等离子体控制装置制造方法及图纸

提供一种能够执行稳定的使用等离子体的处理、并且能够高速地执行电源部与等离子体的阻抗的匹配的等离子体控制装置。等离子体控制装置(100)具备电源部(1)、谐振产生部(2)以及电压计(5)。谐振产生部(2)具备：LC电路，其是线圈(L1)与电容器(C1)连接而成的；以及传感器(S2)，其检测流过LC电路的电流与施加于LC电路的电压之间的相位差，其中，LC电路的电容器(C1)的静电容量大于等离子体(P)的设想静电容量。电源部(1)对供给的高频电力的大小进行控制以使由电压计(5)测定出的电压接近作为目标的设定电压，并且对供给的高频电力的频率进行控制以使由传感器(S2)检测出的相位差极小。

Plasma control device

A plasma control device capable of performing a stable use of plasma processing and capable of performing a matching of the impedance of the power supply and plasma at high speed is provided. The plasma control device (100) has a power supply part (1), a resonance generating part (2), and a voltmeter (5). Resonance generating unit (2) has: a LC circuit, which is a connection between a coil (L1) and a capacitor (C1); and a sensor (S2), which detects the phase difference between the current of the LC circuit and the voltage applied to the LC circuit, in which the electrostatic capacity of the LC circuit capacitor (C1) is larger than the plasma (P) envisaged. The power unit (1) controls the size of the supplied high frequency electric power so that the voltage measured by the voltmeter (5) is close to the set voltage as the target, and the frequency of the supplied high frequency electric power is controlled so that the phase difference detected by the sensor (S2) is minimal.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】等离子体控制装置
本专利技术涉及一种向等离子体处理装置供给高频电力的等离子体控制装置，该等离子体处理装置对基板执行蚀刻处理等使用等离子体的处理。特别是，本专利技术涉及如下一种等离子体控制装置：即使在等离子体的阻抗由于等离子体的状态变化而发生变化的情况下，也能够高速地实现电源部与等离子体的阻抗的匹配，并且实现对使用等离子体的处理而言重要的电压、电流的稳定控制，由此能够执行高精度且稳定的使用等离子体的处理。
技术介绍
以往，已知如下一种等离子体处理装置：如图1所示，该等离子体处理装置具备腔室C、安装于腔室C的上部且用于在腔室C内产生等离子体P的要素10以及安装于腔室C的下部且用于载置基板S的载置台20，利用在腔室C内产生的等离子体P来对所载置的基板S实施蚀刻处理等等离子体处理。在等离子体P是所谓的电感耦合等离子体的情况下，将线圈用作要素10，在等离子体P是所谓的电容耦合等离子体的情况下，将与载置台20平行地配置的电极用作要素10。载置台20和要素10分别被施加高频电力。具体地说，在载置台20上连接有等离子体控制装置100’，该等离子体控制装置100’具备用于供给高频电力的电源部1’以及进行电源部1’与等离子体P的阻抗的匹配的阻抗匹配器2’。从电源部1’供给的高频电力经由阻抗匹配器2’被施加于载置台20。另外，在要素10上连接有等离子体控制装置200’，该等离子体控制装置200’具备用于供给高频电力的电源部3’以及进行电源部3’与等离子体P的阻抗的匹配的阻抗匹配器4’。从电源部3’供给的高频电力经由阻抗匹配器4’被施加于要素10。例如，在要素10是线圈且在腔室C内产生电感耦合等离子体的情况下，利用由等离子体控制装置200’施加于线圈10的高频电力来产生磁场，通过该磁场来对在腔室C内被进行压力控制的气体进行激励，由此产生等离子体P。另外，利用由等离子体控制装置100’施加于载置台20的高频电力，在等离子体P与载置台20之间产生电位差，等离子体P中的离子被积极地引入到载置台20，从而促进蚀刻处理等等离子体处理。下面，参照图2～图4来说明以往的等离子体控制装置100’、200’的具体的结构例。图2是表示等离子体控制装置100’的具体的结构例的图。此外，在图2中，省略了等离子体处理装置所具备的要素10的图示。如图2所示，等离子体控制装置100’具备电源部1’和阻抗匹配器2’。电源部1’具备电源控制部、直流(DC)电源、频率固定的振荡器、功率放大器以及定向耦合器S1。此外，在图2中，Tr1、Tr2是FET或IGBT等晶体管。另外，T1是变压器。阻抗匹配器2’具备匹配器控制部、电动机M、可变元件(图2所示的可变电容器VC1、VC2、未图示的可变线圈等)以及传感器S2，该传感器S2检测在阻抗匹配器2’内流动的电流与施加的电压的大小的比率和相位差。在具有以上的结构的等离子体控制装置100’中，作为目标的设定电力以及从定向耦合器S1输出的行波/反射波信号被输入到电源部1’的电源控制部，电源控制部执行以下的电力反馈控制：对DC电源的输出功率进行调整使得能够得到设定电力。另外，由传感器S2检测出的在阻抗匹配器2’内流动的电流与施加的电压的大小的比率和相位差被输入到阻抗匹配器2’的匹配器控制部，在匹配器控制部中监视匹配状态。如果是不匹配状态，则匹配器控制部通过电动机M的机械式驱动来执行用于改变可变元件(可变电容器VC1、VC2)的常数的阻抗反馈控制，来进行电源部1’与等离子体P的阻抗的匹配。图3、图4是表示等离子体控制装置200’的具体的结构例的图。图3表示要素10是线圈L1的情况(等离子体P是电感耦合等离子体的情况)，图4表示要素10是电极的情况(等离子体P是电容耦合等离子体的情况)。如图3、图4所示，等离子体控制装置200’与等离子体控制装置100’同样地具备电源部3’和阻抗匹配器4’。电源部3’具有与电源部1’同样的结构，阻抗匹配器4’具有与阻抗匹配器2’同样的结构。在具有以上的结构的等离子体控制装置200’中，也与等离子体控制装置100’同样地，作为目标的设定电力以及从定向耦合器S1输出的行波/反射波信号被输入到电源部3’的电源控制部，电源控制部执行以下的电力反馈控制：对DC电源的输出功率进行调整使得能够得到设定电力。另外，由传感器S2检测出的在阻抗匹配器4’内流动的电流与施加的电压的大小的比率和相位差被输入到阻抗匹配器4’的匹配器控制部，在匹配器控制部中监视匹配状态。如果是不匹配状态，则匹配器控制部通过电动机M的机械式驱动来执行用于改变可变元件(可变电容器VC1、VC2)的常数的阻抗反馈控制，来进行电源部3’与等离子体P的阻抗的匹配。在以上说明的以往的等离子体控制装置100’中，等离子体P与载置台20的电位差、乃至载置台20与地的电位差、即图2所示的电压计(Vpp传感器)所监视到的载置台20的电压(峰间电压)是由对电源部1’设定的设定电力(对电源部1’的电源控制部输入的设定电力)以及等离子体P的状态间接地决定的。因此，在随着实施等离子体处理的基板S的状态变化等而等离子体P的状态发生变化、从而等离子体P的阻抗发生变化(例如，在图2所示的包括电容成分C2和电阻成分Rp1、Rp2的等离子体等效电路中，电容成分C2的静电容量发生变化)的情况下，载置台20的电压会发生变化，等离子体P与载置台20的电位差也会发生变化。由此，存在无法执行高精度且稳定的蚀刻等等离子体处理的担忧。另外，由于通过机械式驱动来进行电源部1’与等离子体P的阻抗的匹配，因此还存在无法进行高速的匹配的问题。另外，在以往的等离子体控制装置200’中，等离子体P的吸收能量是由对电源部3’设定的设定电力(对电源部3’的电源控制部输入的设定电力)以及等离子体P的状态间接地决定的。因此，在随着实施等离子体处理的基板S的状态变化等而等离子体P的状态发生变化、从而等离子体P的阻抗发生变化(例如，在图3所示的包括电感成分Lp和电阻成分Rp的等离子体等效电路中，电感成分Lp的电感、等离子体P与线圈L1的互感Mp发生变化。在图4所示的包括电容成分C2和电阻成分Rp1、Rp2的等离子体等效电路中，电容成分C2的静电容量发生变化)的情况下，等离子体P的吸收能量会发生变化。由此，存在无法执行高精度且稳定的蚀刻等等离子体处理的担忧。另外，由于通过机械式驱动来进行电源部3’与等离子体P的阻抗的匹配，因此还存在无法进行高速的匹配的问题。即，在以往的等离子体控制装置100’和200’中都存在以下担忧：在等离子体P的阻抗由于等离子体P的状态变化而发生变化的情况下，无法高速地执行电源部1’、3’与等离子体P的阻抗的匹配、或者无法执行高精度且稳定的等离子体处理。例如，作为连接于载置台20侧的等离子体控制装置，提出了如专利文献1所记载的装置，但是并不能充分解决上述的问题。另外，作为连接于要素10(线圈)侧的等离子体控制装置，提出了如专利文献2所记载的装置，但是并不能充分解决上述的问题。总结以上，关于以往的等离子体控制装置的课题，除了使得能够高速地实现电源部与等离子体的阻抗的匹配以外，还如下所述。(1)在生成的等离子体是电感耦合等离子体的情况下，等离子体的生成和维持所需的电力的传播是通过与利用等离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种等离子体控制装置，向等离子体处理装置供给高频电力，该等离子体控制装置的特征在于，所述等离子体处理装置具备用于产生电感耦合等离子体的线圈或用于产生电容耦合等离子体的电极以及用于载置基板的载置台，该载置台所载置的该基板被实施使用任一所述等离子体的处理，所述等离子体控制装置具备：电源部，其用于向所述载置台供给高频电力；谐振产生部，其插入设置于所述电源部与所述载置台之间，将从所述电源部供给的高频电力施加于所述载置台；以及电压计，其测定所述载置台的电压，所述谐振产生部具备：LC电路，其是线圈与电容器连接而成的；以及传感器，其检测流过所述LC电路的电流与施加于所述LC电路的电压之间的相位差，其中，所述LC电路的电容器的静电容量大于所述等离子体的设想静电容量，所述电源部对供给的所述高频电力的大小进行控制以使由所述电压计测定出的电压接近作为目标的设定电压，并且对供给的所述高频电力的频率进行控制以使由所述传感器检测出的相位差极小。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.01.22 JP 2016-0110121.一种等离子体控制装置，向等离子体处理装置供给高频电力，该等离子体控制装置的特征在于，所述等离子体处理装置具备用于产生电感耦合等离子体的线圈或用于产生电容耦合等离子体的电极以及用于载置基板的载置台，该载置台所载置的该基板被实施使用任一所述等离子体的处理，所述等离子体控制装置具备：电源部，其用于向所述载置台供给高频电力；谐振产生部，其插入设置于所述电源部与所述载置台之间，将从所述电源部供给的高频电力施加于所述载置台；以及电压计，其测定所述载置台的电压，所述谐振产生部具备：LC电路，其是线圈与电容器连接而成的；以及传感器，其检测流过所述LC电路的电流与施加于所述LC电路的电压之间的相位差，其中，所述LC电路的电容器的静电容量大于所述等离子体的设想静电容量，所述电源部对供给的所述高频电力的大小进行控制以使由所述电压计测定出的电压接近作为目标的设定电压，并且对供给的所述高频电力的频率进行控制以使由所述传感器检测出的相位差极小。2.一种等离子体控制装置，向等离子体处理装置供给高频电力，该等离子体控制装置的特征在于，所述等离子体处理装置具备用于产生电感耦合等离子体的等离子体产生用线圈以及用于载置基板的载置台，该载置台所载置的该基板被实施使用所述电感耦合等离子体的处理，所述等离子体控制装置具备：电源部，其用于向所述等离子体产生用线圈供给高频电力；谐振产生部，其插入设置于所述电源部与所述等离子体产生用线圈之...

【专利技术属性】
技术研发人员：速水利泰，藤井竜介，
申请(专利权)人：SPP科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：日本,JP