JP2013179048A - プラズマチャンバーのアーク検出方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】プラズマチャンバーの内部で発生するアークに対し、より正確に感知できるプラズマチャンバーのアーク検出方法および装置を提供する。
【解決手段】 電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の電圧値を検出する電圧センサーと、前記無線周波数電力の電流値を検出する電流センサーと、前記電圧センサーおよび電流センサーによって検出された電圧値および電流値を受け入れ、電圧電流比値を演算する電圧電流比検出回路および前記電圧電流比検出回路から演算された電圧電流比値に基づき、前記プラズマチャンバーの内部でアーク発生の可否を判断する制御部を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は電源を消費する負荷から発生するアークを検出するための方法および装置に関するもので、具体的には、無線周波数電源を使ってプラズマを発生させるプラズマチャンバーの内部で発生するアークを検出するための方法および装置に関するものである。
電源を消費する負荷から発生するアークは、電源供給装置や負荷の損傷を誘発することがある。アークの発生を基本的に遮断することが好ましいが、色々な原因によってアークが発生する可能性がある。それでアークが発生する場合、これを感知しアークが持続的に発生しないように遮断する技術的努力が続けられている。
特に、無線周波数電源を使うプラズマ工程の場合、アーク発生によってプラズマチャンバー内部の損傷と作業対象物に対する汚染が発生する可能性がある。それでプラズマチャンバー内部で発生するアークを迅速に感知し、これを遮断するための技術が提供されている。例えば急な反射電力の変化を感知し、アーク発生の可否を判断して供給される無線周波数電源を遮断したり減らす方法がある。しかし、プラズマチャンバー内部で発生するアークによって、必ず反射電力の増加が起きるのではないので実効性を高めるというのは容易ではない。
プラズマを利用する半導体製造工程は、非常に高い精密度が要求される。それでプラズマチャンバー内部で発生するアークに対する正確な感知と迅速な電源供給の制御が必要である。
本発明の目的は、プラズマチャンバーの内部で発生するアークに対し、より正確に感知できるプラズマチャンバーのアーク検出方法および装置を提供することにある。
前述した技術的課題を達成するための本発明の一面は、プラズマチャンバーのアーク検出装置に関するものである。本発明のプラズマチャンバーのアーク検出装置は、電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の電圧値を検出する電圧センサーと、前記無線周波数電力の電流値を検出する電流センサーと、前記電圧センサーおよび電流センサーによって検出された電圧値および電流値を受け入れ、電圧電流比値を演算する電圧電流比検出回路および前記電圧電流比検出回路から演算された電圧電流比値に基づき、前記プラズマチャンバーの内部でアーク発生の可否を判断する制御部を含む。
一実施例において、前記制御部は前記プラズマチャンバーの内部でアークが発生したと判断される場合、前記電源供給源の無線周波数電力の供給を減らす制御を遂行する。
一実施例において、前記制御部は前記プラズマチャンバーの内部でアークが発生したと判断される場合、前記電源供給源の無線周波数電力の供給を遮断する制御を遂行する。
一実施例において、前記制御部は前記プラズマチャンバーの内部でアークが発生したと判断される場合、先に前記電源供給源の無線周波数電力の供給を減らしてから電力供給を遮断する制御を遂行する。
一実施例において、前記電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の反射電力を検出する反射電力検出部と、前記反射電力検出部によって検出された反射電力値を基準値と比較する比較回路および、前記比較回路から比較された結果値と前記電圧電流比検出回路から出力される電圧電流比値を論理的に演算し、前記制御部から提供する論理回路をさらに含む。
一実施例において、前記制御部は前記論理回路から提供される論理演算値に基づき、前記電源供給源の制御を遂行する。
本発明の他の一面によるプラズマチャンバーのアーク検出方法は、電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の電圧値を検出する段階と、前記検出された電圧値と電流値で電圧電流比値を演算する段階および、前記演算された電圧電流比値に基づき、前記プラズマチャンバーの内部でアーク発生の可否を判断する段階を含む。
一実施例において、前記アーク発生の可否を判断する段階でアーク発生と判断される場合、前記電源供給の無線周波数電力供給を制御する段階をさらに含む。
一実施例において、前記無線周波数電力供給の制御は、供給される無線周波数電力を減少する制御である。
一実施例において、前記無線周波数電力供給の制御は、供給される無線周波数電力を遮断する制御である。
一実施例において、前記無線周波数電力供給の制御は、供給される無線周波数電力を減少させた以後に遮断する制御である。
一実施例において、電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の反射電力値を検出する段階をさらに含み、前記アーク発生の可否を判断する段階は前記検出された反射電力値を基礎として判断される。
本発明のプラズマチャンバーのアーク検出方法および装置は、プラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の電圧電流比率の変化を感知し、アーク発生を感知して電源供給の制御が必要な場合、速かに電源供給源に出力される無線周波数電力を減少させたり遮断し、アーク発生によってプラズマチャンバーの内部が損傷したり被処理対象物が汚染されることを防止する。
本発明の第１実施例に係るプラズマチャンバーのアーク検出装置を示すブロック図である。 図１のアーク検出装置の動作過程を示す順序図である。 本発明の第２実施例に係るプラズマチャンバーのアーク検出装置を示すブロック図である。 図３のアーク検出装置の動作過程を示す順序図である。
本発明を十分に理解するために本発明の好ましい実施例を添付図面に依拠して説明する。 本発明の実施例は色々な形態に変形され、本発明の範囲が後述で詳細に説明する実施例に限定されると解釈されてはならない。本実施例は、当業界で平均的な知識を持った者に本発明をより完全に説明するために提供されるものである。各図面で同じ構成は同じ参照符号で図示した場合があることを留意しなければならない。不必要に不明確にする可能性があると判断される公知機能および構成に対する詳細な技術は省略する。
図１は本発明の第１実施例に係るプラズマチャンバーのアーク検出装置を示すブロック図である。図１を参照し、本発明の第１実施例に係るアーク検出装置は、プラズマチャンバー４０の内部で発生するアークを検出し、速かに電源供給源１０を制御しアーク発生によってプラズマチャンバーの内部が損傷したり被処理対象物が汚染されることを防止する。
電源供給源１０で発生する無線周波数電力は、インピーダンスマッチングユニット３０を通してプラズマチャンバー４０の内部に備わった上部および下部電極４１，４２に供給される。プラズマチャンバー４０の内部で工程ガスが供給され、無線周波数電力が供給されれば上部電極４１と下部電極４２間でプラズマ４３が発生する。無線周波数電力が供給される間にはプラズマチャンバー４０の内部で発生するプラズマ４３のインピーダンス変化によりインピーダンスマッチングユニット３０が作動し、適切なインピーダンスマッチングを成す。しかし急激な電圧電流の変化、つまりアークが発生する場合にはインピーダンスマッチングユニット３０による調節が難しいので、適切なアーク検出とアーク検出による電源供給源１０の有機的な制御が必要である。
本発明のアーク検出装置は、電源供給源１０からプラズマチャンバー４０に供給される無線周波数電力の電圧および電流をそれぞれ感知し、感知された電圧および電流値の比率を検出して必要な電源供給の制御が行われる。
アーク検出装置は、電圧センサー２０と電流センサー２２を具備する。電圧センサーおよび電流センサー２２は、電源供給源１０からプラズマチャンバー４０に供給される無線周波数電力の電圧および電流をそれぞれ検出する。電圧センサー２０と電流センサー２２によって検出された電圧値と電流値は、電圧電流比検出回路２４で提供される。電圧電流比検出回路２４は検出された電圧値と電流値の比率値を演算して制御部２６で提供される。例えば、５０オームの負荷で、正常な場合、５０ボルトの電圧と１アンペアの電流が検出されることを正常状態にすることができる。
制御部２６は正常状態の基準値と電圧電流比検出回路２４で提供される電圧電流比値を比較しながらアーク発生の可否を判断する。アーク発生と判断される場合、制御部２６は電源供給源１０を制御し、電力供給を減らしたりアーク発生が続く場合、電力供給が中断されるようにする。
図２は図１のアーク検出装置の動作過程を示す順序図である。図２を参照して、以上説明した本発明の第１実施例に係るアーク検出装置は、段階Ｓ１０で電圧センサー２０および電流センサー２２を利用して電流および電圧を検出する。段階Ｓ２０では電圧電流比検出回路２０によって検出された電圧および電流値に対する比率が演算されて制御部２６で提供される。
段階Ｓ３０で制御部２６は、電圧電流比検出回路２４から提供される電圧電流比値が基準値と比較してアーク発生の可否を判断する。アークが発生したと判断されれば制御部２６は、電源供給源１０を制御し無線周波数電力を減少させたり必要なら電力供給を遮断させる。
図３は本発明の第２実施例に係るプラズマチャンバーのアーク検出装置を示すブロック図で、図４は図３のアーク検出装置の動作過程を示す順序図である。図３および図４を参照にし、本発明の第２実施例に係るアーク検出装置は前述した第１実施例の構成と基本的に同様であるので、同じ構成に対する反復的な説明は省略する。第２実施例に他のアーク検出装置は、反射電力の変化の有無をさらに含んでアーク発生の可否を判断する。
反射電力検出回路２７は、プラズマチャンバー４０に供給されて反射する電力を検出する。検出された反射電力値は比較回路２８で提供される。比較回路２８は基準値設定部２９に設定された基準値と反電力値を比較し、その結果を論理回路２５で提供する。
論理回路２５は比較回路２８で入力される比較演算値と電圧電流比検出回路で提供される電圧電流比検出値を論理演算し、その結果を制御部２６で提供する。制御部２６は論理回路２５で提供される論理演算値によって、アーク発生の可否を判断し、アークが発生したと判断されれば制御部２６は電源供給源１０を制御し、無線周波数電力を減少させたり必要なら電力供給を遮断させる。
以上説明した本発明のプラズマチャンバーのアーク検出方法および装置の実施例は、例示的なものに過ぎず、本発明が属した技術分野の通常の知識を持った者なら、これから多様な変形および均等な他の実施例が可能だということがよくわかるであろう。
それで、本発明は前記の詳細な説明で言及される形態にだけ限定されるものではないということをよく理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求範囲の技術的思想によって決まらなければならないであろう。また、本発明は添付された請求範囲によって定義される本発明の精神とその範囲内にあるすべての変形物と均等物および代替物を含むことで理解されなければならない。
１０ 電源供給源
２０ 電圧センサー
２２ 電流センサー
２４ 電圧電流比検出回路
２５ 論理回路
２６ 制御部
２７ 反射電力検出回路
２８ 比較回路
２９ 基準値設定部
３０ インピーダンスマッチングユニット
４０ プラズマチャンバー
４１ 上部電極
４２ 下部電極
４３ プラズマ

Claims (12)

  1. 電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の電圧値を検出する電圧センサーと、前記無線周波数電力の電流値を検出する電流センサーと、前記電圧センサーおよび電流センサーによって検出された電圧値および電流値を受け入れ、電圧電流比値を演算する電圧電流比検出回路および前記電圧電流比検出回路で演算された電圧電流比値に基づき前記プラズマチャンバーの内部でアーク発生の可否を判断する制御部を含むことを特徴とするプラズマチャンバーのアーク検出装置。
  2. 前記制御部は、前記プラズマチャンバーの内部でアークが発生したと判断される場合、前記電源供給源の無線周波数電力の供給を減らす制御を遂行することを特徴とする請求項１記載のプラズマチャンバーのアーク検出装置。
  3. 前記制御部は、前記プラズマチャンバーの内部でアークが発生したと判断される場合、前記電源供給源の無線周波数電力の供給を遮断させる制御を遂行することを特徴とする請求項１記載のプラズマチャンバーのアーク検出装置。
  4. 前記制御部は、前記プラズマチャンバーの内部でアークが発生したと判断される場合、先に前記電源供給源の無線周波数電力の供給を減らす制御を先に進めてから電力供給を遮断する制御を遂行することを特徴とする請求項１記載のプラズマチャンバーのアーク検出装置。
  5. 前記電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の反射電力を検出する反射電力検出部と、前記反射電力検出部によって検出された反射電力値を基準値と比較する比較回路と、前記比較回路で比較された結果値と前記電圧電流比検出回路で出力される低圧電流比値を論理的に演算して前記制御部で提供する論理回路とをさらに含むことを特徴とする請求項１記載のプラズマチャンバーのアーク検出装置。
  6. 前記制御部は、前記論理回路で提供される論理演算値に基づき前記電源供給源の制御を遂行することを特徴とする請求項５記載のプラズマチャンバーのアーク検出装置。
  7. 電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の電圧値を検出する段階と、前記検出された電圧値と電流値で電圧電流比値を演算する段階および、前記演算された電圧電流比値に基づき、前記プラズマチャンバーの内部でアーク発生の可否を判断する段階を含むことを特徴とするプラズマチャンバーのアーク検出方法。
  8. 前記アーク発生の可否を判断する段階でアーク発生と判断される場合、前記電源供給の無線周波数電力供給を制御する段階をさらに含むことを特徴とする請求項７記載のプラズマチャンバーのアーク検出方法。
  9. 前記無線周波数電力供給の制御は供給される無線周波数電力を減少する制御であることを特徴とする請求項８記載のプラズマチャンバーのアーク検出方法。
  10. 前記無線周波数電力供給の制御は、供給される無線周波数電力を遮断する制御であることを特徴とする請求項８記載のプラズマチャンバーのアーク検出方法。
  11. 前記無線周波数電力供給の制御は、供給される無線周波数電力を減少させた以後に遮断する制御であることを特徴とする請求項８記載のプラズマチャンバーのアーク検出方法。
  12. 電源供給源からプラズマチャンバーに供給される無線周波数電力の反射電力値を検出する段階をさらに含み、前記アーク発生の可否を判断する段階は、前記検出された反射電力値を基礎にして判断されることを特徴とする請求項７記載のプラズマチャンバーのアーク検出方法。
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