JPH09319440A - 高周波電源回路における短絡回路 - Google Patents

高周波電源回路における短絡回路

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JPH09319440A
JPH09319440A JP8135263A JP13526396A JPH09319440A JP H09319440 A JPH09319440 A JP H09319440A JP 8135263 A JP8135263 A JP 8135263A JP 13526396 A JP13526396 A JP 13526396A JP H09319440 A JPH09319440 A JP H09319440A
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JP
Japan
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high frequency
coil
capacitor
circuit
power supply
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JP8135263A
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English (en)
Inventor
Youzou Kindaichi
要三 金田一
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Jeol Ltd
Original Assignee
Jeol Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な構成で、他の電源からの干渉を防ぐこ
とができる高周波電源回路における短絡回路を実現す
る。 【解決手段】 RF電源6からの高周波電力を負荷に供
給する場合、制御回路6からの直流電流の供給は停止さ
れている。この場合、コンデンサ3とコイル5のインダ
クタンスは大きいため、RF電源1からのRF出力に影
響を与えることはない。次に、RF電源6からの高周波
出力を停止し、端子2に接続された他のRF電源から高
周波出力を発生させる場合、制御回路6から直流電流が
コンデンサ3とコイル5との間に供給される。その結
果、コイル5に電流が流され、コア4は磁気飽和を起こ
してインダクタンスは大幅に減少する。したがって、R
F電源1の出力ラインは短絡されることになり、端子2
からRF電源1に向かう外部からの高周波電力の侵入は
阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマプロセス
装置などに使用して最適な高周波電源回路における短絡
回路に関する。
【0002】
【従来の技術】プラズマを使用してチャンバー内のガス
をイオン化するようにしたプラズマプロセス機器は、年
々構造が複雑になってきている。例えば、異なった周波
数の高周波を発生するRF電源を複数用意し、負荷に異
なった周波数の高周波を供給することが行われている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記したプラズマプロ
セスの機器では、異なったRF電源の間の干渉が問題と
なる。異なったRF電源を同時運転する場合では、2種
の高周波の位相を揃えることで干渉の問題を回避するこ
とができる。しかしながら、一方のRF電源からの高周
波を負荷に供給するときに、他方のRF電源からの高周
波の発生を停止する場合には、位相を揃える手法を用い
ることができない。その結果、一方のRF電源を停止し
た際、他方のRF電源からの高周波電力により一方のR
F電源中のパワートランジスタ等が破壊される恐れが生
じる。
【0004】その場合、RF電源の交互運転がゆっくり
した動きであれば、リレー等で使用しないRF電源の出
力ラインをシャントすることで干渉を防ぐことができる
が、早い繰り返しの交互運転では、リレーを使用するこ
とはできない。
【0005】他の干渉を防ぐ対策としては、PINダイ
オードを使用することが考えられる。しかし、プラズマ
プロセスで使用される周波数は高く(例えば、13.5
6MHz)、ハイパワーで使用できるPINダイオード
は、入手が難しい。そして、このようなダイオードが入
手できたとしても、高価であり、コストダウンが要求さ
れるプラズマプロセス機器での使用は困難である。
【0006】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、簡単な構成で、他の電源からの干
渉を防ぐことができる高周波電源回路における短絡回路
を実現するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に基づく
高周波電源回路における短絡回路は、高周波電源の出力
ラインに並列に、コンデンサとコアに巻かれたコイルと
の直列回路を接続し、コンデンサとコイルとの間に直流
電流を供給するようにしたことを特徴としている。
【0008】請求項1の発明では、コンデンサとコアに
巻かれたコイルとの直列回路の、コンデンサとコイルと
の間に直流電流を供給し、高周波出力ラインを短絡す
る。請求項2の発明に基づく高周波電源回路における短
絡回路は、直流電流は、コンデンサとコアに巻かれたコ
イルとの直列回路が直列共振するような値としたことを
特徴としている。
【0009】請求項2の発明では、コンデンサとコアに
巻かれたコイルとの直列回路の、コンデンサとコイルと
の間に、直列回路が直列共振するような直流電流を供給
し、高周波出力ラインを短絡する。
【0010】請求項3の発明に基づく高周波電源回路に
おける短絡回路は、高周波電源の出力ラインに並列に、
コンデンサとコアに巻かれたコイルとの直列回路を複数
接続したことを特徴としている。
【0011】請求項3の発明では、高周波電源の出力ラ
インに並列に、コンデンサとコアに巻かれたコイルとの
直列回路を複数接続する。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は本発明に基づく短絡
回路の基本構成を示す図であり、1はRF電源である。
RF電源1からの高周波出力は、出力端子2から図示し
ていない負荷に供給される。また、出力端子2には、図
示していないが他のRF電源が接続されている。
【0013】RF電源1の出力ラインに並列に、コンデ
ンサ3と直列に接続されたコア4に巻かれたコイル5が
設けられている。コンデンサ3とコイル5との間には、
制御回路6からコイル7を介して直流電流が供給され
る。このような構成の動作を次に説明する。
【0014】RF電源1からの高周波電力を負荷に供給
する場合、制御回路6からの直流電流の供給は停止され
ている。この場合、コンデンサ3とコイル5のインダク
タンスは大きいため、RF電源1からのRF出力に影響
を与えることはない。
【0015】次に、RF電源1からの高周波出力を停止
し、端子2に接続された他のRF電源から高周波出力を
発生させる場合、制御回路6から直流電流がコンデンサ
3とコイル5との間に供給される。その結果、コイル5
に電流が流され、コア4は磁気飽和を起こしてインダク
タンスは大幅に減少する。したがって、RF電源1の出
力ラインは短絡されることになり、端子2からRF電源
1に向かう外部からの高周波電力の侵入は阻止される。
【0016】ここで、磁気飽和によるインダクタンスの
減少が充分でない場合で、外部から侵入する高周波電力
の周波数が単一の場合、コンデンサ3との直列共振の現
象を利用することで、短絡状態を達成することができ
る。
【0017】すなわち、直流電流が0の時、直列回路の
インピーダンスZは、Cをコンデンサ3の容量、Lをコ
イル5のインピーダンスとすると、次のようになる。 Z=1/(jωC)+jωL このインピーダンスZの値は、通常はjωLにほぼ等し
く、十分大きいものとなる。ここで、制御回路6からω
L≒1/(ωC)となるように直流電流を流すと、イン
ピーダンスZはZ=j{ωL−1/(ωC)}≒0とな
り、インピーダンスZをほぼ0とすることができる。
【0018】図2は上記回路を用いた一実験例を示して
いる。この実験例では、13.56MHzの高周波電力
を発生するRF電源1に端子2から1kWの外部RF電
力(13.56MHz)を直接投入している。図2
(a)はRF電源1の内部の増幅器のトランジスタコレ
クタ電圧の波形であり、図2(b)は制御回路6からの
直流電流波形である。
【0019】最初に制御回路6からの直流電流が0の
時、トランジスタコレクタには約10VppのRF波形
が表れている。次に制御回路6から10Aの直流電流を
流すと、その間はコレクタ電圧はほぼ0になり、外部R
F電力が阻止されていることが分かる。また、制御回路
6からの直流電流の供給を停止すると、再びトランジス
タコレクタにはRF波形が表れる。
【0020】図3は本発明の短絡回路を用いたプラズマ
プロセスシステムの一例を示しており、図1の回路と同
一ないしは類似の構成には同一番号を付しその詳細な説
明は省略する。
【0021】第1のRF電源1は周波数f1の高周波電
力を発生し、この電力はインピーダンス整合回路8を介
して出力端子2に供給される。出力端子2は負荷に接続
されている。また、第2のRF電源9は周波数f2の高
周波電力を発生し、この電力はインピーダンス整合回路
10を介して出力端子2に供給される。
【0022】第1のRF電源1には、並列に、コンデン
サ3と直列に接続されたコア4に巻かれたコイル5が設
けられている。コンデンサ3とコイル5との間には、制
御回路6からコイル7を介して直流電流が供給される。
また、第2のRF電源9には、並列に、コンデンサ11
と直列に接続されたコア12に巻かれたコイル13が設
けられている。コンデンサ11とコイル13との間に
は、制御回路6からコイル14を介して直流電流が供給
される。
【0023】なお、コンデンサ3と直列に接続されたコ
ア4に巻かれたコイル5よりなる短絡回路は、周波数f
2に共振するように構成されている。また、コンデンサ
11と直列に接続されたコア12に巻かれたコイル13
よりなる短絡回路は、周波数f1に共振するように構成
されている。
【0024】このような構成の動作を図4の波形図を参
照して説明する。図4(a)は第1のRF電源1の出力
を示しており、また、図4(c)は第2のRF電源9の
出力を示している。この図に示すように、第1のRF電
源1と第2のRF電源9は交互に運転されている。
【0025】図4(b)は、制御回路6からコンデンサ
3とコイル5等より成る第1の短絡回路に供給される直
流電流を示しており、また、図4(d)は、制御回路6
からコンデンサ11とコイル13等より成る第2の短絡
回路に供給される直流電流を示している。
【0026】今、第1のRF電源1が運転される場合、
第2のRF電源9からの高周波電力の発生は停止され、
制御回路6からコンデンサ11とコイル13等より成る
第2の短絡回路には直流電流が供給され、この第2の短
絡回路により第2のRF電源9の出力ラインは短絡され
る。したがって、第2のRF電源9が第1のRF電源1
からの高周波電力により破壊されるようなことは防止さ
れる。
【0027】また、第2のRF電源9が運転される場
合、第1のRF電源1からの高周波電力の発生は停止さ
れ、制御回路6からコンデンサ3とコイル5等より成る
第1の短絡回路には直流電流が供給され、この第1の短
絡回路により第1のRF電源1の出力ラインは短絡され
る。したがって、第1のRF電源1が第2のRF電源9
からの高周波電力により破壊されるようなことは防止さ
れる。
【0028】なお、前記したように、コンデンサ3とコ
イル5等より成る第1の短絡回路は、周波数f2に共振
するように構成され、また、コンデンサ11とコイル1
3等より成る第2の短絡回路は、周波数f1に共振する
ように構成されており、完全な短絡状態を作り出すよう
にしている。
【0029】図5は、図3のシステムの他の動作例を示
す波形図であり、図5(a)は第1のRF電源1の出力
を示しており、また、図5(c)は第2のRF電源9の
出力を示している。この図に示すように、第1のRF電
源1からはパルス状の高周波出力が得られ、第2のRF
電源9からは連続的な高周波出力が得られる。
【0030】図5(b)は、制御回路6からコンデンサ
3とコイル5等より成る第1の短絡回路に供給される直
流電流を示しており、また、図5(d)は、制御回路6
からコンデンサ11とコイル13等より成る第2の短絡
回路に供給される直流電流を示している。この動作例で
も、第4図に示した動作例と同様に、2種のRF電源が
干渉することは防止される。
【0031】図6は本発明の他の実施の形態を示してい
るが、この実施の形態では、第1のRF電源1が2種の
外部電源からの干渉を阻止される例を示している。第1
のRF電源1の出力ラインには、並列に、コンデンサ3
とコイル5等より成る第1の短絡回路と、コンデンサ1
5とコア16に巻かれたコイル17より成る第2の短絡
回路とが接続されている。コンデンサ15とコイル17
との間には、制御回路6より直流電流が供給される。
【0032】この例は、出力端子2から2種のRF電力
(周波数がf2,f3)が侵入する場合であり、第1の
短絡回路は周波数f2に共振するように構成され、第2
の短絡回路は周波数f3に共振するように構成されてい
る。出力端子2から周波数f2のRF電力が侵入する場
合には、制御回路6から第1の短絡回路に直流電流が供
給され、出力端子2から周波数f3のRF電力が侵入す
る場合には、制御回路6から第2の短絡回路に直流電流
が供給される。
【0033】
【発明の効果】請求項1の発明に基づく高周波電源回路
における短絡回路は、高周波電源の出力ラインに並列
に、コンデンサとコアに巻かれたコイルとの直列回路を
接続し、コンデンサとコイルとの間に直流電流を供給す
るようにしたので、簡単な構成により高周波電源への外
部高周波電力の侵入を防止できる。
【0034】請求項2の発明に基づく高周波電源回路に
おける短絡回路は、高周波電源の出力ラインに並列に、
コンデンサとコアに巻かれたコイルとの直列回路を接続
し、コンデンサとコイルとの間に直列回路が直列共振す
るような直流電流を供給するようにしたので、簡単な構
成により高周波電源への外部高周波電力の侵入を完全に
防止できる。
【0035】請求項3の発明に基づく高周波電源回路に
おける短絡回路は、高周波電源の出力ラインに並列に、
コンデンサとコアに巻かれたコイルとの直列回路を複数
接続し、それぞれのコンデンサとコイルとの間に直流電
流を供給するようにしたので、簡単な構成により高周波
電源への複数の外部高周波電力の侵入を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に基づく短絡回路の基本構成を示す図で
ある。
【図2】図1の短絡回路の一実験例の結果を示す波形図
である。
【図3】本発明の実施の形態を示す図である。
【図4】図3のシステムの動作波形を示す図である。
【図5】図3のシステムの動作波形を示す図である。
【図6】本発明の他の実施の形態を示す図である。
【符号の説明】
1 RF電源 2 出力端子 3 コンデンサレンズ 4 コア 5 コイル 6 制御回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波電源の出力ラインに並列に、コン
    デンサとコアに巻かれたコイルとの直列回路を接続し、
    コンデンサとコイルとの間に直流電流を供給するように
    した高周波電源回路における短絡回路。
  2. 【請求項2】 直流電流は、コンデンサとコアに巻かれ
    たコイルとの直列回路が直列共振するような値とした請
    求項1記載の高周波電源回路における短絡回路。
  3. 【請求項3】 高周波電源の出力ラインに並列に、コン
    デンサとコアに巻かれたコイルとの直列回路を複数接続
    した請求項1記載の高周波電源回路における短絡回路。
JP8135263A 1996-05-29 1996-05-29 高周波電源回路における短絡回路 Withdrawn JPH09319440A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003026364A3 (en) * 2001-09-14 2003-10-30 Lam Res Corp Plasma processor coil

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2003026364A3 (en) * 2001-09-14 2003-10-30 Lam Res Corp Plasma processor coil
US7571697B2 (en) 2001-09-14 2009-08-11 Lam Research Corporation Plasma processor coil

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Legal Events

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Effective date: 20030805