JPH11329787A - High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system - Google Patents

High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system

Info

Publication number
JPH11329787A
JPH11329787A JP10138085A JP13808598A JPH11329787A JP H11329787 A JPH11329787 A JP H11329787A JP 10138085 A JP10138085 A JP 10138085A JP 13808598 A JP13808598 A JP 13808598A JP H11329787 A JPH11329787 A JP H11329787A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
power
pulse
plasma
frequency
power supply
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10138085A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuo Fujiwara
伸夫 藤原
Naoki Toyoda
直樹 豊田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Nissin Co Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Nissin Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp, Nissin Co Ltd filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP10138085A priority Critical patent/JPH11329787A/en
Publication of JPH11329787A publication Critical patent/JPH11329787A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Plasma Technology (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a reflection loss so as to secure a stable plasma state with a high efficiency in electric power supply. SOLUTION: A plasma generator 100 contains a high frequency source system 50 for plasma generation. The high frequency source system 50 for plasma generation generates pulse power by power of a main electric power supply supplied from a main power supplying part 1 for a specified period. At the moment of a plasma ignition, the power of an auxiliary power supply in a pulse power generating part 2 is superimposed on the power of the main power supply. Accordingly, a plasma is excited quickly at a higher level of a ignition pulse at the ignition moment, and the plasma state can continuously be retained at a low level of a main pulse.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ発生用高
周波ソースシステムおよび当該システムを含むプラズマ
発生装置に関し、特に、パルス電力によりプラズマを発
生させるプラズマ発生用高周波ソースシステムおよび当
該システムを含むプラズマ発生装置に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-frequency source system for generating plasma and a plasma generating apparatus including the system, and more particularly, to a high-frequency source system for generating plasma by pulsed power and a plasma generating apparatus including the system. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在、半導体産業においては、LSI等
の高集積化、高性能化が進められている。
2. Description of the Related Art At present, in the semiconductor industry, high integration and high performance of LSIs and the like are being promoted.

【0003】半導体素子の高集積化のためには、微細加
工技術の向上が必要であり、高アスペクト比(縦横比)
や最小線幅の狭小化等の加工精度の向上が強く要求され
ている。
In order to achieve high integration of semiconductor devices, it is necessary to improve fine processing technology, and a high aspect ratio (aspect ratio) is required.
There is a strong demand for improved processing accuracy such as narrowing of minimum line width and the like.

【0004】半導体素子の微小加工技術としては、プラ
ズマエッチング(電子サイクロトロン共鳴方式、高周波
方式)、スパッタエッチング、ケミカルドライエッチン
グ等があるが、特に、高効率で大面積の微細加工が可能
な技術としてプラズマエッチングがある。
[0004] Examples of microfabrication techniques for semiconductor devices include plasma etching (electron cyclotron resonance system, high frequency system), sputter etching, chemical dry etching and the like. There is plasma etching.

【0005】近年、特に高アスペクト比の実現や最小線
幅の狭小化等における加工精度の向上の手段として、プ
ラズマ発生用高周波電力のパルス化が注目されている。
In recent years, pulsing of plasma-generating high-frequency power has attracted attention as a means of improving processing accuracy, particularly in realizing a high aspect ratio and narrowing the minimum line width.

【0006】ここで、パルス化とは、プラズマ発生用高
周波電力を一定周期でオン/オフさせ、その比(デュー
ティ比)を変化させることを意味する。
Here, the term "pulsing" means that the high frequency power for plasma generation is turned on / off at a constant cycle and the ratio (duty ratio) is changed.

【0007】ここで、パルス電力を用いる従来のプラズ
マ発生装置900の構成について図7を用いて説明す
る。
Here, a configuration of a conventional plasma generator 900 using pulsed power will be described with reference to FIG.

【0008】図7は、従来のプラズマ発生装置900の
主要部の構成を示す図である。図7に示す従来のプラズ
マ発生装置900は、主電源供給部90、スイッチSW
3、および発振器91を含む。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a main part of a conventional plasma generator 900. As shown in FIG. A conventional plasma generator 900 shown in FIG. 7 includes a main power supply unit 90, a switch SW
3 and an oscillator 91.

【0009】主電源供給部90は、図示しない主電源を
含み、一定のレベルの電力を供給する。スイッチSW3
は、一定の間隔で接続/非接続状態となる。発振器91
は、スイッチSW3を介して、主電源供給部90から電
力の供給を受け、これを高周波電力に変換する。高周波
電力は、図示しないチャンバに供給される。チャンバ内
に供給される原料ガスは、高周波電力の印加によりプラ
ズマ状態となる。
The main power supply section 90 includes a main power supply (not shown) and supplies a constant level of power. Switch SW3
Are connected / disconnected at regular intervals. Oscillator 91
Receives power from the main power supply unit 90 via the switch SW3, and converts the power into high frequency power. The high-frequency power is supplied to a chamber (not shown). The source gas supplied into the chamber is brought into a plasma state by applying high frequency power.

【0010】図8は、図7に示す従来のプラズマ発生装
置900において発生するパルス電力について説明する
ためのタイミングチャートである。
FIG. 8 is a timing chart for explaining pulse power generated in the conventional plasma generator 900 shown in FIG.

【0011】図8において、記号T0は、パルス電力の
周期を、記号T1は、1周期T0内においてパルス電力
を与える期間(電力供給期間)を、さらに記号T2は、
パルスセパレーション期間(電力供給停止期間)をそれ
ぞれ表す(すなわち、T0=T1+T2)。
In FIG. 8, a symbol T0 indicates a period of the pulse power, a symbol T1 indicates a period (power supply period) in which pulse power is applied within one cycle T0, and a symbol T2 indicates a period.
Each represents a pulse separation period (power supply suspension period) (that is, T0 = T1 + T2).

【0012】図7に示すスイッチSW3は、プラズマの
点火の瞬間から一定期間(T1)において、接続状態と
なり、続く一定期間(T2)において、非接続状態とす
る。これにより、図8に示すパルス電力が発生する。
The switch SW3 shown in FIG. 7 is in a connected state for a certain period (T1) from the moment of plasma ignition, and is in a non-connected state for the following fixed period (T2). Thereby, the pulse power shown in FIG. 8 is generated.

【0013】与える電力をパルス化(パルス変調)し
て、反応性ガスが分解することによって生じるラジカル
の密度、組成、イオン量を制御することにより、超微細
加工を行なうことが可能となる。
Ultra-fine processing can be performed by controlling the density, composition, and ion amount of radicals generated by decomposing the reactive gas by pulsing (pulse-modulating) the applied power.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】ところで、パルス変調
による加工技術の向上が期待される一方で、プラズマ発
生用高周波電力の供給効率の低下、反射損失の増大が問
題となっている。
By the way, while improvement of the processing technique by the pulse modulation is expected, there is a problem that the supply efficiency of the high frequency power for plasma generation is reduced and the reflection loss is increased.

【0015】従来のプラズマ発生装置900によって得
られる効果を示した図9を用いて、この問題点を説明す
る。
This problem will be described with reference to FIG. 9 showing the effect obtained by the conventional plasma generator 900.

【0016】図9は、図7に示す従来のプラズマ発生装
置900における反射電力(反射損失)をプロットした
図である。
FIG. 9 is a diagram plotting the reflected power (reflection loss) in the conventional plasma generator 900 shown in FIG.

【0017】たとえば、電力源のオフ期間(図9に示す
電力供給停止期間T2)が長くなるとプラズマの消滅、
生成が激しくなる。特に、点火の瞬間においては、プラ
ズマの状態は不安定であり、電気的に見ると、この瞬間
に限ってプラズマ負荷が不連続な値となる。この結果、
オフ期間が長くなると、プラズマ負荷との発振器91と
のインピーダンスの整合が困難となり、多大な反射損失
を伴う(図9におけるレベルPzが上がる)ことにな
る。したがって、電力源のオン期間(図9に示す電力供
給期間T1)をある程度長くする必要がある。
For example, when the off period of the power source (the power supply stop period T2 shown in FIG. 9) becomes longer, the disappearance of plasma,
Generation becomes intense. In particular, at the moment of ignition, the state of the plasma is unstable, and when viewed electrically, the plasma load has a discontinuous value only at this moment. As a result,
When the off period is long, it becomes difficult to match the impedance of the oscillator 91 with the plasma load, and a large reflection loss is caused (the level Pz in FIG. 9 increases). Therefore, it is necessary to lengthen the ON period of the power source (the power supply period T1 shown in FIG. 9) to some extent.

【0018】また、材料のガスをプラズマ化するために
は、ある所定のレベル以上の電力供給が必要となる。こ
の所定のレベルとは、プラズマを引火するために必要な
最小限度の電力レベルであって、ガス種、圧力などの条
件によって決定される(以下、簡単のため、プラズマを
引火するために必要な最小限度の電力レベルを基準レベ
ルPiと称す)。印加したパルス電力は電力レベルが低
いほど、プラズマの点灯が安定するまでに長時間を要す
る(基準レベルPi以下では、点灯すらできない)。こ
の不安定時間が長くなると、反射損失は大きくなる(図
9におけるレベルPzが上がる)という欠点がある。し
たがって、従来の手法では、基準レベルPi以上の電力
を長期間印加しつづける必要がある。
Further, in order to convert the material gas into plasma, it is necessary to supply power at a certain level or higher. The predetermined level is a minimum power level required to ignite the plasma, and is determined by conditions such as gas type and pressure (hereinafter, for simplicity, necessary for igniting the plasma). The minimum power level is referred to as reference level Pi). As for the applied pulse power, the lower the power level, the longer it takes for the plasma lighting to stabilize (it cannot even be turned on below the reference level Pi). The longer the unstable time, the larger the return loss (the level Pz in FIG. 9 increases). Therefore, in the conventional method, it is necessary to continuously apply power equal to or higher than the reference level Pi for a long time.

【0019】そこで、本発明は係る問題を解決するため
になされたものであり、その目的は、反射損失を抑制し
高い電力供給効率で安定したプラズマ状態の発生を可能
とするプラズマ発生用高周波ソースシステムおよびプラ
ズマ発生装置を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problem, and an object of the present invention is to suppress a reflection loss and to generate a stable plasma state with high power supply efficiency. A system and a plasma generator are provided.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】請求項1に係るプラズマ
発生用高周波ソースシステムは、供給されるパルス電力
によりガスをプラズマ状態にするプラズマ発生装置に対
応するプラズマ発生用高周波ソースシステムであって、
パルス電力の点火時においては、少なくとも、プラズマ
を引火させるために必要とされる基準レベルより高いレ
ベルのパルス電力を発生し、パルス電力の点火時以降か
ら一定期間は、基準レベルよりも低いレベルのパルス電
力を発生するパルス電力発生手段と、パルス電力発生手
段の出力するパルス電力を高周波電力に変換して、プラ
ズマ発生装置に出力する変換手段とを備える。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a high frequency source system for generating a plasma corresponding to a plasma generating apparatus for converting a gas into a plasma state by a supplied pulse power.
At the time of ignition of the pulse power, at least a pulse power of a level higher than the reference level required to ignite the plasma is generated, and for a certain period after the ignition of the pulse power, the level of the level lower than the reference level is generated. A pulse power generation means for generating pulse power, and a conversion means for converting the pulse power output from the pulse power generation means into high frequency power and outputting the high frequency power to the plasma generator.

【0021】請求項2に係るプラズマ発生用高周波ソー
スシステムは、請求項1に係るプラズマ発生用高周波ソ
ースシステムであって、パルス電力発生手段は、基準レ
ベルより低いレベルの電力を供給する第1の電力供給手
段と、所定の電力を供給する第2の電力供給手段と、パ
ルス電力の点火時においては、第1の電力供給手段およ
び第2の電力供給手段のぞれぞれの出力を重畳すること
により、基準レベルより高いレベルのパルス電力を発生
し、パルス電力の点火時以降は、第1の電力供給手段の
出力を用いて、一定期間基準レベルよりも低いレベルを
保持するパルス電力を発生するパルス化手段とを含む。
According to a second aspect of the present invention, there is provided the high frequency source system for generating a plasma according to the first aspect, wherein the pulse power generating means supplies a power of a level lower than a reference level. The power supply means, the second power supply means for supplying a predetermined power, and the output of the first power supply means and the output of the second power supply means are superimposed when the pulse power is ignited. As a result, a pulse power of a level higher than the reference level is generated, and after the ignition of the pulse power, a pulse power for maintaining the level lower than the reference level for a certain period of time is generated using the output of the first power supply means. Pulsing means.

【0022】請求項3に係るプラズマ発生用高周波ソー
スシステムは、請求項1に係るプラズマ発生用高周波ソ
ースシステムであって、パルス電力発生手段は、基準レ
ベルより低いレベルの電力を供給する第1の電力供給手
段と、所定の電力を供給する第2の電力供給手段と、パ
ルス電力の点火時から一定期間、第1の電力供給手段の
出力を用いて、基準レベルよりも低いレベルを保持する
パルス電力を発生する第1のパルス化手段と、パルス電
力の点火時において、第2の電力供給手段の出力を用い
て、パルス電力を発生する第2のパルス化手段とを含
み、変換手段は、第1のパルス化手段の出力を受けて、
第1の高周波電力に変換してプラズマ生成手段に出力す
る第1の変換手段と、第2のパルス化手段の出力を受け
て、第2の高周波電力に変換してプラズマ生成手段に出
力する第2の変換手段とを含み、プラズマ生成装置は、
パルス電力の点火時においては、第1の高周波電力と第
2の高周波電力とを合わせた基準レベルより高いレベル
の電力を受け、パルス電力の点火時以降から一定期間
は、基準レベルよりも低いレベルの第1の高周波電力を
受ける。
According to a third aspect of the present invention, there is provided the high frequency source system for generating a plasma according to the first aspect, wherein the pulse power generating means supplies a power of a level lower than a reference level. A power supply unit, a second power supply unit for supplying a predetermined power, and a pulse for maintaining a level lower than a reference level by using an output of the first power supply unit for a certain period from the time of ignition of the pulse power A first pulsing means for generating power; and a second pulsing means for generating pulsed power using an output of the second power supply means when the pulsed power is ignited. Receiving the output of the first pulsing means,
A first converting means for converting the first high frequency power to output to the plasma generating means, and a second converting means for receiving the output of the second pulsing means, converting the output to the second high frequency power and outputting to the plasma generating means. A plasma generating device, comprising:
At the time of ignition of the pulsed power, the power of a level higher than the reference level obtained by combining the first high-frequency power and the second high-frequency power is received, and for a certain period after the ignition of the pulsed power, the level is lower than the reference level. Of the first high frequency power.

【0023】請求項4に係るプラズマ発生用高周波ソー
スシステムは、請求項3に係るプラズマ発生用高周波ソ
ースシステムであって、第2の電力供給手段は、複数の
電源を含み、第2のパルス化手段は、複数の電源のぞれ
ぞれに対応して設けられ、複数の第2のパルス化手段の
それぞれから出力される複数の第2の高周波電力の少な
くとも1つの周波数は、第1の高周波電力の周波数と異
なる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the high frequency source system for generating a plasma according to the third aspect, wherein the second power supply means includes a plurality of power supplies, The means is provided corresponding to each of the plurality of power supplies, and at least one frequency of the plurality of second high-frequency powers output from each of the plurality of second pulsing means is equal to the first high-frequency power. Different from power frequency.

【0024】請求項5に係るプラズマ発生装置は、パル
ス電力を用いて、ガスをプラズマ状態にするプラズマ発
生装置であって、パルス電力の点火時においては、少な
くとも、プラズマを引火させるために必要とされる基準
レベルより高いレベルのパルス電力を発生し、パルス電
力の点火時以降から一定期間は、基準レベルよりも低い
レベルのパルス電力を発生するパルス電力発生手段と、
パルス電力発生手段の出力するパルス電力を高周波電力
に変換する変換手段と、変換手段の出力する高周波電力
をガスに印加することにより、プラズマを生成するプラ
ズマ生成手段とを備える。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a plasma generating apparatus for converting a gas into a plasma state by using pulsed electric power. At the time of igniting the pulsed electric power, it is necessary to at least ignite the plasma. Pulse power generating means for generating a pulse power of a level higher than the reference level to be generated, and for a certain period after the ignition of the pulse power, generating a pulse power of a level lower than the reference level,
The apparatus includes a conversion unit that converts pulse power output from the pulse power generation unit into high-frequency power, and a plasma generation unit that generates plasma by applying the high-frequency power output from the conversion unit to a gas.

【0025】請求項6に係るプラズマ発生装置は、請求
項5に係るプラズマ発生装置であって、パルス電力発生
手段は、基準レベルより低いレベルの電力を供給する第
1の電力供給手段と、所定の電力を供給する第2の電力
供給手段と、パルス電力の点火時においては、第1の電
力供給手段および第2の電力供給手段のぞれぞれの出力
を重畳することにより、基準レベルより高いレベルのパ
ルス電力を発生し、パルス電力の点火時以降は、第1の
電力供給手段の出力を用いて、一定期間基準レベルより
も低いレベルを保持するパルス電力を発生するパルス化
手段とを含む。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the plasma generating apparatus according to the fifth aspect, wherein the pulse power generating means includes first power supply means for supplying power of a level lower than the reference level, The second power supply means for supplying the power of the first power supply means and the output of the first power supply means and the output of the second power supply means are superimposed at the time of the ignition of the pulsed power, so that the reference level can be obtained. A pulse generating means for generating a high-level pulse power, and after the ignition of the pulse power, using the output of the first power supply means to generate a pulse power for maintaining a level lower than the reference level for a certain period of time. Including.

【0026】請求項7に係るプラズマ発生装置は、請求
項5に係るプラズマ発生装置であって、パルス電力発生
手段は、基準レベルより低いレベルの電力を供給する第
1の電力供給手段と、所定の電力を供給する第2の電力
供給手段と、パルス電力の点火時から一定期間、第1の
電力供給手段の出力を用いて、基準レベルよりも低いレ
ベルを保持するパルス電力を発生する第1のパルス化手
段と、パルス電力の点火時において、第2の電力供給手
段の出力を用いて、パルス電力を発生する第2のパルス
化手段とを含み、変換手段は、第1のパルス化手段の出
力を受けて、第1の高周波電力に変換してプラズマ生成
手段に出力する第1の変換手段と、第2のパルス化手段
の出力を受けて、第2の高周波電力に変換してプラズマ
生成手段に出力する第2の変換手段とを含み、プラズマ
生成手段は、パルス電力の点火時においては、第1の高
周波電力と第2の高周波電力とを合わせた基準レベルよ
り高いレベルの電力を受け、パルス電力の点火時以降か
ら一定期間は、基準レベルよりも低いレベルの第1の高
周波電力を受ける。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the plasma generating apparatus according to the fifth aspect, wherein the pulse power generating means includes first power supply means for supplying power at a level lower than the reference level, A second power supply means for supplying power of the first power supply, and a first power supply for generating a pulse power for maintaining a level lower than the reference level by using an output of the first power supply means for a certain period from the time of ignition of the pulse power. And pulsing means for generating pulsed power by using the output of the second power supply means when the pulsed power is ignited. The first converting means receives the output of the first pulse generating means and converts it into the first high frequency power and outputs it to the plasma generating means. The first converting means receives the output of the second pulsing means and converts it into the second high frequency power and converts it into the second high frequency power. Output to generation means A second conversion unit, wherein the plasma generation unit receives a power higher than a reference level obtained by combining the first high-frequency power and the second high-frequency power when the pulse power is ignited. For a certain period after the ignition, the first high-frequency power of a level lower than the reference level is received.

【0027】請求項8に係るプラズマ発生装置は、請求
項7に係るプラズマ発生装置であって、第2の電力供給
手段は、複数の電源を含み、第2のパルス化手段は、複
数の電源のそれぞれに対応して設けられ、複数の第2の
パルス化手段のそれぞれから出力される複数の第2の高
周波電力の少なくとも1つの周波数は、第1の高周波電
力の周波数と異なる。
An eighth aspect of the present invention is the plasma generating apparatus according to the seventh aspect, wherein the second power supply means includes a plurality of power supplies, and the second pulsing means includes a plurality of power supplies. And at least one frequency of the plurality of second high-frequency powers output from each of the plurality of second pulsing means is different from the frequency of the first high-frequency power.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】[実施の形態1]本発明の実施の
形態1におけるプラズマ発生用高周波ソースシステムお
よび当該システムを用いたプラズマ発生装置について説
明する。
[First Embodiment] A high-frequency source system for plasma generation and a plasma generator using the system according to a first embodiment of the present invention will be described.

【0029】本発明の実施の形態1におけるプラズマ発
生用高周波ソースシステムおよび当該システムを用いた
プラズマ発生装置は、パルス電力のレベルをコントロー
ルすることにより、より低いエネルギーで安定したプラ
ズマ状態を発生させることを可能となるものである。
The high-frequency source system for plasma generation and the plasma generator using the system according to the first embodiment of the present invention generate a stable plasma state with lower energy by controlling the level of pulse power. Is possible.

【0030】本発明の実施の形態1におけるプラズマ発
生用高周波ソースシステムおよび当該システムを用いた
プラズマ発生装置について図1を用いて説明する。
A high-frequency source system for plasma generation and a plasma generator using the system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

【0031】図1は、本発明の実施の形態1におけるプ
ラズマ発生用高周波ソースシステム50を含むプラズマ
発生装置100の主要部の構成を示す図である。図1に
示すプラズマ発生装置100は、プラズマ発生用高周波
ソースシステム50、入射方向用方向性結合器4、アイ
ソレータ5、反射方向用方向性結合器6、整合器7およ
びチャンバ8を含む。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of a plasma generator 100 including a high-frequency source system 50 for plasma generation according to the first embodiment of the present invention. The plasma generator 100 shown in FIG. 1 includes a high-frequency source system 50 for plasma generation, a directional coupler 4 for incident direction, an isolator 5, a directional coupler 6 for reflection direction, a matching unit 7, and a chamber 8.

【0032】プラズマ発生用高周波ソースシステム50
は、主電源供給部1、パルス電力発生部2および発振器
3を含む。後述するように主電源供給部1は、主電源を
含み、パルス電力発生部2は、補助電源を含む。パルス
電力発生部2は、主電源、または主電源および補助電源
を用いてパルス電力を発生する。
High frequency source system 50 for plasma generation
Includes a main power supply unit 1, a pulse power generation unit 2, and an oscillator 3. As described later, main power supply unit 1 includes a main power supply, and pulse power generation unit 2 includes an auxiliary power supply. The pulse power generation unit 2 generates pulse power using a main power supply or a main power supply and an auxiliary power supply.

【0033】ここで、図1に示すプラズマ発生用高周波
ソースシステム50の具体的構成の一例について、図2
を用いて説明する。
Here, an example of a specific configuration of the high frequency source system 50 for plasma generation shown in FIG. 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0034】図2は、図1に示すプラズマ発生用高周波
ソースシステム50の具体的構成の一例について説明す
るための図である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a specific configuration of the high frequency source system 50 for plasma generation shown in FIG.

【0035】図2に示すように、主電源供給部1は、主
電源10を含む。主電源10により供給される電力のレ
ベルPyは、プラズマを引火するために最低限必要とさ
れる基準レベルPiより低い(Pi>Py)。ここで
は、主電源10の一例として、4kV、4kWピークの
DC電源を使用する。
As shown in FIG. 2, the main power supply 1 includes a main power supply 10. The level Py of the power supplied by the main power supply 10 is lower than the minimum reference level Pi required to ignite the plasma (Pi> Py). Here, a 4 kV, 4 kW peak DC power supply is used as an example of the main power supply 10.

【0036】パルス電力発生部2は、補助電源11、な
らびにスイッチSW1およびSW2を含む。
The pulse power generation section 2 includes an auxiliary power supply 11 and switches SW1 and SW2.

【0037】主電源10より供給される電力レベルと補
助電源11より供給される電力レベルとの総和は、基準
レベルPiよりも高い。本発明の実施の形態1では、一
例として、1kWピークのDC電源を補助電源11とし
て使用する。
The sum of the power level supplied from main power supply 10 and the power level supplied from auxiliary power supply 11 is higher than reference level Pi. In the first embodiment of the present invention, a DC power supply having a peak of 1 kW is used as the auxiliary power supply 11 as an example.

【0038】主電源10は、スイッチSW2の一方の端
子に接続される。また、補助電源11は、スイッチSW
1を介して同じくスイッチSW2の一方の端子と接続さ
れる。さらに、スイッチSW2の他方の端子は、発振器
3の入力ノードと接続される。
The main power supply 10 is connected to one terminal of the switch SW2. The auxiliary power supply 11 is provided with a switch SW
1 is also connected to one terminal of the switch SW2. Further, the other terminal of the switch SW2 is connected to the input node of the oscillator 3.

【0039】スイッチSW1は、パルス電力の点火(プ
ラズマの点火)の瞬間においてのみ接続状態となる。一
方、スイッチSW2は、パルス電力の点火の瞬間から一
定期間、接続状態となる。発振器3は、パルス電力発生
部2からパルス電力の供給を受ける。
The switch SW1 is turned on only at the moment of pulse power ignition (plasma ignition). On the other hand, the switch SW2 is in the connected state for a certain period from the moment of the ignition of the pulse power. The oscillator 3 receives supply of pulse power from the pulse power generator 2.

【0040】図1を参照して、発振器3は、図示しない
導波管を含む。発振器3の一例として、2.7kWの高
周波発振器を使用する。発振器3は、供給されたパルス
電力を用いて、μ波(高周波電力)を出力する。
Referring to FIG. 1, oscillator 3 includes a waveguide (not shown). As an example of the oscillator 3, a 2.7 kW high frequency oscillator is used. The oscillator 3 outputs a μ wave (high frequency power) using the supplied pulse power.

【0041】出力されるμ波は、入射方向用方向性結合
器4を通過させる。入射方向用方向性結合器4は、入射
電力(μ波の進行方向)を監視する。これにより、後述
するアイソレータ5以外の方向に進行するμ波は除去さ
れる。入射方向用方向性結合器4の一例として、CM結
合型方向性結合器を使用する。
The output μ-wave passes through the directional coupler 4 for the incident direction. The incident direction directional coupler 4 monitors the incident power (the traveling direction of the microwave). As a result, microwaves traveling in directions other than the isolator 5 described later are removed. As an example of the directional coupler 4 for the incident direction, a CM-coupled directional coupler is used.

【0042】アイソレータ5は、チャンバ8内のプラズ
マ負荷から反射される反射電力が、常時、電源(図2に
示す主電源10および補助電源11)に及ぶことを防止
する。アイソレータ5の一例として、水冷式Y型アイソ
レータを使用する。
The isolator 5 prevents the reflected power reflected from the plasma load in the chamber 8 from constantly reaching the power supply (the main power supply 10 and the auxiliary power supply 11 shown in FIG. 2). As an example of the isolator 5, a water-cooled Y-type isolator is used.

【0043】アイソレータ5から出力されるμ波は、プ
ラズマ負荷の反射電力を監視するための反射方向用方向
性結合器6を通過させる。反射方向用方向性結合器6の
一例として、CM結合型方向性結合器を使用する。
The microwave output from the isolator 5 passes through a directional coupler 6 for reflection direction for monitoring the reflected power of the plasma load. As an example of the directional coupler 6 for the reflection direction, a CM-coupled directional coupler is used.

【0044】反射方向用方向性結合器6を通過して出力
されたμ波は、プラズマ負荷と発振器3とのインピーダ
ンスの整合を取るため、整合器7を通過させる。さら
に、整合器7を通過したμ波は、チャンバ8へ入力され
る。
The μ-wave output after passing through the directional coupler 6 for the reflection direction passes through a matching unit 7 in order to match the impedance between the plasma load and the oscillator 3. Further, the μ-wave that has passed through the matching unit 7 is input to the chamber 8.

【0045】チャンバ8内には、原料ガスが供給され
る。原料ガスは、入力したμ波によりプラズマ状態とな
る。たとえば、半導体装置の製造装置としてプラズマ発
生装置100を使用する場合、チャンバ8内に配置され
るウェハ上で薄膜の形成が行なわれる。
A raw material gas is supplied into the chamber 8. The raw material gas is brought into a plasma state by the input microwave. For example, when the plasma generator 100 is used as a semiconductor device manufacturing apparatus, a thin film is formed on a wafer disposed in the chamber 8.

【0046】次に、図1に示すプラズマ発生用高周波ソ
ースシステム50により発生するパルス電力について説
明する。
Next, the pulse power generated by the plasma generating high frequency source system 50 shown in FIG. 1 will be described.

【0047】図3は、図1に示すプラズマ発生用高周波
ソースシステム50により発生するパルス電力について
説明するためのタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart for explaining the pulse power generated by the high frequency source system 50 for plasma generation shown in FIG.

【0048】プラズマ発生用高周波ソースシステム50
は、プラズマを発生するために供給する高周波電力のレ
ベルを二段階に分けてコントロールし、いわゆるパルス
電力の電力変調を行なう。
High frequency source system 50 for plasma generation
Controls the level of high-frequency power supplied to generate plasma in two stages, and performs power modulation of so-called pulse power.

【0049】図3において、記号T0は、パルス電力の
周期を、記号T1は、1周期T0内においてパルス電力
を与える期間(電力供給期間)を、さらに記号T2は、
パルスセパレーション期間(電力供給停止期間)をそれ
ぞれ表す(すなわち、T0=T1+T2)。
In FIG. 3, a symbol T0 indicates a period of pulse power, a symbol T1 indicates a period (power supply period) in which pulse power is applied within one period T0, and a symbol T2 indicates a period.
Each represents a pulse separation period (power supply suspension period) (that is, T0 = T1 + T2).

【0050】前述したように、図2に示すスイッチSW
2は、パルス電力の点火(プラズマの点火)の瞬間から
一定期間(T1)、接続状態となる。また、スイッチS
W1は、パルス電力の点火の瞬間(図中の記号△T)に
おいてのみ接続状態とする。
As described above, the switch SW shown in FIG.
No. 2 is in a connected state for a certain period (T1) from the moment of pulse power ignition (plasma ignition). Also, switch S
W1 is connected only at the moment of ignition of the pulse power (symbol ΔT in the figure).

【0051】したがって、パルス電力の点火の瞬間(△
T)においては、スイッチSW1およびSW2が共に接
続状態となる。これにより、主電源10から供給される
電力と補助電源11から供給される電力とに従い、基準
レベルPi以上のレベル(Px)のパルス電力が発振器
3に供給される。簡単のため、点火の瞬間のパルス電力
を、点火パルスと称す。
Therefore, the moment of ignition of the pulsed power (△
In T), the switches SW1 and SW2 are both connected. Thus, pulse power having a level (Px) equal to or higher than the reference level Pi is supplied to the oscillator 3 in accordance with the power supplied from the main power supply 10 and the power supplied from the auxiliary power supply 11. For simplicity, the pulse power at the moment of ignition is referred to as an ignition pulse.

【0052】次いで△T以降は、スイッチSW1を非接
続状態となる。これにより、補助電源11からの電力供
給が停止する。この結果、発生するパルス電力のレベル
は、主電源10の供給する電力レベル(Py)となる。
簡単のため、点火の瞬間以降から一定期間のパルス電力
を、メインパルスを称す。
Next, after ΔT, the switch SW1 is in a non-connected state. Thus, the power supply from the auxiliary power supply 11 stops. As a result, the level of the generated pulse power becomes the power level (Py) supplied by the main power supply 10.
For simplicity, pulse power for a certain period from the moment of ignition is referred to as a main pulse.

【0053】さらに、所定のパルスセパレーション時間
を経て、次のサイクルであるパルス電力が供給される。
Further, after a predetermined pulse separation time, pulse power, which is the next cycle, is supplied.

【0054】すなわち、本発明の実施の形態1における
発振器3は、パルス電力の立上がり時点(瞬間)では、
基準レベルPiよりも高いレベルPxの電力供給を受
け、引続き基準レベルPi以下のレベルPyの電力供給
を所定の期間持続して受け、これらを高周波電力に変換
する。
That is, the oscillator 3 according to the first embodiment of the present invention operates at the time (moment) when the pulse power rises.
It receives power supply at a level Px higher than the reference level Pi, and continuously receives power supply at a level Py equal to or lower than the reference level Pi for a predetermined period, and converts them into high-frequency power.

【0055】このように構成することにより、パルス電
力の初期段階(△T)において、プラズマを引火するた
めに最低限必要とされる基準レベルPi以上の高周波電
力がプラズマに供給されるため、素早いプラズマ励起が
なされる。
With this configuration, in the initial stage of the pulse power (ΔT), the high-frequency power of the reference level Pi required for igniting the plasma is supplied to the plasma. Plasma excitation is performed.

【0056】一方、プラズマは、一旦点火すると基準レ
ベルPi以下の電力であってもその状態を維持するとい
った、いわゆる電力履歴を生じる性質がある。したがっ
て、パルス電力の点火以降は、大電力を供給する必要が
なく、基準レベルPiより低いレベルPyの高周波電力
であっても励起されたプラズマが維持されることにな
る。
On the other hand, once the plasma is ignited, it has a property of generating a so-called power history such that the state is maintained even if the power is lower than the reference level Pi. Therefore, after the ignition of the pulse power, there is no need to supply a large power, and the excited plasma is maintained even with the high-frequency power of the level Py lower than the reference level Pi.

【0057】なお、この点火パルスの期間△Tは、メイ
ンパルスの期間(T1−△T)に比べて十分に短くてよ
い。
Note that the period ΔT of the ignition pulse may be sufficiently shorter than the period (T1−ΔT) of the main pulse.

【0058】次に、図1に示すプラズマ発生用高周波ソ
ースシステム50を用いた場合の反射損失について図4
を用いて説明する。
Next, the reflection loss when the high frequency source system 50 for plasma generation shown in FIG. 1 is used is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0059】図4は、プラズマ発生装置100における
反射損失を示す図であり、以下の条件の下で測定した反
射損失をプロットしたものである。
FIG. 4 is a diagram showing the reflection loss in the plasma generator 100, and plots the reflection loss measured under the following conditions.

【0060】主電源10として、4kV、4kWピーク
のDC電源を、補助電源11として、1kWピークのD
C電源を、そして発振器3として、2.7kWのものを
使用した。主電源10から2kWを50μs(周波数1
0KHz)、補助電源11から400Wを3μs印加し
て、2.45GHzの高周波電力を発生させた。
The main power supply 10 is a DC power supply of 4 kW and 4 kW peak, and the auxiliary power supply 11 is a DC power supply of 1 kW peak.
A C power source and a 2.7 kW oscillator 3 were used. 2 kW from main power supply 10 for 50 μs (frequency 1
0 KHz), 400 W was applied from the auxiliary power supply 11 for 3 μs to generate a high-frequency power of 2.45 GHz.

【0061】また、入射方向用方向性結合器4および反
射方向用方向性結合器6として、CM結合型方向性結合
器を、アイソレータ5として、水冷式Y型アイソレータ
を、整合器7として、EH型自動整合器を使用した。さ
らに、プラズマ負荷としては、ECRプラズマ(EC
R:Electron Cycrotron Resonance Plasma )を用い、
FC318/酸素混合ガスを圧力1mTorrで与え
た。
As the directional coupler 4 for the incident direction and the directional coupler 6 for the reflection direction, a CM-coupled directional coupler, an isolator 5, a water-cooled Y-type isolator, a matching unit 7, and an EH An automatic mold matching device was used. Further, as the plasma load, ECR plasma (EC
R: Electron Cycrotron Resonance Plasma)
An FC318 / oxygen mixed gas was provided at a pressure of 1 mTorr.

【0062】以上の条件では、図4に示すように、パル
ス電力の初期段階△T(点火パルス)において反射損失
が生じるが、それ以降は印加する電力レベルが基準レベ
ルPiよりも下がるため、反射損失がほとんど発生しな
い。
Under the above conditions, as shown in FIG. 4, a reflection loss occurs in the initial stage ΔT (ignition pulse) of the pulse power. However, since the applied power level is lower than the reference level Pi, the reflection loss occurs. Almost no loss occurs.

【0063】すなわち、本発明の実施の形態1における
プラズマ発生装置100を使用することにより、従来の
プラズマ発生装置900(図9参照)に比べ、反射損失
を低減させることが可能となる。
That is, by using the plasma generator 100 according to the first embodiment of the present invention, it is possible to reduce the reflection loss as compared with the conventional plasma generator 900 (see FIG. 9).

【0064】なお、図2に示す補助電源11に代わっ
て、複数の補助電源を用いてもよい。この場合、それぞ
れの補助電源から出力される電力を用いて、点火パルス
の電力レベルを微調整することが可能となる。
Note that a plurality of auxiliary power supplies may be used instead of the auxiliary power supply 11 shown in FIG. In this case, the power level of the ignition pulse can be finely adjusted using the power output from each auxiliary power supply.

【0065】[実施の形態2]本発明の実施の形態2の
プラズマ発生用高周波ソースシステムおよび当該システ
ムを備えるプラズマ発生装置について説明する。
[Second Embodiment] A high-frequency source system for plasma generation according to a second embodiment of the present invention and a plasma generator provided with the system will be described.

【0066】本発明の実施の形態1においては、主電源
10に対して補助電源11を直列に配置し、ともに同一
周波数の高周波電力に変換した。これに対して、二段階
の電力の一方を2.45GHz、他方を13.56MH
zとする、または一方を500MHzとし、他方を直流
電界(点火プラグ)とするといったように複数の周波数
に変換してプラズマに印加しても同様の効果が得られ
る。
In the first embodiment of the present invention, the auxiliary power supply 11 is arranged in series with respect to the main power supply 10, and both are converted into high-frequency power having the same frequency. On the other hand, one of the two-stage power is 2.45 GHz and the other is 13.56 MHZ.
The same effect can be obtained even if the frequency is converted to a plurality of frequencies and applied to the plasma, such as z or 500 MHz for one and a DC electric field (ignition plug) for the other.

【0067】そこで、本発明の実施の形態2において
は、プラズマに供給される電力レベルをコントロールす
るスイッチを設けるとともに、互いに発振周波の異なる
発振器を複数備えた。
Therefore, in the second embodiment of the present invention, a switch for controlling the power level supplied to the plasma is provided, and a plurality of oscillators having different oscillation frequencies are provided.

【0068】図5は、本発明の実施の形態2におけるプ
ラズマ発生用高周波ソースシステム60を含むプラズマ
発生装置200の主要部の構成を示す図である。なお、
以下の説明では、図1に示すプラズマ発生装置100と
同じ構成要素には、同じ記号および符号を付し、その説
明を省略する。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a main part of a plasma generator 200 including a high-frequency source system 60 for plasma generation according to the second embodiment of the present invention. In addition,
In the following description, the same components as those of the plasma generator 100 shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and symbols, and description thereof will be omitted.

【0069】図5に示すプラズマ発生装置200が、図
1に示すプラズマ発生装置100と異なる点は、プラズ
マ発生用高周波ソースシステム50に代わってプラズマ
発生用高周波ソースシステム60を含むことにある。
The plasma generating apparatus 200 shown in FIG. 5 differs from the plasma generating apparatus 100 shown in FIG. 1 in that a plasma generating high-frequency source system 60 is provided instead of the plasma generating high-frequency source system 50.

【0070】プラズマ発生用高周波ソースシステム60
は、パルス電力発生部21および22、発振器3および
23、ならびにタイミングコントローラ20を含む。
High frequency source system 60 for plasma generation
Includes pulse power generation units 21 and 22, oscillators 3 and 23, and timing controller 20.

【0071】パルス電力発生部21および22は、パル
ス電力を発生する。タイミングコントローラ20は、後
述するように、パルス電力発生部21および22におけ
るパルス電力の発生タイミングを調整する。
The pulse power generators 21 and 22 generate pulse power. The timing controller 20 adjusts the generation timing of the pulse power in the pulse power generation units 21 and 22, as described later.

【0072】発振器3には、パルス電力発生部21から
出力されるパルス電力が供給される。発振器23には、
パルス電力発生部22から出力されるパルス電力が供給
される。発振器3の発振周波数と発振器23の発振周波
数とは互いに異なる値である。
The oscillator 3 is supplied with pulse power output from the pulse power generator 21. The oscillator 23 has
The pulse power output from the pulse power generation unit 22 is supplied. The oscillation frequency of the oscillator 3 and the oscillation frequency of the oscillator 23 have different values.

【0073】ここで、図5に示すプラズマ発生用高周波
ソースシステム60の具体的構成の一例について、図6
を用いて説明する。
Here, an example of a specific configuration of the high frequency source system 60 for plasma generation shown in FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0074】図6は、図5に示すプラズマ発生用高周波
ソースシステム60の具体的構成の一例について説明す
るための図である。
FIG. 6 is a diagram for explaining an example of a specific configuration of the plasma generating high frequency source system 60 shown in FIG.

【0075】図6に示すように、パルス電力発生部21
は、主電源10およびスイッチSW2を含む。
As shown in FIG. 6, the pulse power generator 21
Includes a main power supply 10 and a switch SW2.

【0076】パルス電力発生部22は、補助電源および
スイッチを含む。補助電源およびスイッチの数は、それ
ぞれ1または複数であるが、本発明の実施の形態2にお
いては、図6に示すように、ともに1つ(補助電源11
およびスイッチSW1)の場合について説明する。
The pulse power generation section 22 includes an auxiliary power supply and a switch. The number of auxiliary power supplies and the number of switches are one or more, respectively. In the second embodiment of the present invention, as shown in FIG.
And the case of the switch SW1) will be described.

【0077】主電源10は、スイッチSW2の一方の端
子と接続される。スイッチSW2の他方の端子は、発振
器3の入力ノードと接続される。補助電源11は、スイ
ッチSW1の一方の端子と接続される。スイッチSW1
の他方の端子は、発振器23の入力ノードと接続され
る。
The main power supply 10 is connected to one terminal of the switch SW2. The other terminal of switch SW2 is connected to the input node of oscillator 3. The auxiliary power supply 11 is connected to one terminal of the switch SW1. Switch SW1
Is connected to the input node of the oscillator 23.

【0078】タイミングコントローラ20は、スイッチ
SW2とスイッチSW1との接続/非接続のタイミング
を調整する。スイッチSW1は、パルス電力の点火(プ
ラズマの点火)の瞬間においてのみ接続状態となる。ス
イッチSW2は、パルス電力の点火の瞬間から一定期
間、接続状態となる。
The timing controller 20 adjusts the timing of connection / disconnection between the switch SW2 and the switch SW1. The switch SW1 is turned on only at the moment of pulse power ignition (plasma ignition). The switch SW2 is in a connected state for a certain period from the moment of the ignition of the pulse power.

【0079】パルス電力の点火の瞬間においては、主電
源10と補助電源11とに基づき、点火パルス(パルス
電力の点火の瞬間において基準レベル以上のレベルとな
るパルス)に相当する電力が、図5に示すチャンバ8に
供給される。
At the moment of the ignition of the pulse power, the electric power corresponding to the ignition pulse (the pulse having a level equal to or higher than the reference level at the moment of the ignition of the pulse power) is based on the main power supply 10 and the auxiliary power supply 11 as shown in FIG. Is supplied to the chamber 8 shown in FIG.

【0080】また、パルス電力の点火の瞬間から一定期
間は、主電源11に基づき、メインパルス(パルス電力
の点火の瞬間以降から一定期間、基準レベル以下のレベ
ルを維持するパルス)に相当する電力が、図5に示すチ
ャンバ8に供給される。
For a certain period from the moment of the ignition of the pulse power, the power corresponding to the main pulse (a pulse that maintains a level below the reference level for a certain period after the moment of the ignition of the pulse power) is supplied from the main power supply 11. Is supplied to the chamber 8 shown in FIG.

【0081】具体的には、パルス電力の点火の瞬間は、
たとえばパルス電力供給部21および発振器3を介して
出力される高周波電力(2.45GHz、2KW、10
KHz、50μs)の印加の瞬間に同期させて、パルス
電力供給部22および発振器23を介して出力される高
周波電力(13.56MHz、400W、3μs)をチ
ャンバ8内の原料ガスに印加することが可能となる。ま
た、パルス電力の点火の瞬間以降一定期間は、高周波電
力(2.45GHz、2KW、10KHz、50μs)
が印加される。
Specifically, the moment of ignition of the pulsed power is
For example, the high-frequency power (2.45 GHz, 2 kW, 10 kW) output via the pulse power supply unit 21 and the oscillator 3
(KHz, 50 μs), the high-frequency power (13.56 MHz, 400 W, 3 μs) output via the pulse power supply unit 22 and the oscillator 23 can be applied to the raw material gas in the chamber 8 in synchronization with the moment of application. It becomes possible. In addition, for a certain period after the moment of the ignition of the pulse power, high-frequency power (2.45 GHz, 2 KW, 10 KHz, 50 μs)
Is applied.

【0082】このように構成することにより、点火の初
期段階においては、基準レベルPi以上の電力を印加す
ることにより、プラズマを点火させ、さらにその直後は
基準レベルPi以下の電力で安定したプラズマが励起
し、かつプラズマ状態を持続されることが可能となる。
With this configuration, in the initial stage of ignition, the plasma is ignited by applying power equal to or higher than the reference level Pi, and immediately thereafter, a stable plasma with the power equal to or lower than the reference level Pi is generated. It is possible to excite and maintain a plasma state.

【0083】また、異なる周波数の高周波電力を用いる
ことにより、より低い高周波エネルギーでプラズマを励
起させることが可能となる。
Further, by using high-frequency powers of different frequencies, it becomes possible to excite plasma with lower high-frequency energy.

【0084】なお、複数の補助電源を用いた場合は、そ
れぞれの補助電源から出力される電力を用いて、点火パ
ルスの電力レベルを微調整することが可能となる。
When a plurality of auxiliary power supplies are used, it is possible to finely adjust the power level of the ignition pulse using the power output from each of the auxiliary power supplies.

【0085】また、複数の補助電源を用いる場合、それ
ぞれに対応して発振器を備えるように構成してもよい。
この場合、発振器3を含むそれぞれの周波数を調整する
(異なる周波数とする)。これにより、さらに効率良く
プラズマを励起させることが可能となる。
When a plurality of auxiliary power supplies are used, an oscillator may be provided for each of them.
In this case, respective frequencies including the oscillator 3 are adjusted (different frequencies). This makes it possible to excite plasma more efficiently.

【0086】[0086]

【発明の効果】以上のように、請求項1に係るプラズマ
発生用高周波ソースシステムによれば、パルス電力の点
火の瞬間は、プラズマを引火させるために必要とされる
基準レベルより高いレベルの電力を用いて、パルス電力
の点火の瞬間から一定期間は、基準レベルより低いレベ
ルの電力を用いて高周波電力を発生することが可能とな
る。これにより、高周波電力を受けるプラズマ生成装置
では、素早くプラズマが励起されるとともに、基準レベ
ルより低いレベルの電力を用いて、プラズマ状態を維持
することが可能となる。したがって、反射損失を抑え、
効率よく電力供給を行なうことができる。
As described above, according to the high frequency source system for plasma generation according to the first aspect of the present invention, the instant of the ignition of the pulse power is a level higher than the reference level required to ignite the plasma. , It is possible to generate high-frequency power using power at a level lower than the reference level for a certain period from the moment of ignition of pulsed power. Thus, in the plasma generating apparatus that receives high-frequency power, plasma can be quickly excited, and the plasma state can be maintained using power at a level lower than the reference level. Therefore, the reflection loss is suppressed,
Power can be supplied efficiently.

【0087】請求項2に係るプラズマ発生用高周波ソー
スシステムは、請求項1に係るプラズマ発生用高周波ソ
ースシステムであって、主電源と補助電源とを用いて、
パルス電力の点火の瞬間とそれ以降とで、パルス電力の
レベルをコントロールすることができる。
A high frequency source system for plasma generation according to a second aspect is the high frequency source system for plasma generation according to the first aspect, wherein a main power supply and an auxiliary power supply are used.
The level of the pulse power can be controlled at the moment of ignition of the pulse power and thereafter.

【0088】請求項3に係るプラズマ発生用高周波ソー
スシステムは、請求項1に係るプラズマ発生用高周波ソ
ースシステムであって、主電源と複数の補助電源とを用
いて、パルス電力の点火の瞬間とそれ以降とで、パルス
電力のレベルをコントロールすることができる。
A high-frequency source system for plasma generation according to a third aspect is the high-frequency source system for plasma generation according to the first aspect, wherein a main power source and a plurality of auxiliary power sources are used to determine the moment of ignition of pulsed power. After that, the level of the pulse power can be controlled.

【0089】請求項4に係るプラズマ発生用高周波ソー
スシステムは、請求項3に係るプラズマ発生用高周波ソ
ースシステムであって、主電源と補助電源とをそれぞれ
異なる周波数の高周波電力に変換することにより、より
低い高周波エネルギーでプラズマを励起させることが可
能となる。
A high-frequency source system for plasma generation according to a fourth aspect is the high-frequency source system for plasma generation according to the third aspect, wherein the main power supply and the auxiliary power supply are converted into high-frequency powers having different frequencies. It becomes possible to excite plasma with lower high-frequency energy.

【0090】さらに、請求項5に係るプラズマ発生装置
によれば、パルス電力の点火の瞬間は、プラズマを引火
させるために必要とされる基準レベルより高いレベルの
電力を用いて、素早くプラズマが励起され、パルス電力
の点火の瞬間から一定期間は、基準レベルより低いレベ
ルの電力を用いて、プラズマ状態を維持することができ
る。これにより、反射損失を抑えて、効率よく電力供給
を行なうことができ、かつ安定したプラズマ状態を得る
ことが可能となる。
Furthermore, according to the plasma generating apparatus of the present invention, at the moment of ignition of the pulse power, the plasma is quickly excited by using a power of a level higher than a reference level required to ignite the plasma. Then, for a certain period from the moment of the ignition of the pulsed power, the plasma state can be maintained by using power of a level lower than the reference level. As a result, power can be efficiently supplied while suppressing reflection loss, and a stable plasma state can be obtained.

【0091】請求項6に係るプラズマ発生装置は、請求
項5に係るプラズマ発生装置であって、主電源と補助電
源とを用いて、パルス電力の点火の瞬間とそれ以降と
で、パルス電力のレベルをコントロールすることができ
る。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the plasma generating apparatus according to the fifth aspect, wherein the main power source and the auxiliary power source are used to generate the pulse power at the moment of ignition of the pulse power and thereafter. You can control the level.

【0092】請求項7に係るプラズマ発生装置は、請求
項5に係るプラズマ発生装置であって、主電源と複数の
補助電源とを用いて、パルス電力の点火の瞬間とそれ以
降とで、パルス電力のレベルをコントロールすることが
できる。
A plasma generator according to a seventh aspect is the plasma generator according to the fifth aspect, wherein a pulse is generated by using a main power supply and a plurality of auxiliary power supplies at the moment of ignition of pulsed power and thereafter. The power level can be controlled.

【0093】請求項8に係るプラズマ発生装置は、請求
項7に係るプラズマ発生装置であって、主電源と補助電
源とをそれぞれ異なる周波数の高周波電力に変換するこ
とにより、より低い高周波エネルギーでプラズマを励起
させることが可能となる。
The plasma generator according to claim 8 is the plasma generator according to claim 7, wherein the main power supply and the auxiliary power supply are converted into high-frequency powers having different frequencies, so that the plasma is generated with lower high-frequency energy. Can be excited.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1におけるプラズマ発生
装置100の主要部の構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a main part of a plasma generator 100 according to Embodiment 1 of the present invention.

【図2】 図1に示すプラズマ発生用高周波ソースシス
テム50の具体的構成の一例について説明するための図
である。
FIG. 2 is a diagram for explaining an example of a specific configuration of the high frequency source system for plasma generation 50 shown in FIG.

【図3】 図1に示すプラズマ発生用高周波ソースシス
テム50により発生するパルス電力について説明するた
めのタイミングチャートである。
FIG. 3 is a timing chart for explaining pulse power generated by the high frequency source system for plasma generation 50 shown in FIG.

【図4】 図1に示すプラズマ発生装置100における
反射損失をプロットした図である。
FIG. 4 is a diagram in which the reflection loss in the plasma generator 100 shown in FIG. 1 is plotted.

【図5】 本発明の実施の形態2におけるプラズマ発生
装置200の主要部の構成を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of a main part of a plasma generator 200 according to Embodiment 2 of the present invention.

【図6】 図5に示すプラズマ発生用高周波ソースシス
テム60の具体的構成の一例について説明するための図
である。
6 is a diagram for explaining an example of a specific configuration of the high frequency source system for plasma generation 60 shown in FIG.

【図7】 従来のプラズマ発生装置900の主要部の構
成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a configuration of a main part of a conventional plasma generator 900.

【図8】 図7に示す従来のプラズマ発生装置900の
発生するパルス電力について説明するためのタイミング
チャートである。
8 is a timing chart for explaining pulse power generated by the conventional plasma generator 900 shown in FIG.

【図9】 図7に示す従来のプラズマ発生装置900に
おける反射損失をプロットした図である。
FIG. 9 is a diagram in which reflection loss in the conventional plasma generator 900 shown in FIG. 7 is plotted.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主電源供給部、2, 21, 22 パルス電力発生
部、3, 23 発振器、4 入射方向用方向性結合器、
5 アイソレータ、6 反射方向用方向性結合器、7
整合器、8 チャンバ、10 主電源、11 補助電
源、20 タイミングコントローラ、50,60 プラ
ズマ発生用高周波ソースシステム、100,200 プ
ラズマ発生装置。
1 main power supply section, 2, 21, 22 pulse power generation section, 3, 23 oscillator, 4 directional coupler for incident direction,
5 isolator, 6 directional coupler for reflection direction, 7
Matching device, 8 chambers, 10 main power supply, 11 auxiliary power supply, 20 timing controller, 50, 60 High frequency source system for plasma generation, 100, 200 Plasma generator.

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 供給されるパルス電力によりガスをプラ
ズマ状態にするプラズマ発生装置に対応するプラズマ発
生用高周波ソースシステムであって、 前記パルス電力の点火時においては、少なくとも、前記
プラズマを引火させるために必要とされる基準レベルよ
り高いレベルのパルス電力を発生し、前記パルス電力の
点火時以降から一定期間は、前記基準レベルよりも低い
レベルのパルス電力を発生するパルス電力発生手段と、 前記パルス電力発生手段の出力する前記パルス電力を高
周波電力に変換して、前記プラズマ発生装置に出力する
変換手段とを備える、プラズマ発生用高周波ソースシス
テム。
1. A high-frequency source system for plasma generation corresponding to a plasma generation apparatus for converting a gas into a plasma state by a supplied pulse power, wherein at least the plasma is ignited when the pulse power is ignited. A pulse power generating means for generating a pulse power of a level higher than the reference level required for the pulse power generation, and for a certain period after the ignition of the pulse power, generating a pulse power of a level lower than the reference level; A conversion means for converting the pulse power output from the power generation means into high-frequency power and outputting the high-frequency power to the plasma generation device.
【請求項2】 前記パルス電力発生手段は、 前記基準レベルより低いレベルの電力を供給する第1の
電力供給手段と、 所定の電力を供給する第2の電力供給手段と、 前記パルス電力の点火時においては、前記第1の電力供
給手段および前記第2の電力供給手段のぞれぞれの出力
を重畳することにより、前記基準レベルより高いレベル
のパルス電力を発生し、前記パルス電力の点火時以降
は、前記第1の電力供給手段の出力を用いて、前記一定
期間前記基準レベルよりも低いレベルを保持するパルス
電力を発生するパルス化手段とを含む、請求項1記載の
プラズマ発生用高周波ソースシステム。
2. The pulse power generation means includes: first power supply means for supplying power at a level lower than the reference level; second power supply means for supplying predetermined power; and ignition of the pulse power. In some cases, the output of the first power supply means and the output of the second power supply means are superimposed to generate pulse power of a level higher than the reference level, and the ignition of the pulse power is performed. And a pulsing means for generating a pulse power that maintains a level lower than the reference level for the predetermined period by using an output of the first power supply means after the time. High frequency source system.
【請求項3】 前記パルス電力発生手段は、 前記基準レベルより低いレベルの電力を供給する第1の
電力供給手段と、 所定の電力を供給する第2の電力供給手段と、 前記パルス電力の点火時から前記一定期間、前記第1の
電力供給手段の出力を用いて、前記基準レベルよりも低
いレベルを保持するパルス電力を発生する第1のパルス
化手段と、 前記パルス電力の点火時において、前記第2の電力供給
手段の出力を用いて、パルス電力を発生する第2のパル
ス化手段とを含み、 前記変換手段は、 前記第1のパルス化手段の出力を受けて、第1の前記高
周波電力に変換して前記プラズマ生成手段に出力する第
1の変換手段と、 前記第2のパルス化手段の出力を受けて、第2の前記高
周波電力に変換して前記プラズマ生成手段に出力する第
2の変換手段とを含み、 前記プラズマ生成装置は、前記パルス電力の点火時にお
いては、第1の前記高周波電力と第2の前記高周波電力
とを合わせた前記基準レベルより高いレベルの電力を受
け、前記パルス電力の点火時以降から前記一定期間は、
前記基準レベルよりも低いレベルの第1の前記高周波電
力を受ける、請求項1記載のプラズマ発生用高周波ソー
スシステム。
3. The pulse power generation means includes: first power supply means for supplying power at a level lower than the reference level; second power supply means for supplying predetermined power; and ignition of the pulse power. A first pulsing unit that generates a pulse power that holds a level lower than the reference level by using the output of the first power supply unit, and A second pulsing unit that generates pulse power using an output of the second power supply unit, wherein the conversion unit receives an output of the first pulsing unit, A first conversion unit that converts the power into high-frequency power and outputs the high-frequency power to the plasma generation unit; and receives an output from the second pulse generation unit, converts the power into a second high-frequency power, and outputs the high-frequency power to the plasma generation unit Second Wherein the plasma generation device receives power of a level higher than the reference level obtained by combining the first high-frequency power and the second high-frequency power when the pulse power is ignited, From the time after the ignition of the pulsed power, the certain period of time,
The high-frequency source system for plasma generation according to claim 1, wherein the first high-frequency power is lower than the reference level.
【請求項4】 前記第2の電力供給手段は、複数の電源
を含み、 前記第2のパルス化手段は、前記複数の電源のそれぞれ
に対応して設けられ、 複数の前記第2のパルス化手段のそれぞれから出力され
る複数の第2の前記高周波電力の少なくとも1つの周波
数は、第1の前記高周波電力の周波数と異なる、請求項
3記載のプラズマ発生用高周波ソースシステム。
4. The second power supply means includes a plurality of power supplies, and the second pulsing means is provided corresponding to each of the plurality of power supplies; 4. The high frequency source system for plasma generation according to claim 3, wherein at least one frequency of the plurality of second high frequency powers output from each of the means is different from the frequency of the first high frequency power.
【請求項5】 パルス電力を用いて、ガスをプラズマ状
態にするプラズマ発生装置であって、 前記パルス電力の点火時においては、少なくとも、前記
プラズマを引火させるために必要とされる基準レベルよ
り高いレベルのパルス電力を発生し、前記パルス電力の
点火時以降から一定期間は、前記基準レベルよりも低い
レベルのパルス電力を発生するパルス電力発生手段と、 前記パルス電力発生手段の出力する前記パルス電力を高
周波電力に変換する変換手段と、 前記変換手段の出力する前記高周波電力を前記ガスに印
加することにより、前記プラズマを生成するプラズマ生
成手段とを備える、プラズマ発生装置。
5. A plasma generator for converting a gas into a plasma state using pulsed power, wherein at the time of igniting the pulsed power, at least higher than a reference level required to ignite the plasma. A pulse power generating means for generating a pulse power of a level and generating a pulse power of a level lower than the reference level for a certain period after the ignition of the pulse power, and the pulse power output by the pulse power generating means A plasma generating apparatus, comprising: a conversion unit that converts the RF power into high-frequency power; and a plasma generation unit that generates the plasma by applying the high-frequency power output from the conversion unit to the gas.
【請求項6】 前記パルス電力発生手段は、 前記基準レベルより低いレベルの電力を供給する第1の
電力供給手段と、 所定の電力を供給する第2の電力供給手段と、 前記パルス電力の点火時においては、前記第1の電力供
給手段および前記第2の電力供給手段のぞれぞれの出力
を重畳することにより、前記基準レベルより高いレベル
のパルス電力を発生し、前記パルス電力の点火時以降
は、前記第1の電力供給手段の出力を用いて、前記一定
期間前記基準レベルよりも低いレベルを保持するパルス
電力を発生するパルス化手段とを含む、請求項5記載の
プラズマ発生装置。
6. The pulse power generation means, a first power supply means for supplying a power lower than the reference level, a second power supply means for supplying a predetermined power, and an ignition of the pulse power In some cases, the output of the first power supply means and the output of the second power supply means are superimposed to generate pulse power of a level higher than the reference level, and the ignition of the pulse power is performed. 6. The plasma generating apparatus according to claim 5, further comprising: a pulsing unit that generates a pulse power that maintains a level lower than the reference level for the predetermined period by using an output of the first power supply unit after time. .
【請求項7】 前記パルス電力発生手段は、 前記基準レベルより低いレベルの電力を供給する第1の
電力供給手段と、 所定の電力を供給する第2の電力供給手段と、 前記パルス電力の点火時から前記一定期間、前記第1の
電力供給手段の出力を用いて、前記基準レベルよりも低
いレベルを保持するパルス電力を発生する第1のパルス
化手段と、 前記パルス電力の点火時において、前記第2の電力供給
手段の出力を用いて、パルス電力を発生する第2のパル
ス化手段とを含み、 前記変換手段は、 前記第1のパルス化手段の出力を受けて、第1の前記高
周波電力に変換して前記プラズマ生成手段に出力する第
1の変換手段と、 前記第2のパルス化手段の出力を受けて、第2の前記高
周波電力に変換して前記プラズマ生成手段に出力する第
2の変換手段とを含み、 前記プラズマ生成手段は、前記パルス電力の点火時にお
いては、第1の前記高周波電力と第2の前記高周波電力
とを合わせた前記基準レベルより高いレベルの電力を受
け、前記パルス電力の点火時以降から前記一定期間は、
前記基準レベルよりも低いレベルの第1の前記高周波電
力を受ける、請求項5記載のプラズマ発生装置。
7. The pulse power generation means, a first power supply means for supplying a power lower than the reference level, a second power supply means for supplying a predetermined power, and an ignition of the pulse power A first pulsing unit that generates a pulse power that holds a level lower than the reference level by using the output of the first power supply unit, and A second pulsing unit that generates pulse power using an output of the second power supply unit, wherein the conversion unit receives an output of the first pulsing unit, A first conversion unit that converts the power into high-frequency power and outputs the high-frequency power to the plasma generation unit; and receives an output from the second pulse generation unit, converts the power into a second high-frequency power, and outputs the second high-frequency power to the plasma generation unit. Second Wherein the plasma generating means receives power of a level higher than the reference level obtained by combining the first high-frequency power and the second high-frequency power when the pulse power is ignited, From the time after the ignition of the pulsed power, the certain period of time,
The plasma generator according to claim 5, wherein the first high-frequency power at a level lower than the reference level is received.
【請求項8】 前記第2の電力供給手段は、複数の電源
を含み、 前記第2のパルス化手段は、前記複数の電源のそれぞれ
に対応して設けられ、 複数の前記第2のパルス化手段のそれぞれから出力され
る複数の第2の前記高周波電力の少なくとも1つの周波
数は、第1の前記高周波電力の周波数と異なる、請求項
7記載のプラズマ発生装置。
8. The second power supply means includes a plurality of power supplies, and the second pulsing means is provided corresponding to each of the plurality of power supplies, wherein the plurality of second pulsing means are provided. The plasma generator according to claim 7, wherein at least one frequency of the plurality of second high-frequency powers output from each of the means is different from the frequency of the first high-frequency power.
JP10138085A 1998-05-20 1998-05-20 High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system Pending JPH11329787A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10138085A JPH11329787A (en) 1998-05-20 1998-05-20 High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10138085A JPH11329787A (en) 1998-05-20 1998-05-20 High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11329787A true JPH11329787A (en) 1999-11-30

Family

ID=15213613

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10138085A Pending JPH11329787A (en) 1998-05-20 1998-05-20 High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11329787A (en)

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066145A1 (en) * 2001-02-19 2002-08-29 Fujitsu Limited Gas processing device and method
JP2004165594A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Samsung Electronics Co Ltd Method and device for gas plasma production, gas composition for plasma production, and semiconductor device manufacturing method utilizing it
WO2005031839A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-07 Tokyo Electron Limited Plasma processing system
CN102647845A (en) * 2011-02-22 2012-08-22 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Device, method and semiconductor equipment of plasma body ignition
JP2013196822A (en) * 2012-03-16 2013-09-30 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Plasma generation method, thin-film formation method using the same, and plasma generation device
CN105637723A (en) * 2014-02-04 2016-06-01 株式会社京三制作所 High-frequency power supply device, and plasma ignition method
JP2017069542A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus and plasma processing method

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002066145A1 (en) * 2001-02-19 2002-08-29 Fujitsu Limited Gas processing device and method
JP2004165594A (en) * 2002-11-11 2004-06-10 Samsung Electronics Co Ltd Method and device for gas plasma production, gas composition for plasma production, and semiconductor device manufacturing method utilizing it
JP4515712B2 (en) * 2002-11-11 2010-08-04 三星電子株式会社 Gas plasma generation method and apparatus, and semiconductor device manufacturing method
WO2005031839A1 (en) * 2003-09-30 2005-04-07 Tokyo Electron Limited Plasma processing system
JPWO2005031839A1 (en) * 2003-09-30 2007-11-15 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing system
CN100442451C (en) * 2003-09-30 2008-12-10 东京毅力科创株式会社 Plasma processing system
JP5233005B2 (en) * 2003-09-30 2013-07-10 東京エレクトロン株式会社 Plasma processing system
CN102647845A (en) * 2011-02-22 2012-08-22 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 Device, method and semiconductor equipment of plasma body ignition
JP2013196822A (en) * 2012-03-16 2013-09-30 Mitsui Eng & Shipbuild Co Ltd Plasma generation method, thin-film formation method using the same, and plasma generation device
CN105637723A (en) * 2014-02-04 2016-06-01 株式会社京三制作所 High-frequency power supply device, and plasma ignition method
JP2017069542A (en) * 2015-09-29 2017-04-06 株式会社日立ハイテクノロジーズ Plasma processing apparatus and plasma processing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR102038617B1 (en) Plasma treatment method and plasma treatment device
US7431857B2 (en) Plasma generation and control using a dual frequency RF source
US10121640B2 (en) Method and apparatus for plasma processing
US7589470B2 (en) Method and apparatus for producing plasma
US20040222184A1 (en) High frequency power source and its control method, and plasma processing apparatus
JP2676652B2 (en) Neutral particle generation method excited for etching and deposition process in semiconductor technology
JP2008544480A (en) Plasma generation and control using two-frequency RF signals
JP7100717B2 (en) Systems and methods for pulse modulation of radio frequency power supplies and their reaction chambers
CN108471666B (en) Plasma generating method and device and semiconductor processing equipment
JPH11329787A (en) High frequency source system for plasma generation and plasma generator including this system
US20010051438A1 (en) Process and apparatus for dry-etching a semiconductor layer
US6899817B1 (en) Device and method for etching a substrate using an inductively coupled plasma
JP2972227B2 (en) Plasma processing method and apparatus
CN111916327B (en) Multi-frequency multi-stage plasma radio frequency output method and device thereof
JP7201805B2 (en) Plasma processing equipment
JPH09171900A (en) Plasma generating device
JPH01236629A (en) Plasma processor
KR930001857B1 (en) Treating method and apparatus using plasma
WO2023238235A1 (en) Plasma treatment apparatus
CN112992636B (en) RF power source device for plasma processing apparatus and RF power distribution method
US20230187176A1 (en) Auxiliary plasma source for robust ignition and restrikes in a plasma chamber
JPH1187314A (en) Apparatus and method of manufacturing semiconductor device
KR100354127B1 (en) Control method and apparatus for plasma etching
TW202130230A (en) Plasma processing device and plasma processing method
KR20010076954A (en) RF Matching Box

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050517

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20061215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070109

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20070515