JPS63279609A

JPS63279609A - Ｒｆ発生装置の自動整合装置

Info

Publication number: JPS63279609A
Application number: JP11388087A
Authority: JP
Inventors: Yoshiaki Matsuda; 松田　喜秋
Original assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Shindengen Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1987-05-11
Filing date: 1987-05-11
Publication date: 1988-11-16

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）本発明は半導体素子の製造等に使用されるプラズマ発生
器の電源となるＲＦ発生装置（Ｒａｄｉ。

Ｆｒｅｇｕｅｎｃｙ　Ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）、特にＲＦ
発生装置と負荷であるプラズマ発生器の整合装置に関す
るものである。

（従来技術とその問題点）ＣＶＤ法による例えば半導体基板への絶縁膜の形成に当
って、ＲＦ発生装置を電源とするプラズマ発生器を使用
する場合、ＲＦ発生装置から負荷であるプラズマ発生器
に効率よく電力を供給するため両者のインピーダンス整
合が必要である。

そこで従来においては第１図に示すように、ＲＦ発発生
装置色、その負荷Ｃであるプラズマ発生器との間に可変
コンデンサＣ，，ＣｔとインダクタンスＬとよりなる整
合装置Ｂを接続し、例えば整合装置Ｂに設けた表示器に
映し出された反射像が零、即ち反射電力が零となるよう
に手動によりコンデンサＣ＋、Ｃｚを調節して、プラズ
マ発生器ＣのインピーダンスをＲＦ発生装置のインピー
ダンスに整合することが行われている。

この方法は要するにＲＦ発生装置への出力抵抗をＲｇ１
第２図のように一般にコンデンサＣＬと抵抗ＲＬの並列
等価回路として表されるプラズマ発生器Ｃを、コンデン
サＣ８と抵抗Ｒｓの直列等価回路により表したとき、第
１図中のａ−ａ’点から見たＲＦ発発生装置側側インピ
ーダンスＺｇがまたプラズマ発生器Ｃ側を見たインピー
ダンスＺ℃かによって表され、これから整合条件としてが与えよられ
る。従って可変コンデンサＣ，，Ｃ２の調節によって前
（１）　（２１式の整合をとることができ、また整合時
のコンデンサＣ＋　、ＣｔＯ値をによって与えられると
する原理にもとづくものである。しかし前（１）　（２
）式から明らがなように整合条件はプラズマ発生器Ｃの
負荷条件が変り、その等価抵抗ＲｓとコンデンサＣ８が
変ったときには変る。

従って時々刻々とプラズマ発生器Ｃの負荷条件が変る場
合には、常に注意深く表示器を監視しながら手動による
コンデンサＣ１，Ｃｔの頻繁な調節が必要であるため、
操作が極めて煩雑である。またこれに加えて前記（２）
式の条件式には、可変コンデンサＣ，，Ｃ，の画調節要
素を含むことから、インピーダンス整合即ち条件式（１
）を満足させるようにコンデンサＣＩの調節と対応して
、（２）式を満足させるようにコンデンサＣ２を手動で
調節しなければならないため操作が更に煩雑となる。従
って整合に時間を要するため、負荷の時々刻々の変動に
即応して整合をとることが難しく、精度の高い整合を行
うこができない欠点がある。

（発明の目的）本発明は高速で精度の高い整合を行いうる自動整合装置
を提供し、これにより従来方法の欠点を排除してプラズ
マ発生器の動作の安定を図りうるようにして、半導体基
板への安定な絶縁膜の形成などを可能とするものである
。

（問題点を解決するための本発明の手段）本発明は第３
図のようにＲＦ発生装置Ａの出力端子電圧及びプラズマ
発生器、Ｃに流れる電流、即ち第３図の電圧Ｖ０と電流
■。を検出器ＤＥ。

ＤＩにより検出して制御回路ＦによりＲＦ発生装置Ａの
出力端からプラズマ発生器Ｃ側を見たインピーダンスＺ
０を求める。

そしてこれを整合インピーダンスを与える基準値ＶＲｅ
ｆｌと比較して、その比較出力を常に零とするように可
変コンデンサＣ９を自動調節するサーボモータＭ、をも
つ第１閉制御ループ系を形成する。

一方制御回路Ｆにおいて前記電圧■。と電流■。

との位相差角φ。を検出し、これをプラズマ発生装置Ｃ
が所定のインピーダンスに整合された状態において位相
差角φ。を零とする条件を与える基準値ＶＲ＠ｆｔと比
較して、その比較出力が常に零となるように可変コンデ
ンサＣ！を自動調節するサーボモータＭ２を備えた第２
閉制御ループ系を形成する。そしてインピーダンスの整
合のために行われるコンデンサＣ８の調節にもとづき電
圧ｖ０と電流■。との位相差角が少しでも生じたとき、
直ちに零とするようにコンデンサＣ２を自動調節できる
ようにして、操作の煩雑さを防ぐと同時に整合の高速化
を図り、これにより整合精度の向上を図りうるようにし
たものである。次に本発明の一実施例回路について説明
する。

（実施例の構成）第４図は本発明の一実施例回路であって、以上の各図と
同一符号は同等部分を示す。図においてＡはＲＦ発生装
置、Ｂは整合装置であって、可変コンデンサＣ，，Ｃ２
とインダクタンスＬとから形成される。Ｃはプラズマ発
生装置である。Ｄは整合装置の整合回路であって次の各
部から形成される。ＣＴは変流器であって、第２巻線Ｎ
２．Ｎｔを備える。Ｒ，は電流検出抵抗、Ｄ、はダイオ
ード、Ｃ３は平滑コンデンサ、ＶＲ，は可変抵抗であっ
て、これらは第１巻ｖＡＮ　ｌから電流■。に比例する
直流電圧出力を作る。Ｒ１は電流検出抵抗、ＶＲ，は可
変抵抗であって、第２巻線Ｎ２から電流Ｉ０に比例した
交流電圧出力を作る。

次にＲＸ、ＲＹは分圧回路を形成する抵抗であって、Ｒ
Ｆ発生装置Ａの出力電圧Ｖ０を分圧する。

Ｔ、は変圧器であって、分圧抵抗ＲＹに接続される１次
巻線ｎ、と、２次及び３次巻線ｎ　２　ｒ　　”　３を
備える。Ｄ２はダイオード、Ｃ４は平滑コンデンサ、Ｖ
Ｒ，は可変抵抗であって、これらは２次巻線ｎ２から出
力電圧ｖｏに比例する直流電圧出力を作る。ＶＲ，は可
変抵抗であって、変圧器Ｔ。

の３次巻線ｎ３から出力電圧ｖ０に比例する交流電圧出
力を作る。

次にＤＡは差動増幅器であって、ここには前記可変抵抗
ＶＲ，から得られる負荷電流■。に比例する直流電圧出
力１１と、可変抵抗ＶＲ３から得られる電圧ｖ０に比例
する直流出力電圧ｅ、が入力される。Ｍｌはサーボモー
タ、Ａ、はモータ駆動用増幅器であって、モータＭ、は
可変コンデンサＣ，を制御する。ＦＤは位相比較器であ
って、ここには前記可変抵抗ＶＲ，からの電流■。に比
例する交流電圧出力１２と可変抵抗ＶＲ，から得られる
電圧ｖ０に比例した交流電圧出力ｅ２とが入力される。

Ｍ２はサーボモータであって、整合装置の可変コンデン
サＣ２を制御する。Ａ２はモータ駆動用増幅器である。

（実施例の作用）差動増幅器ＤＡに入力される負荷電流Ｉ０に比例する直
流電圧出力１．と、ＲＦ発生器Ａの出力電圧ｖ０に比例
する直流電圧出力ｅ、とか、プラズマ発生器Ｃが整合イ
ンピーダンス例えば５０Ωに終端されたとき同一レベル
となるように、可変抵抗ＶＲ，とＶＲ，の抵抗値を予め
設定しておく。

すると閉制御ループ系中のサーボモータＭ、は、ｂ−ｂ
’点より見た入力インピーダンスＺ、が５０Ωより高い
時と低い時に現れる差動増幅器ＤＡの比較差出力ｅ、を
、常に零にするようにコンデンサＣＩを調整して入力イ
ンピーダンスＺＰを５０Ωにするように働く。

一方プラズマ発生器Ｃが５０Ωに終端され、かつ電圧ｖ
０と電流Ｉ０とを同相としたとき、位相比較器ＦＤの比
較差出力ｅ４が零になるように予め設定しておく。する
と例えばコンデンサＣ１の調整により生じたｖｏとＩｏ
の位相差にもとづく比較差出力ｅ４を零にするようにコ
ンデンサＣ２を直ちに制御して■。とＩｏとを同相とす
るように働く。

（発明の効果）本発明によれば自動的に整合用コンデンサの調節が行わ
れるため、従来方法のような操作上の煩雑さがなくなる
。しかもインピーダンス整合用コンデンサＣＩの調整に
もとづいて生ずる出力電圧Ｖ０と負荷電流Ｉ０の位相差
もコンデンサＣ４の調節に応動して直ちにコンデンサＣ
２によって自動的に無くすことができる。従ってインピ
ーダンス整合が高速化され、例えば時々刻々変化するプ
ラズマ発生器の負荷状態に即応して常に適切なインピー
ダンス整合を行いうるので整合精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の整合方法の説明図、第２図はプラズマ発
生器の等価回路図、第３図は本発明の基本回路図、第４
図は本発明の一実施例回路図である。Ａ・・・ＲＦ発生装置、Ｂ・・・整合装置、Ｃ・・・プ
ラズマ発生装置（負荷）　、Ｃ＋　、Ｃｚ・・・可変コ
ンデンサ、Ｌ・・・インダクタ、ＤＥ・・・電圧検出器
、ＤＩ・・・電流検出器、Ｆ・・・制御回路、ＶＲ，、
、、Ｖ□、２・・・基準電圧、Ｄ・・・整合装置の制御
回路、ＣＴ・・・変流器、Ｎ＋　、Ｎｔ・・・その第１
゜第２巻線、Ｒ９・・・電流検出抵抗、Ｄｌ・・・ダイ
オード、Ｃ，、Ｃ４・・・平滑コンデンサ、ＶＲｌ・・
・可変抵抗、Ｒ２・・・電流検出抵抗、ＶＲ２・・・可
変抵抗、ＲＸ、ＲＹ・・・分圧抵抗、Ｔｒ・・・変圧器
、ｎｌ　＋　　Ｒ２＋　　Ｒ３・・・その巻線、Ｄ２・
・・ダイオード、Ｃ４・・・平滑コンデンサ、ＶＲ，、
ＶＲ４・・・可変抵抗、ＤＡ・・・差動増幅器、Ｍ、・
・・サーボモータ、Ａ１・・・増幅器、ＦＤ・・・位相
比較器、Ｍ２・・・サーボモータ、Ａ２・・・増幅器。

Claims

【特許請求の範囲】

ＲＦ発生装置の出力に並列接続されるインピーダンス整
合用可変コンデンサと、ＲＦ発生装置と負荷との間に直
列に接続されるインダクタと位相差制御用可変コンデン
サとからなるＲＦ発生装置の整合装置において、ＲＦ発
生装置の出力電圧と出力電流から求められたインピーダ
ンス出力を所定のインピーダンス整合値を与える基準値
と比較する回路と、その比較差出力を零とするように働
くインピーダンス整合用可変コンデンサの制御用サーボ
モータとよりなる第１閉制御ループ系を設けると共に、
前記ＲＦ発生装置の出力電圧と出力電流の位相差出力を
求め、これをインピーダンス整合時零とする基準値と比
較する回路と、その比較差出力を零とするように働く位
相差制御用コンデンサの制御用サーボモータよりなる第
２閉制御ループ系とを設けて自動整合することを特徴と
するＲＦ発生装置の自動整合装置。