等离子体处理装置和检测电路制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种等离子体处理装置和检测电路。等离子体处理装置(10)包括腔室(17)、高频电源(14)、匹配电路(15)、信号同步处理部(20)和控制量计算部(12)。匹配电路(15)使腔室(17)内的等离子体与高频电源(14)之间的阻抗相匹配。信号同步处理部(20)计算腔室(17)内的等离子体的阻抗。控制量计算部(12)基于由信号同步处理部(20)计算出的阻抗，控制要供给到腔室(17)内的高频电力的频率、高频电力的大小和匹配电路(15)的阻抗。而且，信号同步处理部(20)和控制量计算部(12)设置在一个基板(11)上。由此，能够迅速地进行稳定的等离子体点火。

Plasma processing device and detection circuit

The invention relates to a plasma processing device and a detection circuit. The plasma processing device (10) comprises a chamber (17), a high frequency power supply (14), a matching circuit (15), a signal synchronization processing unit (20) and a control quantity calculation unit (12). The matching circuit (15) matches the impedance between the plasma in the chamber (17) and the high frequency power supply (14). The signal synchronization processing unit (20) calculates the plasma impedance in the chamber (17). The control quantity calculation unit (12) controls the frequency of the high frequency power to be supplied to the chamber (17), the size of the high frequency power and the impedance of the matching circuit (15) based on the impedance calculated by the signal synchronization processing unit (20). Furthermore, the signal synchronization processing unit (20) and the control quantity calculation unit (12) are arranged on a board (11). As a result, stable plasma ignition can be carried out rapidly.

【技术实现步骤摘要】
等离子体处理装置和检测电路
本专利技术的各个方面和实施方式涉及等离子体处理装置和检测电路。
技术介绍
在使用了等离子体的半导体晶片的蚀刻处理中，将利用蚀刻形成的孔或槽控制为所期望的形状这一点是重要的。利用蚀刻形成的孔或者槽的形状受到等离子体中的自由基与离子之比等的影响。等离子体中的自由基与离子之比等由例如向等离子体供给的高频电力的大小和频率等控制。另外，通过对要供给到等离子体的高频电力进行脉冲调制，也能够精度良好地控制等离子体中的自由基与离子之比等。当对等离子体施加脉冲调制后的高频电力时，要求跟随由脉冲调制引起的急速上升和下降而高速地进行高频电源与等离子体的阻抗匹配。作为阻抗匹配的高速化的方案，考虑通过调整高频电源的频率来高速地进行高频电源与等离子体的阻抗匹配。现有技术文献专利文献专利文献1：日本特开平10-64696号公报专利文献2：日本特开2017-73247号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题然而，根据处理条件和腔室的状态的不同，存在等离子体灭火或者不稳定的情况。在现有的等离子体处理装置中，高频电源执行电力控制和匹配频率的控制，匹配器执行阻抗控制，高频电源与匹配器不协同而各自独立地执行处理。因此，有时由高频电源和匹配器进行的各控制彼此发生干涉。由此，认为会引起控制振荡，等离子体灭火或者不稳定。作为用于解决该问题的一个方案，例如考虑对各控制中使用的检测量进行滤波，使控制平稳。然而，该方案根据条件的不同，有时不能防止控制振荡。而且，在现有的等离子体处理装置中，由于匹配处理需要花费时间，因此若利用周期较短的脉冲对高频电力进行调制，那么在脉冲打开的期间内可能无法结束匹配处理，残留有反射波。因此，当在多个等离子体处理装置中进行脉冲调制时，有时不能控制到反射波的程度，而产生偏差。因此，要求一种等离子体处理装置，即使在使用由周期短的脉冲调制而得的高频电力的情况下，也能够在短时间内完成阻抗的匹配处理，迅速地进行稳定的等离子体点火。解决问题的技术手段本专利技术的一个方面为等离子体处理装置，其包括腔室、电力供给部、匹配电路、第一计算部和控制电路。腔室在内部具有空间，通过生成于空间内的等离子体来处理送入到空间内的被处理体。电力供给部向腔室内供给用于生成等离子体的高频电力。匹配电路使腔室内的等离子体与电力供给部之间的阻抗相匹配。第一计算部计算腔室内的等离子体的阻抗。控制电路基于由第一计算部计算的阻抗，控制要供给到腔室内的高频电力的频率、高频电力的大小和匹配电路的阻抗。而且，第一计算部和控制电路设置于一个基板上。专利技术效果根据本专利技术的各方面和实施方式，即使在使用由周期短的脉冲调制后的高频电力的情况下，也能够在短时间内完成阻抗的匹配处理，能够迅速地进行稳定的等离子体点火。附图说明图1是表示实施例1的等离子体处理装置的一个例子的框图。图2是表示信号同步处理部的一个例子的框图。图3是表示实施例1的等离子体处理装置的等效电路的一个例子的图。图4是表示比较例1的等离子体处理装置的等效电路的一个例子的图。图5是表示阻抗的匹配处理的一个例子的流程图。图6是表示比较例2的匹配处理的一个例子的图。图7是表示比较例2的匹配电路的输入阻抗的变化的一个例子的图。图8是表示实施例1的匹配处理的一个例子的图。图9是表示匹配电路的输入阻抗的变化的一个例子的图。图10是表示实施例2的等离子体处理装置的一个例子的框图。图11是表示实施例2的等离子体处理装置的等效电路的一个例子的图。图12是表示实现信号同步处理部、控制量计算部和控制信号生成部的功能的计算机的硬件的一个例子的图。附图标记说明10等离子体处理装置11基板12控制量计算部13控制信号生成部14高频电源140振荡器141放大器15匹配电路16电力传感器17腔室18电力传感器20信号同步处理部21振幅相位计算部210放大器211ADC212移位部213移相器214乘法器215乘法器216LPF217LPF218振幅计算部219相位计算部22振幅相位计算部220放大器221ADC222移位部223移相器224乘法器225乘法器226LPF227LPF228振幅计算部229相位计算部23PLL24相位差计算部25阻抗计算部。具体实施方式公开的等离子体处理装置，在一个实施方式中包括腔室、电力供给部、匹配电路、第一计算部和控制电路。腔室在内部具有空间，通过生成于空间内的等离子体来处理送入到空间内的被处理体。电力供给部向腔室内供给用于生成等离子体的高频电力。匹配电路使腔室内的等离子体与电力供给部之间的阻抗相匹配。第一计算部计算腔室内的等离子体的阻抗。控制电路基于由第一计算部计算的阻抗，控制要供给到腔室内的高频电力的频率、高频电力的大小和匹配电路的阻抗。而且，第一计算部和控制电路设置于一个基板上。另外，公开的等离子体处理装置，在一个实施方式中，还可以包括第一检测部，其连接于匹配电路与腔室之间的节点，检测要供给到腔室内的高频电力的电压和电流。第一计算部可以基于由第一检测部检测出的高频电力的电压和电流，来计算腔室内的等离子体的阻抗。另外，在公开的等离子体处理装置的一个实施方式中，第一计算部可以包括第一ADC(AnalogtoDigitalConverter，模数转换器)、第二ADC、第二计算部和第三计算部。第一ADC使要供给到腔室内的高频电力的电压转换为数字信号。第二ADC使要供给到腔室内的高频电力的电流转换为数字信号。第二计算部计算转换为数字信号后的电压和电流各自的相位和振幅。第三计算部基于转换为数字信号后的电压和电流的相位差和振幅比，来计算腔室内的等离子体的阻抗。另外，在公开的等离子体处理装置的一个实施方式中，第一计算部可以包括信号发生器、第一相位调整部和第二相位调整部。信号发生器生成第一ADC和第二ADC各自使用的采样时钟。第一相位调整部基于相对于采样时钟的电压的相位，调整要输入到第一ADC的采样时钟的相位。第二相位调整部基于相对于采样时钟的电流的相位，调整要输入到第二ADC的采样时钟的相位。另外，在公开的等离子体处理装置的一个实施方式中，第一计算部还可以包括第一放大器、第二放大器、第一增益调整部和第二增益调整部。第一放大器使要供给到腔室内的高频电力的电压放大后输入第一ADC。第二放大器使要供给到腔室内的高频电力的电流放大后输入第二ADC。第一增益调整部基于由第二计算部计算出的电压的振幅来调整第一放大器的增益。第二增益调整部基于由第二计算部计算出的电流的振幅来调整第二放大器的增益。另外，关于公开的等离子体处理装置，在一个实施方式中，还可以包括第二检测部，其连接于电力供给部与匹配电路之间的节点，检测从电力供给部向匹配电路输出的高频电力的电压和电流。第一计算部还可以使用由第二检测部检测出的高频电力的电压和电流，来计算腔室内的等离子体的阻抗。另外，关于公开的检测电路，在一个实施方式中，用于等离子体处理装置，该等离子体处理装置包括：腔室，其内部具有空间，通过生成于空间内的等离子体来处理送入到空间内的被处理体；电力供给部，其向腔室内供给用于生成等离子体的高频电力；匹配电路，其设置在腔室与电力供给部之间；和控制电路，其控制由电力供给部供给到腔室内的高频电力的频率、高频电力的大小和匹配电路的阻抗，检测电路检测腔室内的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：腔室，其内部具有空间，通过生成于所述空间内的等离子体来处理送入到所述空间内的被处理体；电力供给部，其向所述腔室内供给用于生成等离子体的高频电力；匹配电路，其使所述腔室内的等离子体与所述电力供给部之间的阻抗相匹配；第一计算部，其计算所述腔室内的等离子体的阻抗；和控制电路，其基于由所述第一计算部计算出的阻抗，控制要供给到所述腔室内的高频电力的频率、高频电力的大小和所述匹配电路的阻抗，所述第一计算部和所述控制电路设置在一个基板上。

【技术特征摘要】
2017.10.10 JP 2017-196786;2018.07.20 JP 2018-136321.一种等离子体处理装置，其特征在于，包括：腔室，其内部具有空间，通过生成于所述空间内的等离子体来处理送入到所述空间内的被处理体；电力供给部，其向所述腔室内供给用于生成等离子体的高频电力；匹配电路，其使所述腔室内的等离子体与所述电力供给部之间的阻抗相匹配；第一计算部，其计算所述腔室内的等离子体的阻抗；和控制电路，其基于由所述第一计算部计算出的阻抗，控制要供给到所述腔室内的高频电力的频率、高频电力的大小和所述匹配电路的阻抗，所述第一计算部和所述控制电路设置在一个基板上。2.如权利要求1所述的离子体处理装置，其特征在于：还包括第一检测部，其连接于所述匹配电路与所述腔室之间的节点，检测要供给到所述腔室内的所述高频电力的电压和电流，所述第一计算部基于由所述第一检测部检测出的所述高频电力的电压和电流，计算所述腔室内的等离子体的阻抗。3.如权利要求1或2所述的离子体处理装置，其特征在于，所述第一计算部包括：使要供给到所述腔室内的高频电力的电压转换为数字信号的第一ADC；使要供给到所述腔室内的高频电力的电流转换为数字信号的第二ADC；计算转换为数字信号后的所述电压和所述电流各自的相位和振幅的第二计算部；和基于转换为数字信号后的所述电压和所述电流的相位差和振幅比，来计算所述腔室内的等离子体的阻抗的第三计算部。4.如权利要求3所述的离子体处理装置，其特征在于，所述第一计算部包括：生成所述第一ADC和所述第二ADC各自使用的采样时钟的信号发生器；基于相对于所述采样时钟的所述电压的相位，调整要输入到所述第一ADC的所述采样时钟的相位的第一相位调整部；和基于相对于所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：樋口龙太，
申请(专利权)人：东京毅力科创株式会社，
类型：发明
国别省市：日本,JP