JPH1183907A - 高周波電流の測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高周波電源を使用する装置において、同軸ケ
ーブルなど一連の高周波電流の伝達経路を繋ぎ換えるよ
うな作業を必要とせず、簡便に、低コストで、正確に高
周波電流のスプリアス成分や周波数変動を測定できる高
周波電流の測定方法を提供することを目的とする。 【解決手段】 高周波電源１とマッチングボックス２と
の間は同軸ケーブル４によって電気的に接続され、マッ
チングボックス２と装置本体３との間は同軸ケーブル５
によって電気的に接続されている。そして、同軸ケーブ
ル５の外周にはクランプ式の高周波変流器（ＣＴ）６が
配設され、高周波変流器６の出力信号がオシロスコープ
７に与えられる構成となっている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高周波電源から出力
される高周波電流の測定方法に関し、特に高周波電流の
測定を簡便に行う方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１０はプラズマエッチング装置９０の
構成を示す該略図である。プラズマエッチング装置は、
高周波放電によって生成される反応性ガスのプラズマを
利用したドライエッチング装置である。従って、図１０
に示すように、高周波（ＲＦ）電源１の高周波出力が、
マッチングボックス２を通して装置本体３に与えられる
構成となっている。装置本体３は、真空容器である反応
室３１の中に、マッチングボックス２に電気的に接続さ
れたカソード電極３ａと、接地電位に接続されたアノー
ド電極３ｂとを備え、エッチングに際してはカソード電
極３ａとアノード電極３ｂとの間に高周波放電により反
応性ガスのプラズマが生成される。

【０００３】高周波電源１とマッチングボックス２との
間は同軸ケーブル４によって電気的に接続され、マッチ
ングボックス２と装置本体３との間は同軸ケーブル５に
よって電気的に接続されている。

【０００４】次に動作について説明する。例えば、高周
波電源１の高周波出力は、進行波として、同軸ケーブル
４、マッチングボックス２、同軸ケーブル５を通り、カ
ソード電極３ａとアノード電極３ｂとの間に供給され、
カソード電極３ａとアノード電極３ｂとの間に反応性ガ
スのプラズマが生成される。進行波として供給された高
周波出力は、この反応性ガスのプラズマを維持するため
に消費される。この時、進行波の一部は反応性ガスのプ
ラズマによって反射され、反射波となって同軸ケーブル
５を通ってマッチングボックス２へ戻ってくる。マッチ
ングボックス２はコイル（Ｌ）とコンデンサ（Ｃ）の組
み合わせでマッチングを行い、反射波を打ち消すように
構成されており、進行波の殆ど全てが負荷に与えられる
システムとなっている。

【０００５】ここで、高周波電源１には出力計が装備さ
れており、高周波出力をモニターすることができるが、
何らかの異常により反射波が増大している場合には、出
力計には所定の高周波出力が表示されず、異常が発生し
ていることが判る。

【０００６】このような場合には、図１１に示すように
マッチングボックス２と装置本体３との間に高周波電力
計センサ１０ａを介挿する。高周波電力計センサ１０ａ
の入力端子には装置本体３から取り外した同軸ケーブル
５が接続され、その出力端子と装置本体３との間は同軸
ケーブル１０ｂによって接続されている。なお、これを
インライン方式と呼称する。

【０００７】そして高周波電力計センサ１０ａには高周
波電力計１０が接続され、高周波電源１の高周波出力が
測定できるようになっている。ここで、高周波電力計セ
ンサ１０ａは方向性結合器であり、高周波電力計１０に
は進行波と反射波が同時に表示される構成となってい
る。

【０００８】異常事態が発生すると、進行波の値が低下
して反射波の値が増加するので、反射波の値が低減する
ようにプラズマの生成パラメータを調整したり、同軸ケ
ーブルの接続状態を確認する作業を行う。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】以上説明したように、
プラズマエッチング装置などの高周波電源を使用する装
置においては、異常事態発生時には高周波電流を測定す
るために、マッチングボックス２と装置本体３との間に
高周波電力計センサ１０を介挿していた。この時、同軸
ケーブル５を装置本体３から取り外して高周波電力計セ
ンサ１０に繋ぎ換えたり、高周波電力計センサ１０と装
置本体３との間を新たな同軸ケーブル１０ｂで接続する
作業が必要であった。

【００１０】例えば、異常事態の発生が同軸ケーブルの
コネクタ部の接続不良に起因していた場合、高周波電力
計センサ１０の介挿作業によってコネクタ部の接続状態
が変わると異常事態が解消され、原因が分からなくなる
という問題があった。

【００１１】また、高周波電源にビルトインされている
高周波出力の電圧・電流計や、インライン方式で接続さ
れた高周波電力計では高周波出力のトータル量しか得る
ことができず、高次高調波などのスプリアス成分の重畳
状態や、高周波出力の微妙な変動を測定するには、極め
て高価な測定システムを構築する必要があり、しかも、
得られるデータは、ノイズ除去などコンピュータで高度
な処理を施した後のデータであり、本来の高周波出力を
そのまま得ることはできなかった。

【００１２】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたもので、高周波電源を使用する装置におい
て、同軸ケーブルなど一連の高周波出力の伝達経路を繋
ぎ換えるような作業を必要とせず、簡便に、低コスト
で、正確に高周波電流のスプリアス成分や周波数変動を
測定できる高周波電流の測定方法を提供することを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明に係る請求項１記
載の高周波電流の測定方法は、高周波電源から出力され
る高周波電流の測定方法であって、前記高周波電流は同
軸ケーブルを通じて負荷に与えられ、前記同軸ケーブル
の外周を囲むように少なくとも１の高周波変流器を配設
し、前記同軸ケーブルから漏洩する漏洩電流を測定する
ことで、前記同軸ケーブルに流れる前記高周波電流を間
接的に測定するものである。

【００１４】本発明に係る請求項２記載の高周波電流の
測定方法は、前記同軸ケーブルには、前記負荷側のイン
ピーダンスと、前記高周波電源側のインピーダンスとの
インピーダンス整合を行うマッチングボックスが介挿さ
れ、前記同軸ケーブルは、前記高周波電源と前記マッチ
ングボックスとを電気的に接続する第１の同軸ケーブル
と、前記マッチングボックスと前記負荷とを電気的に接
続する第２の同軸ケーブルとに分けられ、前記少なくと
も１の高周波変流器は、前記第１の同軸ケーブルの外周
を囲むように配設されている。

【００１５】本発明に係る請求項３記載の高周波電流の
測定方法は、前記同軸ケーブルには、前記負荷側のイン
ピーダンスと、前記高周波電源側のインピーダンスとの
インピーダンス整合を行うマッチングボックスが介挿さ
れ、前記同軸ケーブルは、前記高周波電源と前記マッチ
ングボックスとを電気的に接続する第１の同軸ケーブル
と、前記マッチングボックスと前記負荷とを電気的に接
続する第２の同軸ケーブルとに分けられ、前記少なくと
も１の高周波変流器は、前記第２の同軸ケーブルの外周
を囲むように配設されている。

【００１６】本発明に係る請求項４記載の高周波電流の
測定方法は、前記同軸ケーブルには、前記負荷側のイン
ピーダンスと、前記高周波電源側のインピーダンスとの
インピーダンス整合を行うマッチングボックスが介挿さ
れ、前記同軸ケーブルは、前記高周波電源と前記マッチ
ングボックスとを電気的に接続する第１の同軸ケーブル
と、前記マッチングボックスと前記負荷とを電気的に接
続する第２の同軸ケーブルとに分けられ、前記少なくと
も１の高周波変流器は、第１および第２の高周波変流器
を備え、前記第１の高周波変流器は、前記第１の同軸ケ
ーブルの外周を囲むように配設され、前記第２の高周波
変流器は、前記第２の同軸ケーブルの外周を囲むように
配設され、前記第１および前記第２の高周波変流器の出
力は、１の測定装置に与えられている。

【００１７】本発明に係る請求項５記載の高周波電流の
測定方法は、前記負荷が対向する２つの電極に前記高周
波電流を与えることによって前記２つの電極で規定され
る領域に生成されるプラズマである。

【００１８】本発明に係る請求項６記載の高周波電流の
測定方法は、前記少なくとも１の高周波変流器は、前記
同軸ケーブルに沿って移動可能に配設され、前記少なく
とも１の高周波変流器を前記同軸ケーブルに沿って移動
させながら前記高周波電流を測定するものである。

【００１９】本発明に係る請求項７記載の高周波電流の
測定方法は、前記同軸ケーブルが、外部導体として導体
メッシュを備えている。

【００２０】本発明に係る請求項８記載の高周波電流の
測定方法は、前記少なくとも１の高周波変流器が、その
外観形状がリング状であって、直径方向に２つに分割さ
れた切断部を有し、該切断部の一方が蝶番によって接続
され、他方が開閉が自在の構造となったクランプ式の高
周波変流器である。

【００２１】

【発明の実施の形態】

＜Ａ．実施の形態１＞ ＜Ａ−１．装置構成＞本発明に係る高周波電流の測定方
法の実施の形態１について、図１〜図５を用いて説明す
る。図１は、プラズマエッチング装置９０に高周波電流
の測定システムを組み込んだ構成を示す該略図である。
図１に示すように、高周波（ＲＦ）電源１の高周波出力
が、マッチングボックス２を通して装置本体３に与えら
れる構成となっている。装置本体３は、真空容器である
反応室３１の中に、マッチングボックス２に電気的に接
続されたカソード電極３ａと、接地電位に接続されたア
ノード電極３ｂとを備えている。エッチングに際しては
カソード電極３ａとアノード電極３ｂとの間に反応性ガ
スのプラズマが生成される。なお、高周波の周波数範囲
は明確に定義されているわけではないが、以下の説明に
おいては３０００ＭＨｚ以下のＶＨＦ帯〜ＵＨＦ帯を指
すものとする。

【００２２】高周波電源１とマッチングボックス２との
間は同軸ケーブル４（第１の同軸ケーブル）によって電
気的に接続され、マッチングボックス２と装置本体３と
の間は同軸ケーブル５（第２の同軸ケーブル）によって
電気的に接続されている。そして、同軸ケーブル５の外
周にはクランプ式の高周波変流器（ＣＴ）６が配設さ
れ、高周波変流器６の出力信号がオシロスコープ７に与
えられる構成となっている。

【００２３】ここで、本発明の重要な要素となる同軸ケ
ーブルについて説明する。低周波で使用する２線式のレ
ッヘル線は、高周波になると周波数の２乗に比例して周
りの空間に放射される電力が増え、伝送線路として不適
当になる。そこで、高周波に使われる伝送線路としては
電磁波を電界および磁界により閉じ込めて伝送する構造
の伝送線路が使われる。一般的に、スパッタ装置、ドラ
イエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置などの半導体製
造装置に使用される高周波電源からの高周波電流の伝送
には同軸線路（Coaxial Line）が用いられている。同軸
線路は伝送方向に電界成分も磁界成分も有さないＴＥＭ
（Transverse Electro Magnetic Wave）モードで電磁波
を伝送する性質をもっている。そして基本的には電界、
磁界は共に軸線に直角な面内のみに存在して、同軸線路
外へは放射されない構造となっている。

【００２４】例えば、高周波機器の内部配線に使われる
セミリジッドケーブルは外部導体が継目なしの薄い銅管
で覆われ、電磁波は管内に閉じ込められて外部への放射
はない。しかし、一般的に使用される同軸ケーブルは、
中心導体の周囲をポリエチレンなどの誘電体で形成され
る絶縁材で覆い、絶縁材の外周を外部導体となる金属メ
ッシュ（編組）で覆い、外部導体の外周をゴムやビニー
ルなどの被覆材で覆った構造となっている。ＭＩＬ（mi
litary specification）規格の同軸ケーブルでは、シー
ルド密度は９６〜９７％となっているが、一般的には、
７０〜８０％のシールド密度のものが多いと言われてい
る。

【００２５】我々はこのシールドの不完全さ、つまりい
くらかの外部放射があることに着目し、同軸ケーブルの
外周に高周波変流器（ＣＴ）を配置することで、高周波
電源からの高周波出力の相対的な電流値および波形で観
察し得ることを可能にした。

【００２６】変流器は環状の磁性体を電流線路の周囲に
配置したときに、電磁誘導によって発生する電流を測定
することで、電流線路の電流を間接的に測定する装置で
ある。高周波変流器は高周波電流を測定するためのもで
あり、例えば、ノイズとして存在する高周波電流の測定
や、インバータ電流やスイッチング電流などの測定など
に使用されている。しかし、従来においては同軸ケーブ
ルに流れる高周波電流を測定するという概念は存在しな
かった。その理由は、同軸ケーブルにおいては高周波電
流はほぼ完全に遮蔽されるものと考えられており、外部
に漏れる高周波電流の量はごく僅かであり、高周波変流
器で同軸ケーブルを流れる高周波電流を測定できるとい
う発想には至らなかったからだと考えられる。その傾向
は、高周波電流の取扱いに精通した者ほど強く、同軸ケ
ーブルは高周波の漏れがない安全な伝送路であるとの認
識があった。しかも、高周波変流器はどこにでもあると
いうほど一般的なものではなく、ごく限られた分野にお
いて使用されているに過ぎず、明確な目的も無く、同軸
ケーブルの周囲に高周波変流器を配設しようとする者も
いなかったと考えられる。

【００２７】しかるに、発明者等は同軸ケーブルのシー
ルド密度から、同軸ケーブルにおいても漏洩電流に起因
する外部放射があるのではないかという発想に到達し、
高周波変流器６を準備して、図１に示すような構成によ
り、同軸ケーブル５に流れる高周波電流の間接測定を行
った。

【００２８】＜Ａ−２．特徴的作用効果＞図２にオシロ
スコープ７に表示された高周波電流の波形を示す。図２
において、急峻なピークを示す波形が高周波電流の主波
形であるが、高周波電流の主波形にはさらに周波数の高
いスプリアス成分が重畳しており、高周波電流の主波形
の輪郭形状は明確ではない。

【００２９】図２に示す主波形を、サンプリング時間を
短くして部分的に表示したものを図３に示す。図３に示
すように、主波形にはスプリアス成分として高次高調波
が重畳されていることが明確にわかる。この高次高調波
は、カソード電極３ａとアノード電極３ｂとの間に形成
されたプラズマに起因していると考えられ、プラズマ特
性が変われば高次高調波も変化することになる。

【００３０】プラズマ特性はエッチング特性、例えばエ
ッチングレートなどを支配するものであり、プラズマパ
ラメータの微妙な変更によりプラズマ特性が大幅に変わ
る場合もある。

【００３１】図１０を用いて説明した従来の高周波電流
の測定方法では、高周波出力のパワーや電圧、電流値を
測定することはできるが、高周波電流の波形を測定する
ことはできないので、プラズマ特性の変化に伴う高次高
調波の変化を知ることはできなかった。

【００３２】例えば、同じ構成の２つのプラズマエッチ
ング装置において、高周波出力のパワーや、他のプラズ
マパラメータを同じに設定しても、機種間格差によりエ
ッチング状態が異なるという場合がある。この原因とし
ては、高周波電源の出力波形が完全に同じではないこと
や、プラズマパラメータの微妙な差異が考えられ、この
場合には、操作者の経験に基づいて高周波出力のパワー
などを装置ごとに変えるといった操作を行っていた。し
かし、本発明に係る高周波電流の測定方法によれば、高
周波電流の波形を測定することにより、高周波電源の出
力波形やプラズマ特性を反映するスプリアス成分を測定
することができるので、プラズマパラメータを変更しな
がらスプリアス成分を観察することでエッチング状態に
差異をもたらす原因を追求することができる。

【００３３】すなわち、プラズマパラメータとしてはプ
ラズマ生成用のガスの流量や、反応室の真空度、高周波
出力のパワーなどが挙げられ、これらを適宜調整しなが
らスプリアス成分との突き合わせを行い、かつ各条件下
でのエッチング状態をチェックすることで、スプリアス
成分に対するエッチング状態のリファレンスを作成する
ことができる。このようなリファレンスを使用すれば、
複数のプラズマエッチング装置において機種間格差があ
る場合でも、エッチング状態を統一することができる。

【００３４】なお、上記のようなリファレンスを作成す
るには、高周波電源の出力波形やスプリアス成分の測定
を恒常的に行ってデータを蓄積する必要があり、また、
リファレンスに基づいてプラズマパラメータを制御する
には、クランプ式の高周波変流器６を常時配設している
ことが望ましい。ここで、高周波変流器６は価格的にも
安価であり、同軸ケーブルに常時配設してもコスト的に
は大して負担にはならないという利点も有している。

【００３５】図４にクランプ式の高周波変流器６を同軸
ケーブル５の外周に配置する状態を模式的に示す。高周
波変流器６の形状はリング状をなし、直径方向に２つに
分割された切断部を有し、当該切断部の一方が蝶番によ
って接続され、他方が開閉が自在の構造となっている。
そして、同軸ケーブル５の外周に配設する際には一旦開
いて同軸ケーブル５がリングを貫通するように配置し、
再び閉じるようにする。また、高周波変流器６の出力信
号を出力する出力端子６ａには出力ケーブル６ｂが接続
されている。図５に配置が完了した状態を模式的に示
す。なお、高周波変流器６の特性仕様としては、周波数
特性２ｋＨｚ〜３０ＭＨｚ、貫通電流０〜１０Ａ程度の
ものが使用される。

【００３６】このようなクランプ式の高周波変流器６を
使用することで、同軸ケーブル５への取り付け、取り外
しに際して負荷への給電を中断する必要がなく、プラズ
マエッチング装置の稼動中における取り付け、取り外し
が自在にでき、高周波変流器６が故障した場合であって
も容易に交換することができる。

【００３７】また、取り付けに際して給電線である同軸
ケーブルを取り外す必要がないので、同軸ケーブルの接
続不良に基づく不具合箇所が特定なるという問題が発生
しない。

【００３８】また、検出器をインライン方式で接続する
場合のように高周波出力が減衰するという問題がないこ
とは言うまでもない。

【００３９】＜Ａ−３．変形例＞なお、以上の説明にお
いては同軸ケーブル５の外周にクランプ式の高周波変流
器６を配設した例を示したが、高周波電源１とマッチン
グボックス２とを接続する同軸ケーブル４の外周に高周
波変流器６を配設しても良い。この場合は、反射波を含
んだ波形を測定することはできないが、マッチングボッ
クス２を通過するスプリアス成分については測定するこ
とができ、先に説明したと同様の作用効果を得ることが
できる。

【００４０】＜Ｂ．実施の形態２＞ ＜Ｂ−１．装置構成＞本発明に係る高周波電流の測定方
法の実施の形態２について、図６を用いて説明する。図
６は、プラズマエッチング装置９０に高周波電流の測定
システムを組み込んだ構成を示す該略図である。なお、
図６において、図１を用いて説明した構成と同一の構成
については同一の符号を付し、重複する説明は省略す
る。

【００４１】図６において、マッチングボックス２と装
置本体３とを電気的に接続する同軸ケーブル５の外周お
よび高周波電源１とマッチングボックス２とを電気的に
接続する同軸ケーブル４の外周には、クランプ式の高周
波変流器６（第２の高周波変流器）および高周波変流器
６０（第１の高周波変流器）が配設され、それぞれの出
力信号はオシロスコープ７に与えられる構成となってい
る。

【００４２】＜Ｂ−２．特徴的作用効果＞通常、高周波
電源１の高周波出力は同軸ケーブル４を通じて進行波と
して伝送され、マッチングボックス２から同軸ケーブル
５を通って、カソード電極３ａおよびアノード電極３ｂ
で消費される。高周波回路においては、負荷のインピー
ダンスと、電源と伝送線の特性インピーダンスを等しく
する必要があり、そのためにマッチングボックス２が設
置されている。進行波として出力された高周波電流は、
負荷のインピーダンスが一定ならば、一度インピーダン
スを調整すれば反射波はほとんど発生しないが、プラズ
マが負荷となる場合は、プラズマの状態によってインピ
ーダンスが変化することがあり、その場合は進行波が反
射波となって同軸ケーブル５を通ってマッチングボック
ス２へ戻ってくる。

【００４３】ここで、同軸ケーブル４の外周に配設され
た高周波変流器６０によって進行波を測定し、同軸ケー
ブル５の外周に配設された高周波変流器６によって反射
波を含んだ波形を測定することで、両者の差から反射波
の存在を明確に知ることができ、得られた反射波のデー
タをプラズマパラメータの制御にフィードバックするこ
とができる。

【００４４】すなわち、進行波の波形と反射波を含んだ
波形を比較した場合、一般的に後者の波高値は前者より
も小さい。これは、進行波が反射波によって打ち消され
るためである。従って反射波が減衰すれば反射波を含ん
だ波形は進行波の波形（高周波電源１の出力波形）に近
づくことが予測される。そこで、反射波を含んだ波形が
進行波の波形に近づくように、プラズマ生成用のガスの
流量や、反応室の真空度などのプラズマパラメータの制
御を行うことで、プラズマパラメータの最適制御が可能
となる。

【００４５】なお、単に反射波が減少するようにプラズ
マパラメータの調整を行うことは、インライン方式で検
出器を配置して進行波および反射波の大きさを測定する
従来の測定方法でも可能であるが、本発明に係る測定方
法によれば、進行波の波形と反射波を含んだ波形の形状
を測定できるので、進行波および反射波の大きさだけで
は判らない現象も認識することができ、波形の形状も同
じになるようにプラズマパラメータの調整を行うこと
で、より的確なプラズマパラメータの制御が可能とな
る。

【００４６】また、反射波の増加はプラズマパラメータ
だけでなく同軸ケーブルの接続状態が不良の場合や、同
軸ケーブルに破損がある場合にも発生する。このような
場合でも本発明に係る測定方法によれば不具合箇所を容
易に特定できる。以下、不具合箇所の特定方法について
説明する。

【００４７】＜Ｂ−３．同軸ケーブルの不具合箇所の特
定方法＞図７は同軸ケーブルの不具合箇所を特定する方
法を説明する該略図である。なお、図７において、図６
を用いて説明した構成と同一の構成については同一の符
号を付し、重複する説明は省略する。

【００４８】図７に示すように、高周波変流器６および
６０をそれぞれ同軸ケーブル５および４に沿って移動さ
せることで同軸ケーブル５および４の不具合箇所を特定
することができる。すなわち、同軸ケーブルの接続状態
が不良の場合は、接続部分（コネクタ部分）から高周波
電流が漏れるので、高周波変流器６および６０が当該部
分に近づくと波形が急激に大きくなるなどの現象が現
れ、不具合箇所が特定できる。また、同軸ケーブルが高
周波電流の集中によって破損しているような場合にも同
様に高周波電流が漏れるので、破損箇所を高周波変流器
６および６０により検知することができる。なお、高周
波変流器６および６０の移動速度は、オシロスコープ７
における信号取り込みのトリガー速度よりも遅ければ良
く、同軸ケーブル５および４が高周波変流器６および６
０の中心にある必要はないので、高周波変流器６および
６０の移動は手動で行えば良い。

【００４９】なお、同軸ケーブルの不具合箇所を特定す
るためには、上述したように同軸ケーブル５および４の
それぞれに高周波変流器６および６０を配設しても良い
が、高周波変流器が１つだけであっても、クランプ式で
あれば簡単に取り付け、取り外しができるので、一方の
同軸ケーブルを測定した後、他方の同軸ケーブルに付け
換えて測定すれば良い。

【００５０】＜Ｂ−４．変形例１＞以上説明した本発明
に係る実施の形態２においては、進行波の波形と反射波
を含んだ波形をオシロスコープ７で測定する例について
説明したが、図８に示すように、オシロスコープ７の代
わりにパーソナルコンピュータ８に取り込むようにして
も良い。なお、図８において、図６を用いて説明した構
成と同一の構成については同一の符号を付し、重複する
説明は省略する。

【００５１】この構成によれば、進行波の波形と反射波
を含んだ波形との比較を行い、進行波の波形と反射波を
含んだ波形とが大きく異なるような状態になった場合
は、アラーム信号を出力するようにパーソナルコンピュ
ータ８に予めプログラムを施すことで、プラズマエッチ
ング装置の動作を自動的に監視することができる。な
お、この場合、進行波の波形と反射波を含んだ波形との
比較は、両者の波高値の相違だけでなく、スプリアス成
分の変化などを比較するようにしても良い。

【００５２】なお、パーソナルコンピュータ８に直接に
高周波変流器６および６０の出力を与えるのではなく、
オシロスコープに一旦取り込んで、それをパーソナルコ
ンピュータ８に与えるようにしても良い。

【００５３】＜Ｂ−５．変形例２＞以上説明した本発明
に係る実施の形態２においては、進行波の波形と反射波
を含んだ波形をオシロスコープ７で測定する例について
説明したが、高周波変流器６および６０から出力される
信号をスペクトルアナライザに取り込んで、周波数成分
を分解し、各周波数の変化を測定するようにしても良
い。

【００５４】すなわち、スペクトルアナライザは複数の
周波数の信号が重畳した高周波出力を周波数ごとに分解
し、信号強度に応じたピークを有したデータとして出力
する装置である。例えば、高周波プラズマを生成するの
に適した１３．５６ＭＨｚを基本周波数とし、その値か
ら正および負の方向にディスクリートに各周波数のピー
クを出力させることができる。従って、１３．５６ＭＨ
ｚの基本周波数だけでなく、２７．１２ＭＨｚの高調波
成分や、さらに高次の高調波成分を指定して測定するこ
とができるので、ある特定の周波数の変動がプラズマパ
ラメータの変動を特に顕著に反映していることが判って
いる場合には、その周波数の変動を中心に測定を行うこ
とで、効率的にプラズマエッチング装置の動作を監視す
ることができる。

【００５５】なお、進行波の波形と反射波を含んだ波形
との比較を行うには、基本周波数の比較だけでも十分で
ある。

【００５６】また、スペクトルアナライザの代わりに高
速フーリエ変換（ＦＦＴ）測定装置を使用して各周波数
の変化を測定するようにしても良い。

【００５７】また、以上説明した本発明に係る実施の形
態１および２においては、クランプ式の高周波変流器を
使用する例について説明いたが、高周波変流器であれば
必ずしも、クランプ式である必要はなく、非クランプ式
であっても良い。非クランプ式の場合はクランプ式ほど
取り付け、取り外しが容易ではないが、頻繁に脱着する
ものではないので、クランプ式に比べて著しく取り扱い
が不便ということはない。

【００５８】また、以上説明した本発明に係る実施の形
態１および２においては、オシロスコープ７の配置場所
については言及しなかったが、例えば、図９に示すよう
に装置本体３にオシロスコープ７を組み込むことで、プ
ラズマエッチング装置の操作者が常時手元で高周波出力
を監視することができる。

【００５９】また、以上説明した本発明に係る実施の形
態１および２においては、プラズマエッチング装置を例
に採り、負荷がプラズマである場合について説明した
が、本発明の適用は負荷がプラズマ以外であっても良
い。すなわち、負荷と高周波電源との間を同軸ケーブル
で電気的に接続するものであれば、本発明を適用するこ
とで同軸ケーブルに流れる高周波電流を測定できる。

【００６０】

【発明の効果】本発明に係る請求項１記載の高周波電流
の測定方法によれば、同軸ケーブルの外周を囲むように
配設された少なくとも１の高周波変流器により、同軸ケ
ーブルから漏洩する漏洩電流を測定し、高周波変流器の
出力を例えば、オシロスコープなどに取り込むことで、
同軸ケーブルを流れる高周波電流の波形を間接的に観察
することができる。従って、同軸ケーブルに高周波電流
計や高周波電力計を介挿して高周波電流を測定する従来
の方法に比べて、高周波電源の出力波形や、反射波を含
んだ高周波電源の出力波形、また、これらに重畳するス
プリアス成分のデータを得るとができ、当該データから
負荷の変動状態や高周波電源の変動状態を把握すること
が可能となる。

【００６１】本発明に係る請求項２記載の高周波電流の
測定方法によれば、高周波電源とマッチングボックスと
を電気的に接続する第１の同軸ケーブルにおいて高周波
電流の波形を測定することにより、高周波電源の出力波
形や当該出力波形に重畳するスプリアス成分を測定する
ことができるので、負荷の変動状態や高周波電源の変動
状態を把握することが可能となる。

【００６２】本発明に係る請求項３記載の高周波電流の
測定方法によれば、マッチングボックスと負荷とを電気
的に接続する第２の同軸ケーブルにおいて高周波電流の
波形を測定することにより、反射波を含んだ高周波電源
の出力波形や当該出力波形に重畳するスプリアス成分を
測定することができるので、負荷の変動状態や高周波電
源の変動状態を把握することが可能となる。

【００６３】本発明に係る請求項４記載の高周波電流の
測定方法によれば、高周波電源とマッチングボックスと
を電気的に接続する第１の同軸ケーブルおよび、マッチ
ングボックスと負荷とを電気的に接続する第２の同軸ケ
ーブルにおいて高周波電流の波形を測定するので、高周
波電流の進行波の波形および反射波を含んだ波形を測定
することで、両者の差から反射波の存在を明確に知るこ
とができ、得られた反射波のデータを負荷変動の制御
や、高周波電源の出力制御にフィードバックすることが
できる。

【００６４】本発明に係る請求項５記載の高周波電流の
測定方法によれば、高周波電源の出力波形や、反射波を
含んだ高周波電源の出力波形を１の測定装置に与え、両
者を比較することで反射波を測定することができ、ま
た、スプリアス成分のデータから、高周波電源の負荷で
あるプラズマの状態を知ることができるので、プラズマ
パラメータとプラズマ特性との関係を調べることができ
る。従って、例えばプラズマを用いた半導体製造装置に
おいては、プラズマ生成用のガスの流量や、プラズマ生
成室の真空度、高周波出力のパワーなどのプラズマパラ
メータを適宜調整しながらスプリアス成分との突き合わ
せを行い、かつ各条件下での被加工物の加工状態をチェ
ックすることで、スプリアス成分に対する加工状態のリ
ファレンスを作成することができる。このようなリファ
レンスを使用すれば、複数の半導体製造装置において機
種間格差がある場合でも、加工状態を統一することがで
きる。

【００６５】本発明に係る請求項６記載の高周波電流の
測定方法によれば、同軸ケーブルの接続状態が不良の場
合は、接続部分から高周波電流が漏れるので、移動中の
高周波変流器が当該部分に近づくと波形が急激に大きく
なるなどの現象が現れ、不具合箇所が特定できる。ま
た、同軸ケーブルが高周波電流の集中によって破損して
いるような場合にも同様に高周波電流が漏れるので、高
周波変流器を同軸ケーブルに沿って移動させることで破
損箇所を検知することができる。

【００６６】本発明に係る請求項７記載の高周波電流の
測定方法によれば、外部導体として導体メッシュを備え
た同軸ケーブルを使用することで、同軸ケーブルから漏
洩する漏洩電流が多くなり、同軸ケーブルに流れる高周
波電流をより正確に測定することができる。

【００６７】本発明に係る請求項８記載の高周波電流の
測定方法によれば、クランプ式の高周波変流器を使用す
ることで、同軸ケーブルへの取り付け、取り外しに際し
て負荷への給電を中断する必要がなく、また、高周波変
流器が故障した場合であっても容易に交換することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に係る高周波電流の測定方法の実施の
形態１を説明する装置構成図である。

【図２】 本発明に係る高周波電流の測定方法により得
られた高周波電流の波形を示す図である。

【図３】 本発明に係る高周波電流の測定方法により得
られた高周波電流の波形の部分拡大図である。

【図４】 クランプ式の高周波変流器の取り付け状態を
説明する斜視図である。

【図５】 クランプ式の高周波変流器の取り付け状態を
説明する斜視図である。

【図６】 本発明に係る高周波電流の測定方法の実施の
形態２を説明する装置構成図である。

【図７】 同軸ケーブルの不具合箇所を特定する方法を
説明する該略図である。

【図８】 本発明に係る高周波電流の測定方法の実施の
形態２の変形例を説明する装置構成図である。

【図９】 本発明に係る高周波電流の測定方法の実施の
形態２の変形例を説明する装置構成図である。

【図１０】 プラズマエッチング装置の構成を示す該略
図である。

【図１１】 従来の高周波電流の測定方法を説明する装
置構成図である。

【符号の説明】

１ 高周波電源、２ マッチングボックス、４，５ 同
軸ケーブル、６，６０高周波変流器。

フロントページの続き (72)発明者 尊田 浩二 兵庫県伊丹市瑞原四丁目１番地 菱電セミ コンダクタシステムエンジニアリング株式 会社内

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 高周波電源から出力される高周波電流の
   測定方法であって、 前記高周波電流は同軸ケーブルを通じて負荷に与えら
   れ、 前記同軸ケーブルの外周を囲むように少なくとも１の高
   周波変流器を配設し、前記同軸ケーブルから漏洩する漏
   洩電流を測定することで、前記同軸ケーブルに流れる前
   記高周波電流を間接的に測定する、高周波電流の測定方
   法。
2. 【請求項２】 前記同軸ケーブルには、前記負荷側のイ
   ンピーダンスと、前記高周波電源側のインピーダンスと
   のインピーダンス整合を行うマッチングボックスが介挿
   され、 前記同軸ケーブルは、前記高周波電源と前記マッチング
   ボックスとを電気的に接続する第１の同軸ケーブルと、 前記マッチングボックスと前記負荷とを電気的に接続す
   る第２の同軸ケーブルとに分けられ、 前記少なくとも１の高周波変流器は、前記第１の同軸ケ
   ーブルの外周を囲むように配設される請求項１記載の高
   周波電流の測定方法。
3. 【請求項３】 前記同軸ケーブルには、前記負荷側のイ
   ンピーダンスと、前記高周波電源側のインピーダンスと
   のインピーダンス整合を行うマッチングボックスが介挿
   され、 前記同軸ケーブルは、前記高周波電源と前記マッチング
   ボックスとを電気的に接続する第１の同軸ケーブルと、 前記マッチングボックスと前記負荷とを電気的に接続す
   る第２の同軸ケーブルとに分けられ、 前記少なくとも１の高周波変流器は、前記第２の同軸ケ
   ーブルの外周を囲むように配設される請求項１記載の高
   周波電流の測定方法。
4. 【請求項４】 前記同軸ケーブルには、前記負荷側のイ
   ンピーダンスと、前記高周波電源側のインピーダンスと
   のインピーダンス整合を行うマッチングボックスが介挿
   され、 前記同軸ケーブルは、前記高周波電源と前記マッチング
   ボックスとを電気的に接続する第１の同軸ケーブルと、 前記マッチングボックスと前記負荷とを電気的に接続す
   る第２の同軸ケーブルとに分けられ、 前記少なくとも１の高周波変流器は、第１および第２の
   高周波変流器を備え、 前記第１の高周波変流器は、前記第１の同軸ケーブルの
   外周を囲むように配設され、 前記第２の高周波変流器は、前記第２の同軸ケーブルの
   外周を囲むように配設され、 前記第１および前記第２の高周波変流器の出力は、１の
   測定装置に与えられる、請求項１記載の高周波電流の測
   定方法。
5. 【請求項５】 前記負荷は対向する２つの電極に前記高
   周波電流を与えることによって前記２つの電極で規定さ
   れる領域に生成されるプラズマである、請求項２〜請求
   項４のいずれかに記載の高周波電流の測定方法。
6. 【請求項６】 前記少なくとも１の高周波変流器は、前
   記同軸ケーブルに沿って移動可能に配設され、 前記少なくとも１の高周波変流器を前記同軸ケーブルに
   沿って移動させながら前記高周波電流を測定する、請求
   項１記載の高周波電流の測定方法。
7. 【請求項７】 前記同軸ケーブルは、外部導体として導
   体メッシュを備える請求項１記載の高周波電流の測定方
   法。
8. 【請求項８】 前記少なくとも１の高周波変流器は、 その外観形状がリング状であって、直径方向に２つに分
   割された切断部を有し、該切断部の一方が蝶番によって
   接続され、他方が開閉が自在の構造となったクランプ式
   の高周波変流器である、請求項１記載の高周波電流の測
   定方法。