JPH07201302A - 高周波装置 - Google Patents

高周波装置

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JPH07201302A
JPH07201302A JP5336682A JP33668293A JPH07201302A JP H07201302 A JPH07201302 A JP H07201302A JP 5336682 A JP5336682 A JP 5336682A JP 33668293 A JP33668293 A JP 33668293A JP H07201302 A JPH07201302 A JP H07201302A
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Youzou Kindaichi
要三 金田一
Yoji Ito
洋司 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 大きな負荷変動が発生しても、直ちに2種の
RF電力の位相差を安定化することができる高周波装置
を実現する。 【構成】 チャンバー6内でのアーク放電の発生など、
大きな負荷変動があり、上限設定信号源15からの信号
値以上の出力電圧が演算増幅器11から発生した場合に
は、上限設定信号が位相制御信号Vcとして位相制御回
路2に供給される。従って、特性が元の状態に戻った
時、フィードバックループが正常に働き、演算増幅器1
1の出力信号に基づいて電極7,8に供給される高周波
電力の位相差は、所定の値とされ、安定した動作を行わ
せることができる。一方、大きな負荷変動により、演算
増幅器11の出力電圧が0V近くになり、下限設定信号
源16からの信号値以下となっても、位相制御信号Vc
の値は下限設定値以下とはならず、特性が元の状態に戻
ったときには、直ちに安定したフィードバック動作を行
わせることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、バイアススパッタ装置
などのような一対の対向電極に別個に高周波(RF)電
力を供給するようにした高周波装置に関する。
【0002】
【従来の技術】バイアススパッタ装置などのように独立
したRF電源から一対の電極にRF電力を供給する場
合、電極での位相を安定化することでプロセスの再現性
を良くすることが行われている。図1はこのようなバイ
アススパッタ装置の概略を示している。1はRF発振器
で、RF発振器1からのRF電力は位相制御回路2を介
してRF増幅器3に供給されると共に、直接RF増幅器
4にも供給される。RF増幅器3によって増幅されたR
F電力は、マッチングボックス5によってインピーダン
スマッチングが行われ、チャンバー6内の一対の対向電
極7,8の一方の電極7に印加される。RF増幅器4に
よって増幅されたRF電力は、マッチングボックス9に
よってインピーダンスマッチングが行われ、チャンバー
6内の他方の電極8に印加される。
【0003】電極7と8に印加されるRF電力は、位相
検出回路10に供給され、それぞれの位相が検出される
と共に、両位相間の差が求められる。位相検出回路10
からの位相差に応じた信号V1は、演算増幅器11に供
給され、基準信号源12からの信号Vsと比較される。
この演算増幅器11からの信号は、前記位相制御回路2
の位相制御信号Vcとして用いられる。
【0004】上記した構成で、RF発振器1からのRF
電力は、RF増幅器3,4で増幅された後、それぞれチ
ャンバー6内の一対の電極7,8に印加され、スパッタ
動作が実行される。この際、一方のRF電力の位相は、
位相制御回路2によって、位相制御電圧信号Vcに応
じ、−180°から+180°まで制御可能とされてい
る。この位相制御電圧Vcと位相との特性を図2に示す
が、この位相はRF増幅器3,4、に入力されるRF電
力の位相差ともなる。
【0005】RF増幅器3、マッチングボックス5の系
をA、RF増幅器4、マッチングボックス9の系をBと
すると、AとBの系では位相まわりが異なる。そのた
め、RF増幅器の入力位相差と電極位相差との関係は図
3に示すように、実線の特性だけではなく、破線や一点
鎖線などの種々な特性を有することになる。
【0006】次に、RF増幅器3,4で増幅されたRF
電力の位相は、位相検出回路10によって検出され、そ
れらの位相差が求められるが、位相検出回路10の特性
は図3に示すものとなる。この特性で、+180°と−
180°は等価であるため、その部分で位相は反転す
る。この位相検出回路10の位相差に応じた検出電圧V
1と基準信号源12において設定された位相設定電圧V
sの差を演算増幅器11で増幅し、これを位相制御回路
2の位相制御電圧Vcとすることにより、電極位相差を
安定化することができる。その結果、バイアススパッタ
装置におけるスパッタ特性を安定化することができる。
【0007】ところで、図3を用いて説明したように、
RF増幅器とマッチングボックスの位相まわりにより、
位相制御電圧Vcと検出電圧V1との間の関係は、図5
に示すように種々な特性を有することになる。この図5
の一点鎖線で示した特性の特に電極位相差を0°に合わ
せたいとしたとき、図5からVcを約3Vに設定すれば
良い。その結果、フィードバックによりいつもV1が5
Vになるように調整される。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上記したフィードバッ
ク系の採用により、電極位相差を安定化し、スパッタ動
作などを安定とすることができる。しかしながら、図6
に示したVcとV1の特性図において、一点鎖線の特性
のI部分で安定化している状態から、特性が二点鎖線の
ように変化してIIへ移ると、その後は増幅器出力はマイ
ナスとなり、位相制御電圧Vcを下げるように作用す
る。そして、IIIの位置で位相が安定化する。しかしな
がら、チャンバー6内でのアーク放電などが発生し、大
きな負荷変動が生じると、位相制御電圧Vcが図6中の
IVの状態となり、特性が元の一点鎖線に戻ったとき、検
出電圧V1は設定値より低いため、増幅器11によりV
cを下げるように回路が働く。そのため、位相制御電圧
VcはVの点まで上がり、この点で止まってしまい、I
の位置には戻れない。この問題は位相検出回路10が+
180°と−180°を同じ状態と判断することから生
じる。
【0009】本発明は、このような点に鑑みてなされた
もので、その目的は、大きな負荷変動が発生しても、直
ちに2種のRF電力の位相差を安定化することができる
高周波装置を実現するにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に基づく高周波装
置は、高周波発振器と、高周波発振器からの高周波電力
を増幅する第1と第2の増幅器と、増幅された高周波電
力が供給される一対の電極と、一方の電極に印加される
高周波電力の位相を制御する位相制御回路と、一対の電
極に印加される高周波電力のそれぞれの位相を検出し、
その位相差に応じた信号を発生する位相検出回路と、位
相検出回路からの信号に応じて2種の高周波電力の位相
差を所定値とするための位相制御信号を発生し、その信
号を位相制御回路に供給するための制御回路と、位相制
御回路に供給される位相制御信号に上限と下限を設定す
る手段とを備えたことを特徴としている。
【0011】
【作用】位相制御電圧Vcが飽和状態となるのを防ぐた
め、Vcの可変範囲を制限する。例えば、図7の検出電
圧V1と位相制御電圧Vcの特性図でVcの可変範囲を
Vx(1V)からVy(6V)までに制限する。この制
限により、大きな負荷変動があっても、Vcは大きく外
れた値とならず、特性が復帰した時には、直ちに安定し
た元の状態の値に戻ることができる。従って、本発明に
基づく高周波装置は、一対の電極に印加される高周波電
力の位相を制御する位相制御信号に上限と下限を設定
し、位相制御回路に供給される位相制御信号の値が極端
に変化することを防いでいる。
【0012】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図8は本発明に基づく高周波装置の一実施
例を示しており、図1の従来装置と同一ないしは類似部
分には同一番号を付し、その説明を省略する。図中15
は上限設定信号源であり、16は下限設定信号源であ
る。上限設定信号源15からの信号は、演算増幅器11
の出力側とダイオード17を介して接続されている増幅
器18に供給される。下限設定信号源16からの信号
は、演算増幅器11の出力側とダイオード19を介して
接続されている増幅器20に供給される。なお、増幅器
18の出力信号は、図7に示した上限設定信号Vyとな
り、増幅器20の出力信号は、図7に示した下限設定信
号Vxとなる。このような構成の動作を次に説明する。
【0013】図1の従来装置で説明したように、RF発
振器1からのRF電力は、RF増幅器3,4で増幅され
た後、それぞれチャンバー6内の一対の電極7,8に印
加され、スパッタ動作が実行される。この際、一方のR
F電力の位相は、位相制御回路2によって、位相制御電
圧信号Vcに応じ、−180°から+180°まで制御
可能とされている。
【0014】RF増幅器3,4で増幅されたRF電力の
位相は、位相検出回路10によって検出され、それらの
位相差が求められる。この位相検出回路10の位相差に
応じた検出電圧V1と基準信号源12において設定され
た位相設定電圧Vsの差を演算増幅器11で増幅し、こ
れを位相制御回路2の位相制御電圧Vcとすることによ
り、電極位相差を安定化することができる。ここまでは
図1の従来装置と同一動作となる。
【0015】さて、チャンバー6内でのアーク放電の発
生など、大きな負荷変動があった場合、演算増幅器11
の出力電圧が図6中のIVの状態となり、特性が元の一点
鎖線に戻ったとき、従来装置では演算増幅器11の出力
電圧はVの点まで上がり、この点で止まってしまい、I
の位置には戻れないことを説明した。しかしながら、図
8の本発明の一実施例では、上限設定信号源15からの
信号値以上の出力電圧が演算増幅器11から発生した場
合には、上限設定信号(Vy)が位相制御信号Vcとし
て位相制御回路2に供給される。従って、特性が元の一
点鎖線に戻った時、フィードバックループが正常に働
き、演算増幅器11の出力信号は直ちにIの位置に対応
した値となり、安定した動作を行わせることができる。
【0016】一方、大きな負荷変動により、演算増幅器
11の出力電圧が0V近くになり、下限設定信号源16
からの信号値以下となっても、位相制御信号Vcの値は
下限設定値(Vx)以下とはならず、特性が元の状態に
戻ったときには、位相制御回路2に供給される位相制御
信号Vcの値は、直ちに安定した値となる。
【0017】図9は本発明の他の実施例を示している。
この実施例では、中心信号源21と信号幅設定源22と
が設けられている。中心信号源21からの中心信号Vm
は、加算器23と24に供給される。また、信号幅設定
源22からの信号Vwは、加算器23に供給されると共
に、反転器25を介して加算器24に供給される。その
結果、加算器23ではVm+Vwの信号が得られ、この
信号は上限設定信号となる。また、加算器では、Vm+
Vwの信号が得られ、この信号が下限設定信号となる。
例えば、Vmが4Vと、Vwが2Vであれば、上限設定
信号は6Vとなり、下限設定信号は2Vとなる。
【0018】以上本発明の実施例を説明したが、本発明
はこの実施例に限定されない。例えば、バイアススパッ
タ装置を例に説明したが、一対の電極に高周波を独立し
て供給する装置であれば他の装置にも本発明を適用する
ことができる。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく高
周波装置は、一対の電極に独立して高周波電力を供給す
るに際し、その一方の電極に印加される高周波電力の位
相を制御する位相制御信号に上限と下限を設定し、位相
制御回路に供給される位相制御信号の値が極端に変化す
ることを防ぐように構成したので、大きな負荷変動が生
じても、直ちに一対の電極に印加される高周波の位相差
を安定化することができる。その結果、本発明をバイア
ススパッタ装置に用いれば、スパッタ動作を極めて安定
に実行することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の高周波装置を示す図である。
【図2】位相制御信号Vcと位相との関係を示す図であ
る。
【図3】RF増幅器の入力位相差と電極位相差の関係を
示す図である。
【図4】電極位相差と検出電圧V1との関係を示す図で
ある。
【図5】位相制御信号Vcと検出電圧V1との関係を示
す図である。
【図6】位相制御信号Vcと検出電圧V1との関係を示
す図である。
【図7】位相制御信号Vcの上限と下限の制限信号範囲
を示す図である。
【図8】本発明の一実施例を示す図である。
【図9】本発明の他の実施例の要部を示す図である。
【符号の説明】
1 高周波発振器 2 位相制御回路 3,4 RF増幅器 5,9 マッチングボックス 6 チャンバー 7,8 電極 10 位相検出回路 11 演算増幅器 12 位相設定信号源 15 上限設定信号源 16 下限設定信号源 17,19 増幅器 18,20 ダイオード

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波発振器と、高周波発振器からの高
    周波電力を増幅する第1と第2の増幅器と、増幅された
    高周波電力が供給される一対の電極と、一方の電極に印
    加される高周波電力の位相を制御する位相制御回路と、
    一対の電極に印加される高周波電力のそれぞれの位相を
    検出し、その位相差に応じた信号を発生する位相検出回
    路と、位相検出回路からの信号に応じて2種の高周波電
    力の位相差を所定値とするための位相制御信号を発生
    し、その信号を位相制御回路に供給するための制御回路
    と、位相制御回路に供給される位相制御信号に上限と下
    限を設定する手段とを備えた高周波装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014105368A (ja) * 2012-11-28 2014-06-09 Ulvac Japan Ltd スパッタリング装置、薄膜製造方法

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