JP2008300322A - プラズマ処理装置、プラズマ処理方法、整合器、及び整合器の動作方法 - Google Patents

Abstract

【課題】確実に放電の開始を補助し、かつ、放電が開始しないままインピーダンス整合動作に移行する事態を回避する。
【解決手段】プラズマ処理装置は、高周波電源と、その電力が印加される負荷と、その印加電力による高周波放電によりプラズマが生成されるプロセスチャンバーと、高周波電源と負荷との間に可変コンデンサＣ１、Ｃ２を有する整合器２０とを備え、放電時に可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御して高周波電源と負荷との間のインピーダンス整合を行う。整合器２０は、放電の開始前に、負荷側のピークトゥーピーク電圧（Ｖｐｐ）が増大するように可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御する制御手段（コントローラ２７）を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）や誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いた半導体製造装置、電子デバイス製造装置などのプラズマ処理装置、プラズマ処理方法、整合器、及び整合器の動作方法に係り、特に整合器動作によるプラズマ制御法に関する。

使用周波数が数百ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの高周波（ＲＦ）によるプラズマ生成には、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）や、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）などが知られている。ＣＣＰでは、反応ガスが封入されたチャンバ内に２枚の平行平板電極が配置され、高周波電源からの電力印加によりその電極に形成される電界によって放電し、プラズマが生成される。ＩＣＰでは、反応室の外部にアンテナが配置され、高周波電源からの電力印加によりアンテナを流れる電流が作る磁界により反応室内で放電してプラズマが生成され、その磁界の時間変化で誘導される電界によりプラズマが維持される。

このようなＣＣＰやＩＣＰを用いた高周波放電では、一般的に高周波電源と負荷（ＣＣＰでは電極、ＩＣＰではアンテナ）の間に整合器が配置される。これにより、整合器の可変コンデンサの容量を決める位置を駆動モータにより可変制御して、放電中にインピーダンス整合を行っている。この整合器によるインピーダンス整合動作は、負荷側の構成や放電条件により負荷インピーダンスが変化しても、高周波電源から負荷に効率よく電力を供給するためである。

特許文献１のプラズマ処理方法によると、高周波電源から出力されて整合器、電極を介して反応容器中に導入された高周波電力により、反応容器中に導入した原料ガスを分解し、その反応容器中に設置された被処理物に処理を施す。このとき、整合器によるプラズマ処理中のインピーダンス調整を予め定められたインピーダンス可変範囲内で制御し、プラズマ処理の進行に伴ってそのインピーダンス可変範囲を変更する。これにより、プラズマ処理特性の向上、その再現性向上、プラズマ処理コストの低減が可能とされている。

このような放電開始後のインピーダンス整合動作は、重要な動作であるが、放電の開始（着火）時には、着火を補助する動作が必要になる場合が多い。一般的に整合器には放電の開始を補助する機能が設けられている。この機能には、可変コンデンサを放電の開始しやすい位置で待機して電力印加後、しばらく保持する機能と、整合器に電力が投入されてから可変コンデンサを指定の位置に移動し、しばらく保持する機能とがある。以下の説明では、これらの機能を総称して、「プリセット機能」又は単に「プリセット」と呼ぶ。

上記の着火補助動作に関連した先行技術文献としては、以下の特許文献２、３がある。

特許文献２のインピーダンス整合方法および装置ならびに半導体製造装置によると、自動的に予め設定された着火ポイントにインピーダンス整合器のスタブを移動させ固定し、電力を印加する。このとき、投入した電力の反射波をモニタし、反射波がしきい値よりも低いと、プラズマが着火したと判断し、しきい値よりも高いと、未着火と判断する。未着火の場合、着火領域内で着火ポイントを中心に規則正しくインピーダンス整合の範囲を広げ、しきい値よりも反射波が低く、プラズマが着火したと判断されるまで、整合器のインピーダンスを規則的に変化させる。これにより、プラズマの着火ポイントがずれても自動的にインピーダンス整合を行い、プラズマを確実に着火させることが可能とされている。

また、特許文献３のプラズマ発生方法、プラズマ装置および半導体製造装置によると、あらかじめ、高周波発生部を制御してプラズマが発生する電力よりも小さい電力の高周波信号を処理室に供給する。その状態で高周波の進行波と反射波を測定し、進行波に対する反射波の比としての反射率を測定する。測定した反射率が規定値以下となる整合装置の整合条件をプリセット整合条件とする。そして、処理室内にプラズマを発生させる際に、プリセット整合条件を満たすように整合装置を制御した後に、高周波発生部を制御してプラズマが発生する電力の高周波信号を生成させて処理室に供給する。これにより、プラズマを効率よく、かつ確実に着火させることが可能とされている。
特開２００３−２４９４５４号公報 特開平０９−２６００９６号公報 特開２００４−１５２８３２号公報

しかしながら、プリセット機能による着火補助動作は、インピーダンス整合動作だけでは着火できない負荷に対しても、プリセットのパラメータを最適化すれば着火させることができる有効なものではあるが、以下の問題点がある。

１）整合器の整合位置をプリセット位置にして電力を投入しても、放電の開始が十分に行われない問題があった。放電が開始しなかったとき、整合器の整合位置を移動させて、電力を再投入し、放電を開始させようとする場合、整合器の整合位置を機械的規則的に移動させるため、効率が悪く、放電が開始し難い問題があった。

２）放電条件によって最適なプリセットのパラメータが異なるため、放電条件毎に最適なパラメータを求めて、その都度、整合器に指示しなければならない。

３）プリセット動作が時間的なタイミングだけで行われる場合、着火しなくてもインピーダンス整合動作に移行してしまう。すなわち、管理できる放電条件が同じでも着火の過程が全く同一とは限らず、着火しないでインピーダンス整合動作に移行してしまう可能性がある。

本発明の目的は、確実に放電の開始を補助し、かつ、放電が開始しないでインピーダンス整合動作に移行する事態を回避することができるプラズマ処理装置、プラズマ処理方法、整合器、及び整合器の動作方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明に係るプラズマ処理装置は、高周波電源と、前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室と、前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有する整合器とを備え、放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行うプラズマ処理装置であって、前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明に係るプラズマ処理装置において、放電の開始を確認する着火確認センサをさらに備え、前記制御手段は、前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御してもよい。この場合、前記制御手段は、放電開始時に前記高周波電源からの電力があらかじめ設定されたしきい値を超えてから前記放電の開始が確認されるまで前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されてから前記電力が前記しきい値を下回るまで前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御してもよい。

本発明に係るプラズマ処理装置において、前記着火確認センサは、前記負荷側の直流電圧を検出する直流電圧検出器で構成されてもよい。前記着火確認センサは、プラズマの光量を検出する光検出器で構成されてもよい。

本発明に係るプラズマ処理装置において、前記制御手段は、前記ピークトゥーピーク電圧に代えて、前記高周波電源と前記負荷との間の反射率が低下するように前記可変コンデンサを制御してもよい。

本発明に係るプラズマ処理方法は、高周波電源と、前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室と、前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有する整合器とを備え、放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行うプラズマ処理方法であって、前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする。

本発明に係るプラズマ処理方法において、前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御してもよい。

本発明に係る整合器は、高周波電源と、前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室とを有するプラズマ処理装置で用いられ、前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有し、放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行う整合器であって、前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御する制御手段を有することを特徴とする。

本発明に係る整合器において、放電の開始を確認する着火確認センサをさらに備え、前記制御手段は、前記電力を印加してから放電開始時に前記放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御してもよい。前記制御手段は、前記ピークトゥーピーク電圧に代えて、前記高周波電源と前記負荷との間の反射率が低下するように前記可変コンデンサを制御してもよい。

本発明に係る整合器の動作方法は、高周波電源と、前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室とを有するプラズマ処理装置で用いられ、前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有し、放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行う整合器の動作方法であって、前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする。

本発明に係る整合器の動作方法において、前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記着火が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御してもよい。

本発明によれば、確実に放電の開始を補助し、かつ、放電が開始しないでインピーダンス整合動作に移行する事態を回避することができるプラズマ処理装置、プラズマ処理方法、整合器、及び整合器の動作方法を提供することができる。

以下、本発明に係るプラズマ処理装置、プラズマ処理方法、整合器、及び整合器の動作方法を実施するための最良の形態について、図１〜図５を参照して詳細に説明する。

図１は、本実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成を示す。同図に示すプラズマ処理装置は、例えばＣＣＰやＩＣＰなどを用いた半導体製造装置や電子デバイス製造装置などに適用されるものである。

同図に示すプラズマ処理装置は、高周波電源１０と、その高周波電源１０に電気的に接続され、高周波（ＲＦ）電力が印加される負荷３０と、その負荷３０が配設されるプロセスチャンバー（処理室又は反応室）４０とを有している。プロセスチャンバー４０には、高周波電源１０から負荷３０への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される。

ＣＣＰを用いた高周波放電の場合、負荷３０は、反応ガスが封入されたプロセスチャンバー４０内に配設される電極である。この場合には、高周波電源１０からのＲＦ電力印加によりその電極に形成される電界によって放電し、プラズマが生成される。また、ＩＣＰを用いた高周波放電の場合、負荷３０は、プロセスチャンバー４０外に配設されるアンテナである。この場合には、高周波電源１０からのＲＦ電力印加によりアンテナを流れる電流が作る磁界によりプロセスチャンバー４０内で放電してプラズマが生成され、その磁界の時間変化で誘導される電界によりプラズマが維持される。

図１に示すプラズマ処理装置には、高周波電源１０と負荷３０との間に整合器２０が配置される。整合器２０は、負荷３０側の構成や放電条件により負荷インピーダンスが変化しても、高周波電源１０から負荷３０に効率よくＲＦ電力を供給するため、高周波放電時に高周波電源１０と負荷３０との間のインピーダンス整合を行うものである。

図２は、整合器２０の内部構成を示す。

図２に示す整合器２０は、高周波電源１０側に接続された入力端子ＲＦ ＩＮと、負荷３０側に接続された出力端子ＲＦ ＯＵＴとの間に、２つの可変コンデンサＣ１、Ｃ２と、コイルＬとが設けられている。このうち、コイルＬは、入力端子ＲＦ ＩＮと出力端子ＲＦ ＯＵＴとの間に直列接続される。整合器２０の可変コンデンサＣ１、Ｃ２の位置調整による放電中のインピーダンス整合動作は、公知技術（例えば特許文献１参照）が適用可能であるため、その詳細については省略する。

図２に示す整合器２０には、インピーダンス検出器２３、電力検出器２４、ピークトゥーピーク電圧検出器（以下、Ｖｐｐ検出器）２５、及び直流電圧検出器（以下、Ｖｄｃ検出器）２６が配設される。これら検出器２３〜２６及び可変コンデンサ駆動用モータ２１、２２には、コントローラ（制御手段）２７が接続される。さらに、整合器２０の外部には、フォトセンサ（光検出器）２８が設けられ、そのフォトセンサ２８の出力側がコントローラ２７に接続されている。

インピーダンス検出器２３は、入力端子ＲＦ ＩＮとコイルＬとの間に接続され、可変コンデンサＣ１、Ｃ２の値を可変制御してインピーダンス整合を行うためのインピーダンス値を検出し、そのインピーダンス値をコントローラ２７に出力する。

電力検出器２４は、入力端子ＲＦ ＩＮとコイルＬとの間に接続され、整合器２０の動作開始及び停止を判断するためのＲＦ電力値を検出し、そのＲＦ電力値をコントローラ２７に出力する。

Ｖｐｐ検出器２５は、可変コンデンサＣ２と出力端子ＲＦ ＯＵＴとの間に接続され、放電開始時の着火を補助するため、負荷３０側のピークトゥーピーク電圧（以下、Ｖｐｐ）を検出し、そのＶｐｐをコントローラ２７に出力する。

Ｖｄｃ検出器２６は、可変コンデンサＣ２と出力端子ＲＦ ＯＵＴとの間に接続され、着火確認センサとして、プラズマが発生した際に負荷３０側に生じる直流電圧成分（以下、Ｖｄｃ）を検出し、そのＶｄｃをコントローラ２７に出力する。

フォトセンサ２８は、着火確認センサとして、負荷３０側の放電中にプロセスチャンバー４０内で生成されるプラズマの発光を検出し、その検出信号をコントローラ２７に出力する。

コントローラ２７は、各種検出器２３〜２６及びフォトセンサ２８からの入力をもとに可変コンデンサＣ１、Ｃ２の制御を行う。このコントローラ２７は、本実施例では、通常のインピーダンス整合動作の制御に加え、放電開始時に着火補助動作として負荷３０側のＶｐｐを増大させるように可変コンデンサＣ１、Ｃ２の値を増減させる制御（以下、「Ｖｐｐ増大制御」と呼ぶ）を行う。その詳細は後述する。

次に、図３〜図５を参照して、本実施例のプラズマ処理装置の整合器２０の動作について、説明する。

図３及び図４は、Ｖｐｐ増大制御による着火補助を適用した整合器２０の動作フロー及びそのタイミングチャートをそれぞれ示す。図３に示す動作フローは、本実施例では、コントローラ２７のコンピュータ（ＣＰＵ）により実行可能な命令から成る制御プログラムとしてコントローラ２７のメモリ（ＲＯＭ等）にあらかじめ実装されている。

図３において、プラズマ処理装置の放電に際し、コントローラ２７は、可変コンデンサ駆動用モータ２１、２２の駆動を制御して、可変コンデンサＣ１、Ｃ２をあらかじめ指定された待機位置に移動させる（ステップＳｔ１）。このときのＲＦ電力、Ｖｐｐ、Ｖｄｃ又は光量の状態は、図４の時刻Ｔ１以前の「待機」状態に対応する。

次いで、コントローラ２７は、電力検出器２４により検出されたＲＦ電力が、あらかじめ指定された動作電力しきい値（図４参照）を超えたか否かを判断する（ステップＳｔ２）。動作電力しきい値は、コントローラ２７のメモリにあらかじめ指定しておく。この判断は、ＹＥＳになるまで繰り返し行われる。

次いで、ステップＳｔ２でＹＥＳと判断された場合、コントローラ２７は、Ｖｐｐ増大制御を開始し、Ｖｐｐ検出器２５により検出されるＶｐｐが増大するように可変コンデンサＣ１、Ｃ２を可変制御し、着火しやすい状態を作る（ステップＳｔ３）。このときのＲＦ電力、Ｖｐｐ、Ｖｄｃ又は光量の状態は、図４の時刻Ｔ１〜Ｔ２の「Ｖｐｐ増大制御」状態に対応する。

図５は、ステップＳｔ３によるＶｐｐ増大制御の動作フローの詳細を示す。図５に示す動作フローも、本実施例では、図３と同様にコントローラ２７のコンピュータにより実行可能な命令から成る制御プログラムとしてコントローラ２７のメモリにあらかじめ実装されている。

図５において、Ｖｐｐ増大制御の開始に際し、コントローラ２７は、可変コンデンサＣ１の位置（容量）を固定とし、可変コンデンサＣ２の位置（容量）をスキャン（増減）するように可変コンデンサ駆動用モータ２１、２２の駆動を制御する（ステップＳｔ１１）。

次いで、コントローラ２７は、Ｖｐｐ検出器２５により検出されるＶｐｐが極大点か否かを判断する（ステップＳｔ１２）。その結果、ＮＯの場合は、ステップＳｔ１１に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。一方、ＹＥＳの場合、コントローラ２７は、可変コンデンサＣ２の位置（容量）を固定とし、可変コンデンサＣ１の位置（容量）をスキャン（増減）するように可変コンデンサ駆動用モータ２１、２２の駆動を制御する（ステップＳｔ１３）。

次いで、コントローラ２７は、Ｖｐｐ検出器２５により検出されるＶｐｐが極大点か否かを判断する（ステップＳｔ１４）。その結果、ＮＯの場合は、ステップＳｔ１３に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。一方、ＹＥＳの場合は、ステップＳｔ１１に戻り、以後、同様の処理を繰り返し実行する。

図３に戻り説明を続けると、上記のＶｐｐ増大制御が行われている間、コントローラ２７は、フォトセンサ２８により検出されたプラズマの光量、あるいはＶｄｃ検出器２６により検出されたＶｄｃに基づいて、着火したか否かを判断する（ステップＳｔ４）。その結果、ＮＯ（着火していない）の場合は、インピーダンス整合動作に移行せずに、ステップＳｔ３（Ｖｐｐ増大制御）に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。一方、ＹＥＳ（着火した）の場合は、インピーダンス整合動作を開始し、高周波電源１０から負荷３０に効率よくＲＦ電力を送り込める状態を作る（ステップＳｔ５）。このときのＲＦ電力、Ｖｐｐ、Ｖｄｃ又は光量の状態は、図４の時刻Ｔ２〜Ｔ３の「インピーダンス整合」状態に対応する。

次いで、コントローラ２７は、電力検出器２４により検出されたＲＦ電力が、あらかじめ指定された動作電力しきい値（図４参照）を下回ったか否かを判断する（ステップＳｔ６）。その結果、ＮＯの場合は、インピーダンス整合動作を停止せずに、ステップＳｔ５（インピーダンス整合動作）に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。一方、ＹＥＳの場合は、インピーダンス整合動作を停止し、ステップＳｔ１（コンデンサ待機位置移動）に戻り、同様の処理を繰り返し実行する。このときのＲＦ電力、Ｖｐｐ、Ｖｄｃ又は光量の状態は、図４の時刻Ｔ３以後の「待機」状態に対応する。

このようにして、本実施例では、負荷３０側のＶｐｐを測定し、ＲＦ電力が印加されてから（投入電力が動作電力のしきい値を超えてから）着火するまでの間は、Ｖｐｐが増大する方向に可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御して着火を補助する。そして、着火の判定には、プラズマが発生した際に負荷３０側に生じるＶｄｃを検出し、しきい値との比較で判定したり、プラズマの発光強度を検出し、しきい値との比較で判定したりする。着火後は、通常のインピーダンス整合動作を行い、投入電力が動作電力を下回れば、可変コンデンサＣ１、Ｃ２を待機位置に移動させる。

すなわち、本実施例では、放電の開始前に、負荷３０側のＶｐｐが増大するように可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御するコントローラ２７を設けている。これにより、負荷３０側のＶｐｐを増大させるように可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御（Ｖｐｐ増大制御）し、着火しやすい状態を自動で作っている。このため、先行技術のようにプリセットのパラメータを決定する有効な指標がないために可変コンデンサＣ１、Ｃ２の最適な位置を実験などで見つけなくてはならないといった事態を回避することができる。

また、本実施例では、放電条件が変わっても着火しやすい状態を自動で作っている。このため、先行技術のように放電条件によって最適なプリセットのパラメータが異なるために放電条件毎に最適なパラメータを求めて、その都度、整合器に指示しなければならないといった事態を回避することができる。

さらに、本実施例では、着火確認センサ（Ｖｄｃ検出器２６、フォトセンサ２８）を備え、このセンサにより着火が確認されるまではＶｐｐ増大制御を行い、着火確認後はインピーダンス整合動作に移行している。このため、先行技術のようにプリセット動作が時間的なタイミングだけで行われる場合、着火しなくてもインピーダンス整合動作に移行してしまうといった事態を回避することができる。

従って、本実施例によれば、従来プリセット機能で着火補助していた部分をＶｐｐ増大制御に置き換え、Ｖｐｐを積極的に制御して着火をコントロールする構成を採用している。これにより、プリセットによる着火補助動作を用いないで確実に着火を補助し、かつ、着火しないでインピーダンス整合動作に移行する事態を回避することができるプラズマ処理装置及び方法を提供することができる。

なお、上記実施例では、放電開始時に負荷３０側のＶｐｐを検出し、Ｖｐｐが増大するように可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御するＶｐｐ増大制御を行っているが、本発明は必ずしもこれに限定されない。例えば、高周波電源１０とプロセスチャンバー４０との間で投入電力の進行波に対する反射波の比（反射率）を測定し、その反射率が低下するように可変コンデンサＣ１、Ｃ２を制御してもよい。この場合も、Ｖｐｐ増大制御を行う場合と同様の効果が得られる。

また、上記実施例では、コントローラ２７によるＶｐｐ増大制御の一例として、Ｃ１を固定してＣ２をスキャンし、Ｖｐｐが極大になると、これとは逆にＣ２を固定してＣ１をスキャンしているが、本発明は必ずしもこの制御シーケンスに限定されない。例えば、上記とは反対に、最初にＣ２を固定してＣ１をスキャンし、Ｖｐｐが極大になると、これとは逆にＣ１を固定してＣ２をスキャンしてもよい。要するに、放電開始時にＶｐｐが増大するようにＣ１、Ｃ２を可変制御可能であれば、いずれの制御シーケンスを用いてもよい。

また、上記実施例では、コントローラ２７の制御プログラムにより図３及び図５に示す動作を実現しているが、本発明はこれに限らず、制御プログラムの少なくとも一部の処理（機能）を回路（ハードウェア）を用いて実現してもよい。

本発明は、容量結合プラズマ（ＣＣＰ）や誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）を用いた半導体製造装置、電子デバイス製造装置などのプラズマ処理装置及び方法に適用できる。

本発明の実施例に係るプラズマ処理装置の全体構成図である。 図１に示す整合器の内部構成を示すブロック図である。 図２に示す整合器の動作を説明するフローチャートである。 図２に示す整合器の動作を説明するタイミングチャートである。 図２に示すＶｐｐ増大制御の詳細動作を説明するフローチャートである。

符号の説明

１０ 高周波電源
２０ 整合器
２１、２２ 可変コンデンサ駆動用モータ
２３ インピーダンス検出器
２４ 電力検出器
２５ Ｖｐｐ検出器
２６ Ｖｄｃ検出器
２７ コントローラ
２８ フォトセンサ
３０ 負荷
４０ プロセスチャンバー
Ｃ１、Ｃ２ 可変コンデンサ
Ｌ コイル
ＲＦ ＩＮ 入力端子
ＲＦ ＯＵＴ 出力端子

Claims (13)

1. 高周波電源と、
   前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、
   前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室と、
   前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有する整合器とを備え、
   放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行うプラズマ処理装置であって、
   前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御する制御手段を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 放電の開始を確認する着火確認センサをさらに備え、
   前記制御手段は、前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項１に記載のプラズマ処理装置。
3. 前記制御手段は、放電開始時に前記高周波電源からの電力があらかじめ設定されたしきい値を超えてから前記放電の開始が確認されるまで前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されてから前記電力が前記しきい値を下回るまで前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項２に記載のプラズマ処理装置。
4. 前記着火確認センサは、前記負荷側の直流電圧を検出する直流電圧検出器で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
5. 前記着火確認センサは、プラズマの光量を検出する光検出器で構成されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
6. 前記制御手段は、前記ピークトゥーピーク電圧に代えて、前記高周波電源と前記負荷との間の反射率が低下するように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
7. 高周波電源と、
   前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、
   前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室と、
   前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有する整合器とを備え、
   放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行うプラズマ処理方法であって、
   前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御することを特徴とするプラズマ処理方法。
8. 前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、
   前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項７に記載のプラズマ処理方法。
9. 高周波電源と、前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室とを有するプラズマ処理装置で用いられ、
   前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有し、放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行う整合器であって、
   前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御する制御手段を有することを特徴とする整合器。
10. 放電の開始を確認する着火確認センサをさらに備え、
    前記制御手段は、前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項９に記載の整合器。
11. 前記制御手段は、前記ピークトゥーピーク電圧に代えて、前記高周波電源と前記負荷との間の反射率が低下するように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項９又は１０に記載の整合器。
12. 高周波電源と、前記高周波電源からの電力が印加される負荷と、前記高周波電源から前記負荷への印加電力による高周波放電によりプラズマが生成される処理室とを有するプラズマ処理装置で用いられ、
    前記高周波電源と前記負荷との間に可変コンデンサを有し、放電時に前記可変コンデンサを制御して前記高周波電源と前記負荷との間のインピーダンス整合を行う整合器の動作方法であって、
    前記放電の開始前に、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする整合器の動作方法。
13. 前記電力を印加してから放電の開始が確認されるまで、前記負荷側のピークトゥーピーク電圧が増大するように前記可変コンデンサを制御し、
    前記放電の開始が確認されたときに前記インピーダンス整合を行うように前記可変コンデンサを制御することを特徴とする請求項１２に記載の整合器の動作方法。

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