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公開番号2024046469
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-04-03
出願番号2022151881
出願日2022-09-22
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 20060101AFI20240327BHJP(他に分類されない電気技術)
要約【課題】断続的に着火を繰り返すプラズマの負荷変動による回路素子の破壊を抑制すること。
【解決手段】実施形態に係るプラズマ源は、直流電源回路の出力端における電圧値および電流値、並びに共振回路の出力端における電圧値および電流値の少なくともいずれかが、それぞれの電圧値および電流値に対応して設定される第1の閾値を超過した場合は、検出電力値が、電圧値または電流値の超過分に応じた第1の目標電力値未満の第2の目標電力値となるように直流電圧を制御し、共振回路の出力端における電圧値および電流値の少なくともいずれかが、それぞれの電圧値および電流値に対応して第1の閾値よりも高い値に設定される第2の閾値を超過した場合は、検出電力値が、予め設定された電力値であって、第2の目標電力値よりも低い第3の目標電力値となるように直流電圧を制御し、その後に、検出電力値が第1の目標電力値となるように直流電圧を制御する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
ガスを電離させてプラズマを発生させる放電部と、前記放電部に対して電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ源であって、
前記放電部は、
内部にプラズマ発生空間を有する放電管と、
前記放電管を取り囲むコイル状の導電体を含むアンテナと、を備え、
前記高周波電源は、
直流電圧を出力する直流電源回路と、
前記直流電源回路から出力された直流電圧を無線周波数帯域の周波数を有する交流電圧に変換するインバータ回路と、
前記インバータ回路から出力された交流電圧を共振現象によって電圧変換して出力する共振回路と、
前記直流電源回路、前記インバータ回路、及び前記共振回路を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記直流電源回路の出力端における検出電力値が第１の目標電力値となるように、前記直流電源回路から出力する直流電圧を制御し、
前記直流電源回路の出力端における電圧値および電流値、並びに前記共振回路の出力端における電圧値および電流値の少なくともいずれかが、それぞれの電圧値および電流値に対応して設定される第１の閾値を超過した場合は、前記検出電力値が、前記電圧値または前記電流値の超過分に応じた前記第１の目標電力値未満の第２の目標電力値となるように前記直流電圧を制御し、
前記共振回路の出力端における電圧値および電流値の少なくともいずれかが、それぞれの電圧値および電流値に対応して前記第１の閾値よりも高い値に設定される第２の閾値を超過した場合は、前記検出電力値が、予め設定された電力値であって、前記第２の目標電力値よりも低い第３の目標電力値となるように前記直流電圧を制御し、その後に、前記検出電力値が前記第１の目標電力値となるように前記直流電圧を制御する、
プラズマ源。
続きを表示（約 470 文字）【請求項２】
前記第３の目標電力値は、前記高周波電源が出力可能な電力の下限値である、
請求項１に記載のプラズマ源。
【請求項３】
前記第３の目標電力値は０Ｗである、
請求項１に記載のプラズマ源。
【請求項４】
前記放電部で発生するプラズマは、安定状態では誘導結合プラズマとなっており、
前記第２の閾値は、
少なくとも前記誘導結合プラズマが消失したことを示す電圧値または電流値以上である、
請求項１に記載のプラズマ源。
【請求項５】
前記制御部は、
前記直流電源回路の出力端における前記検出電力値が前記第３の目標電力値となるように、前記直流電源回路から出力する前記直流電圧を制御した後、前記検出電力値が前記第１の目標電力値となるように前記直流電圧を制御するときは、前記検出電力値が前記第３の目標電力値から前記第１の目標電力値へとランプアップするように前記直流電圧を制御する、
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のプラズマ源。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、プラズマ源に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスにおいて用いられるプラズマを生成するプラズマ源が知られている。このようなプラズマ源においては、過電圧または過電流で回路素子が破壊されてしまう恐れがある。例えば特許文献１，２の技術では、電圧または電流をセンサで監視して、これらの値が或る一定以上の値にならないように制御する保護機能が設けられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開平８－２３４８５２号公報
特開２００５－１９１７９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、プラズマが不安定で断続的に点いたり消えたりを繰り返すような負荷条件では、プラズマ源から見たインピーダンスが大きく変化する。とりわけ、瞬間的にプラズマが消えて再着火するときのインピーダンス変化は急峻であり、この場合、保護制御が間に合わずに電圧または電流がオーバーシュートして回路素子の破壊に至る恐れがある。
【０００５】
本発明は、上記に鑑み、断続的に着火を繰り返すプラズマの負荷変動による回路素子の破壊を抑制することができるプラズマ源を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態にかかるプラズマ源は、ガスを電離させてプラズマを発生させる放電部と、前記放電部に対して電力を供給する高周波電源とを備えたプラズマ源であって、前記放電部は、内部にプラズマ発生空間を有する放電管と、前記放電管を取り囲むコイル状の導電体を含むアンテナと、を備え、前記高周波電源は、直流電圧を出力する直流電源回路と、前記直流電源回路から出力された直流電圧を無線周波数帯域の周波数を有する交流電圧に変換するインバータ回路と、前記インバータ回路から出力された交流電圧を共振現象によって電圧変換して出力する共振回路と、前記直流電源回路、前記インバータ回路、及び前記共振回路を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記直流電源回路の出力端における検出電力値が第１の目標電力値となるように、前記直流電源回路から出力する直流電圧を制御し、前記直流電源回路の出力端における電圧値および電流値、並びに前記共振回路の出力端における電圧値および電流値の少なくともいずれかが、それぞれの電圧値および電流値に対応して設定される第１の閾値を超過した場合は、前記検出電力値が、前記電圧値または前記電流値の超過分に応じた前記第１の目標電力値未満の第２の目標電力値となるように前記直流電圧を制御し、前記共振回路の出力端における電圧値および電流値の少なくともいずれかが、それぞれの電圧値および電流値に対応して前記第１の閾値よりも高い値に設定される第２の閾値を超過した場合は、前記検出電力値が、予め設定された電力値であって、前記第２の目標電力値よりも低い第３の目標電力値となるように前記直流電圧を制御し、その後に、前記検出電力値が前記第１の目標電力値となるように前記直流電圧を制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の実施形態によれば、断続的に着火を繰り返すプラズマの負荷変動による回路素子の破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
図１は、実施形態にかかるプラズマ源の構成の一例を示す図である。
図２は、実施形態にかかる制御回路による保護制御の一例を示す図である。
図３は、実施形態にかかる制御回路による保護制御の他の例を示す図である。
図４は、実施形態にかかるプラズマ源による高周波電力の供給処理の手順の一例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照しながら、実施形態にかかるプラズマ源を詳細に説明する。なお、下記の実施形態により本発明が限定されるものではない。
【００１０】
（プラズマ源の構成例）
図１は、実施形態にかかるプラズマ源１の構成の一例を示す図である。プラズマ源１は、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ：ＩｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙＣｏｕｐｌｅｄＰｌａｓｍａ）を発生可能に構成される。半導体プロセスにおいて、ＩＣＰは、成膜処理、エッチング処理、これらの処理で生じた排ガスの分解処理等の各種用途に用いられる。
（【００１１】以降は省略されています）

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