[发明专利]高频电力供给装置以及点火电压选定方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种向负载供给高频电力的高频电源装置以及高频电源装置输出的电压的选定，该高频电源装置输出的电压的选定用于在从高频电源装置向负载供给高频电力时，在负载端(负载侧的输入端)发生预定的负载端电压，特别是涉及一种在负载为等离子体负载时，向等离子体负载供给高频电力使其产生等离子体放电时的打火电压即点火电压(打火电压)的电压选定。

背景技术

等离子体处理装置是一种例如向产生等离子体的反应室内设置的电极供给高频电力使其产生等离子体放电，通过产生的等离子体在基板上实施表面处理的装置，用于半导体制造等。

图11、12是用于说明等离子体处理装置的一个结构例的图。图11表示简化的等价电路。图11所示的结构例中，等离子体处理装置100将高频电源101经由供电电缆104以及匹配器(matching box)103连接在反应室102的电极上，在负载端(负载侧的输入端)施加点火电压使其产生等离子体，产生等离子体后向等离子体负载供给高频电力。

高频电源101可以等价地由RF电源电压101a(V_g)和内部阻抗101b(Z_g)以及低通滤波器101c(LPF)构成。

匹配器103通过取得高频电源101和负载侧的阻抗匹配来减低从负载侧向高频电源的反射波电力，提高从高频电源101向负载供给的预定频率的高频电力的供给效率。

图12是使用多个RF电源电压101a(V_g)时的结构例，表示将多个RF电源电压101的输出电压通过合成器112耦合，经由低通滤波器113输出的普通的高频电源111的结构。图12所示的电路结构中，将由RF电源电压101a(V_g)和内部阻抗101b(Z_g)以及低通滤波器101c(LPF)组成的各电源部分经由合成器112以及低通滤波器113连接在供电电缆104以及匹配器103上。

已知对等离子体负载供给电力时，在等离子体的放电开始时负载端的放电电压降低。因此，在没有施加充分的点火电压时，由于负载端的放电电压的降低造成等离子体的打火变得不稳定。为了让等离子体打火变得稳定，需要在向等离子体负载供给电力的高频电源装置中，将充分的高电压作为用于产生等离子体的点火电压(打火电压)施加在负载端上。

以往，对于高频电源，由于与A级高频电源和B级高频电源相比效率好、能够以简单的电路放大为大电力，因此主要使用C级高频电源。

另外，已知一般在使用供电电缆进行从高频电源装置向负载的电力供给的电力传输中，在负载端的电压依存于由供电电缆的电缆长确定的电长度，以及按照高频电力的波长确定供电电缆的电长度从而满足预定的关系，由此提高负载端的电压。

作为根据供电电缆104的电缆长L_W以及由高频电力的波长确定的电长度L_E来进行阻抗调整和高次谐波成分的匹配的技术，例如以下的文献(专利文献1～3)是公知的。

在专利文献1中，作为以减小针对高频电源的反射波电力来进行电力供给为目的的阻抗调整器，提出了一种使同轴电缆的长度可变的等离子体CVD装置。

另外，已知由于对于高频电力中的高次谐波成分的不匹配，因传输电缆上混有的高频成分的行波和反射波而发生驻波，该驻波导致等离子体的生成和分布特性不稳定地变动，等离子体中的过程的重现性和可靠性降低的问题。对于该问题，提出了一种使传输线路的线路长相对于高频电力的第3高次谐波的波长λ比λ/2或者3λ/4短的等离子体处理装置(参照专利文献2)、以及预先按照过程条件确定电缆长度，使得反射波电力的高次谐波成分的等级为基本波的等级以下的等离子体处理装置(参照专利文献3)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2003－178989号公报(权利要求9，段落[0032])

专利文献2：日本特开2004－247401公报(权利要求1、2、3，段落[0010])

专利文献3：日本特开2010－177525公报(段落[0009]，段落[0027])

发明内容

发明所要解决的课题

如上所述，在利用高频电源的电力供给中有时要求提高负载端电压。例如，等离子体负载的情况下，为了使负载从无放电状态开始放电，变为等离子体放电的状态，需要在负载端施加产生等离子体的充分高的电压。