JPS63245888A - 高周波応用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野Ｊ この発明は、高周波を利用して試料のエツチング、アッ
シング、クリーニング、デポジションまたは加熱等の処
理を行なう高周波応用装置に関するものである。

［従来の技術］ 第３図は、従来の高周波応用装置の一例を示す概略ブロ
ック図である。

第３図において、１は高周波発振器、２は高周波出力コ
ントローラ、３は高周波電力検出カプラ、４はチューニ
ングセンサ、５はマツチング回路、６はチャンバ、７は
マツチング回路５を駆動するマツチング駆動回路である
。

第３図において、高周波発振器１で発生きれる高周波は
、斜線入りの矢印で示すように流れる。

また、第３図において、実線矢印は、通常、°直流電圧
または直流電流で表わされる信号の流れを示している。

第３図の動作を説明する。高周波発振器１で発生された
高周波出力は、高周波出力コントローラ２により制御さ
れながら出力され、高周波電力検出カプラ３に与えられ
る。

当該カプラ３を通る際に、高周波の進行波電力値と反射
波電力値とが電圧またはｇｌ流として検出され、高周波
出力コントローラ２ヘフイードバツクされる。高周波出
力コントローラ２は設定信号と、Ａ点の通過電力値等が
等しくなるように、高周波発振器１の１１１１１１１を
行なう。

高周波゛電力検出カブラ３を出た高周波出力は、チュー
ニングセンサ４を通過した後、マツチング回路５を経て
チャンバ６に入り、プラズマや熱を発生させる。

チューニングセンサ４は、Ａ点以後の負荷全体のマツチ
ングの状態を検出するもので、該センサ４で検出された
信号はマツチング駆動回路７に与えられ、最適マツチン
グ状態になるように、マツチング回路５内の可変キャパ
シタまたは可変インダクタンスを変化させる。

この場合、最適マツチング状態とは、Ａ点以降の系、つ
まりチューニングセンサ４からチャンバ６までの全体に
対して最大の電力が供給される状態を言い、この状態は
換言すると、Ａ点以降の高周波のインピーダンスが、純
抵抗のある規定値（たとえば、同軸ケーブル系であれば
、通常５゜Ωまたは７５Ω等）になった状態である。

なお、この場合、理想的には、高周波の反射波電力値が
Ｏとなるわけであるが、実際には、シールド系とか、マ
ツチング回路５等により高周波がリークするので、反射
波電力値はＯとならない場合がある。

また、あくまでＡ点以降の系に対して最適マツチング状
態を求めているので、たとえば、マツチング回路５内で
高周波損失やリークがある場合は、Ａ点以降の系に対し
て最適であっても、チャンバ６に対しては最適マツチン
グ状態でない場合もあり得る。

ところで、従来の上述のごとき高周波応用装置でいわれ
ている高周波電力とは、高周波電力検出カプラ３で計ら
れる電力値、つまりＡ点の通過電力のことを指している
。

ところが、上述のごとく、Ａ点の通過電力は、多くの場
合、チャンバ６内で消費される電力（これを以後「実効
電力」という）とは異なる。

［発明が解決しようとする問題点］ このように、従来の高周波応用装置においては、設定さ
れた高周波電力（カプラ３で計られる電力値）と、実際
にチャンバ６内で消費される実効電力とが異なつＣいた
ため、設定電力が一定にもかかわらず実効電力がマツチ
ング回路５等の損失等により変化するとか、高周波発振
器１の電力値が校正ずれした場合、設定電力自体が変化
するとかの、種々の問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、高周波応用装置において、設定電力が一定
の場合、実効電力も常に一定に保持することができると
ともに、マツチング状態の狂いや損失やチャンバのイン
ピーダンス変化による実効電力の変化を検出することが
できるようにした高周波応用装置を得ることを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ この発明に係る高周波応用装置は、チャンバとマツチン
グ手段との間に高周波電力計を設けたものである。

［作用］ この発明における高周波応用装置は、チャンバとマツチ
ング手段との間に設けた高周波電力計により、常にチャ
ンバに入る電力値が監視でき、また、その高周波電力計
の進行波電力と反射波電力とを制御することによって、
チャンバに与えられる電力値が常に一定に保たれ得る。

［発明の実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図は、この発明の一実施例に係る高周波応用装置の
構成を示す概略ブロック図である。

第１図において、８は通過型電力計であり、このように
通過型電力計８をマツチング回路５とチャンバ６との間
に設けたことが、この実施例の特徴である。その他の構
成は、第３図で説明した従来装置と同じであるので、対
応部分には同一番号を付して、ここでの説明は省略する
。

第１図に示す実施例においては、たとえばマツチング回
路５で損失またはマツチングずれが生じるとか、チャン
バ６内におけるインピーダンス変化が生じた場合、高周
波発振器１における設定電力が一定であっても、通過型
電力計８を通過する電力が変化するので、通過型電力計
８を観察することにより、上記マツチング回路５での損
失が生じる等の異常が検知できるねりである。

また、高周波発振器１自体の出力が校正ずれを起こした
場合でも、通過型電力計８の表示の変化として現われる
ので、その異常検知が可能である。

第２図は、この発明の他の実施例に係る高周波応用装置
の概略構成ブロック図である。第２図において、９は比
較器であり、この比較器９は、通過型電力計８で検出し
た電力値の電圧換算値と、高周波出力コントローラ２か
ら出力される設定電力の出力信号とを比較して、その差
またはその比を出力するものである。１０は比較器９の
出力信号の絶対値と予め定められたスレッシュホールド
電圧とを比較し、比較器９の出力信号の絶対値がスレッ
シュホールド電圧より大きくなったときにアラームを出
すアラーム回路である。

第２図に示す実施例のように、通過型電力計８、比較器
９およびアラーム回路１０を設けたことにより、通過型
電力計８を通過する電力の異常状態に応じて、自動的に
アラーム回路１０が動作し、該異常が報知される。

アラーム回路１０におけるスレッシュホールド電圧の設
定は、固定的に設定してもよいが、好ましくは、可変的
に定めるのがよい。

なぜならば、スレッシュホールド電圧は、高周波出力コ
ントローラ２によって定められる設定型力に比例させて
変化させるのがよいからである。

したがって、装置立ち上げ時に、予め高周波出力コント
ローラ２の種々の設定電力値に対する通過型電力計８の
電力値を検出しておき、両者の相関関係を求めておけば
、スレッシュホールド電圧を高周波出力コント０−ラ２
の設定電力値に対してリニアに設定可能となり、よりき
めの細かな制御が可能になる。

なお、スレッシュホールド電圧は、固定的に定める場合
、通過型電力計８の出力に定数を掛け、それと高周波出
力コントローラ２との差を比較器９で求め、実−に使用
する設定電力に対して比較器９の出力がちょうどＯにな
るように、上記定数を定めればよい。

なお、上述の場合において注意すべきことは、通過型電
力計８において検出される電力値は、電力の絶対値とし
ては意味がないということである。

つまり、第２図に示す回路の最適マツチング状態とは、
Ｂ点以降が最適マツチング（つまり、５０Ωまたは７５
Ωの純抵抗負荷）となる状態であり、チャンバ６単体で
考えると必ずしも最適マツチング状態ではない。よって
、通過型電力計８で検出される電力値は、チャンバ６に
投入される電力の経時変化を監視するための相対的な指
標と考えるべきである。

また、第２図の実施例では、比較器９の出力を、アラー
ム回路１０だけでなく、高周波出力コントローラ２にも
入力している。これは、通過型電力計８の電力値を一定
に保てるようにしたためである。

なお、係る場合は、高周波出力コントローラ２の設定電
力の方が変化するので、もし高周波出力コントローラ２
における設定電力を重視するのであれば、比較器９から
高周波出力コントローラ２へのフィードバックは不要と
なる。

第２図に示す実施例では、高周波出力コントローラ２の
設定電力の信号出力と、通過型電力計８の出力信号とを
比較器９で比較したが、高周波出力コントローラ２の出
力の代わりに、高周波電力検出カプラ３の出力を用いて
もよい。

また、アラーム回路１０は、アラーム機能の他に、アラ
ーム時に装置のシーケンスをストップするように、イン
ターロック機能を備えたものであってもよい。

また、チャンバ６は、高周波電力がマツチング回路５を
通して供給されるような負荷（たとえば、プラズマを有
したエツチャー、アッシャ−１Ｃ■Ｄ装置、クリーニン
グ装置、スパッタ装置等や、高周波を利用した加熱炉等
）に置換えてもよい。

さらにまた、通過型電力計８により進行波の出力信号の
みをフィードバックするようにしたが、通過型電力計８
により反射波の出力信号をフィードバックして、その絶
対値が、チューニングのとれた状態の範囲内で、所定の
スレッシュホールド電圧以下となるようにしてもよい。

さらにまた、通過型電力計８に代え、他の形式の電力計
であって、それを挿入することによりインピーダンス変
化が生じないような種類の電力計を用いることも可能で
ある。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、マツチング手段とチ
ャンバとの間に通過型電力計を配置したので、マツチン
グ手段内の損失やチャンバのインピーダンス等が変化し
ても、負荷に供給される電力が一定にできる、特性の安
定した装置が得られる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る高周波応用装置の
概略構成ブロックで図ある。第２図は、この発明を他の
実施例に係る高周波応用装置の概略構成ブロック図であ
る。第３図は、従来の高周波応用装置の概略構成ブロッ
ク図である。 図において、１は高周波発振器、２は高周波出力コント
ローラ、３は高周波電力検出カプラ、４はチューニング
センサ、５はマツチング回路、６はチャンバ、７はマツ
チング駆動回路、８は通過型電力計、９は比較器、１０
はアラーム回路を示す。 なお、図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波を利用して試料の処理をする高周波応用装
   置であつて、 高周波を発生する高周波発振手段と、前記試料がセット
   されるチャンバと、前記高周波発振手段で発生される高
   周波を前記チャンバに最適な状態で与えるために、前記
   高周波発振手段とチャンバとの間に設けられたマッチン
   グ手段とを有する高周波応用装置において、 前記チャンバと前記マッチング手段との間に高周波電力
   計を設けたことを特徴とする、高周波応用装置。
2. （２）前記高周波電力計は、進行波電力と反射波電力の
   少なくとも一方を計測することができるものであること
   を特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の高周波応用
   装置。
3. （３）前記高周波電力計は、通過型電力計であることを
   特徴とする、特許請求の範囲第１項記載の高周波応用装
   置。
4. （４）高周波を利用して試料の処理をする高周波応用装
   置であつて、 高周波を発生する高周波発振手段と、前記試料がセット
   されるチャンバと、前記高周波発振手段で発生される高
   周波を前記チャンバに最適な状態で与えるために、前記
   高周波発振手段とチャンバとの間に設けられたマッチン
   グ手段とを有する高周波応用装置において、 前記チャンバと前記マッチング手段との間に高周波電力
   計を設け、 前記高周波電力計に接続され、該高周波電力計の計測値
   に基づいてフィードバック信号を出力する手段とを設け
   たことを特徴とする、高周波応用装置。
5. （５）前記高周波電力計によつて計測される計測値は進
   行波電力値を含み、 前記フィードバック信号出力手段は、前記高周波発振手
   段の設定電力を制御することを特徴とする、特許請求の
   範囲第４項記載の高周波応用装置。
6. （６）前記高周波電力計によつて計測される計測値は反
   射波電力値を含み、 前記フィードバック信号出力手段は、前記マッチング回
   路を制御することを特徴とする、特許請求の範囲第４項
   記載の高周波応用装置。