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JPH02301134A - Plasma controller for plasma generator - Google Patents

Plasma controller for plasma generator

Info

Publication number
JPH02301134A
JPH02301134A JP12196989A JP12196989A JPH02301134A JP H02301134 A JPH02301134 A JP H02301134A JP 12196989 A JP12196989 A JP 12196989A JP 12196989 A JP12196989 A JP 12196989A JP H02301134 A JPH02301134 A JP H02301134A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
high frequency
cathode
plasma
sheath
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP12196989A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takeshi Naito
剛 内藤
Masatoshi Abe
阿部 雅敏
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kokusai Electric Corp
Original Assignee
Kokusai Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kokusai Electric Corp filed Critical Kokusai Electric Corp
Priority to JP12196989A priority Critical patent/JPH02301134A/en
Publication of JPH02301134A publication Critical patent/JPH02301134A/en
Pending legal-status Critical Current

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  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Abstract

PURPOSE:To accelerate etching speed while preventing damage of a mask and a layer to be etched by regulating high frequency power to control plasma density and controlling ion energy via DC discharge current. CONSTITUTION:Many slits, holes are opened oppositely to an anode electrode 16, or meshlike high frequency cathode electrode 17 is disposed, opposed to a high frequency cathode electrode, and a DC cathode electrode 18 is disposed to the opposite side of an anode electrode 16. High frequency power and DC power are supplied between the electrode 16 and the electrode 17, and between the electrode 17 and the electrode 18 to generate a high frequency plasma 22, a DC plasma 23. Auxiliary electrons are supplied via the holes of the electrode 17 from the plasma 23 side to a cathode sheath 10 generated at the high frequency plasma side of the electrode 17, and a sheath voltage is reduced by supplying the auxiliary electrons. The supplying amount of the electrons can be controlled by increasing or decreasing the DC power.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、半導体素子の製造工程の−っであるドライエ
ツチング及びCVD等に用いられるプラズマ発生装置の
制御装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a control device for a plasma generator used in dry etching, CVD, etc., which are the main steps in the manufacturing process of semiconductor devices.

[従来の技IN] 第5図に於いて従来のプラズマ発生装置について説明す
る。
[Conventional Technique] A conventional plasma generator will be described with reference to FIG.

高周波@源1に直流遮断用のコンデンサ8を介して接続
された平板電極(カソード電極)2と、該平板電極2に
相対して接地電位にある対向型i<アノード電fり3が
設置されている4前記カソード電極2、アノード電極3
は真空容器4に収納され、カソード電極2は絶縁材5に
より真空容器4と絶縁されている。
A flat plate electrode (cathode electrode) 2 connected to the high frequency @ source 1 via a capacitor 8 for DC interruption, and a facing type i<anode electrode f 3 at ground potential opposite to the flat plate electrode 2 are installed. 4 the cathode electrode 2, anode electrode 3
is housed in a vacuum container 4, and the cathode electrode 2 is insulated from the vacuum container 4 by an insulating material 5.

該真空容器4には反応性ガスを導入する導入系6と真空
容器4内の圧力を一定に保つ為の排気系7が設けられて
いる。
The vacuum vessel 4 is provided with an introduction system 6 for introducing a reactive gas and an exhaust system 7 for keeping the pressure inside the vacuum vessel 4 constant.

被処理物、例えばシリコンウェーハ9は、通常前記カソ
ード電極2上にa置される。
An object to be processed, for example a silicon wafer 9, is usually placed a on the cathode electrode 2.

前記両電極2.3間に高周波電力、例えば13.56M
Hzを印加して両電極間にプラズマを発生させるとプラ
ズマ内の電子と正イオンの移動速度の大きな違いにより
、高周波電力を印加した側(カソード電極2側)のカソ
ードシースに大きな陰極降下電圧(セルフバイアス)が
発生する。
High frequency power, for example 13.56M, is applied between the two electrodes 2.3.
When a plasma is generated between both electrodes by applying Hz, a large cathode drop voltage ( self-bias) occurs.

この陰極降下電圧で反応性ガスイオンは加速されて被処
理′$A9に垂直に入射し、垂直方向のエツチングが進
行する。
The reactive gas ions are accelerated by this cathode drop voltage and are perpendicularly incident on the object to be processed '$A9, so that vertical etching progresses.

[発明が解決しようとする課題] 斯かる装置によりエツチング処理を行う場合、エツチン
グ速度を決定する主な要素として陰極降下電圧(イオン
エネルギ)と被処理物に入射するイオンの数(イオン密
度−プラズマ密度)がある。
[Problems to be Solved by the Invention] When performing etching processing using such an apparatus, the main factors that determine the etching rate are the cathode drop voltage (ion energy) and the number of ions incident on the object to be processed (ion density - plasma density).

エツチング速度を増大させる為には、前記イオンエネル
ギ、プラズマ密度のうち特にプラズマ密度を増大させな
ければならないが、プラズマ密度を増大させるには印加
した高周波電力を増加すればよい。
In order to increase the etching rate, it is necessary to increase the ion energy and the plasma density in particular, and the plasma density can be increased by increasing the applied high frequency power.

然し、この高周波電力を増加した場合、必然的に陰極降
下電圧(イオンエネルギ)も増加する。
However, when this high frequency power is increased, the cathode fall voltage (ion energy) is also inevitably increased.

従って、前記した被処理物が半導体素子製造の為のウェ
ーハである場合、従来のものではエツチング速度を増大
させるとイオンエネルギも増加し、更にイオンエネルギ
が必要以上に増加すると、ウェーハの表面に被膜したマ
スク、更には被エツチング層下の層、或は母材に損傷を
与えるという問題があった。
Therefore, when the object to be processed is a wafer for manufacturing semiconductor devices, in the conventional etching method, increasing the etching rate also increases the ion energy, and if the ion energy increases more than necessary, a film may be formed on the surface of the wafer. There is a problem in that it damages the etched mask, the layer below the layer to be etched, or the base material.

本発明は斯かる実情に鑑み、マスク、被エツチング層下
の損傷を防止しっつ且エツチング速度の高速化を実現す
る為のプラズマ発生装置を提供しようとするものである
In view of these circumstances, the present invention seeks to provide a plasma generating apparatus that can increase the etching speed while preventing damage to the mask and the layer to be etched.

[課題を解決する為の手段] 本発明は、アノード電極とカソードシースに高周波電力
を印加してプラズマを発生させる装置に於いて、カソー
ドシースに生じるシース電圧を制御する手段としてカソ
ードシース領域に補助電子を供給する補助電子供給手段
を設けると共にシース電圧設定器を設け、又シース電圧
検出器を設け該シース電圧検出器で検出されたシース電
圧が前記シース電圧設定器の設定値と合致する様前記補
助電子供給手段を制御する様構成したことを特徴とする
ものである。
[Means for Solving the Problems] The present invention provides an auxiliary device to the cathode sheath area as a means for controlling the sheath voltage generated in the cathode sheath in an apparatus that generates plasma by applying high frequency power to an anode electrode and a cathode sheath. An auxiliary electron supply means for supplying electrons is provided, a sheath voltage setting device is provided, and a sheath voltage detector is provided so that the sheath voltage detected by the sheath voltage detector matches the setting value of the sheath voltage setting device. The present invention is characterized in that it is configured to control the auxiliary electronic supply means.

[作  用] 補助電子の供給により陰極降下領域のイオンが中和され
、その結果陰極降下電圧が減少する。
[Function] Ions in the cathode fall region are neutralized by the supply of auxiliary electrons, and as a result, the cathode fall voltage is reduced.

又、陰極降下電圧はシース電圧検出器により検出され、
該検出結果がシース電圧設定器で設定した電圧値となる
様補助電子供給手段からの補助電子供給量が制御される
In addition, the cathode drop voltage is detected by a sheath voltage detector,
The amount of auxiliary electrons supplied from the auxiliary electron supply means is controlled so that the detection result becomes the voltage value set by the sheath voltage setting device.

[実 施 例〕 以下、図面を参照しつつ本発明の一実施例を説明する。[Example〕 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

先ず本発明の原理について説明する。First, the principle of the present invention will be explained.

第1図は本発明の原理図を示しており、図中第5図中で
示したものと同一のものには同符号を付しである。
FIG. 1 shows a principle diagram of the present invention, in which the same parts as those shown in FIG. 5 are given the same reference numerals.

前述した様にアノード電極とカソード1c極間に高周波
電力を印加してプラズマを発生させた場合、プラズマ内
の電子及びイオンの移動速度に起因し、カソードKff
illlのカソードシースに大きな、#R極降下電圧が
生ずる。いいかえれば、カソードシースはイオンの集合
帯であり、イオンと電子のアンバランスな状態によって
前記陰極降下電圧が生じるといえ、カソードシースに電
子を別途供給しイオンを中和すれば、陰極降下電圧を減
ぜられる。
As mentioned above, when plasma is generated by applying high frequency power between the anode electrode and the cathode 1c electrode, due to the moving speed of electrons and ions in the plasma, the cathode Kff
A large #R pole voltage drop occurs on the cathode sheath of illll. In other words, the cathode sheath is a collection band of ions, and the cathode drop voltage is caused by an unbalanced state of ions and electrons.If electrons are separately supplied to the cathode sheath and the ions are neutralized, the cathode drop voltage can be reduced. reduced.

従って、印加する高周波電力を増大させても、充分な電
子をカソードシースに供給する様にすれば、陰極降下電
圧を増大させることなく、プラズマ密度を高めることが
できる。
Therefore, even if the applied high-frequency power is increased, if sufficient electrons are supplied to the cathode sheath, the plasma density can be increased without increasing the cathode drop voltage.

図中13は、カソード電極2の電力供給ラインにフィラ
メント11、電源12から成る補助電子供給手段である
In the figure, reference numeral 13 denotes an auxiliary electron supply means that is connected to the power supply line of the cathode electrode 2 and includes a filament 11 and a power source 12.

カソード電極2とプラズマ14との間にはカソードシー
ス10が形成されており、このカソードシース電圧(セ
ルフバイアス)■8の電位傾斜を模式的に曲線15で表
わす、ここで、フィラメント11の電源12は高周波電
圧に重畳している。
A cathode sheath 10 is formed between the cathode electrode 2 and the plasma 14, and the potential gradient of this cathode sheath voltage (self-bias) 8 is schematically represented by a curve 15. is superimposed on the high frequency voltage.

斯かる系に於いて、補助電子電流(フィラメントからの
エミッション電流)■1.がない場合、カソードシース
10内に流込む電子型II−とイオン電流I Imとは
シース電圧VIIによってバランスしている。
In such a system, the auxiliary electron current (emission current from the filament) ■1. Otherwise, the electron type II- flowing into the cathode sheath 10 and the ionic current IIm are balanced by the sheath voltage VII.

従って、次記式が成立する。Therefore, the following formula holds true.

Lm=(A/4)en+ vl ’=It。Lm=(A/4)en+vl'=It.

I *t= (A/4 ) e n@V* e xp[
−(e/kT、)x (V * + V * sin (J) t ) 1=
1.。eXP [−(e/kT、)x(V、 十V、’
 )] I 1m”’ I @l)、 Lo=L、exp [−(e/kT、)X(V、 十V
、’ >1より、 ■、について解くと V、= (kT、/e)in  [(I、。exp<−
eV、’ /kT−))/Ir。]となる、これが外部
より電子電流がない時のシース電圧である。
I *t= (A/4) e n@V* e xp[
−(e/kT,)x (V*+V*sin(J)t) 1=
1. . eXP [-(e/kT,)x(V, 10V,'
)] I 1m"' I @l), Lo=L, exp [-(e/kT,)X(V, 10V
, '> 1, solving for ■, we get V, = (kT, /e)in [(I, .exp<-
eV,'/kT-))/Ir. ], which is the sheath voltage when there is no external electron current.

ここで、 ■0.二カソードシースに流入する電子電流1、、:カ
ソードシースに流入するイオン電流A :カソード電極
の面積 e :!荷 nl :プラズマ内のイオン密度 n、:プラズマ内の電子密度 ■、:イオンの平均速度 ■、:電子の平均速度 k :ボルツマン定数 T、:を子温度 ■、二シース電圧 ■、:高周波電圧の振幅 ω :高周波電圧の角周波数 t :時間 ■、。: (A/4)en、V。
Here, ■0. Electron current 1, flowing into the two cathode sheaths: Ionic current A flowing into the cathode sheath: Area e of the cathode electrode: ! Load nl : Ion density in plasma n, : Electron density in plasma ■, : Average velocity of ions ■, : Average velocity of electrons k : Boltzmann constant T, : Temperature ■, Two sheath voltage ■, : High frequency voltage Amplitude ω: Angular frequency t of high-frequency voltage: Time ■,. : (A/4) en, V.

V、 ’ :V、Sinωを 次に、前記した電子供給手段13によって、カソードシ
ース10内に電子電流I amを供給すると、I −e
= I +a +1−より、 11゜十■、。
V, ' : V, Sinω Next, when an electron current I am is supplied into the cathode sheath 10 by the electron supply means 13 described above, I −e
From = I +a +1-, 11°10■.

”I**eXp (eVa / kT* ) 。”I**eXp (eVa/kT*).

exp (−eV、’ /kT* ) これよりV、について解くと、 V、= (kT、/e)In  [(L*exp(eV
t ’/kTa )/(Le+Lm)]となる、これに
より、 [(■、。exp (−eVt ’ /kT* )/(
II。+1.、)]=1 となるまで10.を増すとV、=0とすることができる
exp (-eV,' /kT*) From this, solving for V, we get V, = (kT, /e)In [(L*exp(eV
t'/kTa)/(Le+Lm)], which results in [(■,.exp (-eVt'/kT*)/(
II. +1. , )]=1 10. By increasing V, it is possible to make V=0.

而して、高周波電圧に重畳した回路よりカソードシース
内に補助電子を供給することによってシース電圧を制御
することができる。
Thus, the sheath voltage can be controlled by supplying auxiliary electrons into the cathode sheath from a circuit superimposed on the high-frequency voltage.

上記基本構成例では電子供給手段は、フィラメントから
のエミッション電流を用いたものであるが、直流放電に
よって生ずる電子を供給することもできる。
In the basic configuration example described above, the electron supply means uses an emission current from a filament, but it is also possible to supply electrons generated by direct current discharge.

第2図は、本発明が実施されるプラズマ発生装置の基本
構成図であり、該装置は直流放電による補助電子供給手
段を具備している。
FIG. 2 is a basic configuration diagram of a plasma generating apparatus in which the present invention is implemented, and the apparatus is equipped with auxiliary electron supply means by direct current discharge.

アノード電f!16に対峙させ、スリット、孔を多数穿
設した、或はメツシュ状の高周波カソード電極17を配
設し、該高周波カソード電極に対峙させアノードを極1
6の反対側に直流カソードt4i!18を配設する。
Anode electricity f! A high frequency cathode electrode 17 with many slits and holes or a mesh shape is arranged facing the high frequency cathode electrode 16, and the anode is placed opposite to the high frequency cathode electrode 17.
DC cathode t4i on the opposite side of 6! 18 will be installed.

前記アノード電極16は接地電極であり、又高周波カソ
ードを極17は直流阻止コンデンサ8を介して高周波電
源1に接続している。又、該高周波カソード電極11は
補助直流放電回路19のアノード電極を兼ねており、直
流電源20の+側に接続されている。更に、前記直流カ
ソード電極18は抵抗21を介して直流電源20の一側
に接続されている。
The anode electrode 16 is a ground electrode, and the high frequency cathode pole 17 is connected to the high frequency power source 1 via a DC blocking capacitor 8. Further, the high frequency cathode electrode 11 also serves as an anode electrode of the auxiliary DC discharge circuit 19 and is connected to the + side of the DC power supply 20. Further, the DC cathode electrode 18 is connected to one side of a DC power source 20 via a resistor 21.

而して、アノードを極16と高周波カソード電極17間
、及び高周波カソード電極17と直流カンード電@18
間にそれぞれ高周波電力及び直流電力を供給することに
より、高周波プラズマ22、直流プラズマ23が発生す
る。
Thus, the anode is connected between the pole 16 and the high frequency cathode electrode 17, and between the high frequency cathode electrode 17 and the DC canned electrode @18.
By supplying high frequency power and direct current power between them, high frequency plasma 22 and direct current plasma 23 are generated.

前記高周波カソード電極17の高周波プラズマ側に発生
するカソードシース10には、この直流プラズマ231
I!Iから高周波カソード電極17の孔を通って補助電
子が供給され、この補助電子の供給により前記シース電
圧V、が減少する。又、補助電子の供給量については直
流電力を増減することで制御することができる。
This DC plasma 231 is applied to the cathode sheath 10 generated on the high frequency plasma side of the high frequency cathode electrode 17.
I! Auxiliary electrons are supplied from I through the hole in the high-frequency cathode electrode 17, and the sheath voltage V decreases due to the supply of the auxiliary electrons. Further, the supply amount of auxiliary electrons can be controlled by increasing or decreasing the DC power.

従って、直流電力の制御でシース電圧VIlが制御でき
、プラズマ密度については高周波電力によって制御する
ことができる。
Therefore, the sheath voltage VII can be controlled by controlling the DC power, and the plasma density can be controlled by the high frequency power.

以下第3図に於いて本発明の詳細な説明する。The present invention will be explained in detail below with reference to FIG.

尚、第3図中、第2図中で示したものと等価な構成物に
ついては第2図と同一の符号を付しである。
In FIG. 3, components equivalent to those shown in FIG. 2 are given the same reference numerals as in FIG. 2.

真空容器4の天井面側に円盤状のアノード電極16を設
け、該アノード電極16に対向させ床面側に高周波カソ
ード電極17を絶縁物24を介して設ける。
A disk-shaped anode electrode 16 is provided on the ceiling side of the vacuum container 4, and a high frequency cathode electrode 17 is provided on the floor side opposite to the anode electrode 16 with an insulator 24 in between.

前記高周波カソード電極17は第4図に示される様にア
ノード電極16に対峙する主電極部17aと該主電極部
17aの周囲に広がり後述する直流カソード電極18の
アノードtiを兼ねるフランジ電極部17bを有し、該
フランジ電極部17bには円弧状のスリット孔25が穿
設しである。
As shown in FIG. 4, the high frequency cathode electrode 17 has a main electrode part 17a facing the anode electrode 16, and a flange electrode part 17b that extends around the main electrode part 17a and also serves as an anode ti of a DC cathode electrode 18, which will be described later. The flange electrode portion 17b is provided with an arc-shaped slit hole 25.

前記した直流カソード電極18は前記スリット孔25に
対向したホロー陰極として作用する凹部26が形成され
たリング形状をしており、絶縁物24を介在させた状態
で高周波カソード電極17に取付けられる。
The DC cathode electrode 18 described above has a ring shape in which a recess 26 that acts as a hollow cathode facing the slit hole 25 is formed, and is attached to the high frequency cathode electrode 17 with an insulator 24 interposed therebetween.

該高周波カソード電極17には、高周波出力調整器27
を具備した高周波電源1か整合器28を介して接続され
、又該高周波カソード電極17に直流型′a20の主電
極がフィルタ29を介して接続され、前記直流カソード
電極18に直流電源20の一電極がフィルタ29を介し
て接続されている。
The high frequency cathode electrode 17 is provided with a high frequency output regulator 27.
The high frequency power source 1 equipped with the The electrodes are connected via a filter 29.

制御装置31は、該直流型−!JA20及び前記高周波
カソード電極17に高周波遮断フィルタ30を介して接
続されている。
The control device 31 is of the DC type -! It is connected to the JA 20 and the high frequency cathode electrode 17 via a high frequency cutoff filter 30.

以下、該制御装置31について説明する。The control device 31 will be explained below.

前記高周波遮断フィルタ30には直流電圧分圧器32を
接続し、該直流電圧分圧器32の検出電圧信号−Vdc
は加算器33に入力せしめる。又、該加算器33には別
途設けた基準電圧発生器34がらの基準電圧発生器V(
、(を入力する。
A DC voltage divider 32 is connected to the high frequency cutoff filter 30, and the detected voltage signal -Vdc of the DC voltage divider 32 is connected to the high frequency cutoff filter 30.
is input to the adder 33. Further, the adder 33 includes a reference voltage generator V (from the reference voltage generator 34 provided separately).
, (enter.

該加算器33の出力は増幅器35で増幅し、A/D変換
器36でデジタル信号に信号処理され、更に送信器37
で光信号に処理変換し、光フアイバケーブル38を介し
て受信器39へ送出される。
The output of the adder 33 is amplified by an amplifier 35, processed into a digital signal by an A/D converter 36, and then sent to a transmitter 37.
The signal is processed and converted into an optical signal, and sent to a receiver 39 via an optical fiber cable 38.

該受信器39は光信号を電気デジタル信号に処理変換し
て出力する。受信器39からの信号はD/A変換器40
によりアナログ信号に処理変換される。
The receiver 39 processes and converts the optical signal into an electrical digital signal and outputs it. The signal from the receiver 39 is sent to the D/A converter 40
The signal is processed and converted into an analog signal.

演算増幅器は41は、該アナログ信号に基づき前記直流
電源20の出力を制御する。
The operational amplifier 41 controls the output of the DC power supply 20 based on the analog signal.

前記直流電源20、受信器39、D/A変換器40、演
算増幅器41等の駆動電力はシールド絶縁トランス42
を介して供給される。
The driving power for the DC power supply 20, receiver 39, D/A converter 40, operational amplifier 41, etc. is provided by a shield isolation transformer 42.
Supplied via.

以下、作用を説明する。The action will be explained below.

高周波出力調整器27により印加すべき高周波電力を設
定する。
The high frequency power to be applied is set by the high frequency output regulator 27.

前記した様に、高周波カソード電極17に整合器28を
経て高周波電力を供給することにより、高周波カソード
電極17にはシース電圧が生じる。
As described above, by supplying high frequency power to the high frequency cathode electrode 17 via the matching box 28, a sheath voltage is generated at the high frequency cathode electrode 17.

該シース電圧は前記直流電圧分圧器32によって検出さ
れ、検出された電圧信号−Vdcは加算器33に入力さ
れる。該加算器33には基準電圧発生器34からの基準
電圧信号+VDCが入力されており、加算器33は両型
圧信号の偏差分を前記増幅器35に出力する。該増幅器
35からの信号は、A/D変換器36、送信器37に於
いて信号処理され、光デジタル信号として光フアイバケ
ーブル38を経て受信器39に送出される。
The sheath voltage is detected by the DC voltage divider 32, and the detected voltage signal -Vdc is input to the adder 33. A reference voltage signal +VDC from a reference voltage generator 34 is input to the adder 33, and the adder 33 outputs the difference between the two pressure signals to the amplifier 35. The signal from the amplifier 35 is processed in an A/D converter 36 and a transmitter 37, and sent as an optical digital signal to a receiver 39 via an optical fiber cable 38.

受信riI39、D/A変換器40に於いて、光デジタ
ル信号は電気アナログ信号に変換され、増幅器41へ入
力される。
The optical digital signal is converted into an electrical analog signal in the receiving riI 39 and the D/A converter 40, and is input to the amplifier 41.

第2図に於いて説明した様に、直流電源20による高周
波カソード電極17と直流カソード電極18間の直流電
圧の印加により、高周波カソード電極17と直流カソー
ド電極18との間で直流放電が起り、この直流放電によ
るプラズマから高周波カンード電極17のスリット孔2
5を通して補助電子が高周波カソードシース内に供給さ
れる。
As explained in FIG. 2, by applying a DC voltage between the high frequency cathode electrode 17 and the DC cathode electrode 18 by the DC power supply 20, a DC discharge occurs between the high frequency cathode electrode 17 and the DC cathode electrode 18, The plasma generated by this DC discharge is transmitted to the slit hole 2 of the high-frequency canned electrode 17.
Auxiliary electrons are supplied through 5 into the high frequency cathode sheath.

該補助電子の供給量によりシース電圧が変化し、且補助
電子の供給量は直流電源20の印加電圧によって変化す
る。
The sheath voltage changes depending on the supply amount of the auxiliary electrons, and the supply amount of the auxiliary electrons changes depending on the applied voltage of the DC power supply 20.

而して、前記演算増幅器41は、加算器33の出力が0
、即ちシース電圧が設定電圧値vDcとなる様電流電源
20の出力を制御する。
Thus, the operational amplifier 41 is configured such that the output of the adder 33 is 0.
That is, the output of the current power source 20 is controlled so that the sheath voltage becomes the set voltage value vDc.

尚、送信器37から受信器39への信号伝達手段として
光フアイバケーブル38を使用したが、これはシース電
圧Vdcの値は接地電位に対する値として検出されるが
、該シース電圧を制御する為の補助電子を供給する直流
電源20は、高周波電圧に重畳させる為、シース電圧検
出の直流電圧分圧器32と演算増幅器41とを絶縁して
信号処理を行うのが好ましいからであり、両者を絶縁す
る手段を設ければ、光フアイバケーブルでなくともよい
Note that the optical fiber cable 38 was used as a signal transmission means from the transmitter 37 to the receiver 39, and although the value of the sheath voltage Vdc is detected as a value with respect to the ground potential, it is not necessary to control the sheath voltage. This is because the DC power supply 20 that supplies the auxiliary electrons is superimposed on the high-frequency voltage, so it is preferable to perform signal processing by insulating the DC voltage divider 32 for sheath voltage detection and the operational amplifier 41. If a means is provided, it does not need to be an optical fiber cable.

又、同様な理由で、直流電源20、演算増幅器41、D
/A変換器40、受信器39についても高周波電圧に重
畳する為、これらの駆動電力はシールド絶縁トランス4
2によりACラインとは絶縁されて供給される。
Also, for the same reason, the DC power supply 20, operational amplifier 41, D
Since the /A converter 40 and receiver 39 are also superimposed on the high frequency voltage, their driving power is transferred to the shield isolation transformer 4.
2, it is supplied while being insulated from the AC line.

以上述べた如く、基準電圧発生器34により基準電圧信
号を設定することでシース電圧を、又高周波出力調整器
27を調整することで印加高周波電力をそれぞれ制御す
ることができ、イオンエネルギとプラズマ密度を独立し
て制御することができる。
As described above, the sheath voltage can be controlled by setting the reference voltage signal by the reference voltage generator 34, and the applied high frequency power can be controlled by adjusting the high frequency output regulator 27, and the ion energy and plasma density can be controlled. can be controlled independently.

[発明の効果] 以上述べた如く本発明によれば、プラズマ密度の制御は
高周波電力の調整により、又イオンエネルギは直流放電
電流により制御することが可能であり、各々独立して制
御することができ、高周波電力を増大させプラズマ密度
を増加させ、エツチング速度を上げてもイオンエネルギ
は適正な値に保持することができるので、高速で且母材
等を損傷させることなく、更に種々のエツチング条件を
満足させ得るという優れた効果を発揮する。
[Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, plasma density can be controlled by adjusting high frequency power, and ion energy can be controlled by DC discharge current, and each can be controlled independently. The ion energy can be maintained at an appropriate value even when the high frequency power is increased, the plasma density is increased, and the etching speed is increased. Therefore, it is possible to perform various etching conditions at high speed and without damaging the base material. It has an excellent effect of satisfying the following.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原理を示す原理図、第2図はプラズマ
発生装置基本構成図、第3図は本発明の一実施例を示す
説明図、第4図は該実施例中の高周波カソード電極の形
状を示す斜視図、第5図は従来例の基本構成図である。 1は高周波電源、13は補助電子供給手段、16はアノ
ード電極、17は高周波カソード電極、18は直流カソ
ード電極、19は補助直流放電回路、20は直流電源、
27は高周波出力調整器、31は制御装置、32は直流
電圧分圧器、34は基準電圧発生器、41は演算増幅器
を示す。 特  許  出  願  人 国際電気株式会社
Fig. 1 is a principle diagram showing the principle of the present invention, Fig. 2 is a basic configuration diagram of a plasma generator, Fig. 3 is an explanatory diagram showing an embodiment of the present invention, and Fig. 4 is a high-frequency cathode in the embodiment. FIG. 5, which is a perspective view showing the shape of the electrode, is a basic configuration diagram of a conventional example. 1 is a high frequency power supply, 13 is an auxiliary electron supply means, 16 is an anode electrode, 17 is a high frequency cathode electrode, 18 is a DC cathode electrode, 19 is an auxiliary DC discharge circuit, 20 is a DC power supply,
27 is a high frequency output regulator, 31 is a control device, 32 is a DC voltage divider, 34 is a reference voltage generator, and 41 is an operational amplifier. Patent application Hito Kokusai Electric Co., Ltd.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1)アノード電極とカソード電極間に高周波電力を印加
してプラズマを発生させる装置に於いて、カソードシー
スに生じるシース電圧を制御する手段としてカソードシ
ース領域に補助電子を供給する補助電子供給手段を設け
ると共にシース電圧設定器を設け、又シース電圧検出器
を設け該シース電圧検出器で検出されたシース電圧が前
記シース電圧設定器の設定値と合致する様前記補助電子
供給手段を制御する様構成したことを特徴とするプラズ
マ発生装置のプラズマ制御装置。
1) In a device that generates plasma by applying high frequency power between an anode electrode and a cathode electrode, an auxiliary electron supply means for supplying auxiliary electrons to the cathode sheath region is provided as a means for controlling the sheath voltage generated at the cathode sheath. A sheath voltage setting device is also provided, and a sheath voltage detector is provided to control the auxiliary electronic supply means so that the sheath voltage detected by the sheath voltage detector matches the set value of the sheath voltage setting device. A plasma control device for a plasma generator characterized by the following.
JP12196989A 1989-05-16 1989-05-16 Plasma controller for plasma generator Pending JPH02301134A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013008344A1 (en) * 2011-07-14 2013-01-17 株式会社島津製作所 Plasma processing apparatus

Cited By (4)

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CN103493602A (en) * 2011-07-14 2014-01-01 株式会社岛津制作所 Plasma processing apparatus
JPWO2013008344A1 (en) * 2011-07-14 2015-02-23 株式会社島津製作所 Plasma processing equipment
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