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公開番号2024044711
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-02
出願番号2022150418
出願日2022-09-21
発明の名称プラズマ源
出願人株式会社ダイヘン
代理人弁理士法人酒井国際特許事務所
主分類H05H 1/46 20060101AFI20240326BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】断続的に誘導結合プラズマ(ICP)が発生する条件であっても、電源素子が破損しない範囲で電源出力を継続して、プロセスを遂行することが可能なプラズマ源を提供する。
【解決手段】プラズマ源は、直流電圧を無線周波数帯域の周波数を有する高周波電圧に変換するインバータ回路と、インバータ回路の出力信号で動作する共振回路と、共振回路の出力を受ける導電体のアンテナに取り囲まれた放電管を有して、アンテナで発生する高周波磁界が、アンテナの内側で作用することによって、放電管の内部にICPを発生させる放電部と、放電管の内部にICPが発生しているかを検出する検出部と、所定の時間間隔に対するICPが消弧している時間の比率が閾値未満である場合には、インバータ回路から共振回路への出力信号の供給を継続して、比率が閾値以上である場合には、インバータ回路から共振回路への出力信号の供給を停止する電源制御部と、を備える。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
誘導結合プラズマを発生させるプラズマ源であって、
直流電圧を無線周波数帯域の周波数を有する高周波電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路の出力信号によって動作する共振回路と、
前記共振回路の出力を受ける導電体のアンテナに取り囲まれた放電管を有して、前記アンテナにより発生する高周波磁界が、当該アンテナの内側で作用することによって、前記放電管の内部に誘導結合プラズマを発生させる放電部と、
前記放電管の内部に誘導結合プラズマが発生しているかを検出する検出部と、
所定の時間間隔毎に、当該時間間隔に対する前記誘導結合プラズマが消弧している時間の比率が閾値以上であるかを判定して、前記比率が前記閾値以上である場合には、前記インバータ回路から前記共振回路への出力信号の供給を停止して、前記比率が前記閾値未満である場合には、前記インバータ回路から前記共振回路への出力信号の供給を継続する電源制御部と、
を備えるプラズマ源。
続きを表示（約 370 文字）【請求項２】
前記検出部は、前記電源制御部から前記インバータ回路へ送信するドライブ信号と、前記アンテナに流れる高周波電流との位相差に基づいて、誘導結合プラズマが発生しているかを検出する、
請求項１に記載のプラズマ源。
【請求項３】
前記検出部は、
前記所定の時間間隔のうち、前記共振回路に前記インバータ回路の出力信号の供給を開始した時刻を含む時間間隔において、前記閾値を、他の時間間隔における前記閾値に対して低く設定する、
請求項１または請求項２に記載のプラズマ源。
【請求項４】
前記閾値は、前記共振回路に前記インバータ回路の出力信号を供給し続けた場合に、当該インバータ回路を構成する回路素子が破損しない値に設定される、
請求項１または請求項２に記載のプラズマ源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ源に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて、プラズマを用いた半導体ウェハの成膜処理、エッチング処理等が行われている。特許文献１には、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：Inductively Coupled Plasma）型のプラズマ源としてのプラズマ発生装置が開示されている。プラズマ発生装置は、筒状の真空容器（放電管）に巻回されたアンテナコイルと、アンテナコイルに対して高周波電力を供給する高周波電源とを備える。
【０００３】
ＩＣＰを発生させるプラズマ源としては、アンテナコイルに高周波電力を供給して容量結合プラズマ（ＣＣＰ：Capacitively Coupled Plasma）を発生させた後、高周波電力を増加させることによって、容量結合プラズマ（以下ＣＣＰと呼ぶ）を誘導結合プラズマ（以下ＩＣＰと呼ぶ）に変化させるプラズマ源が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２１－１５７９１６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このようなプラズマ源にあっては、ＣＣＰが発生している状態、もしくはプラズマが無い状態で電源が出力をし続けると、スイッチ素子（ＦＥＴなど）の損失が増大して素子の破壊につながるため、電源の出力を停止するのが望ましい。
【０００６】
しかしながら、連続的にＩＣＰ放電をしていない場合であっても、電源素子が破損しない限りにおいて、断続的にＩＣＰ放電をさせることがプロセス上有意な場合もある。つまり、電源出力を停止してしまう必要が無いケースでも出力を停止してしまうと、プロセスを遂行可能な範囲を狭めてしまっていた。
【０００７】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、断続的にＩＣＰが発生する条件であっても、電源素子が破損しない範囲で電源出力を継続して、プロセスを遂行することが可能なプラズマ源を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
実施形態に係るプラズマ源は、誘導結合プラズマを発生させるものであり、インバータ回路と、共振回路と、放電部と、検出部と、電源制御部とを備える。インバータ回路は、直流電圧を無線周波数帯域の周波数を有する高周波電圧に変換する。共振回路は、インバータ回路の出力信号によって動作する。放電部は、共振回路の出力を受ける導電体のアンテナに取り囲まれた放電管を有して、アンテナにより発生する高周波磁界が、当該アンテナの内側で作用することによって、放電管の内部に誘導結合プラズマを発生させる。検出部は、放電管の内部に誘導結合プラズマが発生しているかを検出する。電源制御部は、所定の時間間隔毎に、当該時間間隔に対する誘導結合プラズマが消弧している時間の比率が閾値以上であるかを判定して、比率が閾値以上である場合には、インバータ回路から共振回路への出力信号の供給を停止して、比率が閾値未満である場合には、インバータ回路から共振回路への出力信号の供給を継続する。
【０００９】
実施形態に係るプラズマ源において、検出部は、電源制御部からインバータ回路へ送信するドライブ信号と、アンテナに流れる高周波電流との位相差に基づいて、誘導結合プラズマが発生しているかを検出する。
【００１０】
実施形態に係るプラズマ源において、検出部は、所定の時間間隔のうち、共振回路にインバータ回路の出力信号の供給を開始した時刻を含む時間間隔において、閾値を、他の時間間隔における閾値に対して低く設定する。
（【００１１】以降は省略されています）

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