前記整合用可変コンデン
サの容量値を検出し該容量値に対応する検出信号
を出力するプラズマ等価抵抗検出器と、 前記プラズマ励起部に発生するプラズマが安定
状態のときの該プラズマの等価抵抗値に対応する
前記検出信号の値が基準値として予め設定され、
該基準値と前記検出信号の値との差に対応する出
力設定信号を出力するプラズマ等価抵抗設定器と を備え、該出力設定信号によつて前記高周波電源
部の出力を該基準値と前記検出信号との差が零に
なるように制御するように構成したことを特徴と
するものである。
以下図面により本発明を詳細に説明する。
第１図は本発明によるプラズマ励起用高周波電
力供給装置の実施例を示す構成概略図である。こ
の装置は、高周波電源部１と自動整合器２から構
成され、その出力電圧はプラズマ励起電力を利用
する装置、例えばプラズマCVD装置内の電極板
等の負荷３に供給される。この負荷３は、プラズ
マ等価抵抗（rp）１４と等価リアクタンス（Cp）
１５（プラズマ発生前は電極間容量のみとなる）
の直列回路で表してある。なお、４は規定高周波
数の発振とその電力増幅器、５は電力検出器、６
はプラズマ等価抵抗設定器、７は位相差とインピ
ーダンス差をそれぞれ検出する検出器である。
８，９，１０は整合回路の整合用素子であり、８
は整合用可変コンデンサ（Ｃ）、９は位相差補正
用可変コンデンサ（C0）、１０はインダクタンス
コイル（Ls）である。１１は整合用可変コンデン
サ８の（第１の）駆動部、１２はプラズマ等価抵
抗検出器、１３は位相差補正用可変コンデンサ９
の（第２の）駆動部である。
力供給装置の実施例を示す構成概略図である。こ
の装置は、高周波電源部１と自動整合器２から構
成され、その出力電圧はプラズマ励起電力を利用
する装置、例えばプラズマCVD装置内の電極板
等の負荷３に供給される。この負荷３は、プラズ
マ等価抵抗（rp）１４と等価リアクタンス（Cp）
１５（プラズマ発生前は電極間容量のみとなる）
の直列回路で表してある。なお、４は規定高周波
数の発振とその電力増幅器、５は電力検出器、６
はプラズマ等価抵抗設定器、７は位相差とインピ
ーダンス差をそれぞれ検出する検出器である。
８，９，１０は整合回路の整合用素子であり、８
は整合用可変コンデンサ（Ｃ）、９は位相差補正
用可変コンデンサ（C0）、１０はインダクタンス
コイル（Ls）である。１１は整合用可変コンデン
サ８の（第１の）駆動部、１２はプラズマ等価抵
抗検出器、１３は位相差補正用可変コンデンサ９
の（第２の）駆動部である。
次に、回路の動作を説明する。発振電力増幅器
４の出力は電力検出器５によつて出力電力が検出
され、規定の出力となるように制御される。この
電力は、自動整合器２を経て負荷３に供給される
が、自動整合器２中の位相差とインピーダンス差
とを検出する検出器７によつてこの検出器を流れ
る電流と出力電圧の位相差が検出され、その位相
差を常にゼロとするように第２の駆動部１３を動
作させて位相差補正用可変コンデンサ９の容量値
C0を調整する。但し、８，９，１０の整合回路
の動作は公知であるから省略する。さらに、検出
器７は、発振電力増幅器４側の特性インピーダン
スＲ（例えば50Ω）と整合器２側の入力インピー
ダンスとを比較し、整合器２側が高いか低いかを
検出するインピーダンス差を検出し、このインピ
ーダンス差をゼロにするように第１の駆動部１１
を動作させて整合用可変コンデンサ８の容量Ｃを
加減する。このようにして、自動整合器２の入力
インピーダンスは特性インピーダンスZ0に等しく
なる。位相差補正用可変コンデンサ９は整合素子
インダクタンス１０を変化させる代わりに用いて
いる。その方が可変構造が簡単であるからであ
る。
４の出力は電力検出器５によつて出力電力が検出
され、規定の出力となるように制御される。この
電力は、自動整合器２を経て負荷３に供給される
が、自動整合器２中の位相差とインピーダンス差
とを検出する検出器７によつてこの検出器を流れ
る電流と出力電圧の位相差が検出され、その位相
差を常にゼロとするように第２の駆動部１３を動
作させて位相差補正用可変コンデンサ９の容量値
C0を調整する。但し、８，９，１０の整合回路
の動作は公知であるから省略する。さらに、検出
器７は、発振電力増幅器４側の特性インピーダン
スＲ（例えば50Ω）と整合器２側の入力インピー
ダンスとを比較し、整合器２側が高いか低いかを
検出するインピーダンス差を検出し、このインピ
ーダンス差をゼロにするように第１の駆動部１１
を動作させて整合用可変コンデンサ８の容量Ｃを
加減する。このようにして、自動整合器２の入力
インピーダンスは特性インピーダンスZ0に等しく
なる。位相差補正用可変コンデンサ９は整合素子
インダクタンス１０を変化させる代わりに用いて
いる。その方が可変構造が簡単であるからであ
る。
１２は本発明により付加された検出器であり、
整合用可変コンデンサ８の容量に対応した信号を
発生するプラズマ等価抵抗検出器である。
整合用可変コンデンサ８の容量に対応した信号を
発生するプラズマ等価抵抗検出器である。
プラズマ等価抵抗設定器６には、適用する装置
の負荷３の実験的に求めたプラズマが安定状態の
ときのプラズマ等価抵抗に対応するコンデンサ８
の容量値を検出して変換した検出信号の基準値が
予め設定されており、プラズマ等価抵抗の基準値
が検出器１２からの検出信号と比較し、その差
（減算値）に対応する出力設定信号を出力し発振
電力増幅器４に与えてその規定出力を基準値との
差が零になるように制御する。なお、電力検出部
５は発振電力増幅器４内に含めてもよく、また、
プラズマ等価抵抗設定器６は自動整合器２側に移
してもよいことは明らかである。
の負荷３の実験的に求めたプラズマが安定状態の
ときのプラズマ等価抵抗に対応するコンデンサ８
の容量値を検出して変換した検出信号の基準値が
予め設定されており、プラズマ等価抵抗の基準値
が検出器１２からの検出信号と比較し、その差
（減算値）に対応する出力設定信号を出力し発振
電力増幅器４に与えてその規定出力を基準値との
差が零になるように制御する。なお、電力検出部
５は発振電力増幅器４内に含めてもよく、また、
プラズマ等価抵抗設定器６は自動整合器２側に移
してもよいことは明らかである。
次に、整合用可変コンデンサ８の静電容量Ｃの
値と負荷３のプラズマ等価抵抗rpの値との関係に
ついてさらに詳しく説明する。
値と負荷３のプラズマ等価抵抗rpの値との関係に
ついてさらに詳しく説明する。
第２図ａは、第１図の回路構成のうち自動整合
器２の整合用素子８，９及び１０の部分と負荷３
のプラズマ等価回路の回路図である。ｂは整合用
素子のコンデンサ９とコイル１０、及び等価リア
クタンス（容量性）１５の直列素子を１つのイン
ダクタンスＬに等価表現した回路図であり、ｃは
ｂの破線の部分をインダクタンスｌと抵抗ｒとの
並列回路に変換した回路図である。
器２の整合用素子８，９及び１０の部分と負荷３
のプラズマ等価回路の回路図である。ｂは整合用
素子のコンデンサ９とコイル１０、及び等価リア
クタンス（容量性）１５の直列素子を１つのイン
ダクタンスＬに等価表現した回路図であり、ｃは
ｂの破線の部分をインダクタンスｌと抵抗ｒとの
並列回路に変換した回路図である。
第２図ｃにおいて、自動整合器２の整合コンデ
ンサ８及び９が調節されて整合状態にあるとき、
コンデンサ８のリアクタンス｜Xc｜とインダク
タンスｌの値｜Xl｜は等しく、｜Xc｜＝｜Xl｜で
ある。また、自動整合器２の入力特性インピーダ
ンスZ0は、Z0＝ｒとなり、発振電力増幅器４側の
出力特性インピーダンスＲと一致する。従つて、
プラズマ等価抵抗rpとコンデンサ８の容量Ｃとの
関係は、第２図ｂとｃの回路から次の通りとな
る。
ンサ８及び９が調節されて整合状態にあるとき、
コンデンサ８のリアクタンス｜Xc｜とインダク
タンスｌの値｜Xl｜は等しく、｜Xc｜＝｜Xl｜で
ある。また、自動整合器２の入力特性インピーダ
ンスZ0は、Z0＝ｒとなり、発振電力増幅器４側の
出力特性インピーダンスＲと一致する。従つて、
プラズマ等価抵抗rpとコンデンサ８の容量Ｃとの
関係は、第２図ｂとｃの回路から次の通りとな
る。
rp＝（ωl）2r／r2＋（ωl）2，
XL＝ｊωl・r2／r2＋（ωl）2
ｒ＝Ｒ及び｜Xc｜＝｜Xl｜から、
rp＝Ｒ（ωl）2／R2＋（ωl）2＝Ｒ（１／ωC）2／R2
＋（１／ωC）2 但し、ω＝2πであり、は発振電力増幅器４
の発振周波数（Hz）である。
＋（１／ωC）2 但し、ω＝2πであり、は発振電力増幅器４
の発振周波数（Hz）である。
式(1)から、第１の駆動部１１によつて整合調節
されたコンデンサ８の値Ｃは、プラズマ等価抵抗
rpの変化に追随することがわかる。従つて、この
コンデンサ８の容量値を検出してその値に対応す
る出力信号を得るためのプラズマ等価抵抗検出器
１２を設け、その出力信号をプラズマ等価抵抗設
定器６に与える。
されたコンデンサ８の値Ｃは、プラズマ等価抵抗
rpの変化に追随することがわかる。従つて、この
コンデンサ８の容量値を検出してその値に対応す
る出力信号を得るためのプラズマ等価抵抗検出器
１２を設け、その出力信号をプラズマ等価抵抗設
定器６に与える。
高周波電源からプラズマに供給される電力は、
プラズマ等価抵抗rpにすべて消費される。即ち、
プラズマのエネルギーは高周波電力に等しいこと
から、電源投入時に負荷の容器及び電極にエネル
ギーが消費されプラズマ等価抵抗rpの値が大き
く、容器及び電極の温度が上昇してプラズマのエ
ネルギーが徐々に増加するにつれてプラズマ等価
抵抗rpの値が小さくなる。従つて、プラズマ等価
抵抗rpの値を検出し、予め設定した値になるよう
に発振出力を制御することによつてプラズマの動
作が安定状態になる時間を短くすることができ
る。
プラズマ等価抵抗rpにすべて消費される。即ち、
プラズマのエネルギーは高周波電力に等しいこと
から、電源投入時に負荷の容器及び電極にエネル
ギーが消費されプラズマ等価抵抗rpの値が大き
く、容器及び電極の温度が上昇してプラズマのエ
ネルギーが徐々に増加するにつれてプラズマ等価
抵抗rpの値が小さくなる。従つて、プラズマ等価
抵抗rpの値を検出し、予め設定した値になるよう
に発振出力を制御することによつてプラズマの動
作が安定状態になる時間を短くすることができ
る。
上記の説明のように、本発明をプラズマを利用
するCVD装置等に適用した場合に、プラズマ励
起にプラズマの等価抵抗値rpを整合器２の可変コ
ンデンサ８の容量Ｃから検出し、この検出出力を
利用して高周波電力を供給する電源部２の出力を
制御し、プラズマの等価抵抗をプロセスや時間に
関係なく一定に保持することができる。また、逆
にプラズマ等価抵抗値rpの変化をプラズマ等価抵
抗検出器１２から抽出してプラズマ励起部の保守
を容易にすることもできる。
するCVD装置等に適用した場合に、プラズマ励
起にプラズマの等価抵抗値rpを整合器２の可変コ
ンデンサ８の容量Ｃから検出し、この検出出力を
利用して高周波電力を供給する電源部２の出力を
制御し、プラズマの等価抵抗をプロセスや時間に
関係なく一定に保持することができる。また、逆
にプラズマ等価抵抗値rpの変化をプラズマ等価抵
抗検出器１２から抽出してプラズマ励起部の保守
を容易にすることもできる。
（発明の効果）
以上詳細に説明したように、本発明を利用する
ことにより、プラズマの動作を一定に保つことが
でき、プラズマエツチヤ、プラズマリアクテイブ
オンエツチヤ、プラズマ気相生成（CVD）装置、
プラズマプリント基板スミア（smear）除去装置
等において著しい効果を得ることができる。ま
た、プラズマの等価抵抗値をモニタすれば、プラ
ズマ装置の汚れ具合がわかるので装置の保守が容
易になるという利点もある。
ことにより、プラズマの動作を一定に保つことが
でき、プラズマエツチヤ、プラズマリアクテイブ
オンエツチヤ、プラズマ気相生成（CVD）装置、
プラズマプリント基板スミア（smear）除去装置
等において著しい効果を得ることができる。ま
た、プラズマの等価抵抗値をモニタすれば、プラ
ズマ装置の汚れ具合がわかるので装置の保守が容
易になるという利点もある。
第１図は本発明によるプラズマ励起用高周波電
力供給装置の構成例図、第２図は第１図の部分回
路図である。 １……高周波電源部、２……自動整合器、３…
…負荷、４……発振電力増幅器、５……電力検出
器、６……プラズマ等価抵抗設定器、７……位相
差とインピーダンス差検出器、８……整合用可変
コンデンサ、９……位相差補正用可変コンデン
サ、１０……インダクタンス、１１……第１の駆
動部、１２……プラズマ等価抵抗検出器、１３…
…第２の駆動部、１４……プラズマ等価抵抗、１
５……プラズマ等価リアクタンス。
力供給装置の構成例図、第２図は第１図の部分回
路図である。 １……高周波電源部、２……自動整合器、３…
…負荷、４……発振電力増幅器、５……電力検出
器、６……プラズマ等価抵抗設定器、７……位相
差とインピーダンス差検出器、８……整合用可変
コンデンサ、９……位相差補正用可変コンデン
サ、１０……インダクタンス、１１……第１の駆
動部、１２……プラズマ等価抵抗検出器、１３…
…第２の駆動部、１４……プラズマ等価抵抗、１
５……プラズマ等価リアクタンス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 高周波電源部の出力をインピーダンス整合用
可変コンデンサを備えた整合器を介して負荷とな
るプラズマ励起部に供給する高周波電力供給装置
において、 前記プラズマ励起部に発生するプラズマの等価
抵抗値に応じて変化する前記整合用可変コンデン
サの容量値を検出し該容量値に対応する検出信号
を出力するプラズマ等価抵抗検出器と、 前記プラズマ励起部に発生するプラズマが安定
状態のときの該プラズマの等価抵抗値に対応する
前記検出信号の値が基準値として予め設定され、
該基準値と前記検出信号の値との差に対応する出
力設定信号を出力するプラズマ等価抵抗設定器と を備え、該出力設定信号によつて前記高周波電源
部の出力を該基準値と前記検出信号との差が零に
なるように制御するように構成したことを特徴と
するプラズマ励起用高周波電力供給装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57017659A JPS58135600A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | プラズマ励起用高周波電力供給装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57017659A JPS58135600A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | プラズマ励起用高周波電力供給装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58135600A JPS58135600A (ja) | 1983-08-12 |
| JPH0243320B2 true JPH0243320B2 (ja) | 1990-09-27 |
Family
ID=11949968
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57017659A Granted JPS58135600A (ja) | 1982-02-08 | 1982-02-08 | プラズマ励起用高周波電力供給装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58135600A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4629940A (en) * | 1984-03-02 | 1986-12-16 | The Perkin-Elmer Corporation | Plasma emission source |
| JPS6327034U (ja) * | 1986-08-07 | 1988-02-22 | ||
| JPH02101744A (ja) * | 1988-10-11 | 1990-04-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | プラズマ反応方法 |
-
1982
- 1982-02-08 JP JP57017659A patent/JPS58135600A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS58135600A (ja) | 1983-08-12 |
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