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JP2012174668A - High-frequency power supply device, plasma processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor thin film - Google Patents

High-frequency power supply device, plasma processing apparatus, and method for manufacturing semiconductor thin film Download PDF

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JP2012174668A
JP2012174668A JP2011038868A JP2011038868A JP2012174668A JP 2012174668 A JP2012174668 A JP 2012174668A JP 2011038868 A JP2011038868 A JP 2011038868A JP 2011038868 A JP2011038868 A JP 2011038868A JP 2012174668 A JP2012174668 A JP 2012174668A
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JP2011038868A
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Japanese (ja)
Inventor
Tomohiro Ikeda
知弘 池田
Masakazu Taki
正和 滝
Mutsumi Tsuda
睦 津田
Nobuo Fujiwara
伸夫 藤原
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a high-frequency power supply device and a plasma processing apparatus which are capable of improving power utilization efficiency, and to obtain a method for manufacturing a semiconductor thin film.SOLUTION: The high-frequency power supply device for supplying high-frequency power to a fluctuating load comprises: a high-frequency power source; a circulator which is disposed between the high-frequency power source and the fluctuating load and separates reflected power received from the fluctuating load; an adjustment unit for adjusting a phase and an amplitude of the reflected power separated by the circulator; a power combining unit which combines power outputted from the high-frequency power source with the reflected power adjusted by the adjustment unit and outputs combined power to the circulator.

Description

本発明は、高周波電力供給装置、プラズマ処理装置、及び半導体薄膜の製造方法に関する。   The present invention relates to a high-frequency power supply apparatus, a plasma processing apparatus, and a method for manufacturing a semiconductor thin film.

プラズマ処理装置は、アモルファスシリコン薄膜や微結晶シリコン薄膜等の薄膜を基板上に成膜するための装置として広く用いられている。今日では、薄膜シリコン太陽電池の発電層やフラットディスプレイパネルに用いられる薄膜トランジスタのような大面積の薄膜を高速で一時に成膜することができるプラズマ処理装置も開発されている。大面積のシリコン薄膜を成膜するには、平行平板型プラズマ処理装置を使用するのが一般的である。以下、平行平板型プラズマ処理装置について中心的に説明を行う。   A plasma processing apparatus is widely used as an apparatus for forming a thin film such as an amorphous silicon thin film or a microcrystalline silicon thin film on a substrate. Nowadays, a plasma processing apparatus capable of forming a thin film having a large area such as a thin film transistor used for a power generation layer of a thin film silicon solar cell or a flat display panel at a high speed at a time has been developed. In order to form a silicon thin film having a large area, it is common to use a parallel plate type plasma processing apparatus. Hereinafter, the parallel plate type plasma processing apparatus will be mainly described.

平行平板型プラズマ処理装置は、真空チャンバ内において数mmから数十mmの距離を隔てて対向している第1の電極と第2の電極とを有する。通常、これらの電極は水平面内に設置され、第1の電極に高周波電力を供給し、第2の電極は接地されている。シリコン薄膜を成膜する場合、シラン(SiH)や水素(H)等の成膜ガスを、第1の電極に形成された多数のアパーチャを通して放電領域となる電極間のギャップに供給する。放電領域に供給されたガスは高周波電力によってプラズマ化する。成膜ガスはプラズマ中で分解され、ラジカルやイオンとなって被成膜基板へと入射し、基板上にシリコン膜を形成する。一般に、接地されている側となる第2の電極がステージとして用いられ、ステージ上に被成膜基板が載置される。 The parallel plate type plasma processing apparatus has a first electrode and a second electrode facing each other with a distance of several mm to several tens mm in the vacuum chamber. Usually, these electrodes are installed in a horizontal plane, supply high-frequency power to the first electrode, and the second electrode is grounded. When forming a silicon thin film, a film forming gas such as silane (SiH 4 ) or hydrogen (H 2 ) is supplied to the gap between the electrodes serving as a discharge region through a large number of apertures formed in the first electrode. The gas supplied to the discharge region is turned into plasma by high frequency power. The deposition gas is decomposed in the plasma, becomes radicals and ions, and enters the deposition target substrate to form a silicon film on the substrate. In general, the second electrode on the grounded side is used as a stage, and a deposition target substrate is placed on the stage.

近年、成膜品質や成膜速度向上といったニーズに応えるため、従来一般的であった13.56MHzよりも周波数の高いVHF(Very High Frequency)帯の高周波電力を用いて生成したVHFプラズマを成膜に用いることが盛んに研究されている。VHFプラズマは高密度、低電子温度であるため、上記のニーズに対する解として、期待が持たれている。   In recent years, in order to meet the needs for improving film formation quality and film formation speed, VHF plasma generated using high frequency power in the VHF (Very High Frequency) band, which is higher than the conventional 13.56 MHz frequency, is formed. It has been actively studied for use. Since VHF plasma has a high density and a low electron temperature, it is expected as a solution to the above needs.

しかしながら、高周波電力の周波数の増加により、電極面内で高周波電力が干渉を起こし、定在波を形成することで電界強度分布が不均一になり、その結果、プラズマ密度が不均一となり、最終的に成膜速度や膜質そのものが不均一になってしまう傾向にある。一般に電極サイズは使用する高周波電力の波長λの1/10以下であることが望ましいとされおり、例えば13.56MHzの場合、電極サイズは2m強まで、VHF帯、例えば60MHzでは50cm程度が限界となる。   However, due to the increase of the frequency of the high frequency power, the high frequency power causes interference in the electrode surface, and the standing wave is formed, resulting in nonuniform electric field strength distribution, resulting in nonuniform plasma density, and finally In addition, the film formation rate and the film quality itself tend to be non-uniform. In general, it is desirable that the electrode size is 1/10 or less of the wavelength λ of the high-frequency power to be used. For example, in the case of 13.56 MHz, the electrode size is limited to over 2 m, and in the VHF band, for example, 60 MHz, about 50 cm is the limit. Become.

ここで成膜特性、例えば膜厚分布のばらつきは、太陽電池分野では再現性を確保して、±10%程度を達成することが実用化の一つの指標となっている。従来のVHFプラズマ技術では、例えばアモルファスシリコン膜の成膜速度の場合、基板面積50cm×50cm程度で±10〜15%程度と、小面積基板でかろうじて満たしている状況であり、100cm×100cm程度に至っては±20〜40%程度と、上記指標に達していない。   Here, the variation in film formation characteristics, for example, the film thickness distribution, in the solar cell field, ensures reproducibility and achieves about ± 10%, which is one indicator of practical use. In the conventional VHF plasma technology, for example, in the case of an amorphous silicon film deposition rate, a substrate area of about 50 cm × 50 cm is about ± 10 to 15%, which is barely satisfied with a small area substrate, which is about 100 cm × 100 cm. It has reached about ± 20 to 40% and does not reach the above index.

定在波の形成は波の干渉という基本的な物理現象に起因しているため根本的な解決が非常に困難である。したがって次善の策として、従来技術の多くは定在波の形成そのものは許容し、その分布を時間的に制御することにより時間平均として均一なプラズマの生成、ひいては成膜を行うという指針をとっている。   Since the formation of standing waves is caused by the fundamental physical phenomenon of wave interference, the fundamental solution is very difficult. Therefore, as a suboptimal measure, many of the prior arts allow the formation of standing waves themselves, and take a guideline that the generation of uniform plasma as a time average and thus film formation is achieved by controlling the distribution of the standing waves over time. ing.

特許文献1には、プラズマCVD装置において、方形電極の互いに対向した2つの辺から供給される電力の電圧の位相差を時間的に変化させ、2台のパルス変調可能な2出力の高周波電源から時間的に分離されたパルス電力を供給することが記載されている。これにより、特許文献1によれば、腹の位置が該第1及び第2の給電点の位置に合致した第1の定在波と、節の位置が該第1及び第2の給電点の位置に合致した第2の定在波とを時間的に交互に発生させ、時間平均的にプラズマを均一化できるとされている。   In Patent Document 1, in a plasma CVD apparatus, a phase difference between power voltages supplied from two opposite sides of a rectangular electrode is changed with time, and two pulse-modulated two-output high-frequency power sources are used. It is described to provide temporally separated pulse power. Thus, according to Patent Literature 1, the first standing wave whose antinode position matches the positions of the first and second feeding points, and the node position of the first and second feeding points. It is said that the second standing wave that matches the position is generated alternately in time, and the plasma can be made uniform on a time average.

特許第4022670号公報Japanese Patent No. 4022670 特開2010−182683号公報JP 2010-182683 A 特開2000−138501号公報JP 2000-138501 A

上述のように、低電子温度で高密度なプラズマが生成可能なVHF帯の高周波電力を用いて成膜を行うことは、膜質向上と高速成膜をともに解決できる技術として近年実用化研究が盛んに行われている。しかしながら定在波の形成による成膜均一性の悪化のため、従来技術の多くは定在波の分布を時間的に制御することにより時間平均として均一なプラズマの生成、ひいては成膜を行うという指針をとっている。   As described above, film formation using high-frequency power in the VHF band capable of generating high-density plasma at a low electron temperature has been actively studied in recent years as a technology that can solve both film quality improvement and high-speed film formation. Has been done. However, due to the deterioration of film formation uniformity due to the formation of standing waves, many of the conventional techniques guide the generation of uniform plasma as a time average and thus film formation by controlling the distribution of standing waves over time. Have taken.

したがって、電極面内にはプロセスの時間進展にともなって分布の異なるプラズマ、つまり分布の異なる負荷が形成されるため、従来の整合方式では反射電力が高くなることが多い。一般にプラズマに代表される変動負荷の整合にはL型、逆L型、Π型などの受動素子ネットワークが用いられることが多い。このネットワーク内において整合条件を制御するための可変素子、例えば可変キャパシタなどは、プラズマ生成に必要な電力を許容するために機械式の物が多く用いられており、応答速度が概ね数十msec〜数secと遅い。このような応答速度を許容できるような変調速度であれば常に整合を取ることができるために反射電力を低く抑えることが可能である。   Therefore, plasma having a different distribution, that is, a load having a different distribution, is formed in the electrode surface with the progress of the process time, and the reflected power is often increased in the conventional matching method. In general, passive element networks such as L-type, inverted L-type, and saddle-type are often used for matching variable loads represented by plasma. A variable element for controlling matching conditions in this network, such as a variable capacitor, is often used as a mechanical device to allow power necessary for plasma generation, and the response speed is approximately several tens of msec. It is slow with a few seconds. If the modulation speed is such that the response speed can be allowed, matching can always be achieved, so that the reflected power can be kept low.

しかしながら、通常成膜プロセスからの要請により変調速度は数kHz〜数百kHzに設定される。この場合、変調速度が可変素子の応答速度を大幅に上回るため、可変素子の値、つまり負荷の整合条件は時間平均で反射電力が小さくなるような所で落ち着くと予想される。   However, the modulation speed is usually set to several kHz to several hundred kHz according to a request from the film forming process. In this case, since the modulation speed greatly exceeds the response speed of the variable element, the value of the variable element, that is, the load matching condition, is expected to settle at a place where the reflected power becomes small on a time average basis.

そこで、本発明者が実際に特許文献1に示されているような定在波の腹と節とが逆転する分布を1kHzで切り替えるように高周波電力を変調してプラズマを生成する実験を行ったところ、時間平均の反射電力は供給電力の約30%と、非常に大きな値で落ち着く結果となった。   Therefore, the present inventor conducted an experiment to generate plasma by modulating high-frequency power so as to switch the distribution in which the antinodes and nodes of the standing wave are reversed at 1 kHz as shown in Patent Document 1. However, the time-average reflected power was about 30% of the supplied power, and settled at a very large value.

このように反射電力が大きくなると、負荷への電力供給効率が下がるだけでなく、電源の保護という面でも問題が発生する。そこで、サーキュレータと抵抗負荷とを組み合わせたアイソレータを用いて電源を反射電力から保護するシステムが必要となる。   Thus, when the reflected power increases, not only the power supply efficiency to the load decreases, but also a problem occurs in terms of protection of the power source. Therefore, there is a need for a system that protects a power supply from reflected power using an isolator that combines a circulator and a resistive load.

特許文献2には、VHFプラズマ処理システムにおいて、サーキュレータの第1のポートが電力増幅器に接続され、サーキュレータの第2のポートがプラズマ負荷側に接続され、サーキュレータの第3のポートが終端抵抗器を介して接地電位に接続されている。これにより、特許文献2によれば、プラズマインピーダンスが引き起こす反射電力を分離して終端抵抗器に加わるようにするので、システムの安定性を向上できるとされている。   In Patent Document 2, in the VHF plasma processing system, the first port of the circulator is connected to the power amplifier, the second port of the circulator is connected to the plasma load side, and the third port of the circulator is connected to the termination resistor. Via the ground potential. Thus, according to Patent Document 2, the reflected power caused by the plasma impedance is separated and applied to the terminating resistor, so that the stability of the system can be improved.

しかしながら、このようにサーキュレータと抵抗負荷とを用いると、抵抗負荷において反射電力を熱として捨てていることになるため、システムトータルで見た電力利用効率が著しく低下する。例えば前述の実験のように約30%の反射電力が発生していると、微結晶シリコンの成膜プロセスなどのように数十kWクラスの電力を用いる場合では数kW〜10kWの電力が無駄になる。   However, when the circulator and the resistive load are used in this way, the reflected power is thrown away as heat in the resistive load, so that the power utilization efficiency seen in the total system is significantly reduced. For example, when about 30% of reflected power is generated as in the above-described experiment, power of several kW to 10 kW is wasted when power of several tens of kW class is used as in a microcrystalline silicon film forming process. Become.

特許文献3には、1つの電源と複数のプラズマ溶接機との間に複数のサーキュレータが接続されたマイクロ波給電システムが記載されている。このマイクロ波給電システムでは、1つのプラズマ溶接機からの反射電力が1つのサーキュレータで分離された後に別のサーキュレータを介して別のプラズマ溶接機に給電されると考えられる。   Patent Document 3 describes a microwave power feeding system in which a plurality of circulators are connected between one power source and a plurality of plasma welding machines. In this microwave power supply system, it is considered that the reflected power from one plasma welder is separated by one circulator and then supplied to another plasma welder via another circulator.

特許文献3に記載のマイクロ波給電システムでは、反射電力を別の負荷に給電するので、1つのプラズマ溶接機からの反射電力がその1つのプラズマ溶接機自身で再利用されることがないため、個々のプラズマ溶接機で見た場合の電力利用効率(=負荷で消費する電力/電源からの供給電力)が低い。また、特許文献3に記載のマイクロ波給電システムでは、最終段のサーキュレータが無反射終端器に反射電力を捨ててしまうので、システム全体として見た場合の電力利用効率も低い。   In the microwave power feeding system described in Patent Document 3, since the reflected power is fed to another load, the reflected power from one plasma welding machine is not reused by the one plasma welding machine itself. The power utilization efficiency (= power consumed by the load / power supplied from the power source) is low when viewed with each plasma welding machine. Further, in the microwave power feeding system described in Patent Document 3, since the last-stage circulator discards the reflected power to the non-reflecting terminator, the power utilization efficiency when viewed as a whole system is low.

一方、反射電力を元の負荷に再度供給しようとした場合、以下のような問題がある。通常、反射電力は電源出力と異なる振幅と位相差とを持ち、さらに前述のように高速に変調をかけた場合はそれらの位相差、振幅も高速に変化することになる。従来技術では任意の位相差、振幅比率の電力を合成しようとした場合、それを無損失で行うことがまず困難であり、さらに、合成後の電力の位相が不確定になる。したがって複数給電や位相変調給電のように成膜特性やその均一性が供給電力の振幅や位相差に敏感な給電手法への適用は困難である。すなわち、電力利用効率を向上することが困難である。   On the other hand, when the reflected power is to be supplied again to the original load, there are the following problems. Usually, the reflected power has an amplitude and a phase difference different from those of the power supply output, and when the modulation is performed at a high speed as described above, the phase difference and the amplitude also change at a high speed. In the prior art, when it is attempted to synthesize power having an arbitrary phase difference and amplitude ratio, it is difficult to do so without loss, and the phase of the power after synthesis becomes uncertain. Therefore, it is difficult to apply to a power feeding method in which film formation characteristics and uniformity thereof are sensitive to the amplitude and phase difference of the supplied power, such as multiple power feeding and phase modulation power feeding. That is, it is difficult to improve power usage efficiency.

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、電力利用効率を向上できる高周波電力供給装置、プラズマ処理装置、及び半導体薄膜の製造方法を得ることを目的とする。   This invention is made | formed in view of the above, Comprising: It aims at obtaining the manufacturing method of the high frequency electric power supply apparatus which can improve electric power utilization efficiency, a plasma processing apparatus, and a semiconductor thin film.

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の1つの側面にかかる高周波電力供給装置は、変動負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給装置であって、高周波電源と、前記高周波電源と前記変動負荷との間に配され、前記変動負荷からの反射電力を分離するサーキュレータと、前記サーキュレータにより分離された反射電力の位相及び振幅を調整する調整部と、前記高周波電源から出力された電力と前記調整部により調整された反射電力とを合成して前記サーキュレータへ出力する電力合成部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-described problems and achieve the object, a high-frequency power supply apparatus according to one aspect of the present invention is a high-frequency power supply apparatus that supplies high-frequency power to a variable load. A circulator arranged between a power source and the variable load and separating the reflected power from the variable load, an adjustment unit for adjusting the phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator, and output from the high frequency power source And a power combining unit that combines the reflected power adjusted by the adjusting unit and outputs the combined power to the circulator.

本発明によれば、合成の際における電力損失を抑制しながら、変動負荷からの反射電力を元の変動負荷に再度供給することができるので、電力利用効率を向上できる。   According to the present invention, the power utilization efficiency can be improved because the reflected power from the variable load can be supplied again to the original variable load while suppressing power loss during the synthesis.

図1は、実施の形態1にかかる高周波電力供給装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of a high-frequency power supply apparatus according to the first embodiment. 図2は、実施の形態1におけるプラズマ処理装置の概略図である。FIG. 2 is a schematic diagram of the plasma processing apparatus in the first embodiment. 図3は、実施の形態1におけるローデッドライン型移相器の回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram of the loaded line type phase shifter according to the first embodiment. 図4は、実施の形態1におけるハイブリッド型移相器の回路図である。FIG. 4 is a circuit diagram of the hybrid type phase shifter in the first embodiment. 図5は、実施の形態1におけるウィルキンソンカプラの回路図である。FIG. 5 is a circuit diagram of the Wilkinson coupler according to the first embodiment. 図6は、実施の形態1における集中定数回路型のウィルキンソンカプラの回路図である。FIG. 6 is a circuit diagram of the lumped constant circuit type Wilkinson coupler according to the first embodiment. 図7は、実施の形態2による高周波電力供給装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of a high-frequency power supply apparatus according to the second embodiment.

以下に、本発明にかかる高周波電力供給装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a high-frequency power supply device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

実施の形態1.
実施の形態1にかかる高周波電力供給装置100について図1を用いて説明する。図1は、高周波電力供給装置100の構成を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
A high-frequency power supply apparatus 100 according to the first embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of the high-frequency power supply device 100.

高周波電力供給装置100は、変動負荷FLに高周波電力を供給する。変動負荷FLは、例えば、プラズマ負荷である。プラズマ負荷は、例えば図2に示すようなプラズマ処理装置200である。プラズマ処理装置200は、真空チャンバ201、ステージ202、電極ブロック203、ガス供給ポート205、及びシャワープレート204を有する。ステージ202は、移動可能に構成されている。ガス供給ポート205は、電極ブロック203に成膜ガスを導入する。シャワープレート204は、放電領域206に成膜ガスを供給する。ステージ202上には、被処理基板207(例えば、シリコンウェーハやガラス基板)が載置される。   The high frequency power supply apparatus 100 supplies high frequency power to the variable load FL. The variable load FL is, for example, a plasma load. The plasma load is, for example, a plasma processing apparatus 200 as shown in FIG. The plasma processing apparatus 200 includes a vacuum chamber 201, a stage 202, an electrode block 203, a gas supply port 205, and a shower plate 204. The stage 202 is configured to be movable. The gas supply port 205 introduces a film forming gas into the electrode block 203. The shower plate 204 supplies a film forming gas to the discharge region 206. A substrate 207 to be processed (for example, a silicon wafer or a glass substrate) is placed on the stage 202.

高周波電力供給装置100は、例えば、電極ブロック(第1の電極)203に接続される。電極ブロック203に対向して設置されたステージ(第2の電極)202はアース(グランド電位)に接続される。これにより、電極ブロック203とステージ202との間に高周波電界を形成する。その高周波電界が放電しきい電界を超えると、成膜ガスの解離反応や電離反応が起こり、プラズマが生成する。そして、被処理基板207上へプラズマからイオンやラジカルが入射することで成膜が行われる。   The high frequency power supply apparatus 100 is connected to, for example, an electrode block (first electrode) 203. A stage (second electrode) 202 placed opposite to the electrode block 203 is connected to the earth (ground potential). Thereby, a high-frequency electric field is formed between the electrode block 203 and the stage 202. When the high-frequency electric field exceeds the discharge threshold electric field, a film forming gas dissociation reaction or ionization reaction occurs, and plasma is generated. Then, film formation is performed by ions and radicals entering from the plasma onto the substrate 207 to be processed.

次に、高周波電力供給装置100について詳細に説明する。高周波電力供給装置100から電極ブロック203へ給電する周波数は、高速成膜を実現するためにRF〜VHF帯が選定される。大面積の電極ブロック203にVHF帯の高周波電力を供給するには、定在波の影響を少なくするため複数箇所から給電する方式が好適である。例えば、給電箇所の配置や数は装置の大きさや構造により選定されるが、本実施の形態の効果は給電箇所の配置や数に依るものではないため、ここではそれら電極に接続された1つもしくは複数の高周波電力供給装置100の内の1つについて説明する。   Next, the high frequency power supply apparatus 100 will be described in detail. An RF to VHF band is selected as a frequency for supplying power from the high-frequency power supply apparatus 100 to the electrode block 203 in order to realize high-speed film formation. In order to supply high-frequency power in the VHF band to the electrode block 203 having a large area, a method of supplying power from a plurality of locations is preferable in order to reduce the influence of standing waves. For example, the arrangement and number of power feeding locations are selected depending on the size and structure of the apparatus, but the effect of this embodiment does not depend on the location and number of power feeding locations, so here one connected to those electrodes. Alternatively, one of the plurality of high-frequency power supply devices 100 will be described.

高周波電力供給装置100は、高周波電源104、電力合成器(電力合成部)101、サーキュレータ102、位相・振幅制御回路(調整部)105、及び整合器103を備える。位相・振幅制御回路105は、方向性結合器(検出部)110、反射電力調整器(決定部)111、及び波形成形回路(波形成形部)112を有する。波形成形回路112は、可変移相器108及び可変減衰器109を有する。   The high frequency power supply apparatus 100 includes a high frequency power supply 104, a power combiner (power combiner) 101, a circulator 102, a phase / amplitude control circuit (adjuster) 105, and a matching unit 103. The phase / amplitude control circuit 105 includes a directional coupler (detection unit) 110, a reflected power adjuster (determination unit) 111, and a waveform shaping circuit (waveform shaping unit) 112. The waveform shaping circuit 112 includes a variable phase shifter 108 and a variable attenuator 109.

高周波電源104の出力は、電力合成器101の第1の入力ポート101aに接続され、電力合成器101の出力ポート101cはサーキュレータ102の第1のポート102aに接続される。サーキュレータ102の第2のポート102bはサーキュレータ102の第1のポート102aからの入力のみを通すようになっており、整合器103を通して変動負荷FLに接続されている。またサーキュレータ102の第3のポート102cはサーキュレータ102の第2のポート102bからの入力、すなわち変動負荷FLからの反射電力のみを通すようになっており、方向性結合器110に接続されている。方向性結合器110は波形成形回路112に接続される。波形成形回路112では、例えば、可変移相器108及び可変減衰器109が直列に接続されている。波形成形回路112の出力、すなわち位相・振幅制御回路105の出力は、電力合成器101の第2の入力ポート101bに接続される。反射電力調整器111は、高周波電源104、方向性結合器110、及び波形成形回路112に接続されている。反射電力調整器111は、電源出力電力の位相・振幅情報を高周波電源104から取得し、反射電力の位相・振幅情報を方向性結合器110から取得すると共に、それらに基づき波形成形回路112に移相量、減衰量を指示する。   The output of the high frequency power supply 104 is connected to the first input port 101 a of the power combiner 101, and the output port 101 c of the power combiner 101 is connected to the first port 102 a of the circulator 102. The second port 102 b of the circulator 102 passes only the input from the first port 102 a of the circulator 102, and is connected to the variable load FL through the matching unit 103. Further, the third port 102 c of the circulator 102 passes only the input from the second port 102 b of the circulator 102, that is, the reflected power from the variable load FL, and is connected to the directional coupler 110. Directional coupler 110 is connected to waveform shaping circuit 112. In the waveform shaping circuit 112, for example, a variable phase shifter 108 and a variable attenuator 109 are connected in series. The output of the waveform shaping circuit 112, that is, the output of the phase / amplitude control circuit 105 is connected to the second input port 101 b of the power combiner 101. The reflected power adjuster 111 is connected to the high frequency power supply 104, the directional coupler 110, and the waveform shaping circuit 112. The reflected power adjuster 111 acquires the phase / amplitude information of the power output power from the high-frequency power source 104, acquires the phase / amplitude information of the reflected power from the directional coupler 110, and moves to the waveform shaping circuit 112 based on them. Specify the phase amount and attenuation.

高周波電源104は、高周波発振器106及び高周波増幅器107を有する。電極ブロック203における給電点が複数ある場合には、例えば、給電点同士の同期を取るために、1つの高周波発振器の出力を分配してそれぞれの高周波増幅器107に入力してもよい。高周波発振器106には、VHF帯での均一性向上など、プラズマ処理特性の改善のために位相変調システム、パルス変調システム、周波数変調システム、その他各種変調システムを適宜接続してもよい。すなわち、高周波電源104は、少なくとも1つの変調機構を有してもよい。これにより、例えば、高周波電源104からの電磁波放射(EMI)を低減できる。   The high frequency power source 104 includes a high frequency oscillator 106 and a high frequency amplifier 107. When there are a plurality of feeding points in the electrode block 203, for example, in order to synchronize the feeding points, the output of one high-frequency oscillator may be distributed and input to each high-frequency amplifier 107. The high-frequency oscillator 106 may be appropriately connected with a phase modulation system, a pulse modulation system, a frequency modulation system, and other various modulation systems in order to improve plasma processing characteristics such as improvement in uniformity in the VHF band. That is, the high frequency power source 104 may have at least one modulation mechanism. Thereby, for example, electromagnetic radiation (EMI) from the high frequency power supply 104 can be reduced.

高周波電源104の変動負荷FLへの接続には整合器103及びサーキュレータ102を用いる。整合器103は、例えば変動負荷FLの直近に設置され、銅やアルミなどの抵抗率の小さな金属板によって例えば最短で負荷と接続される。整合器103は例えばL型、逆L型、Π型などの受動素子ネットワークを用いて構成されている。整合器103の入口に接続された方向性結合器(図示せず)と制御器(図示せず)とにより検出した入/反射電力情報を基に、受動素子ネットワーク内の可変素子の値が設定される。   A matching unit 103 and a circulator 102 are used to connect the high-frequency power source 104 to the variable load FL. The matching unit 103 is installed in the immediate vicinity of the variable load FL, for example, and is connected to the load, for example, in the shortest time by a metal plate having a low resistivity such as copper or aluminum. The matching unit 103 is configured using a passive element network such as an L-type, an inverted L-type, or a saddle type. Based on input / reflected power information detected by a directional coupler (not shown) and a controller (not shown) connected to the inlet of the matching unit 103, the value of the variable element in the passive element network is set. Is done.

通常、可変素子の値は反射電力が最小になる、すなわち負荷整合状態になるように決定されるが、本実施の形態では高周波電源104の出力電力に対して一定振幅比率の反射電力を必要とするため、あえて不整合状態になるように可変素子の値を決定し、反射電力をある程度確保するように制御することもできる。   Normally, the value of the variable element is determined so that the reflected power is minimized, that is, in a load matching state, but this embodiment requires a reflected power having a constant amplitude ratio with respect to the output power of the high frequency power supply 104. Therefore, the value of the variable element can be determined so as to be in a mismatched state, and control can be performed to ensure a certain amount of reflected power.

高速での変調などにより、整合器103の応答が間に合わない場合は反射電力が発生するため、電源保護のためにサーキュレータ102を用いて反射電力を分離する。この際用いるのは3ポートのY接続型サーキュレータが好適であるが、4ポートなど、他の種類のサーキュレータでも問題ない。   Since the reflected power is generated when the response of the matching unit 103 is not in time due to high-speed modulation or the like, the reflected power is separated using the circulator 102 for power supply protection. A 3-port Y-connection circulator is suitable for use at this time, but other types of circulators such as a 4-port can be used.

サーキュレータ102で分離された反射電力は、反射電力調整器111によりその位相及び振幅が調整される。具体的には、サーキュレータ102で分離された反射電力は、方向性結合器110によってその位相、振幅情報が検出され、その情報に基づき反射電力調整器111がフィードバック制御によって移相量(位相の変更量)及び減衰量(振幅の変更量)を決定するとともにその変更の指示を位相・振幅制御回路105に送る。   The phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator 102 are adjusted by the reflected power adjuster 111. Specifically, the phase and amplitude information of the reflected power separated by the circulator 102 is detected by the directional coupler 110, and the reflected power adjuster 111 performs phase shift amount (phase change) by feedback control based on the information. Amount) and attenuation (amplitude change amount) are determined, and an instruction for the change is sent to the phase / amplitude control circuit 105.

例えば、反射電力調整器111は、反射電力の位相及び振幅を、高周波電源104の出力電力と同位相かつ一定振幅比率になるよう調整する。すなわち、反射電力調整器111は、高周波電源104から出力された電力の位相が方向性結合器110により検出された反射電力の位相に一致し、かつ、高周波電源104から出力された電力の振幅に対する方向性結合器110により検出された反射電力の振幅の比率が目標値に一致するように、移相量(位相の変更量)及び減衰量(振幅の変更量)を決定する。   For example, the reflected power adjuster 111 adjusts the phase and amplitude of the reflected power so as to have the same phase as the output power of the high-frequency power supply 104 and a constant amplitude ratio. In other words, the reflected power adjuster 111 matches the phase of the reflected power detected by the directional coupler 110 with the phase of the power output from the high frequency power supply 104 and the amplitude of the power output from the high frequency power supply 104. The phase shift amount (phase change amount) and attenuation amount (amplitude change amount) are determined so that the ratio of the amplitudes of the reflected power detected by the directional coupler 110 matches the target value.

なお、高周波電源104が変調機構を有する場合、成膜やエッチングなどのプラズマ処理に用いる負荷では変調信号を基に変動量がある程度予測可能なため、反射電力調整器111は、高周波電源104の変調機構からの変調信号を基にフィードフォワード制御を行うことも可能である。すなわち、反射電力調整器111は、高周波電源104の変調信号から予測した反射電力の位相及び振幅に基づいて、フィードフォワード制御を行ってもよい。具体的には、反射電力調整器111は、高周波電源104から出力された電力の位相が予測した反射電力の位相に一致し、かつ、高周波電源104から出力された電力の振幅に対する予測した反射電力の振幅の比率が目標値に一致するように、移相量(位相の変更量)及び減衰量(振幅の変更量)を決定してもよい。これにより、反射電力調整器111は、反射電力の位相及び振幅を調整できる。   When the high-frequency power source 104 has a modulation mechanism, the reflected power adjuster 111 can modulate the high-frequency power source 104 because the fluctuation amount can be predicted to some extent based on the modulation signal in a load used for plasma processing such as film formation and etching. It is also possible to perform feedforward control based on the modulation signal from the mechanism. That is, the reflected power adjuster 111 may perform feedforward control based on the phase and amplitude of the reflected power predicted from the modulation signal of the high frequency power supply 104. Specifically, the reflected power adjuster 111 matches the phase of the predicted reflected power with the phase of the power output from the high frequency power supply 104 and the predicted reflected power with respect to the amplitude of the power output from the high frequency power supply 104. The amount of phase shift (phase change amount) and the amount of attenuation (amplitude change amount) may be determined so that the ratio of the amplitudes matches the target value. Thereby, the reflected power adjuster 111 can adjust the phase and amplitude of the reflected power.

また、反射電力調整器111は、フィードバック制御とフィードフォワード制御との両制御を同時に行ってもよい。   In addition, the reflected power adjuster 111 may simultaneously perform both feedback control and feedforward control.

波形成形回路112では、上記のように、例えば、可変移相器108及び可変減衰器109が直列に接続されている。波形成形回路112は、反射電力調整器111からの指示値に基づいて反射電力の位相、振幅をそれぞれ調整する。すなわち、可変移相器108は、移相量の指示を反射電力調整器111から受け、移相量の指示に従い、反射電力の移相を行う。可変減衰器109は、減衰量の指示を反射電力調整器111から受け、減衰量の指示に従い、反射電力の減衰を行う。   In the waveform shaping circuit 112, as described above, for example, the variable phase shifter 108 and the variable attenuator 109 are connected in series. The waveform shaping circuit 112 adjusts the phase and amplitude of the reflected power based on the instruction value from the reflected power adjuster 111. That is, the variable phase shifter 108 receives a phase shift amount instruction from the reflected power adjuster 111 and performs a phase shift of the reflected power in accordance with the phase shift amount instruction. The variable attenuator 109 receives an instruction of attenuation from the reflected power adjuster 111, and attenuates reflected power according to the instruction of attenuation.

図1では反射電力は可変移相器108を通ったのちに、可変減衰器109を通るように示されているが、これらの順番は逆としてもよい。   In FIG. 1, the reflected power is shown passing through the variable attenuator 109 after passing through the variable phase shifter 108, but the order of these may be reversed.

可変移相器108には、いわゆる透過型のローデッドライン型移相器(図3参照)や、反射型のハイブリッド型移相器(図4参照)を用いることができる。   As the variable phase shifter 108, a so-called transmission-type loaded line type phase shifter (see FIG. 3) or a reflective hybrid phase shifter (see FIG. 4) can be used.

図3に示す透過型のローデッドライン型移相器は、移相器入力300と移相器出力301との間に伝送線路303が接続され、移相器入力300及び伝送線路303を結ぶラインとグランド電位との間に可変コンデンサ302aが接続され、伝送線路303及び移相器出力301を結ぶラインとグランド電位との間に可変コンデンサ302bが接続されている。伝送線路303の特性インピーダンスは、λ/4(λ:電力信号の波長)であり、例えば、50Ωである。   The transmission-type loaded line type phase shifter shown in FIG. 3 includes a transmission line 303 connected between the phase shifter input 300 and the phase shifter output 301, and a line connecting the phase shifter input 300 and the transmission line 303. A variable capacitor 302a is connected between the ground potential and a variable capacitor 302b is connected between the line connecting the transmission line 303 and the phase shifter output 301 and the ground potential. The characteristic impedance of the transmission line 303 is λ / 4 (λ: wavelength of the power signal), for example, 50Ω.

図4に示す反射型のハイブリッド型移相器は、移相器入力300と移相器出力301との間に伝送線路303aが接続され、移相器入力300及び伝送線路303aを結ぶラインとグランド電位との間に伝送線路303b及び可変コンデンサ302cが接続され、伝送線路303a及び移相器出力301を結ぶラインとグランド電位との間に伝送線路303c及び可変コンデンサ302dが接続されている。また、伝送線路303b及び可変コンデンサ302cを接続するノードと伝送線路303c及び可変コンデンサ302dを接続するノードとの間に伝送線路303dが接続されている。伝送線路303a及び伝送線路303dの特性インピーダンスは、ともに、λ/4(λ:電力信号の波長)であり、例えば50Ωである。伝送線路303b及び伝送線路303cの特性インピーダンスは、ともに、λ/4(λ:電力信号の波長)であり、例えばZである。 In the reflection type hybrid phase shifter shown in FIG. 4, a transmission line 303a is connected between a phase shifter input 300 and a phase shifter output 301, and a line connecting the phase shifter input 300 and the transmission line 303a and a ground. The transmission line 303b and the variable capacitor 302c are connected between the potential and the transmission line 303c and the variable capacitor 302d are connected between the line connecting the transmission line 303a and the phase shifter output 301 and the ground potential. A transmission line 303d is connected between a node connecting the transmission line 303b and the variable capacitor 302c and a node connecting the transmission line 303c and the variable capacitor 302d. The characteristic impedances of the transmission line 303a and the transmission line 303d are both λ / 4 (λ: wavelength of the power signal), for example, 50Ω. Characteristic impedance of the transmission line 303b and transmission line 303c are both, lambda / 4: a (lambda wavelength of the power signal), for example, Z 1.

また、可変減衰器109にはT型、Π型ネットワークを用いることができる。   The variable attenuator 109 can be a T-type or saddle-type network.

ただし、反射電力が数十%、すなわち数百Wから数kWに達している場合、一般に可変容量ダイオードなどの固体素子を用いた可変移相器、可変減衰器は耐圧や熱の問題で構成が困難となる。そのような場合は、後述のウィルキンソンカプラ(図5参照)などの無損失型電力合成器を用いるとよい。   However, when the reflected power reaches several tens of percent, that is, several hundred watts to several kW, variable phase shifters and variable attenuators that use solid state elements such as variable capacitance diodes are generally configured due to problems of withstand voltage and heat. It becomes difficult. In such a case, a lossless power combiner such as a Wilkinson coupler (see FIG. 5) described later may be used.

図5に示すウィルキンソンカプラは、合成器入力401a及び合成器出力400との間に伝送線路403aが接続され、合成器入力401b及び合成器出力400との間に伝送線路403bが接続されている。また、伝送線路403a及び合成器入力401aを接続するノードと伝送線路403b及び合成器入力401bを接続するノードとの間に非平衡吸収抵抗402が接続されている。伝送線路403a及び伝送線路403bの特性インピーダンスは、ともに、λ/4(λ:電力信号の波長)であり、例えば70.7Ωである。非平衡吸収抵抗402は、例えば、100Ωである。   In the Wilkinson coupler shown in FIG. 5, a transmission line 403 a is connected between the combiner input 401 a and the combiner output 400, and a transmission line 403 b is connected between the combiner input 401 b and the combiner output 400. Further, a non-equilibrium absorption resistor 402 is connected between a node connecting the transmission line 403a and the combiner input 401a and a node connecting the transmission line 403b and the combiner input 401b. The characteristic impedances of the transmission line 403a and the transmission line 403b are both λ / 4 (λ: wavelength of the power signal), for example, 70.7Ω. The non-equilibrium absorption resistor 402 is, for example, 100Ω.

なお、ウィルキンソンカプラなどの無損失型電力合成器は入力と出力とを入れ替えて用いると電力分配器としても用いることが可能である。すなわち、図5に示すウィルキンソンカプラにおいて、合成器出力400、合成器入力401a、401bを、それぞれ、分配器入力400、分配器出力401a、401bとする。   Note that a lossless power combiner such as a Wilkinson coupler can also be used as a power distributor if the input and output are interchanged. That is, in the Wilkinson coupler shown in FIG. 5, the synthesizer output 400 and the synthesizer inputs 401a and 401b are set as a distributor input 400 and distributor outputs 401a and 401b, respectively.

この電力分配器により、まず固体素子が使用可能な電力値まで反射電力を分配する。その後分配数に対応した複数の可変移相器、もしくは可変減衰器、もしくは可変移相器と可変減衰器とを備える複数の波形成形サブユニットを用いて移相、減衰を行い、その後再度無損失型電力合成器を用いて合成してもよい。すなわち、波形成形回路112は1つの波形成形ユニットを有し、その波形成形ユニットは、反射電力分配器、複数の波形成形サブユニット、及び反射電力合成器を有していても良い。波形成形回路112はその波形成形ユニットを複数有していても良い。この波形成形ユニットにより、反射電力が数十%、すなわち数百Wから数kWに達している場合でも、反射電力の移相及び減衰を行うことができる。   With this power distributor, the reflected power is first distributed to a power value that can be used by the solid state element. Then, phase shift and attenuation are performed using a plurality of variable phase shifters corresponding to the number of distributions, or a variable attenuator, or a plurality of waveform shaping subunits including variable phase shifters and variable attenuators, and then lossless again. You may synthesize | combine using a type | mold power combiner | synthesizer. That is, the waveform shaping circuit 112 includes one waveform shaping unit, and the waveform shaping unit may include a reflected power distributor, a plurality of waveform shaping subunits, and a reflected power synthesizer. The waveform shaping circuit 112 may have a plurality of waveform shaping units. With this waveform shaping unit, even when the reflected power reaches several tens of percent, that is, several hundred W to several kW, the phase and attenuation of the reflected power can be performed.

波形成形ユニットでは、反射電力分配器が、サーキュレータ102により分離された反射電力を複数の反射電力に分配する。反射電力分配器は、例えば、ウィルキンソンカプラ(図5参照)などの無損失型電力合成器の入力と出力とを入れ替えたものである。複数の波形成形サブユニットは、反射電力分配器により分配された複数の反射電力に対して移相及び減衰の少なくとも一方を行う。すなわち、各波形成形サブユニットは、上述のような可変移相器及び可変減衰器の少なくとも一方を有していても良い。可変移相器は、例えば、透過型のローデッドライン型移相器(図3参照)又は反射型のハイブリッド型移相器(図4参照)である。反射電力合成器は、複数の波形成形サブユニットから出力された複数の反射電力を合成する。反射電力合成器は、例えば、ウィルキンソンカプラ(図5参照)などの無損失型電力合成器である。なお、波形成形サブユニットにフィルタを備え、高調波などの除去を同時に行ってもよい。   In the waveform shaping unit, the reflected power distributor distributes the reflected power separated by the circulator 102 into a plurality of reflected powers. The reflected power distributor is obtained by switching the input and output of a lossless power combiner such as a Wilkinson coupler (see FIG. 5). The plurality of waveform shaping subunits perform at least one of phase shifting and attenuation on the plurality of reflected power distributed by the reflected power distributor. That is, each waveform shaping subunit may include at least one of the variable phase shifter and the variable attenuator as described above. The variable phase shifter is, for example, a transmission type loaded line type phase shifter (see FIG. 3) or a reflection type hybrid phase shifter (see FIG. 4). The reflected power combiner combines a plurality of reflected powers output from the plurality of waveform shaping subunits. The reflected power combiner is a lossless power combiner such as a Wilkinson coupler (see FIG. 5). Note that a filter may be provided in the waveform shaping subunit to remove harmonics and the like at the same time.

波形成形回路112により移相及び減衰が施された反射電力は電力合成器101に入力される。また、高周波電源104から出力された電力も電力合成器101に入力される。そして、電力合成器101は、高周波電源104の出力電力と反射電力とを合成し、その合成した電力をサーキュレータ102及び整合器103経由で再度変動負荷FLに供給する。   The reflected power phase-shifted and attenuated by the waveform shaping circuit 112 is input to the power combiner 101. The power output from the high frequency power supply 104 is also input to the power combiner 101. The power combiner 101 combines the output power of the high frequency power supply 104 and the reflected power, and supplies the combined power to the variable load FL again via the circulator 102 and the matching unit 103.

電力合成器101には、ウィルキンソンカプラ(図5参照)やブランチラインカプラなどの無損失型の合成器を使用するのが好ましい。例えば1:1の合成を行う際のウィルキンソンカプラの回路を図5に示す。図5では1:1の合成を図示しているが、1:n(n≠1)の合成となるように回路を構成することも可能である。ウィルキンソンカプラには非平衡吸収抵抗402が入っているが、振幅と位相とをそろえて入力すると非平衡吸収抵抗402両端での電位が等しくなるため、損失を最小に抑えることが可能である。   The power combiner 101 is preferably a lossless combiner such as a Wilkinson coupler (see FIG. 5) or a branch line coupler. For example, a Wilkinson coupler circuit for 1: 1 synthesis is shown in FIG. In FIG. 5, the 1: 1 synthesis is illustrated, but it is also possible to configure the circuit so that the 1: n (n ≠ 1) synthesis. The Wilkinson coupler includes a non-equilibrium absorption resistor 402. However, if the amplitude and phase are input together, the potentials at both ends of the non-equilibrium absorption resistor 402 are equalized, so that loss can be minimized.

なお、ウィルキンソンカプラやブランチラインカプラでは通常λ/4線路が必要なため、10MHz〜100MHz程度の比較的低い発振周波数では設置面積が大きくなりがちである。そのため、図6に示す集中定数回路型のものを用いてもよい。この場合、設置面積を大幅に小さくすることができる。   Wilkinson couplers and branch line couplers usually require a λ / 4 line, so the installation area tends to be large at a relatively low oscillation frequency of about 10 MHz to 100 MHz. Therefore, the lumped constant circuit type shown in FIG. 6 may be used. In this case, the installation area can be greatly reduced.

図6に示す集中定数回路型のウィルキンソンカプラは、合成器入力401a及び合成器出力400との間にインダクタ403a1が接続され、合成器入力401b及び合成器出力400との間にインダクタ403b1が接続されている。また、インダクタ403a1、インダクタ403b1、及び合成器出力400を接続するラインとグランド電位との間にコンデンサ403cが接続され、インダクタ403a1及び合成器入力401aを接続するラインとグランド電位との間にコンデンサ403a2が接続され、インダクタ403b1及び合成器入力401bを接続するラインとグランド電位との間にコンデンサ403b2が接続されている。また、インダクタ403a1、コンデンサ403a2、及び合成器入力401aを接続するノードとインダクタ403b1、コンデンサ403b2、及び合成器入力401bを接続するノードとの間に非平衡吸収抵抗402が接続されている。インダクタ403a1及びインダクタ403b1のインダクタンスは、ともに、例えば187.6nHである。コンデンサ403a2及びコンデンサ403b2の容量は、ともに、例えば37.5pFである。コンデンサ403cの容量は、例えば70.5pFである。非平衡吸収抵抗402は、例えば、100Ωである。   The lumped constant circuit type Wilkinson coupler shown in FIG. 6 has an inductor 403a1 connected between the synthesizer input 401a and the synthesizer output 400, and an inductor 403b1 connected between the synthesizer input 401b and the synthesizer output 400. ing. A capacitor 403c is connected between the line connecting the inductor 403a1, the inductor 403b1, and the combiner output 400 and the ground potential, and the capacitor 403a2 is connected between the line connecting the inductor 403a1 and the combiner input 401a and the ground potential. And a capacitor 403b2 is connected between the line connecting the inductor 403b1 and the combiner input 401b and the ground potential. Further, a non-equilibrium absorption resistor 402 is connected between a node connecting the inductor 403a1, the capacitor 403a2, and the combiner input 401a and a node connecting the inductor 403b1, the capacitor 403b2, and the combiner input 401b. The inductances of the inductor 403a1 and the inductor 403b1 are both 187.6 nH, for example. The capacitances of the capacitor 403a2 and the capacitor 403b2 are both 37.5 pF, for example. The capacity of the capacitor 403c is, for example, 70.5 pF. The non-equilibrium absorption resistor 402 is, for example, 100Ω.

以上のように、実施の形態1では、サーキュレータ102が反射電力を分離し、位相・振幅調整回路が、その分離された反射電力の位相及び振幅を調整し、電力合成部が、その調整された反射電力と高周波電源104からの出力電力とを合成してサーキュレータ102へ入力する。これにより、合成の際における電力損失を抑制しながら、変動負荷からの反射電力を元の変動負荷に再度供給することができるので、電力利用効率(=負荷で消費する電力/電源からの供給電力)を向上できる。   As described above, in the first embodiment, the circulator 102 separates the reflected power, the phase / amplitude adjustment circuit adjusts the phase and amplitude of the separated reflected power, and the power combiner adjusts the adjusted power. The reflected power and the output power from the high frequency power source 104 are combined and input to the circulator 102. As a result, the reflected power from the variable load can be supplied again to the original variable load while suppressing the power loss during synthesis, so that the power utilization efficiency (= power consumed by the load / power supplied from the power source) ) Can be improved.

特に成膜均一性を高めるために変調をかけると反射電力が数十%にも及ぶという実験結果が出ている一方で、微結晶シリコンなどの成膜では数十kWクラスの電力を用いることもあるため、このような電力利用効率の向上技術は産業上非常に有用なものである。   In particular, experimental results show that the reflected power reaches several tens of percent when modulation is applied to improve film formation uniformity, while power of several tens of kW class may be used for film formation of microcrystalline silicon and the like. For this reason, such a technique for improving the power utilization efficiency is very useful industrially.

具体的には、反射電力調整器111が、サーキュレータ102により分離された反射電力に対する位相及び振幅の変更量を決定し、波形成形回路112が、反射電力調整器111により決定された位相及び振幅の変更量に従って、サーキュレータ102により分離された反射電力の位相及び振幅を変更する。これにより、反射電力の位相及び振幅を調整できる。   Specifically, the reflected power adjuster 111 determines the amount of phase and amplitude change for the reflected power separated by the circulator 102, and the waveform shaping circuit 112 determines the phase and amplitude determined by the reflected power adjuster 111. The phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator 102 are changed according to the change amount. Thereby, the phase and amplitude of reflected power can be adjusted.

より具体的には、方向性結合器110が、サーキュレータ102により分離された反射電力の位相及び振幅を検出し、反射電力調整器111が、高周波電源104から出力された電力の位相及び振幅と方向性結合器110により検出された反射電力の位相及び振幅とに基づいて、フィードバック制御を行う。これにより、反射電力の位相及び振幅を調整できる。   More specifically, the directional coupler 110 detects the phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator 102, and the reflected power adjuster 111 detects the phase, amplitude, and direction of the power output from the high frequency power supply 104. Feedback control is performed based on the phase and amplitude of the reflected power detected by the sex coupler 110. Thereby, the phase and amplitude of reflected power can be adjusted.

さらに具体的には、反射電力調整器111が、高周波電源104から出力された電力の位相が方向性結合器110により検出された反射電力の位相に一致し、かつ、高周波電源104から出力された電力の振幅に対する方向性結合器110により検出された反射電力の振幅の比率が目標値に一致するように、位相及び振幅の変更量を決定する。これにより、反射電力調整器111は、フィードバック制御を行うことができる。   More specifically, the reflected power adjuster 111 has the phase of the power output from the high-frequency power source 104 coincides with the phase of the reflected power detected by the directional coupler 110 and is output from the high-frequency power source 104. The amount of change in phase and amplitude is determined so that the ratio of the amplitude of the reflected power detected by the directional coupler 110 to the amplitude of the power matches the target value. Thereby, the reflected power adjuster 111 can perform feedback control.

また、実施の形態1では、サーキュレータ102と変動負荷FLとの間に配された整合器103が、電力合成器101が動作可能となる反射電力が変動負荷FLからサーキュレータ102へ供給されるような整合条件を有している。これにより、負荷整合となり反射が無くなることのないように、すなわち不整合となるようにあえて整合条件をずらして常に電力合成器101が動作できる量の電力を反射させることができる。   Further, in the first embodiment, the matching unit 103 disposed between the circulator 102 and the variable load FL is configured so that the reflected power that enables the power combiner 101 to be supplied from the variable load FL to the circulator 102. Has matching conditions. As a result, it is possible to reflect an amount of power that the power combiner 101 can always operate by deviating the matching conditions so that the load matching is not lost and the reflection is not lost, that is, the mismatch is made.

実施の形態2.
実施の形態2にかかる高周波電力供給装置600について図7を用いて説明する。図7は、高周波電力供給装置600の構成を示す図である。以下では、実施の形態1との相違点を中心に説明を行う。
Embodiment 2. FIG.
A high frequency power supply apparatus 600 according to the second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of the high-frequency power supply device 600. Below, it demonstrates centering on difference with Embodiment 1. FIG.

高周波電力供給装置600は、未知の変動負荷FLに給電するときに主として用いられる構成として、スイッチ602a、抵抗負荷601、及びスイッチ602bをさらに備える。   The high frequency power supply apparatus 600 further includes a switch 602a, a resistance load 601 and a switch 602b as a configuration mainly used when power is supplied to an unknown variable load FL.

スイッチ602aは、高周波電源104の出力の接続を電力合成器101の第1の入力ポート101aと、サーキュレータ102の第1のポート102aとに切り替えられるように配置されている。すなわち、スイッチ602aは、高周波電源104が電力合成器101に接続された第1の状態と高周波電源104がサーキュレータ102に接続された第2の状態とを切り替える。   The switch 602 a is arranged so that the connection of the output of the high-frequency power source 104 can be switched between the first input port 101 a of the power combiner 101 and the first port 102 a of the circulator 102. That is, the switch 602 a switches between a first state in which the high-frequency power source 104 is connected to the power combiner 101 and a second state in which the high-frequency power source 104 is connected to the circulator 102.

抵抗負荷601は、方向性結合器110とグランド電位との間に配されている。例えば、スイッチ602bとグランド電位との間に接続されている。   The resistive load 601 is disposed between the directional coupler 110 and the ground potential. For example, the switch 602b is connected between the ground potential.

スイッチ602bは、方向性結合器110の出力の接続を波形成形回路112と、抵抗負荷601とに切り替えられるよう配置されている。すなわち、スイッチ602bは、方向性結合器110が波形成形回路112に接続された第3の状態と方向性結合器110が抵抗負荷601に接続された第4の状態とを切り替える。   The switch 602b is arranged so that the output connection of the directional coupler 110 can be switched between the waveform shaping circuit 112 and the resistance load 601. That is, the switch 602b switches between the third state in which the directional coupler 110 is connected to the waveform shaping circuit 112 and the fourth state in which the directional coupler 110 is connected to the resistive load 601.

例えば、図1の構成で未知の変動負荷FLに給電を行う際、給電直後は高周波電力供給装置100内の制御パラメータも未知のため、反射電力の移相量、減衰量の制御が発散する可能性がある。また高周波電源104の出力電力と反射電力の振幅比率が所望の値に満たない可能性があり、このような場合では電力合成器101が過負荷状態になり損傷する恐れがある。   For example, when power is supplied to an unknown variable load FL with the configuration of FIG. 1, the control parameters in the high-frequency power supply apparatus 100 are unknown immediately after the power supply, so that the control of the amount of phase shift and attenuation of the reflected power can diverge. There is sex. In addition, there is a possibility that the amplitude ratio between the output power and the reflected power of the high frequency power supply 104 does not reach a desired value. In such a case, the power combiner 101 may be overloaded and damaged.

そこで、本実施の形態では、未知の変動負荷FLに給電を行う際は、まずスイッチ602aにより高周波電源104の出力をサーキュレータ102の第1のポート102aに直結し、かつスイッチ602bにより方向性結合器110の出力を抵抗負荷601に接続する。これにより、高周波電力供給装置600は、反射電力を抵抗負荷601に捨てる構成となる。この構成において反射電力の振幅、位相について情報を取得し、反射電力調整器111、および整合器103を制御する図示しない制御器の制御パラメータをそれぞれ適切に設定する。   Therefore, in the present embodiment, when power is supplied to the unknown variable load FL, first, the output of the high-frequency power source 104 is directly connected to the first port 102a of the circulator 102 by the switch 602a, and the directional coupler is connected by the switch 602b. The output of 110 is connected to the resistance load 601. Thereby, the high frequency power supply apparatus 600 is configured to discard the reflected power to the resistance load 601. In this configuration, information on the amplitude and phase of the reflected power is acquired, and control parameters of a controller (not shown) that controls the reflected power adjuster 111 and the matching unit 103 are set appropriately.

その後、スイッチ602aにより高周波電源104の出力を電力合成器101の第1の入力ポート101aに接続し、かつスイッチ602bにより方向性結合器110の出力を波形成形回路112に接続する。これにより、高周波電力供給装置600は、実施の形態1で示す反射電力を変動負荷FLに再度供給する構成と同様の構成になる。   Thereafter, the output of the high-frequency power source 104 is connected to the first input port 101a of the power combiner 101 by the switch 602a, and the output of the directional coupler 110 is connected to the waveform shaping circuit 112 by the switch 602b. Thereby, the high frequency electric power supply apparatus 600 becomes the structure similar to the structure which supplies the reflected power shown in Embodiment 1 again to the fluctuation | variation load FL.

このように、実施の形態2では、反射電力調整器111、および整合器103を制御する図示しない制御器の制御パラメータは適切に設定された状態で実施の形態1と同様の構成に切り替えて動作させるため、電力合成器101の損傷などの不具合を回避することができる。   As described above, in the second embodiment, the control parameters of the controller (not shown) that controls the reflected power adjuster 111 and the matching unit 103 are appropriately set and switched to the same configuration as in the first embodiment. Therefore, problems such as damage to the power combiner 101 can be avoided.

なお、方向性結合器110により検出された結果に基づいて、図示しない制御器により、反射電力が閾値より小さいと判断された場合は、スイッチ602aにより高周波電源104の出力をサーキュレータ102の第1のポート102aに直結し、かつスイッチ602bにより方向性結合器110の出力を抵抗負荷601に接続し、反射電力を抵抗負荷601に捨てる構成のまま使用することもできる。また、方向性結合器110により検出された結果に基づいて、図示しない制御器により、反射電力が閾値より大きいと判断された場合は、上記の実施の形態2と同様に動作するようにしてもよい。   If the controller (not shown) determines that the reflected power is smaller than the threshold based on the result detected by the directional coupler 110, the output of the high-frequency power source 104 is sent to the first circulator 102 by the switch 602a. It is also possible to use the configuration in which the output of the directional coupler 110 is connected directly to the port 102a and the output of the directional coupler 110 is connected to the resistance load 601 by the switch 602b, and the reflected power is discarded to the resistance load 601. Further, based on the result detected by the directional coupler 110, if a controller (not shown) determines that the reflected power is larger than the threshold value, the same operation as in the second embodiment is performed. Good.

実施の形態3.
本実施の形態では、図1に示す高周波電力供給装置100を図2に示すプラズマ処理装置200に接続し、シランガス(SiH)と水素ガス(H)との混合プラズマを発生させ、ガラス基板上に微結晶シリコン膜を堆積させた例について説明する。
Embodiment 3 FIG.
In the present embodiment, the high-frequency power supply apparatus 100 shown in FIG. 1 is connected to the plasma processing apparatus 200 shown in FIG. 2, and a mixed plasma of silane gas (SiH 4 ) and hydrogen gas (H 2 ) is generated, whereby a glass substrate is obtained. An example in which a microcrystalline silicon film is deposited thereon will be described.

被処理基板上にシリコン薄膜を成膜するには、例えば、シリコン源としてモノシラン(SiH)ガス、キャリアガスとして水素(H)ガスを用い、それらを混合したガスを成膜ガスとして用いる。成膜ガスはガス供給ポート205を通して電極ブロック203内部に供給され、シャワープレート204に構成した多数のアパーチャを通して対向するステージ202間の放電領域206へと導入される。電極ブロック203には高周波電力が供給されており、放電領域206中の成膜ガスは高周波電力により分解され、高周波プラズマを生じる。この過程でSiH、SiH、SiH、Si、Hなどの活性種が生成され、これらの活性種が被処理基板207に入射し、被処理基板207表面上に非晶質あるいは微結晶のシリコンを形成する。高周波プラズマを一定時間継続した結果として、被処理基板207上に非晶質あるいは微結晶質のシリコン薄膜が成膜される。 In order to form a silicon thin film on a substrate to be processed, for example, monosilane (SiH 4 ) gas is used as a silicon source, hydrogen (H 2 ) gas is used as a carrier gas, and a gas obtained by mixing them is used as a film forming gas. The deposition gas is supplied into the electrode block 203 through the gas supply port 205 and is introduced into the discharge region 206 between the opposing stages 202 through a large number of apertures formed in the shower plate 204. High frequency power is supplied to the electrode block 203, and the deposition gas in the discharge region 206 is decomposed by the high frequency power to generate high frequency plasma. In this process, active species such as SiH 3 , SiH 2 , SiH, Si, and H are generated, and these active species enter the substrate 207 to be processed, and amorphous or microcrystalline silicon is formed on the surface of the substrate 207 to be processed. Form. As a result of continuing the high frequency plasma for a certain time, an amorphous or microcrystalline silicon thin film is formed on the substrate 207 to be processed.

以下、図1に示す高周波電力供給装置を図2に示すプラズマ処理装置に接続し、シランガス(SiH)と水素ガス(H)との混合ガスで高周波プラズマを発生させ、ガラス基板上に微結晶シリコン膜を堆積させた実験について説明する。 1 is connected to the plasma processing apparatus shown in FIG. 2, and high-frequency plasma is generated with a mixed gas of silane gas (SiH 4 ) and hydrogen gas (H 2 ), and then finely formed on the glass substrate. An experiment in which a crystalline silicon film is deposited will be described.

真空排気した真空チャンバ201内のステージ202に被処理基板207として1400mm×1100mmのガラス基板(厚み:4mm)を設置し、ステージ202に内蔵されている図示されないシースヒータを用いて200℃に加熱した。次に、電極ブロック203と被処理基板207との間隔が5mmになるようにステージ202の高さ位置を設定した。この状態で、電極ブロック203のガス供給ポート205にSiHガスとHガスをそれぞれ1slmと50slmの流量で供給し、放電領域206内のガス圧力が1000Paとなるよう排気速度を調整した。ガス圧力が安定した後、電極ブロック203側に前記高周波電力供給装置100を接続してSiH/H混合プラズマを発生させ、高周波電力を平均20kW給電した状態で20分間成膜を行った。成膜特性の均一化のために10kHzの変調周波数で位相変調をかけて成膜を行ったところ、上記の条件で膜厚1μmのシリコン薄膜を成膜すると、約30%の反射電力を抵抗負荷で消費していたため、電力利用効率は時間平均で約70%であった。 A 1400 mm × 1100 mm glass substrate (thickness: 4 mm) was placed on the stage 202 in the vacuum chamber 201 that had been evacuated, and heated to 200 ° C. using a sheath heater (not shown) built in the stage 202. Next, the height position of the stage 202 was set so that the distance between the electrode block 203 and the substrate to be processed 207 was 5 mm. In this state, SiH 4 gas and H 2 gas were supplied to the gas supply port 205 of the electrode block 203 at flow rates of 1 slm and 50 slm, respectively, and the exhaust speed was adjusted so that the gas pressure in the discharge region 206 was 1000 Pa. After the gas pressure was stabilized, the high-frequency power supply apparatus 100 was connected to the electrode block 203 side to generate a SiH 4 / H 2 mixed plasma, and film formation was performed for 20 minutes in a state where high-frequency power was fed at an average of 20 kW. When film formation was performed with phase modulation at a modulation frequency of 10 kHz to make the film formation characteristics uniform, when a 1 μm-thick silicon thin film was formed under the above conditions, a reflected load of about 30% was applied to the resistance load. The power use efficiency was about 70% on an average over time.

一方、図1に示す装置を用いて同条件で成膜を行ったところ、今回は高周波電源の出力電力:反射電力=4:1で合成するため、実効的には高周波電源の出力電力の125%を負荷に供給することになる。したがって電力反射率が30%のため、電力利用効率は125×(1−0.3)=87.5%に向上した。作製した薄膜を太陽電池に利用することを想定して、ラマン分光法によって結晶シリコンの形成比率を調査したところ十分なピーク強度比率が得られ、形成比率の面内均一性も実用範囲内であることを確認することが出来た。このことから、実用的な基板サイズにおいても、特性の優れたシリコン膜の成膜が可能であるとの結論を得た。   On the other hand, when film formation was performed using the apparatus shown in FIG. 1 under the same conditions, this time, since synthesis is performed with the output power of the high-frequency power source: reflected power = 4: 1, the output power of the high-frequency power source is effectively 125. % Will be supplied to the load. Therefore, since the power reflectance is 30%, the power utilization efficiency is improved to 125 × (1−0.3) = 87.5%. Assuming that the prepared thin film is used for solar cells, the formation ratio of crystalline silicon was investigated by Raman spectroscopy. A sufficient peak intensity ratio was obtained, and the in-plane uniformity of the formation ratio was within the practical range. I was able to confirm that. From this, it was concluded that a silicon film having excellent characteristics can be formed even with a practical substrate size.

本実施の形態では、ガス流量、圧力、高周波電力等のパラメータに関して数値を示しているが、これらの数値は適宜変更可能である。また、シリコン薄膜形成のための成膜ガスとしてSiHとHの混合ガスの場合について説明したが、さらに、Ar、Ne等の希ガスを添加させてもよい。その他、プロセスの目的に応じて適切なガス種が選択される。 In the present embodiment, numerical values are shown for parameters such as gas flow rate, pressure, and high frequency power, but these numerical values can be changed as appropriate. Further, the description has been given of the mixed gas of SiH 4 and H 2 as the film forming gas for forming a silicon thin film, further, Ar, may be added to rare gas Ne, and the like. In addition, an appropriate gas type is selected according to the purpose of the process.

なお、本発明のプラズマ処理装置はプラズマエッチング装置、アッシング装置、スパッタリング装置、イオン注入装置などにも適用することが出来る。   Note that the plasma processing apparatus of the present invention can also be applied to a plasma etching apparatus, an ashing apparatus, a sputtering apparatus, an ion implantation apparatus, and the like.

また、上記では横型の装置について説明を行ったが、この発明のプラズマ処理装置は縦型にも適用可能である。どちらの型にするかは当該プラズマ装置の用途等に応じて適宜選択が可能である。この発明については、上述した以外にも種々の変形、修飾、組み合わせ等が可能である。   In the above description, the horizontal apparatus has been described. However, the plasma processing apparatus of the present invention can also be applied to a vertical apparatus. Which type is selected can be selected as appropriate according to the use of the plasma apparatus. The present invention can be variously modified, modified, combined, etc. other than those described above.

以上のように、本発明にかかる高周波電力供給装置、プラズマ処理装置、及び半導体薄膜の製造方法は、半導体薄膜の成膜に有用である。   As described above, the high-frequency power supply apparatus, plasma processing apparatus, and semiconductor thin film manufacturing method according to the present invention are useful for forming a semiconductor thin film.

100 高周波電力供給装置
101 電力合成器
102 サーキュレータ
103 整合器
104 高周波電源
105 位相・振幅制御回路
106 高周波発振器
107 高周波増幅器
108 可変移相器
109 可変減衰器
110 方向性結合器
111 反射電力調整器
112 波形成形回路
200 プラズマ処理装置
201 真空チャンバ
202 ステージ
203 電極ブロック
204 シャワープレート
205 ガス供給ポート
206 放電領域
207 被処理基板
300 移相器入力
301 移相器出力
302a、302b 可変コンデンサ
303、303a〜303d 伝送線路
400 合成器出力/分配器入力
401a、401b 合成器入力/分配器出力
402 非平衡吸収抵抗
403a、403b 伝送線路
403a1、403b1 インダクタ
403a2、403b2、403c コンデンサ
600 高周波電力供給装置
601 抵抗負荷
602 スイッチ
FL 変動負荷
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 High frequency electric power supply apparatus 101 Power combiner 102 Circulator 103 Matching device 104 High frequency power supply 105 Phase / amplitude control circuit 106 High frequency oscillator 107 High frequency amplifier 108 Variable phase shifter 109 Variable attenuator 110 Directional coupler 111 Reflected power adjuster 112 Waveform Molding circuit 200 Plasma processing apparatus 201 Vacuum chamber 202 Stage 203 Electrode block 204 Shower plate 205 Gas supply port 206 Discharge area 207 Substrate 300 Phase shifter input 301 Phase shifter output 302a, 302b Variable capacitor 303, 303a-303d Transmission line 400 Synthesizer output / distributor input 401a, 401b Synthesizer input / distributor output 402 Unbalanced absorption resistor 403a, 403b Transmission line 403a1, 403b1 Inductor 4 3a2,403b2,403c capacitor 600 high-frequency power supply device 601 resistive load 602 switches FL variable load

Claims (12)

変動負荷に高周波電力を供給する高周波電力供給装置であって、
高周波電源と、
前記高周波電源と前記変動負荷との間に配され、前記変動負荷からの反射電力を分離するサーキュレータと、
前記サーキュレータにより分離された反射電力の位相及び振幅を調整する調整部と、
前記高周波電源から出力された電力と前記調整部により調整された反射電力とを合成して前記サーキュレータへ出力する電力合成部と、
を備えたことを特徴とする高周波電力供給装置。
A high frequency power supply device for supplying high frequency power to a variable load,
A high frequency power supply,
A circulator arranged between the high-frequency power source and the variable load, and separating reflected power from the variable load;
An adjustment unit for adjusting the phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator;
A power combining unit that combines the power output from the high-frequency power source and the reflected power adjusted by the adjustment unit and outputs the combined power to the circulator;
A high-frequency power supply device comprising:
前記調整部は、
前記サーキュレータにより分離された反射電力に対する位相及び振幅の変更量を決定する決定部と、
前記決定部により決定された位相及び振幅の変更量に従って、前記サーキュレータにより分離された反射電力の位相及び振幅を変更する波形成形部と、
を有する
ことを特徴とする請求項1に記載の高周波電力供給装置。
The adjustment unit is
A determination unit for determining a change amount of a phase and an amplitude with respect to the reflected power separated by the circulator;
A waveform shaping unit that changes the phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator according to the phase and amplitude change amount determined by the determination unit;
The high-frequency power supply device according to claim 1, comprising:
前記調整部は、前記サーキュレータにより分離された反射電力の位相及び振幅を検出する検出部をさらに有し、
前記決定部は、前記高周波電源から出力された電力の位相及び振幅と前記検出部により検出された反射電力の位相及び振幅とに基づいて、フィードバック制御を行う
ことを特徴とする請求項2に記載の高周波電力供給装置。
The adjustment unit further includes a detection unit that detects the phase and amplitude of the reflected power separated by the circulator,
The said determination part performs feedback control based on the phase and amplitude of the electric power output from the said high frequency electric power source, and the phase and amplitude of the reflected electric power detected by the said detection part. High frequency power supply device.
前記決定部は、前記高周波電源から出力された電力の位相が前記検出部により検出された反射電力の位相に一致し、かつ、前記高周波電源から出力された電力の振幅に対する前記検出部により検出された反射電力の振幅の比率が目標値に一致するように、位相及び振幅の変更量を決定する
ことを特徴とする請求項3に記載の高周波電力供給装置。
The determination unit is detected by the detection unit with respect to the amplitude of the power output from the high-frequency power source and the phase of the power output from the high-frequency power source matches the phase of the reflected power detected by the detection unit. 4. The high frequency power supply apparatus according to claim 3, wherein the amount of change of the phase and amplitude is determined so that the ratio of the amplitude of the reflected power matches the target value.
前記高周波電源は、少なくとも1つの変調機構を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の高周波電力供給装置。
The high-frequency power supply apparatus according to claim 2, wherein the high-frequency power source includes at least one modulation mechanism.
前記決定部は、前記高周波電源の変調信号から予測した反射電力の位相及び振幅に基づいて、フィードフォワード制御を行う
ことを特徴とする請求項5に記載の高周波電力供給装置。
The high-frequency power supply apparatus according to claim 5, wherein the determination unit performs feedforward control based on a phase and an amplitude of reflected power predicted from a modulation signal of the high-frequency power source.
前記波形成形部は、少なくとも1つの波形成形ユニットを有し、
前記波形成形ユニットは、
前記サーキュレータにより分離された反射電力を複数の反射電力に分配する反射電力分配器と、
前記反射電力分配器により分配された複数の反射電力に対して移相及び減衰の少なくとも一方を行う複数の波形成形サブユニットと、
前記複数の波形成形サブユニットから出力された複数の反射電力を合成する反射電力合成器と、
を有する
ことを特徴とする請求項2に記載の高周波電力供給装置。
The corrugated part has at least one corrugated unit,
The corrugated unit is
A reflected power distributor for distributing the reflected power separated by the circulator to a plurality of reflected powers;
A plurality of waveform shaping subunits that perform at least one of phase shifting and attenuation with respect to the plurality of reflected power distributed by the reflected power distributor;
A reflected power combiner that combines a plurality of reflected powers output from the plurality of waveform shaping subunits;
The high-frequency power supply device according to claim 2, wherein
前記電力合成部は、集中定数回路として構成されている
ことを特徴とする請求項1から7のいずれか1項に記載の高周波電力供給装置。
The high-frequency power supply apparatus according to claim 1, wherein the power combining unit is configured as a lumped constant circuit.
前記高周波電源が前記電力合成部に接続された第1の状態と前記高周波電源が前記サーキュレータに接続された第2の状態とを切り替える第1のスイッチと、
前記検出部とグランド電位との間に配された抵抗負荷と、
前記検出部が前記波形成形部に接続された第3の状態と前記検出部が前記抵抗負荷に接続された第4の状態とを切り替える第2のスイッチと、
をさらに備えた
ことを特徴とする請求項3に記載の高周波電力供給装置。
A first switch that switches between a first state in which the high-frequency power source is connected to the power combiner and a second state in which the high-frequency power source is connected to the circulator;
A resistive load disposed between the detection unit and the ground potential;
A second switch for switching between a third state in which the detection unit is connected to the waveform shaping unit and a fourth state in which the detection unit is connected to the resistive load;
The high-frequency power supply device according to claim 3, further comprising:
前記電力合成部が動作可能となる反射電力が前記変動負荷から前記サーキュレータへ供給される整合条件を有し、前記サーキュレータと前記変動負荷との間に配された整合器をさらに備えた
ことを特徴とする請求項1から9のいずれか1項に記載の高周波電力供給装置。
The apparatus further includes a matching unit disposed between the circulator and the variable load, having a matching condition in which the reflected power that enables the power combiner to operate is supplied from the variable load to the circulator. The high-frequency power supply device according to any one of claims 1 to 9.
請求項1から10のいずれか1項に記載の高周波電力供給装置と、
真空チャンバと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記高周波電力供給装置から電力が供給される第1の電極として機能し、プラズマ生成ガスを被処理基板に供給するシャワープレートと、
前記真空チャンバ内に配置され、前記被処理基板が載置される第2の電極として機能するステージと、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
A high-frequency power supply device according to any one of claims 1 to 10,
A vacuum chamber;
A shower plate disposed in the vacuum chamber, functioning as a first electrode to which power is supplied from the high-frequency power supply device, and supplying a plasma generation gas to a substrate to be processed;
A stage that is disposed in the vacuum chamber and functions as a second electrode on which the substrate to be processed is placed;
A plasma processing apparatus comprising:
請求項11に記載のプラズマ処理装置を用いて被処理基板上に半導体薄膜を成膜する
ことを特徴とする半導体薄膜の製造方法。
A method for producing a semiconductor thin film, comprising: forming a semiconductor thin film on a substrate to be processed using the plasma processing apparatus according to claim 11.
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